金智科技智能化变电站介绍

1、智能化变电站介绍智能化变电站介绍 金智科技金智科技 2012.07 智能化变电站介绍智能化变电站介绍 智能变电站概念智能变电站概念 系统网络结构图系统网络结构图 IEC61850IEC61850简介简介 智能变电站装置智能变电站装置 智能变电站交换机智能变电站交换机 一体化监控系统一体化监控系统 智能变电站配置方案智能变电站配置方案 智能变电站工程实施智能变电站工程实施 智能化变电站概念智能化变电站概念 智能变电站是指变电站具有智能变电站是指变电站具有全站统一全站统一的数据的数据 模型和通信平台，变电站内一次电气设备和二次模型和通信平台，变电站内一次电气设备和二次 电子设备之间均实现数字化通信

2、，并在此平台基电子设备之间均实现数字化通信，并在此平台基 础上实现智能装置间的互操作。础上实现智能装置间的互操作。 它的特点主要是：一次设备它的特点主要是：一次设备数字化数字化，二次设，二次设 备备网络化网络化，数据平台，数据平台标准化标准化。一次设备数字化主。一次设备数字化主 要体现为全数字化输出的电子互感器和智能开关；要体现为全数字化输出的电子互感器和智能开关； 二次设备网络化体现在二次设备对上和对下联系二次设备网络化体现在二次设备对上和对下联系 均通过高速网络通信；数据平台标准化体现为均通过高速网络通信；数据平台标准化体现为 IEC61850IEC61850标准。标准。 智能化变电站概念

3、智能化变电站概念 互互 感感 器器开开 关关 过过 程程 层层 功功 能能 A功功 能能 B 保保护护控控制制控控制制保保护护 过过 程程 接接 口口 间间 隔隔 层层 站站 控控 层层 远远 方方 通通 信信 过过 程程 接接 口口 远远 方方 通通 信信 互互 感感 器器开开 关关 网网 络络 通通 信信网网 络络 通通 信信 网网 络络 通通 信信 过过 程程 层层 网网 络络 站站 控控 层层 网网 络络 智能变电站按照变电站所要完成的控制、监视和保护智能变电站按照变电站所要完成的控制、监视和保护 3 3大功能实现功能分层的概念，即从逻辑上将变电站大功能实现功能分层的概念，即从逻辑上将

4、变电站 的功能划分为过程层、间隔层和站控层的功能划分为过程层、间隔层和站控层 智能变电站系统结构示意图智能变电站系统结构示意图 站控层网络站控层网络: :间隔层设备和站控层设备之间的网络。在间隔层设备和站控层设备之间的网络。在IEC IEC 6185061850标准中，其数据内容是测控装置之间的联闭锁信息标准中，其数据内容是测控装置之间的联闭锁信息 和间隔层设备和站控层设备之间的通信数据，通信协议采和间隔层设备和站控层设备之间的通信数据，通信协议采 用用GOOSEGOOSE和和MMSMMS。 过程层过程层GOOSEGOOSE网络网络: :智能开关与间隔层设备之间的网络。在智能开关与间隔层设备之

5、间的网络。在 IEC 61850IEC 61850标准中，其数据内容是智能开关与间隔层设备标准中，其数据内容是智能开关与间隔层设备 之间的开关和刀闸相关的开入开出数据，通信协议采用之间的开关和刀闸相关的开入开出数据，通信协议采用 GOOSEGOOSE。 过程层采样网络过程层采样网络:MU:MU（合并单元）与间隔层设备之间的网（合并单元）与间隔层设备之间的网 络。在络。在IEC 61850IEC 61850标准中，其数据内容是标准中，其数据内容是MUMU提供给间隔层提供给间隔层 设备的电流电压采样数据，通信协议采用设备的电流电压采样数据，通信协议采用IEC61850 9-2IEC61850 9-

6、2。 IEC61850简介简介 系统概貌系统概貌 1 介绍和概述介绍和概述 2 术语术语 3 总体要求总体要求 4 系统和项目管理系统和项目管理 5 功能的通信要求和设备模型功能的通信要求和设备模型 数据模型数据模型 变电站和馈线设备的基本通信结构变电站和馈线设备的基本通信结构 7-4 兼容逻辑节点类和数据类兼容逻辑节点类和数据类 7-3 公用数据类公用数据类 抽象通信服务抽象通信服务 变电站和馈线设备的基本通信结构变电站和馈线设备的基本通信结构 7-2 抽象通信服务接口（抽象通信服务接口（ACSI） 7-1 原理和模型原理和模型 配置配置 6 变电站自动化系统配置描述变电站自动化系统配置描述

7、 语言语言 映射到实际通信网络（映射到实际通信网络（SCSM） 8-1 映射到映射到MMS和和ISO/IEC8802-3 9-1 通过单向多路点对点串行通信链路采样值通过单向多路点对点串行通信链路采样值 9-2 ISO8802-3之上的采样值之上的采样值 测试测试 10 一致性测试一致性测试 IEC61850简介简介 数据对象统一建模：数据对象统一建模： IEC61850 IEC61850和以前使用的标准不同之处在于和以前使用的标准不同之处在于对象模型对象模型， 它以服务器模型、逻辑设备模型、逻辑节点模型和数据它以服务器模型、逻辑设备模型、逻辑节点模型和数据 对象模型建立了变电站自动化系统中常

8、用设备的统一数对象模型建立了变电站自动化系统中常用设备的统一数 据模型，满足互操作性要求。据模型，满足互操作性要求。 IEC61850简介简介 智能变电站装置智能变电站装置 站控层：监控主机、远动、站控层：监控主机、远动、GPSGPS装置装置 间隔层：保护装置、测控装置、计量、录波仪、间隔层：保护装置、测控装置、计量、录波仪、网络记网络记 录分析仪录分析仪等等 过程层：过程层：合并单元合并单元、智能终端智能终端 过程层装置过程层装置 过程层装置过程层装置-合并单元合并单元 合并合并并并同步同步多个电子式互感器的数据，获取电力系统电流多个电子式互感器的数据，获取电力系统电流 和电压瞬时值，并以和

9、电压瞬时值，并以确定的数据品质确定的数据品质传输到电力系统电气传输到电力系统电气 测量和继电保护设备。测量和继电保护设备。 合并单元同步合并单元同步 采样数据需要同步：采样数据需要同步： 三相电流、电压需要同步：三相平衡三相电流、电压需要同步：三相平衡 间隔内电流电压之间需要同步：功率、阻抗间隔内电流电压之间需要同步：功率、阻抗 不同间隔的电流之间需要同步：差动不同间隔的电流之间需要同步：差动 同步方式：同步方式： IRIG-BIRIG-B PPSPPS IEC1588IEC1588 合并单元延时合并单元延时 组网同步原理组网同步原理 采样组网同步原理采样组网同步原理 1 1、插值点即合并单元

10、采样时刻，合并单元负责数据同步、插值点即合并单元采样时刻，合并单元负责数据同步 2 2、同步时刻开始采样计数，计数器清零、同步时刻开始采样计数，计数器清零 3 3、同步时钟不等于对时时钟，可以不依赖于、同步时钟不等于对时时钟，可以不依赖于GPSGPS 点对点同步原理点对点同步原理 采样点对点原理采样点对点原理 1 1、插值点即保护装置采样时刻，保护装置负责数据同步、插值点即保护装置采样时刻，保护装置负责数据同步 2 2、数据在以太网的传输时间恒定且在变电站内可以忽略、数据在以太网的传输时间恒定且在变电站内可以忽略 同步方式同步方式IEC1588 IEC 1588IEC 1588同步对时：同步对

11、时： “网络测量和控制系统的精网络测量和控制系统的精 密时钟同步协议标准密时钟同步协议标准” 以太网传输，需硬件支持；以太网传输，需硬件支持； 与采样值传输共用链路，与采样值传输共用链路， 可靠性高；可靠性高； 需交换机支持；需交换机支持； 过程层装置过程层装置-智能终端智能终端 功能：功能： 智能开关等设备的过渡产品智能开关等设备的过渡产品 GOOSEGOOSE接口接口 完成断路器、隔离刀闸、地刀等位置信息的采集完成断路器、隔离刀闸、地刀等位置信息的采集 完成断路器、隔离刀闸、地刀等的分合控制完成断路器、隔离刀闸、地刀等的分合控制 采集主变档位、温度等信息采集主变档位、温度等信息 采集在线监

12、测的信息采集在线监测的信息 断路器操作回路断路器操作回路 GOOSE机制机制 GOOSEGOOSE 1 1、可靠依赖于、可靠依赖于重发机制重发机制 2 2、事件突变发送间隔、事件突变发送间隔2 2、2 2、4 4、8ms8ms 3 3、GOOSEGOOSE最大传输延时不能大于最大传输延时不能大于4ms4ms 智能终端应用特点智能终端应用特点 应用特点应用特点: : 装置间快速信息通信；装置间快速信息通信； 内在自检功能，在线监测；内在自检功能，在线监测； 不仅可以传送开关量，还可传递变化不快的模拟量；不仅可以传送开关量，还可传递变化不快的模拟量； 代替了点对点的硬电缆代替了点对点的硬电缆 降低

13、造价、工期降低造价、工期 更改接线不需要配线，只需更改配置文件更改接线不需要配线，只需更改配置文件 虚端子虚端子 GOOSEGOOSE输入输出信号：虚端子输入输出信号：虚端子 工程设计中实端子与虚端子的不同：工程设计中实端子与虚端子的不同： 虚端子能够一对多，不能够多对一，因此一个开出信虚端子能够一对多，不能够多对一，因此一个开出信 号能够给多个号能够给多个IEDIED设备使用，而开入信号却不能够并联，设备使用，而开入信号却不能够并联， 只能够一对一输入，实端子则刚好相反。只能够一对一输入，实端子则刚好相反。 与实端子串联的硬压板能够起到明显断开点的作用，与实端子串联的硬压板能够起到明显断开点

14、的作用， 但对虚端子无此意义，因此，虚端子采用软压板。但对虚端子无此意义，因此，虚端子采用软压板。 智能变电站中交换机运用的技术智能变电站中交换机运用的技术 存储转发与优先级；存储转发与优先级； VLANVLAN（802.1Q802.1Q）；）； GMRPGMRP或者或者MMRPMMRP； 端口镜像；端口镜像； 链路聚合链路聚合; ; 环网技术环网技术; ; 风暴抑制；风暴抑制； 配置管理配置管理 智能变电站中交换机关键指标智能变电站中交换机关键指标 吞吐量和丢包率（吞吐量和丢包率（100%100%和和0%0%） 交换芯片和硬件决定；不丢包的基础；交换芯片和硬件决定；不丢包的基础； 时延：时延

15、： 10s10s以下，主要看抖动；以下，主要看抖动； EMCEMC： IEEE 1613IEEE 1613的的Class 2Class 2；IEC-61850-3IEC-61850-3；在测试过；在测试过 程中不允许丢包；程中不允许丢包； 温度范围：温度范围： -40+85-40+85；散热是关键；电源效率、光纤器件功耗、；散热是关键；电源效率、光纤器件功耗、 端口数量是主要因素。端口数量是主要因素。 智能变电站一体化监控系统智能变电站一体化监控系统 智能变电站一体化监控系统直接采集站内电网运行信智能变电站一体化监控系统直接采集站内电网运行信 息和二次设备运行状态信息，通过标准化接口与输变息和

16、二次设备运行状态信息，通过标准化接口与输变 电设备状态监测、辅助应用、计量等进行信息交互，电设备状态监测、辅助应用、计量等进行信息交互， 实现变电站全景数据采集、处理、监视、控制、运行实现变电站全景数据采集、处理、监视、控制、运行 管理等管理等 智能变电站一体化监控系统智能变电站一体化监控系统 智能变电站一体化监控系统架构示意图智能变电站一体化监控系统架构示意图 一体化监控系统应用一体化监控系统应用 全景数据的统一存储和集中展示全景数据的统一存储和集中展示 实现一次设备的运行状态的在线监视和综合展示实现一次设备的运行状态的在线监视和综合展示 实现二次设备的在线状态监视实现二次设备的在线状态监视

17、 实现辅助设备运行状态的综合展示实现辅助设备运行状态的综合展示 远程浏览远程浏览 源端维护源端维护 智能告警智能告警 顺序控制顺序控制 辅助应用辅助应用: :电源监控电源监控 安全防护安全防护 环境监测环境监测 辅助控制辅助控制 站域控制站域控制 220kV 110kV 智能变电站配置方案智能变电站配置方案 SVSV网络方式网络方式 1 1、保护、安全自动装置与合并单元采用点对点方式、保护、安全自动装置与合并单元采用点对点方式 2 2、测控、故障录波、网络监视仪与合并单元可采用点对、测控、故障录波、网络监视仪与合并单元可采用点对 点或组网方式点或组网方式 3 3、按电压等级配置，采用星形结构、

18、按电压等级配置，采用星形结构 4 4、同步方式宜采用、同步方式宜采用IRIG-BIRIG-B、1PPS1PPS 5 5、PTPT并列由母线合并单元完成，并列由母线合并单元完成，PTPT切换可以由保护装置切换可以由保护装置 或由间隔合并单元实现或由间隔合并单元实现 6 6、合并单元采用双、合并单元采用双A/DA/D 智能变电站配置方案智能变电站配置方案 GOOSEGOOSE网络方式网络方式 1 1、保护、安全自动装置与智能终端采用点对点方式、保护、安全自动装置与智能终端采用点对点方式 2 2、母线保护有需要、母线保护有需要GOOSEGOOSE跳闸可采用组网跳闸可采用组网 3 3、测控、故障录波、

19、网络监视仪与智能终端可采用点对、测控、故障录波、网络监视仪与智能终端可采用点对 点或组网方式点或组网方式 4 4、跨间隔的、跨间隔的GOOSEGOOSE信息交换采用组网方式信息交换采用组网方式 5 5、按电压等级配置，采用星形结构、按电压等级配置，采用星形结构 智能变电站配置方案智能变电站配置方案 220KV220KV装置配置装置配置 1 1、保护装置双重化、保护装置双重化 2 2、合并单元双重化、合并单元双重化 3 3、智能终端双重化、智能终端双重化 3 3、测控装置独立配置、测控装置独立配置 智能变装置配置方案智能变装置配置方案 110KV110KV装置配置装置配置 1 1、保护测控装置一

20、体化单配置、保护测控装置一体化单配置 2 2、110KV110KV间隔的合并单元单配置；主变侧、中性点合并单间隔的合并单元单配置；主变侧、中性点合并单 元双重化配置元双重化配置 3 3、智能终端单配置、智能终端单配置 智能变装置配置方案智能变装置配置方案 66KV66KV及以下装置配置及以下装置配置 1 1、集成保护、测控、合并单元和智能终端功能单配置、集成保护、测控、合并单元和智能终端功能单配置 2 2、主变侧、中性点合并单元双重化配置、主变侧、中性点合并单元双重化配置 变压器间隔配置变压器间隔配置 线路间隔配置线路间隔配置 母差保护配置方案母差保护配置方案 66kV及以下间隔保护配置方案及

21、以下间隔保护配置方案 智能变电站工程实施智能变电站工程实施 合并单元常见问题：合并单元常见问题： 数据无效数据无效 链路自检链路自检, ,实时反应监测状态实时反应监测状态 电压并列电压并列 数字信号不能并联，如何无缝切换数字信号不能并联，如何无缝切换 9-29-2组网下的直接传输组网下的直接传输/MU/MU级联级联 间接传输间接传输 电压切换电压切换 在间隔在间隔MUMU中完成（尽可能采用线路三相中完成（尽可能采用线路三相PTPT） 刀闸位置的采集（刀闸位置的采集（SMVSMV与与GOOSEGOOSE共网）共网） 电能计量电能计量 需认证，因计量精度问题，目前尚无统一认证标准需认证，因计量精度问题，目前尚无统一认证标准 智能变电站工程实施智能变电站工程实施 调试、测试：调试、测试： 一致性测试（行业标准，一致性测试（行业标准，KEMAKEMA） 检修状