智能變電站介紹

1、智能變電站介紹,智能變電站介紹,智能變電站概述 電子式互感器 GOOSE技術(shù) IEC 61850簡介 智能變電站的實施 智能變電站繼電保護技術(shù)規(guī)范,智能變電站概述,智能變電站的概念： 采用先進、可靠、集成、低碳、環(huán)保的智能設(shè)備，以全站信息數(shù)字化、通信平臺網(wǎng)絡(luò)化、信息共享標(biāo)準(zhǔn)化為基本要求，自動完成信息采集、測量、控制、保護、計量和監(jiān)測等基本功能，并可根據(jù)需要支持電網(wǎng)實時自動控制、智能調(diào)節(jié)、在線分析決策、協(xié)同互動等高級功能的變電站,智能變電站概述,變電站的智能化是一個不斷發(fā)展的過程。就目前技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀而言，智能變電站是： 由電子式互感器、智能化開關(guān)等智能化一次設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)化二次設(shè)備分層構(gòu)建，建立在I

2、EC 61850通信規(guī)范基礎(chǔ)上，能夠?qū)崿F(xiàn)變電站內(nèi)智能電氣設(shè)備間信息共享和互操作的現(xiàn)代化變電站,智能變電站概述,一次設(shè)備智能化： 電子式互感器 智能終端（過渡）、智能開關(guān) 在線監(jiān)測、狀態(tài)檢修 二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化： 站控層網(wǎng)絡(luò)MMS GOOSE、SMV 設(shè)備對象模型化： 一次設(shè)備對象 二次設(shè)備功能模塊 通信模型,智能變電站概述,信息采集、傳輸、處理、輸出過程完全數(shù)字化的變電站，設(shè)備間交換的信息用數(shù)字編碼表示： 通信網(wǎng)絡(luò)減少連接線數(shù)量 光纜取代電纜：抗干擾、不傳輸干擾 可檢錯糾錯 不產(chǎn)生附加誤差,與傳統(tǒng)變電站的比較,傳統(tǒng)變電站,智能變電站,智能變電站的優(yōu)勢,簡化二次接線 少量光纖代替大量電纜 提升測量精

3、度 數(shù)字信號傳輸和處理無附加誤差 提高信息傳輸?shù)目煽啃?CRC校驗、通信自檢 光纖通信無電磁兼容問題 可采用電子式互感器 無CT飽和、CT開路、鐵磁諧振等問題 絕緣結(jié)構(gòu)簡單、干式絕緣、免維護,智能變電站的優(yōu)勢,一、二次設(shè)備間無電聯(lián)系 無傳輸過電壓和兩點接地等問題 一次設(shè)備電磁干擾不會傳輸?shù)郊厥?各種功能共享統(tǒng)一的信息平臺 監(jiān)控、遠(yuǎn)動、保護信息子站、電壓無功控制VQC和五防等一體化 減小變電站集控室面積 二次設(shè)備小型化、標(biāo)準(zhǔn)化、集成化 二次設(shè)備可靈活布置,智能變電站發(fā)展歷程,第一步：IEC61850實現(xiàn)監(jiān)控層通訊 第二步：GOOSE應(yīng)用 220kV紹興外陳變 500kV金華蘭溪變 第三步：電子

4、式互感器應(yīng)用（IEC60044-8、IEC61850-9-1點對點通訊） 220kV青島午山變 第四步：過程層全面網(wǎng)絡(luò)化 110kV紹興大侶變（ GOOSE、IEC61850-9-2、IEEE1588精密時鐘同步協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)、GMRP組播注冊協(xié)議） 220kV延壽變,智能變電站介紹,智能變電站概述 電子式互感器 GOOSE技術(shù) IEC 61850簡介 智能變電站的實施 智能變電站繼電保護技術(shù)規(guī)范,電子式互感器的概念,一種裝置，由連接到傳輸系統(tǒng)和二次轉(zhuǎn)換器的一個或多個電流或電壓傳感器組成，用于傳輸正比于被測量的量，以供給測量儀器、儀表和繼電保護或控制裝置,電子式互感器,電子式互感器通常由傳感模塊和合

5、并單元兩部分構(gòu)成，傳感模塊又稱遠(yuǎn)端模塊,安裝在高壓一次側(cè)，負(fù)責(zé)采集、調(diào)理一次側(cè)電壓電流并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。合并單元安裝在二次側(cè)，負(fù)責(zé)對各相遠(yuǎn)端模塊傳來的信號做同步合并處理。電壓等級越高電子式互感器優(yōu)勢越明顯,電子式互感器的原理和分類,按一次傳感部分是否需要供電劃分 有源式電子互感器 無源式電子互感器 按應(yīng)用場合劃分 GIS結(jié)構(gòu)的電子互感器 AIS結(jié)構(gòu)(獨立式)電子互感器 直流用電子式互感器,電子式互感器的原理和分類,有源電子式互感器,有源電子式互感器 利用電磁感應(yīng)等原理感應(yīng)被測信號 CT：空心線圈(RC)；低功率線圈(LPCT) PT：分壓原理 電容、電感、電阻 傳感頭部分具有需用電源的電子電路

6、 利用光纖傳輸數(shù)字信號 獨立式、GIS式,有源電子式互感器,電流互感器利用空芯線圈及低功率線圈傳感被測一次電流。低功率線圈（LPCT）的工作原理與常規(guī)CT的原理相同，只是LPCT的輸出功率要求很小，因此其鐵芯截面就較小。空芯線圈是一種密繞于非磁性骨架上的螺線管，如圖所示。空芯線圈不含鐵芯，具有很好的線性度。 空芯線圈的輸出信號e與被測電流i有如下關(guān)系,有源電子式互感器,電壓互感器利用電容分壓器測量電壓。為提高電壓測量的精度，改善電壓測量的暫態(tài)特性，在電容分壓器的輸出端并一精密小電阻。電容分壓器的輸出信號U0 與被測電壓Ui有如下關(guān)系： 式中C1為高壓電容，C2為低壓電容。利用電子電路對電壓傳感

7、器的輸出信號進行積分變換便可求得被測電壓,GIS用電流電壓組合式互感器,a:一次導(dǎo)體 b:SF6氣體 c:電容環(huán) d:線圈 e:接地外殼 f:采集器,GIS用電流電壓組合式互感器,220kV-500kV電壓等級 GIS電子式電流電壓互感器,GIS用電流電壓組合式互感器,110kV及以下電壓等級GIS電子式電流電壓互感器,獨立式有源（組合式）電子互感器,有源電子式互感器的關(guān)鍵技術(shù),1、遠(yuǎn)端傳感模塊的穩(wěn)定性和可靠性（安置在室外時溫度、電磁干擾等） 2、繞制在陶瓷骨架上的空芯線圈結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性對測量精度的影響。 3、對獨立結(jié)構(gòu)的有源式電子互感器的遠(yuǎn)端模塊取電技術(shù),無源電子式互感器,與有源式電子互感器相

8、比，無源式電子互感器的傳感模塊利用光學(xué)原理，由純光學(xué)器件構(gòu)成，不含有電子電路，其有著有源式無法比擬的電磁兼容性能 利用光纖傳輸傳感信號 傳感頭部分不需電子電路及其電源 獨立安裝的互感器的理想解決方案 Faraday磁光效應(yīng)（電流互感器） Pockels電光效應(yīng)（電壓互感器,Faraday磁光效應(yīng)（電流互感器,Pockels電光效應(yīng)（電壓互感器,無源電子式互感器結(jié)構(gòu),無源電子式互感器,無源電子式互感器的關(guān)鍵技術(shù),光學(xué)傳感材料的選擇 傳感頭的組裝技術(shù) 微弱信號檢測 溫度對精度的影響 振動對精度的影響 長期穩(wěn)定性,電子式互感器-合并單元,合并單元對來自遠(yuǎn)端模塊的各相電流電壓信號進行同步，并轉(zhuǎn)發(fā)給二次

9、設(shè)備,電子式互感器配置原則,配置原則是保證一套系統(tǒng)出問題不會導(dǎo)致保護誤動，也不會導(dǎo)致保護拒動 電子式互感器的遠(yuǎn)端模塊和合并單元需要冗余配置 遠(yuǎn)端模塊中電流需要冗余采樣 合并單元冗余配置并分別連接冗余的電子式互感器遠(yuǎn)端模塊，合并單元可以安裝在開關(guān)附近或保護小室,電子式互感器配置原則,220kV及以上電壓等級： 羅氏線圈和低功率線圈均雙重化 A/D采樣雙重化 合并單元雙重化 采用組合式：三相電流、三相線路PT,電子式互感器配置原則,110kV電壓等級： 不需雙重化 220kV及以上主變的110kV側(cè)需雙重化 建議采用組合式：三相電流、三相線路PT 110kV以下電壓等級： 不建議采用電子式互感器,

10、傳統(tǒng)互感器就地采樣,技術(shù)簡單 可與智能終端合并，節(jié)省設(shè)備 減少電纜，降低負(fù)載提高傳統(tǒng)互感器性能,電子式互感器采樣值傳輸規(guī)約,IEC 60044-8: 物理層：傳輸速度2.5Mbit/s，曼徹斯特編碼， 光纖或銅線傳輸 鏈路層：IEC60870-5-1規(guī)定的FT3格式 應(yīng)用：固定數(shù)據(jù)集 優(yōu)點：不依賴于外部同步時鐘，誰用數(shù)據(jù)誰同步 處理，可靠性高。 缺點：物理接口專用接口；數(shù)據(jù)點對點傳輸，接 線較復(fù)雜,電子式互感器采樣值傳輸規(guī)約,IEC 61850-9-1/2: 物理層：以太網(wǎng)，光纖傳輸 鏈路層：以太網(wǎng)地址、優(yōu)先級標(biāo)志/虛擬局域網(wǎng)、 以太網(wǎng)類 應(yīng)用：9-1:無數(shù)據(jù)集配置，數(shù)據(jù)集固定與60044-8

11、相同,支持USVCB服務(wù)（單播采樣值服務(wù)映射）; 9-2:可變數(shù)據(jù)集,支持MSVCB類服務(wù)（多播采 樣值服務(wù)映射） 優(yōu)點：物理接口標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)接口；9-2可以組網(wǎng)傳輸，利于數(shù)據(jù)共享； 缺點：依賴外部時鐘，時鐘丟失時影響二次設(shè)備功能,電子式互感器采樣數(shù)據(jù)同步問題,三相電流、電壓需要同步：三相平衡 間隔內(nèi)電流電壓之間需要同步：功率、阻抗 不同間隔的電流之間需要同步：差動(變壓器差動保護從不同電壓等級的多個間隔獲取數(shù)據(jù)存在同步問題,母線差動保護從多個間隔獲取數(shù)據(jù)也存在同步,電子式互感器采樣數(shù)據(jù)同步方案,基于GPS秒脈沖同步的同步采樣（IEC 61850-9-1/2，基于以太網(wǎng)的采樣值傳輸延時無法確定，

12、只能采用同步時鐘法） 同步方法簡單 對交換機要求高 秒脈沖丟失時存在危險 同步時鐘不等于對時時鐘，可以不依賴于GPS,電子式互感器采樣數(shù)據(jù)同步方案,IEC 61850-9-1/2同步方法(在合并單元中進行,插值數(shù)據(jù)同步的原理,二次設(shè)備通過再采樣技術(shù)(插值算法)實現(xiàn)同步(IEC 60044-8,基于采樣值傳輸延時是確定的，采用插值同步法) 采樣率要求高 硬件軟件要求高，實現(xiàn)難度較大 不依賴于GPS和秒脈沖傳輸系統(tǒng),插值數(shù)據(jù)同步的原理,實現(xiàn)不同遠(yuǎn)方模塊或者合并單元數(shù)據(jù)的同步。改變數(shù)據(jù)的采樣頻率，以適合保護的算法。 插值算法是通過采樣點的x(時間)，y(瞬時值)，以及插值目標(biāo)的x，來計算插值目標(biāo)的y

13、。 最重要的內(nèi)容就是需要把所有被用于同步的數(shù)據(jù)的x必須在統(tǒng)一的時間體系內(nèi)，例如以采樣點的采集時間為準(zhǔn)。 要獲得準(zhǔn)確的采樣點的采集時刻，必須采取以下兩種方式之一： 1) 接收方自己給數(shù)據(jù)貼上接收的時標(biāo)，然后減去數(shù)據(jù)的發(fā)送延時，就可以得到數(shù)據(jù)的采集時刻，這種情況下要求數(shù)據(jù)發(fā)送延時是固定值。 2)發(fā)送方將數(shù)據(jù)采樣的時刻填寫在數(shù)據(jù)幀內(nèi)，接收方以發(fā)送方寫入的發(fā)送時間為準(zhǔn)進行數(shù)據(jù)處理，這種情況適用于發(fā)送延時不固定的情況,插值數(shù)據(jù)同步的原理,插值數(shù)據(jù)同步的原理,IEC 60044-8同步方法(在IED設(shè)備中進行,傳輸規(guī)約方案比較,IEEE 1588同步對時,網(wǎng)絡(luò)測量和控制系統(tǒng)的精密時鐘同步協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)” 以太網(wǎng)

14、傳輸，需硬件支持； 與采樣值傳輸共用鏈路，可靠性高； 需交換機支持,IEEE 1588同步對時,Delay+Offset = t2-t1 Delay-Offset = t4-t3 其中:Offset為時間偏差 Delay為傳輸延時 經(jīng)過推導(dǎo)，可以得到： Offset = (t2-t1)-(t4-t3)/2 Delay = (t2-t1)+(t4-t3)/2,合并單元與保護接口,合并單元需要提供給保護的數(shù)據(jù)品質(zhì) 1）數(shù)據(jù)無效（包含遠(yuǎn)端模塊數(shù)據(jù)錯誤、與遠(yuǎn)端模塊通訊錯誤等） 2）MU時鐘同步標(biāo)志 3）檢修狀態(tài)（檢修間隔試驗不影響運行設(shè)備,合并單元與保護接口,保護對合并單元數(shù)據(jù)的相關(guān)處理方式 1）數(shù)據(jù)

15、無效情況下裝置應(yīng)能夠正確閉鎖相關(guān)保護元件，保 護被閉鎖的時間由保護的算法決定。 2）采用電子式互感器中雙保護數(shù)據(jù)分別用于保護元件和啟動元件，以減少單一環(huán)節(jié)異常造成保護誤動的可能性；在此基礎(chǔ)上為防止單一通道數(shù)據(jù)無效導(dǎo)致整個保護裝置被閉鎖，應(yīng)按照各數(shù)據(jù)通道的無效狀態(tài)有選擇性地閉鎖相關(guān)的保護元件,合并單元與保護接口,3、針對MU數(shù)據(jù)同步標(biāo)志，根據(jù)保護對同步的需求選擇是否閉鎖保護 除縱差外的線路保護 線路縱差保護 母差保護（失靈保護） 主變保護（后備保護,數(shù)據(jù)無效對線路保護的影響,保護電流通道數(shù)據(jù)無效，閉鎖保護（如距離和零序過流、PT斷線過流） 保護電壓通道數(shù)據(jù)無效，處理同保護PT斷線，即閉鎖與電壓相

16、關(guān)的保護（如距離保護），退出方向元件（如零序過流自動退出方向），自動投入PT斷線過流。 起動電流通道數(shù)據(jù)無效，啟動板24V正電源開放的條件切換到保護電流通道計算的結(jié)果,數(shù)據(jù)無效對線路保護的影響,同期電壓通道數(shù)據(jù)無效不閉鎖保護，當(dāng)重合閘檢定方式與同期電壓無關(guān)時（如不檢重合），不報同期電壓數(shù)據(jù)無效。當(dāng)同期電壓數(shù)據(jù)無效時，閉鎖與同期電壓相關(guān)的重合檢定方式（如檢同期）。即處理方式同同期PT斷線（線路PT斷線）。 電壓MU和電流MU任一失步，處理同保護PT斷線，即閉鎖與電壓相關(guān)的保護（如距離保護），退出方向元件（如零序過流自動退出方向），自動投入PT斷線過流,數(shù)據(jù)無效對母線保護的影響,母線電壓通道數(shù)據(jù)無

17、效或失步不閉鎖差動保護，并開放該段母線電壓閉鎖，同時閉鎖該母線電壓對保護有影響的判據(jù)（如電壓開窗）。 雙保護數(shù)據(jù)分別用于保護和啟動，支路保護電流無效或失步閉鎖差動保護，母聯(lián)保護電流無效或失步不閉鎖差動自動置互聯(lián)；支路啟動電流無效不閉鎖差動保護，此時閉鎖差動電流相關(guān)的啟動判據(jù)，保留母線電壓變化的啟動判據(jù),數(shù)據(jù)無效對母線保護的影響,支路通道數(shù)據(jù)無效閉鎖相應(yīng)支路的失靈保護，其他支路的失靈保護不受影響；支路通道數(shù)據(jù)失步不閉鎖失靈保護。 母聯(lián)支路電流通道數(shù)據(jù)無效，閉鎖母聯(lián)保護；母聯(lián)支路電流通道數(shù)據(jù)失步不閉鎖母聯(lián)保護,數(shù)據(jù)無效對變壓器保護的影響,任意側(cè)相電流數(shù)據(jù)無效時，僅閉鎖差動保護及本側(cè)過流保護，如果整

18、定用自產(chǎn)零序情況下閉鎖該側(cè)相應(yīng)零序過流保護段。 任意側(cè)零序電流數(shù)據(jù)無效時，僅閉鎖該側(cè)整定為外接零序的零序過流保護段。 任意側(cè)間隙電流數(shù)據(jù)無效時，僅該側(cè)閉鎖間隙零序過流保護。 任意側(cè)電壓數(shù)據(jù)無效時，閉鎖該側(cè)零序過壓保護，該側(cè)所有與電壓相關(guān)的判據(jù)自動不滿足條件，復(fù)壓元件可以通過其他側(cè)起動，方向過流自動退出,數(shù)據(jù)無效對變壓器保護的影響,任一側(cè)相電流數(shù)據(jù)失步時，閉鎖差動保護，如果本側(cè)采用和電流作為后備保護電流時同時閉鎖后備保護。 任意側(cè)外接零序電流數(shù)據(jù)失步時，對保護行為無影響。 任意側(cè)間隙電流數(shù)據(jù)失步時，對保護行為無影響。 后備保護中的電流和電壓相對失步時，方向元件不滿足條件,SV數(shù)據(jù)檢修品質(zhì)對保護的

19、影響,IEC61850工程繼電保護應(yīng)用模型中有關(guān)SV報文檢修處理機制的描述：1、當(dāng)合并單元裝置檢修壓板投入時，發(fā)送采樣值報文中采樣值數(shù)據(jù)的品質(zhì)的Test位應(yīng)置True； 2、SV 接收端裝置應(yīng)將接收的SV報文中的test位與裝置自身的檢修壓板狀態(tài)進行比較，只有兩者一致時才將該信號用于保護邏輯，否則應(yīng)不參加保護邏輯的計算。對于狀態(tài)不一致的信號，接收端裝置仍應(yīng)計算和顯示其幅值； 3、若保護配置為雙重化，保護配置的接收采樣值控制塊的所有合并單元也應(yīng)雙重化。兩套保護和合并單元在物理和保護上都完全獨立，一套合并單元檢修不影響另一套保護和合并單元的運行,SV數(shù)據(jù)檢修品質(zhì)對保護的影響,實際工程中SV數(shù)據(jù)檢修

20、品質(zhì)的處理方式：1、在接收軟壓板投入的情況下，如果本地檢修和發(fā)送方檢修位不一致時，無流或數(shù)據(jù)無效情況下將本MU發(fā)送的模擬量從保護中剔除，有流情況下發(fā)送方投檢修壓板發(fā)檢修異常告警信號，該報警信號返回前本MU模擬量繼續(xù)參與保護邏輯運算。（750kV延安變） 2、在接收軟壓板投入的情況下，如果本地檢修和發(fā)送方檢修位不一致時，裝置報警且閉鎖相關(guān)保護，所以MU投檢修前應(yīng)將相應(yīng)的接收壓板退出。 （500kV包家變,電子式互感器產(chǎn)品,1、GIS電子式電流電壓互感器 500kV、220kV、110kV 2、獨立型電子式電流電壓互感器 500kV、220kV 3、直流電子式電流互感器 4、35kV電子式電流電壓

21、互感器 5、10kV電子式電流電壓互感器 6、全光纖無源電子式電流互感器,電子式互感器現(xiàn)場應(yīng)用情況,青島午山變220kV ECVT,銅陵周沖變220kV ECVT,電子式互感器現(xiàn)場應(yīng)用情況,運行于廣州換流站的500kV直流電子式電流互感器,南瑞繼保電子式互感器優(yōu)勢,可靠的設(shè)計方案 按照保護的可靠性設(shè)計概念進行電子式互感器的設(shè)計 內(nèi)部冗余采樣，有效進行采樣回路的自檢 傳感器、遠(yuǎn)端模塊、合并單元冗余配置 電路和通訊具有完善的自檢回路 充分驗證的互感器性能、暫態(tài)特性 原理完全一致的傳感頭安裝于動模試驗室 充分的動模試驗驗證，特性可靠，滿足保護要求,南瑞繼保電子式互感器優(yōu)勢,強大的技術(shù)實力，擁有多項專

22、利技術(shù) 高效的大功率激光驅(qū)動技術(shù)，降低溫度提高可靠性 動態(tài)積分技術(shù)確保真實還原暫態(tài)波形 全光纖電子式互感器技術(shù) IEC61850-9-2可靠解決方案 IEEE1588時鐘同步技術(shù),智能變電站介紹,智能變電站概述 電子式互感器 GOOSE技術(shù) IEC 61850簡介 智能變電站的實施 智能變電站繼電保護技術(shù)規(guī)范,GOOSE概念,GOOSE （Generic Object Oriented Substation Event）通用面向?qū)ο笞冸娬臼录?GOOSE是IEC61850定義的一種通信機制，用于快速傳輸變電站事件，諸如命令、告警、指示、信息 單個的 GOOSE 信息由 IED 發(fā)送，并能被若

23、干個IED接收使用,GOOSE的特點,實現(xiàn)了裝置間快速信息通信； 內(nèi)在自檢功能，在線監(jiān)測； 不僅可以傳送開關(guān)量，還可傳遞變化不快的模擬量； 代替了點對點的硬電纜 降低造價、縮短工期 更改接線不需要配線，只需更改配置文件,GOOSE應(yīng)用演示,以太網(wǎng),2. 跳閘,4. 重合,3. 新位置,5. 新位置,GOOSE的發(fā)送機制,定期發(fā)送GOOSE報文,并且通過重發(fā)相同數(shù)據(jù)來獲得更多的可靠性,并且逐漸增加SqNum和傳輸時間來實現(xiàn)有效的傳輸； GOOSE報文中的SqNum和StNum的初始值為1。當(dāng)有事件發(fā)生時，StNum加1、SqNum變?yōu)?，之后SqNum順序加1,GOOSE的發(fā)送機制,GOOSE報

24、文高優(yōu)先級的實現(xiàn),GOOSE輸入輸出信號：虛端子,虛端子能夠一對多，不能夠多對一，因此一個開出信號能夠給多個IED設(shè)備使用，而開入信號卻不能夠并聯(lián)，只能夠一對一輸入，實端子則剛好相反。 與實端子串聯(lián)的硬壓板能夠起到明顯斷開點的作用，但對虛端子無此意義，因此，虛端子優(yōu)先采用軟壓板,GOOSE信號的品質(zhì),GOOSE開入為GOOSE鏈路的接收信號，該GOOSE開入是否有效，要受GOOSE接收軟壓板、GOOSE接收鏈路是否完好、檢修狀態(tài)壓板等因素影響，具體關(guān)系如下： 1、對于支路失靈啟動、解除復(fù)壓閉鎖、母聯(lián)失靈啟動等開入 保護采用的GOOSE有效信息 GOOSE接收信息 & 發(fā)送端和接收端檢修壓板狀態(tài)

25、一致 & 對應(yīng)接收總投軟壓板投入 & 對應(yīng)接收軟壓板投入 & 對應(yīng)通信鏈路正常 2、對于刀閘及開關(guān)位置等開入 當(dāng)發(fā)送GOOSE斷鏈、發(fā)送端和接收端檢修壓板狀態(tài)不一致時，刀閘及開關(guān)位置保持原來的值,GOOSE組網(wǎng)問題,經(jīng)濟性（交換機數(shù)量、網(wǎng)絡(luò)總體價格） 可靠性（網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴、網(wǎng)絡(luò)冗余性、獨立性） 安全性（網(wǎng)絡(luò)延時對保護的影響） 復(fù)雜性 （網(wǎng)絡(luò)配置、監(jiān)視、維護) 擴展性（擴建時的易擴展性、易配置性、網(wǎng)絡(luò)性能不能下降） 定檢、維護的局部性要求,GOOSE組網(wǎng)原則,網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渫扑]共享星形雙網(wǎng)、獨立星形雙網(wǎng)、獨立星形單網(wǎng) 按電壓等級獨立組網(wǎng) 110kV及以上MMS和GOOSE獨立組網(wǎng) SMV和GOOSE共網(wǎng),

26、典型組網(wǎng)方式(雙單網(wǎng),典型組網(wǎng)方式(共享雙網(wǎng),典型組網(wǎng)方式(獨立雙網(wǎng),智能終端,定義： 一種智能組件。與一次設(shè)備采用電纜連接，與保護、測控等二次設(shè)備采用光纖連接，實現(xiàn)對一次設(shè)備（如：斷路器、刀閘、主變壓器等）的測量、控制等功能,智能終端,能夠在不改變開關(guān)現(xiàn)有條件下實現(xiàn)一次設(shè)備和間 隔層二次設(shè)備的數(shù)據(jù)通信。 智能開關(guān)等設(shè)備的過渡產(chǎn)品 具備GOOSE接口 完成斷路器、隔離刀閘、地刀等位置信息的采集 完成斷路器、隔離刀閘、地刀等的分合控制 采集主變檔位、溫度等信息 采集在線監(jiān)測的信息 斷路器操作回路,智能終端,針對戶外安裝的需求，智能操作箱進行了如下專門設(shè)計： 全部采用-40-85范圍的器件，選用耐

27、高溫長壽命電容器 從裝置配置中去除了液晶 去除了MMS通信插件，降低機箱內(nèi)部功耗,提高環(huán)境溫度的耐受能力 插件進行三防處理，適應(yīng)戶外的環(huán)境 根據(jù)用戶要求可以選用雙電源配置 裝置已進行了-20-60范圍的溫度試驗，進行了交變濕熱試驗,智能終端及GOOSE交換機,智能變電站介紹,智能變電站概述 電子式互感器 GOOSE技術(shù) IEC 61850簡介 智能變電站的實施 智能變電站繼電保護技術(shù)規(guī)范,IEC 61850,IEC61850是國際電工委員會(IEC)TC57工作組制定的變電站通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)系列標(biāo)準(zhǔn)，是基于網(wǎng)絡(luò)通信平臺的變電站自動化系統(tǒng)唯一的國際標(biāo)準(zhǔn)。 IEC61850規(guī)范了數(shù)據(jù)的命名、數(shù)據(jù)定義

28、、設(shè)備行為、設(shè)備的自描述特征和通用配置語言，使不同智能電氣設(shè)備間的信息共享和互操作成為可能。 不僅規(guī)范保護測控裝置的模型和通信接口，而且還定義了電子式CT、PT、智能化開關(guān)等一次設(shè)備的模型和通信接口,互操作性 來自一個或多個廠家的IED之間交換 信息和正確使用信息完成各自功能 的能力 自由配置 標(biāo)準(zhǔn)需要支持各種策略以允許功能 自由分布，例如：集中式或分布式 系統(tǒng) 長期穩(wěn)定性 標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)向后兼容，以適應(yīng)通訊技術(shù) 和系統(tǒng)要求的發(fā)展,IEC 61850的制定目標(biāo),IEC 61850的特點,信息分層（站控層、間隔層、過程層） 面向?qū)ο蠼：托畔⒆晕颐枋觯m應(yīng)開放互操作性要求 采用抽象通信服務(wù)接口，適應(yīng)通信

29、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)迅猛發(fā)展 傳輸采樣測量值（SMV） 快速傳輸變化值（GOOSE,數(shù)據(jù)對象統(tǒng)一建模,IEC61850和以前使用的標(biāo)準(zhǔn)不同之處在于對象模型 ，它以服務(wù)器模型、邏輯設(shè)備模型、邏輯節(jié)點模型 和數(shù)據(jù)對象模型建立了變電站自動化系統(tǒng)中常用設(shè) 備的統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型，滿足互操作性要求。 模型的作用： 表達(dá)信息的承載方式數(shù)據(jù)類型 描述哪些信息需要通信屬性數(shù)據(jù) 描述信息如何通信 通信參數(shù),61850的分層模型結(jié)構(gòu),61850的面向?qū)ο蠼?抽象通信服務(wù)接口（ACSI,獨立于所采用網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用層協(xié)議的抽象通信服務(wù)接口。客戶通過ACSI，由特定通信服務(wù)映射（SCSM）映射到所采用的通信?；騾f(xié)議子集。 IEC61850

30、標(biāo)準(zhǔn)使用ACSI和SCSM技術(shù)，解決了標(biāo)準(zhǔn)的穩(wěn)定性與未來網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展之間的矛盾，即當(dāng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層協(xié)議和通信棧改變時，只要改動特定通信服務(wù)映射SCSM,抽象通信服務(wù)接口（ACSI,協(xié)議棧與通信服務(wù),MMS,MMS（manufactoring message specification） 即制造報文規(guī)范是ISO/IEC9506標(biāo)準(zhǔn)所定義的一套 用于工業(yè)控制系統(tǒng)的通信協(xié)議。 MMS是由ISO TC184開發(fā)和維護的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下計算機或IED之間交換實時數(shù)據(jù)和監(jiān)控信息的一套獨立的國際標(biāo)準(zhǔn)報文規(guī)范。它不僅定義了交換報文的格式，還定義了對象、服務(wù)和行為，具有互操作性,網(wǎng)絡(luò)化二次設(shè)備,網(wǎng)絡(luò)化二次設(shè)備要求 具有數(shù)

31、字化接口 滿足電子式互感器的要求 滿足智能開關(guān)的要求 網(wǎng)絡(luò)通信功能 滿足IEC61850的要求 基于IEC61850的間隔層和站控層設(shè)備 RCS-9700變電站自動化系統(tǒng) PCS-900系列保護裝置 PCS-9700系列測控裝置 RCS-9000C系列四合一保護測控裝置 RCS-9700系列通信設(shè)備,IEC61850的KEMA認(rèn)證,KEMA公司是國際上最權(quán)威的IEC61850一致性檢測認(rèn)證機構(gòu)。國內(nèi)首家通過KEMA Level A級認(rèn)證試驗,智能變電站介紹,智能變電站概述 電子式互感器 GOOSE技術(shù) IEC 61850簡介 智能變電站的實施 智能變電站繼電保護技術(shù)規(guī)范,UAPC（Unifie

32、d Advanced Platform for Protection and Control）硬件平臺是我公司獨立研發(fā)的新一代硬件平臺，該平臺將用于本公司的交流保護和直流保護控制系統(tǒng)，既能與傳統(tǒng)的交流互感器接口，又能與電子式互感器接口，完全能滿足未來智能變電站的要求。 PCS系列保護均基于UAPC平臺，PCS系列保護是在總結(jié)了RCS系列保護的先進原理與技術(shù)、多年成熟的運行經(jīng)驗的基礎(chǔ)上發(fā)展形成的，保護主要原理不變,PCS系列保護,96,虛端子的概念,97,虛端子能夠一對多，不能夠多對一，因此一個開出信號能夠給多個IED設(shè)備使用，而開入信號卻不能夠并聯(lián)，只能夠一對一輸入，實端子則剛好相反。 與實端

33、子串聯(lián)的硬壓板能夠起到明顯斷開點的作用，但對虛端子無此意義，因此，虛端子優(yōu)先采用軟壓板,IED能力描述文件IED Capability Description；ICD文件 由裝置廠商提供給系統(tǒng)集成廠商，該文件描述IED提供的基本數(shù)據(jù)模型及服務(wù)，但不包含IED實例名稱和通信參數(shù)。 IED實例配置文件Configured IED Description；CID文件 每個裝置有一個，由裝置廠商根據(jù)SCD文件中本IED相關(guān)配置生成,基本概念,98,系統(tǒng)規(guī)格文件System Specification Description；SSD文件 應(yīng)全站唯一，該文件描述變電站一次系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以及相關(guān)聯(lián)的邏輯節(jié)點，最終

34、包含在SCD文件中。 全站系統(tǒng)配置文件Substation Configuration Description；SCD文件 應(yīng)全站唯一，該文件描述所有IED的實例配置和通信參數(shù)、IED之間的通信配置以及變電站一次系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，由系統(tǒng)集成廠商完成。SCD文件應(yīng)包含版本修改信息，明確描述修改時間、修改版本號等內(nèi)容,基本概念,99,VLAN，是英文Virtual Local Area Network的縮寫，中文名為虛擬局域網(wǎng)， VLAN是一種將局域網(wǎng)（LAN）設(shè)備從邏輯上劃分（注意，不是從物理上劃分）成一個個網(wǎng)段（或者說是更小的局域網(wǎng)LAN），從而實現(xiàn)虛擬工作組（單元）的數(shù)據(jù)交換技術(shù)。 VLAN的好處主

35、要有三個：(1)端口的分隔。即便在同一個交換機上，處于不同VLAN的端口也是不能通信的。這樣一個物理的交換機可以當(dāng)作多個邏輯的交換機使用。 (2)網(wǎng)絡(luò)的安全。不同VLAN不能直接通信，杜絕了廣播信息的不安全性。 (3)靈活的管理。更改用戶所屬的網(wǎng)絡(luò)不必?fù)Q端口和連線，只更改軟件配置就可以了,基本概念,100,數(shù)字化站的工程配置,101,IEDconfigurator CID建模配置工具,裝置及系統(tǒng)測試,102,SCD工具 數(shù)字化站配置用,裝置及系統(tǒng)測試,103,智能變電站中母線保護改造問題的解決： 方案一： 全數(shù)字化接口母線保護+常規(guī)互感器及一次開關(guān)的數(shù)字接口設(shè)備（專用母差子站）實現(xiàn)同時具備模擬

36、量及數(shù)字化接口的母線保護裝置,智能變電站的實施,104,智能變電站的實施,105,退出運行中的傳統(tǒng)母差保護，并逐一將各間隔的電流、電壓、刀閘輔助接點、失靈起動接點等回路轉(zhuǎn)接入母差保護子站裝置。帶負(fù)荷測試數(shù)字化接口母差保護，測試結(jié)果合格后將數(shù)字化母差保護及子站裝置投入運行。此時舊的傳統(tǒng)母差保護不再投入運行,智能變電站的實施,106,改造任一支路時都短時退出數(shù)字化母差保護，完成接入本支路尾纖、拆除子站裝置本支路傳統(tǒng)電流（或電壓）回路的工作。新接入的支路帶電運行后，測試數(shù)字化母差保護是否正常，測試結(jié)果合格后即可重新投入數(shù)字化母差保護，改造過程中母差也能夠投入，直至改造間隔帶電,智能變電站的實施,10

37、7,重復(fù)步驟2直到全部支路間隔更換了電子式互感器，數(shù)字化母差保護的更換就完成了,方案一主要的優(yōu)點是全數(shù)字化接口母線保護和母差子站實現(xiàn)了同時具備模擬量及數(shù)字化接口的母線保護裝置，可以滿足常規(guī)互感器和電子式互感器共存的情況。 此方案主要問題是改造初期工作量大，需要配置專門的母差子站，改造完成后子站退出運行，設(shè)備投資較大,智能變電站的實施,108,方案二： 對于常規(guī)互感器不改造的工程，在改造過程中可以保證常規(guī)母差保護繼續(xù)運行，但因為常規(guī)母差保護不具備過程層數(shù)字化接口，故要求改造間隔的保護及智能終端保留與常規(guī)母差保護的開入、開出接口,智能變電站的實施,109,智能變電站的實施,110,方案二的主要優(yōu)點

38、是常規(guī)母線保護在改造過程中始終處于運行狀態(tài)，無需投入額外設(shè)備，改造投資較小。 存在的問題是，一方面適應(yīng)性較差，只能應(yīng)用于常規(guī)互感器不改造的工程，另一方面，要求新設(shè)備具備常規(guī)開入開出接口，且為保證常規(guī)母線保護的正常運行，需鋪設(shè)臨時電纜完成新間隔的跳閘及失靈啟動等,智能變電站的實施,111,綜合方案一、二提出第三種改造方案：對于最常見的雙母主接線線方式，在改造過程中增加對運行方式的限制，將改造后間隔限制在一條母線，未改造間隔限制在另一條母線。數(shù)字化接口母線保護用于保護連接改造后間隔的母線，而常規(guī)母線保護用于保護連接未改造間隔的母線,智能變電站的實施,112,智能變電站的實施,113,方案三主要優(yōu)點

39、是改造過程無需額外設(shè)備及鋪設(shè)臨時電纜，投資及工作量小，可以滿足常規(guī)互感器和電子式互感器共存的情況。 實施此方案的主要限制是對主接線要求至少兩條母線，而且對改造過程中的運行方式有較嚴(yán)格的要求，即分別將改造后間隔和未改造間隔分別限制在兩條母線上（不允許進行倒閘操作），如無法保證在改造期間母聯(lián)或分段開關(guān)始終處于分位，新老母差保護需做相應(yīng)處理以保證差動計算平衡,智能變電站的實施,114,智能變電站介紹,智能變電站概述 電子式互感器 GOOSE技術(shù) IEC 61850簡介 智能變電站的實施 智能變電站繼電保護技術(shù)規(guī)范,智能變電站繼電保護技術(shù)規(guī)范的相關(guān)要求,總則要求： 繼電保護新技術(shù)應(yīng)滿足“可靠性、選擇性

40、、靈敏性、速動性”的要求，并提高保護的性能和智能化水平。繼電保護在功能實現(xiàn)上是統(tǒng)一的整體，需要一次設(shè)備、二次回路、通道、保護裝置之間的配合協(xié)調(diào)，發(fā)揮其整體性能。 智能變電站中的電子式互感器的二次轉(zhuǎn)換器（A/D采樣回路）、合并單元（MU）、光纖連接、智能終端、過程層網(wǎng)絡(luò)交換機等設(shè)備內(nèi)任一個元件損壞，除出口繼電器外，不應(yīng)引起保護誤動作跳閘,智能變電站繼電保護技術(shù)規(guī)范的相關(guān)要求,保護裝置應(yīng)不依賴于外部對時系統(tǒng)實現(xiàn)其保護功能。 對于單間隔的保護應(yīng)直接跳閘，涉及多間隔的保護（母線保護）宜直接跳閘。對于涉及多間隔的保護（母線保護），如確有必要采用其他跳閘方式，相關(guān)設(shè)備應(yīng)滿足保護對可靠性和快速性的要求。 過

41、程層SV 網(wǎng)絡(luò)、過程層GOOSE 網(wǎng)絡(luò)、站控層MMS 網(wǎng)絡(luò)應(yīng)完全獨立，繼電保護裝置接入不同網(wǎng)絡(luò)時，應(yīng)采用相互獨立的數(shù)據(jù)接口控制器,智能變電站繼電保護技術(shù)規(guī)范的相關(guān)要求,雙母線、單母線分段等接線型式（單斷路器）的線路、變壓器間隔采用電子式互感器時宜單獨配置三相ECVT。 110kV及以下電壓等級宜采用保護測控一體化設(shè)備,智能變電站繼電保護技術(shù)規(guī)范的相關(guān)要求,220kV及以上電壓等級的繼電保護及與之相關(guān)的 設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)等應(yīng)按照雙重化原則進行配置，雙重化 配置的繼電保護應(yīng)遵循以下要求： 每套完整、獨立的保護裝置應(yīng)能處理可能發(fā)生的所有類型的故障。兩套保護之間不應(yīng)有任何電氣聯(lián)系，當(dāng)一套保護異?；蛲顺鰰r不應(yīng)

42、影響另一套保護的運行； 兩套保護的電壓（電流）采樣值應(yīng)分別取自相互獨立的MU； 雙重化配置的MU應(yīng)與電子式互感器兩套獨立的二次采樣系統(tǒng)一一對應(yīng),智能變電站繼電保護技術(shù)規(guī)范的相關(guān)要求,雙重化配置保護使用的GOOSE（SV）網(wǎng)絡(luò)應(yīng)遵循相互獨立的原則，當(dāng)一個網(wǎng)絡(luò)異?；蛲顺鰰r不應(yīng)影響另一個網(wǎng)絡(luò)的運行； 兩套保護的跳閘回路應(yīng)與兩個智能終端分別一一對應(yīng)；兩個智能終端應(yīng)與斷路器的兩個跳閘線圈分別一一對應(yīng)； 雙重化的線路縱聯(lián)保護應(yīng)配置兩套獨立的通信設(shè)備（含復(fù)用光纖通道、獨立纖芯、微波、載波等通道及加工設(shè)備等），兩套通信設(shè)備應(yīng)分別使用獨立的電源,智能變電站繼電保護技術(shù)規(guī)范的相關(guān)要求,雙重化的兩套保護及其相關(guān)設(shè)備

43、（電子式互感器、MU、智能終端、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、跳閘線圈等）的直流電源應(yīng)一一對應(yīng)； 雙重化配置的保護應(yīng)使用主、后一體化的保護裝置。 保護裝置、智能終端等智能電子設(shè)備間的相互啟動、相互閉鎖、位置狀態(tài)等交換信息可通過GOOSE網(wǎng)絡(luò)傳輸，雙重化配置的保護之間不直接交換信息。 110kV及以下保護就地安裝時，保護裝置宜集成智能終端等功能,智能變電站繼電保護技術(shù)規(guī)范的相關(guān)要求,保護配置原則： 母線保護直接采樣、直接跳閘，當(dāng)接入元件數(shù)較多時，可采用分布式母線保護。 變壓器非電量保護采用就地直接電纜跳閘，信息通過本體智能終端上送過程層GOOSE網(wǎng)。 高壓并聯(lián)電抗器非電量保護采用就地直接電纜跳閘，并通過相應(yīng)斷路器的

44、兩套智能終端發(fā)送GOOSE報文，實現(xiàn)遠(yuǎn)跳,智能變電站繼電保護技術(shù)規(guī)范的相關(guān)要求,66kV、35kV及以下間隔保護： 采用保護測控一體化設(shè)備，按間隔單套配置； 當(dāng)采用開關(guān)柜方式時，保護裝置安裝于開關(guān)柜內(nèi)，不宜使用電子式互感器； 當(dāng)使用電子式互感器時，每個間隔的保護、測控、智能終端、合并單元功能宜按間隔合并實現(xiàn)； 跨間隔開關(guān)量信息交換采用過程層GOOSE網(wǎng)絡(luò)傳輸,智能變電站繼電保護技術(shù)規(guī)范的相關(guān)要求,錄波及網(wǎng)絡(luò)報文分析裝置： 對于220kV及以上變電站，宜按電壓等級和網(wǎng)絡(luò)配置故障錄波裝置和網(wǎng)絡(luò)報文分析裝置，每臺故障錄波裝置或網(wǎng)絡(luò)報文分析裝置不應(yīng)跨接雙重化的兩個網(wǎng)絡(luò)； 主變宜單獨配置主變故障錄波裝置

45、； 采樣值傳輸可采用網(wǎng)絡(luò)方式或點對點方式,智能變電站繼電保護技術(shù)規(guī)范的相關(guān)要求,過程層網(wǎng)絡(luò)配置原則： 過程層SV網(wǎng)絡(luò)、過程層GOOSE網(wǎng)絡(luò)宜按電壓等級分別組網(wǎng)。變壓器保護接入不同電壓等級的過程層GOOSE網(wǎng)時，應(yīng)采用相互獨立的數(shù)據(jù)接口控制器。 繼電保護裝置采用雙重化配置時，對應(yīng)的過程層網(wǎng)絡(luò)亦應(yīng)雙重化配置，第一套保護接入A網(wǎng)，第二套保護接入B網(wǎng)。 任兩臺智能電子設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸路由不應(yīng)超過4個交換機,智能變電站繼電保護技術(shù)規(guī)范的相關(guān)要求,智能終端配置原則： 220kV及以上電壓等級智能終端按斷路器雙重化配置，每套智能終端包含完整的斷路器信息交互功能； 智能終端不設(shè)置防跳功能，防跳功能由斷路器本體實現(xiàn)； 220kV及以上變壓器各側(cè)的智能終端均按雙重化配置；110kV變壓器各側(cè)智能終端宜按雙套配置； 智能終端采用就地安裝方式，放置在智能控制柜中； 智能終端跳合閘出口回路應(yīng)設(shè)置硬壓板,智能變電站繼電保護技術(shù)規(guī)范的相關(guān)要求,電子式互感器（含合并單元）配置要求： 配置母線電壓合并單元。母線電壓合并單元可接收至少2組電壓互感器數(shù)據(jù)，并支持向其它合并單元提供