數(shù)字化變電站

1、1數(shù)字化變電站數(shù)字化變電站南京南瑞繼保電氣有限公司南京南瑞繼保電氣有限公司20102010智能電網(wǎng)智能電網(wǎng)23智能電網(wǎng)的戰(zhàn)略框架智能電網(wǎng)的戰(zhàn)略框架一個目標一個目標兩條主線兩條主線三個階段三個階段四個體系四個體系五個內涵五個內涵六個環(huán)節(jié)六個環(huán)節(jié)構建以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架，各級電網(wǎng)構建以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架，各級電網(wǎng)協(xié)調發(fā)展統(tǒng)一堅強智能電網(wǎng)。包括協(xié)調發(fā)展統(tǒng)一堅強智能電網(wǎng)。包括“三華三華”（華北（華北華中華中華東）同步電網(wǎng)、西北和華東）同步電網(wǎng)、西北和東北電網(wǎng)，涵蓋全部電壓等級。東北電網(wǎng)，涵蓋全部電壓等級。一個目標一個目標兩條主線兩條主線三個階段三個階段四個體系四個體系五個內涵五個內涵六個環(huán)節(jié)六個環(huán)

2、節(jié)智能電網(wǎng)的戰(zhàn)略框架智能電網(wǎng)的戰(zhàn)略框架技術上技術上體現(xiàn)體現(xiàn)信息化、自動化、互動信息化、自動化、互動化化。管理上管理上體現(xiàn)體現(xiàn)集團化、集約化、精益集團化、集約化、精益化、標準化化、標準化。 一個目標一個目標兩條主線兩條主線三個階段三個階段四個體系四個體系五個內涵五個內涵六個環(huán)節(jié)六個環(huán)節(jié)智能電網(wǎng)的戰(zhàn)略框架智能電網(wǎng)的戰(zhàn)略框架2009年至2010年為規(guī)劃試點階段：重點開展電網(wǎng)智能化發(fā)展規(guī)劃工作，制訂技術標準和管理標準，開展關鍵技術研發(fā)和設備研制，開展各環(huán)節(jié)的試點工作；2011年至2015年為全面建設階段：加快特高壓電網(wǎng)和城鄉(xiāng)配電網(wǎng)建設，初步形成智能電網(wǎng)運行控制和互動服務體系，關鍵技術和裝備實現(xiàn)重大突破

3、和廣泛應用；2016年至2020年為引領提升階段：全面建成統(tǒng)一堅強智能電網(wǎng)，使電網(wǎng)的資源配置能力、安全水平、運行效率，以及電網(wǎng)與電源、用戶之間的互動性顯著提高。一個目標一個目標兩條主線兩條主線三個階段三個階段四個體系四個體系五個內涵五個內涵六個環(huán)節(jié)六個環(huán)節(jié)智能電網(wǎng)的戰(zhàn)略框架智能電網(wǎng)的戰(zhàn)略框架電網(wǎng)基礎體系電網(wǎng)基礎體系技術支撐體系技術支撐體系智能應用體系智能應用體系標準規(guī)范體系標準規(guī)范體系電網(wǎng)基礎體系電網(wǎng)基礎體系是堅強是堅強智能電網(wǎng)的物質載體，是智能電網(wǎng)的物質載體，是實現(xiàn)實現(xiàn)“堅強堅強”的的重要基礎重要基礎；技術支撐體系技術支撐體系是指先進的是指先進的通信、信息、控制等應用通信、信息、控制等應用技

4、術，是實現(xiàn)技術，是實現(xiàn)“智能智能”的的技技術保障術保障；智能應用體系智能應用體系是是保障電網(wǎng)安全、經濟、高保障電網(wǎng)安全、經濟、高效運行，提供用戶增值服效運行，提供用戶增值服務的務的具體體現(xiàn)具體體現(xiàn)；標準規(guī)范標準規(guī)范體系體系是指技術、管理方面是指技術、管理方面的標準、規(guī)范，以及試的標準、規(guī)范，以及試驗、認證、評估體系，是驗、認證、評估體系，是建設堅強智能電網(wǎng)的建設堅強智能電網(wǎng)的制度制度依據(jù)依據(jù)。一個目標一個目標兩條主線兩條主線三個階段三個階段四個體系四個體系五個內涵五個內涵六個環(huán)節(jié)六個環(huán)節(jié)智能電網(wǎng)的戰(zhàn)略框架智能電網(wǎng)的戰(zhàn)略框架堅強可靠堅強可靠經濟高效經濟高效清潔環(huán)保清潔環(huán)保透明開放透明開放友好互動

5、友好互動堅強可靠堅強可靠是指具有堅強的網(wǎng)架結是指具有堅強的網(wǎng)架結構、強大的電力輸送能力構、強大的電力輸送能力和安全可靠的電力供應；和安全可靠的電力供應；經濟高效經濟高效是是指提高電網(wǎng)運行和輸送效指提高電網(wǎng)運行和輸送效率，降低運營成本，促進能源資源和率，降低運營成本，促進能源資源和電力資產的高效利用；電力資產的高效利用；清清潔環(huán)保潔環(huán)保是指促進可再生能源發(fā)展與利是指促進可再生能源發(fā)展與利用，降低能源消耗和污染用，降低能源消耗和污染物排放，提高清潔電能在終端能源消物排放，提高清潔電能在終端能源消費中的比重；費中的比重；透明開放透明開放是是指電網(wǎng)、電源和用戶的信息透明共指電網(wǎng)、電源和用戶的信息透明共

6、享，電網(wǎng)無歧視開放；享，電網(wǎng)無歧視開放；友好友好互動互動是指實現(xiàn)電網(wǎng)運行方式的靈活調是指實現(xiàn)電網(wǎng)運行方式的靈活調整，友好兼容各類電源和整，友好兼容各類電源和用戶接入與退出，促進發(fā)電企業(yè)和用用戶接入與退出，促進發(fā)電企業(yè)和用戶主動參與電網(wǎng)運行調節(jié)。戶主動參與電網(wǎng)運行調節(jié)。一個目標一個目標兩條主線兩條主線三個階段三個階段四個體系四個體系五個內涵五個內涵六個環(huán)節(jié)六個環(huán)節(jié)智能電網(wǎng)的戰(zhàn)略框架智能電網(wǎng)的戰(zhàn)略框架發(fā)電環(huán)節(jié)發(fā)電環(huán)節(jié)輸電環(huán)節(jié)輸電環(huán)節(jié)變電環(huán)節(jié)變電環(huán)節(jié)配電環(huán)節(jié)配電環(huán)節(jié)用電環(huán)節(jié)用電環(huán)節(jié)調度環(huán)節(jié)調度環(huán)節(jié) 發(fā)電環(huán)節(jié)：發(fā)電環(huán)節(jié)：引導電源集約化發(fā)展，協(xié)調推進大規(guī)模能源基地的開發(fā)；強化網(wǎng)廠協(xié)調，提高電網(wǎng)安全運行水

7、平；優(yōu)化電源結構和電網(wǎng)結構，促進新型能源的大規(guī)?？茖W利用。 輸電環(huán)節(jié)：輸電環(huán)節(jié)：加快建設以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架、各級電網(wǎng)協(xié)調發(fā)展的堅強國家電網(wǎng)；集成應用新技術、新材料、新工藝；全面實施輸電線路狀態(tài)檢修和全壽命周期管理；廣泛采用靈活交流輸電技術，提高線路輸送能力和電壓、潮流控制的靈活性，技術和裝備全面達到國際領先水平。一個目標一個目標兩條主線兩條主線三個階段三個階段四個體系四個體系五個內涵五個內涵六個環(huán)節(jié)六個環(huán)節(jié)智能電網(wǎng)的戰(zhàn)略框架智能電網(wǎng)的戰(zhàn)略框架發(fā)電環(huán)節(jié)發(fā)電環(huán)節(jié)輸電環(huán)節(jié)輸電環(huán)節(jié)變電環(huán)節(jié)變電環(huán)節(jié)配電環(huán)節(jié)配電環(huán)節(jié)用電環(huán)節(jié)用電環(huán)節(jié)調度環(huán)節(jié)調度環(huán)節(jié) 變電環(huán)節(jié)變電環(huán)節(jié)：設備信息和運行維護策略與電力調度全

8、面互動，實現(xiàn)基于狀態(tài)的全壽命周期綜合優(yōu)化管理；樞紐及中心變電站全面建成或改造成為智能化變電站；實現(xiàn)電網(wǎng)運行數(shù)據(jù)的全面采集和實時共享，支撐電網(wǎng)實時控制、智能調節(jié)和各類高級應用，保障各級電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行。 配電環(huán)節(jié)：配電環(huán)節(jié)：建成高效、靈活、合理的配電網(wǎng)絡，具備靈活重構、潮流優(yōu)化和可再生能源接納能力，緊急狀況時支撐主網(wǎng)安全穩(wěn)定運行；實現(xiàn)集中/分散儲能裝置及分布式電源的兼容接入與統(tǒng)一控制；供電可靠性和電能質量顯著提高；全面推廣智能配電網(wǎng)示范工程應用成果，主要技術裝備達到國際領先水平。一個目標一個目標兩條主線兩條主線三個階段三個階段四個體系四個體系五個內涵五個內涵六個環(huán)節(jié)六個環(huán)節(jié)智能電網(wǎng)的戰(zhàn)略框架智能

9、電網(wǎng)的戰(zhàn)略框架發(fā)電環(huán)節(jié)發(fā)電環(huán)節(jié)輸電環(huán)節(jié)輸電環(huán)節(jié)變電環(huán)節(jié)變電環(huán)節(jié)配電環(huán)節(jié)配電環(huán)節(jié)用電環(huán)節(jié)用電環(huán)節(jié)調度環(huán)節(jié)調度環(huán)節(jié) 用電環(huán)節(jié)：用電環(huán)節(jié)：構建智能用電服務體系，實現(xiàn)營銷管理的現(xiàn)代化運行和營銷業(yè)務的智能化應用。全面推廣應用智能電能表、智能用電管理終端等智能用電設備。開展雙向互動服務，實現(xiàn)電網(wǎng)與用戶的雙向互動，提升用戶服務質量。建設智能用電小區(qū)和電動汽車充放電站，推動智能家電和電動汽車等領域的技術創(chuàng)新和應用，改善終端用戶用能模式，提高用電效率。 調度環(huán)節(jié)：調度環(huán)節(jié)：以服務特高壓大電網(wǎng)安全運行為目標，開發(fā)建設新一代智能調度技術支持系統(tǒng)，實現(xiàn)運行信息全景化、數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡化、安全評估動態(tài)化、調度決策精細化、運

10、行控制自動化、網(wǎng)廠協(xié)調最優(yōu)化，形成一體化的智能調度體系，確保電網(wǎng)運行的安全可靠、靈活協(xié)調、優(yōu)質高效、經濟環(huán)保。11 數(shù)字化變電站概述數(shù)字化變電站概述 電子式互感器電子式互感器 智能化開關智能化開關 網(wǎng)絡化二次設備網(wǎng)絡化二次設備 工程實例工程實例12數(shù)字化變電站概述數(shù)字化變電站概述 數(shù)字化變電站是由智能化一次設備和數(shù)字化變電站是由智能化一次設備和 網(wǎng)絡化二次設備分層構建，建立在網(wǎng)絡化二次設備分層構建，建立在IEC61850IEC61850通信規(guī)范基礎上，能夠實現(xiàn)變電站內智能電通信規(guī)范基礎上，能夠實現(xiàn)變電站內智能電氣設備間信息共享和互操作的現(xiàn)代化變電站。氣設備間信息共享和互操作的現(xiàn)代化變電站。 智

11、能化一次設備智能化一次設備: :電子式互感器、智能化開關等電子式互感器、智能化開關等 過程層、間隔層、站控層過程層、間隔層、站控層 數(shù)字化變電站就是使變電站的所有信息采集、傳輸、數(shù)字化變電站就是使變電站的所有信息采集、傳輸、處理、輸出過程由過去的模擬信息全部轉換為數(shù)字信息，處理、輸出過程由過去的模擬信息全部轉換為數(shù)字信息，并建立與之相適應的通信網(wǎng)絡和系統(tǒng)。并建立與之相適應的通信網(wǎng)絡和系統(tǒng)。13數(shù)字化變電站概述數(shù)字化變電站概述 數(shù)字化變電站作為變電站的發(fā)展方向，數(shù)字化變電站作為變電站的發(fā)展方向， 要解決現(xiàn)有變電站可能存在的以下問題：要解決現(xiàn)有變電站可能存在的以下問題： 傳統(tǒng)互感器的絕緣、飽和、諧

12、振等；傳統(tǒng)互感器的絕緣、飽和、諧振等； 長距離電纜、屏間電纜；長距離電纜、屏間電纜； 通信標準等。通信標準等。 14與傳統(tǒng)變電站的比較與傳統(tǒng)變電站的比較服服務務器器GOOSE 光光纖纖以以太太網(wǎng)網(wǎng)操操作作員員站站繼繼電電保保護護工工程程師師站站P PC CS S保保護護其其他他I IE ED D智智能能操操作作箱箱斷斷路路器器合合并并單單元元電電子子式式互互感感器器IEC 60044 - 8IEC 61850-9-1IEC 61850-9-2IEC 61850站站控控層層間間隔隔層層過過程程層層P PC CS S測測控控服服務務器器 操操作作員員站站繼繼電電保保護護工工程程師師站站R RC C

13、S S保保護護其其他他I IE ED D斷斷路路器器傳傳統(tǒng)統(tǒng)互互感感器器RS485、以以太太網(wǎng)網(wǎng)I IE EC C61870-5-103R RC CS S測測控控電電纜纜常常規(guī)規(guī)變變電電站站結結構構圖圖數(shù)數(shù)字字化化變變電電站站結結構構圖圖G GP PS SG GP PS S15 數(shù)字化變電站概述數(shù)字化變電站概述 電子式互感器電子式互感器 與傳統(tǒng)互感器的比較與傳統(tǒng)互感器的比較 電子式互感器的分類電子式互感器的分類 電子式互感器的原理電子式互感器的原理 合并單元合并單元 電子式互感器與合并單元的配置電子式互感器與合并單元的配置 智能化開關智能化開關 網(wǎng)絡化二次設備網(wǎng)絡化二次設備 工程實例工程實例1

14、6傳統(tǒng)電磁型互感器存在的一些問題：鐵心造成的飽和與諧振問題。鐵心造成的飽和與諧振問題。絕緣結構復雜，體積大，支撐結構復雜，占地面積大。絕緣結構復雜，體積大，支撐結構復雜，占地面積大。電磁感應式互感器采用充油方法解決絕緣問題時，不可電磁感應式互感器采用充油方法解決絕緣問題時，不可避免的存在易燃、易爆炸等危險。避免的存在易燃、易爆炸等危險。隨著電力傳輸容量的增加及電壓等級的提高、電力自動隨著電力傳輸容量的增加及電壓等級的提高、電力自動化信息化的發(fā)展，迫切需要新型的電子式互感器來解決上述化信息化的發(fā)展，迫切需要新型的電子式互感器來解決上述問題。問題。電子式互感器電子式互感器17電子式互感器（電子式互

15、感器（Electronic Instrument Electronic Instrument TransformersTransformers） 小電壓模擬量輸出或者數(shù)字量輸出的互感器小電壓模擬量輸出或者數(shù)字量輸出的互感器共性特征共性特征 l 信號輸出，無負載能力信號輸出，無負載能力l 光纖是最理想的傳輸方式光纖是最理想的傳輸方式l 數(shù)字輸出是終極輸出方式數(shù)字輸出是終極輸出方式 這種互感器包含電子部件，因此叫電子式互感器。這種互感器包含電子部件，因此叫電子式互感器。為和傳統(tǒng)電磁互感器區(qū)分，有些文獻也叫非常規(guī)互感器。為和傳統(tǒng)電磁互感器區(qū)分，有些文獻也叫非常規(guī)互感器。電子式互感器電子式互感器18電

16、壓等級越高電子式互感器優(yōu)勢越明顯電壓等級越高電子式互感器優(yōu)勢越明顯與傳統(tǒng)互感器的比較與傳統(tǒng)互感器的比較數(shù)字量輸出數(shù)字量輸出 無開路危險無開路危險PTPT無諧振現(xiàn)象無諧振現(xiàn)象范圍寬、無磁飽和范圍寬、無磁飽和體積小、重量輕體積小、重量輕絕緣簡單絕緣簡單電子式互感器電子式互感器 模擬量輸出模擬量輸出輸出形式輸出形式不能開路不能開路CTCT二次輸出二次輸出易產生鐵磁諧振易產生鐵磁諧振PTPT諧振諧振范圍小、有磁飽和范圍小、有磁飽和CTCT動態(tài)范圍動態(tài)范圍體積大、重量重體積大、重量重體積及重量體積及重量絕緣復雜絕緣復雜絕緣絕緣常規(guī)互感器常規(guī)互感器比較項目比較項目精度精度精度易受負載影響精度易受負載影響精

17、度與負載無關精度與負載無關電子式互感器作為常規(guī)電磁式互感器的替代產品，電子式互感器作為常規(guī)電磁式互感器的替代產品，兩者的優(yōu)缺點比較如下：兩者的優(yōu)缺點比較如下：19與傳統(tǒng)互感器的比較與傳統(tǒng)互感器的比較20電子式互感器的分類電子式互感器的分類 按一次傳感部分是否需要供電劃分按一次傳感部分是否需要供電劃分有源式電子式互感器有源式電子式互感器無源式電子式互感器無源式電子式互感器 目前廣泛應用的是有源式電子式互感器目前廣泛應用的是有源式電子式互感器 按應用場合劃分按應用場合劃分GISGIS結構的電子式互感器結構的電子式互感器AISAIS結構結構( (獨立式獨立式) )電子式互感器電子式互感器直流用電子式

18、互感器直流用電子式互感器中低壓電子式互感器中低壓電子式互感器21 有源電子式互感器有源電子式互感器利用電磁感應等原理感應被測信號利用電磁感應等原理感應被測信號 CTCT：空心線圈：空心線圈(RC)(RC)；低功率線圈；低功率線圈(LPCT)(LPCT) PTPT：分壓原理：電容、電阻、電感：分壓原理：電容、電阻、電感傳感頭部分具有需用電源的電子電路傳感頭部分具有需用電源的電子電路利用光纖傳輸數(shù)字信號利用光纖傳輸數(shù)字信號獨立式、獨立式、GISGIS式式電子式互感器的原理電子式互感器的原理22 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

19、。低功率線圈（功率線圈（LPCTLPCT）的工作原理與常規(guī)）的工作原理與常規(guī)CTCT的原理相同，只是的原理相同，只是LPCTLPCT的輸?shù)妮敵龉β室蠛苄?，因此其鐵芯截面就較小?？招揪€圈是一種密繞于出功率要求很小，因此其鐵芯截面就較小?？招揪€圈是一種密繞于非磁性骨架上的螺線管，如圖所示?？招揪€圈不含鐵芯，具有很好非磁性骨架上的螺線管，如圖所示?？招揪€圈不含鐵芯，具有很好的線性度。空芯線圈的輸出信號的線性度。空芯線圈的輸出信號e e與被測電流與被測電流i i有如下關系：有如下關系： 電子式電流互感器原理電子式電流互感器原理式中式中 0 0為真空磁導率，為真空磁導率，n n為線圈匝數(shù)密度，為線圈匝

20、數(shù)密度，s s為為線圈截面積。據(jù)上式，利用電子電路對線圈的線圈截面積。據(jù)上式，利用電子電路對線圈的輸出信號進行積分變換便可求得被測電流輸出信號進行積分變換便可求得被測電流i i。 23 電壓互感器利用電容分壓器測量電壓。為提高電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壓器的輸出端并一精密小電阻。電容分壓器的輸出信號號U U0 0 與被測電壓與被測電壓UiUi有如下關系：有如下關系：電子式電壓互感器原理電子式電壓互感器原理式中式中C1C1為高壓電容，為高壓電

21、容，C2C2為低壓電容。為低壓電容。據(jù)上式，利用電子電路對電壓傳感器據(jù)上式，利用電子電路對電壓傳感器的輸出信號進行積分變換便可求得被的輸出信號進行積分變換便可求得被測電壓。測電壓。 24電子式互感器的輸出電子式互感器的輸出 數(shù)字信號輸出 - 電流測量：2D41H - 電流保護：01CFH - 電壓：2D41H 模擬信號輸出 - 電流互感器：150mV，225mV，4V 等 - 電壓互感器：2/ V，4/ V，6.5/ V等 33325電子式互感器的構成電子式互感器的構成 電子式互感器通常由電子式互感器通常由傳感模塊傳感模塊和和合并單元合并單元兩部分構成，傳感模塊又稱遠端模塊兩部分構成，傳感模塊

22、又稱遠端模塊, ,安裝在安裝在高壓一次側，負責采集、調理一次側電壓電流高壓一次側，負責采集、調理一次側電壓電流并轉換成數(shù)字信號。并轉換成數(shù)字信號。 合并單元安裝在二次側，負責對各相遠端合并單元安裝在二次側，負責對各相遠端模塊傳來的信號做同步合并處理。模塊傳來的信號做同步合并處理。26GISGIS電子式互感器主要由三部分構成：電子式互感器主要由三部分構成：一次結構主體；一次結構主體；一次傳感器；一次傳感器；1.1. 遠端模塊。遠端模塊。電子式互感器的構成電子式互感器的構成6185061850標準：標準：-9-1/-2-9-1/-227AISAIS電子式互感器主要由四部分構成：電子式互感器主要由四

23、部分構成：一次傳感器；一次傳感器；遠端模塊。遠端模塊。光纖絕緣子；光纖絕緣子；1.1. 合并單元。合并單元。電子式互感器的構成電子式互感器的構成28有源電子式互感器有源電子式互感器29 遠端傳感模塊的穩(wěn)定性和可靠性（安置在室遠端傳感模塊的穩(wěn)定性和可靠性（安置在室外時溫度、電磁干擾等）外時溫度、電磁干擾等） 繞制在陶瓷骨架上的空芯線圈結構的穩(wěn)定性繞制在陶瓷骨架上的空芯線圈結構的穩(wěn)定性對測量精度的影響。對測量精度的影響。 對獨立結構的有源式電子互感器的遠端模塊對獨立結構的有源式電子互感器的遠端模塊取電技術。（取電技術。（GISGIS由于結構特殊，可直接利由于結構特殊，可直接利用站內電源供電）用站內

24、電源供電）有源有源式式ECVTECVT的關鍵問題的關鍵問題30有源式有源式ECVTECVT的供電技術的供電技術 線路感應取電線路感應取電 低壓側激光供電技術低壓側激光供電技術 激光器激光器-LD-LD驅動源驅動源- -光纖光纖- -光電池光電池-DC/DC-DC/DC轉換器轉換器+5V31 與有源式電子互感器相比，無源式電子互感與有源式電子互感器相比，無源式電子互感器的傳感模塊利用光學原理，由純光學器件器的傳感模塊利用光學原理，由純光學器件構成，不含有電子電路，其有著有源式無法構成，不含有電子電路，其有著有源式無法比擬的電磁兼容性能比擬的電磁兼容性能 利用光纖傳輸傳感信號利用光纖傳輸傳感信號

25、傳感頭部分不需電子電路及其電源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獨立安裝的互感器的理想解決方案 無源電子式互感器無源電子式互感器32 電流測量采用電流測量采用 FaradayFaraday 磁光效應磁光效應，即線偏振光的偏振方向在磁場，即線偏振光的偏振方向在磁場中發(fā)生改變的效應：已知線偏振光在磁光材料中發(fā)生改變的效應：已知線偏振光在磁光材料( (如重火石玻璃如重火石玻璃) )中受磁中受磁場的作用其偏振面將發(fā)生旋轉，線偏振光旋轉的角度場的作用其偏振面將發(fā)生旋轉，線偏振光旋轉的角度與被測電流與被測電流I I成正比成正比普通光起偏器偏振光Faraday材料磁場 B檢偏器

26、光學電壓傳感器采用光學電壓傳感器采用 Pockels Pockels 電光效應電光效應或或 KerrKerr電光效應電光效應，即晶，即晶體的折射率在電場的作用下發(fā)生物理變化的效應來測量電場的強度體的折射率在電場的作用下發(fā)生物理變化的效應來測量電場的強度，并進而得到電壓。，并進而得到電壓。Faraday旋光角光學互感器光學互感器33無源電子式互感器結構無源電子式互感器結構34關鍵技術難點關鍵技術難點 光學傳感材料的選擇光學傳感材料的選擇 傳感頭的組裝技術傳感頭的組裝技術 溫度對精度的影響溫度對精度的影響 振動對精度的影響振動對精度的影響 長期穩(wěn)定性長期穩(wěn)定性無源電子式互感器無源電子式互感器35電

27、子式互感器與二次設備的接口電子式互感器與二次設備的接口 合并單元合并單元信號合并、數(shù)據(jù)同步、分配信號、供電信號合并、數(shù)據(jù)同步、分配信號、供電36電子式互感器與合并單元接口電子式互感器與合并單元接口37標準比較 標準特性IEC600448IEC6185091IEC6185092通信方式光纖串行點對點以太網(wǎng)接口 點對點或交換機方式以太網(wǎng)網(wǎng)絡方式對交換機要求高 傳輸延時確定不確定不確定同步技術可以實現(xiàn)且不依賴于外部同步時鐘可以實現(xiàn)且必須依賴于外部同步時鐘可以實現(xiàn)且必須依賴于外部同步時鐘實現(xiàn)差動保護的難易容易比較困難比較困難硬件和軟件實現(xiàn)簡單復雜復雜備注推薦使用38 應用電子式互感器需要面對的幾個問題

28、應用電子式互感器需要面對的幾個問題配置方案配置方案同步采樣問題同步采樣問題采樣數(shù)據(jù)傳送標準采樣數(shù)據(jù)傳送標準電子式互感器配置電子式互感器配置39 配置方案配置方案配置原則是保證一套系統(tǒng)出問題不會導致保護配置原則是保證一套系統(tǒng)出問題不會導致保護誤動，也不會導致保護拒動誤動，也不會導致保護拒動電子式互感器的遠端模塊和合并單元需要冗余電子式互感器的遠端模塊和合并單元需要冗余配置配置遠端模塊中電流需要冗余采樣遠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合并單元冗余配置并分別連接冗余的電子式互感器遠端模塊，合并單元可以安裝在開關附近感器遠端模塊，合并單元可以安裝在開關附近或保護小室或

29、保護小室電子式互感器配置電子式互感器配置40 同步采樣問題同步采樣問題常規(guī)互感器與電子式互感器會并存，如電壓、常規(guī)互感器與電子式互感器會并存，如電壓、電流之間，變壓器不同的電壓等級之間電流之間，變壓器不同的電壓等級之間三相電流、電壓采樣必須同步三相電流、電壓采樣必須同步變壓器差動保護從不同電壓等級的多個間隔獲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)也存在同步母線差動保護從多個間隔獲取數(shù)據(jù)也存在同步線路縱差保護線路兩端數(shù)據(jù)采樣也存在同步線路縱差保護線路兩端數(shù)據(jù)采樣也存在同步合并單元數(shù)據(jù)同步合并單元數(shù)據(jù)同步41 解決同步采樣的兩種方

30、案解決同步采樣的兩種方案基于基于GPSGPS秒脈沖同步的同步采樣秒脈沖同步的同步采樣 同步方法簡單同步方法簡單 秒脈沖丟失時存在危險秒脈沖丟失時存在危險二次設備通過再采樣技術二次設備通過再采樣技術( (插值算法插值算法) )實現(xiàn)同步實現(xiàn)同步 采樣率要求高采樣率要求高 硬件軟件要求高，實現(xiàn)難度較大硬件軟件要求高，實現(xiàn)難度較大 不依賴于不依賴于GPSGPS和秒脈沖傳輸系統(tǒng)和秒脈沖傳輸系統(tǒng)合并單元數(shù)據(jù)同步合并單元數(shù)據(jù)同步42 采樣數(shù)據(jù)傳送標準（采樣數(shù)據(jù)傳送標準（1 1）IEC60044-8IEC60044-8：點對點光纖串行數(shù)據(jù)接口：點對點光纖串行數(shù)據(jù)接口 傳輸延時確定傳輸延時確定 可以采用再采樣技

31、術實現(xiàn)同步采樣可以采用再采樣技術實現(xiàn)同步采樣 硬件和軟件實現(xiàn)簡單硬件和軟件實現(xiàn)簡單 適合保護要求適合保護要求合并單元數(shù)據(jù)分發(fā)合并單元數(shù)據(jù)分發(fā)43 采樣數(shù)據(jù)傳送標準（采樣數(shù)據(jù)傳送標準（2 2）IEC61850-9-1/2IEC61850-9-1/2：網(wǎng)絡數(shù)據(jù)接口：網(wǎng)絡數(shù)據(jù)接口 傳輸延時不確定（傳輸延時不確定（400us-3ms400us-3ms） 無法準確采用再采樣技術無法準確采用再采樣技術 硬件軟件比較通用，但對交換機要求極高硬件軟件比較通用，但對交換機要求極高 硬件和軟件實現(xiàn)都將困難硬件和軟件實現(xiàn)都將困難 不同間隔間數(shù)據(jù)到達時間不確定，不利于母差、變壓不同間隔間數(shù)據(jù)到達時間不確定，不利于母差

32、、變壓器等保護的數(shù)據(jù)處理器等保護的數(shù)據(jù)處理 比較適合測控、電能儀表一類比較適合測控、電能儀表一類合并單元數(shù)據(jù)分發(fā)合并單元數(shù)據(jù)分發(fā)44 GISGIS用電子式電流電壓互感器用電子式電流電壓互感器電子式互感器應用情況電子式互感器應用情況45電子式互感器應用情況電子式互感器應用情況合并單元合并單元線路保護線路保護46電子式互感器應用情況電子式互感器應用情況47 智能終端及智能終端及GOOSEGOOSE交換機交換機48電子式互感器合并單元配置電子式互感器合并單元配置 220kV220kV雙母線方式雙母線方式1 1 220kV220kV雙母線方式雙母線方式2 249 220kV220kV雙母線方式雙母線方

33、式1 150 220kV220kV雙母線方式雙母線方式2 251 數(shù)字化變電站概述數(shù)字化變電站概述 電子式互感器電子式互感器 智能化開關智能化開關 智能化開關的特點智能化開關的特點 智能化開關的解決方案智能化開關的解決方案 網(wǎng)絡化二次設備網(wǎng)絡化二次設備 工程實例工程實例52 智能化是開關設備的發(fā)展趨勢，對提高運行的可靠性、減智能化是開關設備的發(fā)展趨勢，對提高運行的可靠性、減少維護的工作量、實現(xiàn)自動化和無人化具有重要意義。根據(jù)少維護的工作量、實現(xiàn)自動化和無人化具有重要意義。根據(jù)IEC62063:1999IEC62063:1999對智能開關設備的定義，它不但具有傳統(tǒng)開對智能開關設備的定義，它不但具

34、有傳統(tǒng)開關設備的基本功能，還具有在線監(jiān)視、智能控制、數(shù)字化接關設備的基本功能，還具有在線監(jiān)視、智能控制、數(shù)字化接口和電子操作等一系列的高智能化功能。完善的智能化開關口和電子操作等一系列的高智能化功能。完善的智能化開關設備必須具備以下功能：設備必須具備以下功能： 1 1）設備的狀態(tài)監(jiān)測和自診斷功能）設備的狀態(tài)監(jiān)測和自診斷功能; ; 3 3）智能化操作控制功能）智能化操作控制功能; ; 3 3）電網(wǎng)正常運行狀態(tài)的自動監(jiān)測）電網(wǎng)正常運行狀態(tài)的自動監(jiān)測; ; 4 4）電網(wǎng)事故的識別功能。）電網(wǎng)事故的識別功能。 智能化開關設備的特點智能化開關設備的特點53智能化開關的實施方案智能化開關的實施方案實施方案

35、實施方案 利用現(xiàn)有的成熟的二次技術，結合傳統(tǒng)利用現(xiàn)有的成熟的二次技術，結合傳統(tǒng)開關設備，提升智能化水平開關設備，提升智能化水平 PCS-9820 GISPCS-9820 GIS智能匯控柜智能匯控柜1.1. PCS-222 PCS-222 智能操作箱智能操作箱54智能化開關設備智能化開關設備 55基于保護及智能控制柜的變電站基本結構基于保護及智能控制柜的變電站基本結構56智能控制柜方案的優(yōu)勢智能控制柜方案的優(yōu)勢1、節(jié)約了電纜等設備投資以及相應的施工投資； 數(shù)字化變電站建設的一個主要現(xiàn)實目標是為了減少變電站內控制電纜的數(shù)量，一方面由于原材料的漲價，電纜成本越來越高，一方面，光纜電磁兼容性能遠好于電

36、纜，能顯著提高變電站內信號傳輸?shù)目煽啃?。另外，變模擬信號為數(shù)字信號能大大增加傳輸?shù)膸捄托畔⒘俊?、節(jié)約了保護小室及主控室等的占地面積和投資； 應用智能化GIS控制柜使得保護控制下放成為可能，從而能夠顯著減少保護小室和主控室的占地面積，這對一些需要盡量減少變電站土地的城市變電站和地下變電站來說有明顯的效益。57智能控制柜方案的優(yōu)勢智能控制柜方案的優(yōu)勢3、GIS智能控制柜優(yōu)化了二次回路和結構； 原來由于一次和二次的專業(yè)細分，使得原傳統(tǒng)匯控柜內的許多功能與保護控制二次中的功能相重復，例如防跳、壓力閉鎖、三相不一致等等?；谝欢握系腉IS智能控制柜能夠有效地取消和簡化冗余回路，提高了整個二次回路

37、的可靠性。4、智能控制裝置提供了系統(tǒng)的交互性；引入智能控制裝置(PCS-9821)以后，友好的中文液晶人機界面以及豐富的自檢和就地操作報告功能，使得運行維護人員無論在就地還是遠方都能及時了解GIS的運行情況。58智能控制柜方案的優(yōu)勢智能控制柜方案的優(yōu)勢5、聯(lián)調在出廠前完成，現(xiàn)場調試工作量減少； 傳統(tǒng)方案中，一次設備和二次設備的電纜連接和調試只能到現(xiàn)場后完成，調試周期比較長，新方案中一二次設備聯(lián)調在廠內完成，到現(xiàn)場后調試工作量極小。能夠顯著地縮短投運周期。6、一次二次聯(lián)合設計，減輕了設計院的負擔； 原來一次和二次設備分別有雙方廠家分別出圖，中間的電纜信號連接由設計院完成，應用一二次結合的新方案后

38、，由兩個廠家聯(lián)合出圖并對圖紙的正確性負責。59智能控制柜方案的優(yōu)勢智能控制柜方案的優(yōu)勢7、基于通訊和組態(tài)軟件的聯(lián)鎖功能比傳統(tǒng)硬接點聯(lián)鎖方便； 智能控制裝置能夠采集到間隔內所有刀閘位置，且間隔間也有光纜連接，所以可以方便地實現(xiàn)基于軟件和通訊的聯(lián)鎖，能顯著減少機構輔助接點數(shù)量，提高系統(tǒng)的可靠性。8、縮小了與互感器的電氣距離，減輕了互感器的負載； 新方案下互感器與保護控制設備的電氣距離大大縮短，使得互感器的容量選擇更為容易，也為小功率互感器（LPCT）的應用創(chuàng)造了條件。60 斷路器操作功能斷路器操作功能 1 1） 接收保護分相跳閘、三跳和重合閘接收保護分相跳閘、三跳和重合閘GOOSEGOOSE命令，

39、對斷路器實施跳合閘；命令，對斷路器實施跳合閘； 2) 2) 支持手分、手合硬接點輸入；支持手分、手合硬接點輸入； 3 3） 具有分相或三相的跳合閘回路；具有分相或三相的跳合閘回路； 4 4） 具有跳合閘電流保持功能；具有跳合閘電流保持功能； 5 5） 具有跳合閘回路監(jiān)視功能；具有跳合閘回路監(jiān)視功能； 6 6） 具有跳合閘壓力監(jiān)視與閉鎖功能；具有跳合閘壓力監(jiān)視與閉鎖功能； 7 7） 具有斷路器防跳功能。具有斷路器防跳功能。 智能操作箱的主要功能智能操作箱的主要功能61 開入、開出功能開入、開出功能 1 1） 接收測控遙控分合及聯(lián)鎖接收測控遙控分合及聯(lián)鎖GOOSEGOOSE命令，完成命令，完成對斷

40、路器和刀閘的分合操作；對斷路器和刀閘的分合操作； 2 2） 就地采集斷路器、隔刀和地刀位置以及斷路就地采集斷路器、隔刀和地刀位置以及斷路器本體的開關量信號；器本體的開關量信號； 3 3）具有保護、測控所需的各種閉鎖和狀態(tài)信號）具有保護、測控所需的各種閉鎖和狀態(tài)信號的合成功能的合成功能; ; 4 4）通過）通過GOOSEGOOSE網(wǎng)絡將各種開關量信息送給保護和網(wǎng)絡將各種開關量信息送給保護和測控裝置。測控裝置。 智能操作箱的主要功能智能操作箱的主要功能62IEC61850IEC61850的應用的應用 IEC61850IEC61850是國際電工委員會是國際電工委員會(IEC)TC57(IEC)TC5

41、7工作組制工作組制定的定的變電站通信網(wǎng)絡和系統(tǒng)變電站通信網(wǎng)絡和系統(tǒng)系列標準，是基系列標準，是基于網(wǎng)絡通信平臺的變電站自動化系統(tǒng)唯一的國際于網(wǎng)絡通信平臺的變電站自動化系統(tǒng)唯一的國際標準。標準。 IEC61850IEC61850規(guī)范了數(shù)據(jù)的命名、數(shù)據(jù)定義、設備行規(guī)范了數(shù)據(jù)的命名、數(shù)據(jù)定義、設備行為、設備的自描述特征和通用配置語言，使不同為、設備的自描述特征和通用配置語言，使不同智能電氣設備間的信息共享和互操作成為可能。智能電氣設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還定義了電子式CTCT、PTPT、智能化

42、開關等一次設備、智能化開關等一次設備的模型和通信接口。的模型和通信接口。63IEC61850IEC61850的應用的應用 要解決的主要問題要解決的主要問題網(wǎng)絡通信網(wǎng)絡通信信息共享和互操作信息共享和互操作64 互操作試驗互操作試驗 國調中心組織國內各大廠家進行了國調中心組織國內各大廠家進行了6 6次互次互操作試驗。操作試驗。 南瑞繼保全程參與并通過了互操作試驗南瑞繼保全程參與并通過了互操作試驗 國內第一家通過了國內第一家通過了KEMAKEMA試驗試驗( (荷蘭），承荷蘭），承接海外工程接海外工程IEC61850IEC61850的應用的應用65 數(shù)字化變電站概述數(shù)字化變電站概述 電子式互感器電子式

43、互感器 智能化開關智能化開關 網(wǎng)絡化二次設備網(wǎng)絡化二次設備 工程實例工程實例66網(wǎng)絡化二次設備網(wǎng)絡化二次設備 網(wǎng)絡化二次設備要求網(wǎng)絡化二次設備要求具有數(shù)字化接口具有數(shù)字化接口 滿足電子式互感器的要求滿足電子式互感器的要求 滿足智能開關的要求滿足智能開關的要求網(wǎng)絡通信功能網(wǎng)絡通信功能 滿足滿足IEC61850IEC61850的要求的要求 基于基于IEC61850IEC61850的間隔層和站控層設備的間隔層和站控層設備RCS-9700RCS-9700變電站自動化系統(tǒng)變電站自動化系統(tǒng)PCS-900PCS-900系列保護裝置系列保護裝置PCS-9700PCS-9700系列測控裝置系列測控裝置RCS-9

44、000CRCS-9000C系列四合一保護測控裝置系列四合一保護測控裝置RCS-9700RCS-9700系列通信設備系列通信設備67PCS-931數(shù)數(shù)字字化化線線路路保保護護裝裝置置服服務務器器1服服務務器器2GOOSE 服服務務光光纖纖以以太太網(wǎng)網(wǎng)操操作作員員站站千千兆兆交交換換機機220kV保保護護小小室室繼繼電電保保護護工工程程師師站站PCS-915數(shù)數(shù)字字化化母母線線保保護護裝裝置置PCS-978數(shù)數(shù)字字化化變變壓壓器器保保護護裝裝置置PCS-9705數(shù)數(shù)字字化化測測控控裝裝置置PCS-900/9000系系列列數(shù)數(shù)字字化化保保護護/測測控控裝裝置置PCS-221合合并并單單元元PCS-2

45、22智智能能操操作作箱箱斷斷路路器器PCS-996數(shù)數(shù)字字化化故故障障錄錄波波裝裝置置PCS-222智智能能操操作作箱箱斷斷路路器器PCS-221合合并并單單元元PCS-9250 GIS用用電電子子式式電電壓壓電電流流互互感感器器PCS-9250獨獨立立型型電電子子式式電電壓壓電電流流互互感感器器PCS-9250 GIS用用電電子子式式電電壓壓電電流流互互感感器器PCS-9250獨獨立立型型電電子子式式電電壓壓電電流流互互感感器器IEC 60044-8IEC 61850-9-1IEC 61850-9-2IEC 61850站站控控層層間間隔隔層層過過程程層層68保護測試手段保護測試手段可提供數(shù)字

46、信號的新型測試設備可提供數(shù)字信號的新型測試設備（omicronomicron、博電等）、博電等）本公司：通過轉換設備（本公司：通過轉換設備（HELP2000HELP2000等）等）兩種方案的優(yōu)缺點比較兩種方案的優(yōu)缺點比較69 GOOSEGOOSE（Generic Object Oriented Substation EventGeneric Object Oriented Substation Event）是）是IEC-61850IEC-61850通訊規(guī)約中專門用于狀態(tài)量信息的表示和傳送的一種功通訊規(guī)約中專門用于狀態(tài)量信息的表示和傳送的一種功能，其中文意思是能，其中文意思是“面向通用對象的變電站事件面向通用對象的變電站事件”。在數(shù)字化變電。在數(shù)字化變電站中，為適應二次設備網(wǎng)絡化的要求，對智能開關與二次設備之間站中，為適應二次設備網(wǎng)絡化的要求，對智能開關與二次設備之間狀態(tài)量信息的傳送要求很高，要確保實時性、可靠性和標準化，為狀態(tài)量信息的傳送要求很高，要確保實時性、可靠性和標準化，為此在智能開關與二次設備之間專門配置一層專用的以太網(wǎng)絡用來傳此在智能開關與二次設備之間專門配置一層專用的以太網(wǎng)絡用來傳送送GOOSEGOOSE信息，這就是信息，這就是GOOSEGOOSE網(wǎng)。