【正文】 智能變電站介紹 智能變電站介紹 ? 智能變電站概述 ? 電子式互感器 ? GOOSE技術(shù) ? IEC 61850簡(jiǎn)介 ? 智能變電站的實(shí)施 ? 智能變電站繼電保護(hù)技術(shù)規(guī)范 智能變電站概述 智能變電站 的概念： 采用先進(jìn)、可靠、集成、低碳、環(huán)保的智能設(shè)備，以全站信息數(shù)字化、通信平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)化、信息共享標(biāo)準(zhǔn)化為基本要求，自動(dòng)完成信息采集、測(cè)量、控制、保護(hù)、計(jì)量和監(jiān)測(cè)等基本功能，并可根據(jù)需要支持電網(wǎng)實(shí)時(shí)自動(dòng)控制、智能調(diào)節(jié)、在線分析決策、協(xié)同互動(dòng)等高級(jí)功能的變電站。 智能變電站概述 變電站的智能化是一個(gè)不斷發(fā)展的過(guò)程。就目前技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀而言，智能變電站是： 由電子式互感器、智能化開(kāi)關(guān)等智能化一次設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)化二次設(shè)備分層構(gòu)建，建立在 IEC 61850通信規(guī)范基礎(chǔ)上，能夠?qū)崿F(xiàn)變電站內(nèi)智能電氣設(shè)備間信息共享和互操作的現(xiàn)代化變電站。 智能變電站概述 ? 一次設(shè)備智能化： 電子式互感器 智能終端（過(guò)渡）、智能開(kāi)關(guān) 在線監(jiān)測(cè)、狀態(tài)檢修 ? 二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化： 站控層網(wǎng)絡(luò) MMS GOOSE、 SMV ? 設(shè)備對(duì)象模型化： 一次設(shè)備對(duì)象 二次設(shè)備功能模塊 通信模型 智能變電站概述 ? 信息采集、傳輸、處理、輸出過(guò)程完全數(shù)字化的變電站，設(shè)備間交換的信息用數(shù)字編碼表示： ? 通信網(wǎng)絡(luò)減少連接線數(shù)量 ? 光纜取代電纜：抗干擾、不傳輸干擾 ? 可檢錯(cuò)糾錯(cuò) ? 不產(chǎn)生附加誤差 與傳統(tǒng)變電站的比較 傳統(tǒng)變電站 C T一次電流C TC TP T一次電壓P TP T小C TP TA D轉(zhuǎn)換C P U開(kāi) 關(guān) 量輸 入繼電器輸出操 作 箱開(kāi)入量電纜開(kāi)出量電纜控 制 和 信 號(hào) 電 纜二 次 電 流二 次 電 壓斷路器開(kāi) 關(guān) 場(chǎng)保 護(hù) 室繼 電 保 護(hù)模 擬 量 電 纜智能變電站 電 流線 圈一次電流電壓保 護(hù)裝 置操 作回 路斷路器A D C P U L E D智 能 終 端M U分 壓器A D C P U L E D至 母 差 、 測(cè) 控 、 電 能 表 等. . .G O O S E合 并 單 元電 流線 圈A D C P U L E D分 壓器A DC P U L E D電 流線 圈A D C P U L E D分 壓器A DC P U L E D電 子 式 互 感 器開(kāi) 關(guān) 場(chǎng)保 護(hù) 室智能變電站的優(yōu)勢(shì) ? 簡(jiǎn)化二次接線 少量光纖代替大量電纜 ? 提升測(cè)量精度 數(shù)字信號(hào)傳輸和處理無(wú)附加誤差 ? 提高信息傳輸?shù)目煽啃? CRC校驗(yàn)、通信自檢 光纖通信無(wú)電磁兼容問(wèn)題 ? 可采用電子式互感器 無(wú) CT飽和、 CT開(kāi)路、鐵磁諧振等問(wèn)題 絕緣結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、干式絕緣、免維護(hù) 智能變電站的優(yōu)勢(shì) ? 一、二次設(shè)備間無(wú)電聯(lián)系 無(wú)傳輸過(guò)電壓和兩點(diǎn)接地等問(wèn)題 一次設(shè)備電磁干擾不會(huì)傳輸?shù)郊厥? ? 各種功能共享統(tǒng)一的信息平臺(tái) 監(jiān)控、遠(yuǎn)動(dòng)、保護(hù)信息子站、電壓無(wú)功控制 VQC和五防等一體化 ? 減小變電站集控室面積 二次設(shè)備小型化、標(biāo)準(zhǔn)化、集成化 二次設(shè)備可靈活布置 智能變電站發(fā)展歷程 ? 第一步： IEC61850實(shí)現(xiàn)監(jiān)控層通訊 ? 第二步： GOOSE應(yīng)用 – 220kV紹興外陳變 – 500kV金華蘭溪變 ? 第三步：電子式互感器應(yīng)用（ IEC60044 IEC6185091點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通訊） – 220kV青島午山變 ? 第四步：過(guò)程層全面網(wǎng)絡(luò)化 – 110kV紹興大侶變（ GOOSE、 IEC618509 IEEE1588精密時(shí)鐘同步協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)、 GMRP組播注冊(cè)協(xié)議） – 220kV延壽變 智能變電站介紹 ? 智能變電站概述 ? 電子式互感器 ? GOOSE技術(shù) ? IEC 61850簡(jiǎn)介 ? 智能變電站的實(shí)施 ? 智能變電站繼電保護(hù)技術(shù)規(guī)范 電子式互感器的概念 一種裝置，由連接到傳輸系統(tǒng)和二次轉(zhuǎn)換器的一個(gè)或多個(gè)電流或電壓傳感器組成，用于傳輸正比于被測(cè)量的量，以供給測(cè)量?jī)x器、儀表和繼電保護(hù)或控制裝置。 電子式互感器 電子式互感器通常由 傳感模塊 和 合并單元 兩部分構(gòu)成，傳感模塊又稱(chēng)遠(yuǎn)端模塊 ,安裝在高壓一次側(cè)，負(fù)責(zé)采集、調(diào)理一次側(cè)電壓電流并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。合并單元安裝在二次側(cè)，負(fù)責(zé)對(duì)各相遠(yuǎn)端模塊傳來(lái)的信號(hào)做同步合并處理。電壓等級(jí)越高電子式互感器優(yōu)勢(shì)越明顯。 比較項(xiàng)目 常規(guī)互感器 電子式互感器 絕緣 復(fù)雜 絕緣簡(jiǎn)單 體積及重量 大、重 體積小、重量輕 CT動(dòng)態(tài)范圍 范圍小、有磁飽和 范圍寬、無(wú)磁飽和 PT諧振 易產(chǎn)生鐵磁諧振 PT無(wú)諧振現(xiàn)象 CT二次輸出 不能開(kāi)路 可以開(kāi)路 輸出形式 模擬量輸出 數(shù)字量輸出 電子式互感器的原理和分類(lèi) ? 按一次傳感部分是否需要供電劃分 – 有源式電子互感器 – 無(wú)源式電子互感器 ? 按應(yīng)用場(chǎng)合劃分 – GIS結(jié)構(gòu)的電子互感器 – AIS結(jié)構(gòu) (獨(dú)立式 )電子互感器 – 直流用電子式互感器 電子式互感器的原理和分類(lèi) 電子式互感器有 源 式無(wú) 源 式電 流 互 感 器電 壓 互 感 器法 拉 第 電 磁感 應(yīng) 原 理R o g o w s k i線 圈低 功 率 線 圈電 容 分 壓電 阻 分 壓電 流 互 感 器電 壓 互 感 器法 拉 第 磁 旋光 效 應(yīng)賽 格 耐 克效 應(yīng)磁 光 玻 璃 型全 光 纖 型普 克 爾效 應(yīng) 型逆 壓 電效 應(yīng) 型有源電子式互感器 ? 有源電子式互感器 – 利用電磁感應(yīng)等原理感應(yīng)被測(cè)信號(hào) ? CT：空心線圈 (RC)；低功率線圈 (LPCT) ? PT：分壓原理 電容、電感、電阻 – 傳感頭部分具有需用電源的電子電路 – 利用光纖傳輸數(shù)字信號(hào) – 獨(dú)立式、 GIS式 有源電子式互感器 ? 電流互感器利用空芯線圈及低功率線圈傳感被測(cè)一次電流。低功率線圈（ LPCT）的工作原理與常規(guī) CT的原理相同，只是 LPCT的輸出功率要求很小，因此其鐵芯截面就較小?？招揪€圈是一種密繞于非磁性骨架上的螺線管，如圖所示?？招揪€圈不含鐵芯，具有很好的線性度。 ? 空芯線圈的輸出信號(hào) e與被測(cè)電流 i有如下關(guān)系： 有源電子式互感器 ? 電壓互感器利用電容分壓器測(cè)量電壓。為提高電壓測(cè)量的精度，改善電壓測(cè)量的暫態(tài)特性，在電容分壓器的輸出端并一精密小電阻。電容分壓器的輸出信號(hào) U0 與被測(cè)電壓 Ui有如下關(guān)系： ? 式中 C1為高壓電容， C2為低壓電容。利用電子電路對(duì)電壓傳感器的輸出信號(hào)進(jìn)行積分變換便可求得被測(cè)電壓。 GIS用電流電壓組合式互感器 a:一次導(dǎo)體 b:SF6氣體 c:電容環(huán) d:線圈 e:接地外殼 f:采集器 Rogowski線圈 電容環(huán) A/D采樣 光纜 GIS用電流電壓組合式互感器 220kV500kV電壓等級(jí) GIS電子式電流電壓互感器 GIS用電流電壓組合式互感器 110kV及以下電壓等級(jí) GIS電子式電流電壓互感器 獨(dú)立式有源（組合式）電子互感器 激光器 驅(qū)動(dòng)電路 PIN 數(shù)據(jù)處理 合并單元 保護(hù) 測(cè)控 計(jì)量 LPCT 空芯線圈 遠(yuǎn)端模塊 復(fù)合絕緣子 光纖 光纜 電容分壓器 油 IEC600448 IEC6185091/2 保護(hù)、測(cè)控、計(jì)量 有源電子式互感器的關(guān)鍵技術(shù) 遠(yuǎn)端傳感模塊的穩(wěn)定性和可靠性（安置在室外時(shí)溫度、電磁干擾等） 繞制在陶瓷骨架上的空芯線圈結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性對(duì)測(cè)量精度的影響。 對(duì)獨(dú)立結(jié)構(gòu)的有源式電子互感器的遠(yuǎn)端模塊取電技術(shù)。 無(wú)源電子式互感器 與有源式電子互感器相比，無(wú)源式電子互感器的傳感模塊利用光學(xué)原理，由純光學(xué)器件構(gòu)成，不含有電子電路，其有著有源式無(wú)法比擬的電磁兼容性能 – 利用光纖傳輸傳感信號(hào) – 傳感頭部分不需電子電路及其電源 – 獨(dú)立安裝的互感器的理想解決方案 – Faraday磁光效應(yīng)（電流互感器） – Pockels電光效應(yīng)（電壓互感器） Faraday磁光效應(yīng)（電流互感器） Pockels電光效應(yīng)（電壓互感器） 無(wú)源電子式互感器結(jié)構(gòu) 保 護(hù)測(cè) 控計(jì) 量光 纖 電 流 傳 感 器絕 緣 子光 纖光 纜一 次 導(dǎo) 線光 纖 耦 合 器光 纖 偏 振 器合并單元主 控 室 或 保 護(hù) 小 室一 次 場(chǎng)光 纖 調(diào) 制 器光 源 驅(qū) 動(dòng)信 號(hào) 解 調(diào)A 相B 相C 相無(wú)源電子式互感器 無(wú)源電子式互感器的關(guān)鍵技術(shù) ? 光學(xué)傳感材料的選擇 ? 傳感頭的組裝技術(shù) ? 微弱信號(hào)檢測(cè) ? 溫度對(duì)精度的影響 ? 振動(dòng)對(duì)精度的影響 ? 長(zhǎng)期穩(wěn)定性 電子式互感器 合并單元 合并單元對(duì)來(lái)自遠(yuǎn)端模塊的各相電流電壓信號(hào)進(jìn)行同步，并轉(zhuǎn)發(fā)給二次設(shè)備 電子式互感器配置原則 ? 配置原則是保證一套系統(tǒng)出問(wèn)題不會(huì)導(dǎo)致保護(hù)誤動(dòng)，也不會(huì)導(dǎo)致保護(hù)拒動(dòng) ? 電子式互感器的遠(yuǎn)端模塊和合并單元需要冗余配置 ? 遠(yuǎn)端模塊中電流需要冗余采樣 ? 合并單元冗余配置并分別連接冗余的電子式互感器遠(yuǎn)端模塊，合并單元可以安裝在開(kāi)關(guān)附近或保護(hù)小室 電子式互感器配置原則 220kV及以上電壓等級(jí)： ? 羅氏線圈和低功率線圈均雙重化 ? A/D采樣雙重化 ? 合并單元雙重化 ? 采用組合式：三相電流、三相線路 PT 電子式互感器配置原則 110kV電壓等級(jí)： ? 不需雙重化 ? 220kV及以上主變的 110kV側(cè)需雙重化 ? 建議采用組合式：三相電流、三相線路 PT 110kV以下電壓等級(jí)： ? 不建議采用電子式互感器 傳統(tǒng)互感器就地采樣 ? 技術(shù)簡(jiǎn)單 ? 可與智能終端合并，節(jié)省設(shè)備 ? 減少電纜，降低負(fù)載提高傳統(tǒng)互感器性能 電子式互感器采樣值傳輸規(guī)約 ? IEC 600448: 物理層 ：傳輸速度 ，曼徹斯特編碼， 光纖或銅線傳輸 鏈路層 ： IEC6087051規(guī)定的 FT3格式 應(yīng)用 ：固定數(shù)據(jù)集 優(yōu)點(diǎn) ：不依賴(lài)于外部同步時(shí)鐘，誰(shuí)用數(shù)據(jù)誰(shuí)同步