数字化变电站(南自)解析

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1、数字化变电站 数字化变电站概念 通俗化的定义 q数字化变电站=IEC 61850+过程层通信 q数字化变电站：目的、功能 o 取消二次电缆 o 网络通信实现数据共享 o 信息化-自动化 qIEC 61850：手段、方法 o 目前唯一涵盖了数字化变电站全部通信的国际标准 q业主需要能互操作的数字化变电站！ q信息监控系统的数字化 信息的采样、传输、处理。 就地化、光纤化、分散化 q数字化过程是一个逐步深入的过程 传统变电站 综合自动化站 数字化变电站 q当前的数字化变电站是与传统综自站相比较而 言的 q变电站综合自动化系统 o 实现了间隔层和站控层间的数字化 q数字化变电站 o 还需完成过程层及

2、间隔层设备间的数字化 数字化变电站发展历程 需数字化的抽象通信接口 q数字化变电站是由电子式互感器，智能化终端 ，数字化保护测控设备，数字化计量仪表、光 纤网络和双绞网络以及IEC 61850规约组成的 全智能化的变电站模式，按分层分布式来实现 整站数字化，能够实现变电站内智能电气设备 间信息共享和互操作的现代化变电站。 数字化变电站概念 8 q信息采集、传输、处理、输出过 程完全数字化的变电站 o设备间交换的信息用数字编码表示 通信网络减少连接线数量 光缆取代电缆：抗干扰、不传输干扰 可检错纠错 不产生附加误差 数字化变电站要点 数字化变电站特征 q基本特征 o 一次设备智能化电子式互感器智

3、能一次设备 o 二次设备网络化基于以太网 o 信息模型标准化IEC 61850标准 数字化变电站的优势 q简化二次接线 o 少量光纤代替大量电缆 q提高信息传输的可靠性（过程层设备） o CRC校验、通信自检 o 光纤通信无电磁兼容问题 q采用电子式互感器 o 无CT饱和、CT开路、铁磁谐振等问题 o 绝缘结构简单、干式绝缘、免维护 q提升测量精度 o 数字信号传输和处理无附加误差 数字化变电站的优势 q一、二次设备间无电联系 o 无传输过电压和两点接地等问题 o 一次设备电磁干扰不会传输到集控室 q各种功能共享统一的信息平台（IEC 61850） o 监控、远动、保护信息子站、VQC和五防等

4、一体化 o 增强了设备之间的互操作性，可以在不同厂家的设 备之间实现无缝连接。 数字化变电站的优势 q减少现场运行维护工作量 o 智能设备的自诊断、自恢复功能 o 解决长电缆带来的事故隐患 o 简化检修维护工作 q减小变电站集控室面积 o 二次设备小型化、标准化、集成化 o 二次设备可灵活布置 标准依据 标准依据 IEC 60044-7：电子式电压互感器 IEC 60044-8：电子式电流互感器 IEC 61850 ：变电站通信网络与系统 IEC 62271-3 : 基于IEC 61850的高压开关设备和控制 设备的数字接口 数字化变电站的实现 PS6000+数字化变电站自动化系统的应用 q电

5、子式互感器: PSET 6000电子式互感器 o包括采集器、合并器等 o电压电流组合式 q开关智能终端: PSIU 601/621/641 q变压器智能终端: PSIU 602 过程层设备 PSET结构原理 PSET供能方式 qPSET6000电子式互感器供能方式 o110kV及以上CT：激光电源+线路取能 o110kV及以上PT：双路直流电源 o10kV、35kV互感器：直流电源 oGIS、HGIS场合：双路直流电源 PSET采集器 q双AD方案，保证采样可靠性 q低功耗设计 q双电源方案 q测温功能 q完善的自检功能，如AD电源低等 PSET输出形式 qPSET6000电子式互感器输出形式

6、 o110kV及以上采用数字输出的电子式互感器 需要合并单元 o10kV、35kV采用模拟输出电子式互感器 直接接入就地四合一智能单元 PSET合并器 合并器（IEC 61850标准设备） l 接收多路电子式互感器采样 插值同步 l 接收站内采样同步信号 l 单间隔内IEC 61850-9传输 跨间隔60044-8/FT3传输 l 完善的自检功能，如CT断线等 l 激光供能 l 原则：按继电保护配置 PSET的主要改进 q电压互感器采用电容分压方式 o 吸取了CVT的成功经验，且避免了大能量传输问题 o 解决了杂散电容带来的高次谐波失真问题 q保护线圈的AD复采设计 o 防止AD损坏导致保护误

7、动的问题 o 同时强化了采集器等相关环节的自检 q改进了结构和工艺 o 互感器密封性更好 o 严格硅橡胶配方，确保20年寿命 典型装置端子图 q PSMU 合并器 装置照片 q PSMU 602 合并器 装置照片 q PSMU 602 合并器 q 传统断路器或变压器的数字化接口 o 支持光纤对时，具有SOE记录功能 q 开关智能终端 o 对刀闸等进行状态采集和控制，就地操作箱功能 o 分相（PSIU 601）或三相操作（PSIU 621） q 主变智能终端 o 变压器本体保护和变压器测控功能：采集温度、档位、非 电量、中性点地刀等状态，控制风扇和档位 q 低压智能终端 o 模拟量采集、开关控制

8、 PSIU 600系列智能终端 典型装置端子图 qPSIU 系列 智能终端 装置照片 q PSIU 601 智能单元 装置照片 q PSIU 621 智能单元 qPowerPC处理器满足过程层通信的需求 o 装置直接支持IEC 61850标准 o 过程层通信接口交换采样值、开关量等，光纤取 代信号电缆和控制电缆 q二次设备间用通信网络交换模拟量、开关量 和控制命令等信息失灵启动、间隔联闭 锁等 q保护、测控硬件统一，或一体化 间隔层设备 典型装置端子图 q PS6000+保护、测控设备 装置照片 q PS6000+保护、测控设备 装置照片 q PS6000+保护、测控设备 装置照片 q PS6

9、000+保护、测控设备 q基于光纤通信; q采样值传输 * IEC 61850-9 * IEC 60044-8/FT3 q开关量传输 * IEC 61850 GOOSE服务； * 光纤交换机网络 数字化变电站的过程层网络 q单间隔采样值传输方案 o110kV及以上采用数字输出的电子式互感器 ，采用IEC 61850-9-1或60044-8（FT3） * 线路保护、测控，电能表等 * PS6000+系统采用前者 o10kV、35kV采用模拟输出电子式互感器 间隔层设备布置在开关柜 采样值 跨间隔采样值FT3方案 q用于主变保护、母线保护、故障录波器 q可不依赖于集中外同步信号 o合并器输出IEC

10、 60044-8/FT3数据，同步由FT3数据 接收端（二次设备）完成 oFT3协议传输延时稳定，当合并器同步信号故障时， 间隔层设备可用插值法进行采样值同步 q有利于硬件实现，缓解CPU效率的矛盾 qPS6000+产品具备该功能，也可为其它厂家产品 提供数据集中器 采样值组网方案 q郭家屯IEC 61850-9-1组网工程即将验收 o 使用合并器光纤外同步信号 o 采样值和GOOSE共用交换机，VLAN划分 q上海徐行IEC 61850-9-2LE组网工程开始调试 o 报文效率低于9-1 o 固定配置简化互联但同时丧失了9-2的灵活性 qIEEE 1588对时 o 同一个光纤以太网端同时实现

11、数据通信和时钟同步 o 标准本身不够成熟，支持透明时钟的交换机产品要 09下半年方可试用 o 厂家需升级硬件平台，预计要2-3年时间 qGOOSE：Generic object oriented substation event q以太网CDT规约：变位快传功能 q数据集模型 o 和61850建模体系对接 o 基于ASN.1实现多数据传输 GOOSE协议 q保护开关量GOOSE传输 o 间隔层设备与智能一次设备之间信息交换 o 间隔层设备间失灵启动等涉及保护功能的信息交换 q可以和采样值共用 o GOOSE流量相对非常小 o ms以内的延时可接受 o 保护测控应用48点/周波够用 o 计量等可

12、从间隔合并器用点对点方式 过程层网络 q智能工业以太网交换机（PSW 618） o VLAN：IEEE 802.1P,IEEE 802.1Q o 组播过滤：GMRP协议 o 端口的流量控制：风暴抑制功能 o 端口监视和报警 o 千兆级联端口 o 电磁兼容和环境适应性 交换机 PS6000+设备列表 类别型号名称备注 监控系统 PS6000 厂站监控系统集成VQC、软五防等功能 远动通讯PSX600U远动通信服务器 规约转换PSX643规约转换器接入非IEC 61850设备 继电保护PSL601U线路保护装置220kV1000kV方向高频 PSL602U线路保护装置220kV1000kV距离高频

13、 PSL603U线路保护装置220kV1000kV光纤差动 PSL630U系列断路器保护 PSL621U线路保护装置110kV PSL626U线路保护装置66kV PST671U/PST1200U变压器保护装置110kV1000kV PSB681U母线保护装置110kV750kV PSL640U系列线路保护测控装置10kV35kV PSC640U系列电容保护测控装置10kV35kV PST640U系列变压器保护测控装置10kV35kV 测控PSR661U测控装置19英寸6U机箱 PSR662U测控装置19/2英寸6U机箱 PS6000+设备列表续 类别型号名称备注 安全自动装置PSP642U备

14、自投装置 SSC510U安全稳定紧急控制装置 SSE520U频率电压紧急控制装置 光电 互感器 PSET6000CV系列数字式光电混合互感器10kV500kV PSET6000CT系列数字式光电电流互感器10kV500kV PSET6000VT系列数字式光电电压互感器10kV500kV 智能终端PSIU601分相断路器智能终端 PSIU621三相断路器智能终端 PSIU641开关柜智能终端 PSIU602主变智能终端（非电量保护） 其它SCLSYSIEC 61850系统配置工具 PSW618工业以太网交换机8、16、24光纤口 现场照片 同步解决方案 一、采样同步网 *光纤接口； *与GPS的

15、关系； 二、利用IEC 60044-8实现软件同步 三、IEEE1588协议 *以太网底层ns级别对时 数字式变电站典型问题 数字式变电站典型问题 电子式互感器与二次设备的配合问题 o采样点数+截至频率 o抗混叠 o数字滤波技术的问题 o罗氏线圈的积分问题 数字式变电站典型问题 保护试验的问题 o保护测试仪的接口 oIEC 61850-9 + GOOSE o智能操作箱的试验 数字式变电站典型问题 互感器校验方案 1. 模拟输出 or 数字输出； 2. 使用高精度标准+NI高精度采集卡作为校验 基准； 3. 软件分析借助pc机上运行的labview软件； 4. 比差+相差+复合误差+谐波失真功能

16、。 数字式变电站典型问题 数字式电能表及其校验问题 o 电子式互感器推广过程中最为棘手的问题 o 技术上没有任何问题 o 校验方案的权威性 数字式变电站典型问题 传统变电站改造 1. PSMU互感器同时接收传统互感器信号 * 电子式CT+传统PT * 低压侧传统CT+高压侧电子式CT 2. 保护装置接收传统互感器信号 * 单条线路选用电子式互感器时的母线保护 3. 保护-智能操作箱-CT-PT 数字式变电站典型问题 光纤纵差保护的问题 1. 额定延迟时间，与对端配合 2. 以太网接收中断的抖动问题，影响数据插值 * PLL（锁相环）技术解决 数字式变电站典型问题 电子式PT 1. 提供PT、CT组合式互感器 2. 母线PT：“虚间隔” *PT合并器：采集模拟量和开关量 *PT合并器输出9-1、9-2、FT3格式数据到各间隔合并器 *间隔合并器完成同步和组合 PS 6000+数字化变电站自动化系统 q获国家发改委1.1亿元贴息贷款支持 q获江苏省科技成果转化基金1500万元支持 q主要运行业绩 o 南京220kV六合变