智能變電站合并單元和智能終端調(diào)試

1、智能變電站合并單元與智能終端及故障錄波網(wǎng)絡(luò)分析儀介紹及調(diào)試送變電調(diào)試所王天銬提綱合并單元介紹及調(diào)試智能終端介紹及調(diào)試檢修問(wèn)題故障錄波網(wǎng)絡(luò)分析儀一、合并單元的介紹及調(diào)試智能變電站合并單元介紹合并單元的延時(shí)與同步介紹合并單元等間隔離散性（抖動(dòng)）介紹合并單元延時(shí)及等間隔性（抖動(dòng)）測(cè)試對(duì)時(shí)精度及守時(shí)功能測(cè)試清度測(cè)試sv報(bào)文檢查_(kāi)智能變電站合并單元介紹合并單元最初是屬于電子式互感器的附屬品目前智能變電站，合并單元更多的是A/D轉(zhuǎn)換及電壓并列、切換功能智能變電站合并單元介紹智能變電站的互感器采用兩種方式：電子式互感器二次輸出為數(shù)字量，弱信號(hào)二次輸出規(guī)約基于IEC60044-8的FT3 電磁式互感器（主要形

2、式）二次輸出為模擬量電流為1A/5A,電壓為 57V/100V智能變電站合并單元介紹端子箱人機(jī)對(duì)話模件開(kāi)入開(kāi)出組件 保護(hù)邏輯(CPU) 二】轉(zhuǎn)換組件 交流輸入組件機(jī)保護(hù)測(cè)控裝宵智能變電站合并單元介紹20年7月,家電網(wǎng)公司智能電網(wǎng)部、生技部、基建部、物資部、國(guó)調(diào)中心共同組織開(kāi)展電子式互感弗性能檢測(cè)工作。測(cè)試工作由電力工業(yè)電氣 設(shè)備質(zhì)量檢驗(yàn)測(cè)試中心具體實(shí)施。參與測(cè)試的共有24個(gè)廠家的41臺(tái)樣品（llOkV獨(dú)立支柱式）序號(hào)互感器類型數(shù)量測(cè)試結(jié)果ABC1有源電流互感器142752冇源電壓互感器101813無(wú)源電流互感器1501324無(wú)SB電壓互觀2101注：A通過(guò);B有冋瑟，但不影用試驗(yàn)；C存在何題,

3、退岀試驗(yàn)影響電子式互感器可靠性因素分析:羅氏原理或LPCT電流互感器:電硝簽$溯試MUttilK陽(yáng)覇開(kāi)關(guān)分合刑試 復(fù)合慶羞擁試 電畜M試fSBxn 不。定 楚tt擊ITIS肋試磁光玻璃或全光纖電流互感器:盅虞貳環(huán)酬試小電譏皿撮動(dòng)剛試隔離開(kāi)關(guān)分合贏試 機(jī)植0廈H債 9合諂產(chǎn)酬試智能變電站合并單元介紹兩種不同的方式導(dǎo)致合并單元功能的不同：電子式互感器+合并單元(Electronic Transformers &Merging Unit 簡(jiǎn)稱 EW模式)電磁式互感器+合并單元(帀/7s/fcv77767 &Merging Unit 簡(jiǎn)稱TMU模式)智能變電站合并單元介紹ETMU模式為了將電子式互感器

4、應(yīng)用于變電站自動(dòng)化系統(tǒng),待 解決的關(guān)鍵問(wèn)題之一就是互感器與變電站二次設(shè)備 之間的接口問(wèn)題，而合并單元是數(shù)字接口的主要組 成部分。合并單元是將現(xiàn)場(chǎng)電子式互感器輸出的電流、電壓 信號(hào)合并并處理,然后按規(guī)定的幀格式傳送給變電 站的二次設(shè)備，是整個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備智能變電站合并單元介紹ETMU模式電次JLD-/ULEIIawADLED電乖|分圧SADCPULED分壓 羽JIDCPULED盤汪、電牝老5匕-8合#骼 IBC61850-lA HfcHta滬智能變電站合并單元介紹TMU模式采集電磁式互感器的二次電流電壓，將模擬量轉(zhuǎn)換 為數(shù)字星后，以IEC61850-9-2的幀結(jié)構(gòu)將電流、電 壓信號(hào)合并處

5、理傳輸給間隔層設(shè)備智能變電站合并單元介紹刀他模式it*合并單元介紹功能要求按間隔配置的合并單元應(yīng)提供足夠的輸入接口,接收來(lái)自 本間隔電流互感器的電流信號(hào)；若間隔設(shè)置有電壓互感器， 還應(yīng)接入間隔的電壓信號(hào);若本間隔的二次設(shè)備需要母線電 壓，還應(yīng)接入來(lái)自母線電壓合并單元的母線電壓信號(hào)。母線電壓應(yīng)配置單獨(dú)的母線電壓合并單元。合并單元應(yīng)提 供足夠的輸入接口，接收來(lái)自母線電壓互感器的電壓信號(hào)。 對(duì)于單母線接線，_臺(tái)母線電壓合并單元對(duì)應(yīng)一段母線； 對(duì)于雙母線接線,_臺(tái)母線電壓合并單元宜同時(shí)接收兩段母 線電壓；對(duì)于雙母線單分段接線，一臺(tái)母線電壓合并單元 宜同時(shí)接收三段母線電壓；對(duì)于雙母線雙分段接線,宜按分

6、設(shè)劃分為兩個(gè)雙母線來(lái)配置母線電壓合并單元合并單元介紹對(duì)于接入了兩段及以上母線電壓的母線電壓合并單元，母線電 壓并列功能宜由合并單元完成，合并單元通過(guò)GOOSE網(wǎng)絡(luò)荻 取斷路器、刀閘位置信息，實(shí)現(xiàn)電壓并列功能。合并單元應(yīng)能提供輸出IEC 61850 9協(xié)議的接口及輸出IEC 60044 7/8的FT3協(xié)議的接口，能同時(shí)滿足保護(hù)、測(cè)控、 錄波、計(jì)量設(shè)備使用。對(duì)于采樣值組網(wǎng)傳輸?shù)姆绞剑喜?元應(yīng)提供相應(yīng)的以太網(wǎng)口；對(duì)于采樣值點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸?shù)姆绞?合 并單元應(yīng)提供足夠的輸出接口分別對(duì)應(yīng)保護(hù)、測(cè)控、錄 波、計(jì)量等不同的二次設(shè)備。輸出接口應(yīng)模塊化并可根據(jù)需 更增加輸出模塊。合并單元應(yīng)能接收12路電子式互感器

7、的采樣信號(hào)，經(jīng)同步和 合并之后對(duì)外提供采樣值數(shù)據(jù)。合并單元介紹合并單元應(yīng)能夠接收IEC61588或B同步對(duì)時(shí)信號(hào)。合并單元應(yīng)能夠?qū)崿F(xiàn)采集器間的采樣同步功能，采樣的同步誤差應(yīng)不 大于 1 p s。在外部同步信號(hào)消失后，至少能在10分鐘內(nèi) 繼續(xù)滿足4uS同步精度要求。合并單元與電子式互感器之間沒(méi) 有硬同步信號(hào)時(shí)，合并單元應(yīng)具備前端采樣、處理和采樣傳輸 時(shí)延的補(bǔ)償功能。輸出協(xié)議采用IEC 61850-9-2時(shí)，合并單元的數(shù)字量輸出宜采 用24位有符號(hào)數(shù)值。輸出協(xié)議采用IEC61850-9-1或IEC 60044-8時(shí)，合并單元的數(shù)字量輸出宜采用二次值方式。-合并單元應(yīng)能保證在電源中斷、電壓異常、采集

8、單元異常、通 信中斷、通信異常、裝胃內(nèi)部異常等情況下不誤輸出；應(yīng)能夠 接收電子式互感器的異常信號(hào)；應(yīng)具有完善的自診斷功能。合 并單元應(yīng)能夠輸出上述各種異常信號(hào)和自檢信息。合并單元介紹合并單元宜具備光纖通道光強(qiáng)監(jiān)視功能，實(shí)時(shí)監(jiān)視光纖通道接 收到的光信號(hào)強(qiáng)度,并根據(jù)檢測(cè)到的光強(qiáng)度信息，提前報(bào)警。根據(jù)工程需要，合并單元可提供接收常規(guī)互感器或模擬小信號(hào)互 感器輸出的模擬信號(hào)的接口。合并單元與電子式互感器之間通訊速度應(yīng)滿足最高采樣率要求。 合并單元與電子式互感器之間的通訊協(xié)議應(yīng)開(kāi)放、標(biāo)準(zhǔn)，宜采 用 IEC 60044-7/8 的 FT3 格式。-合并單元應(yīng)支持可配置的采樣頻率”采樣頻率應(yīng)滿足保護(hù)、測(cè) 控

9、、錄波、計(jì)量及故障測(cè)距等采樣信號(hào)的要求。合并單元應(yīng)提供調(diào)試接口，可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)要求對(duì)所發(fā)送通道的 順序、相序、極性、比例系數(shù)等進(jìn)行配置。合并單元介紹電壓并列功能：智能變電站沒(méi)有專門的電壓并列 柜,并列功能在母線PT合并單元實(shí)現(xiàn)。由于A/D 前移,且并列的隔刀位置也是通過(guò)采集GOOSE光 信號(hào),因此原理上不存在二次反送電問(wèn)題電壓切換：在間隔合并單元實(shí)現(xiàn)母線電壓的切換合并單元的延時(shí)與同步介紹智能變電站的電流電壓采集是分布式采集由各個(gè)合 并單元采集電流電壓，再上送到間隔層，分布式最 大的問(wèn)題就是同步問(wèn)題，而產(chǎn)生同步最根本的原因 就是延時(shí)問(wèn)題，ECTEVTIEDN1USwitch*1心X?采樣值也輸延時(shí)

10、合并單元的延時(shí)與同步介紹合并單元的延時(shí)是山于碩件和軟件共同導(dǎo)致的，對(duì)于 ETMUZ代的采樣延時(shí)如下圖所示；采樣佶號(hào) 侍兮鬧理延時(shí) A/D采描迢時(shí) MV散抑搖收延冋 MU 故抓處filfiiElH MV數(shù)捌發(fā)必址IN 交換機(jī)打包址IH 報(bào)久發(fā)1S延何 報(bào)文傳掃延時(shí) 報(bào)文川隊(duì)延時(shí) IED觸包延1討合并單元的延時(shí)與同步介紹對(duì)于771%模式的延時(shí)主要是由合并單元自身延時(shí)導(dǎo)致f即 不考慮EVT和ECT的延時(shí)。因?yàn)楹喜卧岸瞬捎秒姶攀交?感器，輸入的模擬量采樣值經(jīng)電纜直接并行送入合并，采樣 值傳輸延時(shí)固定且數(shù)值很小。但當(dāng)電流電壓經(jīng)合并單元轉(zhuǎn)換 為SMV-9-2輸出時(shí)就會(huì)產(chǎn)生延時(shí)，而且不同廠家的合并單元

11、產(chǎn)生的延時(shí)不會(huì)完全相同，特別對(duì)電壓其延時(shí)更不好確定. 因?yàn)殡妷旱奖Ｗo(hù)測(cè)控經(jīng)過(guò)了 PT合并單元和線路合并單元兩及 延時(shí)。合并單元的延時(shí)與同步介紹延時(shí)產(chǎn)生的后果：電流電壓之間的夾角可能就會(huì)出現(xiàn)誤差。合并單元的采 樣是一個(gè)周波是80點(diǎn)，一秒鐘50個(gè)周波，因此一個(gè)點(diǎn)是 1/4000秒即250”，因此lus相差的電角度為4.5/250=0.018 ,折算從分就是0.018x60=1.08,即lus誤差就是1左右合并單元的延時(shí)與同步介紹延時(shí)產(chǎn)生的后果：影響距離保護(hù)的動(dòng)作邊界值對(duì)于母差保護(hù)延時(shí)問(wèn)題顯得更為重要,如果兩個(gè)線路合并單 元之間的延時(shí)過(guò)大就可能導(dǎo)致母差保護(hù)出現(xiàn)誤動(dòng)或拒動(dòng)諷控和計(jì)量合并單元設(shè)定延時(shí)的目

12、的為了消除不同合并單元延時(shí)不一致的問(wèn)題，通常采 用同步的方法來(lái)解決，即所有合并單元接收到電磁 式互感器輸入的電流電壓后,都等待一定的時(shí)間后再同時(shí)將電流電壓輸出給保護(hù)測(cè)控裝置，保護(hù)測(cè)控 裝置解析數(shù)據(jù)報(bào)文中的時(shí)標(biāo)，在進(jìn)行時(shí)間或相角補(bǔ)償。合并單元的延時(shí)與同步介紹同步：合并單元的延時(shí)與同步介紹單個(gè)常規(guī)變電站的電流電壓本身就是個(gè)同 步系統(tǒng)，電流電壓通過(guò)一次母線進(jìn)入變電 站再通過(guò)互感器及二次電纜進(jìn)入各個(gè)裝置 ,其傳播速度接近光速,且中間沒(méi)有其他 環(huán)節(jié)，因此對(duì)于線路保護(hù)、母差保護(hù)、變 壓器保護(hù)而言其電流電壓之間保持同步合并單元的延時(shí)與同步介紹智能變電站的二次電流電壓沒(méi)有直接到達(dá)保護(hù)裝置 ,而是在前端先進(jìn)行A

13、/D轉(zhuǎn)換后再通過(guò)光纖傳送到 各個(gè)裝置,特別是電壓經(jīng)過(guò)了兩級(jí)合并單元，因此 在傳輸過(guò)程中就會(huì)產(chǎn)生延時(shí)導(dǎo)致不同步合并單兀的延時(shí)與同步介紹智能變電站的同步方法包括：軟件：插值法、報(bào)文延時(shí)、報(bào)文時(shí)標(biāo)破件：GPS、北斗外部對(duì)時(shí)，破件時(shí)標(biāo)合并單兀的延時(shí)與同步介紹智能變電站時(shí)鐘同步系統(tǒng):合并單元等間隔離散性（抖動(dòng)）介紹調(diào)試人員不能將延時(shí)和同步混淆,延時(shí)反應(yīng)的是信息的時(shí)差性,同步是解決數(shù)據(jù)延時(shí)的手段。延時(shí)長(zhǎng)短將決定保護(hù)裝晉 反應(yīng)故障的快1S ,同步性能將決定二次系統(tǒng)電流電壓數(shù)據(jù)的質(zhì)量。合并單元等間隔離散性（抖動(dòng)）介紹合并單元間隔離散性：對(duì)一個(gè)波形采樣，采樣點(diǎn)為n , 輸出設(shè)定延時(shí)為t ,每個(gè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的輸出時(shí)標(biāo)為

14、Ti ,貝！ 等間隔離散性是指任意連續(xù)兩個(gè)輸出時(shí)標(biāo)之差應(yīng) 10us L 即Tj+Tj 10uso合并單元等間隔離散性（抖動(dòng)）介紹 同步波形合并單元等間隔離散性（抖動(dòng)）介紹 抖動(dòng)波形合并單元等間隔離散性（抖動(dòng)）介紹智能變電站繼電保護(hù)技術(shù)規(guī)范要求合并單元采樣值發(fā)送 間隔離散值應(yīng)小于10ps ,對(duì)F77UQ模式的額定延時(shí)要求是 2ms ,對(duì)TMU模式的要求目前沒(méi)有明確，但一般參照ETMU模式S2ms。電子式電流互感器和電壓互感器的技術(shù)規(guī)范中對(duì)不同精度的 角度誤差做了要求，對(duì)P級(jí)別如5P和10P級(jí)別的互感器要求相 角差不大于1。也就是60分，而前面介紹了 1分的延時(shí)大概就 是lus ,因此保護(hù)用的電流

15、電壓的絕對(duì)延時(shí)一般要求t60us ;對(duì)精度為0.2S級(jí)別的互感器要求相角差不大于10也就是 10us ,因此對(duì)設(shè)備標(biāo)定的延時(shí)測(cè)試即對(duì)合并單元絕對(duì)延時(shí)的 測(cè)帛結(jié)果要求：計(jì)量用的電流電壓的絕對(duì)延時(shí)一般要求 t10us，保護(hù)用的電流電壓的絕對(duì)延時(shí)一般要求t60use合并單元延時(shí)及等間隔性（抖動(dòng)）測(cè)試合并單元的單裝置延時(shí)測(cè)試只針對(duì)TMU的模式， 對(duì)于ETM U的模式需要和電子式亙感器一起進(jìn)行 測(cè)試?？梢允褂肗T781模擬星輸入合并單元測(cè)試儀進(jìn)行 測(cè)試。對(duì)時(shí)精度及守時(shí)功能測(cè)試目前合并單元一般采用B碼對(duì)時(shí),如果合并單元和外部時(shí) 鐘已經(jīng)對(duì)時(shí)穩(wěn)定了，那么可以通過(guò)測(cè)試儀器比如DM5000 來(lái)解析報(bào)文中的時(shí)標(biāo)（D

16、M5000本身也和這個(gè)外部時(shí)鐘對(duì) 時(shí)穩(wěn)定），來(lái)確定合并單元是否與外部時(shí)鐘已經(jīng)對(duì)時(shí)穩(wěn)定。 如果合并單元沒(méi)有對(duì)上時(shí)，而凱默已經(jīng)對(duì)上時(shí)，則凱默測(cè) 暈合并單元的延時(shí)將是一個(gè)相差很大的延時(shí)，如果合并單 元對(duì)上時(shí)，貝!J測(cè)量的延時(shí)和合并單元設(shè)定延時(shí)相差會(huì)小于 lus0下圖是某線路合并單元的延時(shí)測(cè)量（該合并單元設(shè) 定的延時(shí)是2000us ）。對(duì)時(shí)精度及守時(shí)功能測(cè)試測(cè)吊的延時(shí)和合并單元設(shè)定的延時(shí)非常一致,誤差小于1US。對(duì)時(shí)精度及守時(shí)功能測(cè)試守時(shí)功能測(cè)試：守時(shí)功能測(cè)試相對(duì)簡(jiǎn)單，將合并單元與外部對(duì)時(shí)系 統(tǒng)斷開(kāi)后，繼續(xù)使用DM5000 （仍然保持B碼對(duì)時(shí)） 測(cè)量合并單元的延時(shí)，采樣的同步誤差應(yīng)至少能在 10分鐘內(nèi)

17、不大于4uS同步精度要求。精度測(cè)試交流采樣測(cè)暈裝置是將工頻電星暈值電流、電壓、頻 率經(jīng)數(shù)據(jù)采集、轉(zhuǎn)換、計(jì)算的各電暈暈值（電流、電 壓、有功功率、無(wú)功功率、頻率、相位角和功率因數(shù) 等）轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字量傳送至本地或遠(yuǎn)端的裝置。為了保證交流采樣測(cè)量裝置量值采集的準(zhǔn)確、可靠， 需要進(jìn)行精度校驗(yàn) TMU模式下的合并單元實(shí)際是將AD轉(zhuǎn)換前置，因此 有必要進(jìn)行精度測(cè)試精度測(cè)試合并單元的精度測(cè)試相比傳統(tǒng)的精度測(cè)試要復(fù)雜主要是因?yàn)椋?、目前沒(méi)有成熟直觀的產(chǎn)品進(jìn)行合并單元的 精度測(cè)試2、電壓的切換問(wèn)題3、電壓的輸入文問(wèn)題4、所有母線電壓都要進(jìn)行精度測(cè)試，測(cè)試的 內(nèi)容增加r觀i朗劑廿量電濟(jì)I刼量電IPXII砸電忌XI跚

18、量電尉XII時(shí)量電和X精度測(cè)試SV報(bào)文檢查 SV通道與互感器二次繞組級(jí)別匹配問(wèn)題系統(tǒng)集成商對(duì)此沒(méi)有認(rèn)識(shí)，可能配錯(cuò)通道，導(dǎo) 致保護(hù)或測(cè)控用的二次繞組用于計(jì)量通道 MAC、APPID、VLAN等檢查APPID(Hwx)1EDvlDDOITS込LZS違DOS1 験找時(shí)舀坦輕arc囁2AAW保護(hù)電盤13電25AAtG0X24RHne仲電：uiRtGIZ?.Xl50耐砂電卻0Cu相尉C電說(shuō)1else護(hù)電Xl7C匚相停護(hù)屯出8Aa冊(cè)HR電說(shuō)ge10cC憎側(cè)1理沆11AAe&i12AAISFF213e14R8iwnf213Ccfiloarwxi15C17N18N序血辰19AAtajtiHma20BBwaa.21C相測(cè)旦電q22Nla取電圧丄JWRfuttltir m i在測(cè)量中應(yīng)注意的事項(xiàng)不能利用經(jīng)過(guò)B碼對(duì)時(shí)上后測(cè)量時(shí)標(biāo)誤差來(lái)測(cè)量絕對(duì)延時(shí) 的方式。因?yàn)橥ㄟ^(guò)解析時(shí)標(biāo)的并沒(méi)有貞實(shí)反映出合并單元 A/D轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)處理、傳輸?shù)确矫娴难訒r(shí)。線路合并單元的輸出電壓是通過(guò)PT合并單元級(jí)聯(lián)過(guò)來(lái)的， 因此這里存在兩個(gè)合并單元