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1、1,贵州电力设计研究院 王晓燕 2010年07月02日,数字化变电站技术 介绍与交流,2,3,3,1,2,数字化变电站概念,数字化变电站的架构体系,数字化变电站主要技术特征,4,数字化变电站建设中需特别注意的问题,5,数字化变电站标准设计,4,数字化变电站概念,1,数字化变电站是指按照DL/T860标准分为站控层、间隔层、过程层构建，采用DL/T860数据建模和通信服务协议，过程层采用电子式互感器等具有数字化接口的智能一次设备，以网络通信平台为基础，实现了变电站监测信号、控制命令、保护跳闸命令的数字化采集、传输、处理和数据共享，可实现网络化二次功能、程序化操作、智能化功能等的变电站。,5,变电
2、站自动化系统的演变,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 当前的数字化变电站是与传统综自站相比较而言的,6,综合自动化变电站的应用系统,7,数字化变电站的应用系统,8,过程层（process Level） 包括电子式互感器、合并单元、智能终端等设备，完成一次信息的采集、数字化转换及合并。 电子式互感器（electronic transducer） 连接到传输系统和二次转换器的一个或多个电流或电压传感器组成，用以传输正比于被测量的量，供给测量仪器、仪表和继电保护或控制装置。 合并单元（merging unit） 用以对来自二次转换器的电流和或电压数据进行时间相干组合
3、的物理单元。,数字化变电站与传统变电站区别,9,智能终端（intelligent terminal） 指与传统一次设备就近安装，实现信息采集、传输、处理、控制的智能化电子装置。 GOOSE（Generic Object Oriented Substation Event） 当发生任何状态变化时，智能电子设备将借助变化报告，多播一个高速二进制对象通用面向对象的变电站事件（GOOSE）报告。,数字化变电站与传统变电站区别,10,IEC61850标准,IEC61850是国际电工委员会(IEC)TC57工作组制定的变电站通信网络和系统系列标准。 IEC61850规范了数据的命名、数据定义、设备行为、设
4、备的自描述特征和通用配置语言，使不同智能电气设备间的信息共享和互操作成为可能。 不仅规范保护测控装置的模型和通信接口，而且还定义了电子式CT、PT、智能化开关等一次设备的模型和通信接口。,数字化变电站与传统变电站区别,11,智能电网是当今电力系统发展变革的最新方向 数字化电网是其中重要组成部分,一次设备智能化，二次设备网络化，符合IEC61850标准,数字化变电站概念,12,13,目前数字化变电站建设情况,14,3,2,1,数字化变电站架构体系,数字化变电站概念,数字化变电站主要技术特征,4,数字化变电站建设中需特别注意的问题,5,数字化变电站标准设计,15,数字化变电站架构体系,2,如图所示
5、，A、B两组设备构成完全独立的两套系统，分别用绿色和黄色标出。,16,数字化变电站架构体系,2,17,数字化变电站架构体系,2,18,数字化变电站架构体系,2,19,数字化变电站架构体系,2,20,数字化变电站架构体系,2,20,21,数字化变电站架构体系,2,21,22,1,3,2,数字化变电站主要技术特征,数字化变电站架构体系,数字化变电站概念,4,数字化变电站建设中需特别注意的问题,5,数字化变电站标准设计,23,数字化变电站主要技术特征,3,24,1、简化二次接线 少量光纤代替大量电缆 2、提高信息传输的可靠性（过程层设备） 3、采用电子式互感器 无CT饱和、CT开路、铁磁谐振等问题
6、绝缘结构简单、干式绝缘、免维护 4、提升测量精度 数字信号传输和处理无附加误差,数字化变电站主要技术特征,3,25,整体误差取决于互感器准确度、传输附加误差、电表精度,数字化变电站主要技术特征,3,26,数字化变电站主要技术特征,3,电子式互感器构成的测量系统（误差取决于互感器）,27,5、一、二次设备间无电联系 无传输过电压和两点接地等问题 一次设备电磁干扰不会传输到控制室 6、各种功能共享统一的信息平台（IEC 61850） 监控、远动、保护信息子站、VQC和五防等一体化 互操作性，实现无缝连接,数字化变电站主要技术特征,3,28,数字化变电站主要技术特征,3,7、减少现场运行维护工作量
7、智能设备的自诊断、自恢复功能 8、减小变电站控制室面积 二次设备小型化、标准化、集成化 二次设备可灵活布置,29,30,31,1,4,2,数字化变电站建设中需特别注意的问题,数字化变电站架构体系,数字化变电站概念,3,数字化变电站主要技术特征,5,数字化变电站标准设计,32,数字化变电站建设中需特别注意的问题,4,电子式互感器： 电子式电流互感器（ECT） 一种电子式互感器，在正常使用条件下，其二次转换器的输出实质上正比于一次电流，且相位偏差在联结方向正确时为已知相位角。 电子式电压互感器(EVT) 一种电子式互感器，在正常使用条件下，其二次电压实质上正比于一次电压，且相位差在联结方向正确时接
8、近于零。,非常规互感器的选择,33,电流互感器 电压互感器 电流电压式互感器,非常规互感器的选择,34,非常规互感器的选择,电子式互感器的构成,电子式互感器通常由传感模块和合并单元 两部分构成，传感模块又称远端模块,安装在 高压一次侧，负责采集、调理一次侧电压电流 并转换成数字信号。 合并单元安装在二次侧，负责对各相远端 模块传来的信号做同步合并处理。,35,电子式互感器的分类,按一次传感部分是否需要供电划分 有源式电子互感器 无源式电子互感器(纯光学互感器),非常规互感器的选择,36,非常规互感器的选择,按结构及应用场合划分-GIS电子互感器,37,非常规互感器的选择,按结构及应用场合划分-
9、HGIS电子互感器,38,非常规互感器的选择,按结构及应用场合划分-独立式电子互感器,39,按结构及应用场合划分-低压用电子式互感器,非常规互感器的选择,40,非常规互感器的选择,有源电子式互感器 利用电磁感应等原理感应被测信号 CT：空心线圈(RC)；低功率线圈(LPCT) PT：分压原理 电容、电感、电阻 传感头部分具有需用电源的电子电路 利用光纤传输数字信号,41,罗氏线圈ROG_CT,空芯线圈是一种密绕于非磁性骨架上的螺线管 无磁滞磁饱和 宽频带，大量程 需积分移相 -适用于大范围保护应用-,非常规互感器的选择,42,LP_CT（低功率线圈）,低功率线圈（LPCT）的工作原理与常规CT
10、的原理相同，只是LPCT的输出功率要求很小，因此其铁芯截面就较小 高精度 低功耗 -高精度、高稳定- 测量，特别适用于计量 （0.2/0.2s/0.1）,非常规互感器的选择,43,非常规互感器的选择,与有源式电子互感器相比，无源式电子互感器的传感模块利用光学原理，由纯光学器件构成，不含有电子电路，其有着有源式无法比拟的电磁兼容性能 利用光纤传输传感信号 传感头部分不需电子电路及其电源 Faraday磁光效应（电流互感器） Pockels电光效应（电压互感器）,无源电子式互感器,44,非常规互感器的选择,Faraday磁光效应（电流互感器）,45,工程实施中非常规互感器的选择,1、结合应用场所选
11、择互感器类型 2、结合用途选择输出参数,46,220kV及110kV变压器侧电子式互感器配置,47,以太网交换机的选择,48,以太网交换机的选择,49,以太网交换机的选择,50,以太网交换机的选择,实时性 交换机以太网的时延由以下4部分组成： 1）帧收发时延（Lsf） 2）交换时延（Lsw） 3）线路传输时延（Lwl） 4）帧排队时延（Lq） 总的网络延迟=Lsf+Lsw+Lwl+Lq 目前，100M的网络是能满足实时性要求的。,51,过程层交换机的选择,1、根据数据流量分析选择端口速率； 2、根据变电站主接线划分多个子网；,52,过程层交换机的选择,#1主变交换机A网(光口统计),#1主变高
12、压侧合并单元1,#1主变中压侧合并单元1,#1主变低压侧智能终端1,#1主变中压侧智能终端1,#1主变高压侧智能终端1,#1主变低压侧测控装置,#1主变中压侧测控装置,53,VLAN的划分,54,数字化变电站建设中需特别注意的问题,（1）智能接口终端、合并单元就地安装环境问题。 （2）常规变电站设计过程中的端子排接线原理图在数字化变电站已被光纤接线所替代，因此设计工作的重点将转移为网络构架原理图设计。,55,数字化变电站建设中需特别注意的问题,（3）工程实施建议以监控系统厂家为系统集成商。 （4）在工程实施中要充分发挥实验机构的作用，选择国内有签定资质的机构作互操作试验，避免集成商对其他厂家约
13、束力不够的缺点，同时对工程中出现的互联问题进行裁决，也能从整体上把握好工程的进度。,56,数字化变电站建设中需特别注意的问题,（5）存在着热情的二次与冷静的一次； 迫切的工程与滞后的标准等矛盾。 （6）传统变电站中的二次电缆在数字化站中被大量光纤替代，施工阶段相应的工作集中在光纤敷设、熔接、连接上，此阶段需要关注光纤的编号（具体到芯上，方便后期的维护）、熔接质量（需要测量整个链路的衰耗）。,57,数字化变电站建设中需特别注意的问题,（7）过程层采样值传输方案 IEC61850-9-1采样值传输模式，主要应用于点对点传输方式。具有安装方式不灵活、数据难以共享，跨间隔保护实现困难等缺点。,58,数
14、字化变电站建设中需特别注意的问题,（7）过程层采样值传输方案 IEC61850-9-2采样值传输模式，主要应用于网络化传输方式。具有接线简单，网络架构清晰，数据完全共享等优点，符合IEC 61850标准的发展方向。,59,数字化变电站建设中需特别注意的问题,（7）过程层采样值传输方案 模拟量小信号方式，传输距离短，适用于低压一体化开关柜。要求保护测控装置一体化，安装方便，成本低性能优越。,60,数字化变电站建设中需特别注意的问题,（7）过程层采样值传输方案 以上过程层采样值传输的几种方案在实际工程中都有应用，由于IEC61850-9-1已被废除。,推荐方案为110kV及以上电压等级采用IEC6
15、1850-9-2传输，35kV及以下电压等级采用模拟量小信号传输的一体化开关柜方案。,61,1,5,2,数字化变电站标准设计,数字化变电站架构体系,数字化变电站概念,3,数字化变电站主要技术特征,4,数字化变电站建设中需特别注意的问题,62,63,数字化变电站标准设计,5,第一字段为贵州电网拼音缩写，第二字段为110kV变电站，第三字段为方案名称。,64,数字化变电站标准设计,5,110kV数字化变电站方案,65,数字化变电站标准设计,5,110kV数字化变电站方案,66,数字化变电站是变电站自动化技术的发展方向和必然趋势； 数字化是手段，而不是目的； 数字化是一个不断发展的过程； 数字化变电站的建设应从生产上的迫切需要出发，考虑技术上、管理上的现实可能，积极探索，稳妥推进。,67,相关参考资料及规程规范 1、DL/T 860 变电站内通信网络和系统 2、Q/CSG 11006-2009 南方电网数字化变电站技术规范 3、贵州电网数字化变电站技术标准（试行稿） 4、GB/T 20840.7-2007 电子式电压互感器 5、GB/T 20840.8-2007 电子式电流互感器 6、数字化变电站应用技术 高翔 中国电力出版社,68,谢谢各位,
