智能变电站设计概要.ppt
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1、智能变电站设计概要,一、智能变电站概念及发展历程二、智能变电站网络结构三、智能变电站二次系统介绍四、智能变电站设计关注事项五、智能变电站其他相关知识介绍,内容提纲,2,一、智能变电站概念及发展历程二、智能变电站网络结构三、智能变电站二次系统介绍四、智能变电站设计关注事项五、智能变电站其他相关知识介绍,内容提纲,3,智能电网,4,(1)智能电网包含发电、输电、变电、配电、用电、调度6大环节。(2)智能变电站作为智能电网的重要节点,其概念派生于智能电网,智能设备:先进、可靠、集成、低碳、环保;基本要求:全站信息数字化 通信平台网络化 信息共享标准化基本功能:自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量
2、和监测;高级功能:支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等,智能变电站定义,5,与常规站区别,6,一二次设备重新定位,7,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,二次设备和一次设备功能重新定位。,一二次设备重新定位,8,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,二次设备和一次设备功能重新定位:,ECT,一次设备智能化,IED数字化保护,SV光纤,GOOSE,常规站典型结构,9,智能站典型结构,10,智能变电站的优势,11,简化二次接线 少量光纤代替大量电缆提
3、升测量精度数字信号传输和处理无附加误差提高信息传输的可靠性 CRC校验、通信自检光纤通信无电磁兼容问题可采用电子式互感器无CT饱和、CT开路、PT短路铁磁谐振等问题绝缘结构简单、干式绝缘、免维护,智能变电站的优势,12,一、二次设备间无电联系无传输过电压和两点接地等问题 一次设备电磁干扰不会传输到集控室各种功能共享统一的信息平台监控、远动、保护信息子站、电压无功控制VQC和五防等一体化减小变电站集控室面积二次设备小型化、标准化、集成化二次设备可灵活布置,智能变电站发展历程,13,第一步:IEC61850实现监控层通讯第二步:GOOSE应用220kV绍兴外陈变500kV金华兰溪变第三步:电子式互
4、感器应用(IEC60044-8、IEC61850-9-1点对点通讯)220kV青岛午山变第四步:过程层全面网络化110kV绍兴大侣变(GOOSE、IEC61850-9-2、IEEE1588精密时钟同步协议标准、GMRP组播注册协议)220kV延寿变,一、智能变电站概念及发展历程二、智能变电站网络结构三、智能变电站二次系统介绍四、智能变电站设计关注事项五、智能变电站其他相关知识介绍,内容提纲,14,二、智能变电站网络结构,15,三层两网逻辑结构与物理结构站控层与过程层网络独立信息分类:站控层/间隔层MMS、GOOSE;过程层SV、GOOSE;,常见网络拓补,16,星型网络拓扑网络中信息传输路径应
5、不超过4级交换机级联,站控层网络结构,17,站控层/间隔层:220kV及以上变电站双重化星型;110kV及以下变电站宜单星型;,过程层网络结构,18,过程层:一般按电压等级分别组网-交换机集中或按间隔;220kV及以上变电站双重化星型;110kV变电站推荐单星型;内桥或线变组可不组网;主变不单独组网,接入各侧过程层网络,低侧可接入中侧;,过程层网络结构,19,过程层SV及GOOSE是否共网:330kV及以上3/2接线时SV和GOOSE独立组网交换机按串配置;220kV及以下SV及GOOSE可以共网;,智能变电站网络结构,20,智能变电站网络结构,21,智能变电站网络结构,22,智能变电站网络结
6、构,23,一、智能变电站概念及发展历程二、智能变电站网络结构三、智能变电站二次系统介绍四、智能变电站设计关注事项五、智能变电站其他相关知识介绍,内容提纲,24,过程层设备-电子式互感器,25,电子式互感器主要优势,26,常规互感器的主要缺陷绝缘、饱和、爆炸、谐振、精度、接口等 电子式互感器的主要优势(1)高低压完全隔离,绝缘简单,安全性高;没有因漏油而潜在的易燃、易爆等危险。(2)不存在磁饱和、铁磁谐振等问题。(3)频率响应宽,动态范围大,精度高,可同时满足测量和继电保护的需要。(4)体积小,重量轻,节约占地面积;无污染,无噪声,具有优越的环保性能。(5)不存在CT二次输出开路及PT二次输出短
7、路的危害。(6)数字信号分享更为容易,带负载能力强。(7)成本与电压等级的关系不大。因此电压等级越高,经济性越明显。(8)方便地实现电压电流组合式。(9)适应电力系统数字化、智能化和网络化的需要。,有源电子式互感器,27,有源电子式互感器利用电磁感应等原理感应被测信号CT:空心线圈(RC);低功率线圈(LPCT)PT:分压原理 电容、电感、电阻传感头部分具有需用电源的电子电路利用光纤传输数字信号独立式、GIS式,有源电子式互感器,28,有源电子式互感器,29,有源电子式互感器关键技术 1、远端传感模块的稳定性和可靠性(安置在室外时温度、电磁干扰等)2、绕制在陶瓷骨架上的空芯线圈结构的稳定性对测
8、量精度的影响。3、对独立结构的有源式电子互感器的远端模块取电技术。,磁光玻璃式 优点:技术难度较小,原理简单 缺点:1、系统由分立元件组成,结构复杂,抗振动能力差 2、光学元件间用光学胶粘接,长期运行稳定性差 3、采用的分立光学元件加工困难,一致性难以保证全光纤式(FOCT)优点:1、无分立元件,全光纤结构简单,抗振动能力强 2、光纤熔接后连接可靠,长期稳定性好 3、所有光学器件基于光纤制作,工艺成熟,一致性好 缺点:技术难度大,原理复杂。,无源电子式互感器,30,关键技术难点-光学传感材料的选择-传感头的组装技术-微弱信号检测-温度对精度的影响-振动对精度的影响-长期稳定性,无源电子式互感器
9、,31,1、传感器冗余配置2、冗余采样,双AD系统,电子式互感器配置原则,32,电子式互感器配置原则,33,3、各种接线型式下电子式互感器的配置。a)3/2接线型式 母线配置单相EVT,线路侧配置三相EVT;断路器配置三相ECT;高抗首尾两端配置ECT;b)单断路器接线型式 母线配置三相EVT;母联间隔配置三相ECT;出线(或主变)间隔配置三相ECVT,电子式互感器配置原则,34,4、变压器间隔互感器配置。a)变压器各侧互感器类型及相关特性宜一致;b)主变压器各侧采用电子式电流互感器时,宜取消主变压器本体高、中压侧套管电流互感器;主变压器低压侧套管电流互感器应按主变压器保护要求配置;需考虑:1
10、、各侧电子式互感器和常规互感器并存情况2、中性点或间隙配置方式建议,合并单元,35,合并单元:合并单元是电子式互感器与二次设备接口的关键装置。(1)数据合并,合并单元同时接受并处理三相电流互感器和三相电压互感器的输出信号,并按IEC60044-8或IEC61850-9-1/2的要求输出信号;(2)数据同步,三相电流互感器和三相电压互感器独立采样,其同步的实现由合并单元完成。(3)分配信号,不同的测控装置及保护装置均从合并单元获取一次电流电压信息,合并单元的一个主要功能是分配信号给不同的二次设备。,保护双重化配置时合并单元应冗余配置电压切换及电压并列功能输出协议支持IEC60044-8及IEC6
11、1850-9-2支持点对点及组网MU应输出额定采样延时及品质标志,合并单元,36,智能开关设备的定义IEC62063:1999具有较高性能的开关设备和控制设备,配有电子设备、传感器和执行器,不仅具有开关设备的基本功能,还具有附加功能,尤其在监测和诊断方面在线监视功能:电、磁、温度、开关机械、机构动作智能控制功能:最佳开断、定相位合闸、定相位分闸、顺序控制数字化的接口:位置信息、其它状态信息、分合闸命令电子操动:变机械储能为电容储能、变机械传动为变频器通过电机直接驱动、机械运动部件减少到一个,可靠性提高、电子电路的寿命、可靠性成为关键,智能开关设备,37,智能终端,38,利用现有的成熟的二次技术
12、,结合传统开关设备,提升智能化水平实施方案 智能终端+GOOSE网络,智能终端:与一次设备采用电缆连接,与保护、测控等二次设备采用光纤连接,实现对一次设备(如:断路器、刀闸、主变压器等)的测量、控制等功能。,户外智能控制柜,39,采用智能终端并就地安装在开关场地实现间隔内开关闸刀等操作及信号反馈,由于全面采用GOOSE技术,大大节省了全站控制及信号电缆,缩小了电缆沟尺寸,节约了土地,减轻了现场安装调试维护工作量,减少了直流接地、交流传入直流等二次回路问题。,光缆连接,智能终端,户外智能控制柜,40,户外安装:智能终端可以单独下放到户外,安装在一次设备旁边,通过光纤GOOSE网络与保护小室内的保
13、护和测控装置进行通讯。智能终端经过了严酷的高低温和EMC试验,可以在户外恶劣的环境中运行。为使智能终端在户外运行而专门设计的屏柜,其防湿热、防尘、防辐射等各项技术指标都能满足户外安装要求。,户外柜的技术参数:IP防护等级:IP55(户外标准);内部安装19英寸标准工业装置;内部配有温湿度控制器,加热器,空气外循环模块化风扇装置;材料为不锈钢1.5mm,外壳及门板均 为双层防辐射结构(包括四周及顶壳),底部带底框,并附带安装槽钢。,运行于哈尔滨延寿变的户外智能就地柜(内含智能终端),GIS智能汇控柜,41,GIS汇控柜安装:,配置原则及要求:220kV750kV 除母线外,智能终端宜冗余配置;1
14、10kV 除主变外,智能终端宜单套配置;66kV(35kV)及以下配电装置采用户内开关柜布置时宜不配置智能终端;采用户外敞开式布置时宜配置单套智能终端;220kV750kV 变电站主变压器各侧智能终端宜冗余配置;110(66)kV 变电站主变保护若采用主、后备保护一体化装置时主变压器各侧智能终端宜冗余配置,主变保护若采用主、后备保护分开配置时主变压器各侧智能终端宜单套配置;主变压器本体智能终端宜单套配置;每段母线智能终端宜单套配置,若配电装置为户内开关柜时母线宜不配置智能终端;不设置防跳,由断路器本体实现;跳合闸出口设置硬压板;,智能终端,42,按优化集成设计要求:智能终端与合并单元一体化:硬
15、件整合、功能整合 节省设备 节省安装空间 节省光缆 节省过程层交换机,智能终端与合并单元一体化,43,智能终端与合并单元一体化,44,间隔层设备,45,网络化二次设备要求具有数字化接口满足电子式互感器的要求满足智能开关的要求网络通信功能满足IEC61850的要求,可靠性、选择性、灵敏性、速动性;直采直跳原则;220kV及以上电压等级双重化原则:相互独立、一一对应;非电量就地电缆直接跳闸;接入不同网络的数据接口独立原则;简化压板设置原则;优化集成及取消功能重复元件原则;一体化设计原则;,继电保护,46,继电保护实施方案,47,3/2接线型式线路保护单套技术实施方案,继电保护实施方案,48,3/2
16、接线型式边断路器保护单套技术实施方案,继电保护实施方案,49,3/2接线型式中断路器保护单套技术实施方案,继电保护实施方案,50,3/2接线型式变压器保护单套技术实施方案,继电保护实施方案,51,3/2接线型式母线保护单套技术实施方案,继电保护实施方案,52,3/2接线型式电抗器保护单套技术实施方案,继电保护实施方案,53,220kV单套线路保护技术实施方案,继电保护实施方案,54,220kV单套母线保护技术实施方案,继电保护实施方案,55,110kV、66kV及以下间隔保护技术实施方案,具有数字化接口,满足数字式采样的要求;网络通信功能,支持过程层GOOSE;按DLT/860建模;支持通过G
17、OOSE报文实现间隔层联闭锁;接入不同网络的数据接口独立原则;,测控装置,56,测控装置,57,按电压等级及网络配置组网主变单独配置故障录波每个百兆SV接口接入合并单元数量不多于5个;,故障录波及网络分析系统,58,故障录波及网络分析系统,59,关口计量点:常规CT,常规表计;非关口计量点:数字式表计,SV单网采样;支持电流极性配置及和电流计算;电量采集:串口采集表计信息,调度数据网接口与主站通信;低压计量集成于保护测控,计量系统,60,相量测量,61,独立单套配置:SV单网采样 电流极性配置与和电流计算 测控装置功能集成:配置数据集中器,故障测距,62,线路距离长、巡检不便时配置:80km;
18、地形复杂;数据采样频率500kHZ:常规互感器采样,安全自动装置,63,双重化配置 需快速跳闸的采用直采直跳方式低周减载:直采、网跳;网采、网跳;,站控层设备,64,主机兼操作员站远动通信智能接口设备网络打印机时间同步系统保护及故障信息子站(可选)状态监测及智能辅助控制系统主机信息一体化平台,时间同步系统,65,220kV及以上电压等级变电站,主时钟双重化配置;110kV及以下电压等级变电站,主时钟单套配置;具备北斗及GPS标准授时,预留地基时钟源接口;对时或同步范围及方式:站控层设备-SNTP;间隔层设备-IRIG-B,PPS;过程层设备-光纤IRIG-B,IEC61588扩展时钟:按小室或
19、电压等级配置;接口类型及数量满足工程需求;,保护及故障信息子站,66,可独立配置:信息采集:MMS网络;与主站通信:子站完成与主站通信,网络103、IEC61850;;利用一体化信息平台实现:信息采集:MMS网络;与主站通信:网络103、IEC61850;,一体化信息平台,67,站内信息的统一采集、存储和处理逐步整合变电站自动化系统、保护故障信息子站、一次状态监测、智能辅助控制等系统实现全景数据监测与高级应用安全分区-一体化监控系统,一体化监控系统,68,安全区:监控主机采集实时数据;区数据通信网关机直采直送,运行数据浏览服务 安全区:综合应用服务器采集设备状态监测和辅助控制系统信息,通过正反
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- 智能 变电站 设计 概要
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