智能变电站继电保护技术规范介绍PPT课件

精品课件 1 1 华东电力调控分中心二O一一年五月 智能变电站继电保护技术规范 精品课件 2 目录 2 精品课件 3 3 技术规范概况 1 精品课件 4 智能电网建设思路 一个目标 三个阶段 两条主线 四个体系 五个内涵 构建以特高压电网为骨干网架 各级电网协调发展的坚强的智能化电网 技术上实现信息化 自动化 互动化管理上实现集团化 集约化 精益化 标准化 智能电网发展的需求 4 精品课件 5 5 编制目的 精品课件 6 6 编制的主要原则 精品课件 7 7 规范结构和内容 精品课件 8 不包括特高压变电站 8 规范适用范围 精品课件 9 本标准针对智能变电站的特点 重点规范了继电保护配置原则 技术要求 信息交互以及电子式互感器 合并单元等相关设备配置原则及技术要求 规范重点内容 9 精品课件 10 10 精品课件 11 智能变电站定义 采用先进 可靠 集成 低碳 环保的智能设备 以全站信息数字化 通信平台网络化 信息共享标准化为基本要求 自动完成信息采集 测量 控制 保护 计量和监测等基本功能 并可根据需要支持电网实时自动控制 智能调节 在线分析决策 协同互动等高级功能的变电站 精品课件 12 12 数字化变电站发展趋势 精品课件 13 变电站自动化系统的接口1 10 精品课件 14 14 IEC61850标准制定的目标 自由配置标准支持不同的原理并允许自由定位各功能模块 标准可同等地支持集中式的系统 RTU 及分布式的系统 SCS 互操作性不同供货商之智能电子设备互相交换信息并使用这些信息实现设备本身功能的能力 长期的稳定性标准必须经得住未来的考验 标准必需与通讯技术的发展同步并满足不断演进的系统要求 精品课件 15 IED智能电子设备 Request 要求 Response 响应 Event 事件 具有可访问的数据模型 什么需要交换 IEC61850 7 3 4 怎样进行交换 IEC61850 7 2 由同一供货商及不同供货商所提供的IED具有相互交换信息并使用这些信息正确的执行特定的功能 目标一 互操作性 15 精品课件 16 硬结线及点对点链路 目标二 自由配置 通讯 16 精品课件 17 分立的站级总线网络及过程总线 目标二 自由配置 通讯 17 精品课件 18 保护及测控合一的智能设备 目标二 自由配置 IED功能 18 精品课件 19 分立的保护及智能断路器 保护 PDIS距离保护 XCBR断路器 断路器及控制 CSWI开关控制器 目标二 自由配置 IED功能 19 精品课件 20 应用领域变电站 通讯技术 标准化所面临的问题 应用开关设备保护及控制命令 事件 报警 通讯信息 报文 框架 分开 目标三 长期的稳定性 20 精品课件 21 IEC61850标准内容 21 精品课件 22 栈选择跟随快速发展先进的通讯技术 每一选择的栈 栈映射MappingToStack 8 1 9 2 IEC61850建模 22 精品课件 23 功能 FC 逻辑节点 LN 物理设备 PD 逻辑连接 LC 物理连接 PC 功能分为三层 站层 间隔层 过程层同一功能可以分布在不同厂家提供的物理设备之间功能与物理设备无关 可以在物理设备上自由分布逻辑节点可以理解为功能分解的最小单位逻辑节点之间的连接称为逻辑连接一个物理连接可以包含多个逻辑连接 23 IEC61850建模 精品课件 24 功能F 逻辑节点LN 物理设备PD 逻辑连接LC 物理连接PC的关系 IEC61850建模 24 精品课件 25 SSD 系统规范描述文件 SystemSpecificationDescription XMLdescriptionoftheentiresystem SCD 系统配置描述文件 SubstationConfigurationDescription XMLdescriptionofasinglesubstation ICD IED能力描述文件IED CapabilityDescription XMLdescriptionofitemssupportedbyanIED CID IED配置后的描述文件 ConfiguredIEDDescription XMLconfigurationforaspecificIED SCL文件类型 精品课件 26 采用XML语言描述变电站的配置 精品课件 27 传输时间的定义 IEC61850通信要求 27 精品课件 28 Signal 8 20ms Time Relayenergizescontact Contactscloses Inputthresholdreached 信号输出 输入过程 IEC61850通信要求 28 精品课件 29 Signal 20ms Time Comm modulecreates sendsatelegram Networkaccessandtrans mission Comm modulerecieves understandsatelegram GOOSE通信 3ms IEC61850通信要求 29 精品课件 30 延迟指数据帧从源到目的地址所需要的时间存储转发最小的延迟等于交换机传输一帧所花的时间100M以太网帧收发延迟从5到120 s不等 与帧长度成比例交换机本身带来的交换时延在5 s左右服务品质 QoS 将重要报文优先传输 减少了延迟交换机以太网的时延由以下4部分组成1 帧收发时延 LSF 2 交换时延 LSW 3 线路传输时延 LWL 4 帧排队时延 LQ 总的网络延迟 LSF LSW LWL LQ 交换机 交换机带来的延迟 精品课件 31 10Mbit s以太网帧收发时延 64字节数据包 51 2 s1522字节数据包 1217 6 s100Mbit s以太网帧收发时延 64字节数据包 5 12 s1522字节数据包 121 76 s1000Mbit s以太网帧收发时延 64字节数据包 0 512 s1522字节数据包 12 176 s 帧收发时延 LSF 精品课件 32 交换时延 LSW 不同交换机交换时延不同 如RuggedCom交换机的交换时延小于7 s 精品课件 33 线路传输时延 LWL 数据在线路上的传输的速度按2 3的光速计算 如果传输距离较长 比如说100KM 时延LWL计算如下LWL 1x105m 0 66 3 108m s 500 s 精品课件 34 平均帧排队时延可以按以下公式估算LQ 网络负载 LSF max 网络负载是当前网络负载占网络带宽的百分比LSF max 存储转发最大数据帧 1500byte 的收发时间 举例 网络负载在25 的情况下平均帧排队时延为 LQ 0 25 12000bits 100Mbps 30 s 帧排队时延 LQ 精品课件 35 最大延迟计算 LTOTAL 如果有N个交换机 精品课件 36 GOOSE报文的实时性要求 GenericObjectOrientedSubstationEvent GOOSE 报文提供了功能强大的IED到IED的通信机制 进行有效且实时的状态和参数交换最严格的要求是Type1ATrip快速报文 总传输时间小于3ms 包括两头IED的处理时间加网络延时传输时间 应用层到应用层 包括IED处理时间 网络延迟 精品课件 37 GOOSE报文的实时性要求 对于大的网络 比如由20台交换机构成的100Mbps网络 超过2ms可能影响保护动作GOOSE报文带有优先级HighestClassofService CoS IEEE802 1P inthenetworkGOOSE报文被置于存储 转发队列的前面正在发送的GOOSE报文不被中断 精品课件 38 GOOSE水平通信 peer to peer GOOSE GenericObjectOrientedSystem wideEvents 38 精品课件 39 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1 n GOOSEData 1 n GOOSE控制块路径 GoCBRef ObjectReference 需要重新配置 NdsCom BOOLEAN DatSet 数据集的路径 ObjectReference GOOSE报文 精品课件 40 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 GOOSE报文 精品课件 41 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 GOOSE报文 精品课件 42 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 GOOSE重发机制 精品课件 43 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 GOOSE重发机制 精品课件 44 NormalTelegrams GOOSE Bufferfornormaltelegrams OvertakelaneforIECGOOSE Ethernet Switch GOOSE通信 44 精品课件 45 IEC61850station outgoingfeeders 62 5 or50 opticalfibre OSM switch Centraldevicewithtimesynchronisation incomingfeeder optical electrical OC Feed1 OC Feed2 OC Feed3 OC Feed4 ANSI50 1pickedupIECI pickedup OC Feed150 1pickedup F1 OC Feed250 1pickedup F2 OC Feed350 1pickedup F3 OC Feed4ANSI Block50 2IEC I Block outgoingfeeder GOOSE举例 45 精品课件 46 46 精品课件 47 智能变电站继电保护与站控层信息交互采用IEC61850标准 跳合闸命令和联闭锁信息可通过直接电缆连接或GOOSE机制传输 电压电流量可通过传统互感器或电子式互感器采集 具体应用中采用的技术应遵循本标准中与之对应的部分 应满足 可靠性 选择性 灵敏性 速动性 的要求 继电保护在功能实现上是统一的整体 基本原则 47 精品课件 48 智能变电站中的电子式互感器的二次转换器 A D采样回路 合并单元 光纤连接 智能终端 过程层网络交换机等设备内任一个元件损坏 除出口继电器外 装置不应误动作跳闸 基本原则 48 逻辑保护 电子式互感器 精品课件 49 保护应直接采样 是指不经过以太网交换机而以点对点连接方式直接进行采样值传输 基本原则 49 精品课件 50 单间隔的保护应直接跳闸 直接跳闸是指不经过以太网交换机而以点对点连接方式直接进行跳合闸信号的传输 继电保护设备与本间隔智能终端之间通信应采用GOOSE点对点通信方式 继电保护之间的联闭锁信息 失灵启动等信息宜采用GOOSE网络传输方式 GOOSE光纤点对点 基本原则 50 精品课件 51 多间隔的保护 母线保护 宜直接跳闸 母线保护 变压器保护在接口数量较多时可采用分布式方案 分布式保护面向间隔 由若干单元装置组成 功能分布实现 主单元安装于室内 子单元可就地安装 可有效解决装置光以太网接口较多时的发热问题 51 基本原则 精品课件 52 220kV及以上电压等级继电保护系统应遵循双重化原则 双重化配置的两个过程层网络应遵循完全独立的原则 允许不同电压等级的SV或GOOSE网络通过以太网交换机一一对应进行连接 110kV及以上电压等级的过程层SV网络 过程层GOOSE网络 站控层MMS网络应完全独立 智能变电站应利用网络技术将保护信息上送至站控层 集成动作信息 状态信息和变电站监控信息 实现变电站故障信息综合分析决策 基本原则 52 精品课件 53 基本原则 精品课件 54 保护装置应不依赖于外部对时系统实现其保护功能 电子式互感器内应由两路独立的采样系统进行采集 每路采样系统应采用双A D系统接入MU 每个MU输出两路数字采样值由同一路通道进入一套保护装置 以满足双重化保护相互完全独立的要求 保护装置的采样输入接口数据的采样频率宜为4000Hz 54 基本原则 精品课件 55 55 基本原则 精品课件 56 56 基本原则 精品课件 57 57 基本原则 精品课件 58 保护装置宜独立分散 就地安装 保护装置安装运行环境应满足相关标准技术要求 继电保护就地化现阶段在35kV电压等级继电保护应用相对较成熟 110kV及以上电压等级继电保护现阶段还处于探索和研究阶段 并不具备规模推广的条件 继电保护就地化是继电保护在相当长时期内努力的方向 现阶段保护设备就地安装时 应置于开关柜 GIS汇控柜或智能控制柜内 柜内温度控制在 25 70 相对湿度控制在90 以下 基本原则 58 精品课件 59 变电站环境指标 四类应用场合