智能变电站二次系统结构(运维)

智能变电站体系结构介绍调试所高级工程师王天锷提纲智能变电站的层结构智能变电站运维应注意的事项智能变电站二次系统的网络结构变电站信息数字化变电站信息数字化变电站信息数字化变电站二次系统本质上是一个信息交换系统二次系统是一次系统的镜像收集一次设备信息根据负荷对一次设备进行控制根据一次设备的运行状态做出相应的反应变电站信息数字化常规变电站使用电量信息进行信息交换，使用电缆作为信息传输载体变电站信息数字化电缆传输信息每根电缆芯传输一个信息量，因此二次安装工作量大变电站信息数字化所有信息都是点对点传输，可靠性很高但结构臃肿复杂变电站信息数字化每根电缆芯线都承受一定的电压或电流，都存在绝缘问题的可能，都存在被外界磁场干扰的可能性变电站二次系统接线复杂，点多面广，运行环境差，这些特点直接导致二次系统容易出现各种各样的异常情况和故障变电站信息数字化变电站二次系统信息完全数字化，信息传输媒介光纤化可从根本上解决上述问题（二次动力电缆除外）信息数字化使变电站二次结构更加清晰，设备功能更加专一，数据可以共享，安装强度大大降低，目前的问题是设备质量、光缆安装的质量、设计缺陷、参数配置等问题、运维人员的技能等问题，但这些问题都是可以解决的问题，不是硬伤变电站信息数字化如何将变电站大量的信息数字化，并将这些信息在光纤中传输光缆电缆变电站信息数字化智能变电站二次系统的核心IEC61850确定了变电站的体系结构统一规约变电站的配置文件确定电流电压传输格式确定开入开出信息传输格式智能变电站的层结构智能变电站的层结构根据功能，将智能变电站分为三层结构：站控层间隔层过程层智能变电站的层结构传统变电站的二次体系结构智能变电站的层结构过程层包括变压器、断路器、隔离开关、电流/电压互感器等一次设备及其所属的智能终端、合并单元以及在线监测装置。智能变电站的层结构间隔层包括间隔层设备一般指继电保护装置、系统测控装置、监测功能组主IED等二次设备，实现使用一个间隔的数据并且作用于该间隔一次设备的功能，即与各种远方输入/输出、传感器和控制器通信智能变电站的层结构站控层设备站控层包括自动化站级监视控制系统、站域控制、通信系统、对时系统等，实现面向全站设备的监视、控制、告警及信息交互功能，完成数据采集和监视控制（SCADA）、操作闭锁以及同步相量采集、电能量采集、保护信息管理等相关功能。智能变电站二次网络结构智能变电站二次网络结构智能变电站是采用先进、可靠、集成和环保的智能设备，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、计量和检测等基本功能，同时，具备支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策和协同互动等高级功能的变电站。在计算机领域中，网络是信息传输、接收、共享的虚拟平台，通过它把各个点、面、体的信息联系到一起，从而实现这些资源的共享智能变电站二次网络结构三层一网：三层一网即站控层/间隔层/过程层三网合一智能变电站二次网络结构三层两网是指三层设备两层网络，及过程层和站控层交换机独立配置智能变电站二次网络结构根据网络传输的内容过程层-间隔层网络可以分为SV网Goose网SV和GOOSE共网SV网络GOOSE网络SV、GOOSE网络智能变电站二次网络结构智能变电站二次网络结构传统变电站二次网络结构智能变电站二次网络结构智能变电站网络结构图智能变电站二次网络结构传统变电站二次结构图智能变电站二次网络结构智能变电智能变电站二次系统智能变电站二次网络结构站控层/间隔层网络设计原则：220kV及以上变电站站控层/间隔层网络宜采用双重化星形以太网络，110kV（66kV）变电站站控层/间隔层网络宜采用单星形以太网络。过程层网络设计原则：双重化配置的保护装置应分别接入各自GOOSE和SV网络，单套配置的测控装置等宜通过独立的数据接口控制器接入双重化网络，对于相量测量装置，电度表等仅需接入SV采样值单网。通用原则间隔保护测控以及快速保护点对点方式直接采样、直接跳闸。跨间隔保护间通过GOOSE网交换失灵及闭锁等信息。GOOSE网络按电压等级分别组网。测控，备自投装置、低周减载装置、故障录波器及网络分析仪等通过合并单元点对点获取采样数据，通过GOOSE网执行保护跳闸及信息采集。智能变电站二次网络结构220kV电压等级：当保护、测控装置下放布置时，SV报文宜统一采用点对点方式，除保护跳闸外GOOSE报文宜采用网络方式。当间隔层保护、测控装置集中布置时，除保护装置外SV报文，除保护跳闸外GOOSE报文宜统一采用网络方式、共网传输（SV报文也可统一采用点对点方式）。220kV、110kV（66kV）宜按照电压等级配置过程层网络，除线变组或扩大内桥接线外各电压等级需配置中心交换机用于同一电压等级过程层跨间隔数据的汇总与通信。智能变电站二次网络结构主变不配置独立过程层网络，主变保护、测控等装置宜接入高、中压侧过程层网络，主变低压侧过程层SV报文、GOOSE报文可接入中压侧过程层网络。变压保护、测控等装置接入不同电压等级的过程层网络时，应采用相互独立的数据接口控制器。主变不配置独立过程层网络，主变保护、测控等装置宜接入高、中压侧过程层网络，主变低压侧过程层SV报文、GOOSE报文可接入中压侧过程层网络。变压保护、测控等装置接入不同电压等级的过程层网络时，应采用相互独立的数据接口控制器。智能变电站二次网络结构110kV电压等级：对于单母线或双母线接线，当间隔层保护、测控装置集中布置时，110kV过程层宜设置单星形以太网络，GOOSE及SV报文宜采用网络方式传输，GOOSE网与SV网共网设置；当保护、测控装置下放布置时，GOOSE及SV均不组网，采用点对点方式传输。对于桥式接线、线变组接线，110kVGOOSE报文及SV报文宜采用点对点方式传输，不宜组建过程层网络。35kV及以下电压等级不配置独立过程层网，GOOSE报文可利用站控层网络传输。智能变电站二次网络结构直采直跳模式直采直跳方案特点：保护装置以点对点通信模式和MU通信，获取交流采样数据。保护跳闸，保护开入量通过保护装置和智能终端点对点通讯模式实现用于测控的信号、告警、位置等信息通过GOOSE网络实现共享。直采直跳方案优点：装置之间直接用光纤连接，连接更可靠。交流采样传输延时固定，交流采样同步实现较容易。点对点模式应用工程较多，工程应用经验较丰富。直采直跳方案缺点：装置之间直接用光纤连接，连接更可靠。系统可扩展性较差，不符合二次设备网络化的方向装置光纤接口较多，光纤连线复杂，维护不方便。智能变电站二次网络结构网采网跳模式网采网跳方案特点：保护装置以组网模式和MU通信，获取交流采样数据。保护跳闸、开入量、信号、告警、位置等信息通过GOOSE网络实现共享。网采网跳方案优点：系统可扩展性好，符合二次设备网络化的方向。与直采直跳相比，节省大量光纤连接与光纤接口，成本降低。网采网跳方案缺点：交流采样同步依赖于外部时钟，且交换机网络传输延时不固定，对网络采样的同步及实时性影响较大。GOOSE传输依赖于GOOSE网，GOOSE网传输延时不固定，对跳闸出口时间有一定影响。目前光纤接口交换机成本较高，且交换机需留一定备用口，总体成本需综合考虑。保护交流采样依赖于SV网，SV网现阶段双网模式还不成熟。智能变电站二次网络结构直采网跳模式直采网跳方案特点：保护装置以点对点通信模式和MU通信，获取交流采样数据。保护跳闸、开入量、信号、告警、位置等信息通过GOOSE网络实现共享直采网跳方案优点：与直采直跳相比，节省了保护与智能终端光纤连接与光纤接口，成本降低与网采网跳相比，保证了交流采样的可靠性，且采样同步交易实现。直采网跳方案缺点：交流采样系统可扩展性差，不符合二次设备网络化的方向。GOOSE组网缺点同网采网跳，但可通过GOOSE组双网保证可靠性。智能变电站二次网络结构220kV组网智能变电站二次网络结构110kV组网示意图智能变电站二次网络结构母线保护母线电压合并单元GOOSE网智能终端ｎ间隔合并单元ｎ间隔nPRS-7000SMV网智能终端１间隔合并单元１间隔1智能变电站二次网络结构主变保护高压侧母联智能终端高压侧智能终端低压侧GOOSE网低压侧SMV网低压侧智能终端低压侧合并单元中压侧合并单元中压侧智能终端中压侧母联智能终端高压侧合并单元高压侧GOOSE网高压侧SMV网中压侧SMV网中压侧GOOSE网至机构跳闸非电量智能单元电缆PRS-7000智能变电站二次网络结构VLAN问题智能变电站二次网络结构智能变电站二次网络结构智能变电站二次网络结构流量问题智能变电站二次网络结构智能变电运维应注意的事项智能变电站运维应注意的事项所有类似断链、品质异常的告警都是接收方报警，因此不要误认为是保护装置出了故障学会使用网络分析仪，查看相关信息学会使用数字式测试仪器排查问题熟悉保护装置，特别是哪些故障会导致哪些结果保护回路SV故障严重性强于测控回路SV故障严重性，需要尽早处理相同装置下SV故障严重性强于GOOSE严重性智能变电站运维应注意的事项SV链路异常的处理SV是合并单元传输给间隔层设备的电流电压的报文，SV链路异常会导致保护闭锁，因此SV链路异常属于紧急故障，如果长时间SV链路异常，有可能导致保护拒动或误动。如果是某个间隔的保护装置出现了SV异常，而母差保护、测控装置、计量装置、网分、故障录波等装置没有出现，则初步可以确定合并单元没有出现死机会其他故障，故障点可能出现在该间隔的SV传输链路上包括合并单元的输出光口、尾纤、光配架、光缆、保护装置的接收光口等，可以通过使用备用光芯来进行故障排除如果与该间隔关联的所有装置都出现了SV链路异常的现象，则基本可以确定合并单元出现了死机会其他严重故障，必须马上进行处理，如果死机，可以通过重启装置，如果重启装置故障依然存在，则考虑退出间隔保护和母差保护智能变电站运维应注意的事项PT、CT品质异常PT、CT品质异常和SV链路异常或SV断链属于同等类型的故障，CT品质异常会闭锁与电流相关的保护，PT品质异常会导致复压开放PT、CT品质异通常是由光口污染、光纤受损、光缆受损导致PT、CT品质异常现象不能长时间消失，必须尽快找出原因，利用备用光口进行排除如果是间隔保护报CT品质异常，建议退出保护智能变电站运维应注意的事项检修压板投退问题在消缺时，不要随意投退检修压板，最关键是要考虑对母差的影响，500kv则必须考虑检修压板对合电流的影响。PT合并单元的检修压板尽量不要或避免使用检修压板投入后一定记得要恢复智能变电站运维应注意的事项SV接收压板的投退SV接收压板没有投入保护装置将不接收电流电压母差保护忘记投运行间隔的SV接收压板，会导致差流，220kV母差保护不会动作（为什么）！接收压板投入后尽量不要再去频繁改动，除非是某个间隔的合并单元需要检修智能变电站运维应注意的事项GOOSE断链故障处理首先确定GOOSE信息源头，然后在网分上检查该GOOSE信息是否异常，如果无异常，则可以确定输出源的装置应该没有死机或其他故障，如果网分上也出现异常，则可能装置出现了故障。如果不是装置问题，则按照输出光口、尾纤、光配架、备用光缆芯、光配架、尾纤接收光口的思路来排除问题。GOOSE断链问题排除不需要退出保护，但使用备用芯后一定记得做好记录。谢谢