智能變電站概念及相關(guān)設(shè)備

智能變電站概念及相關(guān)設(shè)備數(shù)字化/智能變電站概念智能變電站實現(xiàn)

數(shù)字化/智能變電站概念信息監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)字化 信息的采樣、傳輸、處理 就地化、光纖化、分散化數(shù)字化過程是一個逐步深入的過程傳統(tǒng)變電站綜合自動化站數(shù)字化變電站 當(dāng)前的數(shù)字化變電站是與傳統(tǒng)綜自站相比較而言的數(shù)字化變電站發(fā)展歷程變電站自動化系統(tǒng)的演變傳統(tǒng)變電站－綜合自動化站－數(shù)字化變電站 變電站綜合自動化系統(tǒng)實現(xiàn)了間隔層和站控層間的數(shù)字化數(shù)字化變電站還需完成過程層及間隔層設(shè)備間的數(shù)字化數(shù)字化變電站發(fā)展歷程需數(shù)字化的抽象通信接口數(shù)字化變電站是由電子式互感器，智能化終端，數(shù)字化保護(hù)測控設(shè)備，數(shù)字化計量儀表、光纖網(wǎng)絡(luò)和雙絞網(wǎng)絡(luò)以及IEC61850規(guī)約組成的全智能化的變電站模式，按分層分布式來實現(xiàn)整站數(shù)字化，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。數(shù)字化變電站概念數(shù)字化變電站特征基本特征一次設(shè)備智能化——電子式互感器＋智能一次設(shè)備二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化——基于以太網(wǎng)信息模型標(biāo)準(zhǔn)化——IEC61850標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)發(fā)展階段數(shù)字化從技術(shù)實現(xiàn)手段方面定義強(qiáng)調(diào)數(shù)字方式交換信息智能化從設(shè)備功能方面定義強(qiáng)調(diào)自檢和在線監(jiān)測自動化從用戶體驗方面定義集成、施工、調(diào)試、檢修、改擴(kuò)建……強(qiáng)調(diào)經(jīng)濟(jì)性、可靠性，降低全生命周期成本智能變電站概念采用先進(jìn)、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(hù)、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。智能變電站概念智能變電站的概念是隨著智能電網(wǎng)概念的提出而一并提出的，智能變電站與智能電網(wǎng)密切相關(guān)，是作為智能電網(wǎng)的變電一環(huán)出現(xiàn)的，可以講是智能電網(wǎng)的一個最重要、最關(guān)鍵的“終端”，承擔(dān)為智能電網(wǎng)提供數(shù)據(jù)和控制對象的功能。智能變電站概念智能變電站實現(xiàn)了一系列的高級應(yīng)用功能，因此對站內(nèi)設(shè)備提出了更高的要求，比如一次設(shè)備智能化、一體化系統(tǒng)平臺等等。同時由于需要大量信息需要交換，因此，智能變電站需要數(shù)字化的通信平臺。智能變電站的四個方面電子式互感器解決傳統(tǒng)互感器的固有缺陷；節(jié)約絕緣和材料成本。智能一次設(shè)備監(jiān)視設(shè)備運行狀態(tài)，消除事故隱患;提高設(shè)備運行壽命，降低全生命周期成本；實現(xiàn)智能操作。高級應(yīng)用分擔(dān)主站負(fù)擔(dān)，提高電網(wǎng)智能化水平；數(shù)字化平臺取消長電纜連接，提高系統(tǒng)性能，同時消除事故隱患；使用IEC61850標(biāo)準(zhǔn)，有利于設(shè)備之間的互操作。IEC61850IEC61850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、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。IEC61850對變電站自動化系統(tǒng)中的對象統(tǒng)一建模，采用面向?qū)ο蠹夹g(shù)和獨立于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的抽象通信服務(wù)接口，增強(qiáng)了設(shè)備之間的互操作性，可以在不同廠家的設(shè)備之間實現(xiàn)無縫連接。定義了數(shù)字式CT、PT、智能式開關(guān)等一次設(shè)備的模型和通信接口，實現(xiàn)數(shù)字化變電站IEC61850與傳統(tǒng)規(guī)約的比較目前實施的變電站自動化系統(tǒng)缺乏統(tǒng)一的系統(tǒng)規(guī)范，廣泛應(yīng)用的IEC60870-5-103規(guī)約只是變電站內(nèi)傳輸規(guī)約，缺乏對變電站系統(tǒng)模型、二次功能模型的描述，沒有將系統(tǒng)應(yīng)用與通信技術(shù)進(jìn)行分層處理，其應(yīng)用受到通信技術(shù)的限制，缺乏一致性測試標(biāo)準(zhǔn)，因此103規(guī)約不適合作為未來數(shù)字化變電站的統(tǒng)一信息平臺。技術(shù)發(fā)展階段IEC61850電子式互感器智能一次設(shè)備功能挖掘、整合2000年2007年2009年201x年過程層設(shè)備/網(wǎng)絡(luò)數(shù)字化變電站智能變電站智能變電站的實現(xiàn)變電站抽象通信接口過程層設(shè)備電子式互感器智能一次設(shè)備電子式互感器原理分類數(shù)字化變電站典型問題電子式互感器電子式互感器有源式電子式互感器進(jìn)入工程化階段與繼電保護(hù)裝置經(jīng)過多次動模試驗可靠性還需要進(jìn)一步驗證（與傳統(tǒng)互感器相比）無源式電子式互感器全光纖型電流互感器（FOCT）處于試點運行階段需要進(jìn)一步解決溫度、振動、壽命等方面的問題電壓互感器是個難題電子式互感器Faraday磁光效應(yīng)磁光玻璃為傳感元件OCT電子式互感器相位調(diào)制器反射膜信號處理電路輸出Faraday磁光效應(yīng)（光纖為感光元件）電子式互感器Pockels電光效應(yīng)PSET6000電子式互感器

優(yōu)點：1.測量線圈與主回路直接無直接的電氣聯(lián)系，而僅通過電磁場耦合，因此與主回路之間有良好的電氣絕緣，無充油充氣帶來的易燃易爆危險，符合環(huán)保要求；2.無鐵芯飽和等問題，測量范圍寬，線性度好，準(zhǔn)確度高；3.線圈感應(yīng)電壓對頻率響應(yīng)好，暫態(tài)特性好；4.低功率的輸出易于轉(zhuǎn)化為數(shù)字量；5.體積小，質(zhì)量輕，生產(chǎn)成本低；電子式互感器一次電流iRogowski線圈結(jié)構(gòu)及原理電子式互感器CVT原理圖大容量輸出的設(shè)計使絕緣結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積龐大；當(dāng)實際負(fù)荷低于CVT額定輸出的25%時，誤差就有可能超出相應(yīng)準(zhǔn)確級的規(guī)定值。CVT內(nèi)部含有電容和非線性電感元件(中間變壓器、補償電抗器)，在一次突然合閘或二次短路消除產(chǎn)生的過電壓作用下有可能產(chǎn)生內(nèi)部分次諧波鐵磁諧振現(xiàn)象，危及CVT本身的安全，影響二次測量、保護(hù)的正常工作，傳統(tǒng)CVT帶有中間變壓器，且與電壓互感器連接的保護(hù)繼電器入口常有隔離用的鐵芯變壓器，當(dāng)線路重合閘時在二次側(cè)感應(yīng)的電壓直流分量可能會導(dǎo)致這些變壓器飽和，引起嚴(yán)重的二次側(cè)暫態(tài)問題。電子式互感器電子式電壓互感器原理圖U2=C1U1/(C1+C2)由上式可知,只要選擇合適的C1,C2容量,即可得到所需的分壓比。當(dāng)線路短路或斷路的故障出現(xiàn)的時候，儲存在分壓電容中的能量可以通過并聯(lián)在低壓側(cè)分壓電容上的小電阻R快速釋放，從而對線路上的電壓變化實現(xiàn)快速響應(yīng)跟蹤測量。這種傳感器結(jié)構(gòu)模式的特點在于改善了全電容電壓分壓器的的暫態(tài)特性，同時繼承了電容分壓器原有的優(yōu)點。低功率小信號的輸出使互感器體積大為減小，采用固體絕緣脂和硅橡膠復(fù)合套管形成密封實心柱體，消除了傳統(tǒng)電容器存在的漏油的問題，具有耐污、防爆、難燃和絕緣可靠、免維護(hù)等優(yōu)點。

電子式互感器電流互感器電壓互感器電流電壓式互感器PSET6000GS電子式互感器低功率、小信號模擬輸入；光纖數(shù)字信號輸出；采集器就近安裝于GIS端子室或匯控柜內(nèi)；可靠的直流供電；→↑GIS電子式互感器GIS上安裝電子互感器PSET6000GS電子式互感器電子式互感器PSMU602合并器電子式互感器PSMU602合并器合并單元（IEC61850標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備）接收多路電子式互感器采樣、同步接收站內(nèi)采樣同步信號支持IEC61850-9-2、IEC60044-8/FT3同時支持點對點和組網(wǎng)方案完善的自檢功能，如CT斷線等激光供能（AISCT）原則：按間隔布置低壓開關(guān)柜方案低壓開關(guān)柜解決方案羅氏線圈+計量線圈（傳統(tǒng)orLPCT）電子式/傳統(tǒng)PT四合一裝置：

合并單元+開關(guān)智能單元+保護(hù)+測控PSET6000DH電子式互感器

裝置照片四合一智能單元裝置照片四合一智能單元供能方式電子式互感器供能方式110kV及以上AISCT：激光電源+線路取能；PT：直流電源；10kV、35kV互感器：直流電源；GIS、HGIS場合：雙路直流電源；互感器資質(zhì)2008.06PSET6220CTDW電子式電流互感器通過型式試驗；2008.09PSET6220CTDW電子式電流互感器通過暫態(tài)型式試驗；

PSET6220CVDW電子式電流電壓互感器通過型式試驗；2009.01PSET6110CTDW電子式電流互感器通過型式試驗；

PSET6110VTDW電子式電壓互感器通過型式試驗；

PSET6110CVDW電子式電流電壓互感器通過型式試驗；

PSET6010CTDH電子式電流互感器通過型式試驗；2009.04PSET6220VTDW電子式電壓互感器通過型式試驗；

PSET6500CTDW電子式電流互感器通過型式試驗；

PSET6500VTDW電子式電壓互感器通過型式試驗；

目前已形成10kV～500kV各電壓等級的電流、電壓、組合型電子式互感器系列產(chǎn)品。PSET6000系列電子式互感器分類DW系列戶外AIS，CT為羅氏線圈+低功率線圈；VT為串級式電容分壓器；固體絕緣；SF系列戶外AIS，CT為羅氏線圈+低功率線圈；VT為同軸電容分壓器；SF6氣體絕緣；OW系列戶外AIS，CT為全光纖型；VT為串級式電容分壓器；固體絕緣；GS系列GIS/PASS用，CT為羅氏線圈+低功率線圈；VT為電磁式/電容分壓器；SF6氣體絕緣；DH系列戶內(nèi)開關(guān)柜用，CT為羅氏線圈+低功率線圈；VT為電磁式/電阻分壓器；固體絕緣；

220kV線路電子式互感器配置（A相采用混合式互感器為線路抽取用）

220kV線路電子式互感器配置

110kV線路電子式互感器配置（A相采用混合式互感器為線路抽取用）

110kV線路電子式互感器配置以9-1點對點輸出為例220kV及110kV變壓器側(cè)電子式互感器配置

以9-1點對點輸出為例10kV變壓器側(cè)電子式互感器配置10kV線路側(cè)電子式互感器配置10kV線路配置圖10kV母線PT并列配置圖智能一次設(shè)備

又名智能化高壓設(shè)備：由高壓設(shè)備本體和智能組件組成，具有測量數(shù)字化、控制網(wǎng)絡(luò)化、狀態(tài)可視化、功能一體化、信息互動化特征的高壓設(shè)備。智能組件智能組件

智能組件(intelligentcomponent)：由若干智能電子裝置集合組成，承擔(dān)宿主設(shè)備的測量、控制和監(jiān)測等基本功能，在滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求時，智能組件還可承擔(dān)相關(guān)計量、保護(hù)等功能。可包括測量、控制、狀態(tài)監(jiān)測、計量、保護(hù)等全部或部分裝置。 宿主設(shè)備：高壓一次設(shè)備智能一次設(shè)備的基本特征測量數(shù)字化控制網(wǎng)絡(luò)化狀態(tài)可視化功能一體化信息互動化智能一次設(shè)備智能一次設(shè)備二次廠家率先介入目前處于智能單元階段一、二次廠家開始合作 開發(fā)真正的智能一次設(shè)備

智能單元給傳統(tǒng)斷路器或變壓器提供數(shù)字化變電站接口；在開關(guān)端子箱安裝智能終端：對刀閘等進(jìn)行狀態(tài)采集和控制，就地操作箱功能；在變壓器端子箱安裝智能終端，實現(xiàn)變壓器本體保護(hù)和變壓器測控功能：采集溫度、檔位、非電量、中性點地刀等狀態(tài)，控制風(fēng)扇和檔位對時、錄波功能.裝置照片PSIU600智能單元裝置照片PSIU600智能單元裝置照片裝置照片裝置照片前進(jìn)中的智能一次設(shè)備智能組件：測量、控制、監(jiān)測；智能匯控柜與一次設(shè)備機(jī)構(gòu)箱光纖連接；實現(xiàn)操作機(jī)構(gòu)回路的軟件化、邏輯化；減少繼電器等硬回路數(shù)量、提高響應(yīng)時間等指標(biāo)；融合一次設(shè)備狀態(tài)量監(jiān)測；實現(xiàn)自診斷、自預(yù)警甚至自愈合；智能操控保護(hù)、計量功能智能一次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測建議獨立的管理部門獨立的主站+獨立的子站技術(shù)可靠、適時先進(jìn)選擇性使用智能一次設(shè)備二次設(shè)備繼電保護(hù)裝置、測控裝置裝置處理能力裝置直接支持IEC61850標(biāo)準(zhǔn)過程層通信接口交換采樣值、開關(guān)量等，光纖取代信號電纜和控制電纜二次設(shè)備間用通信網(wǎng)絡(luò)交換模擬量、開關(guān)量和控制命令等信息——失靈啟動、間隔聯(lián)閉鎖等保護(hù)、測控硬件統(tǒng)一，或一體化實現(xiàn)模式依賴于組網(wǎng)方案二次設(shè)備模式采樣值點對點、GOOSE組網(wǎng)：成熟產(chǎn)品過程層組網(wǎng)方案：已經(jīng)實現(xiàn)并有工程化應(yīng)用采樣值、GOOSE分別組網(wǎng)采樣值、GOOSE共網(wǎng)采樣值、GOOSE、同步三網(wǎng)合一 采樣值點對點、GOOSE點對點：2010年工程化產(chǎn)品， 目前大量工程實施

采樣值點對點、GOOSE組網(wǎng)采樣值點對點、GOOSE組網(wǎng)：大量工程應(yīng)用采樣值、GOOSE分別組網(wǎng)采樣值、GOOSE分別組網(wǎng)：唐山郭家屯采樣值、GOOSE共網(wǎng)采樣值、GOOSE共網(wǎng)：桂林500kV動模點對點方案GOOSE點對點線路保護(hù)PSL603U母線保護(hù)SGB750點對點方案采樣值、GOOSE點對點線路保護(hù)測控一體裝置PSL603U站控層設(shè)備站控層包括自動化站級監(jiān)視控制系統(tǒng)、站域控制、通信系統(tǒng)、對時系統(tǒng)等，實現(xiàn)面向全站設(shè)備的監(jiān)視、控制、告警及信息交互功能，完成數(shù)據(jù)采集和監(jiān)視控制（SCADA）、操作閉鎖以及同步相量采集、電能量采集、保護(hù)信息管理等相關(guān)功能；站控層功能宜高度集成，可在一臺計算機(jī)或嵌入式裝置實現(xiàn)，也可分布在多臺計算機(jī)或嵌入式裝置中；智能變電站數(shù)據(jù)源應(yīng)統(tǒng)一、標(biāo)準(zhǔn)化，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)共享；智能設(shè)備之間應(yīng)實現(xiàn)進(jìn)一步的互聯(lián)互通，支持采用系統(tǒng)級的運行控制策略；站控層設(shè)備基本功能順序控制；站內(nèi)狀態(tài)估計；與主站系統(tǒng)通信；同步對時；電能質(zhì)量評估與決策；區(qū)域集控功能；防誤操作；配置工具及源端維護(hù)通信系統(tǒng)及網(wǎng)絡(luò)分析站控層設(shè)備高級功能設(shè)備狀態(tài)可視化；智能告警及分析決策；故障信息綜合分析決策