智能化变电站知识.ppt

智能化（数字化）变电站 江苏精科智能电气股份有限公司 2010年 3月 概念 智能变电站 smart substation • 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、分析决策、协同互动等高级功能的变电站 智能化变电站的概念 • 组成： 1、 电子式互感器 2、 智能化开关设备 3、 网络化的二次设备 4、 IEC61850的应用 标准 Q / GDW 393 （ 394） — 2009 • 393 220KV及以下 • 393 330KV及以上 • 110（ 66） kV～ 220kV智能变电站设计 规 范 概念 • 智能设备 intelligent equipment • 一次设备和智能组件的有机结合体，具有 测量数字化、控制网络化、状态可视化、功能一体化和信息互动化特征的高压设备， 是高压设备智能化的简称 概念 智能组件 intelligent component • 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 概念 • 智能单元 smart unit • 一种智能组件与一次设备采用电缆连接，与保护、测控等二次设备采用光纤连接，实现对一次设备（如：断路器、刀闸、主变等）的测量、控制等功能 概念 • 智能电子装置 Intelligent Electronic Device (IED) • 一种带有处理器、具有以下全部或部分功能的一种电子装置：（ 1）采集或处理数据；（ 2）接收或发送数据；（ 3）接收或发送控制指令；（ 4）执行控制指令如具有智能特征的变压器有载分接开关的控制器、具有自诊断功能的现场局部放电监测仪等 概念 • 电子式互感器 electronic instrument transformer • 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，用于传输正比于被测量的量，供测量仪器、仪表和继电保护或控制装置 概念 • 设备状态监测 on-Line monitoring of equipment • 状态检修 condition-based maintenance • 制造报文规范 MMS manufacturing message specification • 面向变电站事件通用对象服务 GOOSE generic object oriented substation event • 互操作性 interoperability 与传统变电站的比较 电子式互感器 • 电子式互感器发展背景 -常规互感器的缺陷 绝缘、饱和、爆炸、谐振、精度、接口等 -材料技术、微电子技术及通信技术的发展 电子式互感器发展及应用情况 ABB GIS用电子式电流电压互感器 电子式互感器发展及应用情况 ABB SCHNIEWINDT 电子式互感器发展及应用情况 电子式互感器的标准 • 国际标准 IEC60044-7、 IEC60044-8 • 国家标准 GB/T20840.7、 GB/T20840.8 与 GB1207、 GB1208的比较： -共同点：绝缘要求、误差定义等 -不同点：结构、输出信号、试验方法 温度试验、电磁兼容试验等 电子式互感器的结构及应用框图 一次电流（电压）传感器 一次 转换器 传输系统 二次 转换器 合 并 单 元 A相电子式电流（电压）互感器 Ｐ１ Ｐ２ Ｂ相电子式电流（电压）互感器 Ｃ相电子式电流（电压）互感器 保护、测控 IEC60044-8 IEC61850-9-1/2 电子式互感器的分类 按工作原理划分 : 1、 有源式电子互感器 2、 无源式电子互感器 按应用场合划分： 1、 GIS结构的电子互感器 2、 AIS结构 (独立式 )电子互感器 3、 直流用电子式互感器 有源式电子互感器 根据空芯线圈和低功率线圈原理测量电流 根据分压原理（电阻、电感、电容）测量电压 远端模块由电子电路构成，需要供电，因此称为 有源式电子互感器。

相对来说，有源式电子互感器技术较为成熟，在国内外已有一定的应用 有源式电流互感器的原理 i uo dtdinsu00 激光器 驱动电路 PIN 数据处理 合并单元 保护 测控 计量 LPCT 空芯线圈 远端模块 复合绝缘子 光纤 光缆 IEC60044-8 IEC61850-9-1/2 保护、测控、计量 有源式电流电压组合式互感器 激光器 驱动电路 PIN 数据处理 合并单元 保护 测控 计量 LPCT 空芯线圈 远端模块 复合绝缘子 光纤 光缆 电容分压器 油 IEC60044-8 IEC61850-9-1/2 保护、测控、计量 GIS用 电流电压组合式互感器 R SF6 中间电极 高压导体 C1 C2 uo dtduRCu10  )1(2CR Faraday磁光效应（电流互感器） Pockels电光效应（电压互感器） 全光纤电流互感器 光纤电流互感器是一种实用化的电流传感器 coupler Lock-in amplifier 无源电子式电流互感器结构 载流导体 光纤电流传感器 复合绝缘子 光纤 光缆 光纤耦合器 光纤偏振器 光纤调制器 光源驱动及 信号解调 保护 测控 计量 合并单元 IEC60044-8 IEC61850-9-1/2 保护、测控、计量 无源式电子互感器的技术难点 光学传感材料的选择 温度对精度的影响 应力对精度的影响 传感头的封装技术 (一致性要求 ) …… 合并单元的概念 合并单元是对远端模块传来的三相电气量进行 合并和同步处理，并将处理后的数字信号按特定 的格式提供给间隔级设备使用的装置。

合并单元的输出格式： IEC-60044-8 IEC-61850-9-1 IEC-61850-9-2 合并单元的结构 • 采样数据传送标准（ 1） – IEC60044-8：点对点光纤串行数据接口 • 传输延时确定 • 可以采用再采样技术实现同步采样 • 硬件和软件实现简单 • 适合保护要求 合并单元数据分发 • 采样数据传送标准（ 2） – IEC61850-9-1/2：网络数据接口 • 传输延时不确定（ 400us-3ms） • 无法准确采用再采样技术 • 硬件软件比较通用，但对交换机要求极高 • 硬件和软件实现都将困难 • 不同间隔间数据到达时间不确定，不利于母差、变压器等保护的数据处理 • 比较适合测控、电能仪表一类 合并单元数据分发 电子式互感器的应用 电子式互感器的应用 电子式互感器与合并单元的配置 • 配置方案将决定系统的安全性与可靠性，配置原则是保证一套系统出问题不会导致保护误动，也不会导致保护拒动 • 电子式互感器的就地采集单元（远端模块）需要冗余配置 • 合并单元冗余配置并分别连接冗余的电子式互感器远端模块 电子式互感器远端模块的配置 A / DA / DC P UA / DA / DC P U远 远 远 远 1远 远 远 远 2远 远 远远 远 远 远远 远 远远 远 远 远P W RP W R电子式互感器与合并单元接口 A 远 远 远 远 远 1B 远 远 远 远 远 1C 远 远 远 远 远 1A 远 远 远 远 远 2B 远 远 远 远 远 2C 远 远 远 远 远 2远远远远2远远远远1远 远 远 远 1远 远 远 远 1远 远 远 远 1远 远 / P M U远 远远 远 远 远 2远 远 远 远 2远 远 远 远 2远 远I E C 6 0 0 4 4 - 8I E C 6 1 8 5 0 - 9 - 1I E C 6 1 8 5 0 - 9 - 2ECVT与合并单元的配置 母 差 保 护 1线 路 保 护 1M U 1计 量 设 备测 控 装 置M U 3M U 5变 压 器 保 护 1测 控 装 置测 控 装 置中 压 侧 C T 、 P T或 合 并 单 元低 压 侧 C T 、 P T母 差 保 护 2线 路 保 护 2M U 2M U 4M U 6变 压 器 保 护 2P M U / 故 录P M U / 故 录P M U / 故 录中 压 侧 C T 、 P T或 合 并 单 元低 压 侧 C T 、 P TE C V TE C V TE C V TE C V TE C V TBC AM U 1M U 2M U 3M U 4YYM U 6M U 5ECVT与合并单元的配置 ECVTE C V TE C V TE C V TBC AM U 1M U 2母 差 保 护 1线 路 保 护 1M U 3M U 4YYM U 5M U 6M U 8M U 7ECVTM U 7M U 1计 量 设 备测 控 装 置M U 3M U 5中 压 侧 C T 、 P T或 合 并 单 元低 压 侧 C T 、 P T变 压 器 保 护 1测 控 装 置母 差 保 护 2线 路 保 护 2M U 8M U 2M U 4M U 6变 压 器 保 护 2P M U / 故 录P M U / 故 录测 控 装 置P M U / 故 录中 压 侧 C T 、 P T或 合 并 单 元低 压 侧 C T 、 P T智能化开关的概念 配有电子设备、数字通讯接口、传感器和执行器， 不但具有分合闸基本功能，而且在监测和诊断方面 具有附加功能的开关设备。

开关设备 (包括断路器和刀闸 )的智能化是过程层数 字化的重要组成部分 智能化开关的发展方向 • 智能控制功能 • 监视功能 • 数字化的接口 • 机构的电子操动 智能控制功能 保护测控一体化 、 一 、 二次功能一体化 * 传统二次功能 – 保护功能 – 测量功能 * 一次设备本体的控制 – 控制联锁 – 储能电机和机构电机的保护 – 顺序控制 – 受控分合闸 监测功能 – 断路器灭弧室的局放和介损监测 – 机构动作特性的监测 ,断路器触头和刀闸的行程 、 速度 – 控制回路断线监视 - 弹簧储能时间 - 开关工作时间 、 开关动作次数 、 切断电流累积 – 开关柜内温度 、 触头接触部位的温度监测 – 分合闸线圈的电流 、 电压 – 监测的主要目的：状态检修 数字化接口 PISA (Process Interface for Sensors and Actuators) 智能终端 位置信息、温度等状态信息、分合闸命令等 目前实现开关智能化的方案 – 方案 1:操动机构智能终端 – 方案 2:间隔级智能终端 操动机构智能终端 在断路器和刀闸机构中安置智能终端与间 隔级设备间通过数字信号传递信息 。

二次设备通过数字信号发送分合闸命令给断路器和刀闸 。