智能产品介绍西电集团

1、1 1 概述概述 1.1目前国内外数字化变电站发展现状 1.2 西开有限智能化组件研发概况 2 2 西开有限智能化产品介绍西开有限智能化产品介绍 2.1 西开有限智能一次设备智能组件介绍 2.2 国网智能化变电站配置要求概述 2.3 西开有限产品对于针对国网智能化变电站的解决方案 2.4 西开有限各项智能化产品具体工程应用介绍 1 1 概述概述 2009年5月21日,国家电网公司明确提出建设“具有信息化、 自动化、互动化的智能电网”，计划到2020年全面建成统一坚强 的智能电网。 2010年3月5日，国务院总理温家宝在十一届全国人大三次会 议上的政府工作报告中明确指出：“推广高效节能技术，积极

2、发 展新能源和可再生能源，加强智能电网建设”。智能电网建设首 次在政府报告中出现，表明由我国电力企业率先倡导和实施的智 能电网建设规划得到了党中央、国务院的高度重视，并从企业行 为上升为国家战略。 在智能化开关技术方面，虽然有国外同类先进技术可以借鉴， 但智能化开关设备的研发设计，主要依靠自主创新和自主制造， 智能化开关设备技术的突破，将为我国智能电网的建设提供强有 力的设备支撑。 1.1目前智能化变电站国内外发展水平 国外现状：国外现状： 上世纪末开始了智能化变电站的理论研究，IECTC57技 术委员会,于1996年开始着手建立变电站通信网络和系统规 约IEC61850。 2004年正式发布

3、了面向未来变电站内通讯网络和系统 的标准IEC61850 ，并由ABB、SIEMENS、AREVA、GE等公司 投入智能化变电站系统的研发工作,同时进行了变电站开放 通讯示范工程建设。 目前国际上智能化变电站的研究已从实验室阶段进入 实际工程应用阶段。 虽然国内变电站综合自动化系统得到初步的广泛应用，大大提高虽然国内变电站综合自动化系统得到初步的广泛应用，大大提高 了变电站的自动化水平，但目前存在诸多问题。了变电站的自动化水平，但目前存在诸多问题。 1) 1) 在传统设计变电站上，各个厂家间设计标准不同、通讯协在传统设计变电站上，各个厂家间设计标准不同、通讯协 议不兼容、通讯方式多种多样，站内

4、通信网络无法实现信息共享等问议不兼容、通讯方式多种多样，站内通信网络无法实现信息共享等问 题，导致在工程应用中，常常花费大量时间和精力于实现多种通信规题，导致在工程应用中，常常花费大量时间和精力于实现多种通信规 约间的系统接入与测试。约间的系统接入与测试。 2) 2)在传统变电站运行中，存在二次电缆过多，信号定义混乱，在传统变电站运行中，存在二次电缆过多，信号定义混乱， 系统结构复杂，网络通信的实时性和可靠性不高等问题，增加了运行系统结构复杂，网络通信的实时性和可靠性不高等问题，增加了运行 维护的难度。维护的难度。 3) 3) 现有传统变电站自动化系统无法适应不同电压等级变电现有传统变电站自动

5、化系统无法适应不同电压等级变电 站对功能和性能的不同要求，无法实现调度自动化系统无缝联接，也站对功能和性能的不同要求，无法实现调度自动化系统无缝联接，也 无法满足大电网、大系统分层分布式监控的要求，成为阻碍电网发展无法满足大电网、大系统分层分布式监控的要求，成为阻碍电网发展 的瓶颈。的瓶颈。 国内现状：国内现状： 随着光纤通讯、以太网技术和智能电气设备的不断发展成熟，基于通随着光纤通讯、以太网技术和智能电气设备的不断发展成熟，基于通 用网络平台的统一开放的数字变电站自动化系统已经成为未来发展的方向。用网络平台的统一开放的数字变电站自动化系统已经成为未来发展的方向。 IEC61850 IEC61

6、850 是基于通用网络平台的变电站自动化系统的唯一国际标准，是基于通用网络平台的变电站自动化系统的唯一国际标准， 它基于它基于 XML(XML(扩展标记语言扩展标记语言) ) 技术的变电站设备自描述文档，提出在技术的变电站设备自描述文档，提出在 IED(IED(智能电子设备智能电子设备) )直接上网的新型电力系统构架中直接上网的新型电力系统构架中, ,采用自描述文档的设采用自描述文档的设 备管理方式，不仅用于变电站内通信，而且用于变电站与调度控制中心通备管理方式，不仅用于变电站内通信，而且用于变电站与调度控制中心通 信，为变电站自动化监控系统和调度自动化系统的设备管理和扩展提供了信，为变电站自

7、动化监控系统和调度自动化系统的设备管理和扩展提供了 一种新的思路。一种新的思路。 目前，国内大多数生产厂家，智能一次设备所配用的智能控制终端、目前，国内大多数生产厂家，智能一次设备所配用的智能控制终端、 合并单元及采集器，均由二次厂家研发提供，只是将一次设备与二次设备合并单元及采集器，均由二次厂家研发提供，只是将一次设备与二次设备 简单的结合，虽然可以实现智能设备的功能，但不是真正的简单的结合，虽然可以实现智能设备的功能，但不是真正的“形神合一形神合一” 的智能一次设备。的智能一次设备。 开关智开关智 能控制能控制 单元单元 智能化智能化 断路器断路器 控制器控制器 合并合并 单元单元 其他处

8、理其他处理 单元单元 保护保护 设备设备 系统层系统层 （站控层）（站控层） HMI 变电站控制器变电站控制器 间隔控间隔控 制单元制单元 XCBR 光纤光纤 间隔间隔1：传统设备：传统设备 （现存的）（现存的） 间隔间隔2：带新型传感器的智能设备：带新型传感器的智能设备 （智能化）（智能化） TV/TAXCBRECT/EVT 电缆电缆 电网调度中心电网调度中心 XSWIXSWI 传统变电站组网与智能化变电站对比图 设备层设备层 智能组件智能组件 西安西电高压开关有限责任公司（以下简称西开有限）近年来通过不 断的努力，率先由一次厂家实现了智能一次设备的研发，真正做到了一次设 备与二次设备的有机

9、结合。 目前在智能化产品的研发上已经取得了重大突破，掌握了智能产品研发 的核心技术，西开有限公司开发出的智能化产品主要包括智能断路器和隔离 开关（包含智能终端），交、直流电子式电流互感器和电子式电压互感器 （包含采集器 + 合并单元）。 在户外独立式电子式电流、电压互感器方面，西开有限目前均已有成 熟的产品推向了市场，正在进一步研发与PASS、GIS和开关柜等配套的各种 电压等级的互感器产品；在智能断路器和隔离开关方面，已经实现了基本功 能的智能化，实现了产品的挂网运行和自制供货。 西开有限目前已经实现了交、直流互感器、断路器、隔离开关等产品一、 二次设备的有机结合，向产品的智能化迈进了可喜的

10、一步。目前智能化断路 器、隔离开关、互感器逐步满足用户的需求，为国网公司实现坚强智能电网 的建设提供优质可靠的智能产品。 1.21.2西安西电高压开关有限责任公司西安西电高压开关有限责任公司智能化组件研发概况智能化组件研发概况 2 西开有限智能化产品介绍西开有限智能化产品介绍 2.1 西开有限智能一次设备智能组件介绍西开有限智能一次设备智能组件介绍 2.1.1电子式互感器产品电子式互感器产品 西开有限公司的互感器一次设计技术在国内同行业中处于 领先水平，但是公司并不满足于现状，时刻跟踪国内外先进的 二次设计技术，于2001年底开始着手开发互感器的二次设备。 2003年500kV电子电流互感器通

11、过了型式试验并且已经在多个工 程上得以应用 ，08年220kV电子式电流互感器研发成功、配GIS 的126kV、252kV电子式电流互感器已经在工程上大面积应用。 直流方面已经有不同电压等级的电子式互感器通过了型 式试验，LELB-258kV直流电子式电流互感器2010年3月初在西北 （宝鸡）-华中（德阳）直流联网工程。 交流输电系统中的电子式互感器 110kV-500kV电子式电流互感器 110kV-500kV电子式电压互感器(正在试验) 110kV-500kV电子式电流电压互感器(正在试验) 配GIS 110kV-220kV电子式电流电压互感器 配PASS开关的电子式电流互感器 配罐式断路

12、器用的 40.5 kV-800kV电子式电流互感器 电子式互感器原理框图 电缆 SF6 绝缘 低压侧解决方案 高压侧解决方案 110kV电子式电流互感器结构图 一般参数 (1) 设备最高运行电压：126kV 设备额定运行电压：110kV 频率：50HZ 额定一次电流：100-3000A 额定准确限值系数(Kalf)：20 额定短路是热电流：40kA(3s) 额定动稳定电流：100kA 额定二次输出：数字信号 测量级：2D41H 保护级：01CFH (9) 准确级 测量级：0.2S 保护级：5TPE (10) 额定工频耐受电压：230kV (11) 额定雷电冲击耐受电压：550kV 220kV电

13、子式电流互感器结构图 设备最高运行电压：252kV 设备额定运行电压：220kV 频率：50HZ 额定一次电流：100-3000A 额定准确限值系数(Kalf) 30 额定短路是热电流：50kA(3s) 额定动稳定电流：125kA 额定二次输出：数字信号 测量级：2D41H 保护级：01CFH (9) 准确级 测量级：0.2S 保护级：5TPE (10) 额定工频耐受电压：460kV (11) 额定雷电冲击耐受电压：1050kV 330kV电子式电流互感器结构图 设备最高运行电压：363kV 设备额定运行电压：330kV 频率：50HZ 额定一次电流：100-3000A 额定准确限值系数(Ka

14、lf) 30 额定短路是热电流：50kA(3s) 额定动稳定电流：125kA 额定二次输出：数字信号 测量级：2D41H 保护级：01CFH (9) 准确级 测量级：0.2S 保护级：5TPE (10) 额定工频耐受电压：510kV (11) 额定雷电冲击耐受电压：1175kV 500kV电子式电流互感器外形图 设备最高运行电压：550kV 设备额定运行电压：500kV 频率：50HZ 额定一次电流：100-4000A 额定准确限值系数(Kalf) 30 额定短路是热电流：50kA(3s) 额定动稳定电流：125kA 额定二次输出：数字信号 测量级：2D41H 保护级：01CFH (9) 准确

15、级 测量级：0.2S 保护级：5TPE (10) 额定工频耐受电压：740kV (11) 额定雷电冲击耐受电压：1675kV 110kV电子式电流互感器 实物图 220kV电子式电流互感器 实物图 330kV电子式电流互感器 实物图 500kV电子式电流互感器 实物图 配126kV GIS电子式电流电压互感器 设备最高运行电压：126kV 设备额定运行电压：110kV 频率：50HZ 额定一次电流：100-3000A 额定准确限值系数(Kalf) 30 额定二次输出：数字信号 测量级：2D41H 保护级：01CFH (9) 准确级 测量级：0.2S 、0.2 保护级：5TPE、3P (10)

16、额定工频耐受电压：230kV (11) 额定雷电冲击耐受电压：550kV 配PASS开关用电 子式电流互感器 一次采集接线配 置图（A、B、C 三相） 采集器采集器 合并单元合并单元 IEC61850-9- 2 多模光纤 配PASS开关用电子式电流互感器 西开有限XDMU系列合并器 根据电网要求和现场运行经验，目前XDMU系列合并器具备 以下自诊断能力： 1）采集器供电电压异常自诊断功能（激光功率太或者 太小，取能供电是否正常及其激光供电和取能供电的快速 切换）； 2）采集器和合并器之间数据通信异常自诊断功能（光 纤连接是否正常、是否有采集数据发送至合并器）； 3）同步信号异常自诊断功能（如同

17、步信号丢失，合并 器中线性差值算法会进行同步计算，同步指示灯闪亮）； 4）IEC61850-9-2数据发送以太网通信是否正常（合并 器自身是否有数据输出，合并器和保护设备之间的通信是 否正常）； 5）间隔内A、B、C相的前端采集自诊断功能（每相采 集是否正常，如有不正常前端面板告警灯常亮）； 直流输电系统中的电子式电流互感器 阀厅 极线 直流滤波支路 中性母线 直流场电子式电流互感器产品 LELB-800W4直流电子式电流互感器 LELB-500直流电子式电流互感器 LELBP-500直流电子式电流互感器 LELB-258直流电子式电流互感器 西开有限电子式互感器的工程应用情况 交流电子式电流

18、互感器工程应用框图 1、500kV桂林变数字化试点科技项目（过程层数字采 样及继电保护动模实验） 2010年2月在北京中国电力科学研究院西开有限 两组电子式电流互感器LGBT-500WR，一组电压互感器 和一组智能终端通过了试验测试，各项参数满足工程 需要，产品性能稳定可靠。参与本次试验的还有国内 南瑞、南自、四方和国外的阿海法。 动模试验配置图（南方电网） 西开CT和PT采集器（动模实验现场） 西开有限有5台LELB-258 光CT运行于500kV西北（宝鸡） 华中（德阳）直流联网工程。 德阳：2台（分别运行于极和极站） 宝鸡：3台（极站一台和极站两台） 2 2、德宝工程西开有限、德宝工程西

19、开有限LELB-258 LELB-258 光光CTCT应用情况应用情况 西开合并单元(1-4) 西开采集器(1-4) 信 号 柱 南瑞 A系统 B系统 西开258kV光CT现场运行接线图 LELB-258kV直流电子式电流互感器的各项指标满足工程参 数要求，运行稳定可靠。依托500 kV德阳-宝鸡直流输变电 工程,开展华中电网直流变电站的试点工作,是一个良好的开 端,西开有限LELB-258kV电子式电流互感器用于直流输电系统 直流滤波器支路上电容器不平衡电流测量的成功应用为800 kV直流变电站换流站的建设打下了基础, 为国家建设更趋科 学、有序和可靠的坚强智能电网提供了有力保障。 我们所开

20、发的ZNK1系列智能开关设备控制单元位于过程层中，该 智能控制单元具有按照IEC61850协议与间隔层通讯，配置断路器参数， 控制断路器动作等功能。2009年我们相继完成了220KV、550KV用断 路器智能控制单元的研制任务。 2.1.2 开关设备智能组件产品介绍 ZNK1系列智 能 开关设备控制单元具 有 2 个 独 立 的100 Mbit / s 以太网口 ,按 IEC 61850 2821 标准和保护测控装置通信 ,支持GOOSE 双网配置，可选配操作回路 ,就地安装在开关现场。智能控制器与一次 设备之间采用硬接线连接。智能控制单元与间隔层保护测控装置之间 通过面向通用对象的变电站事件

21、( GOOSE)实时传送信号量。间隔层保 护装置的跳闸命令以及测控装置的跳合闸命令 ,按不同的 GOOSE 优先 级传送到智能控制单元,由智能控制单元通过硬接线输出到一次设备 , 达到取消屏间硬连接线的要求。现阶段保护测控装置的开入和开出部 分 ,按数字化变电站系统的要求进行设计。 2.1.2.1 ZNK1系列开关控制单元（控制功能单元） 开关智能控制单元外形图 ZNK系列智能开关控制单元作为数字化变电站三层结构中过程 层的典型设备，主要担负一个间隔内一次设备位置和状态告警信 息的采集和监视，对设备的智能控制，并具有防误操作功能。按 照不同类型的一次设备，可配合我公司40.5-550KV各个电

22、压等级 的断路器产品使用。 ZNK系列断路器智能控制单元（以下简称 ZNK或装置）适用 于一个完整的单跳闸线圈的断路器间隔最大容量双母线带旁 母接线形式：1 个断路器和 6 个刀闸。 ZNK系列智能开关控制单元的应用，光缆彻底取代了电缆， 各类信息全部通过光缆交互，将传统断路器改造为满足数字化需 求的智能一次设备。 1) 适用范围适用范围 ZNK系列开关智能控制器 ZNK系列开关智能控制器应用连接图 2) 装置功能详细介绍 a 开入功能 装置开入功能提供32路经光电隔离的空触点开入，用于本间隔内断路 器、刀闸的位置和一次设备告警信息的采集和监视。信号采集回路具有防 止接点抖动的能力。 装置除了

23、硬接点开入外，还支持符合 DL/T 860.72-2004 标准的 GOOSE 服务，满足过程层和间隔层智能设备之间开关量和控制数据交换。 简称 GOOSE 开入。 b 开出功能 装置提供 15 路硬开出接点。其中第 DO1、DO2 路作为保护用断路器 的分合控制，第DO3-DO15 路作为通用控制。 为了保证控制出口的安全 性，装置除了提供具有公共端的合闸分闸接点外，还提供独立的接点控制 开出的电源，有确保装置异常时，分合开出的可靠性。 装置除了硬接点开出外，而且还通过 GOOSE 机制采集的信息或自 身通过逻辑判断出的信息传送给过程层网络，供需要这些信息的智能设 备选用。简称 GOOSE

24、开出。 c机构操作箱控制回路功能 操作回路适用于具有单跳闸线圈三相的断路器控制操作，包含 分合闸回路、分合闸保持回路、防断路器跳跃回路、压力闭锁回路、 SF6 及其他闭锁回路、位置监视回路、 信号回路。 其中防断路器跳 跃回路和闭锁回路可根据用户的选择灵活取消。 c 逻辑闭锁功能 防误措施是保证刀闸操作正确实施的重要措施之一， 不但操作人 员的安全意识加强，必要的设备防误措施也是非常重要的。目前电力 系统使用的防误闭锁装置主要有：机械联锁、电气联锁、机械程序锁、 微机式。本装置内部可实现可靠的硬 件逻辑闭锁功能。 d 对时功能 支持 SNTP对时方式。 对时精度：1 ms。 e 通讯功能 装置

25、适用于符合 IEC 61850 规范的全数字化变电站， 开关量数据 和控制命令以 GOOSE机制在过程层设备和间隔层设备之间双向传递， 通过定制服务，实现过程层网络中智能设备之间的信息共享。 f 智能开关控制单元GOOSE报文配置功能 如上图所示，ZNK系列开关智能控制器除提供用于操作断 路器的GOOSE服务外，按照IEC61850标准，还提供从外部进 行配置的通讯服务，可以通过以太网对智能断路器控制器内部 GOOSE收发参数进行配置。部分可配置参数如： 以太网应用标识（APPID）、控制块标记（GoCBRef）、 数据集标记（DatSet）应用标记（GoID）、源MAC地址、目 的MAC地址

26、、配置版本号（ConfRev），测试模式（Test）、 通道数（NumDatSetEntry）等。 下图即为GOOSE配置界面图： ZNK开关智能控制器GOOSE配置界面 g 记录功能 (1)事件顺序记录，按时间顺序记录通用开入变位、来自过程 层网络的 GOOSE 开入信息。 (2)异常告警记录，详细记录装置自检告警信息。 (3)记录容量，可循环记录 200 次事件和告警信息。 h 装置自检功能 装置自检功能包括开出回路、定值、程序、电源等自检项目。 当在出现异常时，设备输出告警灯点亮， 同时发送 GOOSE 告警 信号， 并根据其严重程度决定是否闭锁装置功能，防止事故的进 一步扩大。 变电站

27、全数字化改造后，光纤网络报文取代了传统电缆。复 杂的网络报文给调试维护工作带来了不便，因此装置提供了详尽 GOOSE 报文记录和网络自检机制。根据告警信息可快速定位故 障，提高维护效率。 2.1.4 断路器设备在线监测装置（状态监测功能单元）断路器设备在线监测装置（状态监测功能单元） 断路器在线监测装置结构图 根据国网导则要求，我们将各个不同监测功能汇总到一台IED装置。如图 示，ZNK系列开关设备在线监测装置由主控制器和传感器组成。每台断路器 都配有一个主控器，每个主控器通过后端的电缆分别和传感器相连接。主控 制器都通过光纤以太网和站控层进行数据交换，本主控器以IEC61850服务器 模式来

28、为站控层服务器提供服务，保证站内监控服务器能够将各主控器的数 据以及判断结果收集起来方便站内管理人员的查看。 1) 在线监测装置功能介绍 通过安装的各种传感器和辅助触点的在线测量，得到开关的机械部 件运动的位移信号和电气操动器件的电流信号，具体包括： 分闸、合闸过程中动触头的行程时间曲线 分/合闸线圈电流波形 储能电机的电流波形 辅助触点的开关状态量 离线试验开关断口状态量 温湿度告警状态检测 SF6气体的密度、微水的参量 2) 分合闸线圈电流实时监测 监测操作线圈电流，绘制电流时间曲线，有效地分析判断操动机构 的状态。通过对线圈电流的监测可以了解断路器操动机构的情况。根据测 得的电流波形计算

29、操动机构启动时间、线圈通电时间等。根据断路器自身 参数范围，比较判断操动机构是否出现铁芯空行程、弹簧卡涩、匝间短路 等故障。 采用弹簧储能传感器将弹簧储能量转换为电信号。储能传感器是由 金属弹性体、电阻应变片和检测电路构成。它具有较高的精度、较好的 线性特性以及可靠的抗干扰能力。其厚度很小(9-12mm)，安装在弹簧底 座上。 检测电路使用惠斯登电桥，可以抑制温度变化的影响和干扰，比较 方便的解决补偿平衡加权问题等，工艺采用独特的电路屏蔽技术，使其 具有较强的抗干扰能力和较高的可靠性，可在电磁干扰环境下长期稳定 工作。 3) 弹簧储能在线监测 图2-14弹簧状态监测传感器原理图 4) SF6气

30、体微水、密度实时监测 监测SF6气体的密度、微水、温 度、压力、露点、监测是否有气体泄 露或者压力变小。通过带有变送装置 的传感器把断路器的SF6状态引入系 统进行监测。 气体密度温度监测装置气体微水监测装置储能状态，气体密度监测显示 2.1.5智能隔离开关设备的在线监测装置智能隔离开关设备的在线监测装置 ZNK系列开关设备智能控制器中的的隔离开关在线监测 装置可以对隔离开关使用过程中的几个关键的模拟量进行测 量，如通过测量电机输出轴的扭矩，获得连杆机构的扭矩， 通过无线测量温度模块，测量触头温度等。装置将这些信号 汇总后，以基于IEC61850的接口的报文的形式通过光纤以太 网发送给站控层主

31、机。 扭矩测量曲线图 1) 隔离开关与操作机构的连杆扭矩的实时在线监测 通过ZNK系列开关设备智能控制器附带的隔离开关在 线监测装置可以对隔离开关连杆扭矩实时在线监测。装置 通过在驱动电机的输出轴上安装一台扭矩传感器的方式来 测量系统扭矩，同时传送信号到控制箱内部进行处理，最 后通过RS485或以太网线将扭矩测量值输出到上位监测系 统。如图所示，通过系统的测量隔离开关与操作机构的连 杆扭矩可以发现任何情况下显现的连杆故障。根据特定型 号的隔离开关，设定一从开位到关位和从关位到开位的扭 矩正常范围。对实时测量的扭矩曲线进行判断，当高于或 低于正常扭矩范围则认为连杆系统异常，同时发出报警信 息。这

32、样就降低了隔离开关维护成本，方便了后期维护， 真正实现了在线检修。 2) 隔离开关隔离开关设备在线监测装置（状态监测功能单元）设备在线监测装置（状态监测功能单元） 触头温度测量原理图 如图所示，在隔离开关触头附近安装一台无线测温模块对触头位置 的温度进行测量。无线测温模块发送携带触头温度信息的无线射频信号 到隔离开关控制箱，在控制箱内部有接收模块与之相对，它只接收特定 测温模块发来的温度信息。射频信号采取多重加密校验，保证了信号传 输的安全性和可靠性。控制箱内的接收模块将温度信号转化后以数字量 的形式输出给控制箱的主控制器，主控制器最后再通过RS485或以太网 线将温度测量值输出到上位监测系统

33、。通过这种解决方法可实现永久测 量隔离开关的温度，用户可根据具体使用条件，设定温度报警极限，如 标准橙色预警60，橙色预警70。该测量系统是一种可以提高隔离开 关寿命和可靠的检测危险点的高安全系统。 配合隔离开关智能控制器对刀闸位置及电机状态等开关量的监 测，该解决方案可实现隔离开关刀闸实时监控，操作监控，操作的 安全，和危险点报警等功能，同时还具有安装和维护简单，寿命长 等优点，可为用户提供满意的隔离开关在线监测解决方案。 我公司研发的智能化产品的优势： 1)我公司可成套提供自主研发的电子式互感器（合并器），智能断 路器（智能控制单元,智能在线监测单元），智能PASS开关等设备。由 于我公司

34、前身为一次厂家，有着多年一次开关设备的生产经验，根据一 次断路器各项特性开发智能控制器单元和在线监测装置单元，保证了运 行的可靠性。 2) 对于智能开关设备的数字接口，目前尚无国标发布。我公司产品 设计开发和型式试验严格按IEC62271-3高压开关设备和控制设备 基于IEC61850的数字接口标准执行，在许昌开普实验研究院通过所 有型式试验，保证了整个智能设备系统的可靠性。 2.1.6 西开有限研发系列智能化产品的优势西开有限研发系列智能化产品的优势 2.2智能化变电站配置要求概述智能化变电站配置要求概述 智能化变电站是坚强智能电网的重要基础和支撑。按照“统 一规划、统一标准、统一建设”的原

35、则，国网编写了智能变电 站技术导则。其中蕴涵了积极创新变电站建设理念，着力推广 新技术，探索新型运营管理模式的思想，力求充分展现智能变电 站技术的前瞻、经济合理、环境友好、资源节约等先进性，引领 智能变电技术发展方向。 智能变电站的体系结构分为设备层、系统层。设备层由变压器、 断路器、互感器等多设备对象组成，完成能量传输及测量、控制、 保护、计量等功能。在设备层中，智能综合组件是灵活配置的物 理设备，包括如下逻辑单元： a ）通讯单元 b）测量单元、控制单元、保护单元、计量单元、状态检测单 元中的一个或几个单元 外置的智能综合组件的形态可以是状态检测的智能附件、测控 装置、保护装置。每个设备可

36、以是如下形式之一： a）独立运行的电力功能元件加上外置的一个或多个智能综合组件。 b）电力功能元件加上内嵌的包含状态监测单元的智能综合组件加上 外置的一个或多个智能综合组件。 c）电力功能元件加上内嵌的智能综合组件。 在系统层中，包括网络通讯系统、对时系统、后台监控系统、 站域保护、对外通讯系统等子系统。其中，SCADA、操作闭锁、 同步相量采集、电能量采集、备自投、低压/低频解列、故障录波、 保护信息管理等各项功能应高度集成一体化。根据变电站的电压 等级和复杂程度，可以集成在一台计算机或嵌入式装置，也可以 发布在多台计算机或嵌入式装置。 系统层 设备层 智能综合 组件 电力功 能元件 智能综

37、合 组件 电力功 能元件 智能综合 组件 电力功 能元件 站域保护站域保护 系统层网络 设备一设备二设备三 服务器/工作站服务器/工作站外部通讯站 智能变电站体系结构图 MMS等 2.3.1 智能PASS开关设备解决方案 在该方案中，通过ZNK系列智能控制器装置实现对 ZHW4系列PASS开关的智能化控制，将PASS开关专用 LENVQB系列电子式电流互感器和ZNK系列智能控制器功能 有机整合后形成专用的智能组件控制柜放置于PASS开关本体 旁，通过专用交换机实现对上位按IEC61850标准与系统层通 讯。本方案完全按照分布式系统的设计要求，就地安装在过 程接口单元，采集状态在线监测信号，通过

38、以太网与安装在 控制室的系统设备相连接，实现全变电站的智能化。在设计 过程中充分考虑了控制系统的安全性，各种闭锁、开放控制 电路的设置，高可靠性连接元件的选用，新型大接点容量继 电器的使用，出口继电器校验等措施，保证了装置能更安全 可靠地运行。 2.3西开有限产品对于针对国网智能化变电站的解决方案 采集器采集器 合并单元合并单元 IEC61850-9- 2 1个个LPCT测量线测量线 圈圈 1 1个罗氏保护线圈个罗氏保护线圈 多模光纤 PASS开关间隔内支持电子式互感器的智能化开关设备解决方案 ECTECT的特点的特点 1）电子式电流互感器（ECT）采用 Rogowski和低功耗LPCT线圈实

39、现 大电流传变，使其具有无磁饱和、频率响应范围宽、精度高、暂态特 性好等优点。电流互感器测量准确度可达 0.2S 级，保护可达 5TPE 级； 2）ECT一次传感部分具备一保护和一测量传感元件，每个传感元件由 两路独立的采样系统进行采样互为备用，大大提高了一次采样的稳定 性; 3）合并器提供同步信号输入通道，可以接收变电站同步信号进行采样 （秒脉冲）。如果变电站同步信号丢失，合并器采用插值法进行同步； 4）ECT具备完备的自检功能，若出现通讯故障或采样异常，保护装置 将会因收到错误标识或收不到校验正确的数据而可以直接判断出互感 器异常,合并器前面板上会发出告警指示； 5）合并单元满足6路正常输

40、入，1路备份和至少2路以太网输出； 6）合并单元同时支持IEC60044-8(GB20840.8)和IEC61850-9-2等规 约，在工程应用时能灵活配置； PASS开关用ZNK系列智能开关控制装置针对我公司生产的 PASS开关研制，同时也可以与其他厂家生产的PASS开关配合使用。 硬件、软件模块化，通用灵活。具有高性能、一体化程度高，高安全 性、高可靠性的特点。装置内部具有完善的自检功能。全面支持数字 化变电站分层分布式应用。支持过程层采用GOOSE方式进行保护跳 合闸信号及保护间配合信号的传输。 对于ZHW4-126(L)/T3150-40型复合式组合电器在一个间隔内 一个断路器和两组三

41、工位隔离开关的典型配置，可使用ZNK1型开 关控制单元通过开入功能采集间隔中断路器及三工位开关位置信 息，全站状态信息（位置和状态信息）可以通过 GOOSE 定制服 务得到，同时通过开出功能实现对间隔内断路器和隔离开关动作 的控制。在装置可内实现可靠的间隔内逻辑闭锁功能和全站逻辑 闭锁功能。装置设置有逻辑闭锁压板，可作为逻辑闭锁功能投退 使用。 总之，通过ZNK1型开关控制单元可为本间隔PASS开关设 备提供一个标准的基于IEC61850的数字接口，并实现一些闭锁控 制等控制功能，实现了PASS设备控制和状态采集的就地智能化， 数字化。 1断路器分闸位置 2断路器合闸位置 3控制回路断线 4事

42、故总信号 5就地位置 6远方位置 7手动操作 8手跳闭锁备投 9绝缘气体压力低 10逻辑闭锁逻辑压板 11检修闭锁压板 12三工位1/隔离合位状态 13三工位1/隔离分位状态 14三工位1/接地合位状态 15三工位1/接地分位状态 16三工位2/隔离合位状态 17三工位2/隔离分位状态 18三工位2/接地合位状态 19三工位2/接地分位状态 20电机过流过时故障 1保护跳闸输出 2断路器分闸输出 3断路器合闸输出 4三工位1/隔离合 5三工位1/隔离分 6三工位1/接地合 7三工位1/接地分 8三工位2/隔离合 9三工位2/隔离分 10总报警信号输出 11逻辑硬输出1 12逻辑硬输出2 13逻

43、辑硬输出3 PASS开关部分开入开出信号列表 开入量 开出量 2.3.2 对AIS支持电子式互感器的智能化开关设备智能综合组件汇控解决方案 间隔内支持电子式互感器的智能化开关设备智能组件解决方案 断路器 ZNK1型 开关智能 控制单元 XDMU01 型合并单 元 ZNK系列 在线状态 监测单元 ZNK1型 控制单元 保护装 置 其他附 件 断路器,其他开关 智能 综合 组件 一次 设备 如图所示，在AIS间隔内的设备层智能开关设备是采用支持电子 式互感器的智能开关设备解决方案。在断路器内或旁边采用汇控的 方式，将各个功能单元模块作为附件的形式组成“一次断路器+智能 综合组件”的模式。LENVQ

44、B系列电子式PT/CT，ZNK系列智能开 关设备控制器，ZNK系列在线状态监测单元都作为各功能单元附件。 我公司产品完全符合国网对智能综合附件可以集成，可以分散可以 外挂等任意组合灵活架构的要求。 我公司XDMU01型支持IEC61850 9-2方式SMV报文传输的合并 器以支持总线方式的SMV采集报文 。 ZNK1型开关智能控制器支持 符合 DL/T 860.72-2004 标准的 GOOSE 服务，满足智能组件内部数 据的交换。变电站所有装置的交流采样数据通过与MU合并单元通信 获得，各种测量与保护装置的交流采样部分全部取消，通过GOOSE 网络传输智能组件内部的跳合闸和保护间配合信号，智

45、能组件与系 统层使用IEC61850标准的MMS等报文格式进行信息交互。 2.3.3 常规变电站的数字化改造解决方案 目前正在运行的大多数常规变电站都不是智能化变电站，为了满足 客户对在原有变电站基础上进行数字化变电站改造的需求，我们特别提 供了对常规变电站改造的解决方案。如图所示在传统常规的变电站的配 置图中，间隔层保护测控装置与开关设备及一次互感器线圈通过电缆进 行连接，保护测控装置采集到电流电压信号后进行保护运算处理，再得 到保护处理信号如保护跳等操作指令，直接通过电缆控制开关设备动作。 同时控制及保护装置再将这些信息通过以太网送往上面的站控层。 开关设备 控制及保护装置（间隔层） 站控

46、层 电缆 以太网 电磁式互感器 电缆 改造前常规变电站结构 开关设备 电磁式互感器 开关智能控制器 系统层设备 合并单元 电缆 电缆 光纤 光纤 采集器（信号转换） 改造后数字化变电站结构 其他附件在线监测装置 智能组件 系统层 设备层 改造后的方案如图所示，改造后的开关设备仍采用传统断路器及隔 离开关，我们通过给其加装ZNK系列智能控制器，实现对开关分合闸进 行控制，及对开关的状态信息的采集。 同时加装在线监测装置，在合适的情况下对开关设备的各个状态量 进行检测。在我公司的所有互感器产品中选择适合电压等级的XDSU系 列采集器，通过采集器对传统互感器的电流信号进行转换、处理变为 光信号送入X

47、DMU合并单元。采集器将采集到的电流电压信号通过串 行接口转换成光信号由光纤输出。合并单元主要用于接收采集单元的 数字信号，对这些信号合并、处理后按照IEC 61850-9标准输出到光纤 以太网。最后，再与其他智能附件一起构成智能组件，实现智能化改 造。 本改造方案工程实施方式： 本改造方案是在传统一次设备的基础上进行的，对原电站总体结构 上不需要大的改动，对电磁式互感器在底座位置就地增加采集器（转对电磁式互感器在底座位置就地增加采集器（转 换模块），采集处理电流信号变为光信号送入合并单元。换模块），采集处理电流信号变为光信号送入合并单元。不存在供电 和光纤密封等问题。对于断路器和隔离开关，只

48、需在常规断路器基础上， 将其硬件连线接至ZNK系列开关智能控制器和在线监测装置，再通过开 关智能控制器的光纤以太网口接收和发送报文信息。这种改造成本较低， 改造周期短，我们只需要按智能组件的要求进行智能终端和合并器配置 调试即可。 总之，通过模拟式输入合并单元和智能控制单 元及其它附件将常规互感器和一次设备组成设备层， 将传统的变电站改造为智能化变电站，这将是近几年 变电站发展的主流。尤其对于老站改造，本方案更具 有其它方案无可比拟的优点： 1）一次设备无须更换，投资少，易于工程实 施； 2）便于以后升级，只需将模拟式输入合并单 元改换为数字式输入合并单元即可，站控层设备无需 更换； 3）变电

49、站数字化水平较高。 2.4 西开有限智能化产品工程化应用 2.4.1 500kV桂林变数字化试点科技项目（过程层 数字采样及继电保护动模实验） 2010年2月在北京中国电力科学研究院西开有限两组两组 电子式电流互感器电子式电流互感器LGBT-500WRLGBT-500WR，一组电压互感器一组电压互感器和一组智一组智 能终端能终端通过了试验测试，各项参数满足工程需要，产品性能 稳定可靠。参与本次试验的还有国内南瑞、南自、四方和国 外的阿海法。 2.4.2 西北（宝鸡）-华中（德阳）直流联网工程 西开有限5 5台台LELB-258LELB-258直流电子式互感器直流电子式互感器2010年3月9 日

50、成功挂网运行（本产品用于500kV直流输电系统直流滤 波器支路上作电容器不平衡电流测量用）。 图2-21 动模试验配置图（南方电网） 谢谢各位领导、专家！ XSWI： 隔离开关逻辑接点 XCBR: 断路器逻辑接点 TV/TA: 传统电磁式电流/电压互感器 ECT/EVT: 电子式电流/电压互感器 XML: 扩展标记语言 IED: 智能电子设备 GOOSE：面向对象的变电站通用事件 SMV： 采样映射值报文 PT/CT： 电压/电流互感器 GPS： 全球卫星定位系统 CRC： 循环冗余校验 MU： 合并单元 SU： 采集器 ZNK： 智能开关控制器，我公司命名型号 RS485： 差分串行总线接口

51、 SNTP： 简单网络时间协议 名词注解： 随着光纤通讯、以太网技术和智能电气设备的不断发展成熟，基于通随着光纤通讯、以太网技术和智能电气设备的不断发展成熟，基于通 用网络平台的统一开放的数字变电站自动化系统已经成为未来发展的方向。用网络平台的统一开放的数字变电站自动化系统已经成为未来发展的方向。 IEC61850 IEC61850 是基于通用网络平台的变电站自动化系统的唯一国际标准，是基于通用网络平台的变电站自动化系统的唯一国际标准， 它基于它基于 XML(XML(扩展标记语言扩展标记语言) ) 技术的变电站设备自描述文档，提出在技术的变电站设备自描述文档，提出在 IED(IED(智能电子设备智能电子设备) )直接上网的新型电力系统构架中直接上网的新型电力系统构架中, ,采用自描述文档的设采用自描述文档的设 备管理方式，不仅用于变电站内通信，而且用于变电站与调度控制中心通备管理方式，不仅用于变电站内通信，而且用于变电站与调度控制中心通 信，为变电站自动化监控系统和调度自动化系统的设备管理和扩展提供了信，为变电站自动化监控系统和调度自动化系统的设备管理和扩展提供了 一种新的思路。