智能变电站—概念、关键技术国电南自电网分公司智能变电站事业部郭 乐 副总经理/研发部主任Tel:025-5118326613851619009Fax:025-51183263guole@sac-智能变电站概念q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 控制、智能调节、分析决策、协同互动 等高级功能的变电站智能变电站概念q智能变电站的概念是随着智能电网概念的提出 而一并提出的，智能变电站与智能电网密切相 关，是作为智能电网的变电一环出现的，可以 讲是智能电网的一个最重要、最关键的“终端” ，承担为智能电网提供数据和控制对象的功能 智能变电站概念q智能变电站实现了一系列的高级应用功能，因 此对站内设备提出了更高的要求，比如一次设 备智能化、一体化系统平台等等同时由于需 要大量信息需要交换，因此，智能变电站需要 数字化的通信平台四方面的内容q 数字化平台o 取消长电缆连接，提高系统性能，同时消除事故隐患；o 使用IEC 61850标准，有利于设备之间的互操作。
q 电子式互感器o 解决传统互感器的固有缺陷；o 节约绝缘和材料成本q 智能一次设备o 监视设备运行状态，消除事故隐患;o 提高设备运行寿命，降低全生命周期成本；o 实现智能操作q 高级应用o 分担主站负担，提高电网智能化水平；四方面的内容数字化平台o 通信网络；o 二次设备；o 工具软件通信网络通信网络：基于可行性、可靠性、重要性等q站控间隔层网络o 功能和综自站相同 o 多套用成熟方案（国外单环网，国内单/双星） q过程层网络o 采样值: 点对点—〉组网- - ->点对点- - ->组网o GOOSE: 组网- - ->点对点- - ->组网 q交换机o VLAN: 工程化应用o GMRP、1588：尚待验证数字化变电站网络结构 I数字化变电站网络结构 II数字化变电站网络结构 III不包含组网部分过程层合网的可能性采样值、GOOSE、同步三网合一将提高系统可靠性qGOOSE和采样值合网o 带宽上具有可行性(稳定流量和突发性流量配合) o 降低了成本o 48点/周波供保护测控，200点/周波点对点供计量o 9-2、48点/周波，16回达到80Mbit/sq以太网时钟同步与采样网合一o IEEE 1588v2，硬件参与，ns级对时，满足计量要求o 提高了采样数据的可靠性二次设备继电保护装置、测控装置q装置处理能力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o 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o 保护、测控硬件统一，或一体化o 实现模式依赖于组网方案二次设备q模式o 采样值点对点、GOOSE组网：成熟产品o 过程层组网方案：已经实现并有工程化应用ü采样值、GOOSE分别组网ü采样值、GOOSE共网ü采样值、GOOSE、同步三网合一o 采样值点对点、GOOSE点对点：2010年底工程化产品 ，目前宁夏蒋家南工程在工厂联调采样值点对点、GOOSE组网q采样值点对点、GOOSE组网：大量工程应用采样值、GOOSE分别组网q采样值、GOOSE分别组网：唐山郭家屯采样值、GOOSE共网q采样值、GOOSE共网：桂林500kV动模网络保护网络保护q 在过程层采用电子式PT/CT以及智能化开关设备，变电站 所有装置的交流采样数据通过与合并器通信方式获得，通 过GOOSE网络传输跳闸命令，从线路保护中获取故障方向 、元件功率、主保护动作信号等到信息。
网络保护网络保护o 后备保护；o 线路/变压器过负荷减载；o 站间备自投功能；o 小电流接地选线；计量计量：“瓶颈”在于校验方案和规程q 国电南自DTAD 6268系列智能变电站电能表o 具有IEEE 1588对时功能的电能表设计 o IEC 61850-9-2标准采样值网络传输的自适应接收o 采用DL/T 645-2007的多功能电能表通信规约开发实现o 基于IEC 61850的电能量数据模型实现、支持MMSo 智能电能表校验方案o 针对智能变电站特定需求的智能监测功能设计o 精度达0.2s级的有功和无功电能算法实现及安全存储 q 10kV、35kV低压馈线场合o 采用传统PT+电子式CT（罗科夫斯基线圈+LPCT测量线圈+传统计量线圈）模式：兼容传统计量系统工具软件的基本要求q基本原则：可靠性、易用性 q信息只输入一次、源端维护 o 消除冗余信息，防止人为配置错误 o 从系统而不是独立的各产品角度思考 o 数据和模型一体化，自下而上支撑智能电网模型 q按信息流和工作流进行工具软件的整体规划 o 考虑配置、调试、运行、检修各环节使用者的不 同背景和需求 q将“虚”的软件联系可视化o 虚端子应用的必要条件 o 检修和控制的安全性保证qIEC 61850配置工具o 装置配置工具：VSCL 61850配置工具o 系统配置工具：VSYS 61850配置工具q基于AUTOCAD的变电站配置工具o 供设计部门使用第三方商用软件o 图形化接口、直接生成SCD工具软件工具软件q基于AUTOCAD的变电站配置工具电子式互感器电子式互感器q有源式电子式互感器o 进入工程化阶段o 与继电保护装置经过多次动模试验o 可靠性还需要进一步验证（与传统互感器相比）q无源式电子式互感器o 全光纤型电流互感器（FOCT）处于试点运行阶段o 需要进一步解决温度、振动、寿命等存在的问题o 电压互感器是个难题互感器资质2008.06 PSET6220CTDW电子式电流互感器通过型式试验；2008.09 PSET6220CTDW电子式电流互感器通过暂态型式试验；PSET6220CVDW电子式电流电压互感器通过型式试验；2009.01 PSET6110CTDW电子式电流互感器通过型式试验；PSET6110VTDW电子式电压互感器通过型式试验；PSET6110CVDW电子式电流电压互感器通过型式试验；PSET6010CTDH电子式电流互感器通过型式试验；2009.04 PSET6220VTDW电子式电压互感器通过型式试验；PSET6500CTDW电子式电流互感器通过型式试验；PSET6500VTDW电子式电压互感器通过型式试验 ；2010.06 PSET6500CTOW电子式互感器进行型式试验目前已形成10kV ～500kV各电压等级的电流、电压、组合型电子式互感器系列产品。
C-0.12s-O-0.45s-C-0.12s-O暂态试验波形暂态试验波形PSET6000系列电子式互感器分类q DW系列户外AIS ，CT为罗氏线圈+低功率线圈；VT为串级式电容分压器；固体绝缘；J SF系列户外AIS ， CT为罗氏线圈+低功率线圈；VT为同轴电容分压器；SF6气体绝缘；q OW系列户外AIS ， CT为全光纤型；VT为串级式电容分压器；固体绝缘；q GS系列GIS/PASS用 ， CT为罗氏线圈+低功率线圈；VT为电磁式/电容分压器； SF6气体绝缘；q DH系列户内开关柜用，CT为罗氏线圈+低功率线圈；VT为电磁式/电阻分压器； 固体绝缘；PSET6000有源式互感器原理PSET6000DW电子式互感器电流互感器 电压互感器 电流电压互感器PSET6000OW电子式互感器q 采用专业光学传感技术；q 可与固体电容分压器组合 ；q 可运用于组合电器场合；相位 调制器反射膜信号 处理电路输出qFaraday磁光效应（传感器件为光纤）PSET6000GS电子式互感器q 低功率、小信号模拟输入；光纤数字信号输 出；q 采集器就近安装于GIS端子室或汇控柜内；q 可靠的直流供电；→↑PSET6000GS电子式互感器PSET6000DH电子式互感器q智能一次设备又名智能化高压设备：由高压设备本体和智 能组件组成，具有测量数字化、控制网络化 、状态可视化、功能一体化、信息互动化特 征的高压设备。
智能组件q智能组件智能组件(intelligent component)：由若干 智能电子装置集合组成，承担宿主设备的测 量、控制和监测等基本功能，在满足相关标 准要求时，智能组件还可承担相关计量、保 护等功能可包括测量、控制、状态监测、 计量、保护等全部或部分装置宿主设备：高压一次设备智能一次设备智能一次设备q二次厂家率先介入q目前处于智能单元实施阶段q一、二次厂家开始合作开发真正的智能一次设备智能单元o 给传统断路器或变压器提供数字化变电站接口；o 在开关端子箱安装智能终端：对刀闸等进行状态采集 和控制，就地操作箱功能；o 在变压器端子箱安装智能终端，实现变压器本体保护 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o 对时、录波功能.装置照片装置照片前进中的智能一次设备o 智能组件：测量、控制、监测；o 智能汇控柜与一次设备机构箱光纤连接；o 实现操作机构回路的软件化、逻辑化；o 减少继电器等硬回路数量、提高响应时间等指标；o 融合一次设备状态量监测；o 实现自诊断、自预警甚至自愈合；o 智能操控o 保护、计量功能qPSSC 600 系列智能组件o PSSC601：用于220kV及以上电压等级，就地化目前是合并单元+智能单元预留测控、保护o PSSC621：用于110kV合并单元+智能单元+保护+测控+监测o PSSC611：监测功能组主IEDPSSC601智能组件(目前)q 合并单元q 智能单元PSSC621智能组件q 合并单元q 智能单元q 保护q 测控q 状态监测强强合作 = 国电南自 + 重大海吉（嵌入式设计+61850） (海量信息采集+状态评估）PSSC611智能组件高级应用高级应用（目前具备的）o 全景数据反演；o 一体化五防；o VQC；o 程序化顺控功能o 网络记录分析高级应用高级应用（开发过程中）o 智能告警及分析决策： o 故障信息综合分析决策 ；o 设备状态可视化 ；o 经济运行与优化控制 ；o 分布式状态估计 ；。