智能变电站的二次架构和基本原理讲解课件.ppt

1、SHR思源弘瑞思源弘瑞Copyright Sieyuan Electric Co., Ltd. All Rights Reserved.智能变电站架构及原理智能变电站架构及原理Sieyuan ElectricSHR思源弘瑞思源弘瑞Copyright Sieyuan Electric Co., Ltd. All Rights Reserved.14:33 1保护功能可靠性保护功能可靠性智能变电站的几种架构关键技术及原理关键技术的应用关键技术的应用Sieyuan ElectricSHR思源弘瑞思源弘瑞Copyright Sieyuan Electric Co., Ltd. All Rights R

2、eserved.14:33 2网络结构网络结构Sieyuan ElectricSHR思源弘瑞思源弘瑞Copyright Sieyuan Electric Co., Ltd. All Rights Reserved.14:33 3110kV智能变电站保护系统方案智能变电站保护系统方案1双重化Sieyuan ElectricSHR思源弘瑞思源弘瑞Copyright Sieyuan Electric Co., Ltd. All Rights Reserved.14:33 4110kV智能变电站保护系统方案智能变电站保护系统方案2 电表用点对点光纤输入电表用点对点光纤输入SVSieyuan Elect

3、ricSHR思源弘瑞思源弘瑞Copyright Sieyuan Electric Co., Ltd. All Rights Reserved.14:33 5110kV智能变电站保护系统方案智能变电站保护系统方案3SV和和GOOSE共网共网Sieyuan ElectricSHR思源弘瑞思源弘瑞Copyright Sieyuan Electric Co., Ltd. All Rights Reserved.14:33 6110kV智能变电站保护系统方案智能变电站保护系统方案4 智能终端与合并单元集成为智能组件智能终端与合并单元集成为智能组件 点对点光纤的点对点光纤的GOOSE和和SV报文分时传输，

4、保证报文分时传输，保证SV报文延时稳定报文延时稳定Sieyuan ElectricSHR思源弘瑞思源弘瑞Copyright Sieyuan Electric Co., Ltd. All Rights Reserved.14:33 7智能变电站建设关键技术智能变电站建设关键技术Sieyuan ElectricSHR思源弘瑞思源弘瑞Copyright Sieyuan Electric Co., Ltd. All Rights Reserved.14:33 8保护功能可靠性保护功能可靠性保护相关SV和GOOSE报文用点对点光纤点对点光纤传输传输保护功能不依赖交换机和对时不依赖交换机和对时例外1：变压

5、器跳分段/母联可通过GOOSE网例外2：母线保护可用GOOSE网跳闸间隔独立间隔独立保护双重化时，其对应的合并单元和智能终端也双重化双重化Sieyuan ElectricSHR思源弘瑞思源弘瑞Copyright Sieyuan Electric Co., Ltd. All Rights Reserved.14:33 9采样同步采样同步间隔层设备从不同合并单元获取同步的采间隔层设备从不同合并单元获取同步的采样数据样数据两种同步机制两种同步机制时标同步：不要求传输延时稳定，适用于网络时标同步：不要求传输延时稳定，适用于网络插值再采样同步：可靠性高，适用于点对点光插值再采样同步：可靠性高，适用于点对

6、点光纤纤Sieyuan ElectricSHR思源弘瑞思源弘瑞Copyright Sieyuan Electric Co., Ltd. All Rights Reserved.14:33 10采样同步采样同步时标同步时标同步工作机制：合并单元同步采样，输出采样数据打时标，工作机制：合并单元同步采样，输出采样数据打时标，间隔层设备根据采样数据的时标同步不同合并单元的间隔层设备根据采样数据的时标同步不同合并单元的采样值采样值优点：允许报文的发送、传输和接收处理延时在优点：允许报文的发送、传输和接收处理延时在03ms范围内抖动，可用网络传输范围内抖动，可用网络传输缺点：合并单元依赖同步时钟工作，存在

7、故障集中点缺点：合并单元依赖同步时钟工作，存在故障集中点 对策对策1：合并单元具备一定的守时能力，跟踪时间：合并单元具备一定的守时能力，跟踪时间+跟踪频率跟踪频率 对策对策2：防误动，合并单元校验对时的正确性：防误动，合并单元校验对时的正确性 对策对策3：防拒动，（保护：防拒动，（保护+合并单元合并单元+对时系统）双重化对时系统）双重化 对策对策4：采样值同步标志无效时，间隔层设备仍能实现部分不：采样值同步标志无效时，间隔层设备仍能实现部分不要求采样同步的功能要求采样同步的功能Sieyuan ElectricSHR思源弘瑞思源弘瑞Copyright Sieyuan Electric Co.,

8、Ltd. All Rights Reserved.14:33 11采样同步采样同步插值再采样同步插值再采样同步工作机制：间隔层设备用报文接收时刻推算采样时刻，工作机制：间隔层设备用报文接收时刻推算采样时刻，插值生成同步采样数据插值生成同步采样数据优点：简单、可靠，不依赖对时优点：简单、可靠，不依赖对时缺点：要求报文的发送、传输和接收处理的延时抖动缺点：要求报文的发送、传输和接收处理的延时抖动不超过不超过10us 一次被测值发生到其采样值报文开始传输的延时稳定 报文传输延时稳定，不能通过交换机 间隔层设备能精确记录采样值接收时间通信规约通信规约 IEC60044-8的FT3互操作性差，标准已淘汰

9、，实现相对容易 9-2互操作性好，需用FPGA直接收发以太网报文，实现比较困难Sieyuan ElectricSHR思源弘瑞思源弘瑞Copyright Sieyuan Electric Co., Ltd. All Rights Reserved.14:33 12插值再采样同步机制插值再采样同步机制Sieyuan ElectricSHR思源弘瑞思源弘瑞Copyright Sieyuan Electric Co., Ltd. All Rights Reserved.14:33 13插值再采样对电子式互感器要求插值再采样对电子式互感器要求与额定值偏差与额定值偏差5usSieyuan Electric

10、SHR思源弘瑞思源弘瑞Copyright Sieyuan Electric Co., Ltd. All Rights Reserved.14:33 14大流量报文实时处理大流量报文实时处理 母差、录波、网络报文记录等设备需处理母差、录波、网络报文记录等设备需处理100Mbps以以上流量的上流量的GOOSE报文和报文和SMV报文报文 当前最快的嵌入式处理器仅能实时处理数十兆当前最快的嵌入式处理器仅能实时处理数十兆bps流流量的数据量的数据 解决方案：解决方案：FPGA前置处理技术前置处理技术Sieyuan ElectricSHR思源弘瑞思源弘瑞Copyright Sieyuan Electric

11、 Co., Ltd. All Rights Reserved.14:33 15网络流量控制网络流量控制 目的：减少网络上不必要的流量，降低交换机负载率，避目的：减少网络上不必要的流量，降低交换机负载率，避免丢包免丢包 控制手段：交换机将组播报文仅发送到需要的端口控制手段：交换机将组播报文仅发送到需要的端口 实现机制：实现机制： VLAN 优点：对智能设备无特殊要求 缺点：交换机需配置，不同VLAN间信息交换效率低 IGMP Snooping 优点：对智能设备无特殊要求 缺点：工作在三层，复杂，资源消耗大 GMRP 优点：简单，无需配置交换机，智能设备可自动配置；工作在二层，资源消耗小 缺点：智

12、能设备需支持GMRPSieyuan ElectricSHR思源弘瑞思源弘瑞Copyright Sieyuan Electric Co., Ltd. All Rights Reserved.14:33 16交换机二层组播示意图交换机二层组播示意图1、2、3、1011、2、3、1011、2、3、1011、2、3、1011、2、3、1011、2、3、1011、2、3、1011、2、3、1011231、2、31、2、3、1011、1012、1013、101交换机将组播报文广播到每个端口交换机将组播报文广播到每个端口Sieyuan ElectricSHR思源弘瑞思源弘瑞Copyright Sieyuan

13、 Electric Co., Ltd. All Rights Reserved.14:33 17二次系统在线监测二次系统在线监测 智能设备自检智能设备自检 网络在线监测网络在线监测 输入在线监测输入在线监测 输出在线监测输出在线监测Sieyuan ElectricSHR思源弘瑞思源弘瑞Copyright Sieyuan Electric Co., Ltd. All Rights Reserved.14:33 18二次系统在线监测二次系统在线监测智能设备自检智能设备自检CPU、内存、继电器驱动、继电器线圈自检、内存、继电器驱动、继电器线圈自检双双AD一致性监测一致性监测内部电源电压监测内部电源电

14、压监测装置内部温度监测装置内部温度监测Sieyuan ElectricSHR思源弘瑞思源弘瑞Copyright Sieyuan Electric Co., Ltd. All Rights Reserved.14:33 19二次系统在线监测二次系统在线监测网络在线监测网络在线监测后台软件用后台软件用SNMP协议监视各交换机端口状态协议监视各交换机端口状态 端口平均流量、峰值流量 长包数、短包数、CRC错包数、丢弃包数网络报文记录分析装置在线监测报文网络报文记录分析装置在线监测报文 GOOSE报文和SV报文序号连续性 GOOSE报文重发序列的正确性智能设备监测报文正确性智能设备监测报文正确性 GO

15、OSE报文间隔大于最大发送间隔 GOOSE和SV报文序号连续性输入光功率监测输入光功率监测Sieyuan ElectricSHR思源弘瑞思源弘瑞Copyright Sieyuan Electric Co., Ltd. All Rights Reserved.14:33 20二次系统在线监测二次系统在线监测输入在线监测输入在线监测保护与测量电流一致性监测保护与测量电流一致性监测双重化合并单元采样值一致性监测双重化合并单元采样值一致性监测双重化智能终端开入量一致性监测双重化智能终端开入量一致性监测Sieyuan ElectricSHR思源弘瑞思源弘瑞Copyright Sieyuan Electr

16、ic Co., Ltd. All Rights Reserved.14:33 21二次系统在线监测二次系统在线监测输出在线监测输出在线监测控制回路断线控制回路断线跳合闸接点及压板在线监测跳合闸接点及压板在线监测Sieyuan ElectricSHR思源弘瑞思源弘瑞Copyright Sieyuan Electric Co., Ltd. All Rights Reserved.14:33 22站域控制站域控制站域控制：备自投、过负荷联切、低周减载、小站域控制：备自投、过负荷联切、低周减载、小电流选线电流选线集成多种跨间隔自动功能集成多种跨间隔自动功能充分利用全站信息扩展功能和提高性能充分利用全站

17、信息扩展功能和提高性能全站备自投全站备自投可获取全站所有电压、电流和开关位置，可控制所有可获取全站所有电压、电流和开关位置，可控制所有断路器，适用任意备投方式断路器，适用任意备投方式根据备投后负载变化，预先执行过负荷联切根据备投后负载变化，预先执行过负荷联切低周减载低周减载采用集中式按轮次减载的工作方式，整定和管理方便采用集中式按轮次减载的工作方式，整定和管理方便可实现分布式特有低电流闭锁功能，避免无谓停电可实现分布式特有低电流闭锁功能，避免无谓停电可实现按特定负荷量减载可实现按特定负荷量减载Sieyuan ElectricSHR思源弘瑞思源弘瑞Copyright Sieyuan Electr

18、ic Co., Ltd. All Rights Reserved.14:33 23应用方案（应用方案（1）图）图智能组件Sieyuan ElectricSHR思源弘瑞思源弘瑞Copyright Sieyuan Electric Co., Ltd. All Rights Reserved.14:33 24应用方案（应用方案（2）适用于内桥接线的适用于内桥接线的110kV（66kV）变电站）变电站网络架构网络架构过程层设备和间隔层设备间用点对点光纤传输信息过程层设备和间隔层设备间用点对点光纤传输信息间隔层设备间通过站控层网络交换信息间隔层设备间通过站控层网络交换信息间隔层设备将过程层的间隔层设备将

19、过程层的SMV和和GOOSE转发到站控层网转发到站控层网络，实现信息共享络，实现信息共享优点优点无过程层交换机，简化网络，降低投资无过程层交换机，简化网络，降低投资保护功能相关信息传输直采直跳保护功能相关信息传输直采直跳Sieyuan ElectricSHR思源弘瑞思源弘瑞Copyright Sieyuan Electric Co., Ltd. All Rights Reserved.14:33 25应用方案（应用方案（2）图）图智能组件Sieyuan ElectricSHR思源弘瑞思源弘瑞Copyright Sieyuan Electric Co., Ltd. All Rights Rese

20、rved.14:33 26配置特点配置特点可视化系统配置可视化系统配置一二次设备和信息关联图形化一二次设备和信息关联图形化虚端子的逻辑连接用图形化的方式编辑和展示虚端子的逻辑连接用图形化的方式编辑和展示Sieyuan ElectricSHR思源弘瑞思源弘瑞Copyright Sieyuan Electric Co., Ltd. All Rights Reserved.14:33 27一二次设备和信息关联一二次设备和信息关联Sieyuan ElectricSHR思源弘瑞思源弘瑞Copyright Sieyuan Electric Co., Ltd. All Rights Reserved.14:

21、33 28虚端子逻辑连接虚端子逻辑连接Sieyuan ElectricSHR思源弘瑞思源弘瑞Copyright Sieyuan Electric Co., Ltd. All Rights Reserved.14:33 29智能五防智能五防基于规则的智能五防基于规则的智能五防与顺序控制融合与顺序控制融合集成到远动、监控和测控中集成到远动、监控和测控中基于规则工作基于规则工作 从变电站描述文件（SCD）中获取一次拓扑 分析操作前后的一次拓扑变化是否违反下列规则 不允许带负荷分、合隔离开关 不允许带电接地线(合接地刀闸) 不允许带接地线(接地刀闸)合断路器(隔离开关)到电源优点：无需人工配置防误逻辑

22、优点：无需人工配置防误逻辑Sieyuan ElectricSHR思源弘瑞思源弘瑞Copyright Sieyuan Electric Co., Ltd. All Rights Reserved.14:33 30二次回路监测二次回路监测完整的二次系统状态监测，覆盖跳闸接点完整的二次系统状态监测，覆盖跳闸接点和压板和压板实现智能告警及分析决策，为二次系统状态检实现智能告警及分析决策，为二次系统状态检修提供坚实的信息基础。修提供坚实的信息基础。功能：功能： 装置自检信息管理（国网用IEC 61850建模） 完整跳闸回路自检 保护电流与测量电流一致性 双重化合并单元、智能终端输出一致性 母线功率和为零

23、Sieyuan ElectricSHR思源弘瑞思源弘瑞Copyright Sieyuan Electric Co., Ltd. All Rights Reserved.14:33 31Copyright Sieyuan Electric Co., Ltd. All Rights Reserved.31跳合闸回路完整监测跳合闸回路完整监测J1J2IN1IN2IN3J3J4IN4IN5IN6合闸闸跳闸闸DLDLIN7+220-220智能终端TJ1CPUJ1J2J3J4信息接口光纤GOOSEJ5IN8J6J6J6Sieyuan ElectricSHR思源弘瑞思源弘瑞Copyright Sieyuan

24、 Electric Co., Ltd. All Rights Reserved.14:33 32高级应用高级应用 基于数据中心的站级高级应用基于数据中心的站级高级应用 实现电网运行全过程的准确、完整记录，为故障分析、保护仿真、实现电网运行全过程的准确、完整记录，为故障分析、保护仿真、安全预警等高级应用提供数据支撑；提供基于变电站的分布式储安全预警等高级应用提供数据支撑；提供基于变电站的分布式储存方案，实现全网的信息共享；提供基于变电站模型的自动化检存方案，实现全网的信息共享；提供基于变电站模型的自动化检索方案，实现信息的按需调阅功能。索方案，实现信息的按需调阅功能。 集中录波或分布录波集中录波

25、或分布录波 报文记录监测报文记录监测 记录SV网上的异常SV报文 监测GOOSE/SV/MMS报文异常 监测交换机工况 分析应用系统分析应用系统 故障录波分析软件 网络分析软件 保护装置信息管理软件 故障分析软件Sieyuan ElectricSHR思源弘瑞思源弘瑞Copyright Sieyuan Electric Co., Ltd. All Rights Reserved.14:33 33模块化模块化模块化变电站应用模块化变电站应用模块化变电站由若干集成一二次设备的模块构模块化变电站由若干集成一二次设备的模块构成成工厂完成模块内一二次部件的连接和调试工厂完成模块内一二次部件的连接和调试模块整体运输到现场模块整体运输到现场现场完成模块间少量光缆和电缆的连接和调试现场完成模块间少量光缆和电缆的连接和调试简化变电站的安装调试和维护工作，缩短建设简化变电站的安装调试和维护工作，缩短建设周期。周期。模块化变电站框图模块化变电站框图Sieyuan ElectricSHR思源弘瑞思源弘瑞Copyright Sieyuan Electric Co., Ltd. All Rights Reserved.14:33 35谢谢谢谢!