智能变电站简介.ppt

智能变电站简要介绍,石家庄通合电子有限公司,主要内容,一体化电源的典型配置,2,IEC61850标准,3,智能变电站的概念,1,时钟同步,4,1智能变电站的概念,智能变电站是智能电网的重要内容,智能变电站对智能电网的建设将起到先驱作用,变电领域的发展重点是智能变电站,1智能变电站的概念,变电站综合自动化,智能变电站,2一体化电源的典型配置,2.1一体化电源的特点,各种操作电源高度整合，集中监控；,统一用DL/T860标准接入自动化系统；,全部馈出开关均采用模块化设计；,远程可操作系统中任一个可操控部件；,1,2,3,4,3IEC61850标准,IEC61850标准的内容框架,建模方法,7-4,逻辑节点,物理设备,逻辑设备,数据对象,数据属性,7-1,5,信息模型,信息服务模型,公共数据类,7-3,模板,7-2,面向变电站层的通信,面向过程层的通信,8-1,9-1/9-2,设备与系统的描述,6,MMS报文,SV报文,GOOSE报文,8-1,4IEC61850标准,IEC61850模型与103模型,103模型：点表形式，按照索引号进行访问,IEC61850模型：面向对象的分层模型，按照分层对象名称进行访问,4IEC61850标准,功能类型,信息序号,信息元素集,信息体时标,信息体标识符,公共地址,传送原因,可变结构限定词,类型标识,数据单元类型,:传送带标志的状态变位,:自发（突发）,:线路保护,:距离保护I段出口,256个语义,:距离保护II段出口,:距离保护III段出口,103模型：线性模型,数据属性,逻辑节点,数据对象,逻辑设备,物理设备,4IEC61850标准,PHD,LD,LN,DO,DA,实际的保护装置,公用/保护/测量/控制/录波,Str,Op,保护动作,保护启动,general,phsA,phsB,phsC,是否动作（总）,A相是否动作,B相是否动作,C相是否动作,接地距离I段：PDIS1接地距离II段：PDIS2接地距离III段：PDIS3,1,1,0,0,分层模型,4IEC61850标准,IEC61850的模型框架,逻辑节点类LN,物理设备PHD,逻辑设备LD,数据对象类DO,数据属性DA,公共数据类CDC,模板,29个,500多个,92个,公共LD：装置告警/装置自检信息保护LD：保护启动/保护动作/定值/压板信息测量LD：交流量/直流量控制及开入LD：断路器/刀闸/变压器分接头录波LD：录波信息,4IEC61850标准,4IEC61850标准,距离保护逻辑节点模板：PDIS（1/2）,ACD：方向保护激活,ACT：保护激活,ASG：模拟定值,ING：整数状态定值,4IEC61850标准,距离保护逻辑节点模板：PDIS（2/2）,ASG：模拟定值,ING：整数状态定值,SPG：单点状态定值,4IEC61850标准,IEC61850模型扩展原则,逻辑节点类LN,物理设备PHD,逻辑设备LD,数据对象类DO,数据属性DA,公共数据类CDC,模板,LN、DO和CDC都可以扩展,IEC61850模型体系结构,扩展应遵循国网公司标准IEC61850国际标准工程化实施技术规范IEC61850工程应用模型,4IEC61850标准,数据对象名,Op,LinAng,PoRch,Ofs,GndDlTmms,X1,K0FactAng,GndStr,K0Fact,Str,GndDlMod,PDIS逻辑节点模板,M/O,M,O,O,O,O,O,O,O,O,M,O,O,实际工程中的PDIS逻辑节点,数据对象名,Op,Str,强制性数据对象必须包含,PoRch,Ofs,GndStr,K0FactAng,K0Fact,选择需要利用的可选性数据对象,TrdBlkRec,SedBlkRec,距离段永跳投入,距离段永跳投入,PDIS模板中未提供的数据对象按规则扩展,CDC类型,SPG,SPG,模型仓库逻辑节点数据对象数据属性,模板,“拷贝”,实例,设备1,设备n,搭建装置的信息模型,4IEC61850标准,4IEC61850标准,IEC61850标准的内容框架,建模方法,7-4,逻辑节点,物理设备,逻辑设备,数据对象,数据属性,7-1,5,信息模型,信息服务模型,公共数据类,7-3,模板,7-2,面向变电站层的通信,面向过程层的通信,8,9-1/9-2,设备与系统的描述,6,MMS报文,SV报文,GOOSE报文,8,4IEC61850标准,3）保护与合并单元,模拟量,合并单元,智能终端,SV,GOOSE,1）保护与监控主机,保护动作信息/异常告警信息定值信息/录波信息等,2）保护与智能终端,采样值信息（SV）,状态信息（GOOSE）,开关量,监控主机,MMS,MMS,三类服务模型：MMS、GOOSE和SV,4IEC61850标准,MMS服务模型,定值组控制块模型报告控制块日志控制块模型控制模型文件传输模型,录波数据文件的传输,分合闸控制，变压器抽头控制,事件顺序记录的检索,保护动作信号上传当地监控,定值的读/写/切换,4IEC61850标准,GOOSE报文的格式,参数名,参数类型,值/值域/解释,应用标识,配置版本号,AppID,ConfRev,VISIBLESTRING65,INT32U,时标,T,EntryTime,状态号（事件计数器）,StNum,INT32U,序列号（报文计数器）,SqNum,INT32U,测试标识位,Test,BOOLEAN,数据集成员1n,GOOSEData1n,GOOSE控制块路径,GoCBRef,ObjectReference,需要重新配置,NdsCom,BOOLEAN,DatSet,数据集的路径,ObjectReference,4IEC61850标准,数据集的概念,GndPDIS1,GndPDIS2,GndPDIS3,general,Op,PhsA,PhsB,PhsC,general,Op,PhsA,PhsB,PhsC,general,Op,PhsA,PhsB,PhsC,数据对象,接地距离保护I段动作跳A相,数据属性的集合,逻辑节点,数据属性,4IEC61850标准,数据集,保护程序,通信程序,负责刷新数据集中数据的值,置1：表示动作,置0：表示返回,监视数据集中数据值的变化,一旦发生变化就认为产生一个事件,以特殊的重传机制发送GOOSE报文,4IEC61850标准,GOOSE传输机制：变时间间隔重复传输,事件结束后以较长的间隔连续传输（1s），以保持通信线路的畅通,事件发生时以较短的间隔连续传输（1ms，2ms，4ms），避免数据报文的丢失,事件计数器C1,报文计数器C2,C1=8C2=10,C1=9C2=0,C1=9C2=5,保护动作,4IEC61850标准,保护程序判断结果距离I段动作，跳A相,1024ms,1ms,1ms,2ms,1024ms,St：事件计数器,Sq：报文计数器,保护程序：刷新数据,通信程序：监测数据变化/传输GOOSE报文,返回时间到,1ms,1ms,2ms,4IEC61850标准,IEC61850标准的内容框架,建模方法,7-4,逻辑节点,物理设备,逻辑设备,数据对象,数据属性,7-1,5,信息模型,信息服务模型,公共数据类,7-3,模板,7-2,面向变电站层的通信,面向过程层的通信,8,9-1/9-2,设备与系统的描述,6,MMS报文,SV报文,GOOSE报文,8,变电站系统与设备的描述,4IEC61850标准,SSD：系统规格文件（一次系统接线图和相关逻辑节点）,SCD：全站系统配置文件（一次系统、二次设备及其与一次设备的关联、通信系统）是最完整的描述,ICD：IED设备能力描述（功能，信息模型和服务模型）,CID：IED实例配置文件（二次设备模型、与一次系统的关联、通信参数）,四个重要的描述文件,各种描述文件的作用和流转过程,4IEC61850标准,.ssd文件(1个，系统集成商提供),.icd文件(多个，由制造商提供),描述一次接线图,描述二次设备的基本数据模型与服务,通信系统设计,.scd文件,描述一次接线、二次设备和通信系统（最完整）,实例化，确定二次设备与一次系统的对应关系,.cid文件,.cid文件,描述二次设备模型、通信参数及与一次系统的对应关系,4IEC61850标准,TVTR1,4IEC61850标准,“端子”的概念对于二次回路的设计/施工/调试意义重大！,装置1,Ua,Ub,Uc,Ia,Ib,Ic,Ta,Tb,Tc,压板,装置2,Ta,Tb,Tc,压板,电缆,4IEC61850标准,传统二次回路设计与实施过程：1）设备制造商提供端子排，视需要在重要端子排和装置之间设置压板2）设计院设计各个屏柜的端子排之间的二次电缆连线3）施工：根据设计院的设计图纸进行屏柜间接线4）调试：根据图纸对相关接线进行测试和检查,4IEC61850标准,清晰明确的电缆变成看不见摸不着的通信网络,装置1,装置2,GOOSE,GOOSE,数据集,软压板,软压板,4IEC61850标准,引入虚端子后二次回路设计和实施,4IEC61850标准,延续以往的端子排设计与校核,清晰明确的电缆连接变成看不见摸不着的通信网络,引入“虚端子”概念,设计院方面,制造商方面,交换描述文件.scd和.cid,配置输入输出并校核,用户方面,引入“虚端子”概念,网络报文分析装置,监视通信回路、记录网络报文,4IEC61850标准,IEC61850-90-1：变电站间的IEC61850规约（2010年）闭锁式的距离保护线路差动保护,IEC61850应用范围的扩大,IEC61850-90-2：变电站与调度中心的IEC61850规约包括远动信息、故障信息、PMU信息等需要解决IEC61850与IEC61970CIM之间的协调,IEC61850-7-410：水电厂监控系统模型,IEC61850-7-420：分布式能源监控系统模型,IEC61850-90-3：电力设备状态监测,按功能分多种协议：,101：传统的远动信息,102：计量信息,103：保护信息,104：基于TCP/IP的网络化101,电力系统通信系统现状,基于IEC61850的无缝通信体系结构,IEC61850协议不仅统一站内的通信，还扩展到变电站与变电站之间，变电站与控制中心之间。,IEC61850主要内容：信息模型&服务模型统一的、面向对象的层次化信息模型三类信息服务模型MMS：运行维护报文GOOSE：开关量报文SV：采样值报文配置描述文件的作用IEC61850标准应用范围的扩大,小结,主要内容,电子式互感器/合并单元,2,智能终端,3,智能变电站的优势,1,IEC61850标准,4,时钟同步,5,5时钟同步,三种采样值规范IEC60044-8点对点IEC61850-9-1点对点（已废除）IEC61850-9-2点对点或交换式以太网三种时钟同步方式IRIG-BNTP/SNTP（简单）网络时钟协议IEEE1588精确时钟协议,采样值规范比较,5时钟同步,5时钟同步,守时：独立的时钟保持时间精确的能力（晶振）时钟同步：从时钟与主时钟保持一致的能力数据同步：差动保护所用的数据是同时刻采集的数据,电力系统的绝大多数参数都是时间的函数,5时钟同步,需要时钟同步的设备,对策：a）保护装置插值同步（各间隔合并单元可以不同步）b）保证各间隔合并单元严格同步，同时刻采集数据,1）各相电流、电压的同步,2）各间隔电流、电压的同步跨间隔保护需要同时刻采集的数据,对策：合并单元内实现同步,IRIG-BIEEE1588,5时钟同步,插值同步方法,X1,X2,由保护装置实现数据同步,保护装置自己产生一个新的采样序列,要求：传输延迟固定,5时钟同步,变压器保护,高压侧合并单元,中压侧合并单元,低压侧合并单元,采样计数器,0,1,3999,各个合并单元保证同时刻采集数据,接收端根据采样计数器对齐数据,时钟同步方式比较,5时钟同步,5时钟同步,NTP/SNTP时钟同步原理,t：时钟偏差,d1，d2：传输时间,T2(T1+t)=d1,T4(T3t)=d2,其中,如果往返的传输时间相等，根据四个时刻可以求得时钟偏差和传输时间,得知T2，T3,5时钟同步,NTP/SNTP时钟同步精度不高的原因（1ms）,网络路径时间,主时钟,从时钟,写入/读取时标,报文编码,报文解码,不确定,不确定,不确定,三个环节都具有不确定性，d1与d2不相等，偏差大,在高层（应用层）打时标，传输时间包含三个环节,5时钟同步,举例说明,网络路径时间,主时钟,从时钟,3,4,5,2,1,4,d1=8,d2=11,5时钟同步,IEEE1588时钟同步原理（1）,在底层（物理层）打时标，避免了报文处理时间的不确定性,主时钟,从时钟,T1,d1,T2,得知T1,T3,跟随报文含T1时刻,得知T4,d2,T4,物理层,物理层,T1,T2,T4,T3,时标获取的位置,答复报文含T4时刻,T0,主时钟,从时钟,5时钟同步,主时钟,从时钟,交换机,IEEE1588时钟同步原理（2）,交换机和主时钟发送报文计算主时钟到交换机的传输时间,以此类推，可以精确计算每一段传输路径的延时,主时钟,从时钟,交换机,5时钟同步,IEEE1588时钟同步原理（3）,交换机可记录“同步报文”在交换机内的驻留时间（t3-t2）,5时钟同步,IEEE1588时钟同步精度与可靠性,典型同步精度：100ns,在物理层打时标，需要专用的硬件，价格昂贵,最佳主时钟选择机制：自动选择第二主时钟（容错性强）,评价,时钟同步精度高，可利用已有的通信网络,IEEEPSRCH7工作组，正制定1588在电力系统中应用的标准（2010年），是今后的发展趋势,采样值规范比较,5时钟同步,5时钟同步