数字化变电站

1、1数字化变电站数字化变电站南京南瑞继保电气有限公司南京南瑞继保电气有限公司20102010智能电网智能电网23智能电网的战略框架智能电网的战略框架一个目标一个目标两条主线两条主线三个阶段三个阶段四个体系四个体系五个内涵五个内涵六个环节六个环节构建以特高压电网为骨干网架，各级电网构建以特高压电网为骨干网架，各级电网协调发展统一坚强智能电网。包括协调发展统一坚强智能电网。包括“三华三华”（华北（华北华中华中华东）同步电网、西北和华东）同步电网、西北和东北电网，涵盖全部电压等级。东北电网，涵盖全部电压等级。一个目标一个目标两条主线两条主线三个阶段三个阶段四个体系四个体系五个内涵五个内涵六个环节六个环

2、节智能电网的战略框架智能电网的战略框架技术上技术上体现体现信息化、自动化、互动信息化、自动化、互动化化。管理上管理上体现体现集团化、集约化、精益集团化、集约化、精益化、标准化化、标准化。 一个目标一个目标两条主线两条主线三个阶段三个阶段四个体系四个体系五个内涵五个内涵六个环节六个环节智能电网的战略框架智能电网的战略框架2009年至2010年为规划试点阶段：重点开展电网智能化发展规划工作，制订技术标准和管理标准，开展关键技术研发和设备研制，开展各环节的试点工作；2011年至2015年为全面建设阶段：加快特高压电网和城乡配电网建设，初步形成智能电网运行控制和互动服务体系，关键技术和装备实现重大突破

3、和广泛应用；2016年至2020年为引领提升阶段：全面建成统一坚强智能电网，使电网的资源配置能力、安全水平、运行效率，以及电网与电源、用户之间的互动性显著提高。一个目标一个目标两条主线两条主线三个阶段三个阶段四个体系四个体系五个内涵五个内涵六个环节六个环节智能电网的战略框架智能电网的战略框架电网基础体系电网基础体系技术支撑体系技术支撑体系智能应用体系智能应用体系标准规范体系标准规范体系电网基础体系电网基础体系是坚强是坚强智能电网的物质载体，是智能电网的物质载体，是实现实现“坚强坚强”的的重要基础重要基础；技术支撑体系技术支撑体系是指先进的是指先进的通信、信息、控制等应用通信、信息、控制等应用技

4、术，是实现技术，是实现“智能智能”的的技技术保障术保障；智能应用体系智能应用体系是是保障电网安全、经济、高保障电网安全、经济、高效运行，提供用户增值服效运行，提供用户增值服务的务的具体体现具体体现；标准规范标准规范体系体系是指技术、管理方面是指技术、管理方面的标准、规范，以及试的标准、规范，以及试验、认证、评估体系，是验、认证、评估体系，是建设坚强智能电网的建设坚强智能电网的制度制度依据依据。一个目标一个目标两条主线两条主线三个阶段三个阶段四个体系四个体系五个内涵五个内涵六个环节六个环节智能电网的战略框架智能电网的战略框架坚强可靠坚强可靠经济高效经济高效清洁环保清洁环保透明开放透明开放友好互动

5、友好互动坚强可靠坚强可靠是指具有坚强的网架结是指具有坚强的网架结构、强大的电力输送能力构、强大的电力输送能力和安全可靠的电力供应；和安全可靠的电力供应；经济高效经济高效是是指提高电网运行和输送效指提高电网运行和输送效率，降低运营成本，促进能源资源和率，降低运营成本，促进能源资源和电力资产的高效利用；电力资产的高效利用；清清洁环保洁环保是指促进可再生能源发展与利是指促进可再生能源发展与利用，降低能源消耗和污染用，降低能源消耗和污染物排放，提高清洁电能在终端能源消物排放，提高清洁电能在终端能源消费中的比重；费中的比重；透明开放透明开放是是指电网、电源和用户的信息透明共指电网、电源和用户的信息透明共

6、享，电网无歧视开放；享，电网无歧视开放；友好友好互动互动是指实现电网运行方式的灵活调是指实现电网运行方式的灵活调整，友好兼容各类电源和整，友好兼容各类电源和用户接入与退出，促进发电企业和用用户接入与退出，促进发电企业和用户主动参与电网运行调节。户主动参与电网运行调节。一个目标一个目标两条主线两条主线三个阶段三个阶段四个体系四个体系五个内涵五个内涵六个环节六个环节智能电网的战略框架智能电网的战略框架发电环节发电环节输电环节输电环节变电环节变电环节配电环节配电环节用电环节用电环节调度环节调度环节 发电环节：发电环节：引导电源集约化发展，协调推进大规模能源基地的开发；强化网厂协调，提高电网安全运行水

7、平；优化电源结构和电网结构，促进新型能源的大规模科学利用。 输电环节：输电环节：加快建设以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强国家电网；集成应用新技术、新材料、新工艺；全面实施输电线路状态检修和全寿命周期管理；广泛采用灵活交流输电技术，提高线路输送能力和电压、潮流控制的灵活性，技术和装备全面达到国际领先水平。一个目标一个目标两条主线两条主线三个阶段三个阶段四个体系四个体系五个内涵五个内涵六个环节六个环节智能电网的战略框架智能电网的战略框架发电环节发电环节输电环节输电环节变电环节变电环节配电环节配电环节用电环节用电环节调度环节调度环节 变电环节变电环节：设备信息和运行维护策略与电力调度全

8、面互动，实现基于状态的全寿命周期综合优化管理；枢纽及中心变电站全面建成或改造成为智能化变电站；实现电网运行数据的全面采集和实时共享，支撑电网实时控制、智能调节和各类高级应用，保障各级电网安全稳定运行。 配电环节：配电环节：建成高效、灵活、合理的配电网络，具备灵活重构、潮流优化和可再生能源接纳能力，紧急状况时支撑主网安全稳定运行；实现集中/分散储能装置及分布式电源的兼容接入与统一控制；供电可靠性和电能质量显著提高；全面推广智能配电网示范工程应用成果，主要技术装备达到国际领先水平。一个目标一个目标两条主线两条主线三个阶段三个阶段四个体系四个体系五个内涵五个内涵六个环节六个环节智能电网的战略框架智能

9、电网的战略框架发电环节发电环节输电环节输电环节变电环节变电环节配电环节配电环节用电环节用电环节调度环节调度环节 用电环节：用电环节：构建智能用电服务体系，实现营销管理的现代化运行和营销业务的智能化应用。全面推广应用智能电能表、智能用电管理终端等智能用电设备。开展双向互动服务，实现电网与用户的双向互动，提升用户服务质量。建设智能用电小区和电动汽车充放电站，推动智能家电和电动汽车等领域的技术创新和应用，改善终端用户用能模式，提高用电效率。 调度环节：调度环节：以服务特高压大电网安全运行为目标，开发建设新一代智能调度技术支持系统，实现运行信息全景化、数据传输网络化、安全评估动态化、调度决策精细化、运

10、行控制自动化、网厂协调最优化，形成一体化的智能调度体系，确保电网运行的安全可靠、灵活协调、优质高效、经济环保。11 数字化变电站概述数字化变电站概述 电子式互感器电子式互感器 智能化开关智能化开关 网络化二次设备网络化二次设备 工程实例工程实例12数字化变电站概述数字化变电站概述 数字化变电站是由智能化一次设备和数字化变电站是由智能化一次设备和 网络化二次设备分层构建，建立在网络化二次设备分层构建，建立在IEC61850IEC61850通信规范基础上，能够实现变电站内智能电通信规范基础上，能够实现变电站内智能电气设备间信息共享和互操作的现代化变电站。气设备间信息共享和互操作的现代化变电站。 智

11、能化一次设备智能化一次设备: :电子式互感器、智能化开关等电子式互感器、智能化开关等 过程层、间隔层、站控层过程层、间隔层、站控层 数字化变电站就是使变电站的所有信息采集、传输、数字化变电站就是使变电站的所有信息采集、传输、处理、输出过程由过去的模拟信息全部转换为数字信息，处理、输出过程由过去的模拟信息全部转换为数字信息，并建立与之相适应的通信网络和系统。并建立与之相适应的通信网络和系统。13数字化变电站概述数字化变电站概述 数字化变电站作为变电站的发展方向，数字化变电站作为变电站的发展方向， 要解决现有变电站可能存在的以下问题：要解决现有变电站可能存在的以下问题： 传统互感器的绝缘、饱和、谐

12、振等；传统互感器的绝缘、饱和、谐振等； 长距离电缆、屏间电缆；长距离电缆、屏间电缆； 通信标准等。通信标准等。 14与传统变电站的比较与传统变电站的比较服服务务器器GOOSE 光光纤纤以以太太网网操操作作员员站站继继电电保保护护工工程程师师站站P PC CS S保保护护其其他他I IE ED D智智能能操操作作箱箱断断路路器器合合并并单单元元电电子子式式互互感感器器IEC 60044 - 8IEC 61850-9-1IEC 61850-9-2IEC 61850站站控控层层间间隔隔层层过过程程层层P PC CS S测测控控服服务务器器 操操作作员员站站继继电电保保护护工工程程师师站站R RC C

13、S S保保护护其其他他I IE ED D断断路路器器传传统统互互感感器器RS485、以以太太网网I IE EC C61870-5-103R RC CS S测测控控电电缆缆常常规规变变电电站站结结构构图图数数字字化化变变电电站站结结构构图图G GP PS SG GP PS S15 数字化变电站概述数字化变电站概述 电子式互感器电子式互感器 与传统互感器的比较与传统互感器的比较 电子式互感器的分类电子式互感器的分类 电子式互感器的原理电子式互感器的原理 合并单元合并单元 电子式互感器与合并单元的配置电子式互感器与合并单元的配置 智能化开关智能化开关 网络化二次设备网络化二次设备 工程实例工程实例1

14、6传统电磁型互感器存在的一些问题：铁心造成的饱和与谐振问题。铁心造成的饱和与谐振问题。绝缘结构复杂，体积大，支撑结构复杂，占地面积大。绝缘结构复杂，体积大，支撑结构复杂，占地面积大。电磁感应式互感器采用充油方法解决绝缘问题时，不可电磁感应式互感器采用充油方法解决绝缘问题时，不可避免的存在易燃、易爆炸等危险。避免的存在易燃、易爆炸等危险。随着电力传输容量的增加及电压等级的提高、电力自动随着电力传输容量的增加及电压等级的提高、电力自动化信息化的发展，迫切需要新型的电子式互感器来解决上述化信息化的发展，迫切需要新型的电子式互感器来解决上述问题。问题。电子式互感器电子式互感器17电子式互感器（电子式互

15、感器（Electronic Instrument Electronic Instrument TransformersTransformers） 小电压模拟量输出或者数字量输出的互感器小电压模拟量输出或者数字量输出的互感器共性特征共性特征 l 信号输出，无负载能力信号输出，无负载能力l 光纤是最理想的传输方式光纤是最理想的传输方式l 数字输出是终极输出方式数字输出是终极输出方式 这种互感器包含电子部件，因此叫电子式互感器。这种互感器包含电子部件，因此叫电子式互感器。为和传统电磁互感器区分，有些文献也叫非常规互感器。为和传统电磁互感器区分，有些文献也叫非常规互感器。电子式互感器电子式互感器18电

16、压等级越高电子式互感器优势越明显电压等级越高电子式互感器优势越明显与传统互感器的比较与传统互感器的比较数字量输出数字量输出 无开路危险无开路危险PTPT无谐振现象无谐振现象范围宽、无磁饱和范围宽、无磁饱和体积小、重量轻体积小、重量轻绝缘简单绝缘简单电子式互感器电子式互感器 模拟量输出模拟量输出输出形式输出形式不能开路不能开路CTCT二次输出二次输出易产生铁磁谐振易产生铁磁谐振PTPT谐振谐振范围小、有磁饱和范围小、有磁饱和CTCT动态范围动态范围体积大、重量重体积大、重量重体积及重量体积及重量绝缘复杂绝缘复杂绝缘绝缘常规互感器常规互感器比较项目比较项目精度精度精度易受负载影响精度易受负载影响精

17、度与负载无关精度与负载无关电子式互感器作为常规电磁式互感器的替代产品，电子式互感器作为常规电磁式互感器的替代产品，两者的优缺点比较如下：两者的优缺点比较如下：19与传统互感器的比较与传统互感器的比较20电子式互感器的分类电子式互感器的分类 按一次传感部分是否需要供电划分按一次传感部分是否需要供电划分有源式电子式互感器有源式电子式互感器无源式电子式互感器无源式电子式互感器 目前广泛应用的是有源式电子式互感器目前广泛应用的是有源式电子式互感器 按应用场合划分按应用场合划分GISGIS结构的电子式互感器结构的电子式互感器AISAIS结构结构( (独立式独立式) )电子式互感器电子式互感器直流用电子式

18、互感器直流用电子式互感器中低压电子式互感器中低压电子式互感器21 有源电子式互感器有源电子式互感器利用电磁感应等原理感应被测信号利用电磁感应等原理感应被测信号 CTCT：空心线圈：空心线圈(RC)(RC)；低功率线圈；低功率线圈(LPCT)(LPCT) PTPT：分压原理：电容、电阻、电感：分压原理：电容、电阻、电感传感头部分具有需用电源的电子电路传感头部分具有需用电源的电子电路利用光纤传输数字信号利用光纤传输数字信号独立式、独立式、GISGIS式式电子式互感器的原理电子式互感器的原理22 电流互感器利用空芯线圈及低功率线圈传感被测一次电流。低电流互感器利用空芯线圈及低功率线圈传感被测一次电流

19、。低功率线圈（功率线圈（LPCTLPCT）的工作原理与常规）的工作原理与常规CTCT的原理相同，只是的原理相同，只是LPCTLPCT的输的输出功率要求很小，因此其铁芯截面就较小。空芯线圈是一种密绕于出功率要求很小，因此其铁芯截面就较小。空芯线圈是一种密绕于非磁性骨架上的螺线管，如图所示。空芯线圈不含铁芯，具有很好非磁性骨架上的螺线管，如图所示。空芯线圈不含铁芯，具有很好的线性度。空芯线圈的输出信号的线性度。空芯线圈的输出信号e e与被测电流与被测电流i i有如下关系：有如下关系： 电子式电流互感器原理电子式电流互感器原理式中式中 0 0为真空磁导率，为真空磁导率，n n为线圈匝数密度，为线圈匝

20、数密度，s s为为线圈截面积。据上式，利用电子电路对线圈的线圈截面积。据上式，利用电子电路对线圈的输出信号进行积分变换便可求得被测电流输出信号进行积分变换便可求得被测电流i i。 23 电压互感器利用电容分压器测量电压。为提高电电压互感器利用电容分压器测量电压。为提高电压测量的精度，改善电压测量的暂态特性，在电容分压测量的精度，改善电压测量的暂态特性，在电容分压器的输出端并一精密小电阻。电容分压器的输出信压器的输出端并一精密小电阻。电容分压器的输出信号号U U0 0 与被测电压与被测电压UiUi有如下关系：有如下关系：电子式电压互感器原理电子式电压互感器原理式中式中C1C1为高压电容，为高压电

21、容，C2C2为低压电容。为低压电容。据上式，利用电子电路对电压传感器据上式，利用电子电路对电压传感器的输出信号进行积分变换便可求得被的输出信号进行积分变换便可求得被测电压。测电压。 24电子式互感器的输出电子式互感器的输出 数字信号输出 - 电流测量：2D41H - 电流保护：01CFH - 电压：2D41H 模拟信号输出 - 电流互感器：150mV，225mV，4V 等 - 电压互感器：2/ V，4/ V，6.5/ V等 33325电子式互感器的构成电子式互感器的构成 电子式互感器通常由电子式互感器通常由传感模块传感模块和和合并单元合并单元两部分构成，传感模块又称远端模块两部分构成，传感模块

22、又称远端模块, ,安装在安装在高压一次侧，负责采集、调理一次侧电压电流高压一次侧，负责采集、调理一次侧电压电流并转换成数字信号。并转换成数字信号。 合并单元安装在二次侧，负责对各相远端合并单元安装在二次侧，负责对各相远端模块传来的信号做同步合并处理。模块传来的信号做同步合并处理。26GISGIS电子式互感器主要由三部分构成：电子式互感器主要由三部分构成：一次结构主体；一次结构主体；一次传感器；一次传感器；1.1. 远端模块。远端模块。电子式互感器的构成电子式互感器的构成6185061850标准：标准：-9-1/-2-9-1/-227AISAIS电子式互感器主要由四部分构成：电子式互感器主要由四

23、部分构成：一次传感器；一次传感器；远端模块。远端模块。光纤绝缘子；光纤绝缘子；1.1. 合并单元。合并单元。电子式互感器的构成电子式互感器的构成28有源电子式互感器有源电子式互感器29 远端传感模块的稳定性和可靠性（安置在室远端传感模块的稳定性和可靠性（安置在室外时温度、电磁干扰等）外时温度、电磁干扰等） 绕制在陶瓷骨架上的空芯线圈结构的稳定性绕制在陶瓷骨架上的空芯线圈结构的稳定性对测量精度的影响。对测量精度的影响。 对独立结构的有源式电子互感器的远端模块对独立结构的有源式电子互感器的远端模块取电技术。（取电技术。（GISGIS由于结构特殊，可直接利由于结构特殊，可直接利用站内电源供电）用站内

24、电源供电）有源有源式式ECVTECVT的关键问题的关键问题30有源式有源式ECVTECVT的供电技术的供电技术 线路感应取电线路感应取电 低压侧激光供电技术低压侧激光供电技术 激光器激光器-LD-LD驱动源驱动源- -光纤光纤- -光电池光电池-DC/DC-DC/DC转换器转换器+5V31 与有源式电子互感器相比，无源式电子互感与有源式电子互感器相比，无源式电子互感器的传感模块利用光学原理，由纯光学器件器的传感模块利用光学原理，由纯光学器件构成，不含有电子电路，其有着有源式无法构成，不含有电子电路，其有着有源式无法比拟的电磁兼容性能比拟的电磁兼容性能 利用光纤传输传感信号利用光纤传输传感信号

25、传感头部分不需电子电路及其电源传感头部分不需电子电路及其电源 独立安装的互感器的理想解决方案独立安装的互感器的理想解决方案 无源电子式互感器无源电子式互感器32 电流测量采用电流测量采用 FaradayFaraday 磁光效应磁光效应，即线偏振光的偏振方向在磁场，即线偏振光的偏振方向在磁场中发生改变的效应：已知线偏振光在磁光材料中发生改变的效应：已知线偏振光在磁光材料( (如重火石玻璃如重火石玻璃) )中受磁中受磁场的作用其偏振面将发生旋转，线偏振光旋转的角度场的作用其偏振面将发生旋转，线偏振光旋转的角度与被测电流与被测电流I I成正比成正比普通光起偏器偏振光Faraday材料磁场 B检偏器

26、光学电压传感器采用光学电压传感器采用 Pockels Pockels 电光效应电光效应或或 KerrKerr电光效应电光效应，即晶，即晶体的折射率在电场的作用下发生物理变化的效应来测量电场的强度体的折射率在电场的作用下发生物理变化的效应来测量电场的强度，并进而得到电压。，并进而得到电压。Faraday旋光角光学互感器光学互感器33无源电子式互感器结构无源电子式互感器结构34关键技术难点关键技术难点 光学传感材料的选择光学传感材料的选择 传感头的组装技术传感头的组装技术 温度对精度的影响温度对精度的影响 振动对精度的影响振动对精度的影响 长期稳定性长期稳定性无源电子式互感器无源电子式互感器35电

27、子式互感器与二次设备的接口电子式互感器与二次设备的接口 合并单元合并单元信号合并、数据同步、分配信号、供电信号合并、数据同步、分配信号、供电36电子式互感器与合并单元接口电子式互感器与合并单元接口37标准比较 标准特性IEC600448IEC6185091IEC6185092通信方式光纤串行点对点以太网接口 点对点或交换机方式以太网网络方式对交换机要求高 传输延时确定不确定不确定同步技术可以实现且不依赖于外部同步时钟可以实现且必须依赖于外部同步时钟可以实现且必须依赖于外部同步时钟实现差动保护的难易容易比较困难比较困难硬件和软件实现简单复杂复杂备注推荐使用38 应用电子式互感器需要面对的几个问题

28、应用电子式互感器需要面对的几个问题配置方案配置方案同步采样问题同步采样问题采样数据传送标准采样数据传送标准电子式互感器配置电子式互感器配置39 配置方案配置方案配置原则是保证一套系统出问题不会导致保护配置原则是保证一套系统出问题不会导致保护误动，也不会导致保护拒动误动，也不会导致保护拒动电子式互感器的远端模块和合并单元需要冗余电子式互感器的远端模块和合并单元需要冗余配置配置远端模块中电流需要冗余采样远端模块中电流需要冗余采样合并单元冗余配置并分别连接冗余的电子式互合并单元冗余配置并分别连接冗余的电子式互感器远端模块，合并单元可以安装在开关附近感器远端模块，合并单元可以安装在开关附近或保护小室或

29、保护小室电子式互感器配置电子式互感器配置40 同步采样问题同步采样问题常规互感器与电子式互感器会并存，如电压、常规互感器与电子式互感器会并存，如电压、电流之间，变压器不同的电压等级之间电流之间，变压器不同的电压等级之间三相电流、电压采样必须同步三相电流、电压采样必须同步变压器差动保护从不同电压等级的多个间隔获变压器差动保护从不同电压等级的多个间隔获取数据存在同步问题取数据存在同步问题母线差动保护从多个间隔获取数据也存在同步母线差动保护从多个间隔获取数据也存在同步线路纵差保护线路两端数据采样也存在同步线路纵差保护线路两端数据采样也存在同步合并单元数据同步合并单元数据同步41 解决同步采样的两种方

30、案解决同步采样的两种方案基于基于GPSGPS秒脉冲同步的同步采样秒脉冲同步的同步采样 同步方法简单同步方法简单 秒脉冲丢失时存在危险秒脉冲丢失时存在危险二次设备通过再采样技术二次设备通过再采样技术( (插值算法插值算法) )实现同步实现同步 采样率要求高采样率要求高 硬件软件要求高，实现难度较大硬件软件要求高，实现难度较大 不依赖于不依赖于GPSGPS和秒脉冲传输系统和秒脉冲传输系统合并单元数据同步合并单元数据同步42 采样数据传送标准（采样数据传送标准（1 1）IEC60044-8IEC60044-8：点对点光纤串行数据接口：点对点光纤串行数据接口 传输延时确定传输延时确定 可以采用再采样技

31、术实现同步采样可以采用再采样技术实现同步采样 硬件和软件实现简单硬件和软件实现简单 适合保护要求适合保护要求合并单元数据分发合并单元数据分发43 采样数据传送标准（采样数据传送标准（2 2）IEC61850-9-1/2IEC61850-9-1/2：网络数据接口：网络数据接口 传输延时不确定（传输延时不确定（400us-3ms400us-3ms） 无法准确采用再采样技术无法准确采用再采样技术 硬件软件比较通用，但对交换机要求极高硬件软件比较通用，但对交换机要求极高 硬件和软件实现都将困难硬件和软件实现都将困难 不同间隔间数据到达时间不确定，不利于母差、变压不同间隔间数据到达时间不确定，不利于母差

32、、变压器等保护的数据处理器等保护的数据处理 比较适合测控、电能仪表一类比较适合测控、电能仪表一类合并单元数据分发合并单元数据分发44 GISGIS用电子式电流电压互感器用电子式电流电压互感器电子式互感器应用情况电子式互感器应用情况45电子式互感器应用情况电子式互感器应用情况合并单元合并单元线路保护线路保护46电子式互感器应用情况电子式互感器应用情况47 智能终端及智能终端及GOOSEGOOSE交换机交换机48电子式互感器合并单元配置电子式互感器合并单元配置 220kV220kV双母线方式双母线方式1 1 220kV220kV双母线方式双母线方式2 249 220kV220kV双母线方式双母线方

33、式1 150 220kV220kV双母线方式双母线方式2 251 数字化变电站概述数字化变电站概述 电子式互感器电子式互感器 智能化开关智能化开关 智能化开关的特点智能化开关的特点 智能化开关的解决方案智能化开关的解决方案 网络化二次设备网络化二次设备 工程实例工程实例52 智能化是开关设备的发展趋势，对提高运行的可靠性、减智能化是开关设备的发展趋势，对提高运行的可靠性、减少维护的工作量、实现自动化和无人化具有重要意义。根据少维护的工作量、实现自动化和无人化具有重要意义。根据IEC62063:1999IEC62063:1999对智能开关设备的定义，它不但具有传统开对智能开关设备的定义，它不但具

34、有传统开关设备的基本功能，还具有在线监视、智能控制、数字化接关设备的基本功能，还具有在线监视、智能控制、数字化接口和电子操作等一系列的高智能化功能。完善的智能化开关口和电子操作等一系列的高智能化功能。完善的智能化开关设备必须具备以下功能：设备必须具备以下功能： 1 1）设备的状态监测和自诊断功能）设备的状态监测和自诊断功能; ; 3 3）智能化操作控制功能）智能化操作控制功能; ; 3 3）电网正常运行状态的自动监测）电网正常运行状态的自动监测; ; 4 4）电网事故的识别功能。）电网事故的识别功能。 智能化开关设备的特点智能化开关设备的特点53智能化开关的实施方案智能化开关的实施方案实施方案

35、实施方案 利用现有的成熟的二次技术，结合传统利用现有的成熟的二次技术，结合传统开关设备，提升智能化水平开关设备，提升智能化水平 PCS-9820 GISPCS-9820 GIS智能汇控柜智能汇控柜1.1. PCS-222 PCS-222 智能操作箱智能操作箱54智能化开关设备智能化开关设备 55基于保护及智能控制柜的变电站基本结构基于保护及智能控制柜的变电站基本结构56智能控制柜方案的优势智能控制柜方案的优势1、节约了电缆等设备投资以及相应的施工投资； 数字化变电站建设的一个主要现实目标是为了减少变电站内控制电缆的数量，一方面由于原材料的涨价，电缆成本越来越高，一方面，光缆电磁兼容性能远好于电

36、缆，能显著提高变电站内信号传输的可靠性。另外，变模拟信号为数字信号能大大增加传输的带宽和信息量。2、节约了保护小室及主控室等的占地面积和投资； 应用智能化GIS控制柜使得保护控制下放成为可能，从而能够显著减少保护小室和主控室的占地面积，这对一些需要尽量减少变电站土地的城市变电站和地下变电站来说有明显的效益。57智能控制柜方案的优势智能控制柜方案的优势3、GIS智能控制柜优化了二次回路和结构； 原来由于一次和二次的专业细分，使得原传统汇控柜内的许多功能与保护控制二次中的功能相重复，例如防跳、压力闭锁、三相不一致等等。基于一二次整合的GIS智能控制柜能够有效地取消和简化冗余回路，提高了整个二次回路

37、的可靠性。4、智能控制装置提供了系统的交互性；引入智能控制装置(PCS-9821)以后，友好的中文液晶人机界面以及丰富的自检和就地操作报告功能，使得运行维护人员无论在就地还是远方都能及时了解GIS的运行情况。58智能控制柜方案的优势智能控制柜方案的优势5、联调在出厂前完成，现场调试工作量减少； 传统方案中，一次设备和二次设备的电缆连接和调试只能到现场后完成，调试周期比较长，新方案中一二次设备联调在厂内完成，到现场后调试工作量极小。能够显著地缩短投运周期。6、一次二次联合设计，减轻了设计院的负担； 原来一次和二次设备分别有双方厂家分别出图，中间的电缆信号连接由设计院完成，应用一二次结合的新方案后

38、，由两个厂家联合出图并对图纸的正确性负责。59智能控制柜方案的优势智能控制柜方案的优势7、基于通讯和组态软件的联锁功能比传统硬接点联锁方便； 智能控制装置能够采集到间隔内所有刀闸位置，且间隔间也有光缆连接，所以可以方便地实现基于软件和通讯的联锁，能显著减少机构辅助接点数量，提高系统的可靠性。8、缩小了与互感器的电气距离，减轻了互感器的负载； 新方案下互感器与保护控制设备的电气距离大大缩短，使得互感器的容量选择更为容易，也为小功率互感器（LPCT）的应用创造了条件。60 断路器操作功能断路器操作功能 1 1） 接收保护分相跳闸、三跳和重合闸接收保护分相跳闸、三跳和重合闸GOOSEGOOSE命令，

39、对断路器实施跳合闸；命令，对断路器实施跳合闸； 2) 2) 支持手分、手合硬接点输入；支持手分、手合硬接点输入； 3 3） 具有分相或三相的跳合闸回路；具有分相或三相的跳合闸回路； 4 4） 具有跳合闸电流保持功能；具有跳合闸电流保持功能； 5 5） 具有跳合闸回路监视功能；具有跳合闸回路监视功能； 6 6） 具有跳合闸压力监视与闭锁功能；具有跳合闸压力监视与闭锁功能； 7 7） 具有断路器防跳功能。具有断路器防跳功能。 智能操作箱的主要功能智能操作箱的主要功能61 开入、开出功能开入、开出功能 1 1） 接收测控遥控分合及联锁接收测控遥控分合及联锁GOOSEGOOSE命令，完成命令，完成对断

40、路器和刀闸的分合操作；对断路器和刀闸的分合操作； 2 2） 就地采集断路器、隔刀和地刀位置以及断路就地采集断路器、隔刀和地刀位置以及断路器本体的开关量信号；器本体的开关量信号； 3 3）具有保护、测控所需的各种闭锁和状态信号）具有保护、测控所需的各种闭锁和状态信号的合成功能的合成功能; ; 4 4）通过）通过GOOSEGOOSE网络将各种开关量信息送给保护和网络将各种开关量信息送给保护和测控装置。测控装置。 智能操作箱的主要功能智能操作箱的主要功能62IEC61850IEC61850的应用的应用 IEC61850IEC61850是国际电工委员会是国际电工委员会(IEC)TC57(IEC)TC5

41、7工作组制工作组制定的定的变电站通信网络和系统变电站通信网络和系统系列标准，是基系列标准，是基于网络通信平台的变电站自动化系统唯一的国际于网络通信平台的变电站自动化系统唯一的国际标准。标准。 IEC61850IEC61850规范了数据的命名、数据定义、设备行规范了数据的命名、数据定义、设备行为、设备的自描述特征和通用配置语言，使不同为、设备的自描述特征和通用配置语言，使不同智能电气设备间的信息共享和互操作成为可能。智能电气设备间的信息共享和互操作成为可能。 不仅规范保护测控装置的模型和通信接口，而且不仅规范保护测控装置的模型和通信接口，而且还定义了电子式还定义了电子式CTCT、PTPT、智能化

42、开关等一次设备、智能化开关等一次设备的模型和通信接口。的模型和通信接口。63IEC61850IEC61850的应用的应用 要解决的主要问题要解决的主要问题网络通信网络通信信息共享和互操作信息共享和互操作64 互操作试验互操作试验 国调中心组织国内各大厂家进行了国调中心组织国内各大厂家进行了6 6次互次互操作试验。操作试验。 南瑞继保全程参与并通过了互操作试验南瑞继保全程参与并通过了互操作试验 国内第一家通过了国内第一家通过了KEMAKEMA试验试验( (荷兰），承荷兰），承接海外工程接海外工程IEC61850IEC61850的应用的应用65 数字化变电站概述数字化变电站概述 电子式互感器电子式

43、互感器 智能化开关智能化开关 网络化二次设备网络化二次设备 工程实例工程实例66网络化二次设备网络化二次设备 网络化二次设备要求网络化二次设备要求具有数字化接口具有数字化接口 满足电子式互感器的要求满足电子式互感器的要求 满足智能开关的要求满足智能开关的要求网络通信功能网络通信功能 满足满足IEC61850IEC61850的要求的要求 基于基于IEC61850IEC61850的间隔层和站控层设备的间隔层和站控层设备RCS-9700RCS-9700变电站自动化系统变电站自动化系统PCS-900PCS-900系列保护装置系列保护装置PCS-9700PCS-9700系列测控装置系列测控装置RCS-9

44、000CRCS-9000C系列四合一保护测控装置系列四合一保护测控装置RCS-9700RCS-9700系列通信设备系列通信设备67PCS-931数数字字化化线线路路保保护护装装置置服服务务器器1服服务务器器2GOOSE 服服务务光光纤纤以以太太网网操操作作员员站站千千兆兆交交换换机机220kV保保护护小小室室继继电电保保护护工工程程师师站站PCS-915数数字字化化母母线线保保护护装装置置PCS-978数数字字化化变变压压器器保保护护装装置置PCS-9705数数字字化化测测控控装装置置PCS-900/9000系系列列数数字字化化保保护护/测测控控装装置置PCS-221合合并并单单元元PCS-2

45、22智智能能操操作作箱箱断断路路器器PCS-996数数字字化化故故障障录录波波装装置置PCS-222智智能能操操作作箱箱断断路路器器PCS-221合合并并单单元元PCS-9250 GIS用用电电子子式式电电压压电电流流互互感感器器PCS-9250独独立立型型电电子子式式电电压压电电流流互互感感器器PCS-9250 GIS用用电电子子式式电电压压电电流流互互感感器器PCS-9250独独立立型型电电子子式式电电压压电电流流互互感感器器IEC 60044-8IEC 61850-9-1IEC 61850-9-2IEC 61850站站控控层层间间隔隔层层过过程程层层68保护测试手段保护测试手段可提供数字

46、信号的新型测试设备可提供数字信号的新型测试设备（omicronomicron、博电等）、博电等）本公司：通过转换设备（本公司：通过转换设备（HELP2000HELP2000等）等）两种方案的优缺点比较两种方案的优缺点比较69 GOOSEGOOSE（Generic Object Oriented Substation EventGeneric Object Oriented Substation Event）是）是IEC-61850IEC-61850通讯规约中专门用于状态量信息的表示和传送的一种功通讯规约中专门用于状态量信息的表示和传送的一种功能，其中文意思是能，其中文意思是“面向通用对象的变电站事件面向通用对象的变电站事件”。在数字化变电。在数字化变电站中，为适应二次设备网络化的要求，对智能开关与二次设备之间站中，为适应二次设备网络化的要求，对智能开关与二次设备之间状态量信息的传送要求很高，要确保实时性、可靠性和标准化，为状态量信息的传送要求很高，要确保实时性、可靠性和标准化，为此在智能开关与二次设备之间专门配置一层专用的以太网络用来传此在智能开关与二次设备之间专门配置一层专用的以太网络用来传送送GOOSEGOOSE信息，这就是信息，这就是GOOSEGOOSE网。