智能变电站基本结构及关键技术

智能变电站基本结构及关键技术•智能变电站概况培训内容•IEC61850标准简介•以太网传输技术•现阶段智能变电站的四种模式•智能变电站关键技术智能变电站基本结构及关键技术•1、智能变电站的基本概念•智能变电站是指变电站信息采集、传输、处理、输出过程全部智能,其基本特征为设备智能化、通信网络化、模型和通信协议统一化、运行管理自动化。一、智能变电站概况•智能变电站分三层结构，涵盖不同电压系统。•智能变电站定义：•采用先进、可靠、集成、低碳、环保的智能设备，以全站信息智能化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求，自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能，并可根据需要支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级功能的变电站。一、智能变电站概况•智能变电站的四个基本特征–智能设备：先进、可靠、集成、低碳、环保–基本要求：全站信息智能化、通信平台网络化、信息共享标准化–基本功能：自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等–高级功能：可根据需要支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等•相互关系–设备是基础，智能化是手段，可靠、高效是目的一、智能变电站概况智能变电站是智能电网的重要内容智能变电站是智能电网的重要基础和支撑节点智能电网输电发电变电配电调度用电变电领域发展重点是智能变电站一、智能变电站概况2、变电站的发展历程光网路光网路电缆电网路电缆电缆数字变电站综自变电站模拟式变电站微机保护测控电子式互感器电磁型互感器微机保护测控微机监控电磁型互感器模拟式保护控制盘、指针表过程现场微机监控监控控制层管理层接口层光网路光网路电缆电网路电缆电缆数字变电站综自变电站模拟式变电站微机保护测控电子式互感器电磁型互感器微机保护测控微机监控电磁型互感器模拟式保护控制盘、指针表过程现场微机监控监控控制层管理层接口层光网路光网路电缆电网路电缆电缆智能变电站综自变电站模拟式变电站微机保护测控电子式互感器电磁型互感器微机保护测控微机监控电磁型互感器模拟式保护控制盘、指针表过程现场微机监控监控控制层管理层接口层一、智能变电站概况传统变电站站控层间隔层网络：监控系统由站控层、间隔层两层网络构成。未统一建模，采用多种规约，变电站存在监控、保护、PMU等多个网络。设备：互感器、一次设备通过常规控制电缆硬接线方式实现与间隔层设备互感器模拟量、开关量的信息交换。站控层：站控层设备由带数据库的计算机、操作员工作站、远方通信接口等组成。间隔层：间隔层主要包括变电站的保护、测控、计量等二次设备。标准不统一：3、智能变电站与传统变电站的区别智能变电站自动化系统为站控层、间隔层和过程层三层结构。智能变电站3、智能变电站与传统变电站的区别首先智能变电站系统全部采用了IEC61850规约统一建模。站控层、间隔层设备构成与常规综自站差异不大，但功能及网络方面发生了较大的变化。主要是实现了信息统一建模，统一了数据模型，实现设备之间的互连互通。增加了过程层（设备层）：电子互感器及合并单元，配置了智能化一次设备。过程层工作站1远动站工作站2以太网一体化智能设备光缆ECVT智能开关智能变电站•功能方面：•1、包括了传统变电站全部功能，在站控层采用了监控、保护、状态监测等多个网络设备的统一建模，构建了智能变电站一体化监控平台。•增加了顺序控制、设备状态可视化、智能告警与分析决策、故障信息综合分析及支撑经济运行与优化控制等高级应用功能。一体化平台高级应用站控层间隔层过程层3、智能变电站与传统变电站的区别•智能变电站概况培训内容•IEC61850标准简介•以太网传输技术•现阶段智能变电站四种模式•智能变电站关键技术智能变电站基本结构及关键技术二、IEC61850标准简介•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，是基于网络通信平台的变电站自动化系统唯一的国际标准。•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。长期稳定性标准应向后兼容，以适应通讯技术和系统要求的发展1）、IEC61850的制定目标互操作性来自一个或多个厂家的IED之间交换信息和正确使用信息完成各自功能的能力自由配置标准需要支持各种策略以允许功能自由分布，例如：集中式或分布式系统二、IEC61850标准简介2）IEC61850标准的内容框架(DL/T860)建模方法7-4逻辑节点物理设备逻辑设备数据对象数据属性7-15信息模型信息服务模型公共数据类7-3模板7-2面向变电站层的通信面向过程层的通信89-1/9-2设备与系统的描述模型与服务的测试610MMS报文SV报文GOOSE报文8二、IEC61850标准简介3）IEC61850标准模型的表达形式物理设备逻辑设备逻辑节点DO数据属性DA。如启动、A、B、C动作逻辑节点LN。如：差动、阻抗保护数据对象DO。如：保护启动、动作物理设备。如：＃线线路保护逻辑设备LD。如：第一、二套保护“PHD/PCL931/PDIS1$Op$general”=1物理设备名服务器逻辑设备名逻辑节点名数据属性名数据对象名二、IEC61850标准简介•保护与合并单元模拟量合并单元智能终端SVGOOSE•保护与监控主机保护动作信息/异常告警信息定值信息/录波信息等•保护与智能终端采样值信息（SV）状态信息（GOOSE）开关量监控主机MMSMMS4)服务模型：MMS、GOOSE和SV三类二、IEC61850标准简介5)MMS服务模型：•定值组控制块模型:定值的读/写/切换•报告控制块模型:保护动作信号上传当地监控•日志控制块模型:事件顺序记录的检索•控制模型:分合闸控制，变压器抽头控制•文件传输模型:录波数据文件的传输•……二、IEC61850标准简介GndPDIS1GndPDIS2GndPDIS3generalOpPhsAPhsBPhsCgeneralOpPhsAPhsBPhsCgeneralOpPhsAPhsBPhsCGndPDIS1.Op.generalGndPDIS2.Op.generalGndPDIS3.Op.generalGndPDIS1.Op.PhsAGndPDIS1.Op.PhsBGndPDIS1.Op.PhsCGndPDIS2.Op.PhsAGndPDIS2.Op.PhsBGndPDIS2.Op.PhsCGndPDIS3.Op.PhsAGndPDIS3.Op.PhsBGndPDIS3.Op.PhsC数据对象100100000000接地距离保护I段动作跳A相数据集逻辑节点数据属性6)状态信息（GOOSE）二、IEC61850标准简介二、IEC61850标准简介数据集GndPDIS1.Op.general……GndPDIS1.Op.PhsAGndPDIS1.Op.PhsBGndPDIS1.Op.PhsC保护程序通信程序负责刷新数据集中数据的值置1：表示动作置0：表示返回监视数据集中数据值的变化一旦发生变化就认为产生一个事件以特殊的重传机制发送GOOSE报文①状态信息的形成过程二、IEC61850标准简介②GOOSE传输机制：变时间间隔重复传输事件结束后以较长的间隔连续传输（5s），以保持通信线路的畅通事件发生时以较短的间隔连续传输（2ms，4ms,8ms）避免数据报文的丢失事件计数器C1报文计数器C2C1=8C2=10C1=9C2=0C1=9C2=5保护动作二、IEC61850标准简介保护程序判断结果距离I段动作，跳A相St5Sq8St6Sq0St6Sq1St6Sq2St6Sq3St7Sq0St加1，Sq清零事件发生时刻St7Sq3St5Sq75s2ms2ms4ms8msSt：事件计数器Sq：报文计数器GndPDIS1.Op.generalGndPDIS1.Op.PhsAGndPDIS1.Op.PhsBGndPDIS1.Op.PhsC0000110011001100110000000000保护程序：刷新数据0000通信程序：监测数据变化/传输GOOSE报文000000000000St7Sq1返回时间到St7Sq2St7Sq4事件发生时刻St加1，Sq清零2ms2ms4ms③GOOSE传输实例：5s7）采样值信息（SV）•IEC61850-9-2、9-1–9-1格式固定，支持点对点以太网传输。–9-2格式可以设定，支持点对点或网络传输。–太网传输通信速率高（100M/1000Mbps），传输延迟不固定，依赖外部时钟•基于IEC60044-8的FT3格式–采用FT3格式点对点传输，速率（2.5－10Mbps）。–传输延时固定，可用插值再采样实现同步，不依赖外部时钟。二、IEC61850标准简介•8）IEC61850的特点–信息分层（站控层、间隔层、过程层）–面向对象建模和信息自我描述，适应开放互操作性要求–采用抽象通信服务接口，适应通信网络技术迅猛发展–传输采样测量值（SV）–快速传输变化值（GOOSE）•IEC61850和以前使用的标准不同之处在于对象模型，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。二、IEC61850标准简介9）61850的面向对象建模二、IEC61850标准简介9）61850的面向对象建模二、IEC61850标准简介10）数字化变电站系统与设备的描述四个重要的描述文件SSD：系统定义文件：应全站唯一，该文件描述变电站一次系统结构及相关联的逻辑节点，最终包含在SCD文件中。SCD：变电站配置描述文件：该文件描述所有IED的实例配置和通讯参数，IED之间通讯配置及变电站一次系统结构有系统集成商完成。SCD文件应包含版本修改信息，明确描述修改时间，修改版本号等内容。二、IEC61850标准简介•ICD：IED设备能力描述文件：按设备配置，该文件描述IED的基本数据模型及服务，但不包含IED实例名称和通讯参数。•CID：已配置的IED描述文件：按设备配置，该文件描述IED的基本数据模型及服务，并包含了IED实例名称和通讯参数。是从系统集成商配置的SCD文件导出的，他关联了一次系统和通信参数。二、IEC61850标准简介11）各种描述文件的作用和流转过程.ssd文件(1个，设计院提供).icd文件(多个，由制造商提供)描述一次接线图描述二次设备的信息和服务模型通信系统设计.scd文件描述一次接线、二次设备和通信系统（最完整）实例化，确定二次设备与一次系统的对应关系…….cid文件.cid文件描述二次设备模型、通信参数及与一次系统的对应关系二、IEC61850标准简介•智能变电站概况培训内容•IEC61850标准简介•以太网传输技术•现阶段智能变电站四种模式•智能变电站关键技术智能变电站基本结构及关键技术三、数字化变电站关键技术•绝缘问题：绝缘困难，含油有爆炸危险，造价高（500kV/单相/电流：30万）•测量准确问题：含铁芯，具有非线性特性，存在饱和问题，不能反映系统故障时非周期性分量；频带窄。•信号输出问题：模拟电信号（1A/5A，100V/57.7V）•运行安全问题：电压互感器不能短路，电流互感器不能开路，电压互感器存在铁磁谐振问题。1）传统电磁式互感器的缺点3.1电子式电流互感器一种装置，由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量，供给测量仪器、仪表和继电保护或控制装置。•2）电子式互感器分类•有源电子式互感器：•铁心线圈低功率电流互感器•罗可夫斯基空心线圈电流互感器•电容、电感分压型电压互感器•无源电子式互感器：•块状玻璃材料光学电流互感器•光纤材料光学电流互感器•光学电压互感器3.1电子式电流互感器三、数字化变电站关键技术电子式互感器分类电流互感器一、法拉第电磁感应二、法拉第磁旋光效应1.罗氏线圈2.低功率线圈LPCT1.磁光玻璃型（闭合环路）2.全