許繼電氣110kV智能變電站技術(shù)方案

1、-作者xxxx-日期xxxx許繼電氣110kV智能變電站技術(shù)方案【精品文檔】浙江杭州110kV智能變電站技術(shù)方案許繼電氣股份有限公司 2009-08目 錄一、智能變電站概述3二、工程概況:3三、整體方案41.站控層系統(tǒng)方案52.站控層系統(tǒng)配置與功能63.時鐘同步方案7四、工程方案71. 110kV間隔層保護保護和安全自動裝置特點72. 110kV線路間隔73. 主變間隔84. 網(wǎng)絡(luò)化備自投功能85. 35kV/10kV線路保護配置96. 10kV電容器保護配置97. 35kV/10kV分段保護配置98. 10kV所用變保護配置109. 數(shù)字化故障錄波1010. 網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視儀（含過程層報文分析）1

2、1一、智能變電站概述變電站作為電網(wǎng)的重要組成部分，是確保電網(wǎng)安全、穩(wěn)定的重要環(huán)節(jié)，常規(guī)變電站長期存在著由于互感器電磁特性的影響導致保護裝置誤動拒動、不同廠家設(shè)備間互操作性不良等問題。如何提高電力系統(tǒng)電能傳輸分配的可靠性，同時延長系統(tǒng)運行生命周期，有效保護項目投資是各個電力公司面臨決策的問題。在電網(wǎng)建設(shè)中投資巨大、數(shù)量眾多的變電站自動化系統(tǒng)是電力公司關(guān)注的焦點。隨著應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、開放協(xié)議、智能一次設(shè)備、電力信息接口標準等方面的發(fā)展產(chǎn)生了比較理想的技術(shù)解決方案，其中基于變電站通信網(wǎng)絡(luò)與系統(tǒng)協(xié)議IEC61850標準的智能化變電站方案不但得到了電力企業(yè)用戶的高度關(guān)注，同時也被廣大電力裝備生產(chǎn)制造廠家所

3、認可。 智能化變電站以智能一次設(shè)備和統(tǒng)一信息平臺為基礎(chǔ)，通過采用先進的傳感器、電子、信息、通信、控制、人工智能等技術(shù)，實現(xiàn)變電站設(shè)備的遠程監(jiān)控、程序化自動運行控制、設(shè)備狀態(tài)檢修、運行狀態(tài)自適應(yīng)、智能分析決策、網(wǎng)絡(luò)故障后的自動重構(gòu)以及與調(diào)度中心信息的靈活交互，實現(xiàn)了一二次設(shè)備的智能化，運行管理的自動化。智能變電站更深層次體現(xiàn)出堅強智能電網(wǎng)的信息化、數(shù)字化、自動化和互動化的技術(shù)特點。國家電網(wǎng)公司、南方電網(wǎng)公司在“十五”期間就智能變電站應(yīng)用技術(shù)展開了諸多試點工程，國網(wǎng)公司科技部也多次組織進行“智能化變電站關(guān)鍵技術(shù)研究框架”討論會，智能變電站技術(shù)已成為近年來電網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的重要方向。2008年國網(wǎng)公司提

4、出了建設(shè)堅強智能電網(wǎng)宏偉藍圖，常規(guī)變電站建設(shè)模式已經(jīng)不能適應(yīng)電力系統(tǒng)的發(fā)展要求，國內(nèi)各電力公司都開始積極研究基于IEC 61850標準的新型智能化變電站的建設(shè)，以便更好的適應(yīng)電力系統(tǒng)的發(fā)展潮流。二、工程概況:電壓等級： 110kV/35kV/10kV主變：本期2臺110kV：內(nèi)橋接線35kV/10kV: 單母分段具體配置容量以主接線圖為準，本文只提供了智能變電站的改造方案。三、整體方案² 整站建立在IEC 61850的標準基礎(chǔ)之上，按分層分布式來實現(xiàn)智能變電站內(nèi)智能電氣設(shè)備間的信息共享和互操作性。變電站從整體上分為三層：站控層、間隔層、過程層。² 站控層與間隔層保護測控等設(shè)

5、備采用IEC61850-8-1通信協(xié)議。² 110kV采用傳統(tǒng)互感器，通過采集轉(zhuǎn)換裝置和合并單元實現(xiàn)采樣值數(shù)字化。過程層采用雙網(wǎng)配置，各間隔配置雙套采集轉(zhuǎn)換裝置和合并單元分別接入過程層A、B網(wǎng)，配置單套智能終端采用雙網(wǎng)口接入過程層A、B網(wǎng)。對于線路測控和內(nèi)橋保護測控裝置配置雙網(wǎng)口分別接過程層A、B網(wǎng)，主變雙重化配置，每套單網(wǎng)口分別接A、B網(wǎng)。過程層和間隔層設(shè)備之間采用IEC61850-9-2和GOOSE通信協(xié)議進行數(shù)據(jù)交換。² 35kV/10kV采用智能一體化開關(guān)柜，配置小信號模擬量輸出的電子式互感器和綜合智能保護測控裝置就地安裝。9-2方式中合并單元將數(shù)字量采樣信號以光纖

6、方式接入過程層網(wǎng)絡(luò)，間隔層保護、測控、計量等設(shè)備不再與合并單元直接相連，而都是通過過程層網(wǎng)絡(luò)獲取采樣值信號，這樣就達到了采樣信號的信息共享。通過交換機本身的優(yōu)先級技術(shù)、虛擬VLAN技術(shù)、組播技術(shù)等可以有效的防止采樣值傳輸流量對過程層網(wǎng)絡(luò)的影響。更主要的方面在于網(wǎng)絡(luò)傳輸模式有效的解決了點對點傳輸模式下的一些缺陷。² 實現(xiàn)模式靈活² 便于實現(xiàn)跨間隔保護² 網(wǎng)絡(luò)化方式下對合并單元的輸出光口數(shù)量沒有要求² 安裝方式靈活，適合就地安裝隨著交換機網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)的迅速發(fā)展及其成本的降低，采樣值網(wǎng)絡(luò)傳輸模式已經(jīng)在智能變電站得到推廣應(yīng)用。它更符合智能變電站所倡導的全站數(shù)字網(wǎng)

7、絡(luò)傳輸?shù)陌l(fā)展方向。圖 典型110kV線路間隔IEC 61850-9-2方式配置圖智能變電站整體方案圖如下圖：全站網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖【精品文檔】1.站控層系統(tǒng)方案間隔層裝置與監(jiān)控、遠動主站間的通訊結(jié)構(gòu)采用星形以太網(wǎng)的方式，采用IEC 61850-8-1以太網(wǎng)通訊方式。網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架可采用單網(wǎng)或雙網(wǎng)。站控層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖2.站控層系統(tǒng)配置與功能站控層主機包括：操作員站（集成工程師站、VQC、小電流接地選線、五防一體化功能）、遠動裝置。2.1 操作員站2.1.1 配置（單機或雙機）Dell主機（WinXP操作系統(tǒng)）CPU：雙核2.0GHz內(nèi)存：2.0G硬盤：160GB顯示器：22英寸液晶2.1.2 操作員站實現(xiàn)的主要

8、功能² 實時數(shù)據(jù)采集² 安全監(jiān)控與控制² 一次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測及分析² 屏幕顯示與操作² 保護光字牌² 運行記錄² 制表打印² 定值的遠方查詢和修改² 裝置版本號查詢2.2 遠動站2.2.1 配置（嵌入式雙機）主頻：600M；內(nèi)存：1G；串口：個每臺；以太網(wǎng)口：個每臺；2.2.2 遠動站系統(tǒng)實現(xiàn)的主要功能² 遙信息直采直送² 與電力數(shù)據(jù)網(wǎng)通信² 與載波通道通信² 接受GPS網(wǎng)絡(luò)對時² 支持IEC870-5-104/101、CDT等遠動通信規(guī)約3.時鐘同步方案整

9、站系統(tǒng)配置兩臺GPS同步對時裝置，全站設(shè)備在任何情況下只有一個同步時鐘源。GPS當接收不到外部時間基準信號時，切換到內(nèi)部守時，保持一定的走時準確度，使主時鐘或擴展裝置輸出的時間同步信號仍能保持一定的準確度。當外部時間基準信號接收恢復時，自動切換到正常狀態(tài)工作，切換時間小于0.5S，切換時時鐘輸出的時間同步信號不會出錯。全站對時有以下兩種方案：3.1方案1：采用IEEE1588對時方案站控層和過程層都采用IEEE1588對時方案。IEEE1588基于工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)對時能滿足各間隔合并單元采樣同步要求要求，對時精度達到 1 S。3.2方案2：站控層SNTP對時+合并單元光纖脈沖對時站控層及間隔層裝置

10、對時采用NTP網(wǎng)絡(luò)時鐘，兩套NTP服務(wù)器同時運行，互為主備。過程層合并單元采用雙光纖脈沖對時。四、工程方案1. 110kV間隔層保護保護和安全自動裝置特點² 間隔層設(shè)備CPU采用兩個雙核微處理器，完全滿足9-2規(guī)約下SMV和GOOSE共網(wǎng)數(shù)據(jù)實時性處理能力。² 間隔層設(shè)備具有24個光纖以太網(wǎng)接口，滿足過程層不同組網(wǎng)方式的要求。² 間隔層設(shè)備功能模塊完全遵循IEC61850規(guī)約的建模標準。² 間隔層設(shè)備記錄裝置的所有異常數(shù)據(jù)，并具有“黑匣子”功能，具有部分設(shè)備的全生命周期管理功能。2. 110kV線路間隔2.1保護配置110kV線路間隔采用常規(guī)電流電壓互感

11、器，通過加裝采集轉(zhuǎn)換裝置將模擬量轉(zhuǎn)換成FT3格式的光纖數(shù)字量，通過合并單元同步后以IEC61850-9-2標準接入過程層網(wǎng)絡(luò)。過程層網(wǎng)絡(luò)按雙網(wǎng)配置，每個間隔配置雙套合并單元采集模擬量信息，分別接入過程層A、B網(wǎng)，實現(xiàn)采樣值數(shù)據(jù)采集、傳輸?shù)莫毩⑿?、冗余性。由?10kV斷路器為單跳線圈，因此配置單套智能終端實現(xiàn)數(shù)字化傳輸，由智能終端提供雙GOOSE網(wǎng)口分別接入過程層A、B網(wǎng)，實現(xiàn)主變保護雙冗余配置。過程層設(shè)備均就地安裝，為了節(jié)約安裝空間并體現(xiàn)集成化思想，A網(wǎng)配置合并單元和智能終端一體化裝置-綜合智能單元（雙網(wǎng)口輸出），完成A網(wǎng)采樣和A/B網(wǎng)GOOSE功能；B網(wǎng)配置獨立合并單元完成B網(wǎng)采樣功能，B

12、網(wǎng)的GOOSE跳合閘和開入信息采集通過綜合智能單元完成。2.2 110kV電壓實現(xiàn)方案電壓互感器通過常規(guī)電壓切換箱完成PT切換后，將電壓模擬量接入采集裝置輸出FT3數(shù)字量格式接入各間隔合并單元，各間隔的合并單元將本間隔的電流、電壓數(shù)據(jù)進行綜合，然后以IEC61850-9-2格式輸出至過程層網(wǎng)絡(luò)。3. 主變間隔1) 主變保護配置主變保護測控一體化裝置，雙套冗余配置。每套保護分別接入過程層的A、B網(wǎng)，實現(xiàn)采樣和跳閘的獨立性。2）內(nèi)橋接線差動保護采用線路和橋的電流互感器，主變保護從主變交換機上采集電流、電壓信號。高壓側(cè)過程層配置即為110kV線路和內(nèi)橋的配置。3）主變中低壓側(cè)配置雙采集線圈的電流、電

13、壓一體化的電子式互感器（羅氏線圈原理），輸出采用小信號模擬量，配置雙套主變綜合智能單元接入小信號模擬量和采集遙信開入（集成智能終端和合并單元的功能，就地安裝于開關(guān)柜中），然后以9-2和GOOSE規(guī)約向主變保護、測控、電度表等設(shè)備提供采樣值和開入量。兩套主變綜合智能單元分別接入過程層A、B網(wǎng)。4）主變本體配置本體智能終端，完成主變非電量保護功能以及主變溫度的采集。本體智能終端安裝于主變本體戶外柜內(nèi)，提供雙光纖GOOSE接口分別接入過程層A、B網(wǎng)。4. 網(wǎng)絡(luò)化備自投功能利用過程層GOOSE網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)備自投功能。與常規(guī)備自投裝置相比，取消了專用的備自投裝置及各保護之間的連接線，避免了各間隔信息的重復采

14、集，網(wǎng)絡(luò)化采集和傳輸減少了信息傳輸環(huán)節(jié)，提高了備自投動作的可靠性。110kV系統(tǒng)的進線備自投由內(nèi)橋保護測控裝置和線路測控裝置協(xié)同完成。閑線路測控裝置完成進線備自投功能的分散執(zhí)行，內(nèi)橋保護測控裝置完成進線備自投功能的集中處理。進線備自投功能的動作執(zhí)行由內(nèi)橋保護測控裝置通過GOOSE信息實時傳送到110kV線路的綜合智能終端單元完成。35kV/10kV系統(tǒng)的分段備自投功能由分段保護測控裝置和主變保護測控裝置協(xié)同完成。主變保護測控裝置完成分段備自投功能的分散執(zhí)行判斷功能，分段保護測控裝置完成分段備自投功能的集中處理，各裝置間的信息交換和跳合閘命令均通過GOOSE網(wǎng)絡(luò)傳遞。5. 35kV/10kV線路

15、保護配置35kV/10kV出線間隔配置電子式電流、電壓一體化互感器（羅氏線圈原理），采用小信號模擬量輸出，通過航空插頭直接接入保護測控裝置和電度表。保護測控裝置集成保護、測控、開入開出、小信號模擬量接入功能。每個出線間隔配置接入小信號模擬量的電度表。10kV配置羅氏線圈原理的電子式電流電壓一體化互感器，采用小信號模擬量輸出，在保證可靠精度情況下，大幅降低了成本。l 三相式瞬時電流速斷保護。l 三相式限時電流速斷保護。l 三相一次自動重合閘（后加速）。l 低周減載(帶滑差閉鎖功能)出口跳閘。l 小電流接地選線功能l 存儲多次故障事件及錄波數(shù)據(jù)。6. 10kV電容器保護配置電容器配置電子式電流電壓

16、一體化互感器，采用小信號模擬量輸出。裝置集成保護、測控、開入開出、小信號模擬量接入功能。間隔配置接入小信號模擬量的電度表。l 三相式限時電流速斷保護。l 三相式定時限過電流保護。l 不平衡電壓保護（提供專門的采集轉(zhuǎn)換裝置）。l 低電壓保護。l 接收站控設(shè)備下發(fā)的投切命令。l 存儲多次故障事件及錄波數(shù)據(jù)。7. 35kV/10kV分段保護配置分段保護配置電子式電流電壓一體化互感器，采用小信號模擬量輸出。裝置集成保護、測控、開入開出、小信號模擬量接入功能。l 充電保護l 過流保護l 零序過流保護l 分段備自投l 過負荷聯(lián)切l(wèi) 存儲多次故障事件及錄波數(shù)據(jù)。8. 10kV所用變保護配置10kV所用變配置

17、電子式電流電壓一體化互感器，采用小信號模擬量輸出。裝置集成保護、測控、開入開出、小信號模擬量接入功能。間隔配置接入小信號模擬量的電度表。l 三相式過電流保護。l 三相式限時速斷保護。l 過負荷保護。l 高壓側(cè)零序過流保護（常規(guī)模擬量電流接入，跳閘、信號可選）。l 小電流接地選線l 存儲多次故障事件及錄波數(shù)據(jù)。35kV/10kV智能一體化開關(guān)柜實現(xiàn)原理圖9. 數(shù)字化故障錄波采用集中式錄波，錄波裝置直接從過程層網(wǎng)絡(luò)獲取9-2和GOOSE信息。主要功能包括：² 支持9-2采樣值以及GOOSE遙信信息。² 24小時不間斷連續(xù)記錄存儲數(shù)據(jù)。² 對各種擾動及時標記。² 擾動定值進行管理。² 記錄數(shù)據(jù)的分析與管理。² 鏈路狀況檢測。10. 網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視儀（含過程層報文分析）1）監(jiān)控分析過程層通信網(wǎng)絡(luò)中的IEC61850報文，可實現(xiàn)對SMV報文（IEC61850-9-2/9-1）、GOOSE報文的接收，對報文關(guān)鍵內(nèi)容進行在線實時監(jiān)控，模擬量值可實時瀏覽波形信息和通道幅值及相位差值等特征信息，對過程層通信網(wǎng)絡(luò)中的報文進行錄波，錄波文件保存格式和MMS-Ethe