智能变电站概况.

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1、上午6时8分,智能化变电站概况,北京四方继保自动化股份有限公司 技术支持部 2019年11月9日,1,上午6时8分,主要内容,2,智能变电站的提出源于智能电网 智能电网包含发电、输电、变电、配电、用电、调度6大环节。 智能变电站技术导则给出的定义 采用先进、可靠、集成、低碳、环保的智能设备，以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求，自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能，并可根据需要支持电网实时自动化控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级功能的变电站。,上午6时8分,智能变电站提出和定义,3,智能变电站结构,电压切换,操作箱,CSC2000(V2） 监

2、控机,CSC1321 远动机,调度主站,综自变电站,一次设备,间隔层设备,站控层系统,信号/控制电缆,以太网络,CT/PT,上午6时8分,4,上午6时8分,光纤,光纤,信号/控制电缆,智能化变电站,CSC2000(V2） 监控机,CSC1321 远动机,调度主站,一次设备,间隔层设备,站控层系统,过程层,以太网络,SV网,Goose网,SV点对点,Goose点对点,其他保护,ECT/EPT,合并单元,智能终端,合并单元,智能变电站结构,5,上午6时8分,电压切换,操作箱,CSC2000(V2） 监控机,CSC1321 远动机,调度主站,综自变电站,一次设备,间隔层设备,站控层系统,信号/控制电

3、缆,以太网络,CT/PT,光纤,光纤,信号/控制电缆,智能化变电站,CSC2000(V2） 监控机,CSC1321 远动机,调度主站,一次设备,间隔层设备,站控层系统,过程层,以太网络,SV网,Goose网,SV点对点,Goose点对点,其他保护,ECT/EPT,合并单元,智能终端,合并单元,智能变电站结构,6,14:33 7,智能变电站组网方式,上午6时8分,14:33 8,智能变电站组网方式,SV和GOOSE共网,通过结构和组网方式的变化总结出符合智能变电站的基本要求： 全站信息数字化 通信平台网络化 信息共享标准化,智能变电站结构,14:33 9,上午6时8分,智能变电站结构变化,智能化

4、变电站屏柜,传统变电站屏柜,10,上午6时8分,智能变电站传统互感器,传统互感器 绝缘复杂 体积大、重量重 CT动态范围小，有饱和现象 电磁式PT易产生铁磁谐振 CT二次输出不能开路,11,上午6时8分,智能变电站ECT,电子式互感器 绝缘简单 体积小、重量轻 CT动态范围宽，无磁饱和 PT无谐振现象 CT二次输出可以开路,ECT,12,上午6时8分,智能变电站电子互感器,合并单元,保护,测控,计量,空芯线圈,AD采集模块,绝缘子,光纤,一次导线,激光供电,数据处理,一次场,A,相,B,相,C,相,采集器： 双AD方案，保证采样可靠性 低功耗设计 双电源方案 测温功能 完善的自检功能，如AD电

5、源低等,浅色为保护采样线圈、深色为测量采样线圈,13,上午6时8分,智能变电站电子互感器,优点： 1、抗电磁干扰性好，无开路危险因非常规互感器高压侧与低压侧只存在光纤联系，电气上完全隔离，故无开路危险。 2、动态范围大、测量精度高、频率响应范围宽随着电网容量扩增，短路容量越来越大，常规互感器存在电磁饱和问题。而非常规互感器有很宽的动态范围。满足测量与保护需要。非常规互感器频率范围取决于相关的电子线路部分，频率响应范围较宽，还可以测量到高压电力线上的谐波。 3、无充油产生易燃、易爆危险，且体积小、重量轻。 缺点： 1、元件较多，精度容易受元件质量的影响。由于长期使用大功率激光供能，影响原件寿命。

6、 2、罗氏线圈对输出信号与其结构紧密相关，温度变化会导致结构变化，影响测量精度。 3、价格较高，对使用维护的要求高。,14,上午6时8分,智能变电站光学互感器,普通光,起偏器,偏振光,磁光材料,磁场 B,检偏器,Faraday旋光角,光学电流互感器,法拉第磁旋光效应（1846年）,入射光,出射光,电流,旋转角与电流I成正比关系,15,上午6时8分,智能变电站光学互感器,光学电流互感器OCT,智能输出FT3,合 并 单 元,16,上午6时8分,智能变电站光学互感器,缺点： 1、温度的变化会引起光路系统的变化引起晶体除具有电光效应外的弹光效应、热光效应等干扰效应，导致绝缘子内光学电压传感器的工作稳

7、定性减弱。 2、对于温度变化所产生的测量误差的影响，实际设计中努力提高光路系统(如光电二极管)的抗干扰能力。如且波长漂移小的发光光源、纯净且经过多次提拉的电光晶体。 3、实际运行中采取：温控法、双光路温度补偿法，双晶体温度补偿、硬件电路补偿、软件补偿等方法，由于对原件进行了过多技术调整，对使用维护的要求高。 4、此外经过上述调整后，射入磁光介质的线性偏振光变成椭圆偏振光，其结果是：从检偏器输出的光强度变化与被测电流不成正比。,17,上午6时8分,智能变电站光学互感器,与电子式互感器存在的共同问题： 1、一次设备集成电子原件，电子元件可靠性、系统热稳定性，造成使用寿命、稳定性降低 2、互感器的现

8、场校验问题，过多的采用软件进行校正，尚需总结出合理的校验方法。,18,上午6时8分,智能变电站合并单元,19,上午6时8分,智能变电站合并单元,20,合并单元就地安装，包括： GOOSE端口（收发GOOSE信息） SV端口（发送SV信息） 开入插件（接入检修压板或刀闸位置）,常规互感器下的，合并单元（MU）,智能变电站合并单元,上午6时8分,21,14:33 22,智能变电站合并单元,间隔层设备从不同合并单元获取同步的采样数据 两种同步机制 时标同步：不要求传输延时稳定，适用于网络 插值再采样同步：可靠性高，适用于点对点光纤 时标同步 工作机制：合并单元同步采样，输出采样数据打时标，间隔层设备

9、根据采样数据的时标同步不同合并单元的采样值 优点：允许报文的发送、传输和接收处理延时在03ms范围内抖动，可用网络传输 缺点：合并单元依赖同步时钟工作，存在故障集中点,上午6时8分,14:33 23,智能变电站合并单元,插值再采样同步 工作机制：间隔层设备用报文接收时刻推算采样时刻，插值生成同步采样数据 优点：简单、可靠，不依赖对时 缺点：要求报文的发送、传输和接收处理的延时抖动不超过10us 一次被测值发生到其采样值报文开始传输的延时稳定 报文传输延时稳定，不能通过交换机 间隔层设备能精确记录采样值接收时间 通信规约 IEC60044-8的FT3互操作性差，标准已淘汰，实现相对容易 9-2互

10、操作性好，需用FPGA直接收发以太网报文，实现比较困难,目前已经使用FPGA前置技术解决。,上午6时8分,14:33 24,智能变电站合并单元,上午6时8分,智能终端（操作箱）就地安装，包括： GOOSE插件（收发GOOSE信息） 开入、开出插件接入就地电缆 直流插件完成温度、湿度测量,智能变电站智能终端,14:33 25,上午6时8分,智能变电站智能终端,智能终端的主要功能,智能终端,GOOSE 网,GOOSE 点对点,硬接点,接收保护跳闸控制命令并跳闸 接收测控装置分/合闸控制命令并执行 上传开关刀闸位置信号 温湿度数据采集和上传,26,上午6时8分,GOOSE传输机制：变时间间隔重复传输

11、,事件结束后以较长的间隔连续传输（1s），以保持通信线路的畅通,事件发生时以较短的间隔连续传输（1ms，2ms，4ms），避免数据报文的丢失,事件计数器C1,报文计数器C2,C1=8 C2=10,C1=9 C2=0,C1=9 C2=5,保护动作,智能变电站智能终端,27,上午6时8分,智能变电站智能控制柜,福建进行的高温高湿试验,28,上午6时8分,智能变电站智能控制柜,吉林进行的低温试验,29,CSI200EA测控,CSC保护,JFZ智能终端,智能变电站装置关联,上午6时8分,30,测控（保护装置）组屏安装，包括： GOOSE插件（收发GOOSE信息） SV插件（接收SV数据） 管理插件（站

12、控层MMS通讯）,智能变电站测保装置,14:33 31,上午6时8分,智能变电站测保装置,32,14:33 33,智能变电站测保装置,保护相关SV和GOOSE报文用点对点光纤传输 例外1：变压器跳分段/母联可通过GOOSE网 例外2：母线保护可用GOOSE网跳闸 保护功能不依赖交换机和对时 间隔独立 保护双重化时，其对应的合并单元和智能终端也双重化,上午6时8分,传统微机保护,交流输入组件,A/D 转换组件,保护逻辑(CPU),开入开出组件,人机对话模件,二次设备和一次设备功能重新定位。,1）保护、测控装置,智能变电站测保装置,智能终端,MU,传统微机保护,交流输入组件,A/D 转换组件,保护

13、逻辑(CPU),开入开出组件,人机对话模件,ECT,IED 数字化保护,SMV 光纤,GOOSE 光纤,2）保护、测控装置,智能变电站测保装置,智能终端,MU,保护逻辑(CPU),人机对话模件,ECT,IED 数字化保护,SMV 光纤,GOOSE 光纤,交流输入组件,A/D 转换组件,开入开出组件,一次设备的数字化改变了传统变电站继电保护设备的结构： 1、AD变换没有了，代之以高速数据接口。 2、开关量输出DO、输入DI移入数字化开关，保护装置发布命令，由一次设备的执行器来执行操作。,3）保护、测控装置,智能变电站测保装置,上午6时8分,智能变电站交换机,目的：在局域网中划分冲突域，提高网络性

14、能，降低交换 机负载率，避免丢包 控制手段：交换机将组播报文仅发送到需要的端口 实现机制： VLAN（广泛应用） 优点：对智能化设备无特殊要求 缺点：交换机需配置，不同VLAN间信息交换效率低 IGMP Snooping（未应用） 优点：对智能化设备无特殊要求 缺点：工作在三层，复杂，资源消耗大 GMRP（少量应用，尚待验证） 优点：简单，无需配置交换机，智能化设备可自动配置；工作在二层，资源消耗小 缺点：智能化设备需支持GMRP,37,上午6时8分,智能变电站交换机,VLAN（Virtual Local Area Network）的中文名为“虚拟局域网“。VLAN是一种将局域网设备从逻辑上划分成一个个网段，从而实现虚拟工作组的新兴数据交换技术。这一新兴技术主要应用于交换机和路由器中，但主流应用还是在交换机之中。但又不是所有交换机都具有此功能，只有VLAN协议的第三层以上交换机才具有此功能 一个VLAN内部的广播和单播流量都不会转发到其他VLAN中，从而有助于控制流量、减少设备投资、简化网络管理、提高网络的安全性。 下图黄色部分与蓝色部分为两个VLAN区域。,38,上午6时8分,智能变电站交换机,交换机,测控,2,测控,3,母差,录波,