智能變電站投標(biāo)專題報(bào)告

鄭州市區(qū)110kV楊桐變電站工程專題報(bào)告第1頁設(shè)計(jì)投標(biāo)文件第三卷專題報(bào)告 總目錄一、“兩型一化”應(yīng)用……2二、互感器選型……..……15三、系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)及二次功能整合……37第頁二、互感器選型摘要本專題通過對(duì)目前已有研究和應(yīng)用的各種電子式互感器的原理、結(jié)構(gòu)、優(yōu)缺點(diǎn)以及實(shí)際應(yīng)用中存在的問題進(jìn)行研究比較，提出了三種適用于楊桐變的電子式互感器配置方案，結(jié)合本站GIS設(shè)備對(duì)這三種方案進(jìn)行了安全可靠性及技術(shù)經(jīng)濟(jì)性比較，主要論證結(jié)果如下：1、基于法拉第電磁感應(yīng)原理的羅氏線圈型電流互感器和基于法拉第磁旋光效應(yīng)的光學(xué)電流互感器技術(shù)已日趨成熟，已從當(dāng)初的間隔掛網(wǎng)運(yùn)行、整站試點(diǎn)逐漸進(jìn)入到實(shí)際工程應(yīng)用階段。2、以磁光玻璃型電流互感器和光纖環(huán)型電流互感器為代表的無源電子式互感器具有測(cè)量品質(zhì)更優(yōu)、供電可靠性更高、抗干擾能力更強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。光纖環(huán)型電流互感器結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單、抗干擾能力更強(qiáng)、長(zhǎng)期運(yùn)行穩(wěn)定性更好、安裝適應(yīng)性更強(qiáng)，性能優(yōu)于磁光玻璃型電流互感器。3、建議楊桐變110kV采用基于羅氏線圈的電子式電流電壓互感器；主變10kV側(cè)采用羅氏線圈型電子式電流互感器，其余間隔采用常規(guī)電流互感器，并對(duì)采用該配置方案經(jīng)濟(jì)技術(shù)性分析，論證了該方案可行。4、基于電容分壓原理的電子式電壓互感器產(chǎn)品成熟度較高，在國(guó)內(nèi)具有豐富的成功運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，而光學(xué)電壓互感器目前尚無成熟的產(chǎn)品，因此楊桐變110kV采用電容分壓型電子式電流電壓互感器，10kV采用電容分壓型常規(guī)電壓互感器。經(jīng)分析比較，楊桐變采用本專題中推薦的電子式互感器配置方案是完全可行的，可以真正達(dá)到兼顧安全可靠、功能匹配壽命協(xié)調(diào)、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理等因素的效果。目錄一、概述181、專題研究背景…………182、專題研究?jī)?nèi)容…………18二、互感器的比較……….191、電流互感器的比較……………………191.1、線圈型電子式電流互感器…………191.2、磁光玻璃型電流互感器……………211.3、光纖環(huán)型電流互感器………………241.4、三種電子式電流互感器的比較……262、電壓互感器的比較……………………282.1、分壓型電壓互感器…………………282.2、分壓型電壓互感器的應(yīng)用現(xiàn)狀及存在的問題……282.3、光學(xué)原理電壓互感器………………292.4、兩種電子式電壓互感器的主要性能比較…………302.5、電子式電壓互感器的發(fā)展趨勢(shì)……30三、110kV楊桐變電站互感器選擇方案………………311、方案比較………………311.1、技術(shù)性比較…………311.2、經(jīng)濟(jì)性比較…………332、推薦方案………………34四、采用推薦電子式互感器配置方案后對(duì)變電站的影響……………341、對(duì)變電站二次系統(tǒng)的影響……………341.1、對(duì)繼電保護(hù)及測(cè)量系統(tǒng)的影響分析………………341.2、對(duì)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的影響分析…………………352、對(duì)安裝施工的影響……………………353、對(duì)運(yùn)行維護(hù)的影響……………………35五、結(jié)論…………………36

一、概述1、專題研究背景在變電站中，傳統(tǒng)的互感器因其技術(shù)成熟，經(jīng)濟(jì)性好在電力系統(tǒng)中已被廣泛應(yīng)用，但是隨著電力系統(tǒng)電壓等級(jí)的升高和傳輸容量的不斷增大、數(shù)字變電站的建設(shè)、智能電網(wǎng)的推廣，傳統(tǒng)的互感器暴露的缺點(diǎn)越來越突出，主要存在下列問題：（1）高、低壓側(cè)存在電磁聯(lián)系，絕緣結(jié)構(gòu)復(fù)雜、尺寸大；（2）包含鐵芯，存在磁飽和及鐵磁諧振等問題；（3）動(dòng)態(tài)范圍小，頻率范圍較窄，測(cè)量準(zhǔn)確度不高；（4）存在電磁干擾性問題，低壓不能開路、存在潛在的危險(xiǎn)；（5）存在突然性爆炸及絕緣擊穿引起單相對(duì)地短路等系統(tǒng)不穩(wěn)定因素；（6）隨電壓等級(jí)的提高絕緣結(jié)構(gòu)復(fù)雜、尺寸大、造價(jià)高。相比之下，新型電子式互感器在這些問題上就具有絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)。電子式互感器是互感器準(zhǔn)確化、傳輸光纖化和輸出數(shù)字化發(fā)展的必然結(jié)果。電子互感器具有體積小、重量輕、頻帶響應(yīng)寬、無飽和現(xiàn)象、抗電磁干擾性能佳、無油化結(jié)構(gòu)、絕緣可靠、便于相應(yīng)數(shù)字化、微機(jī)化發(fā)展等諸多優(yōu)點(diǎn)，是智能變電站的關(guān)鍵技術(shù)之一。根據(jù)傳感原理的不同，電子式互感器有多種類型。在電子式電流互感器方面，目前已有研究和應(yīng)用主要有以下三種：一是基于法拉第電磁感應(yīng)原理的羅氏線圈（無鐵芯）和低功率線圈（含鐵芯）型電流互感器，二是磁光玻璃型電流互感器，三是光纖環(huán)型電流互感器。在電子式電壓互感器方面，主要有分壓型電壓互感器和光學(xué)原理電壓互感器。2、專題研究?jī)?nèi)容本專題主要針對(duì)電子式互感器在110kV楊桐變電站的運(yùn)用進(jìn)行論證，通過對(duì)目前已有研究和應(yīng)用的各種電子式互感器的原理、結(jié)構(gòu)、優(yōu)缺點(diǎn)以及實(shí)際應(yīng)用中存在的問題進(jìn)行研究比較，重點(diǎn)比較了羅氏線圈型電流互感器、磁光玻璃型電流互感器和光纖環(huán)型電流互感器的應(yīng)用現(xiàn)狀以及在測(cè)量品質(zhì)、測(cè)量精度、抗干擾能力、安裝適應(yīng)性等性能方面的差異，論證了采用羅氏線圈電流互感器和光纖環(huán)型電流互感器的可行性。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合楊桐變電站的實(shí)際情況，提出了三種適用的互感器配置方案，通過對(duì)各方案的安全可靠性和經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行比較，最終推薦本站110kV進(jìn)線互感器采用電子式電流電壓互感器（ECVT），10k進(jìn)線采用電子式電流互感器(ECT)，10kV配電間隔采用常規(guī)的電流、電壓互感器。具體詳見以下論證過程。二、互感器的比較1、電流互感器的比較1.1線圈型電子式電流互感器1.基于法拉第電磁感應(yīng)原理的線圈型電子式電流互感器有羅氏線圈（無鐵芯）和低功耗線圈（含鐵芯）型電流互感器兩種，按照其傳感頭的供電方式又分為激光供電、直接供電和模擬輸出三種類型。上述類型電流互感器的特點(diǎn)和適用范圍見表1-2表 1-2 線圈型電子式電流互感器的特點(diǎn)和適用范圍類型優(yōu)點(diǎn)適用范圍羅氏線圈+低功率線圈傳感器直接輸出小電壓模擬信號(hào)技術(shù)成熟成本低間隔層設(shè)備與互感器，同柜的場(chǎng)合，如10kV和35kV開關(guān)柜的互感器觸傳感器處于地電位，直接供電技術(shù)成熟更換電子部件方便，不需停電GIS互感器66kV～220kV的AIS互感器35kV非開關(guān)柜安裝的互感器觸傳感器處于高電位，激光供電技術(shù)基本成熟絕緣結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，絕緣成本不會(huì)隨電壓等級(jí)上升傳感器體積小、重量輕，易于與其它設(shè)備集成66kV以上的AIS互感器與傳統(tǒng)電磁感應(yīng)式電流互感器相比，線圈型電子式電流互感器具有以下特點(diǎn)：（1）可從實(shí)現(xiàn)原理上較好地避免鐵磁諧振等問題，提高采集精度；（2）頻率響應(yīng)寬，動(dòng)態(tài)范圍大，可有效進(jìn)行高頻大電流的測(cè)量；（3）沒有電磁式電流互感器因采用油絕緣而導(dǎo)致的易燃易爆等缺陷，二次信號(hào)通過光纖傳輸，也沒有電磁式電流互感器二次側(cè)開路等危險(xiǎn)；（4）二次側(cè)信號(hào)通過光纖傳輸，沒有電纜傳輸方式的電磁干擾問題；（5）絕緣結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，一次高壓與二次設(shè)備通過光纖連接，無電磁式電流互感器的絕緣問題；（6）經(jīng)濟(jì)性好，電壓等級(jí)越高效益越明顯。1.羅氏線圈和低功耗線圈型電流互感器技術(shù)上比較成熟，國(guó)內(nèi)現(xiàn)階段大部分電子式電流互感器均采用羅氏線圈型電流互感器，在220kV及以下電壓等級(jí)積累了大量的實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，可靠性和穩(wěn)定性均能得到較好的驗(yàn)證。目前線圈型電流互感器在實(shí)際應(yīng)用中存在的問題主要有以下幾點(diǎn)：（1）測(cè)量品質(zhì)線圈型電流互感器的主要缺陷之一在暫態(tài)測(cè)量品質(zhì)方面。低功率鐵心線圈互感器二次負(fù)載的降低在一定程度上減小了磁飽和現(xiàn)象，但由于原理和結(jié)構(gòu)同傳統(tǒng)的互感器一樣，沒有改變，原傳統(tǒng)電磁互感器在暫態(tài)測(cè)量方面的問題仍然存在。羅氏線圈互感器由于去掉了鐵心，沒有磁飽和，使得暫態(tài)特性得到很大改善。但是由于原理限制，頻帶寬度受限，不能準(zhǔn)確測(cè)量直流分量。另外，由于輸出是電流導(dǎo)數(shù)，因此后端必須配備積分環(huán)節(jié)。而積分環(huán)節(jié)的存在會(huì)直接對(duì)暫態(tài)響應(yīng)產(chǎn)生影響。（2）測(cè)量精度羅氏線圈在額定電流至二三十倍額定電流范圍線性度較好，但在5%-20%額定電流范圍誤差大。羅氏線圈型電流互感器精度不高，一般用于大范圍保護(hù)。對(duì)于羅氏線圈型電流互感器來說，其測(cè)量精度易受到制造過程、工作環(huán)境和安裝條件的影響，羅氏線圈要達(dá)到較高的精度，技術(shù)和工藝要求都比較高。低功率線圈型電流互感器是傳統(tǒng)電磁式CT的一種發(fā)展。LPCT按照高阻抗進(jìn)行設(shè)計(jì)，使傳統(tǒng) CT 在很高的一次電流下出現(xiàn)飽和的基本特性得到了改善，擴(kuò)大了測(cè)量范圍。LPCT 一般在5%-120%額定電流下線性度較好，精度較高，通常為0.1/0.2S，適用于測(cè)量和高精度計(jì)量。因此，目前幾乎所有采用線圈型電流互感器的工程都采用低功率鐵心線圈和羅可夫斯基線圈組合使用的方案。低功率鐵心線圈用于計(jì)量輸出，羅氏線圈用于保護(hù)輸出。（3）電磁干擾羅氏線圈和低功率線圈電流互感器的傳感單元具有復(fù)雜的電子電路，受雜散電磁場(chǎng)的影響很大，而且工作環(huán)境的電壓等級(jí)越高，電流互感器受到的電磁干擾越嚴(yán)重，這也是目前制約羅氏線圈型電流互感在500kV及以上電壓等級(jí)應(yīng)用時(shí)的最大難題。（4）長(zhǎng)期可靠性擾對(duì)于線圈型電流互感器來說，其整體可靠性的關(guān)鍵在于位于一次設(shè)備高壓側(cè)的采集單元的供電電源。由于傳感器輸出的是弱電信號(hào)，若直接傳輸?shù)降蛪簜?cè)，既發(fā)揮不了光纖絕緣的優(yōu)勢(shì)，又會(huì)引入電磁干擾。因此，必須在高壓端將模擬電信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字光信號(hào)，高壓側(cè)電源必不可少，而長(zhǎng)期大功率的激光供能會(huì)影響光器件的使用壽命。1.2 磁光玻璃型電流互感器1.磁光玻璃型電子式互感器采用法拉第磁光效應(yīng)原理，在一次電流導(dǎo)體產(chǎn)生的磁場(chǎng)中，安裝閉環(huán)塊狀磁光玻璃作為傳感元件，低壓側(cè)光源發(fā)出的光線經(jīng)光纖傳輸至高壓側(cè)的偏振器，偏振器將此光線變?yōu)榫€性偏振光。此偏振光在磁光玻璃中行走一周而到達(dá)解偏器，然后測(cè)得線偏振光偏振面旋轉(zhuǎn)的光信號(hào)量，并通過光纖信號(hào)傳輸至二次處理系統(tǒng)得到一次電流量。除了具有絕緣性能好、消除磁飽和、測(cè)量精度高、體積小等電子式互感器的共同特點(diǎn)外，磁光玻璃型電流互感器還具有以下顯著的特點(diǎn)：（1）測(cè)量品質(zhì)優(yōu)良，頻帶范圍寬，能夠測(cè)量包括直流量到很高頻率（電子線路限制）的交流，無慣性環(huán)節(jié)，響應(yīng)速度快。（2）高壓傳感部分無線圈、線路板、電子器件等，做到了高壓端免維護(hù)，更加安全可靠；（3）絕緣結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，絕緣成本不會(huì)隨電壓等級(jí)上升；（4）可實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)、數(shù)字信號(hào)及數(shù)模混合信號(hào)多種輸出形式；（5）抗電磁干擾能力優(yōu)異，完全采用光學(xué)材料作為傳感元件和傳輸元件，測(cè)量信號(hào)不受外界電場(chǎng)、磁場(chǎng)的影響；（6）具有良好的線性度及超大的動(dòng)態(tài)范圍。1.國(guó)內(nèi)磁光玻璃型電流互感器的研發(fā)生產(chǎn)廠家較少，目前已積累了一些掛網(wǎng)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。由于光纖、光電器件價(jià)格非常高，導(dǎo)致磁光玻璃型電流互感器的價(jià)格相比羅氏線圈型電流互感器要高很多。制約磁光玻璃型電流互感器應(yīng)用的主要因素有以下三點(diǎn)：（1）溫度影響磁光玻璃型電流互感器的軟肋之一是磁光玻璃的靈敏度系數(shù)（常數(shù)）隨溫度變化較大，從而改變測(cè)量通道的比例系數(shù)，直接影響其測(cè)量準(zhǔn)確度。目前廠家的解決方法主要是采用特制的玻璃材料，其 常數(shù)受溫度的影響非常小，從而提高了溫度穩(wěn)定性，使得測(cè)量精度在較大溫度變化范圍內(nèi)均能達(dá)到穩(wěn)態(tài)計(jì)量0.2s，保護(hù)5P，瞬態(tài)5TPE的標(biāo)準(zhǔn)。另外，廠家普遍采取制作恒溫槽的方法，在恒溫槽內(nèi)充入溫度變化范圍小的介質(zhì)，互感器的光源箱和二次處理系統(tǒng)工作在恒溫槽內(nèi)，光線的收發(fā)和轉(zhuǎn)換都處在恒溫條件下，從一定程度上補(bǔ)償了外界溫度對(duì)傳感單元的影響。在制作工藝方面，由于磁光玻璃型電流互感器的敏感元件采用光學(xué)玻璃，而傳輸元件采用光纖，光纖與光學(xué)玻璃的封裝工藝也決定著互感器受溫度的影響程度。通常這兩者之間采用膠粘方式連接，從固有特性來說，容易受環(huán)境溫度的影響而老化、開裂，使其使用壽命和測(cè)量精度大受影響，從而也帶來了維護(hù)和性能上的缺陷。目前廠家對(duì)傳感頭采用金屬化封裝技術(shù)，光路無膠，從制作工藝方面保證了磁光玻璃型電流互感器受溫度的影響比較小。（2）雙折射效應(yīng)影響由于磁光材料的雙折射效應(yīng)，使射人磁光介質(zhì)的線性偏振光變成橢圓偏振光，其結(jié)果是：從檢偏器輸出的光強(qiáng)度變化與被測(cè)電流不成正比，使磁光玻璃型電流互感器的靈敏度不穩(wěn)定，從而降低了測(cè)量精度。磁光材料中的雙折射可分為三部分：a）與玻璃制造過程熱歷史有關(guān)的雙折射。目前各廠家采用的磁光玻璃，其退火控制一般比較好，經(jīng)過退火后磁光玻璃的內(nèi)在雙折射極小，可以忽略。b）與傳感頭組裝應(yīng)力有關(guān)的應(yīng)力雙折射。如采用黏接固定的方法就不可避免地存在應(yīng)力，從而引起雙折射。目前采用低應(yīng)力組裝方法，可使傳感頭抗熱沖擊能力增強(qiáng)并具有自恢復(fù)能力。c）與環(huán)境溫度變化有關(guān)的暫態(tài)雙折射。實(shí)驗(yàn)表明，溫度單調(diào)變化大于7~8℃/h（3）長(zhǎng)期運(yùn)行穩(wěn)定性此外，磁光玻璃型電流互感器存在著長(zhǎng)期運(yùn)行穩(wěn)定性問題：磁光玻璃經(jīng)過較長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行后，會(huì)逐漸老化，特別是在 SF6氣體環(huán)境下運(yùn)行時(shí)，若有水分存在就會(huì)對(duì)玻璃造成腐蝕，可能導(dǎo)致光學(xué)電流互感器測(cè)量性能下降。另外，由于采用閉合光路結(jié)構(gòu)，就不可避免地存在反射面，增加了結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，環(huán)境溫度等外界因素的變化會(huì)使反射面性能發(fā)生改變，傳感器經(jīng)過較長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行之后，輸出光強(qiáng)明顯減弱，這些都將使得傳感系統(tǒng)的長(zhǎng)期運(yùn)行穩(wěn)定性降低。但這些問題都是從理論上進(jìn)行的分析，目前已應(yīng)用的磁光玻璃型電流互感器的運(yùn)行時(shí)間都不長(zhǎng)，長(zhǎng)期運(yùn)行穩(wěn)定性問題尚待驗(yàn)證。1.3 光纖環(huán)型電流互感器 1.光纖環(huán)型電流互感器基于磁光法拉第磁旋光效應(yīng)和賽格耐克效應(yīng)，采用光纖賽格耐克環(huán)作為傳感元件，其基本工作過程如下：光源發(fā)出的光被分成兩束物理性能不同光，并沿光纜向上傳播；在匯流排處，兩光波經(jīng)反射鏡的反射并發(fā)生交換，最終回到光電探測(cè)器處并發(fā)生相干疊加；當(dāng)通電導(dǎo)體中無電流時(shí)，兩光波的相對(duì)傳播速度保持不變，沒有相位差；而通上電流后，在通電導(dǎo)體周圍的磁場(chǎng)作用下，兩束光波的傳播速度發(fā)生相對(duì)變化，即出現(xiàn)了相位差，最終表現(xiàn)的是探測(cè)器處疊加的光強(qiáng)發(fā)生了變化，通過測(cè)量光強(qiáng)的大小，即可測(cè)出對(duì)應(yīng)的電流大小。由于在原理和結(jié)構(gòu)上的優(yōu)勢(shì)，與羅氏線圈型和磁光玻璃型電流互感器相比，光纖環(huán)型電流互感器還具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）測(cè)量精度高：光纖環(huán)型電流互感器每相只有一個(gè)光纖環(huán)，同時(shí)滿足計(jì)量精度和保護(hù)應(yīng)用；（2）絕緣方式簡(jiǎn)單：一次側(cè)與二次側(cè)的信號(hào)傳遞依靠光纖，絕緣易于實(shí)現(xiàn)，且絕緣成本不會(huì)隨電壓等級(jí)上升，在電壓等級(jí)越高的應(yīng)用場(chǎng)合，優(yōu)勢(shì)越明顯；（3）安裝適應(yīng)性強(qiáng)：光纖環(huán)安裝方式有多種選擇，除采用傳統(tǒng)匯流排的方式外還可采用無接觸穿心式，無附加動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定問題；（4）抗環(huán)境電磁干擾能力強(qiáng)：作為傳感單元的光纖環(huán)具有很強(qiáng)的抗電磁干擾能力。（5）抗振動(dòng)干擾能力強(qiáng)：采用兩束光線在同一個(gè)光路中進(jìn)行傳播的方式，即使來自外界的振動(dòng)干擾，同一光路路徑受干擾源的影響出現(xiàn)的誤差也會(huì)互相抵消，從而提高了互感器的抗振動(dòng)干擾能力。1.國(guó)內(nèi)光纖環(huán)型電流互感器的研發(fā)起步較晚，目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)廠家較少，產(chǎn)品業(yè)績(jī)和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)不多，國(guó)內(nèi)首個(gè)全站110kVGIS系統(tǒng)均采用光纖環(huán)型電流互感器的工程上海110kV 封周變已于2009 年 9月29日順利投產(chǎn)運(yùn)行，但截至目前只有110kV 電壓等級(jí)的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，尚沒有 220kV及以上電壓等級(jí)掛網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn)。國(guó)外光纖環(huán)型電流互感器的生產(chǎn)廠家在全球已有很多套運(yùn)行業(yè)績(jī)，到 2005年時(shí)就已在許多220kV以上電壓等級(jí)的變電站中得到應(yīng)用，如加拿大BC電力公司的Ingledow 變電站的500kV系統(tǒng)（AIS）、澳大利亞的 變電站的420kV系統(tǒng)（GIS）均采用光纖環(huán)型電流互感器。近幾年，伴隨著光學(xué)技術(shù)的發(fā)展，光纖環(huán)型電流互感器在國(guó)外的應(yīng)用越來越多，目前最高運(yùn)行電壓等級(jí)已達(dá)到550kV，運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)豐富，運(yùn)行數(shù)據(jù)穩(wěn)定。與磁光玻璃型電流互感器一樣，光纖環(huán)型電流互感器也面臨著溫度影響、雙折射效應(yīng)影響以及長(zhǎng)期運(yùn)行穩(wěn)定性問題，但由于傳感元件材料的不同，受到這幾個(gè)因素影響的程度也存在著差異。（1）溫度影響光纖環(huán)型電流互感器傳感材料采用低雙折射單模光纖，常數(shù)溫度系數(shù)小，幾乎不受溫度影響，但缺點(diǎn)是 常數(shù)非常小，比磁光玻璃的常數(shù)還要低接近1個(gè)數(shù)量級(jí)，因此多數(shù)光纖結(jié)構(gòu)傳感頭采取多圈數(shù)繞制的方法來增加靈敏度，但光程的增加必然使線性雙折射影響增大，而線性雙折射與環(huán)境溫度相關(guān)。早期掛網(wǎng)運(yùn)行的一些光纖環(huán)型電流互感器產(chǎn)品在運(yùn)行一段時(shí)間后出現(xiàn)了精度漂移、波形失真的問題，而這幾年隨著光學(xué)器件的改進(jìn)和新技術(shù)的應(yīng)用，光纖環(huán)型電流互感器的產(chǎn)品在輸出精度、溫度穩(wěn)定性方面有了極大提高。此外，光纖環(huán)型電流互感器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，環(huán)節(jié)多，所用光學(xué)元件多，需要專門的溫度控制等。因此，同磁光玻璃型廠家一樣，光纖環(huán)型電流互感器也采用制作恒溫槽的方法，互感器的電氣單元工作在恒溫環(huán)境下，從而有效減小了溫度對(duì)測(cè)量精度和使用壽命的影響。同時(shí)，為進(jìn)一步減少溫度變化給光纖環(huán)型電流互感器測(cè)量帶來的誤差，光纖環(huán)型電流互感器通常采用閉環(huán)反饋補(bǔ)償?shù)哪Ｊ?，通過補(bǔ)償后誤差可減少到0.25%，精度得到了極大提高。（2）雙折射效應(yīng)影響光纖環(huán)型電流互感器采用法拉第旋光效應(yīng)的賽格耐克環(huán)系統(tǒng)受光纖線性雙折射的影響較大 ,實(shí)驗(yàn)中計(jì)算發(fā)現(xiàn)雙折射的影響和法拉第旋光數(shù)量級(jí)為同一數(shù)量級(jí)，除了從溫度方面入手，目前光纖環(huán)型電流互感器產(chǎn)品中采用的方法是使賽格耐克環(huán)兩輸入端的本地坐標(biāo)系相垂直，這樣就可極大地降低光纖線性雙折射影響，而且采用兩束光線進(jìn)行傳播，即使來自外界的溫度變化，振動(dòng)以及電磁場(chǎng)輻射等因素的干擾，同一光路路徑受干擾源的影響出現(xiàn)的誤差也會(huì)互相抵消，從而可以有效地抑制振動(dòng)和溫度變化等引起的雙折射的影響。因此與磁光玻璃型電流互感器相比，光纖環(huán)型電流互感器受雙折射效應(yīng)的影響要小很多。（3）長(zhǎng)期運(yùn)行穩(wěn)定性同磁光玻璃型電流互感器一樣，光纖環(huán)型電流互感器也存在著由閉合光路和反射結(jié)構(gòu)引起的長(zhǎng)期運(yùn)行穩(wěn)定性問題，但由于光纖環(huán)型電流互感器采用光纖作為傳感元件，光纖的長(zhǎng)期穩(wěn)定性優(yōu)于磁光玻璃，而且光纖環(huán)型電流互感器的光路結(jié)構(gòu)比磁光玻璃型簡(jiǎn)單，因此光纖環(huán)型電流互感器的長(zhǎng)期運(yùn)行穩(wěn)定性優(yōu)于磁光玻璃型電流互感器。三種電子式電流互感器的比較比較項(xiàng)目羅氏線圈型磁光玻璃型光纖環(huán)型傳感原理法拉第電磁感應(yīng)法拉第磁光效應(yīng)賽格耐克效應(yīng)高壓側(cè)敏感元件空心線圈磁光玻璃光纖環(huán)測(cè)量動(dòng)態(tài)范圍小大大高壓側(cè)是否需要供能需要不需要不需要高壓側(cè)是否需屏蔽需要金屬屏蔽不需要不需要敏感頭安裝適應(yīng)性弱較強(qiáng)強(qiáng)高低壓連接光纖根同時(shí)完成上傳光和下傳光信兩根，一根上傳光，另一根下傳一根同時(shí)完成上傳光和下傳直流分量不能測(cè)量可測(cè)量可測(cè)量光路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單較復(fù)雜較簡(jiǎn)單光波長(zhǎng)影響無大大電磁干擾影響大小小溫度干擾影響小大大振動(dòng)干擾影響較小小較小雙折射影響無大小傳感元件使用壽命≥30 年≥30 年≥30 年長(zhǎng)期穩(wěn)定性優(yōu)尚需現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證國(guó)內(nèi)產(chǎn)品尚需現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證遠(yuǎn)端模塊維護(hù)需要不需要不需要應(yīng)用場(chǎng)合AIS與 GIS尚無GIS應(yīng)用實(shí)例AIS與 GIS投運(yùn)經(jīng)驗(yàn)投運(yùn)時(shí)間較長(zhǎng)站點(diǎn)較多，技術(shù)較成熟（但尚無500kV 運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)）掛網(wǎng)運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)（國(guó)內(nèi)已有500kVAIS 運(yùn)行實(shí)例，國(guó)外應(yīng)用較少）國(guó)內(nèi)掛網(wǎng)運(yùn)行較少，（國(guó)內(nèi)無220kV 及以上運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，國(guó)外運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)達(dá)到550kV）2、電壓互感器的比較2.1 分壓型電壓互感器的特點(diǎn)分壓型電壓互感器采用電阻分壓器或電容分壓器等作為傳感單元，利用光纖來傳輸信號(hào)，是目前實(shí)用化程度最高的測(cè)量方案。分壓型電壓互感器采用的分壓原理分為串聯(lián)電容分壓、串聯(lián)電感分壓、串聯(lián)電阻分壓、電容環(huán)分壓等。分壓型電子式互感器集電壓信號(hào)采集和傳送為一體，具有以下明顯的優(yōu)點(diǎn)：（1）測(cè)量精度高，穩(wěn)定性好；（2）具有很寬的測(cè)量范圍和響應(yīng)速度，沒有鐵芯飽和問題，可以準(zhǔn)確測(cè)量出大的非周期分量和暫態(tài)分量；（3）設(shè)備體積小、重量輕、絕緣結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，現(xiàn)場(chǎng)安裝方便；（4）可以充分利用現(xiàn)代信號(hào)處理技術(shù)，校正系統(tǒng)誤差，為實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)量提供了保證；（5）可以方便地提供模擬傳統(tǒng)電壓傳感器的輸出信號(hào)及與上位計(jì)算機(jī)通信的數(shù)字信號(hào)。數(shù)字量接口與微機(jī)保護(hù)具有良好的兼容性。2.2 分壓型電壓互感器的應(yīng)用現(xiàn)狀及存在的問題（1）串聯(lián)電容分壓型電壓互感器串聯(lián)電容分壓原理最為成熟，已得到廣泛使用，可用于各種電壓等級(jí)。但電容器制造工藝相對(duì)復(fù)雜，需解決絕緣油密封、上下臂電容溫度特性一致等問題，僅少數(shù)電容器廠家的產(chǎn)品符合要求。（2）串聯(lián)電感分壓型電壓互感器串聯(lián)電感分壓原理的制作工藝簡(jiǎn)單，溫度特性好，但存在下列問題：a）互感器附件的導(dǎo)電體位置和形狀變化都明顯影響其精度。這是由于電感器鐵芯限制，工作電流必須很低，精度受分布電容影響很大。b）高頻分量誤差較大。這是由于高頻分量在串聯(lián)電感中的工作電流更低，而分布電容上的電流更大。c）體積和重量仍然較大。（3）串聯(lián)電阻分壓型電壓互感器串聯(lián)電阻分壓型電壓互感器精度高，工藝簡(jiǎn)單。但該電阻需高阻值、耐高壓，電壓系數(shù)要小，且穩(wěn)定性要好，因此分壓電阻的選擇非常困難。此外，分布電容、高壓電極電暈放電和絕緣支架的泄漏電流等，都會(huì)帶來測(cè)量誤差。受發(fā)熱限制，串聯(lián)電阻分壓型電壓互感器一般只能用于10kV～35kV 場(chǎng)合。（4）電容環(huán)分壓型電壓互感器電容環(huán)分壓原理的工藝簡(jiǎn)單，體積小，重量輕，易于與電流互感器組合成組合互感器。電容環(huán)的精度受絕緣介質(zhì)介電常數(shù)的影響，只能用于介電常數(shù)比較穩(wěn)定的六氟化硫絕緣的場(chǎng)合。電容環(huán)的精度仍然受溫度和六氟化硫密度的影響，滿足計(jì)量精度需根據(jù)溫度和氣體密度進(jìn)行補(bǔ)償。2.3光學(xué)原理電壓互感器采用光學(xué)原理的電壓互感器大致可分為基于普克爾效應(yīng)和基于逆壓電效應(yīng)兩種，現(xiàn)在研究的光學(xué)原理電壓互感器大多是基于普克爾效應(yīng)的，普克爾效應(yīng)指出，某些晶體在電場(chǎng)作用下發(fā)生線性雙折射，通過光學(xué)原理檢測(cè)線性雙折射可間接測(cè)量電壓，原理上測(cè)量結(jié)果與頻率無關(guān)。結(jié)構(gòu)上屬于載波測(cè)量，即遠(yuǎn)端發(fā)出光波作為載波，被磁場(chǎng)調(diào)制后返回，再解調(diào)為電壓信號(hào)。光學(xué)原理電壓互感器尚未達(dá)到產(chǎn)品化，其主要原因是光學(xué)原理電壓互感器技術(shù)較復(fù)雜，加工精度要求高，性能不易做到穩(wěn)定，而且產(chǎn)品成熟度低，最大耐壓有限，難以直接用于 220kV 以上電壓等級(jí)。目前光學(xué)原理電壓互感器生產(chǎn)廠家較少，而且工程中應(yīng)用非常少。2.4兩種電子式電壓互感器的主要性能比較電壓互感器分壓型電壓互感器光學(xué)原理電壓互感器電容分壓電阻分壓普克爾效應(yīng)逆壓電效應(yīng)性能對(duì)比暫態(tài)特性電容分壓有俘獲電荷現(xiàn)象電壓過零誤差大好溫度影響不太感敏感電磁干擾電容分壓有對(duì)地雜散電容影響小光電結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單復(fù)雜高壓側(cè)工作電源需要不需要運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)很多很少應(yīng)用場(chǎng)合AIS與 GIS目前暫無應(yīng)用于 GIS

的產(chǎn)品投運(yùn)情況投運(yùn)時(shí)間較長(zhǎng)，站點(diǎn)較多，技術(shù)較成熟投運(yùn)時(shí)間短，站點(diǎn)較少，均在試運(yùn)行階段2.5電子式電壓互感器的發(fā)展趨勢(shì)分壓型電壓互感器實(shí)際上是對(duì)常規(guī)電壓互感器的改進(jìn)，由于原理和技術(shù)比較成熟，因而實(shí)用化程度高，目前幾乎所有已投運(yùn)的數(shù)字化變電站中均采用分壓型電壓互感器，運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)豐富。光學(xué)原理電壓互，感器采用光學(xué)傳感原理，測(cè)量結(jié)果與頻率無關(guān)，測(cè)量品質(zhì)更為優(yōu)良，而且在絕緣性能和抗干擾方面優(yōu)于分壓型電壓互感器。由于受光學(xué)技術(shù)發(fā)展水平的制約，光學(xué)原理電壓互感器目前離實(shí)用化還有一定距離。但如果提高光學(xué)技術(shù)水平，削弱或解決諸如光源中心波長(zhǎng)隨溫度的漂移、光電檢測(cè)精度隨溫度漂移、傳感頭電光晶體材質(zhì)和環(huán)境變化等問題的影響，光學(xué)原理互感器將成為電力系統(tǒng)中電壓互感器的發(fā)展趨勢(shì)。三、110kV楊桐變電站互感器選擇方案根據(jù)本工程項(xiàng)目的示范性質(zhì)及“兩型一化”設(shè)計(jì)的要求，結(jié)合上述章節(jié)的分析，綜合考慮技術(shù)水平、經(jīng)濟(jì)性能及可靠性等因素，我們認(rèn)為，在電子式電壓互感器的選擇方面，電容分壓互感器最為成熟，應(yīng)用也最廣泛，而且電壓等級(jí)越高，技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能越好，光學(xué)電壓互感器目前沒有成熟的產(chǎn)品。因此，在110kV楊桐變電站中推薦采用電容分壓型電子式電壓互感器。在電子式電流互感器的選擇方面，目前應(yīng)用最為成熟的是羅氏線圈型電流互感器，磁光玻璃型電流互感器和光纖環(huán)型電流互感器是未來互感器發(fā)展的方向，但由于磁光玻璃型電流互感器尚無應(yīng)用于GIS型式的工程實(shí)例，而光纖環(huán)型電流互感器在國(guó)內(nèi)已有應(yīng)用于GIS型式的工程實(shí)例，且在國(guó)外運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)較豐富。從目前國(guó)內(nèi)外的技術(shù)路線來看，光纖環(huán)型因其簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)、優(yōu)良的溫度特性和長(zhǎng)期運(yùn)行的穩(wěn)定性成為主流。因此，針對(duì)110kV楊桐變電站的主接線情況，可形成如下三種互感器的選擇配置方案：方案一：全站采用電子式電流（ECT、電壓互感器（EVT；方案二：全站采用光纖環(huán)形電流、電壓互感器；方案三：本站110kV進(jìn)線互感器采用電子式電流電壓互感器（ECVT），10k進(jìn)線采用電子式電流互感器（ECT），10k間隔及主變中性點(diǎn)采用常規(guī)的電流互感器，10kV母線采用傳統(tǒng)的電壓互感器。1、方案比較1.1技術(shù)性比較1.1.1楊桐變電站的110kVGIS間隔和10kV進(jìn)線間隔互感器配置楊桐110kV變電站的110kV間隔為三相共箱式GIS設(shè)備，由于110kV系統(tǒng)中的電磁干擾較小，且楊桐變的110kV系為GIS全封閉結(jié)構(gòu)。若采用羅氏線圈型電流互感器，則互感器高壓側(cè)供電電路的工作環(huán)環(huán)境更為優(yōu)越，受到的電磁干擾影響會(huì)很小。在電容分壓原理基礎(chǔ)上集合而成的羅氏線圈型電子式電流電壓互感器（ECVT）中的電流互感器（ECT）、電壓互感器（EVT）與獨(dú)立的電流電壓互感器（ECT/ECVT）均采用相同的設(shè)計(jì)原理和制造工藝，因此它與獨(dú)立的電流、電壓互感器（ECT/ECV）安全性能是一致的。而電子式電流壓互感器（ECVT）在經(jīng)濟(jì)上優(yōu)于電子式電流、電壓互感器（ECT/ECVT）。本工程110kV配電裝置采用三相共箱式GIS設(shè)備，110kVGIS電子式電流電壓互感器（ECVT）采用三相共箱結(jié)構(gòu)，用于三相共箱GIS中，在GIS設(shè)備出廠前全部完成,實(shí)現(xiàn)GIS設(shè)備的集成。圖為三相共箱式電流電壓互感器示意圖。110kV配電裝置若采用光纖環(huán)型電流互感器的可靠性顯然更高，但代價(jià)較大，總體優(yōu)勢(shì)不太明顯。楊桐變電站10kV進(jìn)線間隔配電裝置為中置式開關(guān)柜，10kV進(jìn)線間隔可以采用基于羅氏電子式電流互感器（ECT）；也可采用光纖電流互感器。采用光纖電流互感器代價(jià)較大，總體優(yōu)勢(shì)不太明顯。楊桐變電站的10kV互感器配置楊桐變電站10kV間隔配電裝置為中置式開關(guān)柜，由于10kV保護(hù)測(cè)控裝置分散安裝于10kV開關(guān)柜內(nèi)，采用常規(guī)的互感器能夠很好的滿足要求，若采用小信號(hào)和低功率電子式互感器，則存在電磁干擾引起誤動(dòng)等問題；而光纖型互感器缺乏相應(yīng)的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，因此，10kV間隔推薦采用常規(guī)的互感器。1.2經(jīng)濟(jì)性比較110kV的電子式電流互感器、電壓互感器的價(jià)格分別約為常規(guī)互感器的1.5倍左右，110kV的光學(xué)原理的電子式電流互感器、電壓互感器的價(jià)格分別約常規(guī)互感器的2~3倍，而110kV的三相共箱式電子式電流電壓互感器的價(jià)格約為常規(guī)互感器的3倍左右，采用110kVGIS三相共箱式電子式電流電壓互感器（ECVT），減少了電壓互感器間隔（EVT）,且設(shè)備在出廠前就完成與GIS的配套組裝，減少了安裝工作量，電子式互感器的輸出均采用光纜傳輸，光纜的數(shù)量非常少，敷設(shè)工作量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于常規(guī)變電站的電纜敷設(shè)，降低了電纜的費(fèi)用和相應(yīng)的土建費(fèi)用。常規(guī)電磁式電流、電壓互感器每1～3 月例行檢查一次，1～3年進(jìn)行一次小修，30年壽命周期內(nèi)大修2次。而采用電子式互感器不存在常規(guī)電磁式互感器絕緣、鐵心、二次開路等問題，且運(yùn)行情況時(shí)刻受合并單元及后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)的在線監(jiān)視，在其全壽命周期內(nèi)基本“免維護(hù)”，不需“大修”、“小修”，其維護(hù)工作主要是對(duì)遠(yuǎn)端模塊或電氣單元中的電子器件進(jìn)行維護(hù)或更換，一般每5年維護(hù)一次，因而運(yùn)行維護(hù)工作量大大減少。因此楊桐變的110kV間隔采用電子式電流電壓互感器(ECVT)；10kV進(jìn)線間隔采用電子式電流互感器(ECT)。10kV電子式互感器的價(jià)格是常規(guī)互感器的1.3倍左右，而且對(duì)于中置式開關(guān)柜，若采用小信號(hào)和低功率電子式互感器，則存在電磁干擾引起誤動(dòng)等問題；而光纖型互感器缺乏相應(yīng)的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，且價(jià)格是常規(guī)互感器的2~3倍，因此，10kV間隔推薦采用常規(guī)的互感器。2、推薦方案通過對(duì)全站采用方案一、方案二、方案三的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)性比較，綜合羅氏線圈型電流互感器與光纖環(huán)型電流互感器的優(yōu)缺點(diǎn)比較，結(jié)果表明：本專題推薦采用方案三，即本站110kV進(jìn)線互感器采用電子式電流電壓互感器（ECVT），10k進(jìn)線采用電子式電流電壓互感器（ECVT），10k間隔及主變中性點(diǎn)采用常規(guī)的電流互感器，10kV母線采用傳統(tǒng)的電壓互感器。四、采用推薦電子式互感器配置方案后對(duì)變電站的影響1、對(duì)變電站二次系統(tǒng)的影響1.1、對(duì)繼電保護(hù)及測(cè)量系統(tǒng)的影響分析（1）對(duì)設(shè)備硬件的影響及適應(yīng)性分析采用電子式互感器后，數(shù)字式繼電保護(hù)和測(cè)控裝置通過數(shù)字接口接受合并單元輸出的數(shù)字信號(hào)即可。目前國(guó)內(nèi)各二次設(shè)備廠家均開發(fā)有數(shù)字式繼電保護(hù)和測(cè)控裝置，因此設(shè)備硬件對(duì)電子式互感器具有很好的適應(yīng)性。（2）對(duì)二次設(shè)備軟件的影響分析a）對(duì)保護(hù)軟件的總體影響分析首先為保護(hù)提供新的功能。許多測(cè)量的功能可在保護(hù)中實(shí)現(xiàn)。另外，由于電子互感器頻率特性好，可以記錄故障初瞬間和斷路器預(yù)分、合時(shí)刻的波形，從而具有錄波和開關(guān)狀態(tài)監(jiān)視的功能。同時(shí)，電子式互感器可以提高繼電保護(hù)的可靠性。由于推薦采用的電子式互感器不含鐵芯，它在一次大電流下不會(huì)飽和，在大的動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)能保持良好的線性，其二次側(cè)能正確地反映一次電流的值。因此可以提高繼電保護(hù)的可靠性。b）對(duì)主變差動(dòng)保護(hù)的影響分析由于電子式電流互感器具有無磁飽和等優(yōu)點(diǎn)，使基于電子式電流互感器的差動(dòng)保護(hù)可大大簡(jiǎn)化差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作判據(jù)，提高差動(dòng)保護(hù)的速動(dòng)性和可靠性；并可降低比率制動(dòng)差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作定值和比率制動(dòng)系數(shù)，提高差動(dòng)保護(hù)的靈敏性。c）對(duì)故障錄波的影響分析傳統(tǒng)故障錄波普遍存在的問題是非周期分量電流使錄波器內(nèi)部的小CT飽和，從而使錄波器記錄的數(shù)據(jù)嚴(yán)重失真。電子式互感器本身是不飽和的，輸出數(shù)字信號(hào)可省略小CT，從而能夠很容易地實(shí)現(xiàn)高保真的故障錄波。d）對(duì)測(cè)量系統(tǒng)的影響分析電子式互感器傳送的是數(shù)字信號(hào)，完全不受負(fù)載的影響，同時(shí)由純數(shù)字信號(hào)傳輸引起的誤差被排除，只要計(jì)算精度選擇恰當(dāng)，儀表因是數(shù)字值的純計(jì)算而不會(huì)增加任何誤差。1.2、對(duì)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的影響分析由于電子式互感器具有數(shù)字輸出、接口方便、通信能力強(qiáng)的特性，其應(yīng)用將直接改變變電站通訊系統(tǒng)的通信方式，特別是一次設(shè)備與間隔層二次設(shè)備間的通信方式。利用電子式互感器輸出的數(shù)字信號(hào)，使用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)/多個(gè)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)或過程總線通信方式，將完全取代大量的二次電纜線，徹底解決二次接線復(fù)雜的現(xiàn)象，可以簡(jiǎn)化測(cè)量或保護(hù)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，減少誤差源，實(shí)現(xiàn)真正意義上的信息共享。2、對(duì)安裝施工的影響用于GIS式的ECT、EVT以及ECVT均在GIS設(shè)備出廠前就完成與GIS的配套組裝，減少了安裝工作量，而且電子式互感器的輸出均采用光纜傳輸，光纜的數(shù)量非常少，敷設(shè)工作量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于常規(guī)變電站的電纜敷設(shè)。3、對(duì)運(yùn)行維護(hù)的影響常規(guī)電磁式電流、電壓互感器每1～3月例行檢查一次，1～3年進(jìn)行一次小修，30年壽命周期內(nèi)大修2次。電子式互感器不存在常規(guī)電磁式互感器絕緣、鐵心、二次開路等問題，且運(yùn)行情況時(shí)刻受合并單元及后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)的在線監(jiān)視，在其在全壽命周期內(nèi)基本“免維護(hù)”，因此基本不需“大修”、“小修”，其維護(hù)工作主要是對(duì)遠(yuǎn)端模塊或電氣單元中的電子器件進(jìn)行維護(hù)或更換，一般每5年維護(hù)一次，因而運(yùn)行維護(hù)工作量大大減少。五、結(jié)論基于法拉第電磁感應(yīng)原理的電子式互感器互感器需考慮采集單元的供電問題，電子模塊在高壓側(cè)，故障成本較高，電子模塊壽命較短，但該類型的互感器工程使用時(shí)間較長(zhǎng)，實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)較多，已從當(dāng)初的間隔掛網(wǎng)運(yùn)行、整站試點(diǎn)逐漸進(jìn)入到實(shí)際工程應(yīng)用階段。以磁光玻璃型電流互感器和光纖環(huán)型電流互感器為代表的無源電子式互感器具有測(cè)量品質(zhì)更優(yōu)、供電可靠性更高、抗干擾能力更強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，是未來互感器的發(fā)展方向。光纖環(huán)型電流互感器結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單、抗干擾能力更強(qiáng)、長(zhǎng)期運(yùn)行穩(wěn)定性更好、安裝適應(yīng)性更強(qiáng)，因而性能優(yōu)于磁光玻璃型電流互感器。但該類型的互感器工程使用時(shí)間較短，實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)較少。基于電容分壓原理的電子式電壓互感器產(chǎn)品成熟度較高，在國(guó)內(nèi)具有豐富的成功運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，而光學(xué)電壓互感器目前尚無成熟的產(chǎn)品。因此，建議楊桐變電站110kV進(jìn)線互感器采用電子式電流電壓互感器，10k進(jìn)線采用電子式電流電壓互感器，10k饋線采用常規(guī)的電流、電壓互感器。從經(jīng)濟(jì)、技術(shù)上，本專題中推薦的電子式互感器選擇及配置方案是完全可行的，可以真正達(dá)到兼顧安全可靠、功能匹配、壽命協(xié)調(diào)、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理等因素的效果。三、系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)及二次功能整合摘要在變電站自動(dòng)化領(lǐng)域中，隨著智能化開關(guān)、光電式互感器等智能化設(shè)備的出現(xiàn)，變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)也邁進(jìn)了智能化發(fā)展的新階段，智能化變電站已經(jīng)成為了變電站自動(dòng)化的發(fā)展方向。在本專題中，我們通過對(duì)當(dāng)前110kV智能化變電站的各種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、二次系統(tǒng)方案進(jìn)行了研究、分析和比較，提出了適宜于110kV楊桐變電站的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、二次系統(tǒng)功能、二次設(shè)備配置和組柜布置，并對(duì)其進(jìn)行了優(yōu)化整合，主要論證結(jié)果如下：1）智能化變電站是由智能化一次設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)化二次設(shè)備分層構(gòu)建，建立在IEC61850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；2）提現(xiàn)了110kV楊桐變電站采用站控層MMS、GOOSE、SNTP三網(wǎng)合一，間隔層和過程層設(shè)備就地一體化布置，取消過程層網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化配置方案，在本期中全站僅配置3臺(tái)交換機(jī)；3）二次設(shè)備優(yōu)化整合后就地布置，能夠減小變電站的占地面積，減小施工投資，減少運(yùn)行維護(hù)，具有積極的現(xiàn)實(shí)意義。盡管智能化變電站還存在問題，但是智能化技術(shù)是當(dāng)今科學(xué)發(fā)展的前沿技術(shù)，智能化變電站是未來變電站建設(shè)的發(fā)展方向。按基于IEC61850技術(shù)規(guī)范進(jìn)行分層、分布建設(shè)，實(shí)現(xiàn)變電站的數(shù)字化、智能化，將對(duì)我國(guó)變電站的自動(dòng)化運(yùn)行和管理帶來深遠(yuǎn)的影響，具有非常大的社會(huì)意義。目錄一、專題內(nèi)容和結(jié)論…………………….401、專題內(nèi)容…………………….……….402、專題結(jié)論……………..40二、智能化變電站概述………………….40三、智能化變電站網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)……………411、概述……………….….422、過程層解決方案……………………..422.1、電子式互感器………432.2、合并單元……………432.3、智能單元……………432.4、在線監(jiān)測(cè)設(shè)備………453、間隔層解決方案……………………..463.1、智能化二次設(shè)備……………………463.2、GOOSE網(wǎng)絡(luò)………464、過程層網(wǎng)絡(luò)解決方案………………..465、站控層解決方案……………………..486、楊桐變系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)………………..49四、二次系統(tǒng)功能整合………………….501、智能終端與一次設(shè)備整合………….502、系統(tǒng)高級(jí)功能……….513、保護(hù)及故障信息管理……………….54五、二次室布置的優(yōu)化………………….54六、結(jié)論…………………55專題報(bào)告一、專題內(nèi)容和結(jié)論1、專題內(nèi)容在變電站自動(dòng)化領(lǐng)域中，智能化電氣設(shè)備飛速發(fā)展，特別是智能化開關(guān)、光電式互感器等機(jī)電一體化智能設(shè)備的競(jìng)相出現(xiàn)，變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)邁入了智能化發(fā)展的新階段。本專題通過對(duì)智能化變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、二次系統(tǒng)功能的構(gòu)成及特點(diǎn)、智能化變電站的二次設(shè)備布置，以及智能化系統(tǒng)的過程層、間隔層和站控層的方案分析，在智能化變電站系統(tǒng)各個(gè)層面的構(gòu)架基礎(chǔ)上，研究了各個(gè)層面的配置、要求及其對(duì)應(yīng)優(yōu)點(diǎn)，探討并比較后，形成各種優(yōu)化配置方案。2、專題結(jié)論智能化變電站是變電站自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展方向，智能化變電站是由智能化一次設(shè)備（電子式互感器、智能化開關(guān)等）和網(wǎng)絡(luò)化二次設(shè)備分層（過程層、間隔層、站控層）構(gòu)建，建立在IEC61850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。智能化變電站的出現(xiàn)，主要解決傳統(tǒng)變電站存在的以下問題：（1）傳統(tǒng)互感器的絕緣、飽和、諧振等；（2）長(zhǎng)距離電纜、屏間電纜；（3）通信標(biāo)準(zhǔn)；（4）二次設(shè)備布置的簡(jiǎn)化；（5）減少工程的占地。實(shí)現(xiàn)變電站的數(shù)字化、智能化，將對(duì)我國(guó)變電站的自動(dòng)化運(yùn)行和管理帶來深遠(yuǎn)的影響，具有建設(shè)節(jié)約型社會(huì)非常重大的意義。二、智能化變電站概述智能化變電站是指變電站信息采集、傳輸、處理、輸出過程全部數(shù)字化，即將設(shè)備采集、交換、傳輸?shù)哪M交流量、開關(guān)量、控制命令等轉(zhuǎn)化為數(shù)字信息，運(yùn)用IEC61850協(xié)議構(gòu)建的分層、分布式數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，使全站設(shè)備信息采集、傳輸、處理、輸出能共享一個(gè)信息平臺(tái)，達(dá)到設(shè)備之間具有互操作性的目的。其基本特征為設(shè)備智能化、通信網(wǎng)絡(luò)化、模型和通信協(xié)議統(tǒng)一化、運(yùn)行管理自動(dòng)化。智能化變電站一次設(shè)備采集信息后，就地轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，通過光纜上傳測(cè)控保護(hù)裝置，然后傳到后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)，而監(jiān)控系統(tǒng)和測(cè)控保護(hù)裝置對(duì)一次設(shè)備的控制也是通過光纜傳輸數(shù)字信號(hào)實(shí)現(xiàn)其功能。而常規(guī)綜合自動(dòng)化變電站的一次設(shè)備采集模擬量，通過電纜將模擬信號(hào)傳輸?shù)綔y(cè)控保護(hù)裝置，裝置進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換后處理數(shù)據(jù)，然后通過網(wǎng)線上將數(shù)字量傳到后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)。同時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)和測(cè)控保護(hù)裝置對(duì)一次設(shè)備的控制通過電纜傳輸模擬信號(hào)實(shí)現(xiàn)其功能。而且常規(guī)變電站模式的二次設(shè)備主要由繼電保護(hù)、就地監(jiān)控(測(cè)量、控制、信號(hào))、遠(yuǎn)動(dòng)等裝置組成。這些設(shè)備分屬不同的專業(yè)，加上管理體制上的一些原因，在變電站上述各專業(yè)的設(shè)備出現(xiàn)了功能重復(fù)、裝置重復(fù)配置、互連復(fù)雜等問題。常規(guī)綜自站與智能化變電站對(duì)比如圖1-1所示。常規(guī)綜自站數(shù)字量量監(jiān)控系統(tǒng)保護(hù)測(cè)控模擬量數(shù)字量量監(jiān)控系統(tǒng)保護(hù)測(cè)控模擬量量一次設(shè)備數(shù)字量量模擬量數(shù)字量量模擬量量智能化站數(shù)字量量監(jiān)控系統(tǒng)保護(hù)測(cè)控?cái)?shù)字量量數(shù)字量量監(jiān)控系統(tǒng)保護(hù)測(cè)控?cái)?shù)字量量一次設(shè)備數(shù)字量量數(shù)字量量數(shù)字量量數(shù)字量量三、智能化變電站的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)1、概述根據(jù)IEC國(guó)際電工委員會(huì)電力系統(tǒng)控制與通信技術(shù)委員會(huì)的劃分以及變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的特點(diǎn)，智能變電站網(wǎng)絡(luò)分為過程層、間隔層、站控層。過程層：指智能化電氣設(shè)備的智能化部分。過程層的主要功能分3類：電力運(yùn)行實(shí)時(shí)的電氣量檢測(cè)；運(yùn)行設(shè)備的狀態(tài)參數(shù)檢測(cè)；操作控制執(zhí)行與驅(qū)動(dòng)。間隔層：其設(shè)備的主要功能是匯總本間隔過程層實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息；實(shí)施對(duì)一次設(shè)備保護(hù)控制功能；實(shí)施本間隔操作閉鎖功能；實(shí)施操作同期及其他控制功能；對(duì)數(shù)據(jù)采集、統(tǒng)計(jì)運(yùn)算及控制命令的發(fā)出具有優(yōu)先級(jí)別的控制；承上啟下的通信功能，即同時(shí)高速完成與過程層及站控層的網(wǎng)絡(luò)通信功能。必要時(shí)，上下網(wǎng)絡(luò)接口具備雙口全雙工方式，以提高信息通道的冗余度，保證網(wǎng)絡(luò)通信的可靠性。站控層：其主要任務(wù)是通過2級(jí)高速網(wǎng)絡(luò)匯總?cè)镜膶?shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息，不斷刷新實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，按時(shí)登錄歷史數(shù)據(jù)庫(kù)；按既定規(guī)約將有關(guān)數(shù)據(jù)信息送向調(diào)度或控制中心；接收調(diào)度域控制中心有關(guān)控制命令并轉(zhuǎn)間隔層、過程層執(zhí)行；具有在線可編程的全站操作閉鎖控制功能；具有(或備有)站內(nèi)當(dāng)?shù)乇O(jiān)控，人機(jī)聯(lián)系功能；具有對(duì)間隔層、過程層諸設(shè)備的在線維護(hù)、在線組態(tài)、在線修改參數(shù)的功能；具有(或備有)變電站故障自動(dòng)分析和操作培訓(xùn)功能。2、過程層解決方案過程層設(shè)備是聯(lián)系一次設(shè)備和二次系統(tǒng)的橋梁，為間隔層設(shè)備提供一次設(shè)備的數(shù)據(jù)，執(zhí)行間隔層和站控層對(duì)一次設(shè)備的控制、調(diào)節(jié)等功能。過程層設(shè)備包括：電子式互感器——實(shí)現(xiàn)電流電壓模擬量的數(shù)字化；合并單元——將電子式互感器的數(shù)字信號(hào)匯總后分發(fā)給保護(hù)和測(cè)控裝置；智能單元——采集一次設(shè)備的狀態(tài)通過GOOSE網(wǎng)絡(luò)傳輸至保護(hù)和測(cè)控裝置，同時(shí)接收保護(hù)和測(cè)控裝置的命令對(duì)一次設(shè)備進(jìn)行操作。智能匯控柜——實(shí)現(xiàn)保護(hù)和測(cè)控裝置的就地安裝，優(yōu)化一次設(shè)備的控制回路。2.1電子式互感器詳見電子互感器專題2.2合并單元因有可能常規(guī)互感器與光電互感器同時(shí)存在、或光電互感器三相交流量的同步，主變不同電壓側(cè)間隔獲得數(shù)據(jù)差動(dòng)保護(hù)需求、母線不同間隔差動(dòng)、線路兩側(cè)差動(dòng)保護(hù)，安穩(wěn)裝置的同步要求，需要點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的光纖網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)收集和分發(fā)，使得合并器的出現(xiàn)就尤為重要。常規(guī)互感器采集卡采集的數(shù)據(jù)通過光纖傳輸至合并單元，合并單元處理數(shù)據(jù)后傳輸至光纖以太網(wǎng)絡(luò)。合并單元可接受同步信號(hào)以便多個(gè)合并單元同步。合并單元的功能包括：1接收采集卡的數(shù)據(jù)并進(jìn)行解析、校驗(yàn)、處理；

2與其他合并單元的數(shù)據(jù)交換；

3接收站內(nèi)同步源的同步信號(hào)；

4將處理后數(shù)據(jù)打包，輸出到光以太網(wǎng)絡(luò)；

5根據(jù)采集卡的反饋數(shù)據(jù)，監(jiān)測(cè)采集卡狀態(tài)；

6監(jiān)視裝置各電源的工作情況，并能給出告警信號(hào)；

7顯示功能；

8配置功能。2.3智能單元所謂智能單元是連接一次開關(guān)設(shè)備和二次保護(hù)、測(cè)控裝置的智能化設(shè)備，其作用是采集一次開關(guān)設(shè)備的狀態(tài)通過GOOSE網(wǎng)絡(luò)傳輸至保護(hù)和測(cè)控裝置，同時(shí)通過GOOSE網(wǎng)絡(luò)接收保護(hù)和測(cè)控裝置的命令對(duì)一次開關(guān)設(shè)備進(jìn)行操作。智能單元的功能包括：（1）斷路器操作功能接收保護(hù)分相跳閘、三跳和重合閘GOOSE命令，對(duì)斷路器實(shí)施跳合閘支持手分、手合硬接點(diǎn)輸入具有分相或三相的跳合閘回路具有跳合閘電流保持功能具有跳合閘回路監(jiān)視功能具有跳合閘壓力監(jiān)視與閉鎖功能具有斷路器防跳功能（2）開入、開出功能接收測(cè)控遙控分合及聯(lián)鎖GOOSE命令，完成對(duì)斷路器和刀閘的分合操作就地采集斷路器、隔刀和地刀位置以及斷路器本體的開關(guān)量信號(hào)具有保護(hù)、測(cè)控所需的各種閉鎖和狀態(tài)信號(hào)的合成功能通過GOOSE網(wǎng)絡(luò)將各種開關(guān)量信息送給保護(hù)和測(cè)控裝置各廠家智能單元大致的特點(diǎn)：采用高性能CPU和DSP、內(nèi)部高速總線、智能I/O，硬件和軟件均采用模塊化設(shè)計(jì)，靈活可配置，插件、軟件模塊通用，易于擴(kuò)展和維護(hù)。采用全密封、高阻抗、小功耗的進(jìn)口繼電器，減少裝置的功耗和發(fā)熱。出口繼電器經(jīng)啟動(dòng)DSP閉鎖，有效保證裝置動(dòng)作的可靠性。配有兩個(gè)獨(dú)立的光纖GOOSE接口，支持實(shí)時(shí)GOOSE通訊。配有RS-232調(diào)試口，方便運(yùn)行人員進(jìn)行調(diào)試。采用整體面板、全封閉機(jī)箱，強(qiáng)弱電嚴(yán)格分開，裝置的抗干擾能力達(dá)到了電磁兼容各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)的最高等級(jí)。智能單元可以單獨(dú)下放到戶外，安裝在一次設(shè)備旁邊，通過光纖GOOSE網(wǎng)絡(luò)與保護(hù)小室內(nèi)的保護(hù)和測(cè)控裝置進(jìn)行通訊。2.4在線監(jiān)測(cè)設(shè)備2.4.1主變?cè)诰€監(jiān)測(cè)設(shè)備主要包括油中溶解氣體在線監(jiān)測(cè)、油中微水在線監(jiān)測(cè)、套管絕緣在線監(jiān)測(cè)(含環(huán)境溫濕度監(jiān)測(cè))、局部放電在線監(jiān)測(cè)、溫度負(fù)荷在線監(jiān)測(cè)等單元，實(shí)現(xiàn)對(duì)變壓器油溶解氣體，油中微水，局部放電，變壓器鐵芯和夾件電流，套管絕緣介損、電容值、泄漏電流值、溫度負(fù)荷趨勢(shì)、油溫、油位、風(fēng)扇狀態(tài)、油泵狀態(tài)等的在線監(jiān)測(cè)功能。油色譜可以區(qū)分放電類型與過熱類型、油過熱與油-絕緣紙過熱等。微水檢測(cè)可以反映油的受潮程度。局部放電監(jiān)測(cè)可以反映電暈、油中氣體放電等多種缺陷。2.4.2開關(guān)在線監(jiān)測(cè)設(shè)備GIS密度微水在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了SF6氣體的密度、微水監(jiān)測(cè)功能；GIS局放在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了GIS局放的在線監(jiān)測(cè)功能；GIS設(shè)備光纖測(cè)溫在線監(jiān)測(cè)，利用溫度傳感器采集GIS內(nèi)部溫度數(shù)據(jù)，可以直觀地反映GIS內(nèi)部溫度變化。目前GIS絕緣在線監(jiān)測(cè)最有效地方法是局部放電監(jiān)測(cè)，可以發(fā)現(xiàn)GIS設(shè)備制造和安裝及維修時(shí)引入的導(dǎo)電微粒及其他雜物，電極表面產(chǎn)生的毛刺、刮傷等損傷，導(dǎo)電或接地接觸不良，支持絕緣內(nèi)部的氣隙等缺陷，多點(diǎn)監(jiān)測(cè)可以實(shí)現(xiàn)故障定位。斷路器在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了斷路器的SF6氣體密度、微水；分合閘線圈電流的波形狀態(tài)、斷路器的特征分合閘速度、儲(chǔ)能電機(jī)電流波形、儲(chǔ)能狀態(tài)、儲(chǔ)能時(shí)間、頻率等參量的在線監(jiān)測(cè)功能。3、間隔層解決方案3.1、智能化二次設(shè)備智能化的二次設(shè)備具有數(shù)字化接口，能滿足電子式互感器和智能開關(guān)的要求，能滿足IEC-61850的要求，通過GOOSE網(wǎng)絡(luò)交換開關(guān)信號(hào)，二次設(shè)備不再出現(xiàn)功能裝置重復(fù)的I/O現(xiàn)場(chǎng)接口，二次電纜也由大量控制電纜改為少量光纜，通過網(wǎng)絡(luò)真正實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享、資源共享，常規(guī)的功能裝置變成了邏輯的功能模塊。因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)化二次設(shè)備的出現(xiàn)，也使得二次保護(hù)、監(jiān)控控制等設(shè)備與一次設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)就地安裝。3.2、GOOSE網(wǎng)絡(luò)GOOSE（GenericObjectOrientedSubstationEvent）是通用面向?qū)ο蟮淖冸娬臼录?。?dāng)系統(tǒng)發(fā)生任何狀態(tài)變化或輸出命令時(shí)，智能電子設(shè)備將借助變化報(bào)告，多播一個(gè)高速二進(jìn)制對(duì)象。這里提及的GOOSE網(wǎng)絡(luò)，專指連接過程層及間隔層的交換實(shí)時(shí)狀態(tài)數(shù)據(jù)的以太網(wǎng)，不包括站控層間隔間聯(lián)鎖非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換。GOOSE網(wǎng)絡(luò)可交換以下實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)：保護(hù)裝置的跳、合閘命令測(cè)控裝置的遙控命令保護(hù)裝置間信息（啟動(dòng)失靈、閉鎖重合閘、遠(yuǎn)跳等）一次設(shè)備的遙信信號(hào)（開關(guān)刀閘位置、壓力等）考慮到GOOSE網(wǎng)絡(luò)中交換的信息量，為保證信息交換的實(shí)時(shí)性和裝置GOOSE插件處理能力的要求，GOOSE的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)按照電壓等級(jí)配置，即不同的電壓等級(jí)配置不同的GOOSE網(wǎng)絡(luò)。4、過程層網(wǎng)絡(luò)解決方案根據(jù)本站情況，110KV過程層網(wǎng)絡(luò)中，SV采樣值采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸；GOOSE報(bào)文即可組雙星型網(wǎng)絡(luò)傳輸，也可采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸；當(dāng)110KV過程層設(shè)備采用雙重化布置時(shí)，也要求對(duì)GOOSE網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行雙重化冗余配置，推薦采用星型結(jié)構(gòu)，避免采用環(huán)網(wǎng)可能產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴的問題。下圖為GOOSE網(wǎng)絡(luò)雙重化結(jié)構(gòu)型式：雙口四網(wǎng)（或單口雙網(wǎng)）GOOSE結(jié)構(gòu)雙口四網(wǎng)（或單口雙網(wǎng)）GOOSE結(jié)構(gòu)，即雙重化配置的保護(hù)裝置和智能單元分開組網(wǎng)，兩套保護(hù)測(cè)控裝置之間相互獨(dú)立，測(cè)控裝置可配置連到其中一個(gè)GOOSE網(wǎng)。每個(gè)GOOSE網(wǎng)絡(luò)可配單網(wǎng)或雙網(wǎng)，最多有四個(gè)GOOSE網(wǎng)絡(luò)，但兩套智能單元需交換閉鎖重合信號(hào)。對(duì)于雙口四網(wǎng)，交換機(jī)，交換機(jī)或網(wǎng)絡(luò)連線故障不會(huì)影響保護(hù)功能，但是網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需要配置大量的網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)，設(shè)備造價(jià)高，經(jīng)濟(jì)型低。對(duì)于單口雙網(wǎng)，雖然網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)配置少，經(jīng)濟(jì)性較高，但是交換機(jī)或網(wǎng)絡(luò)連線故障會(huì)影響該套的保護(hù)功能。當(dāng)取消過程層網(wǎng)絡(luò)，采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸時(shí)，能夠省略網(wǎng)絡(luò)及交換機(jī)，經(jīng)濟(jì)性高，因此，本站推薦取消過程層網(wǎng)絡(luò)，采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸方式。下圖為110KV過程層不組網(wǎng)絡(luò)，采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)型式。5、站控層解決方案智能化變電站系統(tǒng)架構(gòu)采用三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)：站控層、間隔層、過程層。其中站控層由計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接的系統(tǒng)主機(jī)、工作站、遠(yuǎn)動(dòng)主機(jī)、保護(hù)信息子站等設(shè)備組成，提供變電站內(nèi)運(yùn)行的人機(jī)聯(lián)系界面，實(shí)現(xiàn)管理、控制間隔層設(shè)備等功能，形成全站監(jiān)控、管理中心，并可與調(diào)度中心、集控中心、保護(hù)信息主站通信。智能化變電站相比傳統(tǒng)變電站，整個(gè)站控層網(wǎng)絡(luò)采用IEC61850通信標(biāo)準(zhǔn)，其模型描述能力大大提高、裝置互操作性大大增強(qiáng)。IEC61850主要特點(diǎn)如下：（1）信息分層：無論從邏輯概念上還是從物理概念上都將變電站的功能分為3層，即變電站層、間隔層和過程層。（2）面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)對(duì)象統(tǒng)一建模：IEC61850建模了大多數(shù)公共實(shí)際設(shè)備和設(shè)備組件。這些模型定義了公共數(shù)據(jù)格式、標(biāo)識(shí)符、行為和控制，例如變電站和饋線設(shè)備（諸如斷路器、電壓調(diào)節(jié)器和繼電保護(hù)等）。（3）數(shù)據(jù)自描述：面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)自描述，在數(shù)據(jù)源就對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行自我描述，傳輸?shù)浇邮芊降臄?shù)據(jù)都帶有自我說明，不需要再對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行工程物理量對(duì)應(yīng)、標(biāo)度轉(zhuǎn)換等工作。（4）抽象通信服務(wù)接口ACSI。6、楊桐站系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)本工程中楊桐變電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)采用開放式、分層分布式結(jié)構(gòu)，在功能邏輯上由站控層、間隔層、過程層組成，在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上符合DL/T860標(biāo)準(zhǔn)，通信規(guī)約統(tǒng)一采用DL/T860通信標(biāo)準(zhǔn)。過程層由互感器、智能終端、合并單元等構(gòu)成，完成與一次設(shè)備相關(guān)的功能，包括實(shí)時(shí)運(yùn)行電氣量的采集、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)、控制命令的執(zhí)行等。間隔層設(shè)備負(fù)責(zé)采集各種實(shí)時(shí)信息，監(jiān)測(cè)和控制電氣設(shè)備的運(yùn)行。站控層主要包含監(jiān)控后臺(tái)系統(tǒng)、外部數(shù)據(jù)交互接口和通用功能服務(wù)。站控層采用MMS、GOOSE、SNTP三網(wǎng)合一，100M星型單網(wǎng)結(jié)構(gòu)；間隔層和過程層設(shè)備就地一體化布置，取消過程層網(wǎng)絡(luò)，采用就地柜內(nèi)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸。優(yōu)化交換機(jī)配置，本期全站僅配置3臺(tái)交換機(jī)，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)圖如下：四、二次系統(tǒng)功能整合1、智能終端與一次設(shè)備整合楊桐站110kV設(shè)備利用現(xiàn)有的成熟的二次技術(shù)，結(jié)合傳統(tǒng)開關(guān)設(shè)備，提升智能化水平，采用合并單元、智能終端一體化裝置，與GIS匯控柜組成智能控制柜，分布式元件保護(hù)下方到智能控制柜內(nèi)。采用智能控制柜具有以下優(yōu)勢(shì)：（1）節(jié)約了電纜等設(shè)備投資以及相應(yīng)的施工投資；智能化變電站建設(shè)的一個(gè)主要現(xiàn)實(shí)目標(biāo)是為了減少變電站內(nèi)控制電纜的數(shù)量，一方面由于原材料的漲價(jià)，電纜成本越來越高，一方面，光纜電磁兼容性能遠(yuǎn)好于電纜，能顯著提高變電站內(nèi)信號(hào)傳輸?shù)目煽啃浴Ａ硗?，變模擬信號(hào)為數(shù)字信號(hào)能大大增加傳輸?shù)膸捄托畔⒘?。?）節(jié)約了保護(hù)小室及主控室等的占地面積和投資；應(yīng)用智能化GIS控制柜使得保護(hù)控制下放成為可能，能夠顯著減少保護(hù)小室和主控室的占地面積，這對(duì)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。（3）GIS智能控制柜優(yōu)化了二次回路和結(jié)構(gòu)；原來由于一次和二次的專業(yè)細(xì)分，使得原傳統(tǒng)匯控柜內(nèi)的許多功能與保護(hù)控制二次中的功能相重復(fù)，例如防跳、壓力閉鎖、三相不一致等等。基于一二次整合的GIS智能控制柜能夠有效地取消和簡(jiǎn)化冗余回路，提高了整個(gè)二次回路的可靠性。（4）、智能控制裝置提供了系統(tǒng)的交互性； 引入智能控制裝置以后，友好的中文液晶人機(jī)界面以及豐富的自檢和就地操作報(bào)告功能，使得運(yùn)行維護(hù)人員無論在就地還是遠(yuǎn)方都能及時(shí)了解GIS的運(yùn)行情況。（5）聯(lián)調(diào)在出廠前完成，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試工作量減少；傳統(tǒng)方案中，一次設(shè)備和二次設(shè)備的電纜連接和調(diào)試只能到現(xiàn)場(chǎng)后完成，調(diào)試周期比較長(zhǎng)，新方案中一二次設(shè)備聯(lián)調(diào)在廠內(nèi)完成，到現(xiàn)場(chǎng)后調(diào)試工作量極小。能夠顯著地縮短投運(yùn)周期。（6）基于通訊和組態(tài)軟件的聯(lián)鎖功能比傳統(tǒng)硬接點(diǎn)聯(lián)鎖方便；智能控制裝置能夠采集到間隔內(nèi)所有刀閘位置，且間隔間也有光纜連接，所以可以方便地實(shí)現(xiàn)基于軟件和通訊的聯(lián)鎖，能顯著減少機(jī)構(gòu)輔助接點(diǎn)數(shù)量，提高系統(tǒng)的可靠性（7）縮小了與互感器的電氣距離，減輕了互感器的負(fù)載；智能變電站中互感器與保護(hù)控制設(shè)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(yīng)用創(chuàng)造了條件。2、系統(tǒng)高級(jí)功能本工程為110kV無人值守變電站，一體化信息平臺(tái)主機(jī)與站控層主機(jī)統(tǒng)一配置，主要實(shí)現(xiàn)下列高級(jí)功能：本工程為110kV無人值守變電站，一體化信息平臺(tái)主機(jī)與站控層主機(jī)統(tǒng)一配置，主要實(shí)現(xiàn)下列高級(jí)功能：本工程為110kV無人值守變電站，一體化信息平臺(tái)主機(jī)與站控層主機(jī)統(tǒng)一配置，主要實(shí)現(xiàn)下列高級(jí)功能：（1）狀態(tài)檢修與智能巡檢：統(tǒng)一狀態(tài)監(jiān)測(cè)分析后臺(tái)，實(shí)現(xiàn)全站設(shè)備監(jiān)測(cè)后臺(tái)整合，建立由4層結(jié)構(gòu)組成的狀態(tài)檢修系統(tǒng)，形成遠(yuǎn)方狀態(tài)檢修數(shù)據(jù)中心和設(shè)備診斷分析平臺(tái)。建立集成圖像監(jiān)視、紅外成像、安全警衛(wèi)、火災(zāi)報(bào)警、消防、采暖通風(fēng)等功能于一體的智能監(jiān)測(cè)與輔助控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方監(jiān)測(cè)控制，簡(jiǎn)化巡檢工作內(nèi)容。通過對(duì)智能監(jiān)測(cè)與輔助控制系統(tǒng)、狀態(tài)檢修系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)智能巡檢。（2）順序控制：采用集中式、基于操作票的順序控制技術(shù)，將保護(hù)測(cè)控等二次系統(tǒng)納入操作范圍，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方和站內(nèi)各類組合順序控制。對(duì)110kV隔離開關(guān)通過智能合并單元監(jiān)測(cè)操作機(jī)構(gòu)電機(jī)行程，監(jiān)視分合到位情況，納入順控邏輯，解決敞開式配電裝置順序控制難題。（3）經(jīng)濟(jì)運(yùn)行優(yōu)化控制：由變電站自動(dòng)化系統(tǒng)和集控主站系統(tǒng)集成實(shí)現(xiàn)無功最優(yōu)投切。（4）保護(hù)運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)顯示、控制和管理：建立繼電保護(hù)功能模型，實(shí)現(xiàn)保護(hù)運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)顯示、控制和管理。（5）防誤功能擴(kuò)展應(yīng)用：智能變電站側(cè)增加防誤擴(kuò)展功能，包括檢流檢壓模擬量判別，跨間隔GOOSE聯(lián)閉鎖，保護(hù)遙控軟壓板編號(hào)和報(bào)文驗(yàn)證反校，以及檢修維護(hù)智能認(rèn)證防止誤入間隔。集控中心側(cè)將電網(wǎng)拓?fù)浜汀拔宸馈苯Y(jié)合實(shí)現(xiàn)拓?fù)湮宸?。?）智能告警及事故信息綜合分析決策：對(duì)各種告警信息進(jìn)行分類、過濾，并采用窮舉、模糊推理等綜合事件正向推理方法，對(duì)告警及事故信息分析，并按功能分頁顯示。（7）信息分層分類優(yōu)化處理：按照信息作用、服務(wù)對(duì)象以及重要級(jí)別，對(duì)信息實(shí)現(xiàn)分層控制。數(shù)據(jù)庫(kù)按照裝置實(shí)體模型進(jìn)行信息分類，提高系統(tǒng)性能和信息吞吐量。3保護(hù)及故障信息管理本站采用故障錄波及網(wǎng)絡(luò)記錄分析一體化裝置,實(shí)現(xiàn)錄波、網(wǎng)絡(luò)分析記錄功能。保護(hù)及故障信息管理功能由計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)完成，實(shí)現(xiàn)運(yùn)行和調(diào)度部門對(duì)本站保護(hù)設(shè)備、故障錄波實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息的收集與處理,進(jìn)行電力系統(tǒng)事故分析、設(shè)備管理維護(hù)及系統(tǒng)信息管理其主要功能：通過網(wǎng)絡(luò)直接從間隔層保護(hù)測(cè)控單元、故障錄波、智能單元獲取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息，保護(hù)信息的分析和管理功能，不同定值區(qū)的定值管理、不同CPU的定值的管理、定值的比對(duì)、定值從保護(hù)召喚的波形的分析、保護(hù)動(dòng)作信息的關(guān)聯(lián)、事件信息和操作信息的存儲(chǔ)檢索；系統(tǒng)的建模功能，一次設(shè)備的建模型、一次和二次設(shè)備關(guān)系建模型、二次設(shè)備的信息建模；錄波波形、保護(hù)事件、操作命令的大容量存儲(chǔ)功能，本；功能強(qiáng)大的歷史數(shù)據(jù)庫(kù)功能，可以對(duì)存放的歷史信息進(jìn)行方便可靠的管理；強(qiáng)大的調(diào)試功能，通過調(diào)試工具可以實(shí)現(xiàn)監(jiān)視通訊報(bào)文、監(jiān)視數(shù)據(jù)庫(kù)、存儲(chǔ)盤的管理、信息的人工置數(shù)、歷史事件操作信息的檢索、歷史波形的查看、調(diào)試信息的打印、文件的上裝下裝；遠(yuǎn)動(dòng)信息和保護(hù)信息的統(tǒng)一出口功能，可以作為變電站的唯一的通訊出口裝置，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)動(dòng)和保護(hù)信息的遠(yuǎn)傳；方便強(qiáng)大的信息定制篩選功能；五、二次室布置的簡(jiǎn)化采用智能化設(shè)備，由分布式的智能設(shè)備構(gòu)成的變電站自動(dòng)化系統(tǒng)帶來的另一個(gè)好處是，由于采用了智能化一次設(shè)備，其中智能組件能夠采集一次設(shè)備的狀態(tài)通過GOOSE網(wǎng)絡(luò)傳輸至保護(hù)和測(cè)控裝置，同時(shí)接收保護(hù)和測(cè)控裝置的命令對(duì)一次設(shè)備進(jìn)行操作。智能單元可以單獨(dú)下放到戶外，安裝在一次設(shè)備旁邊，通過光纖GOOSE網(wǎng)絡(luò)與保護(hù)小室內(nèi)的保護(hù)和測(cè)控裝置進(jìn)行通訊。楊桐站110kV設(shè)備采用智能化設(shè)備合并單元、智能終端一體化配置，分布式元件保護(hù)下放到智能化控制柜內(nèi)，就地安裝。二次設(shè)備優(yōu)化整合就地布置后，二次室僅布置站控層設(shè)備、公用設(shè)備以及直流電源通信系統(tǒng)，共24面屏（包含預(yù)留屏位）；二次電纜預(yù)估為2.5km。下表為本站方案與可研的比較對(duì)比項(xiàng)目可研本方案二次室面積10.2*107.5*9.4二次室屏位3624二次電纜控制電纜(km)6km1.5km從上表可以看出，采用了智能化后，全站減少約75%的二次電纜（預(yù)估），減少30%以上的設(shè)備組屏，由原來的36屏減少至24屏，極大精簡(jiǎn)二次回路；減少了近21%的室內(nèi)建筑面積，使變電站更加小型緊湊。六、結(jié)論在本專題中，我們通過對(duì)當(dāng)前110kV智能化變電站的各種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、二次系統(tǒng)方案、以及在實(shí)際應(yīng)用中存在的問題進(jìn)行了研究、分析和比較，提出了適宜于110kV楊桐變電站的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、二次系統(tǒng)功能、二次設(shè)備配置和組柜布置，并對(duì)其進(jìn)行了優(yōu)化整合。在本專題中主要論證結(jié)果如下：1）智能化變電站是由智能化一次設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)化二次設(shè)備分層構(gòu)建，建立在IEC61850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；2）提現(xiàn)了110kV楊桐變電站采用站控層MMS、GOOSE、SNTP三網(wǎng)合一，間隔層和過程層設(shè)備就地一體化布置，取消過程層網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化配置方案，在本期中全站僅配置3臺(tái)交換機(jī)；3）二次設(shè)備優(yōu)化整合后就地布置，采用智能化設(shè)計(jì)方案后與可研相比：全站二次電纜減少了75%，設(shè)備組屏減少了30%以上，極大精簡(jiǎn)了二次回路；二次室內(nèi)建筑面積減少了近21%，使變電站更加小型緊湊。盡管智能化變電站還存在問題，但是智能化技術(shù)是當(dāng)今科學(xué)發(fā)展的前沿技術(shù)，智能化變電站是未來變電站建設(shè)的發(fā)展方向。按基于IEC61850技術(shù)規(guī)范進(jìn)行分層、分布建設(shè)，實(shí)現(xiàn)變電站的數(shù)字化、智能化，將對(duì)我國(guó)變電站的自動(dòng)化運(yùn)行和管理帶來深遠(yuǎn)的影響，具有非常大的社會(huì)意義?；贑8051F單片機(jī)直流電動(dòng)機(jī)反饋控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究基于單片機(jī)的嵌入式Web服務(wù)器的研究MOTOROLA單片機(jī)MC68HC（8）05PV8/A內(nèi)嵌EEPROM的工藝和制程方法及對(duì)良率的影響研究基于模糊控制的電阻釬焊單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)的研制基于MCS-51系列單片機(jī)的通用控制模塊的研究基于單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的供暖系統(tǒng)最佳啟停自校正（STR）調(diào)節(jié)器單片機(jī)控制的二級(jí)倒立擺系統(tǒng)的研究基于增強(qiáng)型51系列單片機(jī)的TCP/IP協(xié)議棧的實(shí)現(xiàn)基于單片機(jī)的蓄電池自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)基于32位嵌入式單片機(jī)系統(tǒng)的圖像采集與處理技術(shù)的研究基于單片機(jī)的作物營(yíng)養(yǎng)診斷專家系統(tǒng)的研究基于單片機(jī)的交流伺服電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)研究與開發(fā)基于單片機(jī)的泵管內(nèi)壁硬度測(cè)試儀的研制基于單片機(jī)的自動(dòng)找平控制系統(tǒng)研究基于C8051F040單片機(jī)的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)基于單片機(jī)的液壓動(dòng)力系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)儀開發(fā)模糊Smith智能控制方法的研究及其單片機(jī)實(shí)現(xiàn)一種基于單片機(jī)的軸快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于雙單片機(jī)沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究基于CYGNAL單片機(jī)的在線間歇式濁度儀的研制基于單片機(jī)的噴油泵試驗(yàn)臺(tái)控制器的研制基于單片機(jī)的軟起動(dòng)器的研究和設(shè)計(jì)基于單片機(jī)控制的高速快走絲電火花線切割機(jī)床短循環(huán)走絲方式研究基于單片機(jī)的機(jī)電產(chǎn)品控制系統(tǒng)開發(fā)基于PIC單片機(jī)的智能手機(jī)充電器基于單片機(jī)的實(shí)時(shí)內(nèi)核設(shè)計(jì)及其應(yīng)用研究基于單片機(jī)的遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究基于單片機(jī)的煙氣二氧化硫濃度檢測(cè)儀的研制基于微型光譜儀的單片機(jī)系統(tǒng)單片機(jī)系統(tǒng)軟件構(gòu)件開發(fā)的技術(shù)研究基于單片機(jī)的液體點(diǎn)滴速度自動(dòng)檢測(cè)儀的研制基于單片機(jī)系統(tǒng)的多功能溫度測(cè)量?jī)x的研制基于PIC單片機(jī)的電能采集終端的設(shè)計(jì)和應(yīng)用基于單片機(jī)的光纖光柵解調(diào)儀的研制氣壓式線性摩擦焊機(jī)單片機(jī)控制系統(tǒng)的研制基于單片機(jī)的數(shù)字磁通門傳感器基于單片機(jī)的旋轉(zhuǎn)變壓器-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的研究基于單片機(jī)的光纖Bragg光柵解調(diào)系統(tǒng)的研究單片機(jī)控制的便攜式多功能乳腺治療儀的研制基于C8051F020單片機(jī)的多生理信號(hào)檢測(cè)儀基于單片機(jī)的電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)Pico專用單片機(jī)核的可測(cè)性設(shè)計(jì)研究基于MCS-51單片機(jī)的熱量計(jì)基于雙單片機(jī)的智能遙測(cè)微型氣象站MCS-51單片機(jī)構(gòu)建機(jī)器人的實(shí)踐研究基于單片機(jī)的輪軌力檢測(cè)基于單片機(jī)的GPS定位儀的研究與實(shí)現(xiàn)基于單片機(jī)的電液伺服控制系統(tǒng)用于單片機(jī)系統(tǒng)的MMC卡文件系統(tǒng)研制基于單片機(jī)的時(shí)控和計(jì)數(shù)系統(tǒng)性能優(yōu)化的研究基于單片機(jī)和CPLD的粗光柵位移測(cè)量系統(tǒng)研究HYP