【正文】 數(shù)字化變電站技術(shù)培訓 常規(guī)變電站與數(shù)字化變電站結(jié)構(gòu)圖對比 數(shù)字化變電站技術(shù)培訓 數(shù)字化變電站相關(guān)設(shè)備 1）過程層設(shè)備： 非常規(guī)互感器； 合并單元； 智能終端； 智能開關(guān)。 ? 采用現(xiàn)代通信技術(shù)，使用通信媒介替代傳統(tǒng)的電纜，分層組網(wǎng)使變電站層次結(jié)構(gòu)關(guān)系得以簡化，降低二次系統(tǒng)的復雜性。數(shù)字化變電站技術(shù)則是電網(wǎng)自動化技術(shù)的五個主要研究課題之一 。 數(shù)字化變電站技術(shù)培訓 ? 《 國家電網(wǎng)公司“十一五”科技發(fā)展規(guī)劃 》 ，電網(wǎng)自動化技術(shù)為提高電網(wǎng)運行管理控制水平的六個重點技術(shù)領(lǐng)域之一。 ? 變電站內(nèi)各個設(shè)備采用統(tǒng)一的 IEC 61850標準，實現(xiàn)互操作性 ? 使用智能的一次設(shè)備，而傳統(tǒng)的一次設(shè)備均應(yīng)具備智能接口，使用統(tǒng)一的通信標準，而非直接輸出傳統(tǒng)的電壓，電流，接點等復雜非統(tǒng)一的接口。 在邏輯結(jié)構(gòu)上根據(jù)當前數(shù)字化變電站使用的IEC61850通信協(xié)議的定義 ， 可分為三個層次 ， 分別稱為 “ 過程層 ” 、 “ 間隔層 ” 、 “ 站控層 ” 。 技術(shù)特征 ： ? 數(shù)據(jù)采集數(shù)字化 ? 系統(tǒng)分層分布化 ? 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊化 ? 系統(tǒng)建模標準化 ? 設(shè)備檢修狀態(tài)化 ? 設(shè)備操作智能化 數(shù)字化變電站技術(shù)培訓 不同點： ? 傳統(tǒng)電磁式互感器被非常規(guī)互感器代替。 數(shù)字化變電站特征 數(shù)字化變電站與傳統(tǒng)變電站比較 數(shù)字化變電站技術(shù)培訓 2 IEC61850標準介紹 數(shù)字化變電站技術(shù)培訓 數(shù)字化變電站技術(shù)培訓 ? 歷 ? 史 ? 過 ? 程 數(shù)字化變電站技術(shù)培訓 IEC 61850是國際電工委員會 TC57制定的《變電站通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)》系列標準，為基于網(wǎng)絡(luò)通信平臺的變電站自動化系統(tǒng)唯一國際標準，也是國家電力行業(yè)相關(guān)標準的基礎(chǔ)。 標準應(yīng)該是充分考慮未來技術(shù)發(fā)展的，也就是說它應(yīng)該能夠跟上通訊技術(shù)的進步以及系統(tǒng)擴容的要求。 CO、 ST、 SE、 DC分別表示數(shù)據(jù)為控制型、狀態(tài)型、可修改定值型、描述型。 ?具備自我描述功能 ，可以自我描述數(shù)據(jù)的含義 (名稱(name)),數(shù)據(jù)的類型 (如整形，浮點或某種復雜結(jié)構(gòu) ),不再需要核對點表定義；使用任何符合 IEC61850的瀏覽工具，即可瀏覽到裝置內(nèi)的全部信息，以及設(shè)置參數(shù)等；不存在專用工具軟件問題 ?層次化的結(jié)構(gòu)使通信的級聯(lián)和轉(zhuǎn)發(fā)變得易于實現(xiàn) 數(shù)字化變電站技術(shù)培訓 數(shù)字化變電站技術(shù)培訓 數(shù)據(jù)集 數(shù)字化變電站技術(shù)培訓 數(shù)字化變電站技術(shù)培訓 數(shù)字化變電站技術(shù)培訓 數(shù)字化變電站技術(shù)培訓 數(shù)字化變電站技術(shù)培訓 面向關(guān)聯(lián)通信機制 數(shù)字化變電站技術(shù)培訓 數(shù)字化變電站技術(shù)培訓 數(shù)字化變電站技術(shù)培訓 ? IEC 61850作為下一代變電站的無縫通信協(xié)議標準，充分借鑒了變電站通信、計算機、工業(yè)控制等領(lǐng)域的長期經(jīng)驗，采用面向?qū)ο笏枷雽ψ冸娬旧婕暗脑O(shè)備與通信服務(wù)進行了功能建模、數(shù)據(jù)建模，并規(guī)范了一套抽象的通信接口，使協(xié)議擁有足夠的開放性以適應(yīng)未來的變電站通信發(fā)展的要求。 ? 沒有點號對照表是無法理解的。 ? PSI 3000系列裝置中支持 IEC 61850中應(yīng)用關(guān)聯(lián)、服務(wù)器/邏輯設(shè)備 /邏輯節(jié)點 /數(shù)據(jù)模型、數(shù)據(jù)集模型、定值組控制模型、報告模型、控制模型、時間同步模型、采樣值模型的傳輸?shù)确?wù)。 ? 完整實現(xiàn)站層和間隔層部分規(guī)約包括 GOOSE,由于存在網(wǎng)絡(luò)沖突，可能會造成 GOOSE報文的延遲，超出 4ms；國外為此已經(jīng)開發(fā)出了專用的 IEC61850的交換機（美國格雷特公司），可以使 GOOSE報文得到優(yōu)先交換，但價格非常昂貴。減少綜合自動化后臺配置數(shù)據(jù)庫工作量。 ? IEC 618509 過程層是基于電子式互感器，測量源頭的數(shù)字化，所以我們將目前采用 支持 IEC 618509的保護，也稱為數(shù)字式保護。 ? 圓石變對交直流、消耗線圈等系統(tǒng)采用了一些自定義參數(shù) 數(shù)字化變電站技術(shù)培訓 推廣 IEC 61850標準應(yīng)用 ? IEC 61850通信標準將是未來變電站的發(fā)展趨勢 ，是變電站自動化發(fā)展的一個重要里程碑。 數(shù)字化變電站技術(shù)培訓 電子式互感器分類 根據(jù) IEC標準，從測量原理分類，電子式電流互感器包含了光學電流互感器、空芯電流互感器 (又稱為Rogowski線圈 )及低功率型電流互感器三種；電子式電壓互感器包含了光學電壓互感器、分壓型電壓互感器等兩種。 數(shù)字化變電站技術(shù)培訓 ? 電子式 CT/PT在電壓等級越高的變電站，其性能價格比越優(yōu)。其額定電流可由幾十安到幾千安，過電流范圍可達幾十萬安，一個 OCT可以同時滿足計量和繼電保護的需求。 數(shù)字化變電站技術(shù)培訓 有源磁光玻璃型電流互感器 在高壓系統(tǒng)該種互感器利用光纖的激光能供電，對于低壓系統(tǒng) (10KV及以下 )，能夠解決絕緣問題，ROGOWSKI線圈的輸出直接接到集中的模擬－數(shù)字轉(zhuǎn)換器上，不再需要光供電，成本較低；高壓系統(tǒng)用的互感器在就地直接將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，再經(jīng)光纖輸出。 數(shù)字化變電站技術(shù)培訓 合并器同步 合并單元提供同步信號輸入通道，可以接收變電站同步信號以同步連接的各采集器；如果變電站同步信號丟失，合并單元將告知二次設(shè)備采用插值法進行同步。 ? 可以采用測控裝置替代站內(nèi)電量平衡用電能表，并且該類測控裝置應(yīng)通過 MC認證。 IEC 61850標準最終目標：三網(wǎng)合一 。 數(shù)字化變電站技術(shù)培訓 單星型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 數(shù)字化變電站技術(shù)培訓 組網(wǎng)方式 ? 過程層網(wǎng)絡(luò)本次改造項目采用點對點連接模式 ? 選擇理由： ? IEC 6185092這種通信模式也要求間隔層設(shè)備網(wǎng)絡(luò)接收處理數(shù)據(jù)能力更強 ， 大致估算過程層網(wǎng)絡(luò)上每個端口的數(shù)據(jù)流量達到約 30Mbit/S， 受現(xiàn)階段技術(shù)水平和制造成本的限制 ， 過程層組網(wǎng)后網(wǎng)絡(luò)流量過大 ， 數(shù)據(jù)包網(wǎng)絡(luò)交換延遲時間抖動太大 ， 甚至發(fā)生丟包 ? 根據(jù) 《 IEC61850國際標準工程化實施技術(shù)規(guī)范 （ 送審稿 ） 》 要求過程層采樣值通信宜采用點對點方式通信并使用 DL/ 。 ? 雖然 IEC61850標準要求的方法是兩個網(wǎng)絡(luò)合用 ， 但國內(nèi)為了可靠起見 ， 大部分制造廠將兩個網(wǎng)絡(luò)分開 。 重發(fā)機制確保了信息的可靠性 。 GOOSE重復策略 新事件：數(shù)據(jù)交換 時間 最大重復間隔 最大重復間隔 快速重復 數(shù)字化變電站技術(shù)培訓 5 國內(nèi)數(shù)字化變電站建設(shè)現(xiàn)狀 數(shù)字化變電站技術(shù)培訓 IEC 61850 通信結(jié)構(gòu)體系圖 PROT CONTR PROT CONTR Sensor Actuator Sensor Actuator 4,5 3 3 1,6 1,6 8 9 7 2 變電站層 間隔層 過程層 2 4,5 圖 1 數(shù)字化變電站技術(shù)培訓 國內(nèi)數(shù)字化變電站方式一 特點： 第一種方式是實現(xiàn)了變電站層與部分間隔層功能，未實現(xiàn)間隔層設(shè)備間 GOOSE通信功能。 ? 仍局限于傳統(tǒng)變電站思維設(shè)計模式，數(shù)字化變電站技術(shù)有利于實現(xiàn)二次設(shè)備分散布置、測控裝置就地、減少站內(nèi)二次設(shè)備數(shù)量、減少站內(nèi)電纜； ? 大多屬于試驗示范新建項目、缺乏傳統(tǒng)站向數(shù)字化改造經(jīng)驗。 ? 減少站內(nèi)二次設(shè)備數(shù)量，考慮站內(nèi)設(shè)備整合。 ? 分為三個網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)：站控層網(wǎng)絡(luò)、專用 GOOSE網(wǎng)絡(luò)、過程層網(wǎng)絡(luò)。采用 GOOSE通信實現(xiàn)監(jiān)控互聯(lián)閉鎖和保護的跳閘功能。 數(shù)字化變電站技術(shù)培訓 改造的可行性 ? 數(shù)字化變電站的基本還是按照一次設(shè)備的間隔布置 ， 公用設(shè)備相對說來比較少 ， 主要需要解決 PT、 主變的問題 。 數(shù)字化變電站技術(shù)培訓 具體改造方案 按 IEC 61850標準實現(xiàn)變電站層、間隔層、過程層 基礎(chǔ)上，根據(jù)設(shè)備布置方式不同和電子式互感器在改造站應(yīng)用規(guī)模的不同，本次共給出三種方案參考。 數(shù)字化變電站技術(shù)培訓 方案一裝置布置示意圖 數(shù)字化變電站技術(shù)培訓 方案一的優(yōu)越性 ? 采用光電 CT/PT， 不含鐵心 ， 消除了磁飽和 、 鐵磁諧振等問題 ， 提高了保護動作可靠性 。 ? 模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號傳輸 ， 抗干擾能力強 ， 減少了傳輸中引起的誤差 。 ? 合并單元需要時間精確同步 ， 如果失去同步 ， 會使數(shù)據(jù)采集不同步 ， 從而有造成保護誤動的可能 。 數(shù)字化變電站技術(shù)培訓 普通雙層端子箱 存在問題： a、 制造廠目前拿不出該室外端子箱的檢測 、 試驗報告 ， 無法得到可信的技術(shù)參數(shù) （ 合并單元工作環(huán)境要求： 工作溫度 ， 10－ 40℃ ， 相對濕度 ， 5％～ 95％ ；保護測控裝置工作環(huán)境要求：工作溫度， 1070℃ ， 相對濕度 ， ≤ 95%；大氣壓力 ， 80110KPa。故我們不建議采用 。 整個箱體達到防護等級 IP55,符合 EN60 52 NEMA 3R要求。 ? 雨天 、 高溫時箱內(nèi)智能設(shè)備檢修工作很難開展 。 數(shù)字化變電站技術(shù)培訓 方案一示意圖 數(shù)字化變電站技術(shù)培訓 方案二示意圖 數(shù)字化變電站技術(shù)培訓 室外光纜路徑方案比較 ? 方案 ⑴ 間隔界面清晰 ， 安全性較高 ， 經(jīng)濟性 、 美觀性稍差 ， 但施工難度小 ， 有利于運行維護 ， 在現(xiàn)場得到普遍應(yīng)用； ? 方案 ⑵ 經(jīng)濟性 、 美觀性較好 ， 但施工難度很大 ，光纖接續(xù)包在通訊上應(yīng)用很普遍 ， 但在數(shù)字化變電站內(nèi)應(yīng)用無實際經(jīng)驗 ， 可靠性有待驗證 ， 一旦接續(xù)包或 96芯光纜發(fā)生故障 ， 影響面較大 ， 對該方案及光纖接續(xù)包的可靠性還需進一步論證 。 ? 另外考慮到 10kV出線大多為專線用戶 ， 在電度計量方面容易讓現(xiàn)有用戶接受 。 ? 目前數(shù)字化變電站合理的組網(wǎng)方式