智能变电站概况课件.pptx

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1、*,智能化变电站概况,技术支持部2022年12月27日,1,*,主要内容,2,智能变电站的提出源于智能电网 智能电网包含发电、输电、变电、配电、用电、调度6大环节。智能变电站技术导则给出的定义 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化控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级功能的变电站。,*,智能变电站提出和定义,3,智能变电站结构,电压切换,操作箱,CSC2000(V2）监控机,CSC1321远动机,调度主站,综自变电站,一次设备,间隔层

2、设备,站控层系统,信号/控制电缆,以太网络,CT/PT,*,4,*,光纤,光纤,信号/控制电缆,智能化变电站,CSC2000(V2）监控机,CSC1321远动机,调度主站,一次设备,间隔层设备,站控层系统,过程层,以太网络,SV网,Goose网,SV点对点,Goose点对点,其他保护,ECT/EPT,合并单元,智能终端,合并单元,智能变电站结构,5,*,电压切换,操作箱,CSC2000(V2）监控机,CSC1321远动机,调度主站,综自变电站,一次设备,间隔层设备,站控层系统,信号/控制电缆,以太网络,CT/PT,光纤,光纤,信号/控制电缆,智能化变电站,CSC2000(V2）监控机,CSC1

3、321远动机,调度主站,一次设备,间隔层设备,站控层系统,过程层,以太网络,SV网,Goose网,SV点对点,Goose点对点,其他保护,ECT/EPT,合并单元,智能终端,合并单元,智能变电站结构,6,14:33 7,智能变电站组网方式,*,14:33 8,智能变电站组网方式,SV和GOOSE共网,通过结构和组网方式的变化总结出符合智能变电站的基本要求： 全站信息数字化通信平台网络化信息共享标准化,智能变电站结构,14:33 9,*,智能变电站结构变化,智能化变电站屏柜,传统变电站屏柜,10,*,智能变电站传统互感器,传统互感器绝缘复杂体积大、重量重CT动态范围小，有饱和现象电磁式PT易产生

4、铁磁谐振CT二次输出不能开路,11,*,智能变电站ECT,电子式互感器绝缘简单体积小、重量轻CT动态范围宽，无磁饱和PT无谐振现象CT二次输出可以开路,ECT,12,*,智能变电站电子互感器,合并单元,保护,测控,计量,空芯线圈,AD采集模块,绝缘子,光纤,一次导线,激光供电,数据处理,一次场,A,相,B,相,C,相,采集器：双AD方案，保证采样可靠性低功耗设计双电源方案测温功能完善的自检功能，如AD电源低等,浅色为保护采样线圈、深色为测量采样线圈,13,*,智能变电站电子互感器,优点：1、抗电磁干扰性好，无开路危险因非常规互感器高压侧与低压侧只存在光纤联系，电气上完全隔离，故无开路危险。2、

5、动态范围大、测量精度高、频率响应范围宽随着电网容量扩增，短路容量越来越大，常规互感器存在电磁饱和问题。而非常规互感器有很宽的动态范围。满足测量与保护需要。非常规互感器频率范围取决于相关的电子线路部分，频率响应范围较宽，还可以测量到高压电力线上的谐波。3、无充油产生易燃、易爆危险，且体积小、重量轻。缺点： 1、元件较多，精度容易受元件质量的影响。由于长期使用大功率激光供能，影响原件寿命。2、罗氏线圈对输出信号与其结构紧密相关，温度变化会导致结构变化，影响测量精度。3、价格较高，对使用维护的要求高。,14,*,智能变电站光学互感器,普通光,起偏器,偏振光,磁光材料,磁场 B,检偏器,Faraday

6、旋光角,光学电流互感器,法拉第磁旋光效应（1846年）,入射光,出射光,电流,旋转角与电流I成正比关系,15,*,智能变电站光学互感器,光学电流互感器OCT,智能输出FT3,合并单元,16,*,智能变电站光学互感器,缺点： 1、温度的变化会引起光路系统的变化引起晶体除具有电光效应外的弹光效应、热光效应等干扰效应，导致绝缘子内光学电压传感器的工作稳定性减弱。2、对于温度变化所产生的测量误差的影响，实际设计中努力提高光路系统(如光电二极管)的抗干扰能力。如且波长漂移小的发光光源、纯净且经过多次提拉的电光晶体。3、实际运行中采取：温控法、双光路温度补偿法，双晶体温度补偿、硬件电路补偿、软件补偿等方法

7、，由于对原件进行了过多技术调整，对使用维护的要求高。4、此外经过上述调整后，射入磁光介质的线性偏振光变成椭圆偏振光，其结果是：从检偏器输出的光强度变化与被测电流不成正比。,17,*,智能变电站光学互感器,与电子式互感器存在的共同问题：1、一次设备集成电子原件，电子元件可靠性、系统热稳定性，造成使用寿命、稳定性降低2、互感器的现场校验问题，过多的采用软件进行校正，尚需总结出合理的校验方法。,18,*,智能变电站合并单元,19,*,智能变电站合并单元,20,合并单元就地安装，包括：GOOSE端口（收发GOOSE信息）SV端口（发送SV信息）开入插件（接入检修压板或刀闸位置）,常规互感器下的，合并单

8、元（MU）,智能变电站合并单元,*,21,14:33 22,智能变电站合并单元,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,*,14:33 23,智能变电站合并单元,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

9、点：要求报文的发送、传输和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,目前已经使用FPGA前置技术解决。,*,14:33 24,智能变电站合并单元,*,智能终端（操作箱）就地安装，包括：GOOSE插件（收发GOOSE信息）开入、开出插件接入就地电缆直流插件完成温度、湿度测量,智能变电站智能终端,14:33 25,*,智能变电站智能终端,智能终端的主要功能,智能终

10、端,GOOSE 网,GOOSE点对点,硬接点,接收保护跳闸控制命令并跳闸接收测控装置分/合闸控制命令并执行上传开关刀闸位置信号温湿度数据采集和上传,26,*,GOOSE传输机制：变时间间隔重复传输,事件结束后以较长的间隔连续传输（1s），以保持通信线路的畅通,事件发生时以较短的间隔连续传输（1ms，2ms，4ms），避免数据报文的丢失,事件计数器C1,报文计数器C2,C1=8C2=10,C1=9C2=0,C1=9C2=5,保护动作,智能变电站智能终端,27,*,智能变电站智能控制柜,福建进行的高温高湿试验,28,*,智能变电站智能控制柜,吉林进行的低温试验,29,CSI200EA测控,CSC保

11、护,JFZ智能终端,智能变电站装置关联,*,30,测控（保护装置）组屏安装，包括：GOOSE插件（收发GOOSE信息）SV插件（接收SV数据）管理插件（站控层MMS通讯）,智能变电站测保装置,14:33 31,*,智能变电站测保装置,32,14:33 33,智能变电站测保装置,保护相关SV和GOOSE报文用点对点光纤传输例外1：变压器跳分段/母联可通过GOOSE网例外2：母线保护可用GOOSE网跳闸保护功能不依赖交换机和对时间隔独立保护双重化时，其对应的合并单元和智能终端也双重化,*,传统微机保护,交流输入组件,A/D 转换组件,保护逻辑(CPU),开入开出组件,人机对话模件,端子箱,二次设备

12、和一次设备功能重新定位。,1）保护、测控装置,智能变电站测保装置,智能终端,MU,传统微机保护,交流输入组件,A/D 转换组件,保护逻辑(CPU),开入开出组件,人机对话模件,端子箱,ECT,IED数字化保护,SMV光纤,GOOSE光纤,2）保护、测控装置,智能变电站测保装置,智能终端,MU,保护逻辑(CPU),人机对话模件,ECT,IED数字化保护,SMV光纤,GOOSE光纤,交流输入组件,A/D 转换组件,开入开出组件,一次设备的数字化改变了传统变电站继电保护设备的结构：1、AD变换没有了，代之以高速数据接口。2、开关量输出DO、输入DI移入数字化开关，保护装置发布命令，由一次设备的执行器

13、来执行操作。,3）保护、测控装置,智能变电站测保装置,*,智能变电站交换机,目的：在局域网中划分冲突域，提高网络性能，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到需要的端口实现机制：VLAN（广泛应用）优点：对智能化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（未应用）优点：对智能化设备无特殊要求缺点：工作在三层，复杂，资源消耗大GMRP（少量应用，尚待验证）优点：简单，无需配置交换机，智能化设备可自动配置；工作在二层，资源消耗小缺点：智能化设备需支持GMRP,37,*,智能变电站交换机,VLAN（Virtual Local Are

14、a Network）的中文名为虚拟局域网。VLAN是一种将局域网设备从逻辑上划分成一个个网段，从而实现虚拟工作组的新兴数据交换技术。这一新兴技术主要应用于交换机和路由器中，但主流应用还是在交换机之中。但又不是所有交换机都具有此功能，只有VLAN协议的第三层以上交换机才具有此功能 一个VLAN内部的广播和单播流量都不会转发到其他VLAN中，从而有助于控制流量、减少设备投资、简化网络管理、提高网络的安全性。下图黄色部分与蓝色部分为两个VLAN区域。,38,*,智能变电站交换机,交换机,测控,2,测控,3,母差,录波,合并单元,1,合并单元,2,合并单元,3,测控,1,智能终端,1,智能终端,1,智

15、能终端,3,1,1,1,1,1,2,2,3,3,2,2,3,3,1,0,1,交换机将组播报文广播到每个端口,101,2,101,3,3,3,2,1,101,3,2,1,101,39,*,智能变电站网络分析仪,40,前提：数字化变电站的主要特征之一就是以交换式以太网和光缆 组成的网络通信系统替代以往的二次连接电缆和回路。过 程层、间隔层、变电站层之间都是按IEC61850标准的协议 进行通信。数字式故障录波装置只能记录电压电流发生突 变而引起的保护动作，不能分析由于某个智能单元出现故 障，或者报文有误等导致保护的误动或拒动等，也不记录 间隔层与变电站层之间的事件。 目的：完整的记录整个智能变电站

16、中各智能单元之间的通信过程， 重现事件的整个通信过程，为以后的事故分析提供依据。组成：网络记录仪、网络分析仪,*,智能变电站网络分析仪,.,41,监控系统,SV网交换机,GOOSE网交换机,MMS网,SV网,GOOSE网,14:33 42,智能变电站网络分析仪,网络监测后台软件用SNMP协议监视各交换机端口状态端口平均流量、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,*,*,智能变电站服务模型,配

17、置文件,描述一次接线图（暂无）,描述二次设备的基本数据模型与服务,描述一次接线、二次设备和通信系统（最完整）,描述二次设备模型、通信参数及与一次系统的对应关系,43,*,智能变电站服务模型,保护与合并单元,模拟量,合并单元,智能化终端,SV,GOOSE,保护与监控主机,-保护动作信息/异常告警信息 定值信息/录波信息等,保护与智能终端,-采样值信息（SV）,-状态信息（GOOSE）,开关量,监控主机,MMS,MMS,三类服务模型：MMS、GOOSE和SV,44,*,智能变电站虚端子概念,传统二次回路设计与实施过程：1）设备制造商提供端子排，视需要在重要端子排和装置之间设置压板2）设计院设计各个

18、屏柜的端子排之间的二次电缆连线3）施工：根据设计院的设计图纸进行屏柜间接线4）调试：根据图纸对相关接线进行测试和检查,45,*,智能变电站虚端子概念,“端子”的概念对于二次回路的设计/施工/调试意义重大！,装置1,Ua,Ub,Uc,Ia,Ib,Ic,Ta,Tb,Tc,压板,装置2,Ta,Tb,Tc,压板,电缆,46,*,智能变电站虚端子概念,清晰明确的电缆变成看不见摸不着的通信网络,装置1,装置2,GOOSE,GOOSE,数据集,软压板,软压板,47,*,智能变电站虚端子概念,48,*,智能变电站发展,1,SMV网,GOOSE网,电子式互感器,传统断路器,传统变压器,合并单元,智能终端,一次设

19、备在线监测,测控装置,保护装置,电能表,监控系统,卫星时钟,远动保信子站,站用电源,报文监视分析,过程层,间隔层,站控层,B码/秒脉冲,SNTP,传感器数据,私有协议,60044-861850-9-161850-9-2,统一标准,61850-9-2,49,*,智能变电站发展,2、,SMV网,GOOSE网,电子式互感器,传统断路器,传统变压器,合并单元,智能终端,一次设备在线监测,测控装置,保护装置,电能表,监控系统,卫星时钟,远动保信子站,站用电源,报文监视分析,过程层,间隔层,站控层,B码/秒脉冲,SNTP,传感器数据,智能化断路器,智能化变压器,50,*,智能变电站发展,3,SMV网,GO

20、OSE网,电子式互感器,合并单元,测控装置,保护装置,电能表,监控系统,卫星时钟,远动保信子站,站用电源,报文监视分析,过程层,间隔层,站控层,B码/秒脉冲,SNTP,智能化变压器,智能化断路器,保护测控一体化装置,51,*,智能变电站发展,4,SMV网,GOOSE网,电子式互感器,合并单元,电能表,监控系统,卫星时钟,远动保信子站,站用电源,报文监视分析,过程层,间隔层,站控层,B码/秒脉冲,SNTP,智能化变压器,智能化断路器,保护测控一体化装置,SMVGOOSE共网,52,*,智能变电站发展,5,电子式互感器,合并单元,电能表,监控系统,卫星时钟,远动保信子站,站用电源,报文监视分析,过

21、程层,间隔层,站控层,B码/秒脉冲,SNTP,智能化变压器,智能化断路器,保护测控一体化装置,SMVGOOSE共网,IEEE1588,IEEE1588 V2.0实现区域/广域对时,53,*,智能变电站.发展,6,电子式互感器,合并单元,电能表,监控系统,卫星时钟,远动保信子站,站用电源,报文监视分析,过程层,间隔层,站控层,智能化变压器,智能化断路器,保护测控一体化装置,SMVGOOSE共网,IEEE1588,智能化变电站智能化,程序化操作,视频监控,一体化五防,智能化预警,综合分析决策,区域应用,变电站信息模型,智能化巡检,54,55,智能变电站基本功能,基本功能顺序控制满足无人值班及区域监

22、控中心站管理模式的要求；接收和执行监控中心、调度中心和本地自动化系统发出的控制指令，经安全校核正确后自动完成符合相关运行方式变化要求的设备控制；具备自动生成不同主接线和不同运行方式下典型操作流程的功能；具备投、退保护软压板功能；具备急停功能；配备直观图形图像界面，在站内和远端实现可视化操作注意：顺序控制能够自动生成典型的操作票（比如间隔倒闸），在操作时每一步都是在控、可控，还可急停干预。顺序控制不仅包括开关、刀闸的控制操作，软压板投退、定值区切换等也包含在内,*,56,智能变电站基本功能,基本功能站内状态估计实现数据辨识与处理，保证基础数据的正确性，支持智能电网调度技术支持系统对电网状态估计的

23、应用需求；基本功能与主站系统通信采用基于统一模型的通信协议与主站进行通信基本功能同步对时建立统一的同步对时系统。全站采用基于卫星时钟（优先采用北斗）与地面时钟互备方式获取精确时间；地面时钟系统支持通信光传输设备提供的时钟信号；用于数据采样的同步脉冲源全站唯一，可采用不同接口方式将同步脉冲传递到相应装置；同步脉冲源同步于正确的精确时间秒脉冲，不受错误的秒脉冲的影响；支持网络、IRIG-B 等同步对时方式,*,57,智能变电站基本功能,基本功能通信系统具备网络风暴抑制功能，网络设备局部故障不导致系统性问题；具备方便的配置向导进行网络配置、监视、维护；具备对网络所有节点的工况监视与报警功能；具备DD

24、oS 防御能力和防止病毒传播的能力基本功能电能质量评估与决策实现包含谐波、电压闪变、三相不平衡等监测在内的电能质量监测、分析与决策的功能，为电能质量的评估和治理提供依据基本功能区域集控功能当智能变电站在系统中承担区域集中控制功能时，除本站功能外，还应支持区域智能控制防误闭锁，同时满足集控站相关技术标准及规范的要求,*,58,智能变电站基本功能,基本功能防误操作具备全站防止电气误操作闭锁功能。根据变电站高压设备的网络拓扑结构，对开关、刀闸操作前后不同的分合状态进行高压设备的有电、停电、接地三种状态的拓扑变化计算，自动实现防止电气误操作逻辑判断基本功能配置工具采用标准化的配置工具实现对全站设备的数

25、据建模，以及进行通信配置,*,59,智能变电站基本功能,基本功能源端维护变电站作为调度/集控系统数据采集的源端，应提供各种可自描述的配置参量，维护时仅需在变电站利用统一配置工具进行配置，生成标准配置文件，包括变电站主接线图、网络拓扑等参数及数据模型。变电站自动化系统与调度/集控系统可自动获得变电站的标准配置文件，并自动导入到自身系统数据库中。同时，变电站自动化系统的主接线图和分画面图形文件，应以标准图形格式提供给调度/集控系统基本功能网络记录分析配置独立的网络报文记录分析系统，实现对全站各种网络报文的实时监视、捕捉、存储、分析和统计功能。网络报文记录分析系统宜具备变电站网络通信状态的在线监视和

26、状态评估功,*,60,智能变电站高级应用,高级功能设备状态可视化采集主要一次设备（变压器、断路器等）状态信息，进行状态可视化展示并发送到上级系统，为实现优化电网运行和设备运行管理提供基础数据支撑使变电站中主设备的设备状态可以随时得到监视，为以后实现变电站全寿命周期管理提供必要的数据和技术支撑高级功能智能告警及分析决策建立变电站故障信息的逻辑和推理模型，实现对故障告警信息的分类和过滤，对变电站的运行状态进行在线实时分析和推理，自动报告变电站异常并提出故障处理指导意见。可根据主站需求，为主站提供分层分类的故障告警信息智能告警是对变电站内的各种事件做一个梳理，理清其间的轻重缓急。根据事件的重要性，合

27、理安排告警信息，屏蔽没有意义或者在运行情况下低一级的告警信息。例如在正常操作或者保护动作之后，遥测越限告警就意义不大。主要是为减轻主站系统的负担,*,61,智能变电站高级应用,高级功能故障信息综合分析决策故障信息综合分析决策是指在发生电力系统事故或者故障情况下，系统根据获取的各种信息，自动为值班运行人员提供一个事故分析报告并给出事故处理预案，便于迅速判定事故原因和应采取的措施，而且可以为人工分析直接提供相关数据信息要求在故障情况下对包括事件顺序记录信号及保护装置、相量测量、故障录波等数据进行数据挖掘、多专业综合分析，并将变电站故障分析结果以简洁明了的可视化界面综合展示高级功能支撑经济运行与优化

28、根据变电站实时运行的情况，运用数学模型算法综合利用变压器自动调压、无功补偿设备自动调节等手段，支持变电站及智能电网调度技术支持系统安全经济运行及优化控制强调为调度系统服务，如电压无功控制的限值可能是由调度系统下发,*,62,智能变电站高级应用,高级功能站域控制利用对站内信息的集中处理、判断，实现站内自动控制装置（如备自投、母线分合运行）的协调工作，适应系统运行方式的要求在通信和数据处理速度满足要求的情况下，应考虑基于全站数据信息的集中式处理架构的应用，系统级的运行控制策略优于面向单间隔的策略。与以往的分散、分布式完全不同，采集全站内全部或者部分实时运行数据，集中运算，基于全站系统级策略，实现控

29、制，是一种集中式处理架高级功能与外部系统交互信息具备与大用户及各类电源等外部系统进行信息交换的功能是智能变电站的互动化体现，一些大用户比如钢厂有这方面需求,*,63,智能变电站其他功能,辅助设施功能-视频监控站内配置视频监控系统并可远传视频信息，在设备操控、事故处理时与站内监控系统协同联动，并具备设备就地和远程视频巡检及远程视频工作指导的功能。 智能变电站的巡检机器人,*,64,智能变电站其他功能,辅助设施功能-安防系统配置灾害防范、安全防范子系统，告警信号、量测数据宜通过站内监控设备转换为标准模型数据后，接入当地后台和控制中心，留有与应急指挥信息系统的通信接口。配备语音广播系统，实现设备区内

30、流动人员与集控中心语音交流，非法入侵时能广播告警辅助设施功能-照明系统采用高效节能光源以降低能耗，配备应急照明设施。有条件可采用太阳能、地热、风能等清洁能源供电,*,65,智能变电站其他功能,辅助设施功能-站用电源系统全站直流、交流、逆变、UPS、通信等电源一体化设计、一体化配置、一体化监控，其运行工况和信息数据能通过一体化监控单元展示并转换为标准模型数据，以标准格式接入当地自动化系统，并上传至远方控制中心。辅助设施功能-辅助系统优化控制具备变电站设备运行温度、湿度等环境定时检测功能，实现空调、风机、加热器的远程控制或与温湿度控制器的智能联动,*,*,Q/GDW 3832009智能化变电站技术

31、导则Q/GDW 441-2010智能变电站继电保护技术规范Q/GDW_Z_410-2010高压设备智能化技术导则Q/GDW 3932009110（66）kV220kV 智能化变电站设计规范Q/GDW 3942009330kV750kV 智能化变电站设计规范Q/GDW Z 414-2010变电站智能化改造技术规范Q/GDW 426-2010智能化变电站合并单元技术规范Q/GDW 427-2010智能化变电站测控单元技术规范Q/GDW 428-2010智能化变电站智能终端技术规范Q/GDW 429-2010智能变电站网络交换机技术规范Q/GDW 430-2010智能化变电站智能化控制柜技术规范Q/GDW 431-2010智能化变电站自动化系统现场调试导则,智能化变电站技术文件,结束语当你尽了自己的最大努力时，失败也是伟大的，所以不要放弃，坚持就是正确的。When You Do Your Best, Failure Is Great, So DonT Give Up, Stick To The End,感谢你的到来与聆听学习并没有结束，希望继续努力Thanks for listening, this course is expected to bring you value and help,