1、智能變電站介紹 智能變電站介紹 智能變電站概述 電子式互感器 GOOSE技術 IEC 61850簡介 智能變電站的實施 智能變電站繼電保護技術規(guī)范智能變電站概述智能變電站的概念：采用先進、可靠、集成、低碳、環(huán)保的智能設備，以全站信息數(shù)字化、通信平臺網(wǎng)絡化、信息共享標準化為基本要求，自動完成信息采集、測量、控制、保護、計量和監(jiān)測等基本功能，并可根據(jù)需要支持電網(wǎng)實時自動控制、智能調節(jié)、在線分析決策、協(xié)同互動等高級功能的變電站。智能變電站概述變電站的智能化是一個不斷發(fā)展的過程。就目前技術發(fā)展現(xiàn)狀而言，智能變電站是： 由電子式互感器、智能化開關等智能化一次設備、網(wǎng)絡化二次設備分層構建，建立在IEC 6

2、1850通信規(guī)范基礎上，能夠實現(xiàn)變電站內(nèi)智能電氣設備間信息共享和互操作的現(xiàn)代化變電站。 智能變電站概述 一次設備智能化：電子式互感器 智能終端（過渡）、智能開關 在線監(jiān)測、狀態(tài)檢修 二次設備網(wǎng)絡化：站控層網(wǎng)絡MMSGOOSE、SMV 設備對象模型化：一次設備對象 二次設備功能模塊 通信模型智能變電站概述 信息采集、傳輸、處理、輸出過程完全數(shù)字化的變電站，設備間交換的信息用數(shù)字編碼表示： 通信網(wǎng)絡減少連接線數(shù)量 光纜取代電纜：抗干擾、不傳輸干擾 可檢錯糾錯 不產(chǎn)生附加誤差與傳統(tǒng)變電站的比較傳統(tǒng)變電站智能變電站智能變電站的優(yōu)勢 簡化二次接線 少量光纖代替大量電纜 提升測量精度數(shù)字信號傳輸和處理無附

3、加誤差 提高信息傳輸?shù)目煽啃?CRC校驗、通信自檢光纖通信無電磁兼容問題 可采用電子式互感器無CT飽和、CT開路、鐵磁諧振等問題絕緣結構簡單、干式絕緣、免維護智能變電站的優(yōu)勢 一、二次設備間無電聯(lián)系無傳輸過電壓和兩點接地等問題 一次設備電磁干擾不會傳輸?shù)郊厥?各種功能共享統(tǒng)一的信息平臺監(jiān)控、遠動、保護信息子站、電壓無功控制VQC和五防等一體化 減小變電站集控室面積二次設備小型化、標準化、集成化二次設備可靈活布置智能變電站發(fā)展歷程第一步：IEC61850實現(xiàn)監(jiān)控層通訊第二步：GOOSE應用 220kV紹興外陳變 500kV金華蘭溪變第三步：電子式互感器應用（IEC60044-8、IEC6185

4、0-9-1點對點通訊） 220kV青島午山變第四步：過程層全面網(wǎng)絡化 110kV紹興大侶變（ GOOSE、IEC61850-9-2、IEEE1588精密時鐘同步協(xié)議標準、GMRP組播注冊協(xié)議） 220kV延壽變智能變電站介紹 智能變電站概述 電子式互感器 GOOSE技術 IEC 61850簡介 智能變電站的實施 智能變電站繼電保護技術規(guī)范電子式互感器的概念一種裝置，由連接到傳輸系統(tǒng)和二次轉換器的一個或多個電流或電壓傳感器組成，用于傳輸正比于被測量的量，以供給測量儀器、儀表和繼電保護或控制裝置。電子式互感器電子式互感器通常由傳感模塊和合并單元兩部分構成，傳感模塊又稱遠端模塊,安裝在高壓一次側，負

5、責采集、調理一次側電壓電流并轉換成數(shù)字信號。合并單元安裝在二次側，負責對各相遠端模塊傳來的信號做同步合并處理。電壓等級越高電子式互感器優(yōu)勢越明顯。比較項目常規(guī)互感器電子式互感器絕緣復雜絕緣簡單體積及重量大、重體積小、重量輕CT動態(tài)范圍范圍小、有磁飽和范圍寬、無磁飽和PT諧振易產(chǎn)生鐵磁諧振PT無諧振現(xiàn)象CT二次輸出不能開路可以開路輸出形式模擬量輸出數(shù)字量輸出電子式互感器的原理和分類 按一次傳感部分是否需要供電劃分 有源式電子互感器 無源式電子互感器 按應用場合劃分 GIS結構的電子互感器 AIS結構(獨立式)電子互感器 直流用電子式互感器電子式互感器的原理和分類有源電子式互感器 有源電子式互感器

6、 利用電磁感應等原理感應被測信號 CT：空心線圈(RC)；低功率線圈(LPCT) PT：分壓原理 電容、電感、電阻 傳感頭部分具有需用電源的電子電路 利用光纖傳輸數(shù)字信號 獨立式、GIS式有源電子式互感器 電流互感器利用空芯線圈及低功率線圈傳感被測一次電流。低功率線圈（LPCT）的工作原理與常規(guī)CT的原理相同，只是LPCT的輸出功率要求很小，因此其鐵芯截面就較小。空芯線圈是一種密繞于非磁性骨架上的螺線管，如圖所示。空芯線圈不含鐵芯，具有很好的線性度。 空芯線圈的輸出信號e與被測電流i有如下關系： 有源電子式互感器 電壓互感器利用電容分壓器測量電壓。為提高電壓測量的精度，改善電壓測量的暫態(tài)特性，

7、在電容分壓器的輸出端并一精密小電阻。電容分壓器的輸出信號U0 與被測電壓Ui有如下關系： 式中C1為高壓電容，C2為低壓電容。利用電子電路對電壓傳感器的輸出信號進行積分變換便可求得被測電壓。GIS用電流電壓組合式互感器a:一次導體 b:SF6氣體 c:電容環(huán)d:線圈 e:接地外殼 f:采集器Rogowski線圈電容環(huán) A/D采樣光纜GIS用電流電壓組合式互感器220kV-500kV電壓等級電壓等級GIS電子式電流電壓互感器電子式電流電壓互感器GIS用電流電壓組合式互感器110kV及以下電壓等級及以下電壓等級GIS電子式電流電壓互感器電子式電流電壓互感器獨立式有源（組合式）電子互感器激光器驅動電

8、路PIN數(shù)據(jù)處理合并單元保護測控計量LPCT空芯線圈遠端模塊復合絕緣子光纖光纜電容分壓器油IEC60044-8IEC61850-9-1/2保護、測控、計量有源電子式互感器的關鍵技術1、遠端傳感模塊的穩(wěn)定性和可靠性（安置在室外時溫度、電磁干擾等）2、繞制在陶瓷骨架上的空芯線圈結構的穩(wěn)定性對測量精度的影響。3、對獨立結構的有源式電子互感器的遠端模塊取電技術。無源電子式互感器 與有源式電子互感器相比，無源式電子互感器的傳感模塊利用光學原理，由純光學器件構成，不含有電子電路，其有著有源式無法比擬的電磁兼容性能 利用光纖傳輸傳感信號 傳感頭部分不需電子電路及其電源 獨立安裝的互感器的理想解決方案 Far

9、aday磁光效應（電流互感器） Pockels電光效應（電壓互感器）Faraday磁光效應（電流互感器）Pockels電光效應（電壓互感器）無源電子式互感器結構無源電子式互感器無源電子式互感器的關鍵技術光學傳感材料的選擇傳感頭的組裝技術微弱信號檢測溫度對精度的影響振動對精度的影響長期穩(wěn)定性電子式互感器-合并單元合并單元對來自遠端模塊的各相電流電壓信號進行同步，并轉發(fā)給二次設備電子式互感器配置原則配置原則是保證一套系統(tǒng)出問題不會導致保護誤動，也不會導致保護拒動電子式互感器的遠端模塊和合并單元需要冗余配置遠端模塊中電流需要冗余采樣合并單元冗余配置并分別連接冗余的電子式互感器遠端模塊，合并單元可以安

10、裝在開關附近或保護小室電子式互感器配置原則 220kV及以上電壓等級：羅氏線圈和低功率線圈均雙重化A/D采樣雙重化合并單元雙重化采用組合式：三相電流、三相線路PT 電子式互感器配置原則110kV電壓等級：不需雙重化220kV及以上主變的110kV側需雙重化 建議采用組合式：三相電流、三相線路PT110kV以下電壓等級：不建議采用電子式互感器傳統(tǒng)互感器就地采樣 技術簡單 可與智能終端合并，節(jié)省設備 減少電纜，降低負載提高傳統(tǒng)互感器性能電子式互感器采樣值傳輸規(guī)約IEC 60044-8:物理層：傳輸速度2.5Mbit/s，曼徹斯特編碼， 光纖或銅線傳輸鏈路層：IEC60870-5-1規(guī)定的FT3格式

11、應用：固定數(shù)據(jù)集優(yōu)點：不依賴于外部同步時鐘，誰用數(shù)據(jù)誰同步 處理，可靠性高。缺點：物理接口專用接口；數(shù)據(jù)點對點傳輸，接 線較復雜。電子式互感器采樣值傳輸規(guī)約IEC 61850-9-1/2:物理層：以太網(wǎng)，光纖傳輸鏈路層：以太網(wǎng)地址、優(yōu)先級標志/虛擬局域網(wǎng)、 以太網(wǎng)類應用：9-1:無數(shù)據(jù)集配置，數(shù)據(jù)集固定與60044-8相同,支持USVCB服務（單播采樣值服務映射）; 9-2:可變數(shù)據(jù)集,支持MSVCB類服務（多播采 樣值服務映射）優(yōu)點：物理接口標準以太網(wǎng)接口；9-2可以組網(wǎng)傳輸，利于數(shù)據(jù)共享；缺點：依賴外部時鐘，時鐘丟失時影響二次設備功能。電子式互感器采樣數(shù)據(jù)同步問題三相電流、電壓需要同步：三

12、相平衡間隔內(nèi)電流電壓之間需要同步：功率、阻抗不同間隔的電流之間需要同步：差動(變壓器差動保護從不同電壓等級的多個間隔獲取數(shù)據(jù)存在同步問題,母線差動保護從多個間隔獲取數(shù)據(jù)也存在同步)電子式互感器采樣數(shù)據(jù)同步方案基于GPS秒脈沖同步的同步采樣（IEC 61850-9-1/2，基于以太網(wǎng)的采樣值傳輸延時無法確定，只能采用同步時鐘法）同步方法簡單對交換機要求高秒脈沖丟失時存在危險同步時鐘不等于對時時鐘，可以不依賴于GPS電子式互感器采樣數(shù)據(jù)同步方案IEC 61850-9-1/2同步方法(在合并單元中進行)插值數(shù)據(jù)同步的原理 二次設備通過再采樣技術(插值算法)實現(xiàn)同步(IEC 60044-8,基于采樣值

13、傳輸延時是確定的，采用插值同步法) 采樣率要求高 硬件軟件要求高，實現(xiàn)難度較大 不依賴于GPS和秒脈沖傳輸系統(tǒng)插值數(shù)據(jù)同步的原理 實現(xiàn)不同遠方模塊或者合并單元數(shù)據(jù)的同步。改變數(shù)據(jù)的采樣頻率，以適合保護的算法。 插值算法是通過采樣點的x(時間)，y(瞬時值)，以及插值目標的x，來計算插值目標的y。 最重要的內(nèi)容就是需要把所有被用于同步的數(shù)據(jù)的x必須在統(tǒng)一的時間體系內(nèi)，例如以采樣點的采集時間為準。要獲得準確的采樣點的采集時刻，必須采取以下兩種方式之一：1) 接收方自己給數(shù)據(jù)貼上接收的時標，然后減去數(shù)據(jù)的發(fā)送延時，就可以得到數(shù)據(jù)的采集時刻，這種情況下要求數(shù)據(jù)發(fā)送延時是固定值。2)發(fā)送方將數(shù)據(jù)采樣的時

14、刻填寫在數(shù)據(jù)幀內(nèi)，接收方以發(fā)送方寫入的發(fā)送時間為準進行數(shù)據(jù)處理，這種情況適用于發(fā)送延時不固定的情況。插值數(shù)據(jù)同步的原理插值數(shù)據(jù)同步的原理IEC 60044-8同步方法(在IED設備中進行)傳輸規(guī)約方案比較比較項目60044-861850-9-1/2傳輸延時確定不確定同步時鐘不需要必須要同步處理IED同步合并單元同步接口無專用接口，需自行設計標準以太網(wǎng)接口傳輸拓撲點對點點對點/組網(wǎng)IEEE 1588同步對時同步對時 “網(wǎng)絡測量和控網(wǎng)絡測量和控制系統(tǒng)的精密時制系統(tǒng)的精密時鐘同步協(xié)議標準鐘同步協(xié)議標準” 以太網(wǎng)傳輸，需硬件支持； 與采樣值傳輸共用鏈路，可靠性高； 需交換機支持。IEEE 1588同步

15、對時同步對時 Delay+Offset = t2-t1 Delay-Offset = t4-t3其中:Offset為時間偏差 Delay為傳輸延時 經(jīng)過推導，可以得到： Offset = (t2-t1)-(t4-t3)/2 Delay = (t2-t1)+(t4-t3)/2合并單元與保護接口 合并單元需要提供給保護的數(shù)據(jù)品質1）數(shù)據(jù)無效（包含遠端模塊數(shù)據(jù)錯誤、與遠端模塊通訊錯誤等）2）MU時鐘同步標志3）檢修狀態(tài)（檢修間隔試驗不影響運行設備）合并單元與保護接口 保護對合并單元數(shù)據(jù)的相關處理方式1）數(shù)據(jù)無效情況下裝置應能夠正確閉鎖相關保護元件，保護被閉鎖的時間由保護的算法決定。2）采用電子式互感

16、器中雙保護數(shù)據(jù)分別用于保護元件和啟動元件，以減少單一環(huán)節(jié)異常造成保護誤動的可能性；在此基礎上為防止單一通道數(shù)據(jù)無效導致整個保護裝置被閉鎖，應按照各數(shù)據(jù)通道的無效狀態(tài)有選擇性地閉鎖相關的保護元件合并單元與保護接口3、針對MU數(shù)據(jù)同步標志，根據(jù)保護對同步的需求選擇是否閉鎖保護除縱差外的線路保護線路縱差保護母差保護（失靈保護）主變保護（后備保護）數(shù)據(jù)無效對線路保護的影響保護電流通道數(shù)據(jù)無效，閉鎖保護（如距離和零序過流、PT斷線過流） 保護電壓通道數(shù)據(jù)無效，處理同保護PT斷線，即閉鎖與電壓相關的保護（如距離保護），退出方向元件（如零序過流自動退出方向），自動投入PT斷線過流。起動電流通道數(shù)據(jù)無效，啟動

17、板24V正電源開放的條件切換到保護電流通道計算的結果數(shù)據(jù)無效對線路保護的影響同期電壓通道數(shù)據(jù)無效不閉鎖保護，當重合閘檢定方式與同期電壓無關時（如不檢重合），不報同期電壓數(shù)據(jù)無效。當同期電壓數(shù)據(jù)無效時，閉鎖與同期電壓相關的重合檢定方式（如檢同期）。即處理方式同同期PT斷線（線路PT斷線）。 電壓MU和電流MU任一失步，處理同保護PT斷線，即閉鎖與電壓相關的保護（如距離保護），退出方向元件（如零序過流自動退出方向），自動投入PT斷線過流。 數(shù)據(jù)無效對母線保護的影響母線電壓通道數(shù)據(jù)無效或失步不閉鎖差動保護，并開放該段母線電壓閉鎖，同時閉鎖該母線電壓對保護有影響的判據(jù)（如電壓開窗）。雙保護數(shù)據(jù)分別用于

18、保護和啟動，支路保護電流無效或失步閉鎖差動保護，母聯(lián)保護電流無效或失步不閉鎖差動自動置互聯(lián)；支路啟動電流無效不閉鎖差動保護，此時閉鎖差動電流相關的啟動判據(jù)，保留母線電壓變化的啟動判據(jù)。 數(shù)據(jù)無效對母線保護的影響支路通道數(shù)據(jù)無效閉鎖相應支路的失靈保護，其他支路的失靈保護不受影響；支路通道數(shù)據(jù)失步不閉鎖失靈保護。 母聯(lián)支路電流通道數(shù)據(jù)無效，閉鎖母聯(lián)保護；母聯(lián)支路電流通道數(shù)據(jù)失步不閉鎖母聯(lián)保護。 數(shù)據(jù)無效對變壓器保護的影響任意側相電流數(shù)據(jù)無效時，僅閉鎖差動保護及本側過流保護，如果整定用自產(chǎn)零序情況下閉鎖該側相應零序過流保護段。任意側零序電流數(shù)據(jù)無效時，僅閉鎖該側整定為外接零序的零序過流保護段。任意側

19、間隙電流數(shù)據(jù)無效時，僅該側閉鎖間隙零序過流保護。任意側電壓數(shù)據(jù)無效時，閉鎖該側零序過壓保護，該側所有與電壓相關的判據(jù)自動不滿足條件，復壓元件可以通過其他側起動，方向過流自動退出。 數(shù)據(jù)無效對變壓器保護的影響任一側相電流數(shù)據(jù)失步時，閉鎖差動保護，如果本側采用和電流作為后備保護電流時同時閉鎖后備保護。任意側外接零序電流數(shù)據(jù)失步時，對保護行為無影響。任意側間隙電流數(shù)據(jù)失步時，對保護行為無影響。后備保護中的電流和電壓相對失步時，方向元件不滿足條件。SV數(shù)據(jù)檢修品質對保護的影響IEC61850工程繼電保護應用模型中有關SV報文檢修處理機制的描述：1、當合并單元裝置檢修壓板投入時，發(fā)送采樣值報文中采樣值數(shù)

20、據(jù)的品質的Test位應置True； 2、SV 接收端裝置應將接收的SV報文中的test位與裝置自身的檢修壓板狀態(tài)進行比較，只有兩者一致時才將該信號用于保護邏輯，否則應不參加保護邏輯的計算。對于狀態(tài)不一致的信號，接收端裝置仍應計算和顯示其幅值； 3、若保護配置為雙重化，保護配置的接收采樣值控制塊的所有合并單元也應雙重化。兩套保護和合并單元在物理和保護上都完全獨立，一套合并單元檢修不影響另一套保護和合并單元的運行。SV數(shù)據(jù)檢修品質對保護的影響實際工程中SV數(shù)據(jù)檢修品質的處理方式：1、在接收軟壓板投入的情況下，如果本地檢修和發(fā)送方檢修位不一致時，無流或數(shù)據(jù)無效情況下將本MU發(fā)送的模擬量從保護中剔除，

21、有流情況下發(fā)送方投檢修壓板發(fā)檢修異常告警信號，該報警信號返回前本MU模擬量繼續(xù)參與保護邏輯運算。（750kV延安變） 2、在接收軟壓板投入的情況下，如果本地檢修和發(fā)送方檢修位不一致時，裝置報警且閉鎖相關保護，所以MU投檢修前應將相應的接收壓板退出。 （500kV包家變）電子式互感器產(chǎn)品1、GIS電子式電流電壓互感器 500kV、220kV、110kV 2、獨立型電子式電流電壓互感器 500kV、220kV3、直流電子式電流互感器4、35kV電子式電流電壓互感器5、10kV電子式電流電壓互感器6、全光纖無源電子式電流互感器電子式互感器現(xiàn)場應用情況青島午山變220kV ECVT銅陵周沖變220kV

22、 ECVT電子式互感器現(xiàn)場應用情況運行于廣州換流站的500kV直流電子式電流互感器南瑞繼保電子式互感器優(yōu)勢可靠的設計方案 按照保護的可靠性設計概念進行電子式互感器的設計 內(nèi)部冗余采樣，有效進行采樣回路的自檢 傳感器、遠端模塊、合并單元冗余配置 電路和通訊具有完善的自檢回路充分驗證的互感器性能、暫態(tài)特性 原理完全一致的傳感頭安裝于動模試驗室 充分的動模試驗驗證，特性可靠，滿足保護要求南瑞繼保電子式互感器優(yōu)勢強大的技術實力，擁有多項專利技術 高效的大功率激光驅動技術，降低溫度提高可靠性 動態(tài)積分技術確保真實還原暫態(tài)波形 全光纖電子式互感器技術 IEC61850-9-2可靠解決方案 IEEE1588

23、時鐘同步技術智能變電站介紹 智能變電站概述 電子式互感器 GOOSE技術 IEC 61850簡介 智能變電站的實施 智能變電站繼電保護技術規(guī)范GOOSE概念GOOSE （Generic Object Oriented Substation Event）通用面向對象變電站事件；GOOSE是IEC61850定義的一種通信機制，用于快速傳輸變電站事件，諸如命令、告警、指示、信息單個的 GOOSE 信息由 IED 發(fā)送，并能被若干個IED接收使用。GOOSE的特點實現(xiàn)了裝置間快速信息通信；內(nèi)在自檢功能，在線監(jiān)測；不僅可以傳送開關量，還可傳遞變化不快的模擬量；代替了點對點的硬電纜降低造價、縮短工期更改接

24、線不需要配線，只需更改配置文件GOOSE應用演示A A公司保護公司保護B B公司保護公司保護智能一次設備智能一次設備保護測試儀保護測試儀以太網(wǎng)以太網(wǎng)2. 2. 跳閘跳閘4. 4. 重合重合Goose MessageGoose Message：重合：重合3. 3. 新位置新位置Goose MessageGoose Message：位置：位置Goose Message: Goose Message: 跳閘跳閘5. 5. 新位置新位置模擬輸入模擬輸入1. 1. 仿真故障仿真故障GOOSE的發(fā)送機制定期發(fā)送GOOSE報文,并且通過重發(fā)相同數(shù)據(jù)來獲得更多的可靠性,并且逐漸增加SqNum和傳輸時間來實現(xiàn)有

25、效的傳輸；GOOSE報文中的SqNum和StNum的初始值為1。當有事件發(fā)生時，StNum加1、SqNum變?yōu)?，之后SqNum順序加1。 Time 新事件：狀態(tài)變化 最大重復間隔 快速重復 最大重復間隔 GOOSE的發(fā)送機制正常報文GOOSE正常報文緩存區(qū)GOOSE快速通道以太網(wǎng)交換機GOOSE報文高優(yōu)先級的實現(xiàn)GOOSE輸入輸出信號：虛端子 虛端子能夠一對多，不能夠多對一，因此一個開出信號能夠給多個IED設備使用，而開入信號卻不能夠并聯(lián)，只能夠一對一輸入，實端子則剛好相反。與實端子串聯(lián)的硬壓板能夠起到明顯斷開點的作用，但對虛端子無此意義，因此，虛端子優(yōu)先采用軟壓板。GOOSE信號的品質 G

26、OOSE開入為GOOSE鏈路的接收信號，該GOOSE開入是否有效，要受GOOSE接收軟壓板、GOOSE接收鏈路是否完好、檢修狀態(tài)壓板等因素影響，具體關系如下：1、對于支路失靈啟動、解除復壓閉鎖、母聯(lián)失靈啟動等開入 保護采用的GOOSE有效信息 GOOSE接收信息 & 發(fā)送端和接收端檢修壓板狀態(tài)一致 & 對應接收總投軟壓板投入 & 對應接收軟壓板投入 & 對應通信鏈路正常2、對于刀閘及開關位置等開入當發(fā)送GOOSE斷鏈、發(fā)送端和接收端檢修壓板狀態(tài)不一致時，刀閘及開關位置保持原來的值。GOOSE組網(wǎng)問題經(jīng)濟性（交換機數(shù)量、網(wǎng)絡總體價格）可靠性（網(wǎng)絡風暴、網(wǎng)絡冗余性、

27、獨立性）安全性（網(wǎng)絡延時對保護的影響）復雜性 （網(wǎng)絡配置、監(jiān)視、維護)擴展性（擴建時的易擴展性、易配置性、網(wǎng)絡性能不能下降）定檢、維護的局部性要求 GOOSE組網(wǎng)原則網(wǎng)絡拓撲推薦共享星形雙網(wǎng)、獨立星形雙網(wǎng)、獨立星形單網(wǎng)按電壓等級獨立組網(wǎng)110kV及以上MMS和GOOSE獨立組網(wǎng)SMV和GOOSE共網(wǎng)典型組網(wǎng)方式(雙單網(wǎng))典型組網(wǎng)方式(共享雙網(wǎng))典型組網(wǎng)方式(獨立雙網(wǎng))智能終端定義：一種智能組件。與一次設備采用電纜連接，與保護、測控等二次設備采用光纖連接，實現(xiàn)對一次設備（如：斷路器、刀閘、主變壓器等）的測量、控制等功能。智能終端能夠在不改變開關現(xiàn)有條件下實現(xiàn)一次設備和間隔層二次設備的數(shù)據(jù)通信。智

28、能開關等設備的過渡產(chǎn)品具備GOOSE接口完成斷路器、隔離刀閘、地刀等位置信息的采集完成斷路器、隔離刀閘、地刀等的分合控制采集主變檔位、溫度等信息采集在線監(jiān)測的信息斷路器操作回路智能終端針對戶外安裝的需求，智能操作箱進行了如下專門設計：全部采用-40-85范圍的器件，選用耐高溫長壽命電容器從裝置配置中去除了液晶去除了MMS通信插件，降低機箱內(nèi)部功耗,提高環(huán)境溫度的耐受能力插件進行三防處理，適應戶外的環(huán)境根據(jù)用戶要求可以選用雙電源配置裝置已進行了-20-60范圍的溫度試驗，進行了交變濕熱試驗智能終端及GOOSE交換機智能變電站介紹 智能變電站概述 電子式互感器 GOOSE技術 IEC 61850簡

29、介 智能變電站的實施 智能變電站繼電保護技術規(guī)范IEC 61850IEC61850是國際電工委員會(IEC)TC57工作組制定的變電站通信網(wǎng)絡和系統(tǒng)系列標準，是基于網(wǎng)絡通信平臺的變電站自動化系統(tǒng)唯一的國際標準。IEC61850規(guī)范了數(shù)據(jù)的命名、數(shù)據(jù)定義、設備行為、設備的自描述特征和通用配置語言，使不同智能電氣設備間的信息共享和互操作成為可能。不僅規(guī)范保護測控裝置的模型和通信接口，而且還定義了電子式CT、PT、智能化開關等一次設備的模型和通信接口。 互操作性 來自一個或多個廠家的IED之間交換 信息和正確使用信息完成各自功能 的能力 自由配置 標準需要支持各種策略以允許功能 自由分布，例如：集中

30、式或分布式 系統(tǒng) 長期穩(wěn)定性 標準應向后兼容，以適應通訊技術 和系統(tǒng)要求的發(fā)展IEC 61850的制定目標IEC 61850的特點信息分層（站控層、間隔層、過程層）面向對象建模和信息自我描述，適應開放互操作性要求采用抽象通信服務接口，適應通信網(wǎng)絡技術迅猛發(fā)展傳輸采樣測量值（SMV）快速傳輸變化值（GOOSE）數(shù)據(jù)對象統(tǒng)一建模IEC61850和以前使用的標準不同之處在于對象模型，它以服務器模型、邏輯設備模型、邏輯節(jié)點模型和數(shù)據(jù)對象模型建立了變電站自動化系統(tǒng)中常用設備的統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型，滿足互操作性要求。模型的作用：表達信息的承載方式數(shù)據(jù)類型描述哪些信息需要通信屬性數(shù)據(jù)描述信息如何通信 通信參數(shù)618

31、50的分層模型結構分層模型結構61850的面向對象建模抽象通信服務接口（ACSI）獨立于所采用網(wǎng)絡和應用層協(xié)議的抽象通信服務接口。客戶通過ACSI，由特定通信服務映射（SCSM）映射到所采用的通信棧或協(xié)議子集。 IEC61850標準使用ACSI和SCSM技術，解決了標準的穩(wěn)定性與未來網(wǎng)絡技術發(fā)展之間的矛盾，即當網(wǎng)絡應用層協(xié)議和通信棧改變時，只要改動特定通信服務映射SCSM。抽象通信服務接口（ACSI）A AS SC CI I S Se er rv vi ic ce eS Sp pe ec ci if fi ic c MMa ap pp pi in ng g( (S SC CS SMM) )A

32、Ap pp pl li ic ca at ti io on n L La ay ye er rP Pr ro ot to oc co ol lA AL L P PD DU UT Th he er re e i is s j ju us st t a an n A AL LP PD DU U. . A AC CS SI I s se er rv vi ic ce es sa an nd d t th he ei ir r p pa ar ra amme et te er rs sa ar re e mma ap pp pe ed d t to o t th he e A AL LP PD DU

33、UP PD DU U: :P Pr ro ot to oc co ol l D Da at ta a U Un ni it tN No o P Pr ro ot to oc co ol l! !A AS SC CI I P PD DU UT Th he er re e i is s n no o A AS SC CI I P PD DU U協(xié)議棧與通信服務Client /Server 通訊通訊 模擬量采樣值模擬量采樣值 SAV 模型模型 對象對象 服務服務 實時性要求實時性要求以太鏈路層以太鏈路層帶優(yōu)先級的以太物理層帶優(yōu)先級的以太物理層IP TCP MMS 特定通訊服務映射特定通訊服務映射SC

34、SM通用變電站對象事件通用變電站對象事件GOOSE MMSMMS（manufactoring message specification）即制造報文規(guī)范是ISO/IEC9506標準所定義的一套用于工業(yè)控制系統(tǒng)的通信協(xié)議。 MMS是由ISO TC184開發(fā)和維護的網(wǎng)絡環(huán)境下計算機或IED之間交換實時數(shù)據(jù)和監(jiān)控信息的一套獨立的國際標準報文規(guī)范。它不僅定義了交換報文的格式，還定義了對象、服務和行為，具有互操作性。 網(wǎng)絡化二次設備 網(wǎng)絡化二次設備要求 具有數(shù)字化接口 滿足電子式互感器的要求 滿足智能開關的要求 網(wǎng)絡通信功能 滿足IEC61850的要求 基于IEC61850的間隔層和站控層設備 RCS-

35、9700變電站自動化系統(tǒng) PCS-900系列保護裝置 PCS-9700系列測控裝置 RCS-9000C系列四合一保護測控裝置 RCS-9700系列通信設備IEC61850的KEMA認證KEMA公司是國際上最權威的IEC61850一致性檢測認證機構。國內(nèi)首家通過KEMA Level A級認證試驗智能變電站介紹 智能變電站概述 電子式互感器 GOOSE技術 IEC 61850簡介 智能變電站的實施 智能變電站繼電保護技術規(guī)范UAPC（Unified Advanced Platform for Protection and Control）硬件平臺是我公司獨立研發(fā)的新一代硬件平臺，該平臺將用于本公司

36、的交流保護和直流保護控制系統(tǒng)，既能與傳統(tǒng)的交流互感器接口，又能與電子式互感器接口，完全能滿足未來智能變電站的要求。PCS系列保護均基于UAPC平臺，PCS系列保護是在總結了RCS系列保護的先進原理與技術、多年成熟的運行經(jīng)驗的基礎上發(fā)展形成的，保護主要原理不變。PCS系列保護96虛端子的概念97虛端子能夠一對多，不能夠多對一，因此一個開出信號能夠給多個IED設備使用，而開入信號卻不能夠并聯(lián)，只能夠一對一輸入，實端子則剛好相反。與實端子串聯(lián)的硬壓板能夠起到明顯斷開點的作用，但對虛端子無此意義，因此，虛端子優(yōu)先采用軟壓板。 IED能力描述文件IED Capability DescriptionIED

37、 Capability Description；ICDICD文件文件由裝置廠商提供給系統(tǒng)集成廠商，該文件描述IED提供的基本數(shù)據(jù)模型及服務，但不包含IED實例名稱和通信參數(shù)。 IED實例配置文件Configured IED DescriptionConfigured IED Description；CIDCID文件文件每個裝置有一個，由裝置廠商根據(jù)SCD文件中本IED相關配置生成。基本概念98 系統(tǒng)規(guī)格文件System Specification DescriptionSystem Specification Description；SSDSSD文文件件應全站唯一，該文件描述變電站一次系統(tǒng)結構

38、以及相關聯(lián)的邏輯節(jié)點，最終包含在SCD文件中。 全站系統(tǒng)配置文件Substation Configuration Substation Configuration DescriptionDescription；SCDSCD文件文件應全站唯一，該文件描述所有IED的實例配置和通信參數(shù)、IED之間的通信配置以及變電站一次系統(tǒng)結構，由系統(tǒng)集成廠商完成。SCD文件應包含版本修改信息，明確描述修改時間、修改版本號等內(nèi)容。基本概念99 VLAN，是英文Virtual Local Area Network的縮寫，中文名為虛擬局域網(wǎng)， VLAN是一種將局域網(wǎng)（LAN）設備從邏輯上劃分（注意，不是從物理上劃分）

39、成一個個網(wǎng)段（或者說是更小的局域網(wǎng)LAN），從而實現(xiàn)虛擬工作組（單元）的數(shù)據(jù)交換技術。 VLAN的好處主要有三個： (1)端口的分隔。即便在同一個交換機上，處于不同VLAN的端口也是不能通信的。這樣一個物理的交換機可以當作多個邏輯的交換機使用。 (2)網(wǎng)絡的安全。不同VLAN不能直接通信，杜絕了廣播信息的不安全性。 (3)靈活的管理。更改用戶所屬的網(wǎng)絡不必換端口和連線，只更改軟件配置就可以了。基本概念100數(shù)字化站的工程配置101系統(tǒng)圖組態(tài)工具系統(tǒng)圖組態(tài)工具裝置實例組態(tài)工具裝置實例組態(tài)工具全站系統(tǒng)配置全站系統(tǒng)配置文件文件系統(tǒng)配置文件系統(tǒng)配置文件裝置模板配置裝置模板配置文件文件裝置實例配置裝置實

40、例配置文件文件裝置組態(tài)工具裝置組態(tài)工具系統(tǒng)圖組態(tài)工具系統(tǒng)圖組態(tài)工具系統(tǒng)組態(tài)工具系統(tǒng)組態(tài)工具裝置實例組態(tài)工具裝置實例組態(tài)工具 IEDconfigurator CID建模配置工具 裝置及系統(tǒng)測試102 SCD工具工具 數(shù)字化站配置用 裝置及系統(tǒng)測試103智能變電站中母線保護改造問題的解決：方案一：全數(shù)字化接口母線保護+常規(guī)互感器及一次開關的數(shù)字接口設備（專用母差子站）實現(xiàn)同時具備模擬量及數(shù)字化接口的母線保護裝置。智能變電站的實施104智能變電站的實施105退出運行中的傳統(tǒng)母差保護，并逐一將各間隔的電流、電壓、刀閘輔助接點、失靈起動接點等回路轉接入母差保護子站裝置。帶負荷測試數(shù)字化接口母差保護，測試

41、結果合格后將數(shù)字化母差保護及子站裝置投入運行。此時舊的傳統(tǒng)母差保護不再投入運行。智能變電站的實施106改造任一支路時都短時退出數(shù)字化母差保護，完成接入本支路尾纖、拆除子站裝置本支路傳統(tǒng)電流（或電壓）回路的工作。新接入的支路帶電運行后，測試數(shù)字化母差保護是否正常，測試結果合格后即可重新投入數(shù)字化母差保護，改造過程中母差也能夠投入，直至改造間隔帶電。智能變電站的實施107重復步驟2直到全部支路間隔更換了電子式互感器，數(shù)字化母差保護的更換就完成了。方案一主要的優(yōu)點是全數(shù)字化接口母線保護和母差子站實現(xiàn)了同時具備模擬量及數(shù)字化接口的母線保護裝置，可以滿足常規(guī)互感器和電子式互感器共存的情況。此方案主要問題

42、是改造初期工作量大，需要配置專門的母差子站，改造完成后子站退出運行，設備投資較大。智能變電站的實施108方案二：對于常規(guī)互感器不改造的工程，在改造過程中可以保證常規(guī)母差保護繼續(xù)運行，但因為常規(guī)母差保護不具備過程層數(shù)字化接口，故要求改造間隔的保護及智能終端保留與常規(guī)母差保護的開入、開出接口。智能變電站的實施109智能變電站的實施110方案二的主要優(yōu)點是常規(guī)母線保護在改造過程中始終處于運行狀態(tài)，無需投入額外設備，改造投資較小。存在的問題是，一方面適應性較差，只能應用于常規(guī)互感器不改造的工程，另一方面，要求新設備具備常規(guī)開入開出接口，且為保證常規(guī)母線保護的正常運行，需鋪設臨時電纜完成新間隔的跳閘及失

43、靈啟動等。智能變電站的實施111綜合方案一、二提出第三種改造方案：對于最常見的雙母主接線線方式，在改造過程中增加對運行方式的限制，將改造后間隔限制在一條母線，未改造間隔限制在另一條母線。數(shù)字化接口母線保護用于保護連接改造后間隔的母線，而常規(guī)母線保護用于保護連接未改造間隔的母線。智能變電站的實施112智能變電站的實施113方案三主要優(yōu)點是改造過程無需額外設備及鋪設臨時電纜，投資及工作量小，可以滿足常規(guī)互感器和電子式互感器共存的情況。實施此方案的主要限制是對主接線要求至少兩條母線，而且對改造過程中的運行方式有較嚴格的要求，即分別將改造后間隔和未改造間隔分別限制在兩條母線上（不允許進行倒閘操作），如

44、無法保證在改造期間母聯(lián)或分段開關始終處于分位，新老母差保護需做相應處理以保證差動計算平衡。智能變電站的實施114智能變電站介紹 智能變電站概述 電子式互感器 GOOSE技術 IEC 61850簡介 智能變電站的實施 智能變電站繼電保護技術規(guī)范智能變電站繼電保護技術規(guī)范的相關要求總則要求：繼電保護新技術應滿足“可靠性、選擇性、靈敏性、速動性”的要求，并提高保護的性能和智能化水平。繼電保護在功能實現(xiàn)上是統(tǒng)一的整體，需要一次設備、二次回路、通道、保護裝置之間的配合協(xié)調，發(fā)揮其整體性能。智能變電站中的電子式互感器的二次轉換器（A/D采樣回路）、合并單元（MU）、光纖連接、智能終端、過程層網(wǎng)絡交換機等設

45、備內(nèi)任一個元件損壞，除出口繼電器外，不應引起保護誤動作跳閘。智能變電站繼電保護技術規(guī)范的相關要求保護裝置應不依賴于外部對時系統(tǒng)實現(xiàn)其保護功能 。對于單間隔的保護應直接跳閘，涉及多間隔的保護（母線保護）宜直接跳閘。對于涉及多間隔的保護（母線保護），如確有必要采用其他跳閘方式，相關設備應滿足保護對可靠性和快速性的要求。過程層SV 網(wǎng)絡、過程層GOOSE 網(wǎng)絡、站控層MMS 網(wǎng)絡應完全獨立，繼電保護裝置接入不同網(wǎng)絡時，應采用相互獨立的數(shù)據(jù)接口控制器。智能變電站繼電保護技術規(guī)范的相關要求雙母線、單母線分段等接線型式（單斷路器）的線路、變壓器間隔采用電子式互感器時宜單獨配置三相ECVT。110kV及以下

46、電壓等級宜采用保護測控一體化設備。智能變電站繼電保護技術規(guī)范的相關要求220kV及以上電壓等級的繼電保護及與之相關的設備、網(wǎng)絡等應按照雙重化原則進行配置，雙重化配置的繼電保護應遵循以下要求：每套完整、獨立的保護裝置應能處理可能發(fā)生的所有類型的故障。兩套保護之間不應有任何電氣聯(lián)系，當一套保護異常或退出時不應影響另一套保護的運行；兩套保護的電壓（電流）采樣值應分別取自相互獨立的MU；雙重化配置的MU應與電子式互感器兩套獨立的二次采樣系統(tǒng)一一對應；智能變電站繼電保護技術規(guī)范的相關要求雙重化配置保護使用的GOOSE（SV）網(wǎng)絡應遵循相互獨立的原則，當一個網(wǎng)絡異常或退出時不應影響另一個網(wǎng)絡的運行；兩套保

47、護的跳閘回路應與兩個智能終端分別一一對應；兩個智能終端應與斷路器的兩個跳閘線圈分別一一對應；雙重化的線路縱聯(lián)保護應配置兩套獨立的通信設備（含復用光纖通道、獨立纖芯、微波、載波等通道及加工設備等），兩套通信設備應分別使用獨立的電源；智能變電站繼電保護技術規(guī)范的相關要求雙重化的兩套保護及其相關設備（電子式互感器、MU、智能終端、網(wǎng)絡設備、跳閘線圈等）的直流電源應一一對應；雙重化配置的保護應使用主、后一體化的保護裝置。保護裝置、智能終端等智能電子設備間的相互啟動、相互閉鎖、位置狀態(tài)等交換信息可通過GOOSE網(wǎng)絡傳輸，雙重化配置的保護之間不直接交換信息。110kV及以下保護就地安裝時，保護裝置宜集成智

48、能終端等功能。智能變電站繼電保護技術規(guī)范的相關要求保護配置原則：母線保護直接采樣、直接跳閘，當接入元件數(shù)較多時，可采用分布式母線保護。變壓器非電量保護采用就地直接電纜跳閘，信息通過本體智能終端上送過程層GOOSE網(wǎng)。高壓并聯(lián)電抗器非電量保護采用就地直接電纜跳閘，并通過相應斷路器的兩套智能終端發(fā)送GOOSE報文，實現(xiàn)遠跳。智能變電站繼電保護技術規(guī)范的相關要求66kV、35kV及以下間隔保護：采用保護測控一體化設備，按間隔單套配置；當采用開關柜方式時，保護裝置安裝于開關柜內(nèi)，不宜使用電子式互感器；當使用電子式互感器時，每個間隔的保護、測控、智能終端、合并單元功能宜按間隔合并實現(xiàn)；跨間隔開關量信息交

49、換采用過程層GOOSE網(wǎng)絡傳輸。智能變電站繼電保護技術規(guī)范的相關要求錄波及網(wǎng)絡報文分析裝置：對于220kV及以上變電站，宜按電壓等級和網(wǎng)絡配置故障錄波裝置和網(wǎng)絡報文分析裝置，每臺故障錄波裝置或網(wǎng)絡報文分析裝置不應跨接雙重化的兩個網(wǎng)絡；主變宜單獨配置主變故障錄波裝置；采樣值傳輸可采用網(wǎng)絡方式或點對點方式。智能變電站繼電保護技術規(guī)范的相關要求過程層網(wǎng)絡配置原則：過程層SV網(wǎng)絡、過程層GOOSE網(wǎng)絡宜按電壓等級分別組網(wǎng)。變壓器保護接入不同電壓等級的過程層GOOSE網(wǎng)時，應采用相互獨立的數(shù)據(jù)接口控制器。繼電保護裝置采用雙重化配置時，對應的過程層網(wǎng)絡亦應雙重化配置，第一套保護接入A網(wǎng)，第二套保護接入B網(wǎng)。任兩臺智能電子設備之間的數(shù)據(jù)傳輸路由不應超過4個交換機。智能變電站繼電保護技術規(guī)范的相關要求智能終端配置原則：220kV及以上電壓等級智能終端按斷路器雙重化配置，每套智能終端包含完整的斷路器信息交互功能；智能終端不設置防跳功能，防跳功能由斷路器本體實現(xiàn)；22