智能变电站相关技术课件.ppt
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1、内容提要内容提要智能变电站继电保护智能变电站继电保护61850标准简单介绍标准简单介绍过程层设备原理及配置过程层设备原理及配置智能变电站的组网方式智能变电站的组网方式智能变电站基本概念及特点智能变电站基本概念及特点智能变电站继电保护调试智能变电站继电保护调试常用测试仪器及相关配置工具常用测试仪器及相关配置工具基本概念基本概念智能:人性化智能:人性化依托:数字化站依托:数字化站先进技术:传感、信息、先进技术:传感、信息、通信、人工智能通信、人工智能目标:信息化、自动化、互动化目标:信息化、自动化、互动化智能变电站概念智能变电站概念 智能变电站是以智能变电站是以数字变电站数字变电站为依托,通过采为
2、依托,通过采用先进的传感、信息、通信、控制、人工智能等用先进的传感、信息、通信、控制、人工智能等技术技术,建立全站所有信息采集、传输、分析、处,建立全站所有信息采集、传输、分析、处理的数字化理的数字化统一应用平台统一应用平台,实现变电站的,实现变电站的信信息化、自动化、互动化息化、自动化、互动化。一次设备智能化一次设备智能化A一次设备智能化一次设备智能化智能变电站的特征智能变电站的特征一次设备智能化一次设备智能化全站信息网络化、数字化全站信息网络化、数字化信息共享标准化信息共享标准化 高级应用自动化、互动化高级应用自动化、互动化自诊断、自治愈自诊断、自治愈坚强可靠的变得站坚强可靠的变得站智能断
3、路器、电智能断路器、电子式互感器等子式互感器等采集、传输、采集、传输、处理、输出处理、输出IEC61850统一标准、统一建模统一标准、统一建模互联、互通、互联、互通、互动互动一次设备智能化一次设备智能化一次设备智能化一次设备智能化一次设备智能化一次设备智能化A高级应用自动化、互动化高级应用自动化、互动化高级应用自动化、互动化高级应用自动化、互动化高级应用自动化、互动化高级应用自动化、互动化坚强可靠的变得站坚强可靠的变得站坚强可靠的变得站坚强可靠的变得站坚强可靠的变电站坚强可靠的变电站 半数字 全数字 智能智能变电站发展趋势现在将来以前半数字智能站与传统站比较智能站与传统站比较 1 1IED独立
4、划分,独立运行,信息难以共享2 2设备之间不具备互操作性、互换性3 3系统的可扩展性差传统站的不足?智能站的优势?5 4 4系统可靠性受二次电缆影响国电南自网络103南瑞科技网络103南瑞继保网络103北京四方网络103许继电气网络103深圳南瑞网络103结论智能变电站是智能电网的基础,变电智能变电站是智能电网的基础,变电站的发展方向站的发展方向现阶段智能变电站内容现阶段智能变电站内容过程层、间隔层、站控层过程层、间隔层、站控层电子式互感器智能一次设备电子式互感器智能一次设备信息模型标准化信息模型标准化IEC 61850IEC 61850标准标准智能变电站的结构智能变电站的结构请说出两者的区别
5、mms内容提要内容提要智能变电站继电保护智能变电站继电保护61850标准简单介绍标准简单介绍过程层设备原理及配置过程层设备原理及配置智能变电站的组网方式智能变电站的组网方式智能变电站基本概念及特点智能变电站基本概念及特点智能变电站继电保护调试智能变电站继电保护调试常用测试仪器及相关配置工具常用测试仪器及相关配置工具什么是IEC61850IEC61850最为完善最为完善的变电站通信网络和系统协议的变电站通信网络和系统协议标准标准主要解决的问题u网络通信网络通信u变电站内信息共享和互操作变电站内信息共享和互操作u变电站的集成与工程实施变电站的集成与工程实施一个世界、一种技术、一个标准一个世界、一种
6、技术、一个标准 统一标准、统一模型、互联开放统一标准、统一模型、互联开放为什么要用6185061850IEC61850带来的好处带来的好处1 1、开放式的系统联接、开放式的系统联接2 2、选择设备或系统时不依赖厂家、选择设备或系统时不依赖厂家3 3、以经济最优化选择可靠的设备、以经济最优化选择可靠的设备对用户1 1、市场范围更大、市场范围更大2 2、低开发、调试和维护成本、低开发、调试和维护成本3 3、更有效的工程实现、更有效的工程实现对厂家是未来电力系是未来电力系统信息化系统统信息化系统的最佳平台的最佳平台IEC61850 IEC61850 标准标准 通过通过SNTP时间同步时间同步系统构建
7、系统构建IEC 61850间隔与间隔间隔与间隔之间的通信之间的通信采用采用Comtrade格式的故障录波格式的故障录波使用使用TCP-IP的标准通信的标准通信基于以太基于以太网的标准网的标准变电站变电站组态语言组态语言定义保护定义保护和控制功能和控制功能IEC61850IEC61850的服务和协议栈的服务和协议栈 Client /Server 通讯通讯 模拟量采样值模拟量采样值 (SMV) 模型模型 对象对象 服务服务 实时性要求实时性要求以太链路层以太链路层带优先级的以太物理层带优先级的以太物理层IP TCP MMS 特定通讯服务映射特定通讯服务映射( SCSM) 通用变电站对象事件通用变电
8、站对象事件GOOSE 变电站抽象通信接口变电站抽象通信接口变电站抽象通信接口变电站抽象通信接口1.间隔层装置与变电站监间隔层装置与变电站监控系统之间交换事件和控系统之间交换事件和状态数据状态数据MMS(保(保护动作信号)护动作信号)2.间隔层装置与远方保护间隔层装置与远方保护交换数据交换数据私有规约私有规约,未来发展也可用以太,未来发展也可用以太网方式借用网方式借用GOOSE或或SMV(光差数据)(光差数据)3.间隔内装置间交换数据间隔内装置间交换数据GOOSE(开入)(开入)4.过程层与间隔层交换采过程层与间隔层交换采样数据样数据SMV5.过程层与间隔层交换控过程层与间隔层交换控制和状态数据
9、制和状态数据GOOSE(开入,开出)(开入,开出)变电站抽象通信接口变电站抽象通信接口6.6.间隔层装置与变电间隔层装置与变电站监控系统之间交站监控系统之间交换控制数据换控制数据MMSMMS(遥控)(遥控)7.7.监控层与保护主站监控层与保护主站通信通信MMSMMS8.8.间隔间交换快速数间隔间交换快速数据据GOOSEGOOSE(联闭(联闭锁)锁)9.9.变电站层间交换数变电站层间交换数据据MMSMMS10.10. 变电站与控制中心变电站与控制中心交换数据交换数据不在不在标准范围,也有用标准范围,也有用户希望采用户希望采用6185061850SMV、GOOSE、MMS请说出PCSPCS保护采样
10、、跳闸、信号上送的整个过程?内容提要内容提要智能变电站继电保护智能变电站继电保护61850标准简单介绍标准简单介绍过程层设备原理及配置过程层设备原理及配置智能变电站的组网方式智能变电站的组网方式智能变电站基本概念及特点智能变电站基本概念及特点智能变电站继电保护调试智能变电站继电保护调试常用测试仪器及相关配置工具常用测试仪器及相关配置工具智能断路器智能断路器n开关智能化开关智能化技术的进一步发展就是将技术的进一步发展就是将电子电子互感器、间隔内互感器、间隔内的隔离开关、接地开关等一次设备及其相应控制装置有机的隔离开关、接地开关等一次设备及其相应控制装置有机地组合和集成到智能断路器内,这种集成装置
11、称为智能开地组合和集成到智能断路器内,这种集成装置称为智能开关系统。关系统。高压开关(AIS)智能化分控设备分控设备主控设备主控设备至过程层至分控设备高压开关(GIS)智能化25 传统的电磁式互感器存在很多缺陷 绝缘薄弱、体积笨重、动态范围小、存在铁芯饱等问题; 电子式互感器与常规互感器相比具有很多优点:比较项目常规互感器电子式互感器绝缘复杂绝缘简单体积及重量大、重体积小、重量轻CT动态范围范围小、有磁饱和范围宽、无磁饱和PT谐振易产生铁磁谐振PT无谐振现象CT二次输出不能开路可以开路 输出形式模拟量输出数字量输出电子式互感器基本介绍电子式互感器的原理和分类电子式互感器的原理和分类按一次传感部
12、分是否需要供电划分u有源式电子互感器u无源式电子互感器按应用场合划分uGIS结构的电子互感器uAIS结构(独立式)电子互感器u直流用电子式互感器电子式互感器简介28有源电子式互感器有源电子式互感器-AIS-AISAIS电子式电流电压电子式电流电压组合互感器组合互感器电子式互感器简介29有源电子式互感器有源电子式互感器-AIS-AIS罗氏线圈罗氏线圈电子互感器模型电子互感器模型电子式互感器简介32有源电子式互感器有源电子式互感器-GIS-GIS电子式互感器简介33 套管电子式套管电子式CTCT套管电子式电流互感器套管电子式电流互感器无源无源( (光学光学) )电流互感器电流互感器全光纤全光纤OC
13、VT电子式互感器电子式互感器 选型选型 1. 线路间隔、主变间隔(66kV以上)建议选用ECVTECVT;母联间隔一般选用ECT,特殊情况下配置ECVT 电子式互感器的选型电子式互感器的选型2.35kV及以下一般选用常规常规CT.(为什么?) 3.主变中性点CT一般选用套管套管电子式/光学光学CT 配置方案:配置方案:1.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配置方案电子式互感器配置方案2.电子式互感器的远端模块和合并单元需冗余配置冗余配置3.远端模块中电流需要冗余采样冗余采样4.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,合并单元可以安装在开关
14、附近开关附近或保护小室原则保护没事保护没事一套出问题不拒动不拒动不误动不误动方案双远端模块双远端模块冗余配置 双双A/DA/D 双双MUMU41电子式互感器的配置电子式互感器的配置AD电路AD电路AD电路AD电路高压侧低压侧 电子互感器 ECVT 示意图传感元件传感元件MU1MU2转换器转换器电子式互感器与二次设备的接口电子式互感器与二次设备的接口合并单元:信号合并、数据同步、分配信号、供电合并单元:信号合并、数据同步、分配信号、供电IEC6004-8IEC61850-9-2各个厂家的私有各个厂家的私有协议协议FT3PSMU 602合并器照片PSMU 602合并器照片采样分相输入采样分相输入采
15、样双路输出采样双路输出采样传输的几种典型模式采样传输的几种典型模式电缆(PTCTSW)电缆(PTCTSW)电缆(EPTECTSW)模式1光缆(OCTOCTSW)智能化电器模式2模式3模式4模式5光缆光缆电缆电缆光缆光缆电缆电缆光缆光缆电缆光缆光缆光缆光缆IEDIEDIEDIEDIEDMU-A/IOP-AMU-A/IOP-AMU-D/IOP-D电缆(PTCTSW)电缆(PTCTSW)电缆电缆IED模式1电缆(PTCTSW)模式1电缆(PTCTSW)IED模式1电缆(PTCTSW)SMV网的几种典型方案网的几种典型方案典型方案一:10kV不变,其他就地数字化OCTOCTECVTECVTMUMUIO
16、PIOPH HMUMUIOPIOPM MMUMUIOPIOPL L主变保护主变保护线路保护线路保护10KV10KV保护保护SCADASCADAMUMUOCTOCTECVTECVTMUMUIOPIOPGOOSEGOOSE站控层变化不大间隔层有变化过程层变化较大110KV及以下变电站特点:10KV部分不变,主变110KV线路过程层信息共享优点: ECT优点全站光纤化SMV网的几种典型方案网的几种典型方案典型方案二:所有设备就地数字化OCTOCTECVTECVTMUMUIOPIOPH HMUMUIOPIOPM MMUMUIOPIOPL L主变保护主变保护线路保护线路保护10KV10KV保护保护SCA
17、DASCADAMUMUOCTOCTECVTECVTMUMUIOPIOPGOOSEGOOSE站控层变化不大间隔层有变化过程层变化较大OCTOCTECVTECVTMUMUIOPIOP110KV及以下变电站特点:过程层信息共享优点: ECT优点全站光纤化全部MU过程层数据共享SMV网的几种典型方案网的几种典型方案典型方案三:智能化电器智能化电智能化电器器1 1SCADASCADAIEC61850智能化电智能化电器器2 2智能化电智能化电器器3 3站控层变化不大过程层间隔层合并处理,变化较大超高压变电站特点:基本不改变原有的系统结构优点:ECT优点全站光纤化全部MU过程层数据共享智能操作箱的原理智能操
18、作箱原理智能操作箱原理控制操作 1 1接收保护和测控的接收保护和测控的GOOSEGOOSE命令,保命令,保护跳闸、重合闸硬压板护跳闸、重合闸硬压板 2 2手合、手跳硬接点手合、手跳硬接点3 3相应闭锁、监视、保持功能相应闭锁、监视、保持功能传统操作箱?智能操作箱原理智能操作箱原理信号 1 1采集开关位置、闸刀及地刀位置采集开关位置、闸刀及地刀位置 2 2开关内部信号,主变本体非电量保开关内部信号,主变本体非电量保护就地化护就地化 3 3用软件合成保护和测控所需要信用软件合成保护和测控所需要信号,并通过号,并通过GOOSEGOOSE上送。上送。传统操作箱? 1 1220kV及以上电压等级数字化变
19、电站的智能终端按断路器双重化双重化独立配置,即配置两套独立的智能终端,分别为第一套智能终端和第二套智能终端。GOOSE采用双网双网方式组网。配置方案 2 2110kV及以下电压等级数字化变电站智能终端按断路器单重化单重化配置。GOOSE采用单网组网。内容提要内容提要智能变电站继电保护智能变电站继电保护61850标准简单介绍标准简单介绍过程层设备原理及配置过程层设备原理及配置智能变电站的组网方式智能变电站的组网方式智能变电站基本概念及特点智能变电站基本概念及特点智能变电站继电保护安装调试智能变电站继电保护安装调试常用测试仪器及相关配置工具常用测试仪器及相关配置工具数字化变电站网络结构数字化变电站
20、网络结构 I I采用光纤点对点与过程总线相结合的方式,即交流采样采用光纤点对点,跳合闸等开关量信息采用GOOSE网络方式。该方案对装置的软、硬件要求较低,易于实现。采样层不需要组网,节省投资费用。(降低交换机费用)数字化变电站网络结构数字化变电站网络结构IIII 间隔保护装置对下采用直采直跳的方式,即采样和跳闸均为点对点方式。该方案可靠性高,但导致光纤数量光纤数量成倍增加,装置散热散热的要求提高了,另外由于每个 光纤口需要独立控制器,对装置硬件要求提高数字化变电站网络结构数字化变电站网络结构IIIIII采用完全过程总线方式,即交流采样9-2和GOOSE信息统一组网。该方案对装置的软、硬件要求高
21、,特别是交换机交换机要求高,单网普遍不被接受,因此需要双网独立双网独立运行,大大增加变电站的建设成本。 国网技术学院国网技术学院智能站配置情况智能站配置情况机器人巡视机器人巡视220kVGISGIS开关开关+ +智能汇控柜智能汇控柜 110kV电压并列电压并列ECVT/OCTECVTCTOCTOCT智能站继电保护智能站继电保护与常规保护区别互感器配置保护配置回路简化BAC互感器配置A传统互感器按保护配置独立二次线圈电子式互感器按二次线圈配置保护带来的不足 1 1互感器到合并单元,任意环节出错互感器到合并单元,任意环节出错导致所有保护闭锁,扩大故障范围导致所有保护闭锁,扩大故障范围 2 2计量线
22、圈,采样频率和保护相同,计量线圈,采样频率和保护相同,需单独设计采样频率需单独设计采样频率3 3电能质量,完全没有考虑,同样需电能质量,完全没有考虑,同样需要单独设计采样频率要单独设计采样频率保护配置B2 2、 保护装置保护装置 双重化、分散化、双重化、分散化、 就地化就地化3 3、保护相关回路、保护相关回路 双重化配置双重化配置直采直跳直采直跳1 1、保护测控、保护测控 一体化一体化保护保护配置配置传统变电站智能变电站保护就地化、分散化点对点组网 争论网络双重化+保测一体化=测控双重化?双数据源的可靠性、选择性双数据源的可靠性、选择性? ?下行遥控执行选择如何实现?下行遥控执行选择如何实现?
23、回路简化CGOOSEGOOSE虚端子代替回路2 2、保护装置应、保护装置应不依赖于外部对时不依赖于外部对时系统实现其保护功系统实现其保护功能。能。( (插值同步)插值同步)1 1、保护应、保护应直接采样,直接跳闸直接采样,直接跳闸。3 3、保护装置宜独立、保护装置宜独立分散分散、就地就地安装。安装。4 4、双重化配置的两个过程层网络应遵循、双重化配置的两个过程层网络应遵循完全独立完全独立的原则。的原则。5 5、110kV110kV及以上电压等级的过程层及以上电压等级的过程层SVSV网络、过程网络、过程层层GOOSEGOOSE网络、站控层网络、站控层MMSMMS网络应网络应完全独立完全独立。6
24、6、母线保护、变压器保护可采用、母线保护、变压器保护可采用分布式分布式保护。保护。7 7、电子式互感器、电子式互感器双双ADAD采样;采样;小结小结数字采样异常的处理数字采样异常的处理检修压板的功能应用检修压板的功能应用GOOSEGOOSE开入的处理开入的处理智能变电站继电保护的技术特点智能变电站继电保护的技术特点数据同步数据同步数据同步数据同步1.2.3.4.三相电流、三相电流、电压采样电压采样必须同步必须同步间隔本身变压器差动变压器差动保护、从不保护、从不同电压等级同电压等级的多个间隔的多个间隔获取数据存获取数据存在同步问题在同步问题主变差动线路纵差保线路纵差保护线路两端护线路两端数据采样
25、也数据采样也存在同步存在同步线路纵差母线差动保母线差动保护从多个间护从多个间隔获取数据隔获取数据存在同步存在同步 母线差动数据同步数据同步插值同步外部时钟同步线路两侧同步 数据同步数据同步插值同步插值同步常规站对时同步常规站对时同步智能站对时同步智能站对时同步线路一侧是常规互感器,另一侧是电子式互感器线路一侧是常规互感器,另一侧是电子式互感器线路两侧同步线路两侧同步模拟输入(1836)前置低通滤波ADMUECT输入MU合并器CC前置板传统采样模式数字化采样模式交换机AC交流插件两种类型互感器将造成两侧延时不同延时不同,导致两侧保护的数据毫秒级的不同步,这对差动保护的同步影响巨大。说 明方案一、
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