智能变电站二次架构与基本原理

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1、Copyright Sieyuan Electric Co., Ltd. All Rights Reserved.,智能变电站架构及原理,Copyright Sieyuan Electric Co., Ltd. All Rights Reserved.,14:33 1,保护功能可靠性,智能变电站的几种架构 关键技术及原理 关键技术的应用,Copyright Sieyuan Electric Co., Ltd. All Rights Reserved.,14:33 2,网络结构,Copyright Sieyuan Electric Co., Ltd. All Rights Reserved.,1

2、4:33 3,110kV智能变电站保护系统方案1,Copyright Sieyuan Electric Co., Ltd. All Rights Reserved.,14:33 4,110kV智能变电站保护系统方案2,电表用点对点光纤输入SV,Copyright Sieyuan Electric Co., Ltd. All Rights Reserved.,14:33 5,110kV智能变电站保护系统方案3,SV和GOOSE共网,Copyright Sieyuan Electric Co., Ltd. All Rights Reserved.,14:33 6,110kV智能变电站保护系统方案4

3、,智能终端与合并单元集成为智能组件 点对点光纤的GOOSE和SV报文分时传输,保证SV报文延时稳定,Copyright Sieyuan Electric Co., Ltd. All Rights Reserved.,14:33 7,智能变电站建设关键技术,Copyright Sieyuan Electric Co., Ltd. All Rights Reserved.,14:33 8,保护功能可靠性,保护相关SV和GOOSE报文用点对点光纤传输 保护功能不依赖交换机和对时 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 间隔独立 保护双重化时,其对应的合并单

4、元和智能终端也双重化,Copyright Sieyuan Electric Co., Ltd. All Rights Reserved.,14:33 9,采样同步,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,Copyright Sieyuan Electric Co., Ltd. All Rights Reserved.,14:33 10,采样同步,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

5、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 对策1:合并单元具备一定的守时能力,跟踪时间+跟踪频率 对策2:防误动,合并单元校验对时的正确性 对策3:防拒动,(保护+合并单元+对时系统)双重化 对策4:采样值同步标志无效时,间隔层设备仍能实现部分不要求采样同步的功能,Copyright Sieyuan Electric Co., Ltd. All Rights Reserved.,14:33 11,采样同步,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

6、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互操作性好,需用FPGA直接收发以太网报文,实现比较困难,Copyright Sieyuan Electric Co., Ltd. All Rights Reserved.,14:33 12,插值再采样同步机制,Copyright Sieyuan Electric Co., Ltd. All Rights Reserved.,14:33 13,插值再采样对电子式互

7、感器要求,与额定值偏差5us,Copyright Sieyuan Electric Co., Ltd. All Rights Reserved.,14:33 14,大流量报文实时处理,母差、录波、网络报文记录等设备需处理100Mbps以上流量的GOOSE报文和SMV报文 当前最快的嵌入式处理器仅能实时处理数十兆bps流量的数据 解决方案:FPGA前置处理技术,Copyright Sieyuan Electric Co., Ltd. All Rights Reserved.,14:33 15,网络流量控制,目的:减少网络上不必要的流量,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

8、到需要的端口 实现机制: VLAN 优点:对智能设备无特殊要求 缺点:交换机需配置,不同VLAN间信息交换效率低 IGMP Snooping 优点:对智能设备无特殊要求 缺点:工作在三层,复杂,资源消耗大 GMRP 优点:简单,无需配置交换机,智能设备可自动配置;工作在二层,资源消耗小 缺点:智能设备需支持GMRP,Copyright Sieyuan Electric Co., Ltd. All Rights Reserved.,14:33 16,交换机二层组播示意图,交换机将组播报文广播到每个端口,Copyright Sieyuan Electric Co., Ltd. All Rights

9、 Reserved.,14:33 17,二次系统在线监测,智能设备自检 网络在线监测 输入在线监测 输出在线监测,Copyright Sieyuan Electric Co., Ltd. All Rights Reserved.,14:33 18,二次系统在线监测,智能设备自检 CPU、内存、继电器驱动、继电器线圈自检 双AD一致性监测 内部电源电压监测 装置内部温度监测,Copyright Sieyuan Electric Co., Ltd. All Rights Reserved.,14:33 19,二次系统在线监测,网络在线监测 后台软件用SNMP协议监视各交换机端口状态 端口平均流量、

10、峰值流量 长包数、短包数、CRC错包数、丢弃包数 网络报文记录分析装置在线监测报文 GOOSE报文和SV报文序号连续性 GOOSE报文重发序列的正确性 智能设备监测报文正确性 GOOSE报文间隔大于最大发送间隔 GOOSE和SV报文序号连续性 输入光功率监测,Copyright Sieyuan Electric Co., Ltd. All Rights Reserved.,14:33 20,二次系统在线监测,输入在线监测 保护与测量电流一致性监测 双重化合并单元采样值一致性监测 双重化智能终端开入量一致性监测,Copyright Sieyuan Electric Co., Ltd. All R

11、ights Reserved.,14:33 21,二次系统在线监测,输出在线监测 控制回路断线 跳合闸接点及压板在线监测,Copyright Sieyuan Electric Co., Ltd. All Rights Reserved.,14:33 22,站域控制,站域控制:备自投、过负荷联切、低周减载、小电流选线 集成多种跨间隔自动功能 充分利用全站信息扩展功能和提高性能 全站备自投 可获取全站所有电压、电流和开关位置,可控制所有断路器,适用任意备投方式 根据备投后负载变化,预先执行过负荷联切 低周减载 采用集中式按轮次减载的工作方式,整定和管理方便 可实现分布式特有低电流闭锁功能,避免无谓

12、停电 可实现按特定负荷量减载,Copyright Sieyuan Electric Co., Ltd. All Rights Reserved.,14:33 23,应用方案(1)图,智能组件,Copyright Sieyuan Electric Co., Ltd. All Rights Reserved.,14:33 24,应用方案(2),适用于内桥接线的110kV(66kV)变电站 网络架构 过程层设备和间隔层设备间用点对点光纤传输信息 间隔层设备间通过站控层网络交换信息 间隔层设备将过程层的SMV和GOOSE转发到站控层网络,实现信息共享 优点 无过程层交换机,简化网络,降低投资 保护功能

13、相关信息传输直采直跳,Copyright Sieyuan Electric Co., Ltd. All Rights Reserved.,14:33 25,应用方案(2)图,智能组件,Copyright Sieyuan Electric Co., Ltd. All Rights Reserved.,14:33 26,配置特点,可视化系统配置 一二次设备和信息关联图形化 虚端子的逻辑连接用图形化的方式编辑和展示,Copyright Sieyuan Electric Co., Ltd. All Rights Reserved.,14:33 27,一二次设备和信息关联,Copyright Sieyu

14、an Electric Co., Ltd. All Rights Reserved.,14:33 28,虚端子逻辑连接,Copyright Sieyuan Electric Co., Ltd. All Rights Reserved.,14:33 29,智能五防,基于规则的智能五防 与顺序控制融合 集成到远动、监控和测控中 基于规则工作 从变电站描述文件(SCD)中获取一次拓扑 分析操作前后的一次拓扑变化是否违反下列规则 不允许带负荷分、合隔离开关 不允许带电接地线(合接地刀闸) 不允许带接地线(接地刀闸)合断路器(隔离开关)到电源 优点:无需人工配置防误逻辑,Copyright Sieyua

15、n Electric Co., Ltd. All Rights Reserved.,14:33 30,二次回路监测,完整的二次系统状态监测,覆盖跳闸接点和压板 实现智能告警及分析决策,为二次系统状态检修提供坚实的信息基础。 功能: 装置自检信息管理(国网用IEC 61850建模) 完整跳闸回路自检 保护电流与测量电流一致性 双重化合并单元、智能终端输出一致性 母线功率和为零,Copyright Sieyuan Electric Co., Ltd. All Rights Reserved.,14:33 31,Copyright Sieyuan Electric Co., Ltd. All Rights Reserved.,31,跳合闸回路完整监测,J1,J2,IN1,IN2,IN3,J3,J4,IN4,IN5,IN6,合闸,跳闸,DL,DL,IN7,+220,-220,智能终端,TJ1,CPU,J1,J2,J3,J4,信息 接口,光纤 GOOSE,J5,IN8,J6,J6,J6,Copyright Sieyuan Electric Co., Ltd. All Rights Reserved.,14:33 32,高级应用,基于数据中心的站级高级应用

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