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基于IEC61850的数字化变电站华东电力调度中心•1、数字化变电站是怎样的•2、数字化变电站的关键技术•3、数字化变电站建设案例•4、数字化变电站与智能电网华东电力调度中心数字化变电站数字化变电站介绍提纲数字化变电站发展背景1、新技术的发展:数字光电流互感器、数字光电压互感器、智能开关技术、数字化保护的发展为数字化变电站的建设奠定了基础。2、统一通信规约,构建电力系统无缝通信体系:目前变电站内通信规约杂乱,既有各个厂商私有的规约,又有不同版本的国家或国际规约,设备之间的通信要经过规约转换才能互连,因此有必要建立统一的规约,形成电力系统无缝通信体系,IEC61850孕育而生。3、2001年6月11日在挪威奥斯陆召开会议,会议正式提出了电力系统无缝通信体系结构方案,如下图:a)调度中心之间通信采用IEC60870-6TASE.2(已颁布)。b)变电站内网络采用IEC61850(第1版已颁布)。c)变电站之间网络采用IEC61850+(正在制定中)。d)调度中心和变电站之间网络采用IEC61850+(正在制定中)。华东电力调度中心数字化变电站是怎样的华东公司与国内外IEC61850已展开的工作概况1、2003年度与上海交通大学电气工程系开展了IEC61850标准体系的研究;2、2005年度华东电网有限公司立项委托华东电力试验研究院开展《电子式互感器应用技术研究》;3、2005年华东电网有限公司与浙江大学开展《数字化变电站若干关键技术研究》。同年,在南桥500kV变电站监控系统的改造项目中测控装置采用了基于IEC61850的装置,用网络实现了闸刀联闭锁功能。华东电网有限公司已投运的浙江220kV宣家变除互感器仍采用硬接线,开关采用就地布置智能操作箱,实现开关的智能化,保护之间的联系,保护与开关之间的联系,保护与站级监控的联系,测控装置之间的联闭锁都采用基于IEC61850的网络。华北电网的220kV郭家屯变电站采用了电子式互感器,开关采用就地布置智能操作箱,实现开关的智能化,保护之间的联系,保护与开关之间的联系,保护与站级监控的联系,测控装置之间的联闭锁都采用基IEC61850的网络。该站计划2008年12月投产。南网500kV桂林变、湖北500kV武东变、陕西330kV聂刘变、河北220kV曹妃甸变等是典型的变电站层和间隔层2层的IEC61850变电站,仅间隔层至变电站层信息的传送和间隔层测控装置联闭锁采用了基于IEC61850的网络,其余保护和开关、互感器间的联系,保护之间的联系,测控和开关、互感器间的联系都采用常规的硬节点。国内开展情况国外开展情况美国田纳西区域电力公司TVA的500kVBradley变电站除互感器仍采用硬接线,开关采用就地布置智能操作箱,实现开关的智能化,保护之间的联系,保护与开关之间的联系,保护与站级监控的联系,测控装置之间的联闭锁都采用基于IEC61850的网络。但是在Bradley变电站中保护的跳闸回路除了了通过IEC61850网络的GOOSE跳闸,为了规避风险,还保留硬接线的跳闸回路;变电站中的主变保护,一套是基于IEC61850的,一套是传统的。华东电力调度中心数字化变电站是怎样的传统的变电站保护测控测控监控故障信息系统工程师工作站监控网络保护保护保护保护管理机保护管理机串口接入装置串口串口网口网口录波器故障信息系统网络硬接线华东电力调度中心数字化变电站是怎样的用智能操作箱+传统的断路器来模拟智能断路器用智能测量单元+传统的互感器来模拟数字互感器(但该项技术涉及到海量数据的处理,精准的时间同步和可靠的千兆以太网交换机,实用化程度不高。典型的数字化变电站华东电力调度中心数字化变电站是怎样的用智能操作箱+传统的断路器来模拟智能断路器用智能测量单元+传统的互感器来模拟数字互感器(但该项技术涉及到海量数据的处理,精准的时间同步和可靠的千兆以太网交换机,实用化程度不高。传统变电站与数字化变电站比较华东电力调度中心保护测控测控监控故障信息系统工程师工作站监控网络保护保护保护保护管理机保护管理机串口接入装置串口串口网口网口录波器故障信息系统网络硬接线1、用基于IEC61850的站层网络统一原来复杂的站层网络:保护装置信息输出由原来串口、485总线、网口等全统一为网口,数据规约统一为IEC61850,去掉了保护管理机、规约转换和串口接入装置等设备,测控装置的输出规约也统一为IEC61850,之间的闸刀联闭锁用基于GOOSE的机制实现。2、用基于IEC61850的过程层网络取代了原来的硬接线,增加了交换机设备,但大大较少了电缆和复杂的接线。3、在今后的技术改造,设备的更换只需修改配置文件,网线一插就完成,大大减少了技术改造的工作量和维护费用数字化变电站是怎样的变电站层间隔层过程层IEC61850体系结构IEC61850把变电站分成三层,即变电站层、间隔层和过程层,其中变电站层包括监控设备、事件日志,告警设备等;间隔层包括继电保护设备、测控设备、向量测量设备等;过程层包括智能开关和数字互感器。各层之间通过网络相互联系。华东电力调度中心数字化变电站关键技术IEC61850体系结构IEC61850标准体系结构如下图,总共由10个文件组成,这个10个文件分别论述了5个方面的内容,即系统概貌、配置语言、数据模块、通讯服务架构、网络协议映射和一致性测试。就标准的概念而言,IEC61850主要围绕以下四个方面展开:1、功能建模,从变电站自动化通信系统的通信性能出发,定义了变电站系统的功能模型(Part5)。2、数据建模,采用面向对象的方法,定于基于客户机/服务器结构的数据模型(Part7-3/4)。3、通信协议,定义了数据访问机制和向通信协议栈的映射,如在变电站层和间隔层之间的网络采用抽象通信服务映射到制造报文协议MMS;间隔层和过程层之间的网络映射成串行单向多点或点对点传输网络或映射成基于IEEE802.3标准的过程层总线(Part7-2,Part8/9)。4、变电站自动化系统工程和一致性测试,定义了基于XML的结构化语言(Part6),描述变电站和自动化系统的拓扑以及IED结构化数据。为了验证互操作性,Part10描述了IEC61850标准的一致性测试。华东电力调度中心数字化变电站关键技术逻辑节点组类型个数保护功能逻辑节点组(P)28保护相关功能逻辑节点组(R)10控制逻辑节点组(C)5通用引用逻辑节点组(G)3接口和存档逻辑节点组(I)4自动控制逻辑节点组(A)4计量和测量逻辑节点组(M)8传感器监视逻辑节点组(S)4开关设备相关逻辑节点组(X)2仪用互感器逻辑节点组(T)2电力变压器逻辑节点组(Y)3其它电力设备逻辑节点组(Z)15系统逻辑节点组(L)3IEC61850模型华东电力调度中心数字化变电站关键技术IEC61850报文IED-BIED-AMMS报文IED-BIED-AGOOSE报文华东电力调度中心数字化变电站关键技术精确网络时间同步IEC1588华东电力调度中心数字化变电站关键技术IEC1588同步原理数字化变电站关键技术非常规互感器(NCIT)光学互感器(OCT/OVT)电子互感器(ECT/EVT)电压变换电流变换普克尔效应(Pockeleffect)法拉第效应(Faradayeffect)塞格奈克效应(Sagnaceffect)电阻分压电容分压罗柯夫斯线圈(Rogowskicoil)无源型传感系统有源型传光系统非常规互感器测量单元MU华东电力调度中心数字化变电站关键技术智能断路器智能操作箱华东电力调度中心数字化变电站关键技术保护保护保护测控装置测控装置计算机主机计算机主机工程师工作站网络IEC61850硬接线海宁变方案华东电力调度中心数字化变电站案例1、间隔层和站层之间的通信采用基于IEC61850的网络结构,实现保护与监控后台、继电保护故障信息系统子站的信息交换,测控装置之间的联闭锁等;保护与保护之间,保护、测控装置与互感器之间,保护、测控装置与开关之间仍然采用传统的硬接线方式,南网的数字化变电站500kV桂林变、湖北500kV武东变、陕西330kV聂刘变等采用此方案。2、海宁变间隔层和站层之间的IEC61850网络采用双星型网络。3、海宁变工程进度:在2009年6月投入运行。海宁变方案华东电力调度中心数字化变电站案例海宁变间隔层和站层的双星型网华东电力调度中心A网交换机A网交换机B网交换机B网交换机A网交换机保护装置保护装置录波器测控装置B网交换机故障信息系统工程师站监控后台数字化变电站案例计算机主机工程师工作站故障信息系统第二套智能操作箱第一套智能操作箱第一套保护第一套保护第二套保护第二套保护网络IEC61850网络IEC61850网络IEC61850测控兰溪变方案华东电力调度中心数字化变电站案例1、全站采用数字化(除互感器仍采用硬接线,开关采用就地布置智能操作箱,实现开关的智能化),保护之间的联系,保护与开关之间的联系,保护与站级监控的联系,测控装置之间的联闭锁都采用基于IEC61850的网络2、兰溪变站层和间隔层网络采用单环网,间隔曾和过程层采用单星型网络,但按线路间隔配置交换机。3、兰溪变工程进度:在2009年7月投产。兰溪变方案华东电力调度中心数字化变电站案例兰溪变间隔层和站程网络的单环网华东电力调度中心220kV间隔层设备MMS网交换机交换机交换机交换机交换机交换机交换机交换机交换机交换机500kV间隔层设备35kV间隔层设备500kV间隔层设备站控层设备(主机、远动等)数字化变电站案例3U第一套线路保护I母II母3U3U3UI母第一套母线保护II母第一套母线保护第一套线路保护第一套开关保护第一套开关智能操作箱第一套开关保护第一套开关智能操作箱第一套开关保护第一套开关智能操作箱第一套线路保护第一套开关保护第一套开关智能操作箱第一套开关保护第一套开关智能操作箱第一套开关保护第一套开关智能操作箱第一套线路保护3U3U兰溪变间隔层和过程网络的单星型网华东电力调度中心数字化变电站案例硬接线工程师工作站监控某间隔智能操作箱某间隔基于IEC61850保护其他间隔保护其他间隔保护其他间隔保护网络IEC61850合并单元某间隔基于IEC61850测控监控规约转换装置徐行变方案华东电力调度中心GOOSE、SAV、PTP世界最先进的数字化变电站技术在徐行改造中的应用1、全国第一个在500kV采用基于法拉第磁光效应的光电流互感器2、全国第一个在过程层网络实现IEC61850-9-23、全世界第一个在过程网络采用精确网络时间同步IEC1588数字化变电站案例1、站内主变间隔增加一套全数字化的差动保护,500kV侧CT采用光CT,光CT通过合并单元向保护传送采样值,220kV侧和35kV侧仍为传统CT,但传统CT也是经过合并单元向保护传送采样值,开关就地布置智能操作箱实现开关的智能化,差动保护和操作箱之间过程GOOSE信号实现保护跳闸。2、过程网络采用IEC1588进行时间同步3、全新的测试试验手段:过程层测试仪:输出基于IEC61850-9-2的采样值、发送接收GOOSE信号基于IEC1588的交换机:构建过程层网络,实现精确网络同步PTP报文分析仪:监视分析二次回路时间测试仪:测试时间同步的精度基于IEC1588的主时钟:时钟源基于SCL的集成软件:系统集成徐行变方案华东电力调度中心数字化变电站案例富春江光CT挂网试验简介在富春江一个出线间隔挂网光CT,光CT经合并单元用IEC61850网络传送采样值给保护,同时给录波器,录波器又经硬接线接传统CT,这样可以比较光CT和传统CT的特性。线路光CT传统CT合并单元距离保护录波器IEC61850网络硬接线华东电力调度中心数字化变电站案例数字化变电与智能电网智能电网概念高级计量体系AMI用户户内网HAN计量数据管理系统MDMS•需求响应•负荷控制•远程开合分时电价(送到用户)自动读表AMR(按小时读表,远方编程,电能计量,电能质量监视,负荷调查,停运捡出)配电SCADA配电快速仿真与模拟DFSM高级配电运行ADODER运行高级配电自动化ADA高级保护与控
本文标题:数字化变电站
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