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1、 LOGO 智能变电站技术方案介绍 2013年 10月 目录 智能变电站发展现状 智能变电站技术方案 智能变电站技术难点与展望 变电站自动化发展历程 数字化变电站 面向间隔的系统 分散分布式的系统 集中式RTU 智能变电站 变电站自动化现状 -常规变电站 采集资源重复、设计 复杂 系统、设备之间互操作性差 信息不标准不规范，难以充分应用 M M S / G O O S E / S N T P A 网时 间 同 步G P S 、 北 斗保 护测 控故 障录 波电 能 表其 他 智 能设 备M M S / G O O S E / S N T P B 网网 络 通 信 记录 分 析 系 统一 体 化
2、信 息 平 台远 动通 信 装 置 A电 能 量 终 端 服 务 器合 并单 元智 能终 端过 程 层过 程 层 网 络电 子 式 互 感 器或 常 规 互 感 器高 压 设 备（ 主 变 、 断 路 器 、 刀 闸 ）采 样 值 / G O O S E / I E E E 1 5 8 8 网远 动通 信 装 置 B打 印服 务 器间 隔 层站 控 层 / 间 隔 层网 络站 控 层超 五 类 屏 蔽 双 绞 线光 缆控 制 电 缆变电站自动化现状 -数字化变电站 电子式互感器 IEC 61850 智能 变电站技术发展 目标 实现 全网运行数据的统一断面采集、实时信息共享以及电网实时控制和智能
3、调节，支撑各级电网的安全稳定运行和各类高级应用 设备 信息和运行维护策略与电力调度实现全面共享互动，实现基于状态的全寿命周期综合优化管理 建设 现状 第一批 、 第二批试点工程大部分完成 ， 共投 运 575座智能变电站 采用智能化一次设备 ， 如电子式互感器 、 智能变压器 IEC61850大规模应用 采用高级应用 ， 如智能告警 、 源端维护 智能辅助系统 初步建立标准体系 目录 智能变电站发展现状 智能变电站技术方案 智能变电站技术难点与展望 变电站三层结构 9 包括自动化站级监视控制系统、站域控制、通信系统、对时系统等，实现面向全站设备的监视、控制、告警及信息交互功能，完成数据采集和监
4、视控制（ SCADA）、操作闭锁以及同步相量采集、电能量采集、保护信息管理等相关功能 站控层 一般指继电保护装置、系统测控装置、监测功能组主 IED等二次设备，实现使用一个间隔的数据并且作用于该间隔一次设备的功能，即与各种远方输入 /输出、传感器和控制器通信 间隔层 过程层包括变压器、断路器、隔离开关、电流 /电压互感器等一次设备及其所属的智能组件以及独立的智能电子装置 过程层 智能变电站二次设备配置 10 设备配置 ： 过程层及一次 设备 间隔层关键设备 网络通信分析系统 高级应用 信息一体化平台 通信网关机 一体化监控系统 故障录波器 安全稳定装置 电能计量装置 保护装置 测控装置 对时系
5、统 智能终端 电子式互感器 合并单元 智能组件 站控层 关键设备 电子式互感器检测故障分布 11 检测项目 有源式 无源式 电磁兼容 29 24 温度循环 19 22 复合误差 5 17 隔离开关分合小电流 10 4 短时电流 19 6 小电流测试 24 检测项目 有源式 无源式 电磁兼容 54 仅两台试品。其中一台雷电冲击检测后，误差超差严重 温度循环 8 隔离开关分合小电流 23 绝缘击穿 8 雷电冲击 8% 电子式 互感器技术发展要求 绝缘水平 局部放电 低压器件耐受能力 额定电压因数 数据采集速率 准确级 温度特性要求 振动特性要求 电磁兼容要求 智能自诊断要求 基本技术要求 电磁兼容
6、性能 合并单元要求 温度性能 抗振技术 技术提升 电子式互感器 智能变电站 过程层配置方案 采用常规互感器 +模拟合并单元。 220kV电压等级根据保护双重化配置要求，合并单元与智能终端应双重化配置。 110kV及以下电压等级采用合并单元智能终端一体化装置。当采用合并单元智能终端一体化装置时， SV和 GOOSE通信接口采用共口方式。合并单元、智能终端就地安装于智能组件柜。 合并单元与智能终端一体化示意 合 并 单 元 智 能 终 端一 体 化 装 置 （ A ）合 并 单 元 智 能 终 端一 体 化 装 置 （ B ）交 流 量 采 集开 关 量 / 模 拟 量 采 集断 路 器 合 圈断
7、 路 器 跳 圈 1断 路 器 跳 圈 2S V / G O O S E（ 组 网 ）母 线 保 护 装 置 （ A ）S V / G O O S E（ 点 对 点 ）S V / G O O S E（ 点 对 点 ）S V / G O O S E（ 组 网 ）开 出过 程 层 A 网 （ 测 控 / 录 波 / P M U / 计 量 ）过 程 层 B 网（ 测 控 / 录 波 ）开 出跳 闸跳 闸合 闸合 闸线 路 保 护 装 置 （ A ）母 线 保 护 装 置 （ B ）线 路 保 护 装 置 （ B ）智能变电站 间隔 层配置方案 220kV电压等级保护、测控分开配置，测控装置集成 P
8、MU和非关口计量功能，单套配置。 110kV及以下电压等级采用保护测控一体化装置，集成非关口计量功能，单套配置 。 智能变电站 间隔 层配置方案 保护装置宜采用 就地下放安装方式 ，安装于预制舱。 220kV电压等级线路、主变、母线保护采用双重化保护配置方式。 110kV电压等级线路保护采用保护、测控功能合一装置，单套配置。 110kV变压器保护采用双重化的主后一体化保护，或者主、后分开。 35kV及以下电压等级采用保测一体化装置，同时支持 SV输出和GOOSE接口，安装于开关柜上。 - 17 - 智能变电站一体化监控系统架构 运行监视 电网运行监视 设备运行监视 可视化展示 远程浏览 操作与
9、控制 站内控制 调度控制 防误闭锁 顺序控制 操作可视化 无功优化 智能操作票 信息综合分析及智能告警 数据辨识 故障分析 智能告警 运行管理 远端维护 权限管理 设备管理 保护定值管理 检修管理 辅助应用 电源监测 安全防护 环境监测 辅助控制 - 18 - 智能变电站一体化监控系统功能 数据通信网关机 数据服务器 综合应用服务器 满足一体化监控系统对调度及其他主站应用的支撑设备，对功能进行重新设计，覆盖了原有远动工作站功能，满足各主站对变电站内信息的查询和浏览需求 ； 满足 变电站全景数据的分类处理和集中存储 需求 ，并经由消息总线向主机、 数据通信 网关机和综合应用服务器提供数据的查询、
10、更新、事务管理及多用户存取控制等服务 ； 接收在线监测、计量、电源、消防、安防、环境监测等信息采集装置（系统）的数据，进行综合分析和统一展示，对外提供在线监测分析结果以及辅助应用监视与控制功能 ； 产品 ： 支撑智能变电站数据的统一存储。 产品 ： 支撑变电站其他子系统数据的收集和处理。 产品 ： 支撑 I、 II区数据的上送和远程查询。 一体化监控系统重要概念 19 智能变电站 站控 层配置方案 应 部署一体化监控系统，依据一体化监控系统的有关规范来实施，应部署监控主机、综合应用服务器、 I区、 II区数据通信网关机等站控层设备。站控层设备应配置智能告警、一键式顺控、故障分析、数据辨识、源端
11、维护、监控系统及设备在线状态 监测等 功能。 220kV电压等级变电站监控主机、 I区数据通信网关机双重化配置。 110kV电压等级变电站监控主机单套配置， I区数据通信网关机双重化配置。综合应用服务器单套配置。 区数据通信网关机单套配置。 站 控层设备对外统一采用 DL/T860标准，支持 SNTP网络时钟对时；站控层设备之间应采用标准化规约进行数据交换。 220kV电压等级通信网络采用双星形网结构。 110kV及以下电压等级通信网络采用单星形网结构。 过程层网络 GOOSE和 SV两网合一，按电压等级配置。 间隔式保护采样值 SV和 GOOSE跳闸信号采用光纤点对点传输。跨间隔母线保护 G
12、OOSE跳闸信号采用网络传输。 监控 、状态监测、电能质量、录波、非关口计量等的采样值 SV和 GOOSE信号采用网络传输。 智能变电站 网络配置方案 支持主从、主备式时间同步系统组成方式，主时钟设备和从时钟设备采用光 B码进行时间同步信号传输。 支持 在失去外部时间基准信号时的高精度、高稳定性的本地守时功能 ，实现 守时精度 10 s/ h。 支持 GPS时钟源、北斗时间源接入，支持对各个时间基准源的性能进行评估计算，自动选优 切换。 支持 SNTP、 PTP、 B码等输出，端口可配置。 智能变电站 对时方案 t晶振时钟GPS时钟同步采样时钟 交直流一体化电源 视频监控 消防与安防 环境监测
13、 智能变电站 辅助系统 视 频 主 站网 络 交 换 机红 外摄 像 机云 台球 机球 机网 络 视 频 服 务 器带 云台 的摄 像机视 频 监 控 系 统控 制 线智 能 接 口 机（ 选 配 ）一 体 化 信 息 平 台（ I I I 区 ）G O O S E 网单 向 隔 离一 体 化 信 息 平 台( I I I 区 ）视 频 监 控报 警 信 息 输 入控 制 信 号 输 出数 据 采 集 服 务 器数 据 采 集 服 务 器智 能 接 口 机（ 选 配 ）灭 火 装 置报 警 设 备消 防 系 统交 流 电 源 系 统 直 流 2 2 0 V 电 源 系 统 通 讯 电 源 系
14、统 逆 变 电 源 系 统 U P S 电 源 系 统一 体 化 电 源 监 控 装 置M O D B U SI E C 6 1 8 5 0 M M S 网间 隔 层目录 智能变电站发展现状 智能变电站技术方案 智能变电站技术难点与展望 就地化保护的稳定可靠性是困扰保护就地化应用推广的关键障碍，如何采用 就地柜防护屏蔽优化等技术 减少就地化所面临恶劣运行环境（如长期高温环境或一次设备操作引发的振荡等）的影响；如何 优化装置硬件设计和软件处理 以提高装置抗干扰能力；如何 解决多个就地化装置的功能集成优化和安装配置 优化以减少空间占用等；以上是就地化保护实用化亟需突破和解决的技术 技术难点一： 就
15、地化保护环境、电磁干扰、空间适应性技术 智能变电站关键技术难点 为了整合变电站监控、状态监测、录波、 PMU、辅助监测等多个系统，促进多业务多专业的功能整合，构建 统一平台并实现不同厂家应用功能模块的自由部署 实现平台与应用解耦 ，亟需解决总线和服务接口技术， 设计标准化软总线促进平台内各种应用规范化的数据交换和消息传递，提供平台化的存贮、安全和维护机制，设计开放服务接口为各个应用功能模块提供统一的数据访问服务 技术 难点二： 监控系统 标准化软总线和开放服务接口技术 智能变电站关键技术难点 随着一、二次设备一体化融合以及就地化设备的应用推广，设备和系统的复杂度大大提高，运维过程中问题排查难度加大，就地设备运行检测依靠传统的现场检测方式具有
