数字化变电站设计和调试.ppt

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1、深圳市国电南思系统控制有限公司张结,设计和调试,数字化变电站,数字化变电站首先表现为技术形态的变化，技术形态的变化不仅使设备形态、系统形态发生改变，也使设计模式、调试模式、运行模式、维护模式发生改变。,引言,但是电网没有变，设计、调试、运行、维护的目的就没有变。探讨设计模式、调试模式、运行模式、维护模式等在新技术形态下的形式、内容、模式等是本研究的长期目的。,使目前数字化变电站调试周期可控是本研究的现实目的。,数字化变电站的技术形态一次设备的智能化二次设备的网络化变电站的信息化变电站形态变化数字化变电站设计设计形式（与IEC61850有关）系统设计设备选型网络设计信号设计（与IEC61850有

2、关）回路设计（与IEC61850有关）模型约束和建模（与IEC61850有关，另述）,目录(1),数字化变电站调试调试周期的问题（与IEC61850有关）常见的调试内容（与IEC61850有关）调试中的互操作性需求（与IEC61850有关）一致性调试/测试的层次（与IEC61850有关）一致性保障（另述）设计规程、调试规程、运行规程、检验规程模型一致性、字典一致性（与IEC61850有关）实验、检验工作（与IEC61850有关）,目录(2),数字化变电站的技术形态,一次设备的智能化 二次装置的网络化变电站系统的信息化,与传统的变电站相比，数字化变电站具有的特点采用新型互感器，通过过程总线实现测

3、量信息的全面共享间隔层，甚至站控层自动化功能突破智能装置的“边界”，实现自由分布和应用集成取消传统的“硬接线”，自动化功能之间的逻辑配合关系建立在信息交换的基础上变电站作为电力自动化系统的信息源和控制终端，通过信息传输为控制中心系统提供更加完整和丰富的信息，例如一次设备监测信息、二次设备监测信息、电网运行状态信息、电网故障信息、计量信息等变电站自动化系统成为整体电力自动化系统的有机组成部分，通过变电站信息传输可以实现如区域无功优化策略、区域防误策略、区域备自投策略、电网故障分析系统等控制中心功能。,数字化变电站的技术形态,数字化变电站的技术形态一次设备智能化（1）,数字接口的电子式互感器（no

4、n-conventional instrument transformer(NCIT)）智能终端 合并单元（Merging Unit(MU)，它可以提供所有相，或整条线路的采样数据）,数字化变电站的技术形态一次设备智能化（2）,MU的过渡形态IEC60044的数字化数据传统的A/D采样执行机构的过渡IEC61850的数字命令智能操作箱（继电器输出）,数字化变电站的技术形态二次设备网络化（1）,数字化变电站的技术形态二次设备网络化（2）,二次装置端子I/O端子控制端子A/D测量来自MU的数字输入几种过渡形态保留A/D保留I/O保留TRIP,数字化变电站的技术形态二次设备网络化（3）,网络构成IE

5、C61850-9-1IEC61850-9-2IEC61850-8-1-GOOSE技术保障同步时效确定性,数字化变电站的技术形态变电站信息化（1）,装置的站控层表现IEC61850模型监控系统数据自动配置远动/子站自动配置,信息化的价值发挥数字化变电站对信息化的促进IEC61850对信息形式化表示的价值对电网调度的进一步支持对电力运行的进一步支持对设备维护的进一步支持对专业管理的进一步支持价值发挥的途径IEC61850对信息形式化表示的价值（另述）,数字化变电站的技术形态变电站信息化（2）,自动化产品活的功能范围确定但可选择（设计阶段、运行阶段）物理通信方法唯一没有端子逻辑通信（信息交换方法）依

6、赖设计可自动调整功能及可交换信息、所获取信息必须公布ICD模型文件根据设计结果SCD、CID文件决定运行状态设计决定作用以自动化整体性能的最优为目标决定着自动化产品的实际运行能力以自动化产品提供的ICD模型文件为输入以变电站模型SCD文件为输出 过程数据的共享范围物理的、逻辑的通信产品的选择时效保证、可监视、可控制,变电站形态变化（1）,变电站形态变化（2）,运行变电站运行变电站整体、自动化装置局部功能的完备性是否出现降级通信、信息交换的可靠性监视管理调试、投运实验、检验工作的层次设计规程、调试规程、运行规程、检验规程互操作性保障,变电站形态变化（3）,变电站配置描述语言Substation

7、Configuration description Language(SCL)基于 XML 设备配置描述文件(ICD)系统配置描述文件(SCD)系统功能定义文件(SSD),数字化变电站设计设计形式,建模（另述）,功能分布站控层功能VQC、五防（涉及到按间隔分布功能的方案）间隔层功能人工置数（如刀闸位置是否存储）过程层功能同步方法、同步能力、其它自动化功能以保护功能的下放为出发点以功能为出发点要求使用同步后的数据（母线、变压器）多级MU要求特定的MU数据频率要求MU具有一同被下放的功能，如PT切换、PT并列甚至要求智能单元具有运行方式判断，如I母、II母开关防跳的方案选择MU的多样性,数字化变电

8、站设计系统设计（1）,以过程层为出发点不以功能为出发点保持智能单元的纯洁性以跳闸线圈为单位保持MU以间隔为单位（母线、变压器的讨论）固定MU频率，MU中的功能探讨双重化考虑对通信技术进步的期待其它事项录波方案同步的完成、数据频率记录仪的方案监视的网络、物理连接方法,数字化变电站设计系统设计（2）,EPT、ECT采样频率传输方法600447/8额定数值、倍数的关系，甚至切换要求MU选型传输频率传输协议9-1、9-2内置功能（是否针对特定保护）保护、测控选型保护功能过程通信接口（频率要求、是否可适应）站控通信接口（物理网口的数量、逻辑连接能力）可配置能力（接受CID、定值项目、通信信号）网络负荷的

9、承受能力数据同步的能力（内部、外部）前置MU,数字化变电站设计设备选型（1）,监控系统、远动、子站设备转换为传统协议的附属要求解释SCD的能力、自动生成数据库的能力录波同步（依赖、不依赖）采样频率集中方案（数据流量）MMS通信能力其它电度表、直流等协议转换装置测试、校验仪器（SMV、GOOSE）,数字化变电站设计设备选型（2）,物理网络划分过程网络（SMV暂时不得不采用点对点）间隔网络（GOOSE，大物理网络）站控网络（MMS）物理网络的冗余方案双MMS网络双GOOSE/环双SMV（双合并单元）IEC61850工程实施规范树型/环型与自动化设备的双重化配置同样,数字化变电站设计网络设计,GOO

10、SE信号种类联闭锁信号保护配合信号跳闸信号线路线路保护跳闸重合闸：重合、闭锁重合、勾三跳远跳、远传失灵启动（2/3独立、双母带失灵）母线跳母联、跳分段跳间隔（跳I母、II母/跳间隔1、跳间隔2）变压器跳高压侧、跳中压侧、跳低压侧（I时限、II时限）过负荷联切第一轮、第二轮,数字化变电站设计GOOSE信号设计,SAV数据种类600449-19-2母差变压器完整性电压（线路电压、母线电压）数据标志（同步时标、品质）非电量9-2信号GOOSE信号,数字化变电站设计SAV信号设计,设计形式GOOSE/SAVCB、DATASET、APPID、MAC地址（相当于屏柜端子组）信号名称（相当于装置端子）传输模

11、式点对多点/共享同步传输参数T0、T1、T2等APDU（ASDU数量），传输频率自保持自复归展宽传输单位是地址（数据集合）所带来的不便（另述）没有精确的方案广播域的隔离、交叉、重复（VLAN的划分）,数字化变电站设计回路设计,针对装置模型（ICD）信息结构约束困难较大GOOSE端子必须约束SAV端子必须约束接收信号/数据必须明确关于短地址（sAddr）的使用MMS信息站控需求LD/LN/DO/DA的语义（另述）LD/LNPrefix语义的约定：I段、II段、III段；相间、接地；零序等LN的语义约定的扩展：复压闭锁DO的语义：远传、远跳CDC和DA的语义,数字化变电站设计模型约束,针对变电站模

12、型（SCD）一次结构二次装置分布/甚至功能分布二次回路网络结构初始数值建模型过程设备的调度编号二次信号复制IED（包括类型定义）目前的问题过大类型定义重复、不一致ICD/SCD的界限不清（另述）模型语义不一致（另述）,数字化变电站设计建模,调试周期长产品缺陷:实现不到位、实现不一致产品不定型:通信修改、信息修改设计不充分：没有信号设计、传输设计调试模式不确定：传统内容的新形态原因缺乏规范约束检测的权威性：没有信号测试（也缺乏依据）IEC61850本身的不完善集中在各环节的互操作性问题上,数字化变电站调试调试周期的问题,产品设计缺陷如何支持保护实验（没有连片）被通信负荷顶死功能缺陷（如t）前置同

13、步需求接收MU频率不可调不接受CID监控不识别SCD产品实现缺陷REPORT的数量，entryID的问题异常中断定值顺序、定值区号stNum、sqNum对点错误,数字化变电站调试常见的调试内容(1),产品实现缺陷GOOSE传输模式（5次）SISCO的双网口IP问题（三、四网口）索引路径的标识不一致问题ACSI扩展心跳的问题 MAC地址变化GOOSECB及信号名称变化REPORTCB及信号名称变化产品测试认证检验通信符合IEC61850ICD符合SCL语法信号？传输方式？,数字化变电站调试常见的调试内容(2),工程设计不充分 MAC地址变化GOOSECB及信号名称变化REPORTCB及信号名称变

14、化GOOSE传输模式索引路径的标识不一致问题前提产品依据CID监控依据SCD信号规范？信息规范？,数字化变电站调试常见的调试内容(3),调试模式 A/D加量出口捕获时延测量观察误出口针对SCD/针对联调对点？网络流量前提SCD正确的依据？实验设备实验能代表运行？调试的依据？,数字化变电站调试常见的调试内容(4),数字化变电站调试调试中的互操作性需求（1）,产品互操作性,定货前,装置语义互操作性,ICD模型互操作性,型号确定,SCD模型互操作性,工程设计,厂内联调,运行监督,设计语义互操作性,实现互操作性,变更隐患,通信互操作性,数字化变电站调试调试中的互操作性需求（2）,一致性调试/测试,数字

15、化变电站的运行决定于设计设计结果被一致的执行是调试的主要内容设计结果能够被一致执行产品具有IEC61850通信的一致性设计本身依据一致的规范这种一致的规范是IEC61850应用的补充形成一致规范的困难IEC61850不完善（层次低）IEC61850不适用信号语义字典的缺点和缺失ICD与CID的差别不明确描述方法的缺陷（庞大）,一致性保障,标准、规范IEC61850IEC60044工程实施规范相关技术条件？设计规程、调试规程、运行规程、检验规程安全性、可靠性评价规程模型一致性、字典一致性一致的语义空间保持一致性的管理办法实验、检验工作检验、校验规程实验、检验设备实验、检验中心,一致性保障办法（另述）,