智能变电站相关技术课件.ppt

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1、内容提要,智能变电站继电保护,61850标准简单介绍,过程层设备原理及配置,智能变电站的组网方式,智能变电站基本概念及特点,智能变电站继电保护调试,常用测试仪器及相关配置工具,基本概念,什么是智能变电站,智能：人性化,依托：数字化站,先进技术：传感、信息、通信、人工智能,目标：信息化、自动化、互动化,智能变电站概念,智能变电站是以数字变电站为依托，通过采用先进的传感、信息、通信、控制、人工智能等技术，建立全站所有信息采集、传输、分析、处理的数字化统一应用平台，实现变电站的信息化、自动化、互动化。,一次设备智能化,智能变电站的特征,一次设备智能化,全站信息网络化、数字化,高级应用自动化、互动化,

2、自诊断、自治愈,坚强可靠的变得站,智能断路器、电子式互感器等,采集、传输、处理、输出,IEC61850统一标准、统一建模,互联、互通、互动,一次设备智能化,现在,将来,以前,智能站与传统站比较,传统站的不足？智能站的优势？,5,结论,智能变电站是智能电网的基础，变电站的发展方向,现阶段智能变电站内容,智能变电站的结构,请说出两者的区别,mms,内容提要,智能变电站继电保护,61850标准简单介绍,过程层设备原理及配置,智能变电站的组网方式,智能变电站基本概念及特点,智能变电站继电保护调试,常用测试仪器及相关配置工具,什么是IEC61850,主要解决的问题,为什么要用61850,IEC61850

3、带来的好处,是未来电力系统信息化系统的最佳平台,IEC61850 标准,IEC61850的服务和协议栈,Client/Server,通讯,模拟量采样值,(,SMV),模型,对象,服务,实时性要求,以太链路层,带优先级的以太物理层,IP,TCP,MMS,特定通讯服务映射,(,SCSM),通用变电站对象事件,GOOSE,变电站抽象通信接口,变电站抽象通信接口,间隔层装置与变电站监控系统之间交换事件和状态数据MMS（保护动作信号）间隔层装置与远方保护交换数据私有规约，未来发展也可用以太网方式借用GOOSE或SMV（光差数据）间隔内装置间交换数据GOOSE（开入）过程层与间隔层交换采样数据SMV过程层

4、与间隔层交换控制和状态数据GOOSE（开入，开出）,变电站抽象通信接口,间隔层装置与变电站监控系统之间交换控制数据MMS（遥控）监控层与保护主站通信MMS间隔间交换快速数据GOOSE（联闭锁）变电站层间交换数据MMS变电站与控制中心交换数据不在标准范围，也有用户希望采用61850,SMV、GOOSE、MMS,请说出PCS保护采样、跳闸、信号上送的整个过程？,内容提要,智能变电站继电保护,61850标准简单介绍,过程层设备原理及配置,智能变电站的组网方式,智能变电站基本概念及特点,智能变电站继电保护调试,常用测试仪器及相关配置工具,智能断路器,开关智能化技术的进一步发展就是将电子互感器、间隔内的

5、隔离开关、接地开关等一次设备及其相应控制装置有机地组合和集成到智能断路器内，这种集成装置称为智能开关系统。,高压开关（AIS）智能化,分控设备,高压开关（GIS）智能化,25,传统的电磁式互感器存在很多缺陷绝缘薄弱、体积笨重、动态范围小、存在铁芯饱等问题；电子式互感器与常规互感器相比具有很多优点：,电子式互感器基本介绍,？,电子式互感器的原理和分类,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,按应用场合划分GIS结构的电子互感器AIS结构(独立式)电子互感器直流用电子式互感器,电子式互感器简介,28,有源电子式互感器-AIS,AIS电子式电流电压组合互感器,电子式互感器简介

6、,29,有源电子式互感器-AIS,罗氏线圈,电子互感器模型,电子式互感器简介,32,有源电子式互感器-GIS,电子式互感器简介,33,套管电子式CT,套管电子式电流互感器,无源(光学)电流互感器,全光纤OCVT,1.线路间隔、主变间隔（66kV以上）建议选用ECVT；母联间隔一般选用ECT，特殊情况下配置ECVT,电子式互感器的选型,2.35kV及以下一般选用常规CT.（为什么？）,3.主变中性点CT一般选用套管电子式/光学CT,配置方案：1.配置原则是保证一套系统出问题不会导致保护误动，也不会导致保护拒动,电子式互感器配置方案,2.电子式互感器的远端模块和合并单元需冗余配置,3.远端模块中电

7、流需要冗余采样,4.合并单元冗余配置并分别连接冗余的电子式互感器远端模块，合并单元可以安装在开关附近或保护小室,保护没事,不拒动,不误动,双远端模块,双A/D,双MU,41,电子式互感器的配置,电子式互感器与二次设备的接口,合并单元：信号合并、数据同步、分配信号、供电,IEC6004-8IEC61850-9-2,各个厂家的私有协议FT3,PSMU 602合并器照片,PSMU 602合并器照片,采样分相输入,采样双路输出,采样传输的几种典型模式,电缆（PTCTSW）,电缆（PTCTSW）,电缆（EPTECTSW）,模式1,光缆（OCTOCTSW）,智能化电器,模式2,模式3,模式4,模式5,光缆

8、,电缆,光缆,电缆,光缆,电缆,光缆,光缆,IED,IED,IED,IED,IED,MU-A/IOP-A,MU-A/IOP-A,MU-D/IOP-D,电缆（PTCTSW）,电缆（PTCTSW）,电缆,IED,模式1,电缆（PTCTSW）,模式1,电缆（PTCTSW）,IED,模式1,电缆（PTCTSW）,SMV网的几种典型方案,典型方案一：10kV不变，其他就地数字化,OCTECVT,MUIOPHMUIOPMMUIOPL,主变保护,线路保护,10KV保护,SCADA,MU,OCTECVT,MUIOP,GOOSE,站控层变化不大,间隔层有变化,过程层变化较大,110KV及以下变电站特点：10KV

9、部分不变，主变110KV线路过程层信息共享优点：ECT优点全站光纤化,SMV网的几种典型方案,典型方案二：所有设备就地数字化,OCTECVT,MUIOPHMUIOPMMUIOPL,主变保护,线路保护,10KV保护,SCADA,MU,OCTECVT,MUIOP,GOOSE,站控层变化不大,间隔层有变化,过程层变化较大,OCTECVT,MUIOP,110KV及以下变电站特点：过程层信息共享优点：ECT优点全站光纤化全部MU过程层数据共享,SMV网的几种典型方案,典型方案三：智能化电器,智能化电器1,SCADA,IEC61850,智能化电器2,智能化电器3,站控层变化不大,过程层间隔层合并处理，变化

10、较大,超高压变电站特点：基本不改变原有的系统结构优点：ECT优点全站光纤化全部MU过程层数据共享,智能操作箱的原理,智能操作箱原理,控制操作,传统操作箱？,智能操作箱原理,信号,传统操作箱？,配置方案,内容提要,智能变电站继电保护,61850标准简单介绍,过程层设备原理及配置,智能变电站的组网方式,智能变电站基本概念及特点,智能变电站继电保护安装调试,常用测试仪器及相关配置工具,数字化变电站网络结构 I,采用光纤点对点与过程总线相结合的方式，即交流采样采用光纤点对点，跳合闸等开关量信息采用GOOSE网络方式。该方案对装置的软、硬件要求较低，易于实现。采样层不需要组网，节省投资费用。（降低交换机

11、费用）,数字化变电站网络结构II,间隔保护装置对下采用直采直跳的方式，即采样和跳闸均为点对点方式。该方案可靠性高，但导致光纤数量成倍增加，装置散热的要求提高了，另外由于每个 光纤口需要独立控制器，对装置硬件要求提高,数字化变电站网络结构III,采用完全过程总线方式，即交流采样9-2和GOOSE信息统一组网。该方案对装置的软、硬件要求高，特别是交换机要求高，单网普遍不被接受，因此需要双网独立运行，大大增加变电站的建设成本。,国网技术学院智能站配置情况,机器人巡视,220kV,GIS开关+智能汇控柜,110kV电压并列,ECVT/OCT,ECVT,CT,OCT,OCT,智能站继电保护,互感器配置,

12、保护配置,回路简化,B,A,C,互感器配置,A,传统互感器按保护配置独立二次线圈,电子式互感器按二次线圈配置保护,带来的不足,保护配置,B,2、保护装置 双重化、分散化、就地化,3、保护相关回路 双重化配置直采直跳,1、保护测控 一体化,保护配置,传统变电站,智能变电站保护就地化、分散化,点对点,组网,争论,直采直跳,网络双重化+保测一体化=测控双重化？,回路简化,C,GOOSE虚端子代替回路,2、保护装置应不依赖于外部对时系统实现其保护功能。(插值同步）,1、保护应直接采样，直接跳闸。,3、保护装置宜独立分散、就地安装。,4、双重化配置的两个过程层网络应遵循完全独立的原则。,5、110kV及

13、以上电压等级的过程层SV网络、过程层GOOSE网络、站控层MMS网络应完全独立。,6、母线保护、变压器保护可采用分布式保护。,7、电子式互感器双AD采样；,小结,A,B,C,D,数字采样异常的处理,检修压板的功能应用,GOOSE开入的处理,智能变电站继电保护的技术特点,数据同步,B,数据同步,插值同步,外部时钟同步,线路两侧同步,数据同步,插值同步,常规站对时同步,智能站对时同步,线路一侧是常规互感器，另一侧是电子式互感器,线路两侧同步,两种类型互感器将造成两侧延时不同，导致两侧保护的数据毫秒级的不同步，这对差动保护的同步影响巨大。,说 明,方案一、在数字化侧实时计算延时(相对于传统采样多出的

14、延时时间)，通过光纤通道传递到传统侧进行延时处理。,方案二、在数字化侧保证延时在一个门槛值M，在传统侧进行固定延时M的处理。,解决方案,B,数字采样异常的处理,异常处理,第 94 页,1、电压按照PT断线处理2、电流闭锁所有保护，并告警,SV通讯中断,采样失步,数据无效,检修状态,与本侧检修状态不一致时闭锁所有保护,C,检修压板的功能应用,检修压板,MU和保护检修压板投入不一致后，瞬时闭锁所有保护，电流和电压，异常标志处理方式不变,MU和保护检修压板投入不一致后，瞬时闭锁所有保护，电流和电压，异常标志处理方式不变,D,GOOSE开入的处理,若GOOSE断链,无论保护处于运行或者检修，发运行异常

15、，开入记忆失效前状态,小结,智能变电站继电保护的输入输出发生了变化，没有对保护原理产生影响，但是影响了保护的运行检修方式。,内容提要,智能变电站继电保护,61850标准简单介绍,过程层设备原理及配置,智能变电站的组网方式,智能变电站基本概念及特点,智能变电站继电保护调试,常用测试仪器及相关配置工具,A,B,C,D,保护调试的方法,检修压板的功能应用,GOOSE开入的处理,智能变电站保护调试,保护调试策略,B,测试系统,保护调试策略,测试工具的变化,107,保护调试策略,保护调试内容的变化,传统调试？,保护调试方法,1、装置调试(PSC931),2、安全措施（检修或消缺）,3、调试、整组传动、报

16、告,1、资料、仪器仪表准备,装置调试,SCD文件、虚端子图、过程层GOOSE配置表、全站网络结构图、交换机端口连接图、数字测试仪、报文分析仪、光功率计、,检修压板，光纤、GOOSE软压板母差检修压板,校验步骤,111,安全措施,投退软硬压板、插拔光纤,检修压板的作用,检修状态压板、母差装置的间隔、合并单元检修压板。装置的检修状态压板可以控制装置GOOSE报文中的检修状态位，投入检修状态压板后装置发出的GOOSE报文均为检修态报文。对于处于 检修状态的装置可以接收检修状态GOOSE报文，对于运行状态（未投入检修状态压板）的设备不处理检修状态GOOSE报文,停电作业的安全措施,投入母差保护与本间隔

17、对应的合并单元检修压板，保证母线保护装置不处理本间隔合并单元的采样数据。投入本间隔线路保护检修压板，投入本间隔智能操作箱检修压板，保证本间隔的GOOSE报文不对运行的母线保护造成影响。,停电作业的安全措施,母差保护检修压板,合并单元检修压板,本间隔检修压板,智能操作箱检修压板,+,+,消缺不停电的安全措施,1、单独检修本间隔保护装置时，本间隔的合并单元和智能操作箱均处于运行状态。检修智能操作箱与检修保护装置类似。,1、单独检修本间隔保护装置时，本间隔的合并单元和智能操作箱均处于运行状态。检修智能操作箱与检修保护装置类似。,消缺不停电的安全措施,2、检修合并单元时，先投入线路保护的检修状态压板，

18、保证线路保护的报文不出口，不对母线保护装置造成影响。保护的采样光纤接口拔出，使用数字式测试设备直接对装置注入采样数据，反馈GOOSE信号可以从相应的GOOSE测试接口获得。完成保护测试后恢复装置的采样光纤，装置采样恢复后退出装置的检修 状态压板，此时装置正式投入运行。,消缺不停电的安全措施,间隔检修压板,拔光纤,消缺,恢复安措,GOOSE网（VLAN）,连接测试装置,PCS931,测试装置,模拟量,GOOSE,GOOSE,MMS网（VLAN）,监控主机,测试装置,保护试验项目,外观检查装置通电检查采样值输入检查GOOSE开入开出检查，配合压板试验保护元件定值检查保护逻辑功能检查保护整组试验保护

19、传动试验保护信号检查，测试保护动作报文正确性,保护试验项目,客户端保护动作录波功能检查客户端控制软压板功能检查：“远方修改定值”“远方切换定值区”“远方控制压板”验证GOOSE 出口软压板。客户端读取定值及切换定值区功能检查客户端遥控软压板功能检查,保护试验项目,检修信号处理功能检查：装置检修状态GOOSE报文检修处理机制：SV报文检修处理机制：,保护试验项目,保护GOOSE/SV中断告警及信号处理功能检查：智能终端检修时，保护装置处理功能检查合并单元检修时，保护装置处理功能检查GOOSE、SV断链时，保护装置告警信息检查,保护试验项目,保护动作性能检查保护动作时间检查保护整组传动动作时间（智

20、能终端出口）检查保护SOE检查，检查保护动作时标准确性智能终端GOOSE收发时间检查智能终端SOE检查主变及母差保护采样同步性检查,整组试验,整组试验,试验报告,内容提要,智能变电站继电保护,61850标准简单介绍,过程层设备原理及配置,智能变电站的组网方式,智能变电站基本概念及特点,智能变电站继电保护安装调试,常用测试仪器及相关配置工具,工程配置文件,IED Capability Description,System SpecificationDescription,Substation Configuration Description,Configured IED Description

21、,工程配置过程介绍,整个变电站的工程化配置过程就可以下图来描述,SCD配置文件解读,深入了解GOOSE,GOOSE（Generic Object Oriented Substation Event）是通用面向对象的变电站事件。当系统发生任何状态变化或输出命令时，智能电子设备将借助变化报告，多播一个高速二进制对象。GOOSE网络可交换以下实时数据：保护装置的跳、合闸命令测控装置的遥控命令保护装置间信息（启动失灵、闭锁重合闸、远跳等）一次设备的遥信信号（开关刀闸位置、压力等）间隔层的联锁信息,什么是GOOSE-收发,1、为了保证GOOSE服务的实时性和可靠性，GOOSE报文经过编码后，不经过TCP

22、/IP协议，直接在以太网链路层上传输，并采用特殊的收发机制。2、GOOSE报文发送采用心跳报文和变位报文快速重发相结合的机制。在GOOSE数据集中的数据没有变化的情况下，发送时间间隔为T0的心跳报文，报文中的状态号（stnum）不变，顺序号（sqnum）递增。当GOOSE数据集中的数据发生变化情况下，发送一帧变位报文后，以时间间隔T1，T1，T2，T3进行变位报文快速重发。数据变位后的报文中状态号（stnum）增加，顺序号（sqnum）从零开始。3、GOOSE接收可以根据GOOSE报文中的允许生存时间TATL（Time Allow to Live）来检测链路中断。,IEC 61850 GOOS

23、E 信息的发送,定期发送GOOSE报文,并且通过重发相同数据来获得额外的可靠性,并且逐渐增加SqNum 和传输时间来实现有效的传输。GOOSE报文中的SqNum 和 StNum 的初始值为1。当有事件发生时，StNum 加1、SqNum变为 0，之后SqNum 顺序加1。GOOSE报文发送过程中各种时间间隔推荐如下：T0:稳定条件(长时间无事件)下重传时间间隔应小于60秒并可配置。(T0):稳定条件下被事件缩短的重传时间间隔应小于T0。T1:事件发生后,最短的传输时间间隔应小于1秒并可配置。T2,T3:直到获得稳定条件的重传时间间隔应在1秒至20秒范围内。T1=2ms T2=4ms T3=8m

24、s T0=5s。,什么是GOOSE-报警,GOOSE对收发过程中产生的异常情况进行报警，主要分为：GOOSE A网/B网断链报警，GOOSE配置不一致报警，GOOSE A网/B网网络风暴报警。1、GOOSE A网/B网断链报警：在两倍的报文允许生存时间TATL（Time Allow to Live）内没有收到正确的GOOSE报文，就产生GOOSE A网/B网断链报警。2、GOOSE 配置不一致报警：GOOSE发布方和订阅方中GOOSE控制块的配置版本号等属性必需一致，否则产生GOOSE 配置不一致报警。3、GOOSE A网/B网网络风暴报警：当GOOSE网络中产生网络风暴，网络端口流量超过正常

25、范围，出现异常报文时，会产生GOOSE A网/B网网络风暴报警。,什么是GOOSE-检修,当装置的检修状态置1时，装置发送的GOOSE报文中带有测试（test）标志，接收端就可以通过报文的test标志获得发送端的置检修状态。当发送端和接收端置检修状态一致时，装置对接收到的GOOSE数据进行正常处理。当发送端和接收端置检修状态不一致时，装置可以对接收到的GOOSE数据做相应处理，以保证检修的装置不会影响到正常运行状态的装置，提高了GOOSE检修的灵活性和可靠性。,以太网,2.跳闸,4.重合,3.新位置,5.新位置,GOOSE应用演示,GOOSE 信息优先发送,IEC 61850 使用标准以太网I

26、EC 61850 能够利用现代以太网的所有选项功能其他规约无法利用这些选项功能,正常报文,GOOSE,正常报文缓存区,IEC GOOSE快速通道,以太网交换机,装置之间的信息交换:端对端的通讯,采用IEC61850 GOOSE 的网络反应时间：,GOOSE报文解析,思考题,1、智能变电站可分为哪三层？各层有哪些设备?2、电子式互感器的特点、配置原则？3、智能变电站对时方式有哪些?4、智能变电站采样值同步的方式有哪些？5、GOOSE、SMV和MMS的作用、传输方式？6、GOOSE报文传输用于传输哪些信息？特点？心跳报文时间？变位报文传输特征？7、SMV常用规约44-8、9-2的特点？8、智能变网络架构，要求能画出220kV及以上国网典型网络架构图（要点：保护双重化、双网、直采直跳）9、智能变电站配置流程？10、IED、SCD、CID、ICD、SSD的含义？11、IEC61850的基本概念？12、检修压板的作用？13、保护配置的原则？,