数字化变电站介绍

1、1数字化变电站概念数字化变电站的架构体系数字化变电站主要技术特征数字化变电站建设中需特别注意的问题数字化变电站标准设计2数字化变电站概念数字化变电站概念 数字化变电站是指按照DL/T860标准分为站控层、间隔层、过程层构建，采用DL/T860数据建模和通信服务协议，过程层采用电子式互感器等具有数字化接口的智能一次设备，以网络通信平台为基础，实现了变电站监测信号、控制命令、保护跳闸命令的数字化采集、传输、处理和数据共享，可实现网络化二次功能、程序化操作、智能化功能等的变电站。 3变电站自动化系统的演变变电站自动化系统的演变数字化过程是一个逐步深入的过程数字化过程是一个逐步深入的过程传统变电站综合

2、自动化站数字化变电站传统变电站综合自动化站数字化变电站当前的数字化变电站是与传统综自站相比较而言的当前的数字化变电站是与传统综自站相比较而言的4综合自动化变电站的应用系统综合自动化变电站的应用系统5数字化变电站的应用系统数字化变电站的应用系统6 过程层（过程层（process Levelprocess Level） 包括电子式互感器、合并单元、智能终端等设备，完成一次信息的采集、数字化转换及合并。 电子式互感器（电子式互感器（electronic transducerelectronic transducer） 连接到传输系统和二次转换器的一个或多个电流或电压传感器组成，用以传输正比于被测量的

3、量，供给测量仪器、仪表和继电保护或控制装置。 合并单元（合并单元（merging unitmerging unit） 用以对来自二次转换器的电流和或电压数据进行时间相干组合的物理单元。数字化变电站与传统变电站区别7 智能终端（智能终端（intelligent terminalintelligent terminal） 指与传统一次设备就近安装，实现信息采集、传输、处理、控制的智能化电子装置。 GOOSE（Generic Object Oriented Substation Event） 当发生任何状态变化时，智能电子设备将借助变化报告，多播一个高速二进制对象通用面向对象的变电站事件（GOOSE

4、）报告。数字化变电站与传统变电站区别8IEC61850标准 IEC61850是国际电工委员会(IEC)TC57工作组制定的变电站通信网络和系统系列标准。 IEC61850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，而且还定义了电子式CT、PT、智能化开关等一次设备的模型和通信接口。数字化变电站与传统变电站区别9 智能电网智能电网是当今电是当今电力系统发力系统发展变革的展变革的最新方向最新方向 数字化电数字化电网是其中网是其中重要组成重要组成部分部分一次设备智能化，二次设备网络化，符

5、合IEC61850标准数字化变电站概念数字化变电站概念1011目前数字化变电站建设情况目前数字化变电站建设情况浙江浙江500kV海宁变、贵阳海宁变、贵阳220kV赵斯变赵斯变IEC61850，站控层站控层+间隔层两层结构间隔层两层结构广西桂林广西桂林500kV变、变、500kV徐徐行变行变一个间隙作数字试点一个间隙作数字试点天津天津220kV陈甫变陈甫变三层两网三层两网青岛青岛220kV午山变电站午山变电站三层两网，智能型保护、控制一体化三层两网，智能型保护、控制一体化GIS汇汇控柜控柜广西柳丁广西柳丁110kV变电站、贵阳变电站、贵阳110kV中华变中华变程序化控制程序化控制广东三乡广东三乡

6、220kV变变全站数字化改造全站数字化改造唐山郭家屯唐山郭家屯220kV变变全站保护测控一体化全站保护测控一体化浙江大侣浙江大侣110kV变变SMV+GOOSE+IEEE1588统一组网统一组网12数字化变电站架构体系数字化变电站概念数字化变电站主要技术特征数字化变电站建设中需特别注意的问题数字化变电站标准设计13数字化变电站架构体系数字化变电站架构体系14数字化变电站架构体系数字化变电站架构体系主机a操作员工作站b远动通信装置c保信子站d五防子系统e网络通信记录分析系统f站控层卫星对时系统g其它智能接口设备h15数字化变电站架构体系数字化变电站架构体系保护装置a测控装置b保护测控一体化装置c

7、录波器d计量装置e稳定控制装置f间隔层16数字化变电站架构体系数字化变电站架构体系电子式互感器a合并单元b智能终端c过程层17数字化变电站架构体系数字化变电站架构体系18数字化变电站架构体系数字化变电站架构体系1819数字化变电站架构体系数字化变电站架构体系1920数字化变电站主要技术特征数字化变电站架构体系数字化变电站概念数字化变电站建设中需特别注意的问题数字化变电站标准设计21数字化变电站主要技术特征221 1、简化二次接线、简化二次接线 少量光纤代替大量电缆少量光纤代替大量电缆2 2、提高信息传输的可靠性（过程层设备）、提高信息传输的可靠性（过程层设备）3 3、采用电子式互感器、采用电子

8、式互感器无无CTCT饱和、饱和、CTCT开路、铁磁谐振等问题开路、铁磁谐振等问题绝缘结构简单、干式绝缘、免维护绝缘结构简单、干式绝缘、免维护4 4、提升测量精度、提升测量精度数字信号传输和处理无附加误差数字信号传输和处理无附加误差数字化变电站主要技术特征23 整体误差取决于互感器准确度、传输附加整体误差取决于互感器准确度、传输附加误差、电表精度误差、电表精度CT0.2级VT0.2级线缆误差0.1A/D转换传统电能表0.2级测量系统误差0.7数字化变电站主要技术特征24数字化变电站主要技术特征 电子式互感器构成的测量系统（误差取决电子式互感器构成的测量系统（误差取决于互感器）于互感器）电子式CT

9、0.2级电子式VT0.2级光缆数字传输无误差测量系统误差0.4全数字系统无误差255 5、一、二次设备间无电联系、一、二次设备间无电联系无传输过电压和两点接地等问题无传输过电压和两点接地等问题 一次设备电磁干扰不会传输到控制室一次设备电磁干扰不会传输到控制室6 6、各种功能共享统一的信息平台（、各种功能共享统一的信息平台（IEC 61850IEC 61850）监控、远动、保护信息子站、监控、远动、保护信息子站、VQCVQC和五防等一体化和五防等一体化互操作性，实现无缝连接互操作性，实现无缝连接数字化变电站主要技术特征26数字化变电站主要技术特征7 7、减少现场运行维护工作量、减少现场运行维护工

10、作量智能设备的自诊断、自恢复功能智能设备的自诊断、自恢复功能8 8、减小变电站控制室面积、减小变电站控制室面积二次设备小型化、标准化、集成化二次设备小型化、标准化、集成化二次设备可灵活布置二次设备可灵活布置272829数字化变电站建设中需特别注意的问题数字化变电站架构体系数字化变电站概念数字化变电站主要技术特征数字化变电站标准设计30数字化变电站建设中需特别注意的问题 电子式互感器电子式互感器：电子式电流互感器（电子式电流互感器（ECTECT）一种电子式互感器，在正常使用一种电子式互感器，在正常使用条件下，其二次转换器的输出实条件下，其二次转换器的输出实质上正比于一次电流，且相位偏质上正比于一

11、次电流，且相位偏差在联结方向正确时为已知相位差在联结方向正确时为已知相位角。角。 电子式电压互感器电子式电压互感器(EVT)(EVT)一种电子式互感器，在正常使用一种电子式互感器，在正常使用条件下，其二次电压实质上正比条件下，其二次电压实质上正比于一次电压，且相位差在联结方于一次电压，且相位差在联结方向正确时接近于零。向正确时接近于零。 非常规互感器的选择非常规互感器的选择31 电流互感器 电压互感器 电流电压式互感器非常规互感器的选择32非常规互感器的选择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传感模块和合并单元电子式互感器通常由传感模块和合并单元两部分构成，传感模块又称远端

12、模块两部分构成，传感模块又称远端模块, ,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。33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互感器有源式电子互感器无源式电子互感器无源式电子互感器( (纯光学互感器纯光学互感器) )非常规互感器的选择34非常规互感器的选择 按结构及应用场合划分按结构及应用场合划分-GIS-G

13、IS电子互感器电子互感器35非常规互感器的选择 按结构及应用场合划分-HGIS电子互感器36非常规互感器的选择 按结构及应用场合划分-独立式电子互感器37 按结构及应用场合划分-低压用电子式互感器非常规互感器的选择38非常规互感器的选择 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：分压原理 电容、电感、电阻电容、电感、电阻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39非常

14、规互感器的选择40 非常规互感器的选择41非常规互感器的选择 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FaradayFaraday磁光效应（电流互感器）磁光效应（电流互感器）PockelsPockels电光效应（电压互感器）电光效应（电压互感器）无源电子式互感器无源电子式互感

15、器42非常规互感器的选择FaradayFaraday磁光效应（电流互感器）磁光效应（电流互感器）43工程实施中非常规互感器的选择1、结合应用场所选择互感器类型2、结合用途选择输出参数44220kV及110kV变压器侧电子式互感器配置 45以太网交换机的选择46以太网交换机的选择47以太网交换机的选择48以太网交换机的选择实时性实时性交换机以太网的时延由以下交换机以太网的时延由以下4 4部分组成：部分组成：1 1）帧收发时延（）帧收发时延（LsfLsf）2 2）交换时延（）交换时延（LswLsw）3 3）线路传输时延（）线路传输时延（LwlLwl）4 4）帧排队时延（）帧排队时延（LqLq）总的

16、网络延迟总的网络延迟=Lsf+Lsw+Lwl+Lq=Lsf+Lsw+Lwl+Lq目前，目前，100M100M的网络是能满足实时性要求的。的网络是能满足实时性要求的。49过程层交换机的选择1 1、根据数据流量分析选择端口速率；根据数据流量分析选择端口速率；2 2、根据变电站主接线划分多个子网；、根据变电站主接线划分多个子网；50过程层交换机的选择#1#1主变交换机主变交换机A A网网( (光口统计光口统计) )#1主变高压侧主变高压侧合并单元合并单元1#1主变中压侧主变中压侧合并单元合并单元1#1主变低压侧主变低压侧智能终端智能终端1#1主变中压侧主变中压侧智能终端智能终端1#1主变高压侧主变高

17、压侧智能终端智能终端1#1主变低压侧主变低压侧测控装置测控装置#1主变中压侧主变中压侧测控装置测控装置#1主变高压侧主变高压侧测控装置测控装置#1主变低压侧主变低压侧合并单元合并单元1#1主变保护装主变保护装置置1公用交换机接公用交换机接口口51VLAN的划分52数字化变电站建设中需特别注意的问题（1）智能接口终端、合并单元就地安装环境问题。（2）常规变电站设计过程中的端子排接线原理图在数字化变电站已被光纤接线所替代，因此设计工作的重点将转移为网络构架原理图设计。 53数字化变电站建设中需特别注意的问题（3）工程实施建议以监控系统厂家为系统集成商。（4）在工程实施中要充分发挥实验机构的作用，选

18、择国内有签定资质的机构作互操作试验，避免集成商对其他厂家约束力不够的缺点，同时对工程中出现的互联问题进行裁决，也能从整体上把握好工程的进度。54数字化变电站建设中需特别注意的问题（5）存在着热情的二次与冷静的一次； 迫切的工程与滞后的标准等矛盾。（6）传统变电站中的二次电缆在数字化站中被大量光纤替代，施工阶段相应的工作集中在光纤敷设、熔接、连接上，此阶段需要关注光纤的编号（具体到芯上，方便后期的维护）、熔接质量（需要测量整个链路的衰耗）。55数字化变电站建设中需特别注意的问题（7）过程层采样值传输方案 IEC61850-9-1采样值传输模式，主要应用于点对点传输方式。具有安装方式不灵活、数据难

19、以共享，跨间隔保护实现困难等缺点。56数字化变电站建设中需特别注意的问题（7）过程层采样值传输方案 IEC61850-9-2采样值传输模式，主要应用于网络化传输方式。具有接线简单，网络架构清晰，数据完全共享等优点，符合IEC 61850标准的发展方向。57数字化变电站建设中需特别注意的问题（7）过程层采样值传输方案 模拟量小信号方式，传输距离短，适用于低压一体化开关柜。要求保护测控装置一体化，安装方便，成本低性能优越。58数字化变电站建设中需特别注意的问题（7）过程层采样值传输方案 以上过程层采样值传输的几种方案在实际工程中都有应用，由于IEC61850-9-1已被废除。 推荐方案为110kV

20、及以上电压等级采用IEC61850-9-2传输，35kV及以下电压等级采用模拟量小信号传输的一体化开关柜方案。59数字化变电站标准设计数字化变电站架构体系数字化变电站概念数字化变电站主要技术特征数字化变电站建设中需特别注意的问题6061数字化变电站标准设计第一字段为贵州电网拼音缩写，第二字段为110kV变电站，第三字段为方案名称。62数字化变电站标准设计序序号号方案编号方案编号GZDW-110B-GZDW-110B-2B34AWD2B34AWDGZDW-110B-GZDW-110B-2B32AWQ2B32AWQGZDW-110B-GZDW-110B-3B24GND3B24GNDGZDW-110

21、B-GZDW-110B-3B22GNQ3B22GNQGZDW-110B-GZDW-110B-2B34HWD2B34HWD一一 最终规模最终规模1 1主变压器主变压器2 250MVA50MVA3 350MVA50MVA2 250MVA50MVA2 2电压等级电压等级110/35/10kV110/35/10kV110/10kV110/10kV110/35/10kV110/35/10kV3 3110kV110kV出线出线 4 4回架空出线回架空出线 2 2回架空出线回架空出线 4 4回架空出线回架空出线 2 2回架空出线回架空出线 4 4回架空出线回架空出线4 435kV35kV出线出线8 8回架空

22、回架空/ /电缆出线电缆出线无无8 8回架空回架空/ /电缆出线电缆出线5 510kV10kV出线出线1212回电缆出线回电缆出线/ /每台主变每台主变二二 电气主接线电气主接线1 1110kV110kV单母线分段单母线分段内桥内桥单母线分段单母线分段扩大内桥扩大内桥单母线分段单母线分段2 235kV35kV单母线分段单母线分段无无单母线分段单母线分段3 310kV10kV单母线分段单母线分段单母线四分段单母线四分段单母线分段单母线分段三三 配电装置型式配电装置型式1 1110kV110kV户外户外AIS AIS 户内户内GISGIS户外户外PASSPASS2 235kV35kV户内固定式开关

23、柜，单列布置户内固定式开关柜，单列布置无无户内固定式开关户内固定式开关柜，单列布置柜，单列布置3 310kV10kV户内中置式开关柜，双列布置户内中置式开关柜，双列布置四四总平面布总平面布置置户外户外AISAIS方案方案全户内全户内GISGIS方案方案户外户外HGISHGIS方案方案110kV数字化变电站方案63数字化变电站标准设计110kV数字化变电站方案序号序号 方方 案案 编编 号号数字化方案配置数字化方案配置1 1GZDW-110B-GZDW-110B-2B34AWD2B34AWD110kV110kV及主变测控、保护装置分开，采用完全过程总线方式，及主变测控、保护装置分开，采用完全过程总线方式，即交流采样即交流采样9-29-2和和GOOSEGOOSE统一组网。统一组网。2 2GZDW-110B-GZDW-110B-2B32AWQ2B32AWQ110kV110kV及主变测控、保护装置分开，采用完全过程总线方式，及主变测控、保护装置分开，采用完全过程总线方式，即交流采样即交流采样9-29-2和和GOOSEGO