智能变电站_南网调研

智能变电站—概念、关键技术国电南自电网分公司智能变电站事业部郭乐副总经理/研发部主任Tel:025-5118326613851619009Fax:[e-mail]智能变电站概念采用先进、可靠、集成、低碳、环保的智能设备，以全站信息数字化、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。智能变电站概念智能变电站的概念是随着智能电网概念的提出而一并提出的，智能变电站与智能电网密切相关，是作为智能电网的变电一环出现的，可以讲是智能电网的一个最重要、最关键的“终端”，承担为智能电网提供数据和控制对象的功能。智能变电站概念智能变电站实现了一系列的高级应用功能，因此对站内设备提出了更高的要求，比如一次设备智能化、一体化系统平台等等。同时由于需要大量信息需要交换，因此，智能变电站需要数字化的通信平台。四方面的内容数字化平台o取消长电缆连接，提高系统性能，同时消除事故隐患；o使用IEC61850标准，有利于设备之间的互操作。电子式互感器o解决传统互感器的固有缺陷；o节约绝缘和材料成本智能一次设备o监视设备运行状态，消除事故隐患;o提高设备运行寿命，降低全生命周期成本；o实现智能操作。高级应用o分担主站负担，提高电网智能化水平；四方面的内容数字化平台o通信网络；o二次设备；o工具软件。通信网络通信网络：基于可行性、可靠性、重要性等站控间隔层网络o功能和综自站相同o多套用成熟方案（国外单环网，国内单/双星）过程层网络o采样值:点对点—〉组网---点对点---组网oGOOSE:组网---点对点---组网交换机oVLAN:工程化应用oGMRP、1588：尚待验证数字化变电站网络结构I变电站层设备间隔层设备间隔1间隔层设备间隔2间隔层设备间隔N...互感器间隔1...开关间隔1互感器间隔2开关间隔2互感器间隔N开关间隔N100M交换以太网100M交换以太网100M交换以太网母差等跨间隔的间隔层设备100M交换以太网100M/10M交换以太网变电站层设备间隔层设备过程层设备站控间隔层网络过程层网络蓝色线：双绞线以太网黑色线：光纤以太网各种连线颜色示例：绿色线：光纤（FT3协议）数字化变电站网络结构II数字化变电站网络结构III站控层设备站控层网络间隔1合并单元智能单元跨间隔间隔2合并单元智能单元间隔3合并单元智能单元蓝色黑色绿色：RJ45以太网：点对点光纤（SMV）：点对点光纤（GOOSE）站控层设备站控层网络间隔层设备过程层网络过程层设备不包含组网部分过程层合网的可能性采样值、GOOSE、同步三网合一将提高系统可靠性GOOSE和采样值合网o带宽上具有可行性(稳定流量和突发性流量配合)o降低了成本o48点/周波供保护测控，200点/周波点对点供计量o9-2、48点/周波，16回达到80Mbit/s以太网时钟同步与采样网合一oIEEE1588v2，硬件参与，ns级对时，满足计量要求o提高了采样数据的可靠性二次设备继电保护装置、测控装置装置处理能力o装置直接支持IEC61850标准o过程层通信接口交换采样值、开关量等，光纤取代信号电缆和控制电缆o二次设备间用通信网络交换模拟量、开关量和控制命令等信息——失灵启动、间隔联闭锁等o保护、测控硬件统一，或一体化o实现模式依赖于组网方案二次设备模式o采样值点对点、GOOSE组网：成熟产品o过程层组网方案：已经实现并有工程化应用采样值、GOOSE分别组网采样值、GOOSE共网采样值、GOOSE、同步三网合一o采样值点对点、GOOSE点对点：2010年底工程化产品，目前宁夏蒋家南工程在工厂联调采样值点对点、GOOSE组网采样值点对点、GOOSE组网：大量工程应用采样值、GOOSE分别组网采样值、GOOSE分别组网：唐山郭家屯采样值、GOOSE共网采样值、GOOSE共网：桂林500kV动模网络保护网络保护GOOSE交换机SMV交换机网络保护主保护1主保护2主保护n合并器1合并器2合并器N在过程层采用电子式PT/CT以及智能化开关设备，变电站所有装置的交流采样数据通过与合并器通信方式获得，通过GOOSE网络传输跳闸命令，从线路保护中获取故障方向、元件功率、主保护动作信号等到信息。网络保护网络保护o后备保护；o线路/变压器过负荷减载；o站间备自投功能；o小电流接地选线；计量计量：“瓶颈”在于校验方案和规程国电南自DTAD6268系列智能变电站电能表o具有IEEE1588对时功能的电能表设计。oIEC61850-9-2标准采样值网络传输的自适应接收。o采用DL/T645-2007的多功能电能表通信规约开发实现。o基于IEC61850的电能量数据模型实现、支持MMS。o智能电能表在线校验方案。o针对智能变电站特定需求的智能监测功能设计。o精度达0.2s级的有功和无功电能算法实现及安全存储。10kV、35kV低压馈线场合o采用传统PT+电子式CT（罗科夫斯基线圈+LPCT测量线圈+传统计量线圈）模式：兼容传统计量系统工具软件的基本要求基本原则：可靠性、易用性信息只输入一次、源端维护o消除冗余信息，防止人为配置错误o从系统而不是独立的各产品角度思考o数据和模型一体化，自下而上支撑智能电网模型按信息流和工作流进行工具软件的整体规划o考虑配置、调试、运行、检修各环节使用者的不同背景和需求将“虚”的软件联系可视化o虚端子应用的必要条件o检修和控制的安全性保证IEC61850配置工具o装置配置工具：VSCL61850配置工具o系统配置工具：VSYS61850配置工具基于AUTOCAD的变电站配置工具o供设计部门使用第三方商用软件o图形化接口、直接生成SCD工具软件工具软件变电站表电压等级表间隔表设备表LNType表DOType表DAType表ENUMType表IED表变电站图层电压等级图层间隔图层设备图层图形编辑XML数据库模型编辑AutoCAD属性IED装置模型SCD模型SSD模型虚端子图层基于AUTOCAD的变电站配置工具电子式互感器电子式互感器有源式电子式互感器o进入工程化阶段o与继电保护装置经过多次动模试验o可靠性还需要进一步验证（与传统互感器相比）无源式电子式互感器o全光纤型电流互感器（FOCT）处于试点运行阶段o需要进一步解决温度、振动、寿命等存在的问题o电压互感器是个难题互感器资质2008.06PSET6220CTDW电子式电流互感器通过型式试验；2008.09PSET6220CTDW电子式电流互感器通过暂态型式试验；PSET6220CVDW电子式电流电压互感器通过型式试验；2009.01PSET6110CTDW电子式电流互感器通过型式试验；PSET6110VTDW电子式电压互感器通过型式试验；PSET6110CVDW电子式电流电压互感器通过型式试验；PSET6010CTDH电子式电流互感器通过型式试验；2009.04PSET6220VTDW电子式电压互感器通过型式试验；PSET6500CTDW电子式电流互感器通过型式试验；PSET6500VTDW电子式电压互感器通过型式试验；2010.06PSET6500CTOW电子式互感器进行型式试验目前已形成10kV～500kV各电压等级的电流、电压、组合型电子式互感器系列产品。C-0.12s-O-0.45s-C-0.12s-O暂态试验波形暂态试验波形PSET6000系列电子式互感器分类DW系列户外AIS，CT为罗氏线圈+低功率线圈；VT为串级式电容分压器；固体绝缘；SF系列户外AIS，CT为罗氏线圈+低功率线圈；VT为同轴电容分压器；SF6气体绝缘；OW系列户外AIS，CT为全光纤型；VT为串级式电容分压器；固体绝缘；GS系列GIS/PASS用，CT为罗氏线圈+低功率线圈；VT为电磁式/电容分压器；SF6气体绝缘；DH系列户内开关柜用，CT为罗氏线圈+低功率线圈；VT为电磁式/电阻分压器；固体绝缘；PSET6000有源式互感器原理PSET6000DW电子式互感器电流互感器电压互感器电流电压互感器PSET6000OW电子式互感器采用专业光学传感技术；可与固体电容分压器组合；可运用于组合电器场合；相位调制器反射膜信号处理电路输出Faraday磁光效应（传感器件为光纤）PSET6000GS电子式互感器低功率、小信号模拟输入；光纤数字信号输出；采集器就近安装于GIS端子室或汇控柜内；可靠的直流供电；→↑PSET6000GS电子式互感器PSET6000DH电子式互感器智能一次设备又名智能化高压设备：由高压设备本体和智能组件组成，具有测量数字化、控制网络化、状态可视化、功能一体化、信息互动化特征的高压设备。智能组件智能组件智能组件(intelligentcomponent)：由若干智能电子装置集合组成，承担宿主设备的测量、控制和监测等基本功能，在满足相关标准要求时，智能组件还可承担相关计量、保护等功能。可包括测量、控制、状态监测、计量、保护等全部或部分装置。宿主设备：高压一次设备智能一次设备智能一次设备二次厂家率先介入目前处于智能单元实施阶段一、二次厂家开始合作开发真正的智能一次设备智能单元o给传统断路器或变压器提供数字化变电站接口；o在开关端子箱安装智能终端：对刀闸等进行状态采集和控制，就地操作箱功能；o在变压器端子箱安装智能终端，实现变压器本体保护和变压器测控功能：采集温度、档位、非电量、中性点地刀等状态，控制风扇和档位o对时、录波功能.装置照片装置照片前进中的智能一次设备o智能组件：测量、控制、监测；o智能汇控柜与一次设备机构箱光纤连接；o实现操作机构回路的软件化、逻辑化；o减少继电器等硬回路数量、提高响应时间等指标；o融合一次设备状态量监测；o实现自诊断、自预警甚至自愈合；o智能操控o保护、计量功能PSSC600系列智能组件oPSSC601：用于220kV及以上电压等级，就地化目前是合并单元+智能单元预留测控、保护oPSSC621：用于110kV合并单元+智能单元+保护+测控+监测oPSSC611：监测功能组主IEDPSSC601智能组件(目前)合并单元智能单元CPU10TELCLCLCLCLCRJ459-2发送39-2发送49-2发送5TPIP15TE32465798101211115141618171921202213TPIP25TE32465798101211115141618171921202213TPIP35TE32465798101211115141618171921202213POWER10TE24V+5V+24V-24V+220V-220V324657981012111DI4TEDO4TEDO4TEDI4TEDI4TE3246579810121111514161817192120221332465798101211115141618171921202213324657981012111151416181719212022133246579810121111514161817192120221332465798101211115141618171921202213COM1-COM2-COM1-COM2-COM1-COM2-DIO4TE32465798101211115141613181719212022COM-检修状态COM1COM2COM3COM4DO4TE32465798101211115141618171921202213DI4TE32465798101211115141618171921202213COM1-COM2-CPU6TERJ45COM5TELCLCLCLCLCRJ45GOOSE收发5RJ45空铭牌/AC10TE9-2发送19-2发送2GOOSE收发1GOOSE收发2GOOSE收发1GOOSE收发2GOOSE收发3GOOSE收发4采集器1采集器2采集器3采集器4采集器5采集器