变电站智能化设备课件

變電站智能化設備與狀態監測系統解決方案1主要內容變電站智能設備狀態監測系統解決方案概述變電站智能設備狀態監測系統詳細設計2變電站智能設備狀態監測系統解決方案概述整體方案站內系統結構方案概述系統特點3整體方案智能變電站狀態監測中心系統由監測中心系統軟體和各變電站的狀態監測系統共同組成。中心通過電力通信網絡連接各變電站（應用IEC61850標準或104規約或B/S結構訪問服務），獲取各變電站的即時資訊，和評價結果，同時可以調用各變電站內的設備歷史數據、特徵曲線等資訊。各變電站狀態監測系統還可以通過電力通信網絡及路由器實現資訊共用，為智能電網的互動性、共用性要求做好有力的支撐。4狀態監測中心系統結構框圖路由器交換機遠方數據處理及通信裝置交換機主變壓器監測功能組主IED(由通用檢測單元裝置兼任)鐵芯電流專業檢測單元油色譜專業檢測單元GPS以太網以太網B/S結構104狀態監測站VDU印表機IEC61850電力數據通信網過程層交換機GIS監測功能組主IED(由通用檢測單元裝置兼任)避雷器專業檢測單元局部放電專業檢測單元IEC61850過程層交換機交換機其他變電站。。。。。。。監測中心/遠方調度IEEE1588網路對時方式5站內系統結構智能設備系統框圖6方案概述本方案採用思源電氣的智能組件平臺，接入思源電氣在市場上成熟的油色譜線上監測系統；鐵芯電流線上監測系統；避雷器線上監測系統；斷路器機械特性線上監測系統，其中包括斷路器分合閘線圈電流波形、儲能電機工作狀態；斷路器網路化操控、數位化測量等智能化設備。思源電氣作為智能變電站狀態監測系統的集成供應商，能夠提供較為完備的站級智能設備狀態監測的系統解決方案。7變電站設備需求表1.變壓器智能化專案功能組專案設備選型安裝位置實現功能要求控制冷卻器UDM-502-T合併單元變壓器智能組件櫃控制風扇4組，8個控制結點實現智能組件控制有載分接開關UDM-502-T合併單元變壓器智能組件櫃有載調壓的控制實現智能組件控制測量集成CTUDM-502-T合併單元智能組件櫃測量數位化IEC61850-9-2監測頂層油溫BWY-804J(TH)，UDM-502-T合併單元智能組件櫃2個測溫點DC4－20mA電流底層油溫BWY-804J(TH)，UDM-502-T合併單元智能組件櫃2個測溫點DC4－20mA電流光纖繞組測溫-智能組件櫃通道數變送器介面不用感測器，用公式計算得到油中溶解氣體TROM-600HW-SD，UDM-502-T合併單元智能組件櫃8氣+微水監測485介面油中水分鐵心接地電流TIC-I-SD，UDM-502-T合併單元智能組件櫃1個電流通道穿心CT主油箱氣體壓力光纖壓力感測器，UDM-502-T合併單元主變本體氣體壓力變送輸出DC4-20mA局部放電DMS局放監測設備主變本體，智能組件櫃局部放電的超高頻信號外置式感測器8變電站設備需求表2.GIS智能化專案功能組專案設備選型安裝位置實現功能要求控制網路化操動控制UDM-502-G合併單元GIS智能組件櫃GOOSE跳合閘包括同一間隔隔離開關、接地開關等，支持順序操作測量GIS互感器UDM-502-G合併單元GIS智能組件櫃測量數位化智能組件集成合併單元監測位置資訊UDM-502-G合併單元GIS智能組件櫃開關、刀閘的位置空結點氣體密度埃肯GIS智能組件櫃共50點485信號SF6氣體水分分合閘線圈電流波形UDM-502-G合併單元GIS智能組件櫃機械特性4-20mA分合閘時間UDM-502-G合併單元GIS智能組件櫃機械特性4-20mA儲能電機工作狀態UDM-502-G合併單元GIS智能組件櫃機械特性4-20mA局部放電PSDGIS智能組件櫃共48點數IEC61850避雷器狀態JC1-10/800GIS智能組件櫃洩漏電流、動作次數4-20mA9變電站設備需求功能組專案設備選型安裝位置實現功能要求測量10kV開關櫃線上測溫QS-Safe1000光纖光柵線上測溫系統智能組件櫃線上測溫輸出485介面表3.10kV開關櫃10變電站設備需求功能組專案設備選型安裝位置狀態監測平臺狀態可視化SHR-5000SD主控室基本告警功能可編程專家診斷系統表4.狀態監測平臺11系統特點我們提供的變電站智能設備狀態監測系統方案，充分結合了公司自身技術、生產、市場優勢，提供國際先進的TROM-600HW-SD智能油色譜線上監測系統、TIC-I-SD智能鐵芯電流線上監測系統、JC1-10/800避雷器線上監測系統、SD-CB-CBM斷路器狀態監測系統，同時可以方便地接入市場上成熟的ECOM公司的SF6微水監測系統，而且該變電站智能設備狀態監測系統對於加拿大OPSENS公司的光纖壓力監測系統同樣可以方便接入。該變電站智能設備狀態監測系統提供了其他站內在線監測子系統的接入相容介面，使系統擴展及升級非常便利。12系統特點思源電氣變電站智能設備狀態監測系統，由功能傳感變送器、智能組件櫃、系統層網路、狀態監測系統軟體有機組成。通信協議完全符合IEC61850標準，模型符合IEC61850-90-3的標準框架。遵循《Q/GDWXXX-2009高壓設備智能化技術導則》，融合了數學模型、模式識別、數據挖掘等先進工具的專家系統，使系統具有“測量數位化、控制網路化、分析就地化、狀態可視化、功能一體化、資訊互動化”的特徵。13系統詳細設計智能組件設計組網方案設計狀態監測系統14智能組件平臺可靈活擴展，具備下列功能：接入電子式PT、CT；模擬量輸入（4~20mA,0~5V）及可編程的485/CAN介面，可方便接入各式感測器；可監視並控制斷路器、隔離開關、接地開關、快速接地開關等；集成保護、測控、計量功能；具有PT並列、電壓切換功能；智能組件與系統層間即時傳輸SMV、GOOSE報文，支持站域保護；網路滿流量時保證GOOSE回應的即時性，可靠抵禦網路風暴；支持IEEE1588-2008或秒脈衝對時；能夠適應戶外運行環境，工作溫度範圍-40℃~+85℃；15智能組件櫃的環境適應能力電磁相容能力，可適應智能組件櫃內強電磁干擾環境；電磁相容性能電壓漸變抗擾度+20%～-20%電壓暫降和短時中斷抗擾度50%暫降0.1s，中斷0.05s浪湧（衝擊）抗擾度4級電快速瞬變脈衝群抗擾度4級振盪波抗擾度3級靜電放電抗擾度4級工頻磁場抗擾度5級脈衝磁場抗擾度5級阻尼振盪磁場抗擾度5級射頻電磁場輻射抗擾度3級16IEC61850標準服務支持基於SISCO通信標準庫開發的IEC61850-8-1的站層通信協議標準MMS；支持過程層即時狀態量採集和命令控制的IEC61850-8-1的GOOSE協議標準；支持過程層模擬量電流、電壓的採樣值服務IEC61850-9-2標準格式；17IEC61850標準互操作工具支撐最新IEC61850變電站配置檔Schema語法校驗功能保證了模型、服務的配置檔互操作性；靈活的映射規則管理方案保證了應用模型的標準互操作（模型標準化存在地區差異）；各種開入、開出虛端子設計使得裝置之間的信號連接配置的標準化；系統配置工具一、二次一體化設計，SSD和FUN；KEMA一致性認證是滿足IEC61850互操作的基本要求；18KEMA認證19智能變壓器建模實例邏輯節點智能變壓器模型20邏輯節點變壓器：(powertransformer)類型名稱默認關聯邏輯節點默認terminal數PTR變壓器YPTRYEFNYLTCYPSH2卷變默認下跟2個繞組，3卷默認跟3個繞組（PTW）PTW變壓器繞組1(這裏將YEFN及YPSH都列了出來，其中YEFN為消弧線圈，YPSH為避雷器)21智能變壓器模型變壓器獨立建立間隔。一次設備用PTR、PTW等建模。過程層介面LN固定包括YPTR、YLTC。如下為示例：<PowerTransformername=”1#主變”type="PTR"><LNodeiedName="None"ldInst="None"lnClass="YPTR" lnType="YPTR"lnInst="1"prefix=""desc=""/><LNodeiedName="None"ldInst="None"lnClass="YLTC" lnType="YLTC"lnInst="2"prefix=""desc=""/><LNodeiedName="None"ldInst="None"lnClass="YEFN" lnType="YEFN"lnInst="3"prefix=""desc=""/><LNodeiedName="None"ldInst="None"lnClass="YPSH" lnType="YPSH"lnInst="4"prefix=""desc=""/><TransformerWindingname="SHRTw1"type="PTW">

<Terminalname="Term1"connectivityNode="null/null/null/null" substationName="null"voltageLevelName="null"bayName="null"cNodeName="null"/>

</TransformerWinding><TransformerWindingname="SHRTw2"type="PTW">

<Terminalname="Term1"connectivityNode="null/null/null/null" substationName="null"voltageLevelName="null"bayName="null"cNodeName="null"/>

</TransformerWinding>

</PowerTransformer>22組網方案智能組件櫃變壓器智能組件櫃方案斷路器智能組件櫃方案測量數位化方案避雷器監測方案23變壓器智能組件櫃方案狀態監測專案智能組件櫃設計方案狀態監測設備介紹變壓器監測系統安裝圖24變壓器狀態監測專案監測內容：電子式互感器：電流數位化主油箱氣體壓力：光纖壓力感測器頂層油溫和底層油溫：鉑電阻油中氣體分析及油中微水：油色譜（8氣+微水）鐵芯接地電流：選用穿心CT檢測技術25智能組件的設計原則各功能模組完全電氣隔離內部資訊只在智能組件內部站域共用資訊連接至網路根據功能裝置獨立26變壓器智能組件櫃設計方案一僅含一次設備的狀態監測27變壓器智能組件櫃設計方案二含控制、保護、跳閘，提供完整的一體化智能設備解決方案28智能組件櫃方案說明智能單元：完成冷卻器、有載分接開關等控制功能；合併單元：負責接入套管CT(電子式互感器或傳統互感器);通用檢測單元：負責接入溫度、壓力、液位等通用介面的信號，及瓦斯等非電量信號；此通用檢測單元可作為監測功能組主IED。專業檢測單元：針對油中溶解氣體、油中水分，鐵心接地電流，UHF變壓器局放檢測，TMB高壓套管絕緣線上監測等專業性較強，數據分析較為複雜的監測專案；各專業檢測單元裝置物理獨立。如果專業檢測單元輸出信號不符合IEC61850標準，則需要經過通用檢測單元來建模和轉換，此通用檢測單元功能可由監測功能組主IED完成。智能組件通過間隔數據單元實現與系統層的IEC61850通信；智能組件通過過程層數據單元實現智能組件之間的IEC61850通信；29監測設備介紹從原理、實物圖、技術參數、介面等4個方面進行簡單描述30TROM-600HW-SD智能油色譜線上監測系統

原理：系統有強制油迴圈功能，保證對變壓器中的流動油即時取樣。變壓器中的油通過強制迴圈裝置進入油氣分離裝置，通過高效的真空油氣分離裝置將變壓器油中的特徵氣體完全分離。被分離的氣體進入檢測系統，通過色譜柱、感測器，將氣體濃度值轉換成相應的電信號。技術參數介面輸入：迴圈油管輸出：RS48531TIC-I-SD智能鐵芯電流線上監測系統

原理穿心CT技術參數測量範圍：1mA~10A；不確定度：2.5%密封等級：IP55介面輸出：RS48532JC1-10/800避雷器線上監測系統原理對阻性電流進行線上監測：利用數字採樣處理方法要從阻容共生的總洩漏電流中分離出微弱的阻性電流技術參數洩漏電流 100μA～10mA ±5%動作次數 0~999 阻性電流 100μA～10mA ±5%介面輸出：RS48533頂層油溫、底層油溫

原理：熱電阻的熱阻變化效應介面：輸入：鉑電阻（PT100，Cu50等） 接入UDM-502合併單元輸出：電阻值34OPSENS的變壓器光纖溫度、壓力線上監測設備原理：光纖溫度感測器光纖壓力感測器技術參數溫度：-30~120°C精度：<±0.5°C壓力範圍： 5mbar-700bar工作溫度： -40°Cupto125°C測量精度： 0.05%介面輸出：4-20mA35PD-TM500A系列局部放電線上監測系統原理：系統採用的感測器分別為超聲波感測器（AE），高頻電流感測器（HFCT），AE感測器用於測量伴隨局部放電產生的超聲波信號，HFCT感測器則用於監測高頻脈衝洩漏電流。技術參數-AE：頻率：80KHz－300KHz -HFCT：頻率：100KHz－30MHz最低局放監測量：20pC 最低局放監測量：1pC採樣速度：16MHz(最大) 採樣速度：20MHz(最大)使用壽命：大於10年 使用壽命：大於10年-數位化：最小可在三個電源周波內進行五通道同時數字轉換介面輸出：4-20mA36變壓器監測系統安裝圖37GIS智能組件櫃方案狀態監測專案智能組件櫃設計方案狀態監測設備介紹GIS監測系統安裝圖38GIS狀態監測專案監測內容：SF6氣室：微水、壓力、溫度組合型電子式互感器：電流、電壓信號數位化斷路器：分合閘時間、速度、分合閘線圈電流，儲能電機工作狀態（工作時的直流電流、電壓波形），操作次數（含偷跳），開斷電流加權值統計等局部放電：採用超高頻原理，可實現局放定位避雷器狀態：洩漏電流、動作次數39GIS智能組件的設計方案一僅含一次設備的狀態監測40GIS智能組件的設計方案二含控制、保護、跳閘，提供完整的一體化智能設備解決方案41智能組件櫃方案說明智能單元：完成開關、刀閘等分合控制功能；合併單元：負責接入套管CT(電子式互感器或傳統互感器);通用檢測單元：負責接入溫度、壓力、液位等通用介面的信號，及瓦斯等非電量信號；此通用檢測單元可作為由監測功能組主IED。專業檢測單元：針對油中溶解氣體、油中水分，鐵心接地電流，UHF變壓器局放檢測，TMB高壓套管絕緣線上監測等專業性較強，數據分析較為複雜的監測專案；各專業檢測單元裝置物理獨立。如果專業檢測單元輸出信號不符合IEC61850標準，則需要經過通用檢測單元來建模和轉換，此通用檢測單元功能可由監測功能組主IED完成。智能組件通過間隔數據單元實現與系統層的IEC61850通信；智能組件通過過程層數據單元實現智能組件之間的IEC61850通信；42監測設備介紹從原理、實物圖、技術參數、介面等4個方面進行簡單描述43SD-CB-CBM斷路器狀態監測系統原理：分合閘電流、電機工作電流電壓：霍爾感測器斷路器行程：光電碼盤技術參數霍爾感測器額定測量範圍：25A線性範圍：0～±50A額定輸出電壓：4V±1%零點失調電流：±0.04V以下atIPN=0光電碼盤輸出方式：格雷2進；輸出上升下降時間：1μS以下；最高回應頻率：20kHz；環境溫度範圍：工作時：-10～+70℃，保存時：-25～+85℃（不結冰）；環境濕度範圍：工作時、保存時：35%～85%RH(不結露)；絕緣電阻：20MΩ以上（DC500V兆歐表）充電部整體和外殼之間；耐電壓：AC500V、50/60Hz、1min、充電部整體和外殼之間；振動（耐久）：10～500Hz複振幅2mm150m/s2X、Y、Z各方向3次；衝擊（耐久）：1000m/s2X、Y、Z各方向3次；保護結構：IEC規格IP65。介面：4-20mA（模擬量採樣介面）RS485（傳輸碼值）44SF6氣體密度、壓力、微水原理微水:露點原理感測器技術參數SF6氣體水分指標：-60℃～+20℃露點，精度：±2℃；SF6氣體水分顯示範圍：10～20000ppm；SF6氣體水分報警值：300ppm預設，（可根據用戶實際要求需要設定）壓力檢測範圍：0～1.000Mpa；壓力報警點：任意設置；壓力精度：＜1%或更優；溫度：-40℃~+80℃，（OLED液晶屏溫度：-30℃~+120℃）；溫度精度：±1℃；密封性能：漏氣率≤1*10-8mbar.l/s(氦氣檢漏)；傳輸方式：CAN/或RS485（主幹線）；傳輸距離：≥1000米（加中繼器可延長傳輸距離）；檢測點的數量：無限量；介面RS48545GIS局部放電線上監測系統原理捕捉GIS設備發生局部放電時的，從低頻到數百MHz甚至1GHz以上頻譜信號通過局放信號到不同UHF感測器的時差，局放的信號通過電磁波進行傳遞，不同感測器接收到局放信號會有時間差，系統通過時差法來準確確定局部放電源的位置。技術參數靈敏度<5pC檢測帶域0.5~1.5GHz介面輸入：UHF信號；輸出：IEC61850標準，狀態資訊。

46GIS局部放電線上監測系統圖-局放感測器安裝位置示意圖 圖-局放本地數據處理單元

圖-局放專用檢測單元(CCUUnit通訊單元)圖-綜合後臺伺服器47GIS監測系統安裝圖4810kV開關櫃測溫49QS-Safe1000光纖光柵線上監測系統系統由溫度感應部分、數據傳輸部分和主控部分組成。溫度感應部分由光纖光柵溫度感測器及光纖尾纖組成；數據傳輸部分為主光纜；主控部分由QSA01光纖傳感分析儀和QS-Safe1000光纖光柵線上監測智能工作站（工控機1臺、顯示幕1臺、短信報警模組一只、聲光報警器一只、智能監控軟體1套）組成。由光纖光柵線上監測智能工作站接入智能組件，進行IEC61850建模，並上送監測平臺。50狀態監測系統狀態監測系統，包含3方面功能：狀態可視化基本告警功能可編程專家診斷系統51狀態可視化對於各種狀態監測，狀態監測系統可以即時查看各種狀態量的當前值、並可根據時間段選擇生成各種歷史數據的趨勢圖，且提供數據的報表導出功能，以方便使用分析。52油色譜線上監測

圖-油色譜氣體濃度趨勢圖圖-三比值分析

圖-大衛三角形分析