智能變電站介紹講解

1、hl務(wù)實(shí)求精協(xié)作創(chuàng)新幸京南瑞繼保電乞肯限公可hl智能變電站介紹智能變電站概述電子式互感器 GOOSE技術(shù) IEC 61850簡介智能變電站的實(shí)施智能變電站繼電保護(hù)技術(shù)規(guī)范智能變電站概述智能變電站的概念：采用先進(jìn)、可靠、集成、低碳、環(huán)保的智能設(shè) 備，以全站信息數(shù)字化、通信平臺網(wǎng)絡(luò)化、信息共 享標(biāo)準(zhǔn)化為基本要求，自動完成信息采集、測量、 控制、保護(hù)、計量和監(jiān)測等基本功能，并可根據(jù)需 要支持電網(wǎng)實(shí)時自動控制、智能調(diào)節(jié)、在線分析決 策、協(xié)同互動等高級功能的變電站。I 智能變電站概述變電站的智能化是一個不斷發(fā)展的過程。就目 前技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀而言，智能變電站是：由電子式互感器、智能化開關(guān)等智能化一次設(shè) 備、

2、網(wǎng)絡(luò)化二次設(shè)備分層構(gòu)建，建立在IEC 61850 通信規(guī)范基礎(chǔ)上，能夠?qū)崿F(xiàn)變電站內(nèi)智能電氣設(shè)備 間信息共享和互操作的現(xiàn)代化變電站。智能變電站概述 一次設(shè)備智能化：電子式互感器智能終端（過渡）、智能開關(guān)在線監(jiān)測、狀態(tài)檢修二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化：站控層網(wǎng)絡(luò)MMSGOOSE、 SMV設(shè)備對象模型化：一次設(shè)備對象二次設(shè)備功能模塊通信模型hR 智能變電站概述信息采集、傳輸、處理、輸出過程完全數(shù)字化的變 電站，設(shè)備間交換的信息用數(shù)字編碼表示：通信網(wǎng)絡(luò)減少連接線數(shù)量光纜取代電纜：抗干擾、不傳輸干擾可檢錯糾錯不產(chǎn)生附加誤差hli與傳統(tǒng)變電站的比較工作站1 工作站2達(dá)動站工作站L 工作站2 遠(yuǎn)幼站RS483、以太網(wǎng)II

3、EC61870-5-103 I傳統(tǒng)一次設(shè)備GPS站控層間!91愿傳統(tǒng)變電站結(jié)構(gòu)圖數(shù)字化變電站結(jié)構(gòu)圖K 傳統(tǒng)變電站模擬凰電純JKCTPTPTPT二次電壓繼電保護(hù)挖制和佶電纜挖制和佶電纜開關(guān)場小CTPTAD換開關(guān)城綸入綸入CPU電 器 輸 出保護(hù)家智能變電站電FX九感器次電流電斥電流 線圏ABCPUI FB11分壓 器Vl ui111電流 線圈a rCPULEDk1L分圧 器AL11電流 線圏ADCPUI on分壓 器LLu為MilJ.JA3至砒力、測控、電能表尊斷路器智能終炊保護(hù)室保護(hù)開關(guān)場智能變電站的優(yōu)勢簡化二次接線少量光纖代替大量電纜提升測量精度數(shù)字信號傳輸和處理無附加誤差提高信息傳輸?shù)目煽?/p>

4、性CRC校驗(yàn)、通信自檢光纖通信無電磁兼容問題可采用電子式互感器無CT飽和、CT開路、鐵磁諧振等問題絕緣結(jié)構(gòu)簡單、干式絕緣、免維護(hù)智能變電站的優(yōu)勢 一、二次設(shè)備間無電聯(lián)系無傳輸過電壓和兩點(diǎn)接地等問題一次設(shè)備電磁干擾不會傳輸?shù)郊厥腋鞣N功能共享統(tǒng)一的信息平臺監(jiān)控、遠(yuǎn)動、保護(hù)信息子站、電壓無功控制VQC和 五防等一體化減小變電站集控室面積二次設(shè)備小型化、標(biāo)準(zhǔn)化、集成化 二次設(shè)備可靈活布置智能變電站發(fā)展歷程第一步：IEC61850實(shí)現(xiàn)監(jiān)控層通訊第二步：GOOSE應(yīng)用- 220kV紹興外陳變- 500kV金華蘭溪變 第三步：電子式互感器應(yīng)用（IEC60044-8、IEC61850-9-1點(diǎn)對點(diǎn) 通訊）-

5、 220kV青島午山變第四步：過程層全面網(wǎng)絡(luò)化-llOkV紹興大侶變（GOOSE、IEC61850-9-2. IEEE1588 精密時鐘同步協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)、GMRP組播注冊協(xié)議）- 220kV延壽變R 智能變電站介紹智能變電站概述電子式互感器 GOOSE技術(shù) IEC 61850簡介智能變電站的實(shí)施智能變電站繼電保護(hù)技術(shù)規(guī)范R 電子式互感器的概念一種裝置，由連接到傳輸系統(tǒng)和二次轉(zhuǎn)換 器的一個或多個電流或電壓傳感器組成，用 于傳輸正比于被測量的量，以供給測量儀器 、儀表和繼電保護(hù)或控制裝置。電子式互感器電子式互感器通常由傳感模塊和合并單元兩部分構(gòu) 成，傳感模塊又稱遠(yuǎn)端模塊，安裝在高壓一次側(cè)，負(fù)責(zé) 采集、

6、調(diào)理一次側(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)，負(fù)責(zé)對各相遠(yuǎn)端模塊傳來的信號做同 步合并處理。電壓等級越髙電子式互感器優(yōu)勢越明顯。比較項(xiàng)目常規(guī)互感器電子式互感器絕緣復(fù)雜絕緣簡單體積及重量大、重體積小、重量輕CT動態(tài)范圍范圍小、有磁飽和范圍寬、無磁飽和PT諧振易產(chǎn)生鐵磁諧振PT無諧振現(xiàn)象CT二次輸出不能開路可以開路輸出形式模擬量輸出數(shù)字量輸出hR 電子式互感器的原理和分類按一次傳感部分是否需要供電劃分-有源式電子互感器-無源式電子互感器按應(yīng)用場合劃分-GIS結(jié)構(gòu)的電子互感器-AIS結(jié)構(gòu)（獨(dú)立式）電子互感器-直流用電子式互感器電子式互感器的原理和分類Rogowski 線圈法拉笫電磁感應(yīng)

7、原理無源式電子式互感器有源式電容分壓電壓互感器電阻分壓-電流互鵬器電壓互感器1-低功率錢法拉第磁旋 光效應(yīng)磁光玻璃型賽格耐克 效應(yīng)全光纖/疔克爾效應(yīng)型逆壓電效應(yīng)型L-tSUM回=(W念牛YU:有源電子式互感器有源電子式互感器-利用電磁感應(yīng)等原理感應(yīng)被測信號 CT：空心線圈(RC);低功率線圈(LPCT) PT：分壓原理電容、電感、電阻-傳感頭部分具有需用電源的電子電路-利用光纖傳輸數(shù)字信號一獨(dú)立式、GIS式電流互感器利用空芯線圈及低功率線圈傳感被測一 次電流。低功率線圈（LPCT）的工作原理與常規(guī)CT 的原理相同，只是LPCT的輸出功率要求很小，因此 其鐵芯截面就較小。空芯線圈是一種密繞于非磁

8、性 骨架上的螺線管，如圖所示。空芯線圈不含鐵芯， 具有很好的線性度?？招揪€圈的輸出信號e與被測電流i有如下關(guān)系：有源電子式互感器電壓互感器利用電容分壓器測量電壓。為提高電壓 測量的精度，改善電壓測量的暫態(tài)特性，在電容分 壓器的輸出端并一精密小電阻。電容分壓器的輸出 信號U0與被測電壓Ui有如下關(guān)系：式中C1為高壓電容，C2為低壓電容。利用電子電路 對電壓傳感器的輸出信號進(jìn)行積分變換便可求得被測電壓。中問電極 LJ %叫= RC：魯GIS用電流電壓組合式互感器a:一次導(dǎo)體 b:SF6氣體 c:電容壞 d:線圈 e:接地外殼f:采集器NGIS用電流電壓組合式互感器220kV-500kV電壓等級 G

9、IS電子式電流電壓互感器BTFIrifcfe湮嘶同隔啟斑謹(jǐn)品110kV及以下電壓等級GIS電子式電流電壓互感器獨(dú)立式有源（組合式）電子互感器父合絕緣f光纖電容分壓器工工工圭工工工工工丁油IEC60044 8保護(hù).測控、計鍛IEC61850-9-1/2合并單元光纜有源電子式互感器的關(guān)鍵技術(shù)1、遠(yuǎn)端傳感模塊的穩(wěn)定性和可靠性（安置在室外 時溫度、電磁干擾等）2、繞制在陶瓷骨架上的空芯線圈結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性對 測量精度的影響。3、對獨(dú)立結(jié)構(gòu)的有源式電子互感器的遠(yuǎn)端模塊取 電技術(shù)。無源電子式互感器與有源式電子互感器相比，無源式電子互感 器的傳感模塊利用光學(xué)原理，由純光學(xué)器件 構(gòu)成，不含有電子電路，其有著有源式

10、無法 比擬的電磁兼容性能-利用光纖傳輸傳感信號-傳感頭部分不需電子電路及其電源-獨(dú)立安裝的互感器的理想解決方案Faraday磁光效應(yīng)（電流互感器）-Pockets電光效應(yīng)（電壓互感器）|Wk! Faraday磁光效應(yīng)（電流互感器）Pockels電光效應(yīng)（電壓互感器）無源電子式互感器結(jié)構(gòu)比纖電流傳感器; 次導(dǎo)線絕緣r次場光纖保護(hù)測控光纖耦合器計敞光纖偏拡器光纖調(diào)制器主控室或保護(hù)小室:無源電子式互感器電子式互感器配置原則光學(xué)傳感材料的選擇 傳感頭的組裝技術(shù) 微弱信號檢測 溫度對精度的影響 振動對精度的影響 長期穩(wěn)定性電子式互感器合并單元山相電流傳蜥器輸出一次變換 偵屋）丁| b相電流傳虜器輸山：次

11、交換（測堆）1| c相吧流傳妙測輸山一次芟換（救旳而軒電流陽匹愴出二次支換 淋眄砰THi流伎!tg；8輸由二次芟換（保護(hù)廠ctn電afttiewswiij次費(fèi)換（保護(hù)中性雖電流輸出二次變換合并卬元(Merging unit)丹和電樂傳感JS輸出二次變換電源b相電壓傳感醤輸出一次變換時鐘（:相電爪傳肚誥輸出二次變換付找電丿k輸出一次變換合并單元對來自遠(yuǎn)端模塊的各相電流電壓信號進(jìn) 行同步，并轉(zhuǎn)發(fā)給二次設(shè)備 配置原則是保證一套系統(tǒng)出問題不會導(dǎo)致保護(hù) 誤動，也不會導(dǎo)致保護(hù)拒動 電子式互感器的遠(yuǎn)端模塊和合并單元需要冗余 配置 遠(yuǎn)端模塊中電流需要冗余采樣 合并單元冗余配置并分別連接冗余的電子式互 感器遠(yuǎn)端

12、模塊，合并單元可以安裝在開關(guān)附近 或保護(hù)小室電子式互感器配置原則220kV及以上電壓等級： 羅氏線圈和低功率線 圈均雙重化 A/D采樣雙重化 合并單元雙重化 采用組合式：三相電 流、三相線路PTllOkV電壓等級： 不需雙重化 220kV及以上主變的11 OkV側(cè)需雙重化 建議采用組合式：三相電流、三相線路PTllOkV以下電壓等級： 不建議采用電子式互感器傳統(tǒng)互感器就地采樣技術(shù)簡單可與智能終端合并，節(jié)省設(shè)備減少電纜，降低負(fù)載提高傳統(tǒng)互感器性能電子式互感器采樣值傳輸規(guī)約IEC 60044-8:物理層：傳輸速度2.5Mbit/s,曼徹斯特編碼， 光纖或銅線傳輸鏈路層：IEC60870-5-1規(guī)定

13、的FT3格式應(yīng)用：固定數(shù)據(jù)集優(yōu)點(diǎn)：不依賴于外部同步時鐘，誰用數(shù)據(jù)誰同步 處理，可靠性高。缺點(diǎn)：物理接口專用接口；數(shù)據(jù)點(diǎn)對點(diǎn)傳輸，接 線較復(fù)雜。1 電子式互感器采樣值傳輸規(guī)約IEC 61850-9-1/2:物理層：以太網(wǎng)，光纖傳輸鏈路層：以太網(wǎng)地址、優(yōu)先級標(biāo)志/虛擬局域網(wǎng)、 以太網(wǎng)類應(yīng)用：9-1:無數(shù)據(jù)集配置，數(shù)據(jù)集固定與60044-8 相同，支持USVCB月艮務(wù)（單播采樣值服務(wù)映射）；9-2:可變數(shù)據(jù)集，支持MSVCB類服務(wù)（多播采 樣值服務(wù)映射）優(yōu)點(diǎn)：物理接口標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)接口； 9-2可以組網(wǎng)傳 輸，利于數(shù)據(jù)共享；缺點(diǎn)：依賴外部時鐘，時鐘丟失時影響二次設(shè)備 功能。電子式互感器采樣數(shù)據(jù)同步問題三

14、相電流、電壓需要同步：三相平衡間隔內(nèi)電流電壓之間需要同步：功率、阻抗不同間隔的電流之間需要同步：差動（變壓器差動 保護(hù)從不同電壓等級的多個間隔獲取數(shù)據(jù)存在同 步問題，母線差動保護(hù)從多個間隔獲取數(shù)據(jù)也存在 同步）電子式互感器采樣數(shù)據(jù)同步方案1. 基于GPS秒脈沖同 步的同 步采樣（IEC 61850-9- 1/2,基于以太網(wǎng)的采樣值傳輸延時無法確定， 只能采用同步時鐘法） 同步方法簡單 對交換機(jī)要求高 秒脈沖丟失時存在危險 同步時鐘不等于對時時鐘，可以不依賴于GPS電子式互感器采樣數(shù)據(jù)同步方案IEC 61850-9-1/2同步方法（在合并單元中進(jìn)行）| 插值數(shù)據(jù)同步的原理2. 二次設(shè)備通過再采

15、樣技術(shù)（插值算法） 實(shí)現(xiàn)同步仃EC 60044-8,基于采樣 值傳輸延時是確定 的，采用插值同步 法）采樣率要求高硬件軟件要求高,實(shí)現(xiàn)難度較大不依賴于GPS和秒 脈沖傳輸系統(tǒng)X1T11T12 丁 T13插值數(shù)據(jù)同步的原理實(shí)現(xiàn)不同遠(yuǎn)方模塊或者合并單元數(shù)據(jù)的同步。改變數(shù) 據(jù)的采樣頻率，以適合保護(hù)的算法。插值算法是通過采樣點(diǎn)的x（時間），y （瞬時值），以及 插值目標(biāo)殆x,來計算插值目扌示的y。最重要的內(nèi)容就是需要所有被用于同步的數(shù)扌居的x必 須在統(tǒng)一的時間體系內(nèi)，例如以采樣點(diǎn)的采集時間為準(zhǔn)。 要獲得準(zhǔn)確的采樣點(diǎn)的采集時刻，必須采取以下兩種方式 之一:1）接收方自己給數(shù)據(jù)貼上接收的時標(biāo)，然后減去數(shù)據(jù)

16、的發(fā) 送延時，就可以得到數(shù)據(jù)的采集時刻，這種情況下要求數(shù) 據(jù)發(fā)送延時是固定值。2）發(fā)送方將數(shù)據(jù)采樣的時刻填寫在數(shù)據(jù)幀內(nèi)，接收方以發(fā) 送方寫入的發(fā)送時間為準(zhǔn)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，這種情況適用于 發(fā)送延時不固定的情況。插值數(shù)據(jù)同步的原理tbtd淺圈傳饗角差.ta5lnssoood QNu-dj-IOAO。#SensorMerge UnitIEDN 插值數(shù)據(jù)同步的原理IEC 60044-8同步方法（在IED設(shè)備中進(jìn)行）NIEEE 1588同步對時網(wǎng)絡(luò)測量和控 制系統(tǒng)的精磨時 鐘同步協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)傳輸，需硬 件支持；與采樣值傳輸共用 鏈路，可靠性高；需交換機(jī)支持。IEEE 1588同步對時主時鐘從時鐘Delay+Off set = t2-t1Delay-Off set = t4-t3 其中:Offset為時間偏差Delay為傳輸延時A經(jīng)過推導(dǎo)，可以得到：Offset = (t2-tl)-(t4-t3)/2Delay = (t2-t 1) + (t4-t3) /2合