畢業(yè)設(shè)計（論文）數(shù)字化變電站過程層設(shè)備的配置選型研究

1、學號 200632540017 密級 _ 武漢大學本科畢業(yè)論文數(shù)字化變電站過程層設(shè)備的配置選型研究院（系）名 稱：電氣工程學院專 業(yè) 名 稱 ：電氣工程與自動化學 生 姓 名 ：指 導(dǎo) 教 師 ： 二一年六月bachelors degree thesis of wuhan universityequipment configuration selection of layer of digital substationcollege： school of electrical engineeringsubject： electrical engineering and automationna

2、me： yao mingqidirected by ： zhang hui associate professorjune 2010鄭 重 聲 明本人呈交的學位論文，是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨立進行研究工作所取得的成果，所有數(shù)據(jù)、圖片資料真實可靠。盡我所知，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本學位論文的研究成果不包含他人享有著作權(quán)的內(nèi)容。對本論文所涉及的研究工作做出貢獻的其他個人和集體，均已在文中以明確的方式標明。本學位論文的知識產(chǎn)權(quán)歸屬于培養(yǎng)單位。本人簽名： 日期： 摘 要近年來，特高壓、大容量系統(tǒng)電網(wǎng)的逐漸形成，對電網(wǎng)堅強、安全、穩(wěn)定、可靠、控制、信息交互等提出了更高、更迫切的要求。變電站自動化技術(shù)的

3、發(fā)展是一個不斷深化的數(shù)字化過程，通過對計算機網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的充分運用，實現(xiàn)一次設(shè)備智能化、二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化、信息共享化、運行管理科學化、相關(guān)領(lǐng)域的共性技術(shù)一體化、技術(shù)規(guī)范和標準的完善化，形成趨向全數(shù)字化的變電站自動化系統(tǒng)。隨著近年來電子式電流、電壓互感器、智能斷路器等數(shù)字化設(shè)備的逐步運用，傳統(tǒng)電纜連接模式被光纖替代，數(shù)字化變電站成為發(fā)展主流。本文在廣泛收集學術(shù)資料的基礎(chǔ)上，結(jié)合實際變電站的數(shù)字化改造經(jīng)驗，運用電力電子技術(shù)、電氣工程基礎(chǔ)等基本理論，理論聯(lián)系實際給予數(shù)字化變電站建設(shè)中過程層各種設(shè)備的選型一個實用的參考。關(guān)鍵字：數(shù)字化變電站；過程層；電子式互感器；iec 61850；智能開關(guān)；ab

4、stractin recent years,there is a higher, more urgent requirements on strong, security, stability, reliability, control, information exchange, etc. on the power grid, with the special high-voltage, high-capacity system grid gradually formed. substation automation technology is an ongoing process of d

5、eepening the digital, through computer networks and make full use of network communication technology , to achieve an intelligent device, second device networking, information sharing technology, operation and scientific management, integration of common technologies in related fields, technical nor

6、ms and standards of perfection, towards the formation of all-digital substation automation system. with the recent electronic current, voltage transformers, circuit breakers and other digital equipment, intelligent progressive use of, traditional fiber optic cable connection mode is replaced, digita

7、l substation has become the mainstream of development. this thesis extensive collection of academic information，based on the combination of digital transformation of the actual substation experience, the use of electronic technology, the basic theoretical foundation of electrical engineering theory

8、with practice for the construction of digital substation equipment selection process of the various layers of a useful reference .key words：digital substation；layer；electronic transformers；iec 61850，smart switches.目錄第1章 緒論11.1 研究背景11.2 國內(nèi)外關(guān)于該論題的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢11.3 小結(jié)1第2章 數(shù)字化變電站概述22.1 數(shù)字化變電站概念22.2 iec 6185

9、0標準22.2.1 iec61850標準概述22.2.2 iec61850標準核心技術(shù)22.3 數(shù)字化變電站主要技術(shù)特征22.4 小結(jié)4第3章 非常規(guī)互感器53.1 概述53.2 傳統(tǒng)互感器存在的問題53.2.1 電磁式電壓互感器存在的問題53.2.2 電磁式電流互感器存在的問題63.3 非常規(guī)互感器簡介63.3.1 有源式互感器系統(tǒng)73.3.2 無源式互感器系統(tǒng)93.3.3 非常規(guī)互感器基本特點93.4 合并單元mu113.4.2 合并單元配置原則113.5 非常規(guī)互感器技術(shù)要求123.6 非常規(guī)互感器配置原則123.7 數(shù)據(jù)采集與同步123.7.1 采樣數(shù)據(jù)同步方法133.7.2 電子式互

10、感器同步133.8 小結(jié)13第4章 智能一次設(shè)備144.1 智能一次設(shè)備概述144.2 智能一次設(shè)備滿足功能要求144.3 智能開關(guān)154.4 智能終端154.4.1 智能終端技術(shù)要求154.4.2 智能終端配置原則164.5 智能就地柜164.6 智能在線監(jiān)測設(shè)備164.6.1 在線監(jiān)測實現(xiàn)方式164.7 小結(jié)17第5章 過程層網(wǎng)絡(luò)185.1 過程層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)185.1.1 過程層組網(wǎng)原則185.1.2 vlan劃分原則195.1.3 采樣值數(shù)據(jù)網(wǎng)195.1.4 goose數(shù)據(jù)網(wǎng)205.2 過程層常規(guī)設(shè)備接入模式205.2.1 常規(guī)互感器接入205.2.2 常規(guī)開關(guān)設(shè)備接入205.2.3 變壓

11、器非電量信號接入205.3 小結(jié)21第6章 數(shù)字化變電站建設(shè)的效應(yīng)分析226.1 經(jīng)濟效益分析226.2 技術(shù)效應(yīng)分析226.3 小結(jié)23附錄：某220kv數(shù)字化變電站配置清單24結(jié)束語28參考文獻29致謝31第1章 緒論 1.1 研究背景我國變電站自動化技術(shù)經(jīng)過10多年的發(fā)展已經(jīng)達到一定的水平。目前新建的變電站，無論電壓等級到底，基本都采用變電站自動化系統(tǒng)，很多老變電站也通過改造實現(xiàn)了變電站自動化。變電站自動化技術(shù)的廣泛應(yīng)用提高了電網(wǎng)建設(shè)的現(xiàn)代化水平，增強了輸配電和電網(wǎng)調(diào)度的能力，降低了變電站建設(shè)的總造價。隨著智能化開關(guān)、光電式電流/電壓互感器、一次運行設(shè)備在線狀態(tài)檢測、變電站運行操作培訓仿

12、真等技術(shù)日趨成熟，以及計算機高速網(wǎng)絡(luò)在實時系統(tǒng)中的開發(fā)應(yīng)用，變電站中所有信息的采集、傳輸和處理全數(shù)字化的變電站將成為變電站自動化建設(shè)的必然趨勢。但是目前在電力行業(yè)尚未形成系統(tǒng)的數(shù)字化變電站設(shè)計體系，而且該體系也是一個不斷發(fā)展、總結(jié)、創(chuàng)新的漸進完善過程。對數(shù)字化變電站過程層設(shè)備選型的研究勢必具有很大的實用價值。1.2 國內(nèi)外關(guān)于該論題的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢現(xiàn)階段，在電子式互感器技術(shù)、一次設(shè)備智能化與數(shù)字化技術(shù)、數(shù)字式保護、綜合測控裝置、故障錄波、電能計量等一系列設(shè)備基本具備數(shù)字化變電站建設(shè)所需的要求，而且已積累大量運行經(jīng)驗基礎(chǔ)上，進一步推進數(shù)字化變電站工程建設(shè)，對克服常規(guī)變電站技術(shù)瓶頸，進一步提高

13、變電站運行的安全性和自動化水平具有重大意義。國際上美、日、德、英、法等國均在數(shù)字化變電站試點建設(shè)上投入大量人力物力，已得到了很大發(fā)展，國際上大型電氣制造商更是從研發(fā)階段到達規(guī)模生產(chǎn)階段；目前我國哈爾濱工業(yè)大學、華北電力大學、華中科技大學、清華大學等高校也進行了研究，達到了較為實用的水平，外加上國內(nèi)已有不少數(shù)字化變電站投運，可以說，展開數(shù)字化變電站的試點建設(shè)技術(shù)從技術(shù)層面上完全可行。1.3 小結(jié)目前數(shù)字化變電站建設(shè)中相關(guān)環(huán)節(jié)的技術(shù)標準和檢驗規(guī)范的制定相對滯后，這些標準、規(guī)范都急需在數(shù)字化變電站技術(shù)試點和應(yīng)用過程中不斷制定和完善，以進一步規(guī)范和指導(dǎo)數(shù)字化變電站技術(shù)的推廣和發(fā)展?？梢灶A(yù)計，數(shù)字化變電

14、站的建設(shè)和發(fā)展會雨后春筍般地展開。第2章 數(shù)字化變電站概述2.1 數(shù)字化變電站概念數(shù)字化變電站概念的提出是基于光電技術(shù)、微電子技術(shù)、信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的發(fā)展，在應(yīng)用方面直接表現(xiàn)為變電站二次系統(tǒng)的信息應(yīng)用模式發(fā)生巨大的變化。因此，從某種意義上講“數(shù)字化變電站”主要指變電站二次系統(tǒng)的“數(shù)字化”，其內(nèi)涵體現(xiàn)為以下幾個方面：1） 反映電網(wǎng)運行情況的電氣量信息實現(xiàn)數(shù)字化輸出；2） ied對于電力系統(tǒng)的信息實現(xiàn)統(tǒng)一建模；3） ied之間信息交互以網(wǎng)絡(luò)通信方式實現(xiàn)；4） 運行控制操作過程經(jīng)網(wǎng)絡(luò)通信方式以信息報文方式實現(xiàn)。因此，數(shù)字化變電站技術(shù)意味著變電站自動化系統(tǒng)將邁入一個新的發(fā)展平臺，促進二次系統(tǒng)信息

15、應(yīng)用模式發(fā)生根本性變化的原因是非常規(guī)互感器iec61850標準、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、智能斷路器技術(shù)等相關(guān)支撐技術(shù)的發(fā)展。2.2 iec 61850標準2.2.1 iec61850標準概述iec61850標準是迄今為止最為完善的關(guān)于變電站自動化的通信標準，也是tc57今年來發(fā)布的一個國際標準，并形成了數(shù)字化變電站應(yīng)用技術(shù)的重要支撐。iec 61850標準最初是針對變電站內(nèi)網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，由于變電站內(nèi)、變電站與調(diào)度中心、調(diào)度中心之間各種協(xié)議的不兼容，需要協(xié)議轉(zhuǎn)換才可連接，iec委員會tc57工作組感到有必要從信息源（變電站的過程層）直到調(diào)度中心之間采用統(tǒng)一的通信協(xié)議，數(shù)據(jù)對象統(tǒng)一建模和iec61970標準

16、中的通用信息模型cim協(xié)調(diào)一致，于是在2000年的spag會議上決定iec61850標準為基礎(chǔ)建立無縫遠動通信體系結(jié)構(gòu)。這一體系對變電站自動化系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)做出了全面、詳細的描述和規(guī)范。2.2.2 iec61850標準核心技術(shù)（1） 面向?qū)ο蠼＜夹g(shù)；（2） 軟件復(fù)用技術(shù)；（3） 高速以太網(wǎng)技術(shù)；（4） 嵌入式實時操作系統(tǒng)技術(shù)；（5） xml技術(shù)；2.3 數(shù)字化變電站主要技術(shù)特征數(shù)字化變電站采用低功耗、緊湊型、數(shù)字化的新型電流和電壓互感器代替常規(guī)ta和tv；將高電壓、大電流直接變換為低電平或數(shù)字信號，利用高速以太網(wǎng)構(gòu)成變電站數(shù)據(jù)采集及傳輸系統(tǒng)，實現(xiàn)基于iec61850標準的統(tǒng)一信息建模，并采

17、用智能斷路器控制等技術(shù)，這使得變電站自動化技術(shù)在常規(guī)變電站自動化技術(shù)的基礎(chǔ)上實現(xiàn)了巨大跨越，數(shù)字化變電站主要技術(shù)特征體現(xiàn)在以下幾個方面。（一）、 數(shù)據(jù)采集數(shù)字化作為數(shù)字化變電站技術(shù)應(yīng)用的主要標志之一就是在電流、電壓的采集環(huán)節(jié)采用非常規(guī)互感器，如光電式互感器或電子式互感器，實現(xiàn)了電氣量數(shù)據(jù)采集環(huán)節(jié)的數(shù)字化應(yīng)用，其特點在于：可以實現(xiàn)一、二次系統(tǒng)電氣上的有效隔離；電氣量動態(tài)測量范圍大，測量精度高，為實現(xiàn)常規(guī)變電站裝置冗余向信息冗余的轉(zhuǎn)變，實現(xiàn)信息集成化應(yīng)用提供了前提；對于低驅(qū)動功率的變電站二次系統(tǒng)設(shè)備可以直接實現(xiàn)數(shù)字化接口應(yīng)用。 （二）、系統(tǒng)分層分布化根據(jù)iec61850標準的描述，變電站的一、二次

18、設(shè)備可分為三層：站控層（變電站層）；間隔層；過程層。過程層通常又稱為設(shè)備層，主要是指變電站內(nèi)的變壓器和斷路器、隔離開關(guān)及其輔助觸點，電流、電壓互感器等一次設(shè)備。變電站綜合自動化系統(tǒng)主要是指間隔層和站控層。間隔層一般按斷路器間隔劃分，具有測量、控制元件或繼電保護元件。測量、控制元件負責該間隔的測量、監(jiān)視、斷路器的操作控制和聯(lián)閉鎖，以及時間順序記錄等，保護元件負責該間隔線路、變壓器等設(shè)備的保護、故障記錄等。因此，間隔層由各種不同間隔的裝置組成，這些裝置直接通過局域網(wǎng)絡(luò)或者串行總線與變電站層聯(lián)系；也可設(shè)有數(shù)據(jù)管理機或保護管理機，分別管理各測量、監(jiān)視元件和各保護元件，然后集中由數(shù)據(jù)管理機和保護機與變電

19、站層通信。站控層包括監(jiān)控主機、遠動通信機等。變電站層設(shè)現(xiàn)場總線或局域網(wǎng)，實現(xiàn)各主機之間、監(jiān)控主機與間隔層之間信息交換。分層分布式系統(tǒng)按站內(nèi)一次設(shè)備（變壓器或線路等）實現(xiàn)面向?qū)ο蟮姆植际脚渲?，其主要特點是：1） 不同電氣設(shè)備均單獨安裝具有測量、控制和保護功能的元件，如數(shù)字式保護和測控單元等，任一元件出現(xiàn)故障，不會影響整個系統(tǒng)正常運行。2） 分布式系統(tǒng)實現(xiàn)多cpu工作模式，每個單獨的裝置都具有一定的數(shù)據(jù)處理能力，從而大大減輕了主控單元的負擔；3） 系統(tǒng)自診斷能力強，能自動對系統(tǒng)內(nèi)所有裝置進行巡查，及時發(fā)現(xiàn)故障并加以隔離；4） 系統(tǒng)擴充靈活、方便。 （三）、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊化緊湊型組合電器將斷路器、隔離

20、開關(guān)和接地刀閘、ta和tv等組合在一個sf6絕緣的密封殼內(nèi)，實現(xiàn)了變電站布置的緊湊化。用于戶外變電站的集成型斷路器設(shè)備（swithcgear）指的是金屬殼內(nèi)、sf6絕緣的開關(guān)模塊和空氣絕緣元件的組合體。緊湊型組合電器有不同的組合模式，能夠大幅度減少土地占用、減少壽命周期成本的模式是在一個封閉的充滿sf6絕緣氣體的金屬殼內(nèi)將一個間隔內(nèi)每相斷路器、隔離開關(guān)和接地刀閘、電壓和電流變換器組合成一個整體，出線由支持絕緣子引出的緊湊型組合電器。 （四）、系統(tǒng)建模標準化iec61850標準為變電站自動化系統(tǒng)定義了統(tǒng)一、標準化和信息交換模型，主要意義在于：（1） 實現(xiàn)智能設(shè)備的互操作性。（2） 實現(xiàn)變電站信息

21、共享。（五）、信息交互網(wǎng)絡(luò)化數(shù)字化變電站自動化系統(tǒng)在邏輯結(jié)構(gòu)上分為三個層次，這三個層次分別稱為變電站層、間隔層、過程層，在變電站層間隔層過程層結(jié)構(gòu)分層的變電站內(nèi)，需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流有以下幾種：1） 過程層與間隔層之間的信息交換，過程層的各種智能傳感器和執(zhí)行器可以自由地與間隔層的裝置交換信息。2） 間隔層內(nèi)部的信息交換，間隔層之間的通信。3） 間隔層與變電站層的通信。數(shù)字化變電站內(nèi)設(shè)備之間連接全部采用高速的網(wǎng)絡(luò)通信，二次設(shè)備不再出現(xiàn)常規(guī)功能裝置重復(fù)的i/o現(xiàn)場接口，通過網(wǎng)絡(luò)真正實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享、資源共享，常規(guī)的功能裝置變成了邏輯的功能模塊。通信網(wǎng)絡(luò)的性能要求主要體現(xiàn)在以下幾個方面：（1） 可靠性；（2

22、）開放性；（3）實時性；（4）安全性；（5）同步性。 （六）、信息采集集成化常規(guī)變電站的監(jiān)視、控制、保護、故障錄波、測量與計量等幾乎都是功能單一的相互獨立的裝置和系統(tǒng)。這種按功能劃分的變電站自動化系統(tǒng)，硬件重復(fù)配置、信息不共享、tv和ta負載重、二次接線復(fù)雜、整體可靠性差、投資成本大。面向?qū)ο蠹夹g(shù)將原來分散的二次裝置進行合理的功能集成有利于簡化二次系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提高系統(tǒng)的可靠性和可用率。數(shù)字化電氣量測技術(shù)和智能集成開關(guān)系統(tǒng)的開發(fā)和應(yīng)用，可提高數(shù)據(jù)和信息的集中采集，統(tǒng)一傳送，不同功能共享的模式。集成型自動化系統(tǒng)就是將間隔層的控制、保護、故障錄波、事件記錄和運行支持系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理等功能集成在一個統(tǒng)一的

23、多功能數(shù)字裝置內(nèi)，間隔內(nèi)部和間隔間以及間隔同站級間的通信少量的光纖總線實現(xiàn)，取消傳統(tǒng)的硬件連接。 （七）、設(shè)備檢修狀態(tài)化設(shè)備檢修體制是隨著科學技術(shù)的進步而不斷演變的，由事后檢修/故障檢修發(fā)展到預(yù)防性檢修。通過狀態(tài)檢測手段，診斷設(shè)備健康狀況，確定設(shè)備是否需要檢修或最佳檢修時機。狀態(tài)檢修的目的是減少設(shè)備停運時間，提高設(shè)備可靠性和可用系數(shù)，延長設(shè)備壽命，降低運行檢修費用，改善設(shè)備運行性能，提高經(jīng)濟效益。（八）、設(shè)備操作智能化設(shè)備操作智能化表現(xiàn)在以下幾個方面：1） 以微電子、計算機技術(shù)為基礎(chǔ)的控制回路組成執(zhí)行單元，代替常規(guī)機械結(jié)構(gòu)的輔助開關(guān)和輔助繼電器。2） 斷路器設(shè)備的專用信息由裝在斷路器設(shè)備內(nèi)基于

24、計算機的控制單元直接處理，使斷路器能獨立執(zhí)行其當?shù)毓δ?，而不依賴于變電站的控制系統(tǒng)。3） 非常規(guī)互感器與危機型控制元件相配合，獨立采集運行狀態(tài)數(shù)據(jù)，可有效地判斷斷路器的工作狀況。4） 連續(xù)自我檢測和監(jiān)視斷路器一、二次系統(tǒng)設(shè)備，可檢測設(shè)備缺陷和故障，在缺陷變?yōu)楣收现鞍l(fā)出報警信號，為狀態(tài)維修提高參考。2.4 小結(jié)數(shù)字化變電站的技術(shù)將逐步引領(lǐng)未來變電站自動化技術(shù)發(fā)展的趨勢，變電站自動化系統(tǒng)所涉及的監(jiān)控、遠動、繼電保護、自動安全裝置設(shè)備的可靠性、實時性、經(jīng)濟性將得以迅速發(fā)展。第3章 非常規(guī)互感器3.1 概述 自20世紀70年代以來，人們一直在尋求一種安全、可靠、理論完善、性能優(yōu)越的新方法來實現(xiàn)電力系

25、統(tǒng)高電壓、大電流的測量。順應(yīng)電力系統(tǒng)發(fā)展的需要，非常規(guī)互感器應(yīng)運而生?；诠鈱W傳感技術(shù)的光學電流互感器oct（optical current transformer），和光學電壓互感器ovt（optical voltage transformer），及采用空芯線圈或低功耗鐵芯線圈感應(yīng)電流的電子式互感器ect（electrical current transformer）和evt（electrical voltage transformer）一直受到國內(nèi)外的廣泛關(guān)注和深入研究。隨著溫度穩(wěn)定性和工藝一致性等問題的逐步解決，目前光學電流互感器oct和電子式互感器ect已經(jīng)逐步從試驗階段走向工程應(yīng)用。

26、光學電流互感器oct和電子式互感器ect相對于傳統(tǒng)的互感器技術(shù)有著明顯的優(yōu)勢，解決了飽和、鐵磁諧振等問題，可提高一次設(shè)備、二次系統(tǒng)以及繼電保護的可靠性，并且具有較好的線性度及動態(tài)范圍寬的特點，可實現(xiàn)數(shù)據(jù)源的一致性，即相關(guān)的保護、測量、計量環(huán)節(jié)可以合一化處理。3.2 傳統(tǒng)互感器存在的問題自1884年變壓器問世以來，電磁式輸變電設(shè)備得到了充分發(fā)展，電流和電壓互感器是為電力系統(tǒng)進行電能計量和為繼電保護和測控裝置提供電流、電壓信號的重要設(shè)備，其精度和可靠性與電力系統(tǒng)的安全、可靠和經(jīng)濟運行密切相關(guān)。傳統(tǒng)的電流和電壓互感器是電磁感應(yīng)式的，具有類似變壓器的結(jié)構(gòu)。隨著電力工業(yè)的發(fā)展，電流系統(tǒng)傳輸?shù)碾娏θ萘坎粩?/p>

27、增加，電網(wǎng)運行電壓等級也越來越高，目前我國電網(wǎng)已將原來220kv的骨干電網(wǎng)提高到了500kv，隨著電壓等級的提高，電磁式互感器逐漸暴露出一系列固有的缺點：1） 絕緣結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，產(chǎn)品的造價越來越高，產(chǎn)品重量大支撐機構(gòu)復(fù)雜；2） 電磁式電流互感器固有的磁飽和現(xiàn)象，一次電流較大時會使二次輸出發(fā)生畸變，嚴重時胡影響繼電保護設(shè)備的故障判斷性能，造成保護拒動或誤動；3） 電磁式互感器的輸出為模擬量，不能與數(shù)字化二次設(shè)備直接接口，不利于電力系統(tǒng)的數(shù)字化進程。3.2.1 電磁式電壓互感器存在的問題電壓互感器的工作原理與一般變壓器的工作原理相同，不同點是由于它們的用途不同，從而在結(jié)構(gòu)、容量、誤差以及運行情況

28、等方面有較大差異。電壓互感器的工作狀態(tài)接近于變壓器的空載狀態(tài)，二次電壓接近于空載電勢，從而使二次電壓和一次電壓成正比。電壓互感器在運行中二次側(cè)不能短路，否則，二次電壓會降為零，在一、二次繞組中會流過很大的短路電流，該短路電流會燒毀電壓互感器。傳統(tǒng)的電壓互感器具有顯著的變比頻率特性，即對于一次側(cè)某種頻率在二次側(cè)會有明顯的放大作用，其主要原因在于互感器繞組的分布參數(shù)，而對于電容式互感器主要由于二次回路形成過程中串接了l、c等元件。同時，由于一、二次繞組的分布參數(shù)，當一次側(cè)電壓突然下降為零時，由于繞組的內(nèi)部振蕩有可能在二次側(cè)出現(xiàn)短時的高頻電壓，并在1020ms內(nèi)降為零。另外，電壓互感器的二次繞組必須

29、有一個端子直接接地以保證安全。影響電壓互感器誤差的因素有以下幾種：電壓互感器各繞組的電阻和漏抗；勵磁電流；一次電壓和系統(tǒng)頻率；二次側(cè)負載。3.2.2 電磁式電流互感器存在的問題傳統(tǒng)的電流互感器是電磁感應(yīng)式的，一次繞組串接在電力線路中，二次繞組外部回路接有測量儀器、繼電保護及安全自動控制裝置等。其結(jié)構(gòu)和變壓器，鐵芯上繞有一、二次繞組，依靠一、二繞組之間的電磁耦合，將電氣量信息從電力系統(tǒng)的一次側(cè)轉(zhuǎn)變到二次側(cè)。在鐵芯與繞組間以及一、二次繞組之間需要有足夠強度的絕緣結(jié)構(gòu)，以保證所有的低壓設(shè)備與高壓設(shè)備相隔離。隨著電力系統(tǒng)傳輸容量的增加，電壓等級越來越高，這種電流互感器的絕緣結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，體積和重量加

30、大，產(chǎn)品的造價也越來越高。電磁式的電流互感器有鐵芯，具有非線性特性，當電力系統(tǒng)發(fā)生短路時，高幅值的短路電流使互感器飽和，輸出的二次電流嚴重畸變，有可能造成保護拒動或誤動，使電力系統(tǒng)事故擴大。而且頻帶響應(yīng)特性較差，頻帶窄，系統(tǒng)高頻響應(yīng)特性差。繼電保護用的電流互感器在電力系統(tǒng)的故障狀態(tài)下，故障電流一般大大超過額定電流，或者說是在電磁暫態(tài)過程中需要完成對于故障狀態(tài)的準確判斷。在電磁暫態(tài)過程中，一次側(cè)電流可分解為周期量和非周期量兩部分，分周期量對于電流互感器的工作具有很大的影響。這一分量衰減越慢， 變換到電流互感器二次回路中的誤差就越大。因此，隨著衰減時間常數(shù)的加大，大部分一次電流飛周期性分量將作用于

31、電流互感器鐵芯的勵磁。現(xiàn)有電流互感器的閉合鐵芯會由于電流的非周期分量作用而高度飽和，磁導(dǎo)率急劇降低，從而使電流互感器的誤差在電磁暫態(tài)過程中增大到不能允許的程度。當電流互感器鐵芯中有剩磁通，并且這一剩磁通與勵磁電流非周期分量的磁通方向一致時，產(chǎn)生的誤差更大。在電力系統(tǒng)的應(yīng)用過程中針對充油電磁式電流互感器的上述缺點，采取了如鐵芯開口（帶氣隙），用充六氟化硫氣體來代替充油等措施，但由于采用電磁式感應(yīng)原理，因而不能完全克服電磁感應(yīng)式電流互感器的缺點。3.3 非常規(guī)互感器簡介光電子、光線通信和數(shù)字信號處理技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，推動了數(shù)字化電壓和電流量測技術(shù)的研究，數(shù)字化電氣量測系統(tǒng)有電流變換器、數(shù)字信號處理

32、器及其它們之間的連接電纜組成，電壓和電流變換器是電氣量測系統(tǒng)的關(guān)鍵，可以通過不同的物理原理來實現(xiàn)。國際上將有別于傳統(tǒng)的電磁型電壓/電流互感器的新一代互感器統(tǒng)稱為非常規(guī)互感器（non conventional instrument transformer，簡稱ncit）。非常規(guī)互感器按其變換原理可以分為有源和無源兩大系列，有源非常規(guī)互感器又稱為電子式電壓/電流互感器（evt/ect），其特點是需要向傳感頭提供電源，主要是以羅科夫斯基（rogowski）線圈為代表，它在戶外、空氣絕緣變電站中應(yīng)用時，要解決處于高電位電子設(shè)備的供電問題和信號從高電位到低電位的傳輸問題；無源非常規(guī)互感器主要指采用法拉第

33、光學測量原理的電流互感器，又稱為光電式電壓/電流互感器（ovt/oct），其特點是無須向傳感頭提供電源。電流變換主要是利用石英晶體的法拉第效應(yīng)，即光束通過磁場作用下的晶體產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，測量光線旋轉(zhuǎn)角度來測量電流，電壓變換主要是利用石英晶體的普克爾效應(yīng)測量電場強度來測量導(dǎo)線的對地電壓。見圖2-1。圖2-1 非常規(guī)互感器3.3.1 有源式互感器系統(tǒng)有源式互感器主要是指羅科夫斯基（rogowski）線圈，又稱為電子式電壓/電流互感器（evt/ect），其特點是需要向傳感頭提供電源，目前成熟產(chǎn)品均采用光纖供能方式。3.3.1.1 羅科夫斯基（rogowski）線圈原理羅科夫斯基線圈是一種較成熟的測量元件。

34、它實際上是一種特殊結(jié)構(gòu)的空心線圈，將測量導(dǎo)線均勻地繞在截面均勻地非磁性材料的框架上，就構(gòu)成了羅氏線圈，如圖2-2所示。可根據(jù)被測電流的變化，感應(yīng)出被測電流i變化的信號，其特點在于被測電流幾乎不受限制，反映速度快，可以測量前沿上升時間為納秒級的電流，且精度達到0.1%。從測量大電流的觀點來看，羅氏線圈時一種較理想的敏感元件。由于它不與被測電路直接接觸，可方便地對高壓回路進行隔離測量，當被測電流從線圈中心通過時，在線圈兩端會產(chǎn)生一個感應(yīng)電壓，若線圈匝數(shù)密度n級線圈截面積s均勻，則線圈感應(yīng)電壓的大小為：圖2-2 羅氏線圈結(jié)構(gòu)示意圖（2.1）式中。為真空磁導(dǎo)率。式（2.1）表明空心線圈的感應(yīng)信號與被測

35、電流的微分成正比，經(jīng)積分變換等信號處理便可獲知被測電流的大小。有源電子式電流互感器高壓側(cè)有電子電路構(gòu)成的電子模塊，電子模塊采集線圈的輸出信號，經(jīng)濾波、積分變換及a/d轉(zhuǎn)換后變?yōu)閿?shù)字信號，通過電光轉(zhuǎn)換電路將數(shù)字信號變?yōu)楣庑盘枺缓笸ㄟ^光線將數(shù)字光信號送至二次側(cè)供繼電保護和電能計量等設(shè)備用。有源電子式電流互感器高壓側(cè)的電子模塊需工作電源，利用激光供電技術(shù)實現(xiàn)對高壓側(cè)電子模塊的供電時目前普遍采用的方法，這也是有源式電子式互感器的關(guān)鍵技術(shù)之一，由此也引出了在高壓條件下電源絕緣問題。3.3.1.2 有源電子式電壓互感器根據(jù)使用場合不同，有源電子式互感器一般采用電容分壓或電阻分壓技術(shù)，利用與有源電子式電流

36、互感器類似的電子模塊處理信號，使用光線傳輸信號。圖2-3為電阻/電容型電壓變換器原理，與常規(guī)的電容式電壓互感器相同，不同的是其額定容量在毫瓦級。輸出電壓不超過5v。（a）電阻分壓（b）電容分壓圖2-3 電阻/電容型電壓變換器原理圖3.3.2 無源式互感器系統(tǒng)無源互感器主要采用光學測量原理的電流互感器，又稱為光電式電壓/電流互感器（ovt/ovt），其特點是無須向傳感頭提供電源。法拉第效應(yīng)（faraday effect）原理光電式電流互感器（oct）采用了光學測量原理并采用光纖傳輸數(shù)字信號，是非常規(guī)互感器發(fā)展的重要方向之一。電光效應(yīng)的變換器一般采用旋光原理來對電流進行測量，其中應(yīng)用最多的是法拉第

37、效應(yīng)（faraday effect）。其原理為線性偏振光通過在磁場環(huán)境下的介質(zhì)時，偏振的方向會發(fā)生偏轉(zhuǎn)，見圖2-42，這個現(xiàn)象最早是法拉第發(fā)現(xiàn)的，所以稱為法拉第磁光效應(yīng)。圖2-4 法拉第磁光效應(yīng)示意圖3.3.3 非常規(guī)互感器基本特點隨著計算機和數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字式控制和保護裝置已廣泛用于電力系統(tǒng)，輸入僅需要5v電壓和mw級功率，電力計算與繼電保護已日漸實現(xiàn)自動化、微機化。電磁式電流互感器的5a或1a輸出必需經(jīng)過相應(yīng)的隔離變換才能與數(shù)字化保護和測控設(shè)備接口，而非常規(guī)互感器本身就是利用光電技術(shù)的數(shù)字化設(shè)備，可直接與數(shù)字化保護和測控設(shè)備接口，避免中間環(huán)節(jié)。與傳統(tǒng)電磁感應(yīng)式電流互感器相比，非常規(guī)互感

38、器具有以下一系列有點：（1） 高低壓完全隔離，安全性高，具有優(yōu)良的絕緣性能。電磁式互感器的被測信號與二次線圈之間通過鐵芯耦合，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，其造價隨著電壓等級呈指數(shù)關(guān)系上升。非常規(guī)互感器將高壓側(cè)信號通過絕緣性能很好的光纖傳輸?shù)蕉蝹?cè)設(shè)備，這使得其絕緣結(jié)構(gòu)大大簡化，電壓等級越高其性能價格比優(yōu)勢越明顯。非常規(guī)互感器利用光纜而不是光纜作為信號傳輸工具，實現(xiàn)了高低壓的徹底隔離，不存在電壓互感器二次回路短路或電流互感器二次開路給設(shè)備和人身造成的危害，安全性和可靠性大大提高。（2） 不含鐵芯，消除了磁飽和及鐵磁諧振等問題。電磁式電流互感器由于使用了鐵芯，不可避免地存在磁飽和及鐵磁諧振等問題。非常規(guī)互感器在原理

39、上與傳統(tǒng)互感器有著本質(zhì)的區(qū)別，一般不用鐵芯做磁耦合，因此消除了磁飽和及鐵磁諧振現(xiàn)象，從而使互感器運行暫態(tài)響應(yīng)好、穩(wěn)定性好，保證了系統(tǒng)運行的高可靠性。（3） 抗電磁干擾性能好，低壓側(cè)無開路高壓危險。電磁式電流互感器二次回路不能開路，低壓側(cè)存在開路危險。非常規(guī)互感器的高壓側(cè)與低壓側(cè)之間只存在光纖聯(lián)系，信號通過光纖傳輸，高壓回路與二次回路在電氣上完全隔離，互感器具有較好的抗電磁干擾能力，低壓側(cè)無開路引起的高壓危險。（4） 動態(tài)范圍大，測量精度高。電網(wǎng)正常運行時電流互感器流過的電流不大，但短路電流一般很大，而且隨著電網(wǎng)容量的增加，短路電流越來越大。電磁式電流互感器因存在飽和問題，難以實現(xiàn)大范圍測量，統(tǒng)

40、一互感器很難同時滿足測量和繼電保護的要求。非常規(guī)互感器有很寬的動態(tài)范圍，可同時滿足測量的繼電保護的要求。（5） 頻率響應(yīng)范圍寬。非常規(guī)互感器的頻率范圍主要取決于相關(guān)的電子線路部分，頻率響應(yīng)范圍較寬。非常規(guī)互感器可以測出高壓電力線上的諧波，還可以進行電網(wǎng)電流暫態(tài)、高頻大電流與直流的測量，而電磁式互感器難以進行這方面的工作的。（6） 沒有因充油而潛在的易燃、易爆等危險。非常規(guī)互感器的絕緣結(jié)構(gòu)相對簡單，一般不采用油作為絕緣介質(zhì)，不會引起火災(zāi)和爆炸等危險。（7） 體積小、重量輕。非常規(guī)互感器無鐵芯，其重量較相同電壓等級的電磁式互感器小很多。美國西屋公司公布的345kv油浸式電流互感器的重量有2t左右，

41、而相同電壓等級的oct重量僅為109kg，這給運輸和安裝帶來很大方便。終上所述，非常規(guī)互感器以其優(yōu)越的性能、適應(yīng)了電力系統(tǒng)數(shù)字化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展的需要，并具有明顯的經(jīng)濟效益和社會效益，對于保證日益龐大和復(fù)雜的電力系統(tǒng)安全可靠性運行并提高其自動化程度具有深遠的意義。3.4 合并單元mu3.4.1.1 合并單元綜述電子式互感器通常由傳感模塊和合并單元mu（merging unit）兩部分構(gòu)成，傳感模塊又稱端模塊，安裝在高壓一次側(cè)，負責采集、轉(zhuǎn)換一次側(cè)電壓電流并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。合并單元安裝在二次側(cè)，其主要功能是同步采集多路ect/evt輸出的數(shù)字信號并按照iec標準規(guī)定的格式發(fā)送給保護測控設(shè)備。

42、合并單元主要特點有：mu到ied設(shè)備之間采取高速單向數(shù)據(jù)連接；采用32位crc的數(shù)字電路實現(xiàn)采樣數(shù)據(jù)校驗；具有高速采樣率，每周波采樣頻率達80或256點；物理層采用光纖；數(shù)據(jù)層支持100mb/s以太網(wǎng)。3.4.2 合并單元配置原則一般來講合并單元的配置方案將決定系統(tǒng)的安全性與可靠性，配置原則是保證一套系統(tǒng)出問題不會導(dǎo)致保護誤動，也不會導(dǎo)致保護拒動。電子式互感器或就地采集單元的二次轉(zhuǎn)換模塊需要冗余配置，轉(zhuǎn)換器中電流需要冗余采樣，分別用于測量、保護啟動和保護動作，數(shù)據(jù)合并單元冗余配置并分別連接冗余的電子式互感器模塊，合并單元可以安裝在開關(guān)附近或保護小室。220 kv-750 kv電壓等級合并單元應(yīng)

43、按雙套配置。110 kv及以下間隔合并單元應(yīng)按單套配置。主變各側(cè)合并單元應(yīng)按雙套配置。對于接入母線的設(shè)備，如接入3/2接線合并單元應(yīng)按母線單套配置；雙母線接線合并單元應(yīng)按雙套配置；雙母單分段或雙母雙分段接線合并單元應(yīng)按四套配置；單母線或單母分段按線合并單元應(yīng)按雙套配置。圖2-51 電子式互感器數(shù)據(jù)接口配置示意圖3.5 非常規(guī)互感器技術(shù)要求電子式互感器可以采用電流電壓式混合式互感器。也可采用單獨配置的電流電壓互感器，按間隔布置。對35kv及以上電壓等級的互感器選用數(shù)字信號輸出的電子式互感器。對于10kv及以下電壓等級的互感器可以選用小電壓信號輸出的電子式互感器。為滿足繼電保護雙重化配置的要求，對

44、雙重化配置的繼電保護使用電子式互感器的傳感模塊(包括電流、電壓)、合并單元必須冗余配置，確保任何一套系統(tǒng)出問題時不會導(dǎo)致保護拒動。用于計量的電子式互感器的傳感模塊、合并單元可和繼電保護使用的傳感模塊、合并單元共用（不同的輸入回路）。合并單元合并單元的輸出協(xié)議應(yīng)支持iec61850-9-1、iec61850-9-2。電子互感器選擇具備多個光纖以太網(wǎng)口的產(chǎn)品，建議整站保持采樣速率的統(tǒng)一性。3.6 非常規(guī)互感器配置原則對于新建站，35kv以上電壓等級優(yōu)先考慮采用電子式互感器，采用帶模擬插件的合并單元進行數(shù)字轉(zhuǎn)換，主變各側(cè)間隔采用特性相同的電子式互感器。對于擴建、改造站，可使用常規(guī)互感器，條件成熟時可

45、采用電子式互感器，380v采用常規(guī)互感器。 220kv-750 kv電流互感器保護繞組按照雙重化要求配置。110 kv及以下電流互感器保護繞組按照單重化要求配置。主變各側(cè)及中性點電流互感器按照雙重化要求配置。出線、主變進線電壓互感器，母線電壓互感器保護繞組按照雙重化要求配置，220 kv以下電壓等級出線電壓互感器按照單重化要求配置。220 kv以下變電站電壓互感器按照單重化要求配置。主變保留中性點套管電流互感器，其余套管電流互感器若與主變各側(cè)進線電流互感器功能重疊可取消。3.7 數(shù)據(jù)采集與同步數(shù)字化變電站中的過程層設(shè)備若采用就地采集單元，則對于以下的幾種情形必須考慮同步問題；即各電壓、電流之間

46、、變壓器不同的電壓等級之間需考慮同步采樣；變壓器差動保護從不同電壓等級的多個間隔獲取數(shù)據(jù)存也在同步問題；母線差動保護從多個間隔獲取數(shù)據(jù)也存在同步問題；以及線路縱差保護線路兩端數(shù)據(jù)采樣也存在同步問題。對于電網(wǎng)的運行或事故系統(tǒng)分析需要有描述電網(wǎng)暫態(tài)過程的電流、電壓波形，斷路器、保護裝置動作時序的時間，各種事件發(fā)生的時間序列在電網(wǎng)運行或故障分析過程中起著決定性的作用。目前變電站各種ied設(shè)備均采用數(shù)字化處理技術(shù)，內(nèi)部晶振回路可以在輸出信息中附以時標信息，但由于內(nèi)部晶振回路因設(shè)備的質(zhì)量、使用壽命會產(chǎn)生較大的時間偏差，在實際系統(tǒng)應(yīng)用中往往出現(xiàn)不同ied的設(shè)備時間累計誤差很大。數(shù)字化變電站的一個基礎(chǔ)平臺是

47、電子式互感器的使用，電子式互感器對電量的同步測量是過程層同步對時的重要任務(wù)，對同步精度要求最高。電子互感器同步采樣是指在電力系統(tǒng)的不同采樣點同時開始采樣, 使不同互感器采樣點的采樣結(jié)果在時間上具有同步性, 同步采樣對故障判斷、 系統(tǒng)穩(wěn)定分析與控制等都具有重要意義。這里所說的同步是采樣時間的同步, 并不是與電網(wǎng)系統(tǒng)頻率的同步, 它采用固定采樣頻率進行等間隔采樣, 是準同步采樣。 因交流電氣信號是一種特殊的周期信號, 其頻譜是分布在基波及其整數(shù)倍頻率上的線譜, 為了保證測量精度, 需保證采樣信號和原信號嚴格同步, 否則將出現(xiàn)頻譜泄漏, 造成信號頻譜中各譜線之間相互影響, 同時在譜線兩側(cè)其他頻率點上

48、出現(xiàn)一些幅值較小的假譜, 從而使測量結(jié)果偏離實際值。合并單元需接入多個電子式互感器的信號， 因此必須考慮各接人量的采樣同步問題， 它主要包含四個層面。 ( 1 )同一間隔內(nèi)的各電壓電流量的同步測量。 ( 2 )關(guān)聯(lián)多間隔之問的同步 。例如集中式母線保護、 主設(shè)備縱聯(lián)差動保護等裝置均需相關(guān)間隔的電壓電流同步測量數(shù)據(jù)。 ( 3 )關(guān)聯(lián)變電站間的同步，主要用于輸電線路相關(guān)保護。 ( 4 )廣域同步。大電網(wǎng)廣域監(jiān)測系統(tǒng)（wide area measurement system,wams )需要全系統(tǒng)范圍內(nèi)的同步相角測量， 在未來大規(guī)模使用電子式互感器的情況下，這可能導(dǎo)致出現(xiàn)全系統(tǒng)范圍內(nèi)采樣數(shù)據(jù)同步。

49、3.7.1 采樣數(shù)據(jù)同步方法(1) 依靠全球定位系統(tǒng)( gps ) 秒脈沖信號 即全站及相鄰站采用同一gps秒脈沖信號， 以gps秒脈沖信號來調(diào)整所有智能采集模塊的采樣間隔， 經(jīng)合并單元匯總后，自動實現(xiàn)各模擬量的同步采樣。 這種方法的同步效果取決于gps秒脈沖的精度及完整性， g p s秒脈沖的丟失可能直接影響同步的精度 。 (2) 采用插值法， 各測量環(huán)節(jié) a/d進行非同步采樣， 而在合并單元中用插值法計算各路電流電壓量在同一時刻的采樣值，它不依賴于 gp s信號而完成采樣數(shù)據(jù)的同步， 較前一種方法有更高的可靠性 。在實際工程中可同時使用上述 2種方法，即當有g(shù)p s秒脈沖信號且完整時，可達

50、到很高的同步精度，誤差在n s級；當gp s脈沖丟失時，同步精度略低，誤差在 s 級，仍可滿足保護和計量的精度要求。3.7.2 電子式互感器同步電子式互感器同步問題包含的幾個層面。（1）同一間隔內(nèi)的各電壓電流量的同步。（2）關(guān)聯(lián)多間隔之間的同步。如主變差動、母線差動。（3）關(guān)聯(lián)變電站間的同步。如線路光纖差動保護。3.8 小結(jié)非常規(guī)互感器的技術(shù)對于變電站自動化系統(tǒng)帶來的影響主要體現(xiàn)在數(shù)據(jù)采集環(huán)節(jié)的數(shù)字化應(yīng)用，信息的集成化，一、二次系統(tǒng)電氣隔離對于二次系統(tǒng)安全性的提高，并將大大簡化現(xiàn)場試驗，實現(xiàn)保護應(yīng)用原理的簡潔化、提高保護裝置的安全性等，因此隨著非常規(guī)互感器技術(shù)的日臻成熟，將引領(lǐng)變電站應(yīng)用技術(shù)進

51、入一個全新的發(fā)展階段。第4章 智能一次設(shè)備4.1 智能一次設(shè)備概述基于智能化傳感器技術(shù)、微處理技術(shù)和數(shù)字通信，一次設(shè)備被檢測的信號回路和被控制的操作驅(qū)動回路采用微處理器和光電技術(shù)設(shè)計，簡化了常規(guī)機電式繼電器及控制回路的結(jié)構(gòu)，數(shù)字程控器及數(shù)字公共信號網(wǎng)絡(luò)取代傳統(tǒng)的電纜連接。換言之，變電站二次回路中常規(guī)的繼電器及其邏輯回路被可編程序代替，常規(guī)的強電模擬信號和控制電纜被光電數(shù)字信號和光纖代替。智能化模塊可監(jiān)視控制回路的完好性，監(jiān)視開關(guān)的氣體壓力、密度、斷口的行程、壓力泵的起動時間累計等，為狀態(tài)檢修創(chuàng)造條件。位置信息甚至跳合閘命令都可以通過網(wǎng)絡(luò)傳送。在數(shù)字化新建或改造過程中，鑒于傳統(tǒng)變電站的變壓器、斷

52、路器等一次設(shè)備本身不具備goose報文通訊功能，需要在變壓器、斷路器等一次設(shè)備就地安裝智能終端終端，實現(xiàn)將變壓器或斷路器的模擬量及開關(guān)量的各種位置、告警信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后經(jīng)光纖送至主控室保護測控裝置。同時保護測控裝置輸出數(shù)字控制信號到智能終端，經(jīng)智能終端轉(zhuǎn)換為電信號量后作為斷路器的分、合閘指令。智能終端具有遙信、遙控、事件記錄、gps對時及對一次設(shè)備的在線監(jiān)測等功能，與間隔層設(shè)備的通信符合iec 61850國際標準。正是采用了goos e 報文，所有配置好的信息( 如跳閘、互鎖、斷路器狀態(tài)) 在網(wǎng)絡(luò)上可靠傳輸，使傳統(tǒng)變電站用于傳輸跳閘和裝置信號的紛繁復(fù)雜的硬接線在數(shù)字化變電站中將不復(fù)存在，不

53、僅簡化了二次接線，而且大幅降低了設(shè)備投資成本。智能一次設(shè)備發(fā)展的理想模式是智能開關(guān)設(shè)備，即在一次設(shè)備設(shè)計之初，應(yīng)將傳感器、微處理器、操作箱、通信接口等全部或部分部件集成于一次設(shè)備本體，集智能診斷和控制技術(shù)于一身，對外的數(shù)據(jù)通過光纖連接實現(xiàn)。但是目前實現(xiàn)難度較大。在目前一體化智能一次設(shè)備尚未成熟的現(xiàn)狀下，采用智能終端是較為現(xiàn)實的實現(xiàn)手段。即所謂的一次設(shè)備智能化，將智能終端作為一次設(shè)備的智能化接口，實現(xiàn)智能一次設(shè)備的功能要求，且不改變現(xiàn)有一次設(shè)備的部分智能化功能。4.2 智能一次設(shè)備滿足功能要求1） 設(shè)備應(yīng)自帶各種傳感器，應(yīng)能對自身各種重要狀態(tài)參量實現(xiàn)在線監(jiān)測和自診斷；2） 充分利用計算機技術(shù)，能

54、對自身各種開關(guān)量數(shù)據(jù)進行采集、數(shù)字化轉(zhuǎn)換和事件記錄，并具備完善的報警功能；3） 充分利用通信技術(shù)，應(yīng)具備標準化的通信接口，本身應(yīng)能組織goose報文，經(jīng)過程層以太網(wǎng)與間隔層、其他過程層設(shè)備進行數(shù)據(jù)通信，實現(xiàn)互操作性；4） 對于斷路器，應(yīng)具備操作箱功能，就能通過光纖接收間隔層設(shè)備的goose控制命令，實現(xiàn)分合閘等操作。5） 對其內(nèi)部的二次回路進行優(yōu)化設(shè)計，環(huán)境及電磁兼容指標應(yīng)按照iec61850-3進行設(shè)計；6） 具有良好的電磁兼容性能，抗干擾能力強，抗震動能力強，功耗低，工作溫度范圍寬；7） 絕緣電阻、介質(zhì)強度、沖擊電壓均應(yīng)滿足電力行業(yè)標準61850的要求。應(yīng)具備人機界面功能，能顯示相關(guān)監(jiān)測數(shù)

55、據(jù)，提供給用戶直觀的信息；8） 應(yīng)能對設(shè)備的工作模式、報警閾值等進行設(shè)置。通信協(xié)議及模型應(yīng)采用dl/t860推薦標準，互操作性應(yīng)滿足iec61850一致性測試要求。應(yīng)能接入站內(nèi)同步對時網(wǎng)絡(luò)，通過光纖接收站內(nèi)同步對時信號；9） 具備定點分合閘、防誤閉鎖、重合閘、檢同期等高級功能。4.3 智能開關(guān)理想的智能開關(guān)是指在斷路器內(nèi)嵌電壓、電流變換器及其光電測量系統(tǒng)，由微機控制的二次系統(tǒng)、ied設(shè)備和相應(yīng)的智能軟件完成集成開關(guān)系統(tǒng)智能性的開關(guān)設(shè)備。其最大的優(yōu)點是間隔內(nèi)自動閉鎖的“五防”，保證設(shè)備和人身安全；按電壓波形控制合閘角，按最佳滅弧時間控制跳閘，以減少操作過電壓實現(xiàn)重合閘；實現(xiàn)設(shè)備在線監(jiān)測和診斷，為

56、狀態(tài)檢修提供參考；實現(xiàn)就地重合閘以及其它當?shù)乜梢詧?zhí)行的功能，而不依賴站控層控制系統(tǒng)。4.4 智能終端智能終端采用光纖通信，與間隔層設(shè)備間主要用goose協(xié)議傳遞上下行信息。智能終端采用二次電纜與斷路器、刀閘、變壓器連接，采集和控制各種所需的信號。對雙重化保護配置的間隔，智能終端也應(yīng)雙重化配置，并應(yīng)置于同一控制柜內(nèi)，并且分別使用不同回路的電源供電。智能終端的goose信息處理時延應(yīng)較小，滿足站內(nèi)各種網(wǎng)絡(luò)情況下goose最大傳輸處理時延為4ms的要求。智能終端輸出最低功率為-20dbm，輸入最低功率為-30dbm，相應(yīng)接收側(cè)的接收功率裕度為10dbm以上。智能終端應(yīng)具備goose命令記錄功能，記錄收到goose命令時刻、goose命令來源及出口動作時刻等內(nèi)容，記錄條數(shù)不應(yīng)少于100條，并能提供便捷的查看方法。智能終端應(yīng)有完善的閉鎖告警功能，包括電源中斷、通信中斷、通信異常、goose斷鏈、裝置內(nèi)部異常等。戶外布置的智能終端屏體的防護等級應(yīng)為ip54以上；智能終端的電磁干擾抗擾性指標必須滿足國標dl/t860