数字化变电站南自

数字化变电站数字化变电站概念通俗化的定义数字化变电站=IEC61850+过程层通信数字化变电站：目的、功能o取消二次电缆o网络通信实现数据共享o信息化-自动化IEC61850：手段、方法o目前唯一涵盖了数字化变电站全部通信的国际标准业主需要能互操作的数字化变电站！信息监控系统的数字化信息的采样、传输、处理。就地化、光纤化、分散化数字化过程是一个逐步深入的过程传统变电站综合自动化站数字化变电站当前的数字化变电站是与传统综自站相比较而言的变电站综合自动化系统o实现了间隔层和站控层间的数字化数字化变电站o还需完成过程层及间隔层设备间的数字化数字化变电站发展历程技术服务远方控制(NCC)控制.保护功能.A功能.B保护.控制传感器执行元件远方保护间隔/单元层变电站层过程层高压设备远方保护过程接口1,6337981,6224,54,5注：红色为需数字化部分需数字化的抽象通信接口数字化变电站是由电子式互感器，智能化终端，数字化保护测控设备，数字化计量仪表、光纤网络和双绞网络以及IEC61850规约组成的全智能化的变电站模式，按分层分布式来实现整站数字化，能够实现变电站内智能电气设备间信息共享和互操作的现代化变电站。数字化变电站概念[8]信息采集、传输、处理、输出过程完全数字化的变电站o设备间交换的信息用数字编码表示通信网络减少连接线数量光缆取代电缆：抗干扰、不传输干扰可检错纠错不产生附加误差数字化变电站要点数字化变电站特征基本特征o一次设备智能化——电子式互感器＋智能一次设备o二次设备网络化——基于以太网o信息模型标准化——IEC61850标准数字化变电站的优势简化二次接线o少量光纤代替大量电缆提高信息传输的可靠性（过程层设备）oCRC校验、通信自检o光纤通信无电磁兼容问题采用电子式互感器o无CT饱和、CT开路、铁磁谐振等问题o绝缘结构简单、干式绝缘、免维护提升测量精度o数字信号传输和处理无附加误差数字化变电站的优势一、二次设备间无电联系o无传输过电压和两点接地等问题o一次设备电磁干扰不会传输到集控室各种功能共享统一的信息平台（IEC61850）o监控、远动、保护信息子站、VQC和五防等一体化o增强了设备之间的互操作性，可以在不同厂家的设备之间实现无缝连接。数字化变电站的优势减少现场运行维护工作量o智能设备的自诊断、自恢复功能o解决长电缆带来的事故隐患o简化检修维护工作减小变电站集控室面积o二次设备小型化、标准化、集成化o二次设备可灵活布置标准依据标准依据IEC60044-7：电子式电压互感器IEC60044-8：电子式电流互感器IEC61850：变电站通信网络与系统IEC62271-3:基于IEC61850的高压开关设备和控制设备的数字接口数字化变电站的实现PS6000+数字化变电站自动化系统的应用电子式互感器:PSET6000电子式互感器o包括采集器、合并器等o电压电流组合式开关智能终端:PSIU601/621/641变压器智能终端:PSIU602过程层设备PSET结构原理PSET供能方式PSET6000电子式互感器供能方式o110kV及以上CT：激光电源+线路取能o110kV及以上PT：双路直流电源o10kV、35kV互感器：直流电源oGIS、HGIS场合：双路直流电源PSET采集器双AD方案，保证采样可靠性低功耗设计双电源方案测温功能完善的自检功能，如AD电源低等PSET输出形式PSET6000电子式互感器输出形式o110kV及以上采用数字输出的电子式互感器需要合并单元o10kV、35kV采用模拟输出电子式互感器直接接入就地四合一智能单元PSET合并器合并器（IEC61850标准设备）接收多路电子式互感器采样插值同步接收站内采样同步信号单间隔内IEC61850-9传输跨间隔60044-8/FT3传输完善的自检功能，如CT断线等激光供能原则：按继电保护配置PSET的主要改进电压互感器采用电容分压方式o吸取了CVT的成功经验，且避免了大能量传输问题o解决了杂散电容带来的高次谐波失真问题保护线圈的AD复采设计o防止AD损坏导致保护误动的问题o同时强化了采集器等相关环节的自检改进了结构和工艺o互感器密封性更好o严格硅橡胶配方，确保20年寿命典型装置端子图PSMU合并器1MB313A122334455667788FFEEDDCCBBAA装置照片PSMU602合并器装置照片PSMU602合并器传统断路器或变压器的数字化接口o支持光纤对时，具有SOE记录功能开关智能终端o对刀闸等进行状态采集和控制，就地操作箱功能o分相（PSIU601）或三相操作（PSIU621）主变智能终端o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低压智能终端o模拟量采集、开关控制PSIU600系列智能终端典型装置端子图PSIU系列智能终端335544112266354126NETNET3121314810119567412381011956741231213148101195674123810119567412312131481011956741217221920211815163121314810119567412172219202118151631213148101195674121722192021181516装置照片PSIU601智能单元装置照片PSIU621智能单元PowerPC处理器满足过程层通信的需求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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保护、测控硬件统一，或一体化间隔层设备典型装置端子图PS6000+保护、测控设备装置照片PS6000+保护、测控设备装置照片PS6000+保护、测控设备装置照片PS6000+保护、测控设备基于光纤通信;采样值传输*IEC61850-9*IEC60044-8/FT3开关量传输*IEC61850GOOSE服务；*光纤交换机网络数字化变电站的过程层网络单间隔采样值传输方案o110kV及以上采用数字输出的电子式互感器，采用IEC61850-9-1或60044-8（FT3）*线路保护、测控，电能表等*PS6000+系统采用前者o10kV、35kV采用模拟输出电子式互感器间隔层设备布置在开关柜采样值跨间隔采样值FT3方案用于主变保护、母线保护、故障录波器可不依赖于集中外同步信号o合并器输出IEC60044-8/FT3数据，同步由FT3数据接收端（二次设备）完成oFT3协议传输延时稳定，当合并器同步信号故障时，间隔层设备可用插值法进行采样值同步有利于硬件实现，缓解CPU效率的矛盾PS6000+产品具备该功能，也可为其它厂家产品提供数据集中器采样值组网方案郭家屯IEC61850-9-1组网工程即将验收o使用合并器光纤外同步信号o采样值和GOOSE共用交换机，VLAN划分上海徐行IEC61850-9-2LE组网工程开始调试o报文效率低于9-1o固定配置简化互联但同时丧失了9-2的灵活性IEEE1588对时o同一个光纤以太网端同时实现数据通信和时钟同步o标准本身不够成熟，支持透明时钟的交换机产品要09下半年方可试用o厂家需升级硬件平台，预计要2-3年时间GOOSE：Genericobjectorientedsubstationevent以太网CDT规约：变位快传功能数据集模型o和61850建模体系对接o基于ASN.1实现多数据传输GOOSE协议保护开关量GOOSE传输o间隔层设备与智能一次设备之间信息交换o间隔层设备间失灵启动等涉及保护功能的信息交换可以和采样值共用oGOOSE流量相对非常小oms以内的延时可接受o保护测控应用48点/周波够用o计量等可从间隔合并器用点对点方式过程层网络智能工业以太网交换机（PSW618）oVLAN：IEEE802.1P,IEEE802.1Qo组播过滤：GMRP协议o端口的流量控制：风暴抑制功能o端口监视和报警o千兆级联端口o电磁兼容和环境适应性交换机PS6000+设备列表类别型号名称备注监控系统PS6000＋厂站监控系统集成VQC、软五防等功能远动通讯PSX600U远动通信服务器规约转换PSX643规约转换器接入非IEC61850设备继电保护PSL601U线路保护装置220kV～1000kV方向高频PSL602U线路保护装置220kV～1000kV距离高频PSL603U线路保护装置220kV～1000kV光纤差动PSL630U系列断路器保护PSL621U线路保护装置110kVPSL626U线路保护装置66kVPST671U/PST1200U变压器保护装置110kV～1000kVPSB681U母线保护装置110kV～750kVPSL640U系列线路保护测控装置10kV～35kVPSC640U系列电容保护测控装置10kV～35kVPST640U系列变压器保护测控装置10kV～35kV测控PSR661U测控装置19英寸6U机箱PSR662U测控装置19/2英寸6U机箱PS6000+设备列表续类别型号名称备注安全自动装置PSP642U备自投装置SSC510U安全稳定紧急控制装置SSE520U频率电压紧急控制装置光电互感器PSET6000CV系列数字式光电混合互感器10kV～500kVPSET6000CT系列数字式光电电流互感器10kV～500kVPSET6000VT系列数字式光电电压互感器10kV～500kV智能终端PSIU601分相断路器智能终端PSIU621三相断路器智能终端PSIU641开关柜智能终端PSIU602主变智能终端（非电量保护）其它SCLSYSIEC61850系统配置工具PSW618工业以太网交换机8、16、24光纤口现场照片同步解决方案一、采样同步网*光纤接口；*与GPS的关系；二、利用IEC60044-8实现软件同步三、IEEE1588协议*以太网底层ns级别对时数字式变电站典型问题数字式变电站典型问题电子式互感器与二次设备的配合问题o采样点数+截至频率o抗混叠o数字滤波技术的问题o罗氏线圈的积分问题数字式变电站典型问题保护试验的问题o保护测试仪的接口oIEC61850-9+GOOSEo智能操作箱的试验数字式变电站典型问题互感器校验方案1.模拟输出or数字输出；2.使用高精度标准+NI高精度采集卡作为校验基准；3.软件分析借助pc机上运行的labview软件；4.比差+相差+复合误差+谐波失真功能。数字式变电站典型问题数字式电能表及其校验问题o电子式互感器推广过程中最为棘手的问题o技术上没有任何问题o校验方案的权威性数字式变电站典型问题传统变电站改造1.PSMU互感器同时接收传统互感器信号*电子式CT+传统PT*低压侧传统CT+高压侧电子式CT2.保护装置接收传统互感器信号*单条线路选用电子式互感器时的母线保护3.保护-〉智能操作箱-〉CT-〉PT数字式变电站典型问题光纤纵差保护的问题1.额定延迟时间，与对端配合2.以太网接收中断的抖动问题，影响数据插值*PLL（锁相环）技术解决数字式变电站典型问题电子式PT1.提供PT、CT组合式互感器2.母线PT：“虚间隔”*PT合并器：采集模拟量和开关量*PT合并器输出9-1、9-2、FT3格式数据到各间隔合并器*间隔合并器完成同步和组合PS6000+数字化变电站自动化系统获国家发改委1.1亿元贴息贷款支持获江苏省科技成果转化基金1500万元支持主要运行业绩o南京220kV六合变单间隔电子式互感器2003年10月运行至今o云南110kV翠峰变o内蒙杜尔伯特220kV变电站等o国内首个IEC61850的110kV变电站：西安少陵变o国内首个IEC61850标准且接入多厂家保护装置的500kV变电站：广西桂林变全套化系统2007年12月通过省部级鉴定[53]永恒服务，无限创新最早和最多的数字化变电站