智能變電站介紹課件

智能變電站介紹主要內(nèi)容智能化變電站概述及特點(diǎn)電子式互感器介紹智能單元介紹IEC61850介紹智能化變電站工程應(yīng)用介紹智能化變電站概述及特點(diǎn)1、機(jī)電式2、晶體管式

3、集成電路

4、微機(jī)型??

微機(jī)式將原來由電路實(shí)現(xiàn)的保護(hù)用計(jì)算機(jī)程序語(yǔ)言代替；將處理的過程數(shù)字化了，但信息采集、傳輸、輸出過程沒有實(shí)現(xiàn)數(shù)字化。

智能化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、網(wǎng)絡(luò)化二次設(shè)備分層構(gòu)建，建立在IEC61850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。將會(huì)影響電力系統(tǒng)的開發(fā)、設(shè)計(jì)、調(diào)試、運(yùn)行，給生產(chǎn)帶來了新的問題和挑戰(zhàn)。技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)：智能化變電站概述及特點(diǎn)典型結(jié)構(gòu)：包括四層設(shè)備和三個(gè)網(wǎng)絡(luò)智能化變電站不完全等同于

IEC61850智能化變電站介紹六大特征：一次設(shè)備智能化、互感器數(shù)字化、二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化、傳輸介質(zhì)光纖化、通信標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一化、信息應(yīng)用集成化；①硬件上:由智能化一次設(shè)備（電子式互感器、智能化開關(guān)等）和網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化的二次設(shè)備組成；②軟件上:以IEC61850標(biāo)準(zhǔn)作為通信協(xié)議，實(shí)現(xiàn)設(shè)備間充分的信息共享和互操作；

數(shù)字化變電站是未來變電站自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)，是建設(shè)智能電網(wǎng)的重要組成部分。（1）站控層網(wǎng)絡(luò)是否采用了IEC61850協(xié)議；（2）開關(guān)量跳閘二次回路是否實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化；（3）模擬量采集二次回路是否實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化；數(shù)字化的三個(gè)主要特征智能化變電站標(biāo)準(zhǔn)體系目前未完善，國(guó)內(nèi)各電網(wǎng)公司智能化變電站的建設(shè)方案多種多樣，智能化的深度和廣度也各不相同，可從三個(gè)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字化程度來判斷：智能化變電站與傳統(tǒng)變電站比較概述及特點(diǎn)

節(jié)省投資、二次接線簡(jiǎn)單、可靠性高、便于設(shè)備維護(hù)升級(jí)、便于變電站規(guī)模的擴(kuò)建和功能的擴(kuò)充概述及特點(diǎn)

變電站信息傳輸和處理的數(shù)字化統(tǒng)一的信息模型：數(shù)據(jù)模型、功能模型統(tǒng)一的通信協(xié)議：信息無縫交換高質(zhì)量信息：可靠性、完整性、實(shí)時(shí)性各種設(shè)備和功能共享統(tǒng)一的信息平臺(tái)智能化變電站優(yōu)點(diǎn)開放的通信協(xié)議、統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模型，信息的集成化應(yīng)用，為電網(wǎng)開展高級(jí)應(yīng)用提供了便捷條件，如為定期檢修過渡到狀態(tài)檢修提供一個(gè)更好的信息平臺(tái)；網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化的一、二次設(shè)備，節(jié)約了大量二次電纜，設(shè)計(jì)、施工效率較高，減少了變電站的投資；克服了傳統(tǒng)互感器絕緣結(jié)構(gòu)復(fù)雜、測(cè)量范圍小、存在飽和等缺陷；開放式的通信規(guī)約使程序化操作實(shí)現(xiàn)更加方便，減少了誤操作情況的發(fā)生；滿足電網(wǎng)“高效”和“兼容性”的要求，為今后智能電網(wǎng)的發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)的物質(zhì)基礎(chǔ)；智能化變電站技術(shù)構(gòu)成電子式互感器智能開關(guān)設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化二次設(shè)備

IEC61850標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用以太網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)主要構(gòu)成：電子式互感器

傳統(tǒng)電磁式互感器暴露固有的缺陷：１、絕緣、重量支撐結(jié)構(gòu)復(fù)雜，產(chǎn)品造價(jià)隨電壓等級(jí)呈指數(shù)上升高；２、電磁式電流互感器存在固有的磁飽和現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)造成保護(hù)的拒動(dòng)或誤動(dòng)；３、動(dòng)態(tài)測(cè)量范圍小，頻帶窄，高頻響應(yīng)特性差；４、電壓互感器器存在二次短路的危險(xiǎn)，電流互感器存在二次開路的危險(xiǎn)；５、存在易燃、易爆等危險(xiǎn)。傳統(tǒng)電流互感器的缺點(diǎn)t(s)t(s)i1,i2(A)?電子式互感器的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)1、高低壓系統(tǒng)完全隔離，安全性高，具有優(yōu)良的絕緣性能和優(yōu)越的性價(jià)比；

2、不含鐵芯，消除了磁飽和和鐵磁諧振等問題；

3、無CT開路、PT短路的危險(xiǎn)，互感器的精度與負(fù)載無關(guān)

4、動(dòng)態(tài)范圍大，測(cè)量精度高；5、暫態(tài)特性好

6、沒有因充油而潛在的易燃、易爆炸等危險(xiǎn)

7、體積小、重量輕

8、適應(yīng)了電力系統(tǒng)數(shù)字化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展的需要缺點(diǎn)目前可靠性不如常規(guī)互感器電子式互感器標(biāo)準(zhǔn)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)

IEC60044-7、IEC60044-8國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)

GB/T20840.7、GB/T20840.8

電子式互感器分類有源型電流互感器電壓互感器羅氏線圈LPCT電容分壓電阻分壓組合式分壓無源型電流互感器法拉第磁光效應(yīng)電壓互感器磁光玻璃純光纖普克爾電光效應(yīng)克爾效應(yīng)逆壓磁效應(yīng)按一次部分是否需要供電來分：法拉第(MichaelFaraday)1791年－1867年

Faraday電磁感應(yīng)原理Faraday磁旋光效應(yīng)鐵心線圈空心線圈光學(xué)電流互感器(OCT）低功率鐵心線圈電流互感器（LPCT）羅可夫斯基線圈電流互感器（RCT）玻璃、光纖或鍍模玻璃電子式電流互感器分類Rogowski電子式互感器

電流測(cè)量：采用羅氏（Rogowski）空芯線圈和低功率線圈（LPCT）電磁感應(yīng)原理遠(yuǎn)端模塊由電子電路構(gòu)成，需要供電，因此稱為有源式電子互感器，有源式電子互感器技術(shù)較為成熟，在國(guó)內(nèi)外已有一定的應(yīng)用。特點(diǎn)：空心線圈，不會(huì)產(chǎn)生磁飽和現(xiàn)象；動(dòng)態(tài)測(cè)量范圍大；頻率響應(yīng)范圍寬；體積小、重量輕。有源式電流互感器激光器驅(qū)動(dòng)電路PIN數(shù)據(jù)處理LPCT羅氏線圈遠(yuǎn)端模塊復(fù)合絕緣子光纖光纖合并單元二次設(shè)備測(cè)量線圈和保護(hù)線圈分開，共用一套轉(zhuǎn)換模塊。測(cè)量采用LPCT線圈、保護(hù)采用雙套羅氏線圈電子式互感器結(jié)構(gòu)一次電流（電壓）傳感器一次轉(zhuǎn)換器傳輸系統(tǒng)配合合并單元二次轉(zhuǎn)換器合

并單元A相電子式電流（電壓）互感器Ｐ１Ｐ２Ｂ相電子式電流（電壓）互感器Ｃ相電子式電流（電壓）互感器二次設(shè)備一次側(cè)電源模擬輸出二次轉(zhuǎn)換器S１S2高壓側(cè)（遠(yuǎn)端模塊）低壓側(cè)基本構(gòu)成：高壓側(cè)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊（遠(yuǎn)端模塊）和低壓側(cè)合并單元有源式電壓互感器原理簡(jiǎn)單，對(duì)分壓器（電容）精度要求高，可采用級(jí)聯(lián)方式，注意對(duì)地雜散電容的影響。有源式電子式互感器技術(shù)難點(diǎn)1、一次電流及電壓傳感器，特別是電壓分壓器的穩(wěn)定性；2、遠(yuǎn)端傳感模塊的穩(wěn)定性和可靠性（安置在室外時(shí)溫度、電磁干擾等）；3、對(duì)獨(dú)立結(jié)構(gòu)的有源式電子式互感器遠(yuǎn)端模塊供電技術(shù)。LED光電池穩(wěn)壓信號(hào)處理電壓監(jiān)視LED驅(qū)動(dòng)PIN信號(hào)處理遠(yuǎn)端模塊合并單元激光供能原理圖無源式電子式互感器

無源式電子式互感器的一次傳感器利用光學(xué)原理，由純光學(xué)器件構(gòu)成，不需要遠(yuǎn)端電子線路模塊，因此無需專門的供電電路，有著有源式無法比擬的優(yōu)點(diǎn)。但其制造工藝復(fù)雜，制造技術(shù)要求高。

無源式電流互感器主要是基于法拉第磁光效應(yīng)，按材料不同可分為磁光玻璃型和純光纖型；電壓互感器有基于普克爾電光效應(yīng)的互感器。

無源式電壓互感器技術(shù)還不成熟，而且應(yīng)用需求并沒有電流互感器高，因此目前還沒有成功應(yīng)用。法拉第磁光效應(yīng)電流互感器法拉第磁光效應(yīng)磁光效應(yīng)原理普通光起偏器偏振光Faraday材料磁場(chǎng)B檢偏器Faraday旋光角磁光玻璃型磁光效應(yīng)互感器結(jié)構(gòu)純光纖型敏感元件和傳輸元件都是光纖。輸入輸出光路為統(tǒng)一路徑，提高了抗干擾能力，安全可靠性高。也采用獨(dú)特的閉環(huán)控制技術(shù)，動(dòng)態(tài)范圍大和精度高。電子式電壓互感器目前暫無成熟的產(chǎn)品無源式電子式互感器技術(shù)難點(diǎn)1、光學(xué)傳感材料的選擇2、溫度對(duì)傳感器精度的影響3、應(yīng)力對(duì)傳感器精度的影響4、傳感頭的封裝技術(shù)5、長(zhǎng)期穩(wěn)定性問題6、微弱信號(hào)檢測(cè)電子式互感器合并單元概念：合并單元是對(duì)遠(yuǎn)端模塊傳來的三相電氣量進(jìn)行合并和同步處理，并將處理后的數(shù)字信號(hào)按特定的格式提供給二次設(shè)備使用的裝置。IEC60044-8標(biāo)準(zhǔn)：點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的FT3格式、光纖串行傳輸傳輸延時(shí)確定可以采用再采樣技術(shù)實(shí)現(xiàn)同步采樣硬件和軟件實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單適合保護(hù)要求不適用于網(wǎng)絡(luò)傳輸IEC61850-9-1標(biāo)準(zhǔn)：點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的光纖網(wǎng)絡(luò)傳輸傳輸延時(shí)相對(duì)固定可以采用再采樣技術(shù)實(shí)現(xiàn)同步采樣硬件和軟件實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單適合保護(hù)要求數(shù)據(jù)格式不靈活不適用于組網(wǎng)傳輸IEC61850-9-2標(biāo)準(zhǔn)：光纖組網(wǎng)傳輸傳輸延時(shí)不確定（400us-3ms）數(shù)據(jù)格式靈活，適用于組網(wǎng)傳輸硬件軟件比較通用，但對(duì)交換機(jī)要求極高硬件和軟件實(shí)現(xiàn)都將困難不同間隔間數(shù)據(jù)到達(dá)時(shí)間不確定，不利于母差、變壓器等保護(hù)的數(shù)據(jù)處理比較適合測(cè)控、電能儀表一類電子式互感器關(guān)鍵技術(shù)

二次接口：互感器的安裝位置、合并單元的配置方案采樣數(shù)據(jù)的同步－三相電流電壓之間、差動(dòng)保護(hù)計(jì)量系統(tǒng)互感器的可靠性、穩(wěn)定性通信、供電、遠(yuǎn)端模塊運(yùn)行維護(hù)電子式互感器發(fā)展應(yīng)用情況研制工作始于二十世紀(jì)八十年代初：主要研制單位：ABB、ALSTHOM、MITSUBISHI、SIEMENS等，目前已研制出各種電壓等級(jí)的電子式互感器并投入現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行，NxtPhase公司五年前年研制出全光纖無源電子式電流互感器，其計(jì)量精度滿足0.2級(jí)要求。

基于空芯線圈、低功耗鐵芯CT及激光供電等技術(shù)的有源電子式互感器是目前各公司推廣應(yīng)用的重點(diǎn)，已有不少工程使用有源電子式互感器?，F(xiàn)在，ABB及SIEMENS在高壓直流輸電工程使用的互感器多數(shù)均為有源電子式互感器，其電流互感器使用分流器、空芯線圈和激光供電等技術(shù)，電壓互感器采用電阻分壓及電容分壓等技術(shù)。

近年來ABB、MITSUBISHI和SIEMENS等國(guó)外大公司開始在我國(guó)推廣應(yīng)用其電子式互感器。他們?cè)谖覈?guó)推廣應(yīng)用的電子式互感器主要包括高壓直流輸電(HVDC)、氣體絕緣開關(guān)(GIS)和中低壓開關(guān)柜等用的有源電子式互感器。國(guó)內(nèi)情況：

我國(guó)二十世紀(jì)九十年代初開始電子式互感器的研究。主要研制單位有清華大學(xué)、華中科技大學(xué)、中國(guó)電力科學(xué)研究院、新寧光電、南瑞繼保等。有源式電子式互感器技術(shù)已經(jīng)逐漸成熟，目前正在研制無源電子式互感器，并已開始小范圍的應(yīng)用。電子式互感器發(fā)展應(yīng)用情況電子式互感器發(fā)展應(yīng)用情況合并單元線路保護(hù)數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)輸出電子式互感器發(fā)展應(yīng)用情況電子式互感器的同步采樣問題同一間隔三相電壓、電流之間需考慮同步采樣變壓器差動(dòng)保護(hù)從不同電壓等級(jí)的多個(gè)間隔獲取數(shù)據(jù)存在同步問題母線差動(dòng)保護(hù)從多個(gè)間隔獲取數(shù)據(jù)也存在同步問題線路縱差保護(hù)線路兩端數(shù)據(jù)采樣也存在同步問題同步采樣問題的解決方法（1）基于GPS秒脈沖同步的同步采樣同步方法簡(jiǎn)單秒脈沖丟失時(shí)存在危險(xiǎn)（2）二次設(shè)備通過再采樣技術(shù)(插值算法)對(duì)就地采集單元額定延時(shí)進(jìn)行補(bǔ)償采樣率要求高硬件軟件要求高，實(shí)現(xiàn)難度較大但不依賴于GPS和秒脈沖傳輸系統(tǒng)對(duì)時(shí)方式智能開關(guān)設(shè)備

配有電子設(shè)備、數(shù)字通訊接口、傳感器和執(zhí)行器，不但具有分合閘基本功能，而且在監(jiān)測(cè)和診斷方面具有附加功能的高性能開關(guān)設(shè)備。定義：優(yōu)點(diǎn)：

間隔內(nèi)自動(dòng)閉鎖和“五防”，保證設(shè)備和人身安全；按電壓波形控制合閘角，按最佳滅弧時(shí)間控制跳閘，以減少操作過電壓就地實(shí)現(xiàn)重合閘；實(shí)現(xiàn)設(shè)備在線監(jiān)測(cè)和診斷，為狀態(tài)維修提供參考；實(shí)現(xiàn)就地重合閘以及其他當(dāng)?shù)乜梢詧?zhí)行的功能，而不依賴站級(jí)控制系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)化二次設(shè)備包括：保護(hù)、測(cè)控、故障錄波、計(jì)量等裝置。為適應(yīng)數(shù)字化變電站的發(fā)展，在原有基礎(chǔ)上作相應(yīng)改變：

適應(yīng)電子式互感器的應(yīng)用

適應(yīng)智能化一次設(shè)備的需要

適應(yīng)IEC61850的需要適應(yīng)保護(hù)、測(cè)控一體化要求網(wǎng)絡(luò)化二次設(shè)備

模擬量采集CT/PT由光纖網(wǎng)絡(luò)接口替代；

開關(guān)量輸入節(jié)點(diǎn)、中間繼電器由光纖網(wǎng)絡(luò)接口替代；

網(wǎng)絡(luò)化二次設(shè)備只有傳統(tǒng)裝置的部分，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化。IEC61850標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用

IEC61850是國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)TC57工作組制定的《變電站通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)》系列標(biāo)準(zhǔn)，是基于網(wǎng)絡(luò)通信平臺(tái)的變電站自動(dòng)化系統(tǒng)唯一的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。也將成為電力系統(tǒng)從調(diào)度中心到變電站、變電站內(nèi)、配電自動(dòng)化無縫連接的通信標(biāo)準(zhǔn)，還可望成為通用網(wǎng)絡(luò)通信平臺(tái)的工業(yè)控制通信標(biāo)準(zhǔn)。

IEC61850規(guī)范了數(shù)據(jù)的命名、數(shù)據(jù)定義、設(shè)備行為、設(shè)備的自描述特征和通用配置語(yǔ)言。使不同智能電氣設(shè)備間的信息共享和互操作成為可能。IEC61850是在美國(guó)IEEE協(xié)議UCA2.0

基礎(chǔ)上制定的。IEC61850標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)號(hào)名稱內(nèi)容說明IEC61850-1基本原則IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的介紹和概貌IEC61850-2術(shù)語(yǔ)IEC61850-3一般要求質(zhì)量要求，環(huán)境條件，輔助服務(wù)，其他標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范IEC61850-4系統(tǒng)和工程管理工程要求，系統(tǒng)使用周期，質(zhì)量保證IEC61850-5功能和設(shè)備模型的通信要求邏輯節(jié)點(diǎn)的途徑，邏輯通信鏈路，通信信息片PICOM的概念，功能定義IEC61850-6與變電站有關(guān)的IED的通信配置描述語(yǔ)言裝置和系統(tǒng)屬性的形式語(yǔ)言描述IEC61850-77-1變電站和饋線設(shè)備基本通信結(jié)構(gòu)原理和模型7-2變電站和饋線設(shè)備基本通信結(jié)構(gòu)抽象通信服務(wù)接口（ACSI）抽象通信服務(wù)接口的描述，抽象通信服務(wù)的規(guī)范，服務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)的模型7-3變電站和饋線設(shè)備基本通信結(jié)構(gòu)公共數(shù)據(jù)類抽象公共數(shù)據(jù)和屬性的定義7-4變電站和饋線設(shè)備基本通信結(jié)構(gòu)兼容的邏輯節(jié)點(diǎn)類和數(shù)據(jù)類邏輯節(jié)點(diǎn)的定義，數(shù)據(jù)對(duì)象及其邏輯尋址標(biāo)準(zhǔn)號(hào)名稱內(nèi)容說明IEC61850-8特定通信服務(wù)映射（SCSM）映射到MMS（ISO/IEC9506第二部分）和ISO/IEC8802-3變電站層和間隔層之間以及層內(nèi)的通信映射IEC61850-99-1特定通信服務(wù)映射（SCSM）通過串行單向多點(diǎn)共線點(diǎn)對(duì)點(diǎn)鏈路傳輸采樣測(cè)量值點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸采樣之的方式，傳輸格式以及傳輸內(nèi)容的具體定義9-2特定通信服務(wù)映射（SCSM）通過ISO/IEC8802.3傳輸采樣測(cè)量值網(wǎng)絡(luò)傳輸采樣值的模型映射，采樣值數(shù)據(jù)類的定義IEC61850-10一致性測(cè)試IEC61850標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用續(xù)表-IEC61850標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用

目前實(shí)施的變電站自動(dòng)化系統(tǒng)缺乏統(tǒng)一的系統(tǒng)規(guī)范，廣泛應(yīng)用的IEC60870-5-103規(guī)約只是變電站內(nèi)傳輸規(guī)約，缺乏對(duì)變電站系統(tǒng)模型、二次功能模型的描述，沒有將系統(tǒng)應(yīng)用與通信技術(shù)進(jìn)行分層處理，其應(yīng)用受到通信技術(shù)的限制，缺乏一致性測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，因此103規(guī)約不適合作為未來數(shù)字化變電站的統(tǒng)一信息平臺(tái)。IEC61850標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用與傳統(tǒng)的通信規(guī)約相比，IEC61850具有以下突出優(yōu)點(diǎn)：

變電站系統(tǒng)功能分層；面向?qū)ο蟮慕y(tǒng)一建模（應(yīng)用開放）；

ACSI和SCSM（網(wǎng)絡(luò)開放）；數(shù)據(jù)自描述；IEC61850標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用IEC61850特點(diǎn)——功能分層IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的變電站層次劃分

IEC61850標(biāo)準(zhǔn)體系在邏輯概念和物理概念上對(duì)變電站功能的分層。

根據(jù)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)三大主要功能：控制、監(jiān)視和保護(hù)，變電站分為：變電站層、間隔層、過程層，并且定義了層與層之間以及層內(nèi)設(shè)備的通信接口；過程層主要完成與一次設(shè)備相關(guān)的功能，如開關(guān)量、模擬量的采集以及控制命令的執(zhí)行等，主要包括電子式互感器、智能開關(guān)等設(shè)備；間隔層的主要任務(wù)是利用本間隔的數(shù)據(jù)完成對(duì)本間隔設(shè)備的監(jiān)測(cè)和保護(hù)判斷，主要包括保護(hù)、測(cè)控、計(jì)量、錄波等裝置；變電站層的作用是完成對(duì)本站內(nèi)間隔層設(shè)備及一次設(shè)備的控制，并完成與遠(yuǎn)方控制中心、工程師站及人機(jī)界面的通信功能，主要包括遠(yuǎn)動(dòng)站、工程師站、監(jiān)控中心等。IEC61850標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用IEC61850標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用IEC61850特點(diǎn)——面向?qū)ο蠼y(tǒng)一建模IEC61850標(biāo)準(zhǔn)采用面向?qū)ο蟮慕＜夹g(shù)，對(duì)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)中各功能模塊建立了統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模型。一個(gè)IED模型包含一個(gè)或多個(gè)服務(wù)器（Server）模型，設(shè)備之間的訪問通過服務(wù)器模型提供的訪問點(diǎn)和服務(wù)進(jìn)行通信；每個(gè)服務(wù)器自身又包含一個(gè)或多個(gè)邏輯設(shè)備（LD，LogicDevice）模型，根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行相應(yīng)配置；邏輯設(shè)備根據(jù)實(shí)際功能可劃分為多個(gè)邏輯節(jié)點(diǎn)（LN，LogicNode）模型，而邏輯節(jié)點(diǎn)包含必選數(shù)據(jù)對(duì)象（DO，DataObject）和可選數(shù)據(jù)對(duì)象實(shí)例；數(shù)據(jù)對(duì)象由數(shù)據(jù)屬性（DA，DataAttribute）構(gòu)成，數(shù)據(jù)屬性則由公共數(shù)據(jù)類（CDC，CommonDataClass）命名的實(shí)例組成，標(biāo)準(zhǔn)中涵蓋了目前所有的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)定義。IEC61850標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用IEC61850特點(diǎn)——面向?qū)ο蠼y(tǒng)一建模LN是用來交換DO的最小功能單元，它表示一個(gè)物理設(shè)備內(nèi)的某個(gè)功能，LN之間通過邏輯連接交換數(shù)據(jù)。LD是為通信目的而聚集的相關(guān)邏輯節(jié)點(diǎn)和數(shù)據(jù)，一個(gè)物理設(shè)備可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需要映射為一個(gè)或多個(gè)LD，LD往往包含了經(jīng)常被訪問和引用的信息列表。面向?qū)ο蠼y(tǒng)一建模為數(shù)字化變電站互操作和信息共享的目標(biāo)提供了條件，實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用的開放。傳統(tǒng)的保護(hù)、測(cè)控等裝置在數(shù)字化變電站中變成了具體的功能模塊分配在具體的物理裝置中，原來需要多個(gè)裝置共同完成的功能現(xiàn)在可以集成到同一裝置中，如保護(hù)測(cè)控的一體化。PhysicalDevice

(networkaddress)邏輯設(shè)備LN1

(XCBR)LN2

(MMXU)PosAStVqPhAPhBPhysicalDeviceLogicalDevice1...NLogicalNode

1…NData

1…NDataattribute

1…NBayA邏輯設(shè)備：IEC61850特點(diǎn)——面向?qū)ο蠼y(tǒng)一建模Client/Server通訊

模擬量采樣值

(SAV)

模型

對(duì)象

服務(wù)

實(shí)時(shí)性要求以太鏈路層帶優(yōu)先級(jí)的以太物理層IP

TCP

MMS

特定通訊服務(wù)映射(SCSM)

通用變電站對(duì)象事件GOOSE

IEC61850的服務(wù)和協(xié)議棧IEC61850標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用IEC61850特點(diǎn)——數(shù)據(jù)自描述

IEC61850標(biāo)準(zhǔn)采用XML語(yǔ)言技術(shù)，定義了變電站配置語(yǔ)言（SCL）。因此，對(duì)各種設(shè)備、功能和數(shù)據(jù)，可進(jìn)行自下而上的自我描述。面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)自描述，在數(shù)據(jù)源就對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行自我描述，數(shù)據(jù)本身帶有說明，不受預(yù)先定義的限制進(jìn)行傳輸，簡(jiǎn)化了數(shù)據(jù)管理和維護(hù)工作。在實(shí)際應(yīng)用中只需要在客戶端配置服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)地址就可以訪問服務(wù)器模型，可以通過通信方式獲得測(cè)點(diǎn)名，無需手動(dòng)配置。IEC61850標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用IEC61850互操作試驗(yàn)國(guó)外試驗(yàn)情況：

國(guó)外，ABB、SIEMENS、AREVA等主要電力設(shè)備大公司進(jìn)行過多次互操作試驗(yàn)。

2002年以前為前期階段，當(dāng)時(shí)主要是對(duì)標(biāo)準(zhǔn)草案的正確性、合理性進(jìn)行驗(yàn)證和測(cè)試。

2002年至2004年期間，在考慮工程應(yīng)用的情況下，對(duì)各廠家的IEC61850設(shè)備和系統(tǒng)進(jìn)行驗(yàn)證，包括模型、工程配置工具以及IED通信水平等與實(shí)際工程應(yīng)用密切相關(guān)的互操作性。經(jīng)過2個(gè)階段的互操作試驗(yàn)，最后實(shí)現(xiàn)了幾個(gè)大公司的IEC61850設(shè)備和系統(tǒng)之間的互操作，達(dá)到了可以實(shí)際應(yīng)用的水平。IEC61850標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用IEC61850互操作試驗(yàn)國(guó)內(nèi)試驗(yàn)情況：

在國(guó)家電力調(diào)度通信中心的組織下，從2004年底至2006年底進(jìn)行了6次互操作試驗(yàn)。前5次是國(guó)內(nèi)主要廠家，如下：北京四方、國(guó)電南自、中國(guó)電科院質(zhì)檢中心、南瑞科技、南瑞繼保、許繼電氣、融科聯(lián)創(chuàng)、積成電子、東方電子、中國(guó)電科院變電站公司10個(gè)廠家。第6次是國(guó)內(nèi)外16個(gè)主要廠家，在10個(gè)廠家基礎(chǔ)上增加了ABB、SIEMENS、AREVA、SEL、南瑞質(zhì)檢中心、深圳南瑞。中國(guó)電科院質(zhì)檢中心全程參加了互操作試驗(yàn).IEC61850標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用IEC61850進(jìn)展情況國(guó)內(nèi)相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)：DL860系列標(biāo)準(zhǔn)變電站通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)(IEC61850IDT)IEC在2002年正式出版IEC61850標(biāo)準(zhǔn)，目前已經(jīng)開始了第二版的修訂工作。發(fā)達(dá)國(guó)家已有將IEC61850標(biāo)準(zhǔn)完全應(yīng)用到數(shù)字化變電站中的先例。國(guó)內(nèi)，IEC61850在站控層的應(yīng)用已經(jīng)成熟，但在過程層、間隔層的應(yīng)用還有待進(jìn)一步完善。以太網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)以太網(wǎng)技術(shù)

以太網(wǎng)是目前使用廣泛、采用總線拓?fù)涞木W(wǎng)絡(luò)技術(shù)，通信高效率、開放性、高可靠性等優(yōu)勢(shì)。IEC61850建議采用以太網(wǎng)作為數(shù)字化變電站的通信方式，以實(shí)現(xiàn)接口開放、信息共享的目標(biāo)，以太網(wǎng)成為了變電站通信系統(tǒng)的發(fā)展方向。

近年來，光纖以太網(wǎng)技術(shù)得到了大力發(fā)展，它以通信容量大、傳輸速率快、可靠性高、衰減小、不受外界電磁干擾、使用壽命長(zhǎng)、保密性好等優(yōu)點(diǎn)適應(yīng)了數(shù)字化變電站通信網(wǎng)絡(luò)性能要求。因此，光纖以太網(wǎng)在數(shù)字化變電站中得到了廣泛應(yīng)用。以太網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)以太網(wǎng)技術(shù)1） 虛擬局域網(wǎng)（VLAN）

VLAN技術(shù)是一種利用現(xiàn)代交換技術(shù)將局域網(wǎng)內(nèi)的設(shè)備邏輯地、而不是物理地劃分為多個(gè)網(wǎng)段的技術(shù)。這樣，變電站中控制網(wǎng)段和非控制網(wǎng)段可以從邏輯上劃分，而不是依賴物理組網(wǎng)方式以及設(shè)備的安裝位置，從而有效保證了控制網(wǎng)段的安全性。如利用VLAN技術(shù)可以將數(shù)字化變電站過程層中的采樣值與控制命令在邏輯上分開。對(duì)數(shù)字化變電站有重要影響的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)：以太網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)2） IEEE802.1p排隊(duì)特性實(shí)時(shí)和非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)在同一網(wǎng)絡(luò)中傳輸時(shí)，容易發(fā)生競(jìng)爭(zhēng)服務(wù)資源的情況。IEEE802.1p排隊(duì)特性采用帶IEEE802.1Q優(yōu)先級(jí)標(biāo)簽的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀，使得具有高優(yōu)先級(jí)的數(shù)據(jù)幀獲得更快的響應(yīng)速度。該技術(shù)使得數(shù)字化變電站工程層總線和變電站總線有可能合并為同一物理網(wǎng)絡(luò)，過程層數(shù)據(jù)可以獲得高優(yōu)先級(jí)。對(duì)數(shù)字化變電站有重要影響的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)：以太網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)3） 快速生成樹協(xié)議IEEE802.1w傳統(tǒng)以太網(wǎng)中出現(xiàn)環(huán)路時(shí)，因?yàn)閺V播產(chǎn)生的數(shù)據(jù)會(huì)引起無限循環(huán)而導(dǎo)致阻塞?？焖偕蓸鋮f(xié)議算法的收斂過程從1min降低到1~10s。依靠快速生成樹協(xié)議可以解決上述阻塞問題，因此，在變電站網(wǎng)絡(luò)中可以采用多種冗余鏈路設(shè)計(jì)，以保證網(wǎng)絡(luò)的可靠性。對(duì)數(shù)字化變電站有重要影響的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)：以太網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)數(shù)字化變電站網(wǎng)絡(luò)

站控層網(wǎng)絡(luò)：

實(shí)現(xiàn)整站個(gè)間隔之間的信息傳遞，以及與后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換。網(wǎng)絡(luò)流量比較大，但實(shí)時(shí)性要求不高，可以重發(fā)的機(jī)制來解決可靠性問題。目前，這一網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成熟的應(yīng)用了IEC61850標(biāo)準(zhǔn)，主要是通過將ASCI映射到MMS（制造報(bào)文規(guī)范）協(xié)議實(shí)現(xiàn)信息的傳輸。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)還是采用100M雙絞線星型網(wǎng)絡(luò)，雙網(wǎng)絡(luò)冗余備用以太網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)智能化變電站網(wǎng)絡(luò)1、采樣值（SAV）網(wǎng)絡(luò)；2、跳閘（GOOSE）網(wǎng)絡(luò)；

實(shí)現(xiàn)過程層與間隔層之間的信息傳遞以及間隔層內(nèi)裝置之間的信息交互，信息非常重要，優(yōu)先級(jí)很高，實(shí)時(shí)性要求也非常高，一般丟失也不重發(fā)。又可分為：

過程層網(wǎng)絡(luò)：以太網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)智能化變電站網(wǎng)絡(luò)采樣值（SAV）網(wǎng)絡(luò)：

主要負(fù)責(zé)將過程層電子式互感器的采樣數(shù)據(jù)傳送給間隔層的二次設(shè)備。目前主要采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的直連方式，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議主要是IEC61850-9-1，跨間隔的連接可采用同步性能更好的FT3格式。目前小規(guī)模的IEC61850-9-2標(biāo)準(zhǔn)的組網(wǎng)方式，它只是試驗(yàn)階段，一般用于中低壓的單個(gè)間隔內(nèi)，數(shù)據(jù)流量比較小，對(duì)網(wǎng)絡(luò)要求也相對(duì)較低。以太網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)智能化變電站網(wǎng)絡(luò)GOOSE網(wǎng)絡(luò)

主要負(fù)責(zé)傳輸間隔層保護(hù)、測(cè)控設(shè)備向智能開關(guān)設(shè)備發(fā)送的跳閘/合閘命令，以及智能開關(guān)設(shè)備相間隔層二次設(shè)備反饋的開關(guān)位置信息及其他相關(guān)信息。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洳捎貌捎酶咚俟饫w環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)。

它是最重要的網(wǎng)絡(luò)，直接影響了變電站系統(tǒng)的可靠性，引起拒動(dòng)或誤東。因此，對(duì)它的網(wǎng)絡(luò)延時(shí)要求在4ms之內(nèi)。智能化變電站實(shí)施現(xiàn)狀數(shù)字化變電站實(shí)施現(xiàn)狀方案站控層IEC61850協(xié)議跳閘二次回路是否實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化模擬采樣二次回路是否實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化典型變電站案例優(yōu)點(diǎn)不足一是否（傳統(tǒng)開關(guān)+二次電纜）否（傳統(tǒng)互感器+二次電纜）湖北500kV武東變浙江500kV海寧變山東220kV午山變?cè)颇?20kV晉城變系統(tǒng)投資少，系統(tǒng)集成效率、可靠性高，不需對(duì)二次回路進(jìn)行改動(dòng)；

數(shù)字化程度只實(shí)現(xiàn)了通信協(xié)議的統(tǒng)一，一次設(shè)備尚未數(shù)字化；二是否（電纜+操作箱）是（電子式互感器+合并單元9-1）山東220kV午山變?cè)趯?shí)現(xiàn)方案1的基礎(chǔ)上，增加了互感器的數(shù)字化；跳閘回路未實(shí)現(xiàn)數(shù)字化，信息化程度不高；三是一個(gè)間隔數(shù)字化（傳統(tǒng)開關(guān)+智能控制箱）一個(gè)間隔數(shù)字化（電子式互感器+合并單元9-1/2）上海500kV徐行變河南220kV陳莊變部分實(shí)現(xiàn)數(shù)字化，數(shù)字化的間隔實(shí)現(xiàn)設(shè)備信息共享和互操作對(duì)運(yùn)行人員要求較高；四是是（傳統(tǒng)開關(guān)+智能單元）否（傳統(tǒng)互感器+電纜）浙江500kV蘭溪變河北220kV大名變跳閘回路實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化，節(jié)省控制電纜采樣值回路沒有數(shù)字化，交換機(jī)數(shù)量多，數(shù)字化跳閘控制可靠性還有待考驗(yàn)五是是（傳統(tǒng)開關(guān)+智能單元）是（電子式互感器+合并單元9-1）天津220kV陳浦變可實(shí)現(xiàn)信息共享及互操作，節(jié)省二次電纜，二次接線簡(jiǎn)化；交換機(jī)數(shù)量多，成本增加，采樣值網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)同步、可靠性還有待考驗(yàn)六是跳閘網(wǎng)絡(luò)與采樣值網(wǎng)絡(luò)共享一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，（傳統(tǒng)開關(guān)+智能單元）（電子式互感器+MU+9-1/2）河南110kV疊彩變變電站過程層網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)化，可以實(shí)現(xiàn)信息共享及互操作，節(jié)省二次電纜，減少光纖數(shù)量；交換機(jī)性能要求大大提高，過程層網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)性和可靠性、跳閘控制的可靠性還有待考驗(yàn)國(guó)內(nèi)實(shí)施情況：智能化變電站建設(shè)遇到的問題

電子式互感器的校驗(yàn)電壓切換和電壓并列數(shù)字式電度表的實(shí)現(xiàn)

保護(hù)測(cè)試手段的實(shí)現(xiàn)電子式互感器的校驗(yàn)電子式電流互感器的例行試驗(yàn)中包括：a)端子標(biāo)志檢驗(yàn)（GB/T20840.8-2007中的9.1）b)一次端的工頻耐壓試驗(yàn)和局部放電測(cè)量（GB1208-2006中的和）c)低壓器件的工頻耐壓試驗(yàn)（GB/T20840.8-2007中的9.3）d)準(zhǔn)確度試驗(yàn)（GB/T20840.8-2007中的9.4）e)密封性能試驗(yàn)（GB/T20840.8-2007中的9.5）f)電容量和介質(zhì)損耗因數(shù)測(cè)量（GB/T20840.8-2007中的9.6）g)數(shù)字量輸出的補(bǔ)充例行試驗(yàn)（GB/T20840.8-2007中的光纖傳輸9.7.1和銅線傳輸）電子式互感器數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)采樣值報(bào)文分析電子式互感器穩(wěn)態(tài)、暫態(tài)測(cè)試合并單元輸出性能測(cè)試電子式互感器極性校驗(yàn)極性試驗(yàn)電子式互感器對(duì)線路差動(dòng)的影響

常規(guī)互感器和電子式互感器兩個(gè)采樣回路路由的延時(shí)是不一致的。線路一側(cè)是常規(guī)互感器，另一側(cè)是電子式互感器。如果不進(jìn)行任何處理，相當(dāng)于兩側(cè)采樣時(shí)刻不一致，必然產(chǎn)生角差，正常運(yùn)行時(shí)有差動(dòng)電流。解決方案：通過調(diào)整采樣時(shí)刻，對(duì)兩側(cè)的采樣路由延時(shí)差別進(jìn)行補(bǔ)償，保證計(jì)算差動(dòng)電流的兩側(cè)電流是同一時(shí)刻值。為此增加兩個(gè)定值：“本側(cè)ECVT路由延時(shí)”、“對(duì)側(cè)ECVT路由延時(shí)”定值。電壓切換和電壓并列智能化變電站建設(shè)遇到的問題數(shù)字電度表的實(shí)現(xiàn)智能化變電站建設(shè)遇到的問題

數(shù)字式電能表首先應(yīng)獲得國(guó)家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局頒發(fā)的制造計(jì)量器具許可證，即獲得國(guó)家有關(guān)部門對(duì)于新的計(jì)量原理的認(rèn)可