智能变电站技术规范项目五智能变电站二次系统技术 PPT课件

项目五智能变电站二次系统技术 1 模块一过程层功能实现 认知1过程层的主要功能一 过程层的主要设备包括 变压器 断路器 隔离开关 电流 电压互感器等一 二次设备及其所属的智能组件以及独立的智能电子装置 典型过程层装置是合并单元与智能终端 二 过程层实现的功能承担一次设备数字化 智能化 执行间隔层设备发出控制命令的重要功能 具体 2 1 电气运行的实时模拟量采集 2 运行设备的状态参数在线采集 3 操作控制的执行与驱动 3 认知2过程层的关键技术 一 数据同步采样1 插值再采样同步 2 基于IEEE1588的时标同步 4 二 共网 共缆技术 1 共网技术1 物理共网 2 逻辑子网 3 组播子网 2 点对点 共缆技术 5 三 操作回路软件化 操作箱智能化必须遵循以下原则 1 确保任何情况下不能影响保护跳闸 2 实现操作回路软件化 确保操作箱与保护装置接口的唯一性 3 具备将二次回路分解为 正确 断线 错线 短路 等状况 4 具备在线传动检验功能 有效识别保护跳闸回路是否处于正常状态 四 户外运行对智能组件的影响 认知3合并单元 6 认知3合并单元 一 合并单元的定义及功能1 合并单元的定义是对来自二次转换器的电流和 或电压数据进行时间相关组合的物理单元 合并单元可以是互感器的一个组成件 也可以是一个分立单元 2 合并单元的功能1 对电子式电流互感器 电子式电压互感器通过采集器输出的数字量及其他合并单元输出的电压 电流数字量合并处理 7 2 合并单元具有规约转换功能3 具有电压切换及并列功能4 具有数据扩展作用5 具有数据同步功能6 具有通道监测功能 8 9 二 合并单元的构成 10 1 数据还原模块 11 三 合并单元的配置 Q GDW441 2010 智能变电站继电保护技术规范 1 双重化 或双套 配置的继电保护 其合并单元应双重化 或双套 配置 对于220kV及以上的变压器保护 变压器各侧及公共绕组的合并单元均按双重化配置 中性点电流 间隙电流并入相应侧的合并单元 对于双重化配置的110kV及以下变压器保护 变压器各侧合并单元按双套配置 中性点电流 间隙电流并入相应侧的合并单元 对于高压并联电抗器继电保护 其主电抗器首端 末端电流互感器共用一个合并单元 2 主接线为3 2接线的 每段母线配置合并单元 母线电压由母线电压合并单元点对点通过线路电压合并单元转接 进出间隔的电流合并单元 电压合并单元独立配置 两个断路器的电流合并单元分别接入保护装置 电压合并单元单独接入保护装置 12 3 主接线为双母线接线的 两段母线按双重化配置两台合并单元 每台合并单元应具备GOOSE接口 接收智能终端传递的母线电压互感器隔离开关位置 母联隔离开关位置和断路器位置 用于电压并列 4 主接线双母单分段接线的 按双重化配置两台母线电压合并单元 不考虑横向并列 5 主接线双母双分段接线的 按双重化配置四台母线电压合并单元 不考虑横向并 13 6 用于检同期的母线电压由母线合并单元点对点通过间隔合并单元转接给各间隔保护装置 7 母线电压合并单元应可以接收至少2组电压互感器数据 并支持向其他合并单元提供母线电压数据 根据需要提供电压并列功能 各间隔合并单元所需母线电压量通过母线电压合并单元转发 认 14 认知4智能终端 一 智能终端的概念 功能及使用1 智能终端的概念一种智能组件 与一次设备采用电缆连接 与保护 测控 故障录波装置等二次设备采用光纤连接 实现对一次设备 如断路器 隔离开关 主变压器等 的测量 控制等功能 2 智能终端的功能1 是一次设备状态量 遥信量 的采集及转换设备 2 是断路器的操作箱是继电保护装置的跳 合闸出口装置 15 4 是监控遥控执行装置5 变压器的非电量智能终端装置还具有非电量保护和变压器非电量信息采集功能 6 智能终端装置具有通道监测功能 能够对收信通道的设备及其运行状态和数据完好性进行监测 并在异常时告警 16 17 二 智能终端的构成及与间隔层的通信 1 智能终端的构成主要包括CPU模块 遥信模块 遥控模块 通信模块 考虑到一些高级功能如设备状态监测 诊断的实现 人机接口等 还可以配置交流模块 直流输入模块 液晶显示模块等 18 三 智能终端的配置 4 220kV变电站1 220kV 除母线外 智能终端宜冗余配置 220kV母线智能终端宜单套配置 2 110kV 66kV 智能终端宜单套配置 3 35kV及以下 主变压器间隔除外 若采用户内开关柜保护测控下放布置时 可不配置智能终端 若采用户外敞开式配电装置保护测控集中布置时 宜配置单套智能终端 4 主变压器高 中 低压侧智能终端宜冗余配置 主变压器本体智能终端宜单套配置 5 智能终端宜分散布置于配电装置场地 19 5 110kV及以下变电站1 110kV 66kV 智能终端宜单套配置 2 35kV及以下 主变压器间隔除外 若采用户内开关柜保护测控下放布置时 可不配置智能终端 若采用户外敞开式配电装置保护测控集中布置时 宜配置单套智能终端 3 主变压器高 中 低压侧智能终端宜冗余配置 主变压器本体智能终端宜单套配置 4 智能终端宜分散布置于配电装置场地 20 21 22 模块二间隔层功能实现 认知1间隔层设备及实现的功能1 实时采集来自过程层设备的数据信息 并进行诊断记录 实现录波功能 实现与站控层设备的通信和数据传输 起到承上启下的作用 2 采用IEC61850的G0OOSE机制 发出对各设备间隔的控制操作 3 接收来自站控层 远方控制中心或相邻站的各类命令操作 并向过程层发出对应的命令 4 间隔层测控 检测 计量 保护装置负责实现对一次设备的测量 控制 计量 检测 保护功能 并采用IEC61850规约直接与站控层以及远动主机进行信息交换 23 二 智能变电站间隔层设备与传统设备的主要区别1 模拟量和状态量的采样方式发生变化 采样通过通信完成 2 对一次设备的控制方式发生变化 控制通过通信完成 3 与站控层 相邻站设备 远方控制中心和其他间隔设备的联系方式发生变化 通信的方式和内容都随之改变 4 采集信息的内容更加丰富 控制手段更为灵活 测控 检测 计量 保护功能的逻辑算法也发生变化5 间隔层设备的功能将进一步整合和重构 6 间隔层功能将进一步扩展 作为站控层 远方控制中心及相邻站和站内一次设备之间发生联系的联系层 24 认知3电子式互感器对间隔层IED功能的影响 一 电子式互感器对间隔层内各种IED的影响l 合并单元 仪用传感器单元作为底层基本处理单元 使变电站自动化系统出现了一种全新的数字通信装置 2 简化了二次设备装置结构 25 26 27 28 3 消除电气测量数据传输过程中的系统误4 由于一 二次完全隔离 开关场经传导 感应及电容耦合等途径对于二次设备的各种电磁干扰将大为降低 可大大提高设备运行的安全性 5 采用就地数字化信号技术后 一次变换设备的负载不再是设计中需要考虑的因素 而由负载引起的信号畸变等问题也将成为历史 使用光导纤维彻底摆脱了电磁兼容的难题 尤其是利用光技术来传输能量技术的应用 从根本上实现了一次设备和二次系统之间电气隔离 29 6 所以采用电子式互感器可实现装置集成化应用 保护测量一体7 完全的分布式布置 8 与IED接口简化 30 二 对二次回路的影响 l 光缆本身不存在极性问题 因此无需校验电流或电压互感器的极性 极性仅仅由安装位置决定 2 不存在绝缘电阻问题 无需测试回路的绝缘电阻 3 传统互感器采用的是电信号传输方式 任何电路的交叉或错接将使保护装置无法正常工作 采用电子式互感器后 数据的传输均带有标记 确保不会使用错误的数据 无需进行二次回路接线检查 减少了原来繁重的查线工作 31 4 由于取消了电通道信号传输 整个二次光缆传输回路是完全绝缘的 没有接地的要求 减少了现场查接地的工作量 5 传统的互感器受容量限制 采用电子式互感器后 合并单元是分别输出信号给不同的装置的 只要合并单元的输出接口数量足够 即可满足使用需求 不存在容量要求限制 6 电子式互感器不存在TA饱和及断线问题 而原来的保护装置对于TA断线和饱和均有不同的检测原理和相应的闭锁逻辑 该部分程序内容可以省略 也就减少了现场针对TA断线和饱和的试验项目 32 三 对保护及故障测距的影响 1 电子式互感器的使用对保护的影响 l 促进保护新原理的研究 2 改善了继电保护动作性能 3 为保护提供新的功能 4 提高现场的安全性 5 简化保护装置2 故障测距功能的实现 33 四 对计量系统的影响 数字化 系统化和网络化是现代电能计量系统发展的必然趋势 1 数据来源数字化 网络化 2 计量功能智能化 3 计量管理标准化 系统化 4 电能信息网络化 34 五 对录波和诊断系统功能实现的影响 35 六 对网络通信的影响 1 电子式互感器的应用对变电站信息通信连接方式的影响2 对变电站通信系统结构的影响3 对通信网络要求的提高 36 认知4保护IED的配置原则 一 220kV线路保护1 每回线路应配置2套包含有完整的主 后备保护功能的线路保护装置 各自独立组屏 合并单元 智能终端应采用双套配置 保护采用安装在线路上的组合ECVT获得电流电压 2 保护应直接采样 两套保护的采样值应取自相互独立的合并单元 3 线路间隔内采用保护装置与智能终端间的点对点直接跳闸方式 两套智能终端与断路器两套跳圈一一对应 4 装置间闭锁信息 跨间隔信息 启动母差失灵功能和母差保护动作远跳功能等 采用GOOSE网络传输 37 38 二 110kV线路保护 1 保护 测控一体化 2 每回线路宜配置单套完整的主 后备保护功能的线路保护装置 3 合并单元 智能终端均采用单套配置 110kV线路保护配置如图5 14所示 39 40 四 变压器保护 1 220kV及以上变压器电量保护按双重化配置 每套保护包含完整的主 后备保护功能 变压器各侧及公共绕组的合并单元均按双重化配置 中性点电流 间隙电流并入相应侧合并单元 2 llOkV变压器电量保护宜按双套配置 保护 测控功能可一体化 双套配置时应采用主 后备保护一体化配置 当保护采用双套配置时 各侧合并单元宜采用双套配置 各侧智能终端宜采用双套配置 3 变压器保护直接采样 直接跳各侧断路器 变压器保护跳母联 分段断路器及闭锁备自投 启动失灵等可采用GOOSE网络传输 变压器保护可通过GOOSE网络接收失灵保护跳闸命令 并实现失灵跳变压器各侧断路器 4 变压器非电量保护采用就地直接电缆跳闸 信息通过本体智能终端上送过程层GOOSE网络 41 42 43 模块三站控层功能实现 认知1站控层系统的发展一 变电站传统监控阶段二 变电站传统监控改进阶段三 变电站计算机监控阶段 44 认知2站控层系统的构成和功能要求 一 站控层系统的构成服务器 操作员站 工程师工作站 五防 工作站 钥匙 打印机 GPS同步时钟装置等辅助设备 45