【正文】 智能變電站相關技術介紹 2022年 5月 武漢 主要內(nèi)容 電子式互感器 /合并單元 2 智能終端 3 智能變電站的優(yōu)勢 1 IEC 61850標準 4 時鐘同步 5 1 智能變電站的優(yōu)勢 智能變電站是智能電網(wǎng)的重要內(nèi)容 智能變電站 對智能電網(wǎng)的建設將起到先驅作用 智能 電網(wǎng) 輸電 發(fā)電 變電 配電 調(diào)度 用電 變電領域的發(fā)展重點是 智能 變電站 1 智能變電站的優(yōu)勢 變電站綜合自動化 智能變電站 變電站層 間隔層 過程層 微機保護 /微機測控 計算機監(jiān)控系統(tǒng) 新型電子式互感器 數(shù)字化一次設備 網(wǎng)絡 IEC 618508 網(wǎng)絡 IEC 618509 一次設備 計算機監(jiān)控系統(tǒng) 微機保護 /微機測控 電磁式互感器 網(wǎng)絡 103規(guī)約 電纜 ? 光纖代替電纜 ，設計安裝調(diào)試都變得簡單 ? 模擬量輸入回路和開關量輸入輸出回路都被通信網(wǎng)絡所取代， 二次設備硬件系統(tǒng)大為簡化 ? 統(tǒng)一的信息模型， 避免了規(guī)約轉換 ，信息可以充分共享 ? 可觀測性和可控性增強， 產(chǎn)生新型應用 ：如狀態(tài)監(jiān)測、站域保護控制 1 智能變電站的優(yōu)勢 1 智能變電站的優(yōu)勢 交流輸入模件 Ａ／Ｄ變換 微計算機 開入開出模件 人機對話模件 端子箱 繼電保護 電纜 電纜 1 智能變電站的優(yōu)勢 交流輸入模件 Ａ／Ｄ變換 微計算機 智能終端 人機對話模件 合并單元 高速以太網(wǎng)通信 一次設備的數(shù)字化改變了繼電保護設備的結構 繼電保護 1 智能變電站的優(yōu)勢 3）新體系結構 合并 單元 智能 終端 SV GOOSE 1）新裝置、新設備 電子式互感器、合并單元 智能終端、交換機等 2）新標準 繼電保護系統(tǒng)、通信網(wǎng)絡結構 IEC 61850標準、 IEEE 1588 監(jiān)控主機 MMS 4）新功能與新應用 智能變電站的本質(zhì)特征 ? 過程設備的數(shù)字化 ? 信息傳輸?shù)木W(wǎng)絡化 電子式互感器 /合并單元 智能終端 IEC 61850標準 網(wǎng)絡通信技術 1 智能變電站的優(yōu)勢 主要內(nèi)容 電子式互感器 /合并單元 2 智能終端 3 智能變電站的優(yōu)勢 1 IEC 61850標準 4 時鐘同步 5 電子式互感器 /合并單元 ? 絕緣問題 ：絕緣困難，含油有爆炸危險，造價高 ? 測量準確問題 ：含鐵芯，具有非線性特性，存在飽和問題，不能反映系統(tǒng)故障時非周期性分量；頻帶響應特性較差，頻帶窄 ? 信號輸出問題 ：模擬電信號（ 1A/5A， 100V/） ? 運行安全問題 ：電壓互感器不能短路，電流互感器不能開路，電壓互感器存在鐵磁諧振問題 傳統(tǒng)電磁式互感器的缺點 ? 電子式電流互感器（ 各種名稱 ） 鐵心線圈低功率電流互感器（ 有源 ） 羅可夫斯基空心線圈電流互感器（ 有源 ） 光學電流互感器（ 無源 ） 名稱 鐵心線圈低功率 電流互感器 羅可夫斯基空心 線圈電流互感器 光學電流互感器 傳感原理 電磁感應原理 （互感） 電磁感應原理 （自感） 磁旋光效應原理 信號變換 強電 /弱電 強電 /弱電 強電 /光信號 2 電子式互感器 /合并單元 B 鐵芯線圈 電流 I R Rb 電流 電壓轉換器 高阻 VS 鐵心線圈低功率電流互感器 ? VS 與被測電流 I 成正比 sVpshsNRIN?2 電子式互感器 /合并單元 2 電子式互感器 /合并單元 psr p rsNIIN?傳統(tǒng)電磁式電流互感器 I/I變換 具備低功率輸入接口的設備 鐵心線圈低功率電流互感器 ps r prsV shNRIN?I/V變換 對電磁式電流互感器的改進 羅可夫斯基空心線圈電流互感器 2 電子式互感器 /合并單元 ? 空心線圈的 感應電壓與被測電流的導數(shù)成正比 （ Rogowski， 1912年） ( ) ( )d d Ie t kd t d t?? ? ? ?被測電流 線圈感應電壓 B 空心線圈 電流 I ()et普通光 起偏器 偏振光 磁光材料 磁場 B 檢偏器 Faraday旋光角 ? 2 電子式互感器 /合并單元 光學電流互感器 法拉第磁旋光效應（ 1846年） LlV H d l V N I? ? ? ??入射光 出射光 電流 旋轉角 ?與電流 I成正比關系 I I 磁光玻璃 光纖 高壓側 光纖 高壓側 空心線圈 （或鐵心線圈） 低壓側 低壓側 低電壓信號需要就地數(shù)字化 有源型電流互感器 無源型電流互感器 A/D、積分器等 需要供電！ 2 電子式互感器 /合并單元 2 電子式互感器 /合并單元 有源電子式互感器的供電方式 功電方式 供電原理 主要缺點 CT供電 利用特殊 CT從母線上感應電壓，經(jīng)整流、濾波、穩(wěn)壓后供電 散熱（大電流） 死區(qū)（小電流） 電容分壓供電 利用電容分壓，經(jīng)整流、濾波、穩(wěn)壓后供電 電氣隔離 激光供電 低壓側通過光纖傳輸光能，由光電池將光能專為電能（最大功率 1W） 能量有限 / 成本 /壽命 組合供電 CT供能（或電容分壓供電） +激光供電 供能系統(tǒng)復雜 切換問題 2 電子式互感器 /合并單元 LlV H d l V N I? ? ? ??光學電流互感器存在的問題 該比例系數(shù)（維爾德常數(shù)）是 溫度 和 光源工作波長 的函數(shù) =TVV ?（ ， ）溫度 對精度的影響 LED發(fā)光二極管老化 信號處理技術（自適應補償） 保證驅動電流恒定 對策： 光源工作波長是 溫度 和 驅動電流 的函數(shù) 2 電子式互感器 /合并單元 分壓型電壓互感器（ 有源 ） ? 電子式電壓互感器 阻容分壓 電容分壓 電阻分壓 R1 R2 Usr 與常規(guī)電容式電壓互感器原理相同，輸出電壓不超過 177。 5V 光學電壓互感器（ 無源 ） 線偏振光通過有電場作用的 Pockels晶體時，折射成兩束線偏振光， 兩者相位差正比與被測電壓 2 電子式互感器 /合并單元 Pockels效應（ 1893年） 合并單元 2 電子式互感器 /合并單元 合并單元 MU ECT EVT 其他 MU Ia， Ib， Ic（保護） Ia， Ib， Ic（測量） 3Io Ua， Ub， Uc， 3Uo 母線電壓 多路電流電壓信號的采集與處理 主要功能： 電流電壓信號同步 報文處理和發(fā)送 IEC 600448 IEC 6185092 保護 測控 計量 錄波 SV報文 點對點或 交換式以太網(wǎng) 2 電子式互感器 /合并單元 有源電子式電流互感器 保 護測 控