智能變電站一次設備

1、智能變電站的一次設備智能變電站的一次設備 變電站的一次設備變電站的一次設備 什么是變電站的一次設備？什么是變電站的一次設備？ 變電站中凡直接用來接受與分配電能以及與改變電能變電站中凡直接用來接受與分配電能以及與改變電能電壓相關的所有設備，均稱為一次設備或主設備。由于大都電壓相關的所有設備，均稱為一次設備或主設備。由于大都承受高電壓，故也多屬于高壓電器或設備。它們包括主變壓承受高電壓，故也多屬于高壓電器或設備。它們包括主變壓器、斷路器、隔離刀閘、母線、互感器、電抗器、補償電容器、斷路器、隔離刀閘、母線、互感器、電抗器、補償電容器、避雷器以及進出變電所的輸配電線路等。由一次設備連器、避雷器以及進出

2、變電所的輸配電線路等。由一次設備連接成的系統(tǒng)稱為電氣一次系統(tǒng)或電氣主接線系統(tǒng)。接成的系統(tǒng)稱為電氣一次系統(tǒng)或電氣主接線系統(tǒng)?；靖拍罨靖拍钭冸娬镜囊淮卧O備變電站的一次設備 什么是什么是智能智能變電站的一次設備？變電站的一次設備？一次設備智能化的實現(xiàn)產物為智能一次設備，其定義為一次設備智能化的實現(xiàn)產物為智能一次設備，其定義為:具有自動具有自動測量、自動控制、自動調節(jié)、自身狀態(tài)監(jiān)測、預警及通信功能的測量、自動控制、自動調節(jié)、自身狀態(tài)監(jiān)測、預警及通信功能的變電站高壓電器設備。作為智能變電站的關鍵技術，智能一次設變電站高壓電器設備。作為智能變電站的關鍵技術，智能一次設備是智能化特征的突出體現(xiàn)，也是智能

3、變電站在數(shù)字化變電站基備是智能化特征的突出體現(xiàn)，也是智能變電站在數(shù)字化變電站基礎上的重要突破和顯著進步。智能一次設備技術的發(fā)展對實現(xiàn)一礎上的重要突破和顯著進步。智能一次設備技術的發(fā)展對實現(xiàn)一次設備的信息化、自動化和互動化，提高電氣設備制造水平，以次設備的信息化、自動化和互動化，提高電氣設備制造水平，以及整個智能變電站結構的最優(yōu)設計具有重要的意義，是智能變電及整個智能變電站結構的最優(yōu)設計具有重要的意義，是智能變電站技術發(fā)展的基礎和關鍵。站技術發(fā)展的基礎和關鍵。智能一次設備框架和工作原理智能一次設備框架和工作原理智能一次設備配置智能一次設備配置智能變電站結構應用實例智能變電站結構應用實例智能變電站

4、一次設備框架和工作原理智能變電站一次設備框架和工作原理 1 基本概念基本概念智能一次設備主要由電氣部分和信息部分組成，電氣部分智能一次設備主要由電氣部分和信息部分組成，電氣部分包括包括一次設備本體一次設備本體及其操作機構、及其操作機構、互感器及傳感器互感器及傳感器，信息，信息部分為部分為智能組件智能組件及其內部所配置的及其內部所配置的智能單元智能單元。智能變電站一次設備框架和工作原理智能變電站一次設備框架和工作原理 電氣部分電氣部分智能組件智能組件智能單元智能單元一次設各本體及其操作機構(以下簡稱一次設備)和常規(guī)一次設備功能作用相同；互感器和傳感器加裝在一次設備上采集一次設務的狀態(tài)和特征信息。

5、智能組件是智能單元的應用平臺，為智能單元提供信息處理、通信和執(zhí)行等基礎性服務。智能單元是具體智能化技術的應用終端，具有計算處理、分析和決策的能力。智能變電站一次設備框架和工作原理智能變電站一次設備框架和工作原理 分離模式集體一體化模式電氣部分：電氣部分： 電氣部分中的電氣接口用于一次設備本電氣部分中的電氣接口用于一次設備本體與變電站電氣主接線的電氣連接，體與變電站電氣主接線的電氣連接，地線接口用于一次設備本體的工作接地地線接口用于一次設備本體的工作接地以及設備整體的保護接地。電氣部分的以及設備整體的保護接地。電氣部分的接口的連接通過電纜或導線連接，其中接口的連接通過電纜或導線連接，其中的地線接

6、口將連接到變電站的接地網中。的地線接口將連接到變電站的接地網中。信息部分：信息部分：信息部分含信息部分含5 5類接口，都連接著智能組件，包類接口，都連接著智能組件，包括括3 3類內部接口和類內部接口和2 2類外部接口。外部接口均通類外部接口。外部接口均通過光纖與外界連接。其中，網絡接口連接了智過光纖與外界連接。其中，網絡接口連接了智能組件與站控層網絡，用于智能一次設備相互能組件與站控層網絡，用于智能一次設備相互間的通訊，及和站控層主機的通訊間的通訊，及和站控層主機的通訊; ;專項接口專項接口直接直接連接智能單元，用于特殊智能單元的快速連接智能單元，用于特殊智能單元的快速信息通信。內部接口根據(jù)技

7、術水平選用電纜、信息通信。內部接口根據(jù)技術水平選用電纜、光纖或內部系統(tǒng)總線進行連接。光纖或內部系統(tǒng)總線進行連接。智能變電站一次設備框架和工作原理智能變電站一次設備框架和工作原理 2 2、智能變電站總體設計、智能變電站總體設計智能變電站一次設備框架和工作原理智能變電站一次設備框架和工作原理 3 3、智能組件的工作原理過程、智能組件的工作原理過程信息采信息采集集分析處分析處理理動作動作操作操作和信和信息發(fā)息發(fā)布布智能變電站一次設備框架和工作原理智能變電站一次設備框架和工作原理 信息采集過程信息采集過程傳感器傳感器將反映一次設備將反映一次設備狀態(tài)信息狀態(tài)信息(在線監(jiān)測信息以及操作機構位置和動作信息在

8、線監(jiān)測信息以及操作機構位置和動作信息)的物理量的物理量轉換為電氣量數(shù)據(jù)通過狀態(tài)接口傳輸至轉換為電氣量數(shù)據(jù)通過狀態(tài)接口傳輸至智能組件智能組件;智能組件通過智能組件通過互感器接口互感器接口得到一次設得到一次設備的備的電氣量數(shù)據(jù)電氣量數(shù)據(jù);上級上級(站控層站控層)的命令以及其他智能一次設備的聯(lián)系信息通過網絡接口的命令以及其他智能一次設備的聯(lián)系信息通過網絡接口發(fā)送給發(fā)送給智能組件智能組件;同時，智能組件的同步時鐘源也將通過網絡接口獲得。此外，專項接同時，智能組件的同步時鐘源也將通過網絡接口獲得。此外，專項接口用于特殊智能單元的快速信息獲取口用于特殊智能單元的快速信息獲取(如保護單元縱差保護所需的對端數(shù)

9、據(jù)如保護單元縱差保護所需的對端數(shù)據(jù))。智能變電站一次設備框架和工作原理智能變電站一次設備框架和工作原理 分析處理過程分析處理過程智能組件對收集得到的各接口信息進行信息處理，得到分析所需的數(shù)據(jù)。然后由智能智能組件對收集得到的各接口信息進行信息處理，得到分析所需的數(shù)據(jù)。然后由智能組件里配置的智能單元組件里配置的智能單元(如繼電保護、智能操作、狀態(tài)監(jiān)測、設備記錄等如繼電保護、智能操作、狀態(tài)監(jiān)測、設備記錄等)進行相應的進行相應的并行計算分析。得出分析處理結果后送至輸出部分進入下一過程。智能組件需具備標并行計算分析。得出分析處理結果后送至輸出部分進入下一過程。智能組件需具備標準化通用型的內部接口及結構，

10、為各智能單元提供工作平臺和通信平臺，而具體計算準化通用型的內部接口及結構，為各智能單元提供工作平臺和通信平臺，而具體計算分析工作則由各智能單元分別完成。根據(jù)類型和要求的不同，各智能一次設備的智能分析工作則由各智能單元分別完成。根據(jù)類型和要求的不同，各智能一次設備的智能組件可選取不同的智能單元進行組合配置，且具備實現(xiàn)智能單元的即插即用。智能單組件可選取不同的智能單元進行組合配置，且具備實現(xiàn)智能單元的即插即用。智能單元以插板形式實現(xiàn)在智能組件的配置和接入，不同智能單元在智能組件的系統(tǒng)中將配元以插板形式實現(xiàn)在智能組件的配置和接入，不同智能單元在智能組件的系統(tǒng)中將配合工作，但應具有獨立的工作能力，在其

11、他智能單元加入或移除后應仍能正常工作。合工作，但應具有獨立的工作能力，在其他智能單元加入或移除后應仍能正常工作。智能變電站一次設備框架和工作原理智能變電站一次設備框架和工作原理 動作操作和信息發(fā)布動作操作和信息發(fā)布智能組件的輸出部分根據(jù)各智能單元的分析結果，進行相應的決策動作和信息發(fā)布。智能單元決策產生或來自上層的動作命令通過控制接口對一次設備的操作機構進行操控，從而控制一次設備本體的動作。隨后智能組件將通過網絡接口將自動上傳的和上層提取的信息進行發(fā)布，與其他智能一次設備的聯(lián)系信息也將通過網絡接口發(fā)布。專項接口作為快速通道，直接將信息發(fā)布到相連設備上。智能變電站一次設備框架和工作原理智能變電站

12、一次設備框架和工作原理 4 4、智能組件的結構設計、智能組件的結構設計智能變電站一次設備配置方案智能變電站一次設備配置方案 1 1、基本概念、基本概念 什么是一次設備的配置？什么是一次設備的配置？ 智能組件對一次設備本體的對應配置關系。關智能組件對一次設備本體的對應配置關系。關心一個設備本體需要配備的智能組件數(shù)。心一個設備本體需要配備的智能組件數(shù)。 智能變電站一次設備配置方案智能變電站一次設備配置方案 2 2、具體方案、具體方案 每臺一次設備配備一個智能組件，即智能單元只負責對每臺一次設備配備一個智能組件，即智能單元只負責對應一個一次設備的控制，進行個體的信息采集、分析處應一個一次設備的控制，

13、進行個體的信息采集、分析處理和決策動作過程。理和決策動作過程。1:1配置 本方案滿足一次設備的智能化發(fā)展要求，符合智能變電本方案滿足一次設備的智能化發(fā)展要求，符合智能變電站一次設備與智能單元的模塊合并的發(fā)展方向和生產趨站一次設備與智能單元的模塊合并的發(fā)展方向和生產趨勢。勢。優(yōu)點 本方案耗費較大，而對于隔離開關等簡單一次設備也沒本方案耗費較大，而對于隔離開關等簡單一次設備也沒有進行獨立一一配置的必要，同時本方案將使得現(xiàn)有變有進行獨立一一配置的必要，同時本方案將使得現(xiàn)有變電站的智能變電站改造工程復雜。電站的智能變電站改造工程復雜。缺點 本方案較為適合重要一次設備的智能化設計，如變壓器和斷路器，本方

14、案較為適合重要一次設備的智能化設計，如變壓器和斷路器，而對于結構和操作都較為簡單的隔離開關而言，本方案的配置則而對于結構和操作都較為簡單的隔離開關而言，本方案的配置則顯得不夠經濟。由于現(xiàn)有的智能一次設備尚在各廠家研發(fā)過程中，顯得不夠經濟。由于現(xiàn)有的智能一次設備尚在各廠家研發(fā)過程中，暫未量產，本方案比較適合未來的新建智能變電站，而不適合現(xiàn)暫未量產，本方案比較適合未來的新建智能變電站，而不適合現(xiàn)有變電站的智能化改造工程。有變電站的智能化改造工程。評價智能變電站一次設備配置方案智能變電站一次設備配置方案 2 2、具體方案、具體方案 一個智能組件負責對應多個一次設備的信息采集、分析處理和決一個智能組件

15、負責對應多個一次設備的信息采集、分析處理和決策動作工作。本方案可以按主接線的各線路進行配置，即一個智策動作工作。本方案可以按主接線的各線路進行配置，即一個智能組件管理同一線路的所有一次設備本體。也可按主接線的間隔能組件管理同一線路的所有一次設備本體。也可按主接線的間隔配置，即一個智能組件管理同一間隔的所有一次設備本體。配置，即一個智能組件管理同一間隔的所有一次設備本體。1:N配置 本方案較為經濟地滿足一次設備的智能化發(fā)展要求本方案較為經濟地滿足一次設備的智能化發(fā)展要求;同時由于共同時由于共用一個智能單元減少了數(shù)據(jù)量在上層網絡的交換，減輕了網絡負用一個智能單元減少了數(shù)據(jù)量在上層網絡的交換，減輕了

16、網絡負擔。擔。優(yōu)點 若按照集成模式發(fā)展制造，將使得設備整體過于龐大，不利于檢若按照集成模式發(fā)展制造，將使得設備整體過于龐大，不利于檢修和主接線的靈活調整。若發(fā)展分離模式，可能使得智能一次設修和主接線的靈活調整。若發(fā)展分離模式，可能使得智能一次設備內部的接線過于復雜，另外由于智能組件的資源有限，可能出備內部的接線過于復雜，另外由于智能組件的資源有限，可能出現(xiàn)工作量過負荷的情況?，F(xiàn)工作量過負荷的情況。缺點 評價評價:本方案既能適合重要一次設備的智能化設計，同時配置也本方案既能適合重要一次設備的智能化設計，同時配置也較為經濟。但是木方案使得智能一次設務內部結構較為復雜，檢較為經濟。但是木方案使得智能

17、一次設務內部結構較為復雜，檢修時不夠靈活，智能單元較大的工作量使得其可靠性有一定隱患。修時不夠靈活，智能單元較大的工作量使得其可靠性有一定隱患。利用接口進行本方案配置適合現(xiàn)有變電站的智能化改造工程，而利用接口進行本方案配置適合現(xiàn)有變電站的智能化改造工程，而其智能化功能也滿足未來新建智能變電站的要求。其智能化功能也滿足未來新建智能變電站的要求。評價智能變電站一次設備配置方案智能變電站一次設備配置方案 可靠可靠智能智能經濟經濟1：N配置方案智能變電站一次設備配置方案智能變電站一次設備配置方案 配置實例：配置實例：智能開關配置圖智能開關配置圖智能變電站一次設備配置方案智能變電站一次設備配置方案 配置

18、實例：配置實例：智能變壓器配置圖智能變壓器配置圖智能變電站一次設備配置方案智能變電站一次設備配置方案 配置實例：配置實例：智能變壓器配置圖智能變壓器配置圖智能變電站結構應用實例智能變電站結構應用實例 模式一：模式一：站內繼電保護配置、設計、應用與現(xiàn)有技術規(guī)程相一致，采用常規(guī)互感器和傳統(tǒng)的跳站內繼電保護配置、設計、應用與現(xiàn)有技術規(guī)程相一致，采用常規(guī)互感器和傳統(tǒng)的跳閘方式，保護和互感器、斷路器之間以電纜相互連接。保護裝置通信采用閘方式，保護和互感器、斷路器之間以電纜相互連接。保護裝置通信采用IEC61850規(guī)約，實現(xiàn)保護與監(jiān)控后臺、繼電保護故障信息系統(tǒng)子站的信息交換。間隔層和站控規(guī)約，實現(xiàn)保護與監(jiān)

19、控后臺、繼電保護故障信息系統(tǒng)子站的信息交換。間隔層和站控層設備之間采用雙星型網絡層設備之間采用雙星型網絡(MMS)和和IEC61850規(guī)約通信，采用統(tǒng)一建模，實現(xiàn)數(shù)據(jù)規(guī)約通信，采用統(tǒng)一建模，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。繼電保護運行模式與傳統(tǒng)一致。共享。繼電保護運行模式與傳統(tǒng)一致。智能變電站結構應用實例智能變電站結構應用實例 模式二：模式二：站內模擬量采用常規(guī)互感器一對一電纜連接，開關量采用網絡方式傳輸，智能操作箱站內模擬量采用常規(guī)互感器一對一電纜連接，開關量采用網絡方式傳輸，智能操作箱就地布置，網絡通訊采用就地布置，網絡通訊采用IEC6185O規(guī)約。保護裝置交流回路采用電纜接線，通過規(guī)約。保護裝置交流回路采

20、用電纜接線，通過GoosE網絡實現(xiàn)跳閘。站控層和間隔層采用單環(huán)網網絡實現(xiàn)跳閘。站控層和間隔層采用單環(huán)網(MMS)，問隔層和過程層采用單，問隔層和過程層采用單星型星型(GOOsE)網絡雙重化配置，按間隔配置交換機。網絡雙重化配置，按間隔配置交換機。智能變電站結構應用實例智能變電站結構應用實例 模式三：模式三：站內采用電子式互感器，開關量采用網絡方式傳輸，智能操作箱就地布置，網絡通訊站內采用電子式互感器，開關量采用網絡方式傳輸，智能操作箱就地布置，網絡通訊采用采用IEC61850規(guī)約。保護測控一體化，通過網絡與電子式互感器連接，裝置內部取規(guī)約。保護測控一體化，通過網絡與電子式互感器連接，裝置內部取

21、消了模擬量采樣回路，跳閘通過消了模擬量采樣回路，跳閘通過GOOSE實現(xiàn)網絡跳閘方式。站控層、間隔層和過程實現(xiàn)網絡跳閘方式。站控層、間隔層和過程層均采用網絡傳輸，按間隔配置交換機，數(shù)據(jù)傳輸層均采用網絡傳輸，按間隔配置交換機，數(shù)據(jù)傳輸SMV、信號傳輸、信號傳輸GOOSE和時鐘同和時鐘同步步1588共網運行。共網運行。智能變電站結構應用實例智能變電站結構應用實例 智能一次設備使得變電站過程層的一智能一次設備使得變電站過程層的一次設備與間隔層的二次設備次設備與間隔層的二次設備將成為統(tǒng)一體，兩層將成為統(tǒng)一體，兩層間的網絡成為間的網絡成為智能一次設備的內部網絡智能一次設備的內部網絡。由此對于整個變電站的結

22、構而言，將三層式。由此對于整個變電站的結構而言，將三層式結構變成雙層式結構。結構變成雙層式結構。變電站基于智能一次設備形成了雙層式結構，與數(shù)字化變電站不同之處在于變電站基于智能一次設備形成了雙層式結構，與數(shù)字化變電站不同之處在于智能一次智能一次設備的內部網絡設備的內部網絡。 智能化智能化、開放性開放性是智能變電站的核心內涵，將引導著智能是智能變電站的核心內涵，將引導著智能變電站的總體發(fā)展。變電站的總體發(fā)展。作為智能變電站的開放性平臺之一，智能一次設備能開放作為智能變電站的開放性平臺之一，智能一次設備能開放地接入智能化技術實現(xiàn)一次設備智能化。由地接入智能化技術實現(xiàn)一次設備智能化。由電氣部分電氣部分和和信信息部分息部分共同共同組成智能一次設備框架結構組成智能一次設備框架結構。通過通過智能化，一體化、模塊化的設計理念