數(shù)字化變電站宣傳資料

1、目 錄第一章 概 述1第二章 相關(guān)技術(shù)82.1 IEC6185082.2 電子式互感器112.3 智能化高壓電器13第三章 實(shí)施方案15第四章 NS3000相關(guān)產(chǎn)品174.1 通用組態(tài)工具174.2 后臺(tái)系統(tǒng)204.3 間隔層測控裝置214.4 間隔層保護(hù)測控裝置234.5 遠(yuǎn)動(dòng)工作站244.6 智能操作單元254.7 合并單元264.8 保護(hù)子站284.9 公用信息管理機(jī)29第五章 工程應(yīng)用315.1 承德西地110kV變電站工程315.2 北京順義500kV 變電站工程325.3 浙江220kV外陳變電站工程325.4 廣東110kV沙坪變電站工程32第六章 數(shù)字化變電站裝置34數(shù)字化變電

2、站簡介第一章 概 述1.1 數(shù)字化變電站的概念近年來，計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息處理技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)發(fā)展迅速，對(duì)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)產(chǎn)生了巨大影響。隨著特高壓、大容量、超大系統(tǒng)電網(wǎng)的逐漸形成，對(duì)電網(wǎng)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。國家電網(wǎng)公司在“十一五”規(guī)劃中明確提出研究和推廣數(shù)字化變電站。變電站是電網(wǎng)中的節(jié)點(diǎn)，主要通過一次設(shè)備和線路完成輸變電的功能，而對(duì)一次設(shè)備實(shí)行監(jiān)控和保護(hù)需要自動(dòng)化的二次設(shè)備，因此對(duì)變電站運(yùn)行管理控制需要自動(dòng)化技術(shù),運(yùn)行管理控制水平的不斷提高依賴變電站自動(dòng)化技術(shù)的不斷發(fā)展?？梢哉f變電站自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展至今，就是不斷深化的數(shù)字化過程。“數(shù)字化變電站”是業(yè)界人士

3、對(duì)變電站自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的一種提煉說法,是一種共識(shí),即對(duì)一些關(guān)鍵技術(shù)的研究和應(yīng)用，會(huì)引領(lǐng)變電站自動(dòng)化技術(shù)以及相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)發(fā)生重大變革的共識(shí)，是一種發(fā)展的理念而不是簡單名詞定義。數(shù)字化變電站是以變電站一、二次系統(tǒng)為數(shù)字化對(duì)象，對(duì)數(shù)字化信息進(jìn)行統(tǒng)一建模，將物理設(shè)備虛擬化，采用標(biāo)準(zhǔn)化的網(wǎng)絡(luò)通信平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)信息共享和互操作，滿足安全、穩(wěn)定、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行要求的現(xiàn)代化變電站。數(shù)字化變電站技術(shù)將處于不斷發(fā)展和完善的進(jìn)程中。就目前而言，符合IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的變電站通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)、智能化的一次設(shè)備（如電子式互感器、智能化開關(guān)等）、網(wǎng)絡(luò)化的二次設(shè)備、自動(dòng)化的運(yùn)行管理系統(tǒng)，為其最主要的技術(shù)特征。從長遠(yuǎn)發(fā)展來看，面

4、向數(shù)字化電網(wǎng)的需求，數(shù)字化變電站技術(shù)還將涉及的內(nèi)容有：變電站之間、變電站與控制中心之間的信息交互技術(shù)，信息安全技術(shù)，廣域同步采樣技術(shù)、實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測技術(shù)，電能質(zhì)量在線監(jiān)測技術(shù)、實(shí)時(shí)分析技術(shù)，以及一、二次系統(tǒng)的技術(shù)融合。1.2 數(shù)字化變電站研究內(nèi)容與預(yù)期成果1.2.1數(shù)字化變電站一次設(shè)備研究1) 光學(xué)電子式互感器研究研究基于多種原理的光學(xué)電子式互感器；研究光學(xué)電子式互感器原理；研究電光學(xué)子式互感器制造工藝；研究光學(xué)電子式互感器電源供給、校驗(yàn)、維護(hù)技術(shù)；解決壽命、溫度、振動(dòng)、電場的影響等問題。掌握新型光學(xué)電子式互感器原理，實(shí)現(xiàn)光學(xué)電子式互感器自主制造工藝，突破電源供給、校驗(yàn)、維護(hù)等關(guān)鍵技術(shù)，解決壽命

5、、溫度、振動(dòng)、電場的影響等問題。2) 非光電電子式數(shù)字互感器研究研究其它基于多種原理的電子式互感器；研究非光電電子式互感器原理、制造工藝、電源供給、校驗(yàn)、維護(hù)技術(shù)；研制滿足各種電壓等級(jí)需求的非光電電子式互感器。掌握其它非光電電子式互感器原理，實(shí)現(xiàn)自主制造工藝，突破電源供給、校驗(yàn)、維護(hù)等關(guān)鍵技術(shù)，研制出滿足各種電壓等級(jí)需求的非光電電子式數(shù)字互感器。3) 電子式互感器在數(shù)字化變電站中的應(yīng)用研究研究電子式互感器、合并單元在數(shù)字化變電站中的應(yīng)用前景；研究電子式互感器對(duì)數(shù)字化變電站體系的影響和變革；研究電子式互感器對(duì)電力系統(tǒng)相關(guān)專業(yè)理論及實(shí)施架構(gòu)的突破；研究現(xiàn)有規(guī)程對(duì)光學(xué)電子式互感器的約束，研究與規(guī)程、

6、標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、計(jì)量的協(xié)調(diào)方法。提出電子式互感器、合并單元在數(shù)字化變電站中的應(yīng)用前景和步驟，提出電子式互感器、合并單元對(duì)數(shù)字化變電站體系的影響和變革，提出與規(guī)程、標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、計(jì)量的協(xié)調(diào)方法，指導(dǎo)數(shù)字化變電站的實(shí)施。4) 高壓電器數(shù)字化、智能化技術(shù)研究研究智能化高壓電器未來發(fā)展對(duì)數(shù)字化變電站的影響；研究數(shù)字化變電站發(fā)展對(duì)智能化高壓電器的要求；研究在線監(jiān)視技術(shù)、智能控制技術(shù)、電子操動(dòng)技術(shù)等；研究智能模塊的高可靠性設(shè)計(jì)技術(shù)；研究與二次系統(tǒng)的接口。提出智能化高壓電器未來發(fā)展對(duì)數(shù)字化變電站的影響、以及數(shù)字化變電站發(fā)展對(duì)智能化高壓電器的要求；提出智能高壓電器在線監(jiān)視、智能控制、電子操動(dòng)等的技術(shù)方案和產(chǎn)品，完成

7、智能模塊的高可靠性設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)與二次系統(tǒng)的接口。1.2.2數(shù)字化變電站二次系統(tǒng)研究1) 數(shù)字化變電站自動(dòng)化系統(tǒng)總體方案研究研究變電站自動(dòng)化系統(tǒng)技術(shù)現(xiàn)狀、現(xiàn)有條件及發(fā)展趨勢；研究IEC61850與中國國情的結(jié)合；研究不同電壓等級(jí)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)站控層、間隔層、過程層設(shè)備的實(shí)施方案；進(jìn)行軟、硬件平臺(tái)及網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、帶寬、介質(zhì)的選擇和論證；確定實(shí)施數(shù)字化變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的技術(shù)路線；研究現(xiàn)有變電站自動(dòng)化系統(tǒng)向數(shù)字化變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的過渡方案。 提出變電站自動(dòng)化系統(tǒng)技術(shù)現(xiàn)狀、現(xiàn)有條件及發(fā)展趨勢，以電子式互感器的應(yīng)用和IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)現(xiàn)為主要切入點(diǎn)，提出不同電壓等級(jí)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)站控層、間隔層、過程層

8、設(shè)備的實(shí)施方案，提出實(shí)施數(shù)字化變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的技術(shù)路線，并提出現(xiàn)有變電站自動(dòng)化系統(tǒng)向數(shù)字化變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的過渡方案。 2) 數(shù)字化變電站通用支撐平臺(tái)技術(shù)的研究研究SoPC/FPGA設(shè)計(jì)技術(shù)、實(shí)時(shí)嵌入式系統(tǒng)技術(shù)、通網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和高速數(shù)據(jù)總線技術(shù)等，研究數(shù)字化變電站的軟、硬件平臺(tái)及網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，開發(fā)面向數(shù)字化變電站應(yīng)用的通用軟、硬件支撐平臺(tái)，滿足不同電壓等級(jí)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)站控層、間隔層、過程層設(shè)備的研制需求。研制面向數(shù)字化變電站應(yīng)用的通用軟、硬件支撐平臺(tái)。3) 數(shù)字化變電站、集控站監(jiān)控軟件技術(shù)研究研究具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的數(shù)字化變電站、集控站監(jiān)控軟件；研究安全操作系統(tǒng)平臺(tái)的應(yīng)用；研究IEC61850標(biāo)準(zhǔn)

9、的實(shí)現(xiàn)技術(shù)；研究通用配置工具；人性化操作界面的研究；研究信息智能分析、綜合處理方案和算法。 開發(fā)出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的數(shù)字化變電站、集控站監(jiān)控軟件；基于安全操作系統(tǒng)平臺(tái)，滿足電力系統(tǒng)信息安全要求；符合IEC61850標(biāo)準(zhǔn)，支持與測控、保護(hù)等各種智能裝置的無縫通訊，實(shí)現(xiàn)即插即用；提供通用的配置工具，支持功能自由分配，滿足裝置互換性的要求；支持信息智能分析、綜合處理，提供友善人機(jī)接口，滿足變電站安全操作、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行等管理需求。4) 電子式互感器數(shù)據(jù)采集及測控技術(shù)研究研究電子式互感器接口技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)；研究高速、高精度數(shù)據(jù)采集技術(shù)；研究同步采集技術(shù)；研究數(shù)據(jù)采集冗余、容錯(cuò)技術(shù)；研究符合IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的

10、網(wǎng)絡(luò)化測控軟硬件平臺(tái)；研制適合數(shù)字化變電站就地安裝的測控設(shè)備；研究數(shù)字化變電站安穩(wěn)和自動(dòng)解列的數(shù)據(jù)采集技術(shù)；研究基于信息共享的快速解列技術(shù)；研究數(shù)字化變電站動(dòng)態(tài)監(jiān)測技術(shù)；研究測控、保護(hù)、測距、錄波、動(dòng)態(tài)相量測量和電能質(zhì)量監(jiān)測等功能整合技術(shù)；研究未來測控模式的變革趨勢。實(shí)現(xiàn)二次設(shè)備與數(shù)字式互感器的標(biāo)準(zhǔn)化接口，開發(fā)研制合并單元，實(shí)現(xiàn)過程數(shù)據(jù)的高速、高精度同步采集，為各種功能的二次設(shè)備提供技術(shù)基礎(chǔ)；研制出符合IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)化測控軟硬件平臺(tái)；研制出適合數(shù)字化變電站就地安裝的測控設(shè)備；研制數(shù)字化變電站安穩(wěn)和自動(dòng)解列裝置；開發(fā)出一體化功能裝置；提出未來測控模式的變革趨勢。5) 數(shù)字化變電站繼電

11、保護(hù)研究研究符合IEC61850標(biāo)準(zhǔn)、基于電子式互感器應(yīng)用的繼電保護(hù)新原理、新方法；研究基于同步采樣等技術(shù)的繼電保護(hù)新原理；研究符合IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)化繼電保護(hù)軟硬件平臺(tái)和信息模型；研制適合數(shù)字化變電站就地安裝的繼電保護(hù)裝置；研究數(shù)字化變電站中行波信息獲取方法；研究基于電子式互感器的數(shù)字化故障定位技術(shù)。提出符合IEC61850標(biāo)準(zhǔn)、基于電子式互感器應(yīng)用的繼電保護(hù)新原理、新方法，提出基于同步采樣等技術(shù)的繼電保護(hù)新原理；研制出符合IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)化繼電保護(hù)軟硬件平臺(tái)；開發(fā)出適合數(shù)字化變電站分散化就地安裝的繼電保護(hù)裝置。開發(fā)基于電子式互感器的行波測距裝置。提高繼電保護(hù)的精度和可靠性

12、，提高對(duì)電力系統(tǒng)故障的快速響應(yīng)和高靈敏性。6) 數(shù)字化變電站數(shù)據(jù)中心與信息管理技術(shù)研究研究將變電站測控、保護(hù)、錄波、同步向量等各種智能設(shè)備的不同模型數(shù)據(jù)統(tǒng)一集中的處理技術(shù)；研究支持動(dòng)態(tài)模型的對(duì)象數(shù)據(jù)庫；研究為不同類型的信息管理主站系統(tǒng)提供不同模型數(shù)據(jù)的技術(shù)；研究在數(shù)據(jù)采集完整的基礎(chǔ)上對(duì)數(shù)據(jù)的分析、處理與應(yīng)用；研究應(yīng)用數(shù)據(jù)倉庫、數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)據(jù)安全等新技術(shù)；研究模糊數(shù)學(xué)、人工智能、專家系統(tǒng)等多種學(xué)科知識(shí)的集成應(yīng)用。采用動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)模型管理技術(shù)，面向一、二次設(shè)備對(duì)象，存儲(chǔ)接入的測控、保護(hù)、錄波等智能設(shè)備的信息，以滿足變電站采集數(shù)據(jù)的集中與統(tǒng)一處理需求，并按主站的需求將綜合數(shù)據(jù)重新組織上送；實(shí)現(xiàn)在數(shù)據(jù)采集

13、完整的基礎(chǔ)上對(duì)數(shù)據(jù)的分析、處理與應(yīng)用，利用數(shù)據(jù)倉庫、數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)據(jù)安全等新技術(shù)，并綜合模糊數(shù)學(xué)、人工智能、專家系統(tǒng)等多種學(xué)科知識(shí)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行更為精細(xì)的分析，為運(yùn)行管理提供優(yōu)化信息和輔助決策支持。7) 數(shù)字化變電站仿真技術(shù)研究研究采用虛擬現(xiàn)實(shí)、3D動(dòng)畫、多媒體等技術(shù)；研究教案的自動(dòng)生成與管理；研究系統(tǒng)故障及人工誤操作、變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)操作等模擬技術(shù)。采用虛擬現(xiàn)實(shí)、3D動(dòng)畫、多媒體等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)逼真的變電站仿真環(huán)境；達(dá)到教案的自動(dòng)生成與管理；實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)故障及人工誤操作、變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)操作等模擬技術(shù)。8) 數(shù)字化變電站故障錄波技術(shù)研究研究采用電子式互感器和廣域同步采樣下故障錄波技術(shù)的特點(diǎn)；研究

14、同步采樣技術(shù)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)、高速通信技術(shù)、錄波啟動(dòng)技術(shù)在新型故障錄波技術(shù)中的應(yīng)用。針對(duì)采用電子式互感器和廣域同步采樣下故障錄波技術(shù)的特點(diǎn)，確保各個(gè)廠站故障錄波數(shù)據(jù)采集同步，為分析系統(tǒng)故障，特別是超高壓環(huán)網(wǎng)或聯(lián)絡(luò)線故障提供同步的原始暫態(tài)數(shù)據(jù)。實(shí)現(xiàn)同步采樣技術(shù)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)、高速通信技術(shù)、錄波啟動(dòng)技術(shù)在新型故障錄波技術(shù)中的應(yīng)用。9) 數(shù)字化變電站電能質(zhì)量監(jiān)測技術(shù)研究研究符合IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)化電能質(zhì)量軟硬件平臺(tái)；研究與電子式互感器的接口技術(shù)；研制滿足國家相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的電能質(zhì)量監(jiān)測裝置。研制出符合IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)化電能質(zhì)量軟硬件平臺(tái)；研制出滿足國家相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的電能質(zhì)量監(jiān)測裝置；實(shí)

15、現(xiàn)電能質(zhì)量的在線監(jiān)測、實(shí)時(shí)分析，實(shí)現(xiàn)保護(hù)、測控、電能質(zhì)量監(jiān)測的網(wǎng)絡(luò)化和一體化。10) 二次設(shè)備在線監(jiān)測及狀態(tài)檢修技術(shù)研究研究二次設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、健康狀態(tài)等在線監(jiān)測技術(shù)；研究二次設(shè)備運(yùn)行故障診斷、記錄、分析技術(shù)；研究二次設(shè)備檢修技術(shù)。提出數(shù)字化變電站及數(shù)字化電網(wǎng)對(duì)二次設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、健康狀態(tài)的要求，提出二次設(shè)備在線監(jiān)測系統(tǒng)方案及未來發(fā)展趨勢，實(shí)現(xiàn)二次設(shè)備在線監(jiān)測技術(shù)、運(yùn)行故障診斷、記錄、分析技術(shù)實(shí)用化，實(shí)現(xiàn)二次設(shè)備檢修技術(shù)。1.2.3數(shù)字化變電站電能計(jì)量技術(shù)研究研究數(shù)字化變電站電能計(jì)量技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢；研究電子式互感器在電能計(jì)量中的應(yīng)用；研究IEC62056標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)現(xiàn)方法。提出數(shù)字化變電站電能計(jì)量

16、技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，以電子式互感器的應(yīng)用和IEC62056標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)現(xiàn)為主要切入點(diǎn)，考慮IEC61850-7、IEC60870-5-102等標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)要求，針對(duì)電能計(jì)量準(zhǔn)確性、可靠性、數(shù)據(jù)安全性要求，提出電能計(jì)量裝置原理、構(gòu)成、準(zhǔn)確性要求及其現(xiàn)場校驗(yàn)、與電量計(jì)費(fèi)系統(tǒng)和電力市場交易中心的聯(lián)系等方案及規(guī)范。1.2.4一次設(shè)備在線監(jiān)測及狀態(tài)檢修技術(shù)研究研究一次設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、健康狀態(tài)等在線監(jiān)測技術(shù)及其信息接口；研究一次設(shè)備在線監(jiān)測技術(shù)可行性、成熟性、經(jīng)濟(jì)性、發(fā)展性及納入數(shù)字化變電站體系的現(xiàn)實(shí)可能及未來發(fā)展趨勢；研究一次設(shè)備在線監(jiān)測技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展對(duì)數(shù)字化變電站及數(shù)字化電網(wǎng)的影響；研究一次設(shè)備檢修技術(shù)。提出

17、大容量、特高壓、超大規(guī)模數(shù)字化電網(wǎng)對(duì)一次設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、健康狀態(tài)的要求，提出一次設(shè)備在線監(jiān)測系統(tǒng)的可行性、成熟性、經(jīng)濟(jì)性及未來發(fā)展趨勢，實(shí)現(xiàn)一次設(shè)備在線監(jiān)測及其接口技術(shù)實(shí)用化，實(shí)現(xiàn)一次設(shè)備檢修技術(shù)。1.2.5 數(shù)字遙視監(jiān)控技術(shù)研究研究如何基于局部視圖，建立基于位置感知的資源發(fā)現(xiàn)機(jī)制，并根據(jù)服務(wù)需求進(jìn)行協(xié)同和數(shù)據(jù)共享，動(dòng)態(tài)合理組織和優(yōu)化資源，從而提供透明服務(wù)的方法和技術(shù)?；谄者m應(yīng)用服務(wù)集成框架的支撐下研究在變電站集控中心和電網(wǎng)調(diào)度中心自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)遙視監(jiān)控系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)。 實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)字化變電站的遙視。實(shí)現(xiàn)普適的資源管理和優(yōu)化，根據(jù)用戶的上下文對(duì)服務(wù)內(nèi)容進(jìn)行自適應(yīng)分發(fā)，使之適合資源狀況。1.2.6

18、數(shù)字化變電站通信體系研究1) 數(shù)字化變電站通信架構(gòu)研究研究數(shù)字化變電站通信架構(gòu)和通信接口；研究數(shù)字化變電站通信系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性、完整性、可靠性、安全性、穩(wěn)定性要求；研究數(shù)字化變電站通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、帶寬、介質(zhì)等的構(gòu)成和選擇；研究數(shù)字化電網(wǎng)對(duì)數(shù)字化變電站的信息交互的影響；協(xié)調(diào)研究IEC61850、IEC62445、IEC61970等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。 提出數(shù)字化變電站通信架構(gòu)、信息接口及其實(shí)時(shí)性、完整性、可靠性、安全性、穩(wěn)定性要求，提出數(shù)字化變電站通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、帶寬、介質(zhì)等的構(gòu)成和選擇方案，提出 IEC61850、IEC62445、IEC61970等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)現(xiàn)方案。 2) 實(shí)時(shí)以太網(wǎng)技術(shù)研究研究過程層智能一

19、次設(shè)備接入系統(tǒng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬、通信安全性的要求；研究千兆以太網(wǎng)在數(shù)字化變電站中的應(yīng)用；研究滿足數(shù)字化變電站需求的工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)技術(shù)。提出過程層智能一次設(shè)備接入系統(tǒng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬、通信安全性的要求，實(shí)現(xiàn)千兆以太網(wǎng)在數(shù)字化變電站中的應(yīng)用，掌握滿足數(shù)字化變電站需求的工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)技術(shù)。1.2.7 相關(guān)技術(shù)概念、標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證環(huán)境研究1) 數(shù)字化變電站體系研究 研究數(shù)字化變電站的定義、內(nèi)涵、外延、發(fā)展階段、技術(shù)要求等內(nèi)容?；诂F(xiàn)實(shí)和發(fā)展的眼光、以自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)及技術(shù)創(chuàng)新為目標(biāo)、從電力系統(tǒng)未來發(fā)展需求的角度，對(duì)數(shù)字化變電站的國內(nèi)外現(xiàn)狀、技術(shù)體系、具體實(shí)施進(jìn)程等進(jìn)行全面研究及評(píng)估。2) 數(shù)字化變電站相關(guān)標(biāo)

20、準(zhǔn)的研究 系統(tǒng)研究IEC60044、IEC61850、IEC61970及其與中國國情的差異。制訂數(shù)字化變電站通用技術(shù)條件、IEC61850實(shí)施規(guī)范、IEC61970實(shí)施規(guī)范、數(shù)字式互感器通用技術(shù)條件、智能高壓電器通用技術(shù)條件等技術(shù)規(guī)范。3) 數(shù)字化變電站相關(guān)規(guī)范研究研究數(shù)字化變電站的設(shè)計(jì)規(guī)范，認(rèn)證、試驗(yàn)及驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，運(yùn)行及管理規(guī)范等。制訂不同電壓等級(jí)的數(shù)字化變電站通用設(shè)計(jì)規(guī)范，為數(shù)字化變電站的推廣實(shí)施提供指導(dǎo)；制訂不同電壓等級(jí)的數(shù)字化變電站及其設(shè)備入網(wǎng)技術(shù)條件、型式試驗(yàn)內(nèi)容和標(biāo)準(zhǔn)、工廠驗(yàn)收準(zhǔn)則和現(xiàn)場驗(yàn)收準(zhǔn)則等標(biāo)準(zhǔn)；制訂不同電壓等級(jí)的數(shù)字化變電站日常運(yùn)行、設(shè)備維護(hù)、檢修、操作規(guī)程、異常處理等運(yùn)行管

21、理規(guī)范。4) 數(shù)字化變電站典型設(shè)計(jì)分別提出針對(duì)不同電壓等級(jí)的數(shù)字化變電站典型設(shè)計(jì)方案。5) 數(shù)字化變電站互操作試驗(yàn)方案及技術(shù)研究研究解決互操作試驗(yàn)中反映出來的對(duì)配置過程、模型一致性等方面的歧義；研究更符合數(shù)字化變電站工程特性的深層次互操作試驗(yàn)方案。結(jié)合國外互操作試驗(yàn)的經(jīng)驗(yàn)和國內(nèi)互操作試驗(yàn)的現(xiàn)狀，提出解決互操作試驗(yàn)中反映出來的對(duì)配置過程、模型一致性等方面的歧義的方案，提出更符合數(shù)字化變電站工程特性的深層次互操作試驗(yàn)方案。6) 數(shù)字化變電站實(shí)驗(yàn)、驗(yàn)證環(huán)境的研究結(jié)合數(shù)字化變電站技術(shù)的相關(guān)要求，兼顧系統(tǒng)級(jí)與裝置級(jí)的測試要求，對(duì)測試驗(yàn)證環(huán)境進(jìn)行全面、系統(tǒng)研究，研制具數(shù)字化特征的新型測試手段和方法，對(duì)數(shù)字

22、化變電站各功能層設(shè)備及數(shù)據(jù)的有效性和一致性進(jìn)行測試驗(yàn)證。采用虛擬儀器儀表技術(shù)，通過完全虛擬仿真模式測試途徑及實(shí)際靜態(tài)模式測試途徑實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)字化變電站的計(jì)算機(jī)輔助測試。研究虛擬原型實(shí)驗(yàn)仿真方法和和實(shí)現(xiàn)途徑及開發(fā)相關(guān)工具，并建立測試?yán)處臁＝⒏鞣N仿真模型，包括源數(shù)據(jù)模型、數(shù)據(jù)分析模型、被測對(duì)象既數(shù)字化變電站元件線路模型。這些模型都需要充分考慮數(shù)字化變電站所涉及的相關(guān)技術(shù)，完整分析現(xiàn)場狀態(tài)，真實(shí)模擬運(yùn)行狀況。研究基于虛擬儀器儀表技術(shù)的完全數(shù)字化的測試仿真環(huán)境。研究符合數(shù)字化變電站的網(wǎng)絡(luò)化測試軟硬件平臺(tái)；研制適合數(shù)字化變電站測試設(shè)備。針對(duì)準(zhǔn)確性、可靠性、數(shù)據(jù)安全性要求，對(duì)測試設(shè)備原理、構(gòu)成、準(zhǔn)確性要求

23、進(jìn)行全面、系統(tǒng)地研究。以發(fā)展的眼光，結(jié)合數(shù)字化變電站技術(shù)的相關(guān)要求，充分考慮數(shù)字化變電站所涉及的相關(guān)技術(shù)，完整分析現(xiàn)場狀態(tài)，真實(shí)模擬運(yùn)行狀況，兼顧系統(tǒng)級(jí)與裝置級(jí)的實(shí)驗(yàn)要求，建設(shè)支撐數(shù)字化變電站研究、應(yīng)用的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證環(huán)境。第二章 相關(guān)技術(shù)2.1 IEC618502.1.1 關(guān)于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)20世紀(jì)90年代中期，IEC TC57和IEC TC95成立了一個(gè)聯(lián)合工作組，制定了IEC60870-5-103標(biāo)準(zhǔn)（繼電保護(hù)設(shè)備信息接口配套標(biāo)準(zhǔn)），同時(shí)EPRI開始制定公用事業(yè)通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（UCA）并發(fā)布了UCA2.0。1994年由德國國家委員會(huì)提出制定通用的變電站自動(dòng)化標(biāo)準(zhǔn)的建議，1998年IEC、I

24、EEE和EPRI達(dá)成共識(shí)，由IEC牽頭，以美國UCA 2.0為基礎(chǔ)，開始制定IEC61850變電站自動(dòng)化標(biāo)準(zhǔn)，由IEC TC95工作組對(duì)IEC61850及其數(shù)據(jù)模型開展研究。1999年的IEC TC57京都會(huì)議和2000年SPAG會(huì)議提出將IEC61850作為無縫通信標(biāo)準(zhǔn)。1999年8月IEC SB1成立配電自動(dòng)化工作組, 指出要開展無縫通信, 統(tǒng)一數(shù)據(jù)建模，更多配電專家參與標(biāo)準(zhǔn)制定。在IEC TC57工作組2002年北京會(huì)議上，指出今后的工作方向：追求現(xiàn)代技術(shù)水平的通信體系，實(shí)現(xiàn)完全的互操作性，體系向下兼容，基于現(xiàn)代技術(shù)水平的標(biāo)準(zhǔn)信息和通信技術(shù)平臺(tái)，在IT系統(tǒng)和軟件應(yīng)用通過數(shù)據(jù)交換接口標(biāo)準(zhǔn)化

25、實(shí)現(xiàn)開放式系統(tǒng)。IEC 61850不僅用于變電站內(nèi)通信，且用于變電站和控制中心通信。目前，IEC61850共14個(gè)部份已全部通過為國際標(biāo)準(zhǔn)。IEC 61850變電站通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)國際標(biāo)準(zhǔn)采用面向?qū)ο蟮慕＜夹g(shù)，面向未來通訊的可擴(kuò)展架構(gòu)，來實(shí)現(xiàn)“一個(gè)世界，一種技術(shù)，一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)”的目標(biāo)，該目標(biāo)具體體現(xiàn)在三個(gè)方面，一是互操作性，即不同制造廠家提供的智能設(shè)備可交換信息和使用這些信息執(zhí)行特定功能；二是靈活配置，可將功能自由分配到裝置中，支持用戶集中式和分散式系統(tǒng)的各種要求；三是長期穩(wěn)定性，它是未來的標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)樗杉嫒葜髁魍ㄓ嵓夹g(shù)而發(fā)展，并可伴隨系統(tǒng)需求而進(jìn)化。從用戶的角度講，它可以節(jié)省工程時(shí)間，降低造價(jià)，

26、降低風(fēng)險(xiǎn)，可提供用戶易于使用，穩(wěn)定可靠的系統(tǒng)，最終提高業(yè)主的商業(yè)競爭力。2.1.2 IEC 61850 標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容該標(biāo)準(zhǔn)具體包含以下十個(gè)部分：第一部分 介紹與概貌：除了從整體上對(duì)IEC61850標(biāo)準(zhǔn)系列的結(jié)構(gòu)與框架進(jìn)行介紹外，還介紹標(biāo)準(zhǔn)制定的方法以及標(biāo)準(zhǔn)對(duì)通信技術(shù)發(fā)展的適應(yīng)性。第二部分 術(shù)語集：介紹標(biāo)準(zhǔn)的特定術(shù)語集以及標(biāo)準(zhǔn)其它部分所用到的定義。第三部分 總體要求：介紹變電站自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)的總休要求，重點(diǎn)是對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量要求，同時(shí)還涉及環(huán)境條件和輔助服務(wù)的指導(dǎo)方針，并根據(jù)其它的標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范，對(duì)相關(guān)的特定要求提出了建議。第四部分 系統(tǒng)與項(xiàng)目管理：介紹系統(tǒng)與項(xiàng)目管理的過程及其要求，包括變電站

27、內(nèi)必備硬件配置的定義、功能和信號(hào)質(zhì)量的適應(yīng)性以及所有具體定義的文檔。第五部分 功能的通信要求與設(shè)備模型：規(guī)范變電站自動(dòng)化系統(tǒng)所要實(shí)現(xiàn)功能的通信要求與設(shè)備模型，對(duì)所有已知的功能和它們的通信要求均加以辨別。在IEC61850-5中對(duì)功能的描述不是用于功能的標(biāo)準(zhǔn)化，而是為了區(qū)分變電站與技術(shù)服務(wù)、變電站內(nèi)IED之間的通信要求，其基本目的是在設(shè)備的相互作用中實(shí)現(xiàn)互操作性。第六部分 變電站自動(dòng)化系統(tǒng)中IED的通信配置描述語言SCL：規(guī)定了描述變電站主接線、自動(dòng)化功能、通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、智能電子設(shè)備數(shù)據(jù)模型及能力以及它們之間相互關(guān)系的文件格式（基于擴(kuò)展標(biāo)記語言 XML 1.0版），文件中的數(shù)據(jù)可以在不同制造商的

28、系統(tǒng)配置工具和IED配置工具間通用。第七部分 變電站與饋線設(shè)備的基本通信結(jié)構(gòu)：該部分作為整個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的核心內(nèi)容，分為四個(gè)部分：7-1部分介紹第七部分使用到的建模方法、通信原理以及信息模型；7-2部分定義用于IED之間實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)協(xié)作功能并且獨(dú)立于底層通信系統(tǒng)的抽象通信服務(wù)接口ACSI；7-3部分定義與變電站應(yīng)用相關(guān)的公共屬性類型和公共數(shù)據(jù)類；7-4部分定義與變電站相關(guān)的設(shè)備及功能的信息模型，即用于IED之間通信的可兼容邏輯節(jié)點(diǎn)和數(shù)據(jù)。第八部分 特殊通信服務(wù)映射SCSM：定義間隔層與變電站層之間的映射，規(guī)范通過局域網(wǎng)將ACSI的對(duì)象與服務(wù)映射到MMS從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換的方法。第九部分 特殊通信服務(wù)映射SC

29、SM：定義過程層與間隔層之間的映射，9-1部分規(guī)范了特殊通信服務(wù)映射SCSM映射到制造報(bào)文規(guī)范MMS。9-2部分規(guī)范了特殊通信服務(wù)映射SCSM通過單向多路點(diǎn)對(duì)點(diǎn)串行通信連接的模擬采樣值。第十部分 一致性測試：定義了變電站自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)備一致性測試的方法，還給出了用于設(shè)置測試環(huán)境以便進(jìn)行一致性研究并建立有效性的準(zhǔn)則。由以上10個(gè)部分可見，IEC61850標(biāo)準(zhǔn)不同與以往的變電站自動(dòng)化系統(tǒng)通信協(xié)議之處在于，除了定義變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的通信要求和數(shù)據(jù)交換外，還對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)、體系結(jié)構(gòu)、對(duì)象模型、項(xiàng)目管理控制以及一致性測試方法等進(jìn)行了全面詳盡的描述與規(guī)范。這10個(gè)部分主要圍繞四個(gè)方面：變電站自動(dòng)化應(yīng)用

30、域的功能模型(第五部分)；變電站數(shù)據(jù)模型及其服務(wù)(第七部分)；變電站體系層次之間的映射關(guān)系(第八、第九部分)；基于XML的變電站配置描述語言SCL(第六部分)。2.1.3 IEC 61850 標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)點(diǎn)該標(biāo)準(zhǔn)成為基于通用網(wǎng)絡(luò)通信平臺(tái)的變電站自動(dòng)化系統(tǒng)唯一國際標(biāo)準(zhǔn)。該系列標(biāo)準(zhǔn)具有一系列優(yōu)點(diǎn)分層的智能電子設(shè)備和變電站自動(dòng)化系統(tǒng)；根據(jù)電力系統(tǒng)生產(chǎn)過程的特點(diǎn)，制定了滿足實(shí)時(shí)信息和其他信息傳輸要求的服務(wù)模型；采用對(duì)象建模技術(shù)，面向設(shè)備建模和自我描述以適應(yīng)應(yīng)用功能的需要和發(fā)展，滿足應(yīng)用開放互操性要求；IEC61850面向電力一、二次系統(tǒng)，分別從應(yīng)用、設(shè)備、通信的角度進(jìn)行分析，建立分層的信息模型：第一層，抽

31、象通信服務(wù)接口（ACSI），規(guī)定了模型和服務(wù)；第二層，公用數(shù)據(jù)類（CDC），定義了由一個(gè)或多個(gè)屬性組成的結(jié)構(gòu)化信息。第三層，兼容邏輯節(jié)點(diǎn)類和數(shù)據(jù)類，定義了兼容邏輯節(jié)點(diǎn)類和數(shù)據(jù)類的標(biāo)識(shí)和語義，從而不需要任何額外的規(guī)范。IEC61850重點(diǎn)規(guī)范信息語法的定義，而協(xié)議是開放的，提供了增加新功能、新數(shù)據(jù)的可能性。采用抽象通信服務(wù)接口、特定通信服務(wù)映射以適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)迅猛發(fā)展的要求；ACSI是為智能電子設(shè)備提供抽象通信服務(wù)的一種虛擬接口，例如連接、數(shù)據(jù)訪問、非請(qǐng)求數(shù)據(jù)傳輸、設(shè)備控制以及文件傳輸服務(wù)等，獨(dú)立于所采用的實(shí)際通信棧和協(xié)議集。特定通信服務(wù)映射（SCSM）是抽象通信服務(wù)接口到通信棧和通信協(xié)議格式的一

32、個(gè)特定映射，IEC61850目前將大部分通信服務(wù)映射到采用了OSI完整七層模型的MMS（制造報(bào)文規(guī)范），小部分實(shí)時(shí)性要求極高的服務(wù)(快速傳輸變化值)直接映射到ISO 8802-3。應(yīng)用過程借助ACSI，完全獨(dú)立于具體的網(wǎng)絡(luò)及其通信棧，底層網(wǎng)絡(luò)及其通信棧的變化或升級(jí)，不會(huì)導(dǎo)致應(yīng)用過程的變化。采用配置語言，配備配置工具，在信息源定義數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)屬性；詳細(xì)定義了變電站系統(tǒng)的配置內(nèi)容和四種配置文件類型，完整描述了變電站系統(tǒng)的一次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)、二次設(shè)備數(shù)據(jù)及通信配置，以及兩者之間的功能關(guān)聯(lián)，標(biāo)準(zhǔn)采用XML語言定義配置文件，使用最新的XMLSchema技術(shù)定義配置文件的格式，保證了配置文件的完整性和有效性。標(biāo)準(zhǔn)

33、詳細(xì)描述了配置工具和實(shí)際工程的配置過程，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)統(tǒng)一配置。2.2 電子式互感器隨著電力系統(tǒng)容量的不斷增大和電網(wǎng)運(yùn)行電壓等級(jí)的提高，傳統(tǒng)的電磁式互感器面臨如下一些突出問題：絕緣技術(shù)復(fù)雜、成本高、體積大而笨重；互感器鐵心在故障狀態(tài)下的飽和限制了CT和PT的動(dòng)態(tài)響應(yīng)精度；由于鐵心磁飽和及磁滯回線的影響，CT的暫態(tài)輸出電流嚴(yán)重畸變，甚至可能嚴(yán)重影響電網(wǎng)的安全運(yùn)行；CT輸出端不能開路，PT可能產(chǎn)生鐵磁諧振，出現(xiàn)過電壓危及電氣設(shè)備的運(yùn)行安全。而電子式互感器在經(jīng)濟(jì)性、可用性、功能性、簡約系列和可維護(hù)性上，較傳統(tǒng)電磁式互感器有很多優(yōu)點(diǎn)。如抗電磁干擾、不飽和、測量范圍大、動(dòng)態(tài)范圍大、頻率響應(yīng)寬、不怕二次開路/

34、短路、不會(huì)諧振、體積小重量輕（尤其是在超高壓、特高壓領(lǐng)域）等。因此，電子式互感器獲得了眾多電力用戶和電力設(shè)施制造企業(yè)的青睞。根據(jù)傳感原理，電子式互感器可分為基于光學(xué)材料的光電式和基于非光學(xué)材料的線圈式兩類。光電互感器是利用光學(xué)玻璃或光纖傳感技術(shù)來實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)電壓、電流測量的新型互感器。它是光學(xué)電壓互感器(OVT)、光學(xué)電流互感器(OCT)、組合式光學(xué)互感器等各種光學(xué)互感器的通稱。所利用的物理效應(yīng)也很多，如Pockels效應(yīng)、Kerr效應(yīng)、逆壓電效應(yīng)、磁致伸縮效應(yīng)、Farady磁光效應(yīng)、電熱效應(yīng)等類型。其中利用Pockels效應(yīng)測量電壓， 利用Farady效應(yīng)測量電流的方法最直接，且裝置最簡單、

35、精度高所以應(yīng)用范圍最廣，研究力度也最大，是最具發(fā)展?jié)摿Φ臒o源光電互感器。線圈電子式互感器主要是采用空心線圈或小磁鐵芯材料感應(yīng)一次電流原理，如Rogowski線圈原理、LPCT等。電子式電壓互感器多采用分壓（電容、電感或電阻）原理。電子式互感器的種類很多，但可大致分為有源型和無源型兩種。有源型是指在傳感部分（高壓部分）因有電子電路需要用電源；無源型是指在傳感部分（高壓部分）不需電源。兩者的結(jié)構(gòu)各異，但和傳統(tǒng)電磁式互感器比較起來，均具有類似的種種優(yōu)點(diǎn)。不管是光電式和電子式互感器，是有源型和無源型，最終在低壓部分輸出數(shù)字信號(hào)或模擬小信號(hào)，提供給二次設(shè)備（如保護(hù)控制或計(jì)量）。IEC為電子式互感器定義了

36、一個(gè)稱為“合并單元”(Merging Unit)的接口，以應(yīng)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化接口。合并單元將7只(3只測量，3只保護(hù)，1只中性點(diǎn))以上的電流互感器(CT)和5只(3只測量、保護(hù)，1只母線，1只中性點(diǎn))以上的電壓互感器(PT)合并為一個(gè)單元組，并將輸出的瞬時(shí)數(shù)字信號(hào)填入同一數(shù)據(jù)幀中。實(shí)際上目前這個(gè)“合并單元”已被加以擴(kuò)展，以使其性能和功能達(dá)到最大化。這個(gè)加強(qiáng)的合并單元被稱為“儀用變換器單元”（ITU），實(shí)際上已經(jīng)是一個(gè)測量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。ITU不僅采集電子式互感器的輸出數(shù)據(jù)，也采集和數(shù)字化傳統(tǒng)互感器的測量值，這使得對(duì)變電站二次系統(tǒng)的設(shè)計(jì)予以了很大的靈活性。同時(shí)，ITU容許二次設(shè)備經(jīng)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)鏈路、過程總線或經(jīng)

37、二者同時(shí)連接。國外一些大公司憑借其強(qiáng)大的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)實(shí)力，早已涉足電子式互感器的研制領(lǐng)域,并已實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品化，在一些變電站投入使用。以下僅粗略介紹幾家公司的產(chǎn)品及應(yīng)用情況：ABB公司已經(jīng)研制出可用于69kV到765kV電壓等級(jí)的光電電流互感器，測量電流范圍為5 A2000A，準(zhǔn)確度達(dá)到0.2；同時(shí)研制了用于GIS中的復(fù)合電子式電壓、電流互感器，電流測量范圍為5A2000A，電壓測量范圍為69kV500kV，準(zhǔn)確度都達(dá)到0.2，電壓測量采用電容環(huán)測量，不用分壓器。其電子式互感器已在插接式智能組合電器（PASS）、GIS、高壓直流(HVDC)及中低壓開關(guān)柜中得到應(yīng)用。Alstom公司主要研究無源電子式互

38、感器，目前已研制出123 kV至756 kV的光學(xué)電流互感器（CTO）、光學(xué)電壓互感器（VTO）及組合式光學(xué)電流電壓互感器（CMO）等電子式互感器。自1995年以來，ALSTOM公司的電子式互感器已有多臺(tái)在歐洲及北美運(yùn)行。其電子式互感器，在3050的范圍內(nèi)準(zhǔn)確度達(dá)到0.2。2000年，他們研制的362kV電子式電流互感器已經(jīng)開始向LCRA和CINERGY等美國公司供貨。加拿大NexPhase公司主要研究和生產(chǎn)基于Faraday效應(yīng)和Pockels效應(yīng)的光電互感器，并生產(chǎn)出69kV765kV，1 A 3600 A的光學(xué)電流互感器（CTO）、光學(xué)電壓互感器（VTO）及組合式光學(xué)電流電壓互感器（CM

39、O）。美國RITZ公司研究生產(chǎn)了基于電光、磁光效應(yīng)的69kV230kV， 1A4000A光電互感器。美國西屋公司公布的345kV的MOCT，其高度為2.7m，重量為109kg。而同電壓等級(jí)的油浸式電流互感器高為5.3m，重量為2300 kg，這給運(yùn)輸和安裝帶來了很大的方便。Trench公司研制生產(chǎn)了基于LPCT和阻容分壓原理的652kV，50A 5000 A電子式互感器。國內(nèi)的大專院校、科研院所以及有關(guān)廠家都投入了相當(dāng)?shù)娜肆M(jìn)行開發(fā)研究，并且在某些方面取得了實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展。目前研究較為成熟并投入變電站運(yùn)行的主要是有源電子式互感器，應(yīng)用場合主要有高壓直流輸電、SF6氣體絕緣開關(guān)(GIS)及中低壓開

40、關(guān)柜等。無源光電互感器因其一次側(cè)光學(xué)電流、電壓傳感器無需工作電源，具有較大的優(yōu)勢，但光學(xué)傳感器的制作工藝復(fù)雜，穩(wěn)定性及一致性不易控制，因此國內(nèi)在這方面較國外尚有一定差距。不過，近幾年，國內(nèi)相關(guān)產(chǎn)品發(fā)展較快，已有較為成熟的商業(yè)化產(chǎn)品面市。隨著電子式互感器技術(shù)的逐步成熟，現(xiàn)在已逐漸出現(xiàn)了可應(yīng)用于實(shí)際變電站的商業(yè)化產(chǎn)品。IEC也積極致力于電子式互感器相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定工作。在最新的IEC60044標(biāo)準(zhǔn)族中，即以IEC60044-7/-8部分進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化約束，國內(nèi)的等效采用轉(zhuǎn)化工作也接近尾聲。不過對(duì)于電子式互感器二次接口，國際標(biāo)準(zhǔn)僅進(jìn)行了簡單明確。電子式電流及電壓組合型互感器 電子式電流、電壓互感器光纖電

41、子電流互感器 磁光電子電流互感器 阻容式電子電壓互感器 2.3 智能化高壓電器智能高壓電器是將計(jì)算機(jī)、傳感器、信息技術(shù)與傳統(tǒng)高壓電器組合，形成具有智能功能的高壓電器。智能高壓電器具有自動(dòng)檢測自身故障、自動(dòng)測量、自動(dòng)控制、自動(dòng)調(diào)節(jié)與遠(yuǎn)方控制中心通信等功能。根據(jù)高壓電器設(shè)備的不同，其智能化的體現(xiàn)有所不同，其智能的程度也不同。有的設(shè)備側(cè)重于自身故障的自檢測功能，如各種斷路器的在線監(jiān)測技術(shù)；有的設(shè)備側(cè)重于電氣量的測量，如中低壓電器設(shè)備自動(dòng)數(shù)字顯示電壓、電流、功率、功率因數(shù)等量；有的設(shè)備側(cè)重于自動(dòng)控制功能的體現(xiàn)，比如高壓斷路器短路瞬時(shí)開斷功能、低壓斷路器的三段保護(hù)功能的實(shí)現(xiàn)等。目前對(duì)智能電器的研究主要集

42、中在：（1）設(shè)備的在線監(jiān)測；（2）新的信號(hào)采集及處理方法、機(jī)理的研究；（3）電器本體的研究；（4）智能電器可靠性及控制部分抗干擾能力的研究。（5）通信的實(shí)現(xiàn)方法。智能高壓電器的特點(diǎn)：應(yīng)用二次技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化與智能化采用新型傳感器采集信息用數(shù)字化表征信息用網(wǎng)絡(luò)傳輸信息用計(jì)算機(jī)處理信息智能高壓電器的優(yōu)點(diǎn)大大減少用于同一功能的元件及裝置數(shù)量裝在就地控制柜或一次設(shè)備本體內(nèi)的面向間隔的控制保護(hù)和測量功能通過使用光纖通訊總線，簡化了網(wǎng)絡(luò)并消除了電磁干擾問題與運(yùn)行特性結(jié)合實(shí)現(xiàn)變速操作、同步開斷、選相合閘等，可減少電容器組和電抗器的負(fù)荷，降低合閘涌流和截流過壓對(duì)高壓電器進(jìn)行在線檢測，變定期維修為狀態(tài)維修智能化高

43、壓電器的研究、開發(fā)需要多學(xué)科、跨學(xué)科的合作與協(xié)調(diào)，任何一個(gè)相關(guān)門類學(xué)科的發(fā)展都會(huì)對(duì)其產(chǎn)生推動(dòng)作用。因此，國外不少公司涉足其中，并形成了商業(yè)化產(chǎn)品。以下僅粗略介紹幾家公司的產(chǎn)品及應(yīng)用情況：西門子公司最新型8DN9GIS 采用了在線檢測系統(tǒng)，利用計(jì)算機(jī)輔助的電子控制和監(jiān)視單元進(jìn)行連續(xù)控制和監(jiān)測。Alstom 公司在就地控制柜中安裝計(jì)算機(jī)控制二次功能，用密度計(jì)、光電傳感器/電流傳感器和局放測量傳感器對(duì)GIS 進(jìn)行周期性或永久性的狀態(tài)監(jiān)測， 用光纖或屏蔽電纜傳送信號(hào)。東芝公司第2 代C-GIS 中采用傳感器技術(shù)，如應(yīng)用電暈傳感器、壓力傳感器、氣體傳感器、溫度傳感器、漏電流傳感器監(jiān)視診斷絕緣性能；應(yīng)用溫

44、度傳感器、光纖溫度計(jì)檢測導(dǎo)電性能；使用了開、閉傳感器檢測機(jī)械性能，掌握GIS的內(nèi)部狀況，防止內(nèi)部事故發(fā)生；采用微處理器技術(shù)處理信息。ABB公司的智能化GIS中，采用了光電互感器，所有一次元件均配有PISA（傳感器與執(zhí)行器處理接口）接口，PISA完成A/D數(shù)字化、信號(hào)測量、數(shù)據(jù)傳輸、控制保護(hù)命令接收等功能；所有一次元件的PISA通過串行光纖總線接到間隔控制箱；智能間隔保護(hù)裝置就裝在就地控制柜內(nèi)；間隔間、間隔與站控層通過總線連接。第三章 實(shí)施方案國電南瑞本著分解、細(xì)化的原則，詳細(xì)研究了用戶不同的需求，提供了逐步實(shí)施和一步到位的多種方案。數(shù)字化變電站系統(tǒng)架構(gòu)全部基于以太網(wǎng)絡(luò)，考慮到網(wǎng)絡(luò)流量和數(shù)據(jù)干擾

45、問題，總體上站控層與間隔層之間采用光纖環(huán)網(wǎng)，各個(gè)層內(nèi)部采用星型連接，這也是IEC61850推薦的做法。方案一 變電站自動(dòng)化系統(tǒng)在站控層和間隔層實(shí)現(xiàn)IEC61850通信通過支持IEC61850后臺(tái)軟件、測控和保護(hù)裝置、遠(yuǎn)動(dòng)工作站裝置、接入其它智能設(shè)備的規(guī)約轉(zhuǎn)換設(shè)備，組成基于IEC61850的變電站自動(dòng)化系統(tǒng)。只在間隔層和站控層實(shí)現(xiàn)IEC61850。測控裝置按照間隔進(jìn)行配置，實(shí)現(xiàn)對(duì)各一次設(shè)備的監(jiān)視與控制功能。測控和保護(hù)裝置采用IEC61850規(guī)約與監(jiān)控后臺(tái)、遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)通信，同時(shí)為完成間隔層聯(lián)鎖功能，測控裝置之間需要以IEC61850標(biāo)準(zhǔn)相互通信。變電站所有裝置和后臺(tái)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)IEC61850，所有改動(dòng)僅

46、限于通信層面，對(duì)變電站現(xiàn)有格局影響最小。該方案比較穩(wěn)妥，也最為保守，只是實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化變電站中的IEC61850。 數(shù)字化變電站實(shí)施方案一方案二 進(jìn)一步在過程層實(shí)現(xiàn)IEC61850-9-1（-9-2）通信，過程總線必須是100Mbit/s以上以太網(wǎng)。電子式互感器或傳統(tǒng)互感器通過MU或ITU向保護(hù)或間隔控制單元傳送采樣值；斷路器和刀閘可通過智能操作單元對(duì)一次設(shè)備實(shí)施智能化控制。變電站所有裝置的交流采樣通過與合并單元（MU）通信獲得，各種測量與保護(hù)裝置的交流采樣部分全部取消，變電站二次電纜大為減少，總體設(shè)計(jì)趨于簡單。方案二可以存在一些變化，但對(duì)總體架構(gòu)沒有太大影響。一是不采用電子式互感器，而是采用傳

47、統(tǒng)的PT/CT，但其不接入裝置，而是接入MU合并單元。二是采用一次智能設(shè)備，該設(shè)備帶有MU合并單元功能，可以給二次設(shè)備直接提供采樣數(shù)據(jù)，這種情況下可以取消合并單元及智能操作單元。三是各種IED設(shè)備通信處理能力非常強(qiáng)大，過程層的交換機(jī)可以直接掛接在間隔層與站控層的光纖環(huán)網(wǎng)，可以做到徹底的原始數(shù)據(jù)共享。 數(shù)字化變電站實(shí)施方案二在具體工程實(shí)施過程中，還可以根據(jù)用戶的要求，做出不同的系統(tǒng)配置組合。例如：互感器可以采用傳統(tǒng)互感器或電子互感器；一次設(shè)備可以配置智能化設(shè)備或通過智能操作單元實(shí)施控制；網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞淖兓?；二次設(shè)備功能的重組與再分配；面向間隔的配置與集中式配置等等，以期為用戶構(gòu)建穩(wěn)定、可靠、經(jīng)濟(jì)、合

48、理、實(shí)用的數(shù)字化變電站架構(gòu)。第四章 NS3000相關(guān)產(chǎn)品4.1 通用組態(tài)工具EasyConfig通用組態(tài)工具軟件是我公司采用JAVA跨平臺(tái)語言開發(fā)的全新圖形化系統(tǒng)組態(tài)工具軟件，能運(yùn)行在Windows、Unix、Linux等多個(gè)操作系統(tǒng)上，完全支持IEC61850標(biāo)準(zhǔn)。通用組態(tài)工具集IEC61850裝置模板組態(tài)工具包、IEC61850全站系統(tǒng)組態(tài)工具包和IEC61850一次主接線組態(tài)工具包于一體，主要功能是編輯或?qū)敕螴EC61850標(biāo)準(zhǔn)的SCL配置文件，進(jìn)行圖形化編輯和修改，并導(dǎo)出符合標(biāo)準(zhǔn)的SCL配置文件。通用組態(tài)工具的特點(diǎn)是全站統(tǒng)一建模，并實(shí)現(xiàn)配置文件的一致性檢查和版本管理，通過解析SCL

49、配置文件，自動(dòng)生成NS3000當(dāng)?shù)乇O(jiān)控系統(tǒng)的主接線圖和數(shù)據(jù)庫測點(diǎn)記錄，省略了以前系統(tǒng)組態(tài)時(shí)要手動(dòng)畫主接線圖和添加數(shù)據(jù)庫記錄的繁瑣步驟，實(shí)現(xiàn)當(dāng)?shù)乇O(jiān)控系統(tǒng)的自動(dòng)建庫，軟件可以跨平臺(tái)運(yùn)行，支持其它廠家的組態(tài)工具的插件式調(diào)用運(yùn)行，支持多語言切換功能。4.1.1 SCL變電站描述語言簡介SCL變電站描述語言是IEC61850工程組態(tài)的核心，SCL是IEC61850-6中定義的用于描述變電站系統(tǒng)的配置語言，用于描述變電站的一次系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)配置、智能電子裝置的配置以及裝置之間的數(shù)據(jù)交換配置等。SCL使用了XML可擴(kuò)展標(biāo)記式語言技術(shù)，針對(duì)不同的配置內(nèi)容，SCL定義了四種用來描述變電站系統(tǒng)的XML格式的配置文

50、件： ICD文件，裝置模版配置文件，描述了預(yù)先定義的裝置數(shù)據(jù)模型配置，通常對(duì)于每一類裝置有一個(gè)對(duì)應(yīng)的ICD配置文件； CID文件，裝置實(shí)例配置文件，每個(gè)裝置對(duì)應(yīng)有一個(gè)實(shí)例配置文件，文件結(jié)構(gòu)與ICD文件一致，描述了實(shí)際裝置的通信配置、數(shù)據(jù)模型以及GOOSE、SMV等裝置間通信配置。 SSD文件，變電站一次系統(tǒng)配置文件，通常只有一個(gè)，描述了系統(tǒng)一次設(shè)備模型及對(duì)應(yīng)的功能LN類型； SCD文件，全站所有配置的文件，通常只有一個(gè)，描述了包括一次系統(tǒng)模型、通信網(wǎng)絡(luò)配置、裝置實(shí)例配置、LN功能分配、GOOSE配置、SMV配置等所有和變電站自動(dòng)化系統(tǒng)有關(guān)的配置；SCL使用XML Schema技術(shù)來驗(yàn)證四種配置

51、文件的有效性，驗(yàn)證內(nèi)容包括了SCL文檔結(jié)構(gòu)、文檔中元素的順序，元素和屬性的數(shù)據(jù)值的范圍、樣式匹配，以及值的唯一性等各項(xiàng)內(nèi)容，IEC61850-6標(biāo)準(zhǔn)中一共定義了八個(gè)Schema文件用來驗(yàn)證XML配置文件的正確性。4.1.2 IEC61850工程組態(tài)IEC61850工程組態(tài)的過程就是通過組態(tài)生成四種配置文件的過程，具體步驟如下圖所示：工程組態(tài)配置圖1) 使用裝置組態(tài)工具配置生成每個(gè)類型裝置的ICD配置文件，或由裝置廠商直接提供裝置ICD配置文件；2) 使用一次系統(tǒng)組態(tài)工具配置生成系統(tǒng)的SSD配置文件；3) 使用系統(tǒng)組態(tài)工具導(dǎo)入每個(gè)裝置的ICD配置文件，對(duì)裝置實(shí)例進(jìn)行配置，然后導(dǎo)入系統(tǒng)SSD配置文

52、件，配置一次系統(tǒng)與裝置的關(guān)聯(lián)以及裝置間通信配置，生成全站配置SCD文件，提供給當(dāng)?shù)乇O(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)后臺(tái)數(shù)據(jù)庫和一次系統(tǒng)圖的自動(dòng)創(chuàng)建。4) 使用系統(tǒng)組態(tài)工具導(dǎo)出裝置實(shí)例配置CID文件，提供給裝置組態(tài)工具下裝裝置完成裝置配置。4.1.3 軟件特色4.1.3.1 統(tǒng)一建模統(tǒng)一建模是IEC61850工程化的核心內(nèi)容，由于標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于裝置數(shù)據(jù)模型的實(shí)現(xiàn)有很大的靈活性，裝置內(nèi)同一點(diǎn)數(shù)據(jù)可以用不同的數(shù)據(jù)定義和不同的方式上送，所以不同廠家的裝置模型實(shí)現(xiàn)會(huì)有較大差異，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一建模不僅可以解決不同廠家裝置的不兼容問題，利于工程調(diào)試和日后的工程維護(hù)，也是實(shí)現(xiàn)不同廠家裝置互換的前提條件，特別是對(duì)于測控裝置。IEC61850

53、標(biāo)準(zhǔn)第7部分定義的基本LN類和CDC類，是裝置統(tǒng)一建模的基礎(chǔ)。統(tǒng)一建模不僅對(duì)于裝置數(shù)據(jù)模型，對(duì)于ACSI服務(wù)及其模型也具有同樣的意義，特別是在一些容易導(dǎo)致不同裝置不兼容情況的ACSI服務(wù)及其模型上必須統(tǒng)一建模，例如遙控的SBOw數(shù)據(jù)模型，多種同期遙控方式的實(shí)現(xiàn)等。通用組態(tài)軟件集裝置組態(tài)工具、一次系統(tǒng)組態(tài)工具和系統(tǒng)組態(tài)工具于一體，不僅可以配置變電站的系統(tǒng)配置，還可以用來配置生成不同廠家的裝置ICD配置文件，軟件充分考慮了標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)模型的復(fù)雜性和靈活性，編輯模式采用通用友好的樹節(jié)點(diǎn)和屬性表編輯模式，軟件可以動(dòng)態(tài)的增加或刪除標(biāo)準(zhǔn)定義的基本類型數(shù)據(jù)，如LN、DO、DA及各種數(shù)據(jù)控制塊、ACSI服務(wù)，還可

54、以動(dòng)態(tài)的增加和刪除任意自定義類型的LN、DO及DA，或者自定義的private數(shù)據(jù)，根據(jù)需要通用組態(tài)軟件可以定義任意一種裝置的數(shù)據(jù)模型，并生成相應(yīng)類型裝置的ICD配置文件，建立站內(nèi)統(tǒng)一的裝置ICD數(shù)據(jù)文件庫，實(shí)現(xiàn)站內(nèi)裝置的統(tǒng)一建模。4.1.3.2 配置文件版本管理版本管理是通用組態(tài)軟件的重要功能，由于組態(tài)配置文件是變電站工程調(diào)試的核心數(shù)據(jù)文檔，所以配置文件的版本管理對(duì)于變電站工程的調(diào)試和日后的維護(hù)都具有重要意義。通用組態(tài)軟件集裝置組態(tài)工具、一次系統(tǒng)組態(tài)工具和系統(tǒng)組態(tài)工具于一體，對(duì)于每個(gè)變電站工程，首先建立對(duì)應(yīng)的工程目錄，項(xiàng)目數(shù)據(jù)文件和所有導(dǎo)入導(dǎo)出文件，統(tǒng)一存放在工程目錄下，項(xiàng)目數(shù)據(jù)文件是整個(gè)工

55、程的數(shù)據(jù)，包括了整個(gè)變電站的配置、用戶口令、所有修改記錄等等，項(xiàng)目數(shù)據(jù)文件管理支持文件備份。 對(duì)于導(dǎo)出的SCD配置文件的修改，通用組態(tài)軟件都將記錄在SCD配置文件中，并自動(dòng)累加文件的修訂版本號(hào)。對(duì)于修改的操作人、操作時(shí)間、操作主要內(nèi)容軟件都將保留記錄，并在導(dǎo)出文件時(shí)，輸出在文件歷史記錄項(xiàng)中。4.1.3.3 插件式模塊管理通用組態(tài)軟件是平臺(tái)化的組態(tài)工具軟件，軟件通用性和擴(kuò)展性強(qiáng)，不僅可以用來組態(tài)IEC61850配置文件，還可以利用插件管理功能，實(shí)現(xiàn)多廠家組態(tài)工具一體化，成為真正的平臺(tái)式組態(tài)軟件。通用組態(tài)軟件采用了模件式編程，分為平臺(tái)主模塊和應(yīng)用插件模塊，應(yīng)用插件完全獨(dú)立于平臺(tái)，兩者之間通過插件接

56、口進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，軟件支持兩種應(yīng)用插件，一種是基于java開發(fā)的jar插件包，通過平臺(tái)的插件數(shù)據(jù)接口進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，如已有的IEC61850文件組態(tài)插件、IEC61850一次系統(tǒng)組態(tài)插件；另一種是基于可執(zhí)行文件的組態(tài)工具，例如基于Windows平臺(tái)的exe文件，基于unix平臺(tái)的bin文件，對(duì)于第二種系統(tǒng)進(jìn)行插件式調(diào)用時(shí)只需配置文件所在的路徑即可。4.1.3.4 文件一致性檢查通用組態(tài)軟件支持配置文件的一致性檢查，在導(dǎo)入導(dǎo)出配置文件時(shí)，軟件調(diào)用XML Schema編程接口，自動(dòng)對(duì)配置文件是否符合標(biāo)準(zhǔn)定義的8個(gè)XML Schema文件進(jìn)行檢查，并將具體錯(cuò)誤信息輸出在軟件信息窗中，確保了軟件生成的配置

57、文件符合SCL的語言規(guī)范。4.1.3.5 跨平臺(tái)運(yùn)行及本地化語言支持通用組態(tài)軟件采用跨平臺(tái)的JAVA語言開發(fā)，經(jīng)過測試能在Unix、Windows、Linux多個(gè)平臺(tái)運(yùn)行，代碼不需要做任何改動(dòng)。由于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)完全采用英文，對(duì)于國內(nèi)的使用多有不便，因此通用組態(tài)軟件支持中英文在線切換，把標(biāo)準(zhǔn)所有的英文名翻譯成中文，并提供在線界面實(shí)現(xiàn)本地化資源改進(jìn)。4.2 后臺(tái)系統(tǒng)NS3100變電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控后臺(tái)系統(tǒng) 全面支持IEC61850標(biāo)準(zhǔn)。l 先進(jìn)的前置系統(tǒng)提供了獨(dú)立的引擎模塊，實(shí)現(xiàn)與61850設(shè)備的通訊；l 圖形化的組態(tài)配置工具實(shí)現(xiàn)了從全站的IEC61850配置文檔到后臺(tái)數(shù)據(jù)庫的映射和數(shù)據(jù)庫記錄的自動(dòng)生成；l 獨(dú)特的內(nèi)置IEC61850引用名與后臺(tái)設(shè)備的映射模板機(jī)制，可包容各種IEC61850對(duì)象模型，對(duì)各廠家的擴(kuò)充部分也能夠很好支持；l 提供靈活的IEC61850配置和診斷分析工具。