变电事业部智能变电站基本结构及关键技术培训

1、智能变电站基本结构智能变电站基本结构及关键技术及关键技术智能变电站概况智能变电站概况培培训训内内容容IEC 61850标准简介标准简介以太网传输技术以太网传输技术现阶段智能变电站四种模式现阶段智能变电站四种模式智能变电站关键技术智能变电站关键技术智能变电站基本结构及关键技术智能变电站基本结构及关键技术 1 1、智能变电站的基本概念、智能变电站的基本概念 智能变电站是指变电站信息采集、传输、处理、输出智能变电站是指变电站信息采集、传输、处理、输出过程全部智能过程全部智能, ,其基本特征为设备智能化、通信网络其基本特征为设备智能化、通信网络化、模型和通信协议统一化、运行管理自动化。化、模型和通信协

2、议统一化、运行管理自动化。 一、智能变电站概况一、智能变电站概况 智能变电站分三智能变电站分三层结构，涵盖不层结构，涵盖不同电压系统。同电压系统。 智能变电站定义：智能变电站定义： 采用先进、可靠、集成、低碳、环保的智能设备，以全站信息智能化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求，自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能，并可根据需要支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级功能的变电站。一、智能变电站概况一、智能变电站概况 智能变电站的四个基本特征智能变电站的四个基本特征 智能设备：智能设备：先进、可靠、集成、低碳、环保 基本要求基本要求：全站信息智能、

3、通信平台网络化、信息共享标准化 基本功能：基本功能：自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等 高级功能高级功能：可根据需要支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等 相互关系相互关系 设备是基础，智能化是手段，可靠、高效是目的一、智能变电站概况一、智能变电站概况智能变电站是智能电网的重要内容智能变电站是智能电网的重要内容智能变电站是智能电网智能变电站是智能电网的重要基础和支撑节点的重要基础和支撑节点智能智能电网电网输电输电发电发电变电变电配电配电调度调度用电用电变电领域发展重点是智变电领域发展重点是智能变电站能变电站一、智能变电站概况一、智能变电站概况2、变电站的发展历程

4、、变电站的发展历程光网路光网路电缆电网路电缆电缆数字变电站综自变电站模拟式变电站微机保护测控电子式互感器电磁型互感器微机保护测控微机监控电磁型互感器模拟式保护控制盘、指针表过程现场微机监控监控控制层管理层接口层光网路光网路电缆电网路电缆电缆数字变电站综自变电站模拟式变电站微机保护测控电子式互感器电磁型互感器微机保护测控微机监控电磁型互感器模拟式保护控制盘、指针表过程现场微机监控监控控制层管理层接口层光网路光网路电缆电网路电缆电缆智能变电站综自变电站模拟式变电站微机保护测控电子式互感器电磁型互感器微机保护测控微机监控电磁型互感器模拟式保护控制盘、指针表过程现场微机监控一、智能变电站概况一、智能变

5、电站概况传统传统变电站变电站网络：网络：监控系统由站控层、间隔层两层监控系统由站控层、间隔层两层网络构成。未统一建模，采用多种规约，网络构成。未统一建模，采用多种规约，变电站存在监控、保护、变电站存在监控、保护、PMUPMU等多个网络。等多个网络。设备：设备：互感器、一次设备通过常规控制互感器、一次设备通过常规控制电缆硬接线方式实现与间隔层设备互感器电缆硬接线方式实现与间隔层设备互感器模拟量、开关量的信息交换。模拟量、开关量的信息交换。 站控层：站控层：站控层设备由带数据库的计算机、操作站控层设备由带数据库的计算机、操作员工作站、远方通信接口等组成。员工作站、远方通信接口等组成。 间隔层：间隔

6、层：间隔层主要包括变电站的保护、测控、间隔层主要包括变电站的保护、测控、计量等二次设备。计量等二次设备。标准不统一：标准不统一：3、智能变电站与传统变电站的区别、智能变电站与传统变电站的区别智能变电站自动化系统为站控层、智能变电站自动化系统为站控层、间隔层和过程层三层结构。间隔层和过程层三层结构。智能变电站智能变电站3、智能变电站与传统变电站的区别、智能变电站与传统变电站的区别首先智能变电站系统全部采用首先智能变电站系统全部采用了了IEC61850IEC61850规约统一建模。规约统一建模。站控层、间隔层设备构成与常站控层、间隔层设备构成与常规综自站差异不大，但功能及网规综自站差异不大，但功能

7、及网络方面发生了较大的变化。络方面发生了较大的变化。主要是实现了信息统一建模，主要是实现了信息统一建模，统一了数据模型，实现设备之间统一了数据模型，实现设备之间的互连互通。的互连互通。增加了过程层（设备层）：电增加了过程层（设备层）：电子互感器及合并单元，配置了智子互感器及合并单元，配置了智能化一次设备。能化一次设备。过程层过程层工作站工作站1 1远动站远动站工作站工作站2 2以太网以太网一体化智能设备一体化智能设备光缆光缆ECVTECVT智能开关智能开关智能变电站智能变电站 功能方面： 1、 包括了传统变电站全部功能，在站控层采用了监控、保护、状态监测等多个网络设备的统一建模，构建了智能变电

8、站一体化监控平台。 增加了顺序控制、设备状态可视化、智能告警与分析决策、故障信息综合分析及支撑经济运行与优化控制等高级应用功能。 一体化平台高级应用3、智能变电站与传统变电站的区别、智能变电站与传统变电站的区别智能变电站概况智能变电站概况培培训训内内容容IEC 61850标准简介标准简介以太网传输技术以太网传输技术现阶段智能变电站四种模式现阶段智能变电站四种模式智能变电站关键技术智能变电站关键技术智能变电站基本结构及关键技术智能变电站基本结构及关键技术二、二、IEC 61850标准简介标准简介 IEC61850是国际电工委员会(IEC)TC57工作组制定的变电站通信网络和系统系列标准，是基于网

9、络通信平台的变电站自动化系统唯一的国际标准。 IEC61850规范了数据的命名、数据定义、设备行为、设备的自描述特征和通用配置语言，使不同智能电气设备间的信息共享和互操作成为可能。 不仅规范保护测控装置的模型和通信接口，而且还定义了电子式CT、PT、智能化开关等一次设备的模型和通信接口。 长期稳定性长期稳定性 标准应向后兼容，以适应通讯技术 和系统要求的发展1 1）、）、IEC61850IEC61850的制定目标的制定目标 互操作性互操作性 来自一个或多个厂家的IED之间交换信息 和正确使用信息完成各自功能的能力 自由配置自由配置 标准需要支持各种策略以允许功能 自由分布，例如：集中式或分布式

10、系统二、二、IEC 61850标准简介标准简介2 2）IEC61850IEC61850标准的内容框架标准的内容框架(DL/T860) (DL/T860) 建模方法建模方法7-4逻辑节点逻辑节点物理设备物理设备逻辑设备逻辑设备数据对象数据对象数据属性数据属性7-15信息模型信息模型信息服务模型信息服务模型公共数据类公共数据类7-3模板模板7-2面向变电站层的通信面向变电站层的通信面向过程层的通信面向过程层的通信89-1/9-2设备与系统的描述设备与系统的描述模型与服务的测试模型与服务的测试610MMS报文报文SV报文报文GOOSE报文报文8二、二、IEC 61850标准简介标准简介3 3） IE

11、C 61850IEC 61850标准模型的表达形式标准模型的表达形式物理设备物理设备逻辑设备逻辑设备逻辑逻辑节点节点DO数据属性数据属性 DA。如启动、。如启动、 A、B、C动作动作逻辑节点逻辑节点LN。如：差动、阻抗保护。如：差动、阻抗保护数据对象数据对象 DO。如：保护启动、动作。如：保护启动、动作物理设备。如：线物理设备。如：线 线路保护线路保护逻辑设备逻辑设备LD。如：第一、二套保护。如：第一、二套保护“PHD / PCL931 / PDIS1 $ Op $ general” =1物理设备名服务器逻辑设备名逻辑节点名数据属性名数据对象名二、二、IEC 61850标准简介标准简介 保护与

12、合并单元保护与合并单元模拟量模拟量合并合并单元单元智能智能终端终端SVGOOSE 保护与监控主机保护与监控主机保护动作信息保护动作信息/异常告警信息异常告警信息定值信息定值信息/录波信息等录波信息等 保护与智能终端保护与智能终端采样值信息（采样值信息（SV）状态信息（状态信息（GOOSE）开关量开关量监控主机监控主机MMSMMS4) 4) 服务模型：服务模型：MMSMMS、GOOSEGOOSE和和SVSV三类三类二、二、IEC 61850标准简介标准简介5) MMS服务模型：服务模型： 定值组控制块模型定值组控制块模型: :定值的读/写/切换 报告控制块模型报告控制块模型: : 保护动作信号上

13、传当地监控 日志控制块模型日志控制块模型: : 事件顺序记录的检索 控制模型控制模型: : 分合闸控制，变压器抽头控制 文件传输模型文件传输模型: : 录波数据文件的传输 二、二、IEC 61850标准简介标准简介GndPDIS1GndPDIS2GndPDIS3generalOpPhsAPhsBPhsCgeneralOpPhsAPhsBPhsCgeneralOpPhsAPhsBPhsCGndPDIS1.Op.generalGndPDIS2.Op.generalGndPDIS3.Op.generalGndPDIS1.Op.PhsAGndPDIS1.Op.PhsBGndPDIS1.Op.PhsCG

14、ndPDIS2.Op.PhsAGndPDIS2.Op.PhsBGndPDIS2.Op.PhsCGndPDIS3.Op.PhsAGndPDIS3.Op.PhsBGndPDIS3.Op.PhsC数据对象数据对象100100000000接地距离保护接地距离保护I段动作跳段动作跳A相相数据集数据集逻辑逻辑节点节点数据属性数据属性6) 6) 状态信息（状态信息（GOOSEGOOSE）二、二、IEC 61850标准简介标准简介二、二、IEC 61850标准简介标准简介数据集数据集GndPDIS1.Op.generalGndPDIS1.Op.PhsAGndPDIS1.Op.PhsBGndPDIS1.Op.P

15、hsC保保护护程程序序通通信信程程序序负责刷新数据集中数据的值负责刷新数据集中数据的值置置1：表示动作：表示动作置置0：表示返回：表示返回监视数据集中数据值的变化监视数据集中数据值的变化一旦发生变化就认为产生一个事件一旦发生变化就认为产生一个事件以特殊的重传机制发送以特殊的重传机制发送GOOSE报文报文状态信息的形成过程状态信息的形成过程二、二、IEC 61850标准简介标准简介GOOSE传输机制传输机制：变时间间隔重复传输变时间间隔重复传输事件结束后以较长的间隔连续传输（事件结束后以较长的间隔连续传输（5s），以保持通信线），以保持通信线路的畅通路的畅通事件发生时以较短的间隔连续传输（事件发

16、生时以较短的间隔连续传输（2ms，4ms, 8ms）避）避免数据报文的丢失免数据报文的丢失事件计数器事件计数器C1报文计数器报文计数器C2C1=8C2=10C1=9C2=0C1=9C2=5保护动作保护动作二、二、IEC 61850标准简介标准简介保护程序判断结果保护程序判断结果距离距离I段动作，跳段动作，跳A相相St5Sq8St6Sq0St6Sq1St6Sq2St6Sq3St7Sq0St加加1，Sq清零清零事件发生时刻事件发生时刻St7Sq3St5Sq75s2ms2ms 4ms5sSt：事件计数器：事件计数器Sq：报文计数器：报文计数器GndPDIS1.Op.generalGndPDIS1.O

17、p.PhsAGndPDIS1.Op.PhsBGndPDIS1.Op.PhsC0000110011001100110000000000保护程序：刷新数据保护程序：刷新数据0000通信程序：监测数据变化通信程序：监测数据变化/传输传输GOOSE报文报文000000000000St7Sq1返回时间到返回时间到St7Sq2St7Sq4事件发生时刻事件发生时刻St加加1，Sq清零清零2ms2ms 4msGOOSEGOOSE传输实例：传输实例：7 7）采样值信息（）采样值信息（SVSV） IEC61850-9-2IEC61850-9-2、9-19-19-19-1格式固定，支持点对点以太网传输。格式固定，支

18、持点对点以太网传输。9-29-2格式可以设定，支持点对点或网络传输。格式可以设定，支持点对点或网络传输。太网传输通信速率高（太网传输通信速率高（100M/1000Mbps100M/1000Mbps），传输延迟不固定，），传输延迟不固定，依赖外部时钟依赖外部时钟 基于基于IEC60044-8IEC60044-8的的FT3FT3格式格式采用采用FT3FT3格式点对点传输，速率（格式点对点传输，速率（2.52.510Mbps10Mbps）。）。传输延时固定，可用插值再采样实现同步，不依赖外部时传输延时固定，可用插值再采样实现同步，不依赖外部时钟。钟。二、二、IEC 61850标准简介标准简介 8 8

19、）IEC 61850IEC 61850的特点的特点信息分层（站控层、间隔层、过程层）信息分层（站控层、间隔层、过程层）面向对象建模和信息自我描述，适应开放互操作性要求面向对象建模和信息自我描述，适应开放互操作性要求采用抽象通信服务接口，适应通信网络技术迅猛发展采用抽象通信服务接口，适应通信网络技术迅猛发展传输采样测量值（传输采样测量值（SVSV）快速传输变化值（快速传输变化值（GOOSEGOOSE） IEC61850IEC61850和以前使用的标准不同之处在于对象模型，它以和以前使用的标准不同之处在于对象模型，它以服务器模型、逻辑设备模型、逻辑节点模型和数据对象模型服务器模型、逻辑设备模型、逻

20、辑节点模型和数据对象模型建立了变电站自动化系统中常用设备的统一数据模型，满足建立了变电站自动化系统中常用设备的统一数据模型，满足互操作性要求。互操作性要求。二、二、IEC 61850标准简介标准简介9 9） 6185061850的面向对象建模的面向对象建模二、二、IEC 61850标准简介标准简介9 9） 6185061850的面向对象建模的面向对象建模二、二、IEC 61850标准简介标准简介10）数字化变电站系统与设备的描述）数字化变电站系统与设备的描述 四个重要的描述文件四个重要的描述文件SSD：系统定义文件：应全站唯一，该文件描述变电站一次：系统定义文件：应全站唯一，该文件描述变电站一

21、次系统结构及相关联的逻辑节点，最终包含在系统结构及相关联的逻辑节点，最终包含在SCD文件中。文件中。 SCD：变电站配置描述文件：该文件描述所有：变电站配置描述文件：该文件描述所有IED的实例配的实例配置和通讯参数，置和通讯参数，IED之间通讯配置及变电站一次系统结构有之间通讯配置及变电站一次系统结构有系统集成商完成。系统集成商完成。SCD文件应包含版本修改信息，明确描述文件应包含版本修改信息，明确描述修改时间，修改版本号等内容。修改时间，修改版本号等内容。二、二、IEC 61850标准简介标准简介 ICDICD：IEDIED设备能力描述文件：按设备配置，该文件描述设备能力描述文件：按设备配置

22、，该文件描述IEDIED的基本数据模型及服务，但不包含的基本数据模型及服务，但不包含IEDIED实例名称和通讯参数。实例名称和通讯参数。 CIDCID：已配置的：已配置的IEDIED描述文件：按设备配置，该文件描述描述文件：按设备配置，该文件描述IEDIED的基本数据模型及服务，并包含了的基本数据模型及服务，并包含了IEDIED实例名称和通讯参数。实例名称和通讯参数。 是从系统集成商配置的是从系统集成商配置的SCDSCD文件导出的，他关联了一次系统文件导出的，他关联了一次系统和通信参数。和通信参数。 二、二、IEC 61850标准简介标准简介11）各种描述文件的作用和流转过程）各种描述文件的作

23、用和流转过程.ssd文件文件(1个，设计院提供个，设计院提供).icd文件文件(多个，由制造商提供多个，由制造商提供)描述一次接线图描述二次设备的信息和服务模型通信系统设计.scd文件文件描述一次接线、二次设备和通信系统（最完整）实例化，确定二次设备与一次系统的对应关系. cid文件文件. cid文件文件描述二次设备模型、通信参数及与一次系统的对应关系二、二、IEC 61850标准简介标准简介智能变电站概况智能变电站概况培培训训内内容容IEC 61850标准简介标准简介以太网传输技术以太网传输技术现阶段智能变电站四种模式现阶段智能变电站四种模式智能变电站关键技术智能变电站关键技术智能变电站基本

24、结构及关键技术智能变电站基本结构及关键技术三、数字化变电站关键技术三、数字化变电站关键技术绝缘问题：绝缘困难，含油有爆炸危险，造价高（绝缘问题：绝缘困难，含油有爆炸危险，造价高（ 500kV/500kV/单单相相/ /电流：电流：3030万）万）测量准确问题：含铁芯，具有非线性特性，存在饱和问题，不测量准确问题：含铁芯，具有非线性特性，存在饱和问题，不能反映系统故障时非周期性分量；频带窄。能反映系统故障时非周期性分量；频带窄。信号输出问题：模拟电信号（信号输出问题：模拟电信号（1A/5A1A/5A，100V/57.7V100V/57.7V）运行安全问题：电压互感器不能短路，电流互感器不能开路，

25、运行安全问题：电压互感器不能短路，电流互感器不能开路，电压互感器存在铁磁谐振问题。电压互感器存在铁磁谐振问题。1 1）传统电磁式互感器的缺点）传统电磁式互感器的缺点3.1 3.1 电子式电流互感器电子式电流互感器一种装置，由连接到传输系统和二次转换器的一个或多个电流或一种装置，由连接到传输系统和二次转换器的一个或多个电流或电压传感器组成，用以传输正比于被测量的量，供给测量仪器、电压传感器组成，用以传输正比于被测量的量，供给测量仪器、仪表和继电保护或控制装置。仪表和继电保护或控制装置。 2 2）电子式互感器分类）电子式互感器分类 有源电子式互感器：有源电子式互感器： 铁心线圈低功率电流互感器 罗

26、可夫斯基空心线圈电流互感器 电容、电感分压型电压互感器 无源电子式互感器：无源电子式互感器： 块状玻璃材料光学电流互感器 光纤材料光学电流互感器 光学电压互感器3.1 电子式电流互感器电子式电流互感器三、数字化变电站关键技术三、数字化变电站关键技术电子式互感器电子式互感器 分类分类电电流流互互感感器器一、法拉第电磁感应一、法拉第电磁感应二、法拉第磁旋光效应二、法拉第磁旋光效应1.罗氏线圈罗氏线圈2.低功率线圈低功率线圈LPCT1.磁光玻璃型磁光玻璃型（闭合环路）（闭合环路）2.全光纤型（赛格耐克效应）全光纤型（赛格耐克效应）电电压压互互感感器器1.电容分压型电容分压型三、数字化变电站关键技术三

27、、数字化变电站关键技术比较项目比较项目传统电磁式互感器传统电磁式互感器电子式互感器电子式互感器绝缘绝缘复杂、造价高复杂、造价高简单、造价低简单、造价低测量测量有磁饱和、频带窄有磁饱和、频带窄精度与二次回路负载有关精度与二次回路负载有关无磁饱和无磁饱和、频带宽、频带宽二次回路负载不受限制二次回路负载不受限制信号输出信号输出 模拟量模拟量数字量、可共享数字量、可共享运行安全运行安全CT不能开路，不能开路，VT不能短路，不能短路，VT易产生铁磁谐振易产生铁磁谐振无此类问题无此类问题电子式互感器与传统电磁式互感器的比较电子式互感器与传统电磁式互感器的比较三、数字化变电站关键技术三、数字化变电站关键技术

28、1）、铁心线圈低功率电流互感器（有源）、铁心线圈低功率电流互感器（有源） LPCT三、数字化变电站关键技术三、数字化变电站关键技术 是传统电磁式是传统电磁式CTCT的一种发展，结构基本相同，但按照高阻的一种发展，结构基本相同，但按照高阻抗进行设计，使饱特性得到改善，扩大了测量范围。抗进行设计，使饱特性得到改善，扩大了测量范围。LPCTLPCT一般在一般在5%-120%5%-120%额定电流下线性度较好，适用于测量。额定电流下线性度较好，适用于测量。铁心线圈低功率电流互感器传变关系铁心线圈低功率电流互感器传变关系psrprsNIIN传统电磁式电流互感器传统电磁式电流互感器I/I变换变换具备低功率

29、输具备低功率输入接口的设备入接口的设备铁心线圈低功率电流互感器铁心线圈低功率电流互感器psrprsVshNRINI/V变换变换对电磁式电流互感器的改进对电磁式电流互感器的改进三、数字化变电站关键技术三、数字化变电站关键技术2）、空心线圈电流互感器（有源）、空心线圈电流互感器（有源） RCT三、数字化变电站关键技术三、数字化变电站关键技术 罗氏线圈以非磁性材料做骨架，没有铁心、动态范围较好、高压罗氏线圈以非磁性材料做骨架，没有铁心、动态范围较好、高压侧与低压侧之间光纤连接，具有良好的绝缘性能。罗氏线圈在额侧与低压侧之间光纤连接，具有良好的绝缘性能。罗氏线圈在额定电流至二三十倍额定电流范围线性度较

30、好，但在定电流至二三十倍额定电流范围线性度较好，但在5%-20%5%-20%额定电额定电流范围误差大。一般用于继电保护通道较适合。流范围误差大。一般用于继电保护通道较适合。 在形式上，罗氏线圈电子式电流互感器可以分为独立支在形式上，罗氏线圈电子式电流互感器可以分为独立支撑式和撑式和GISGIS用罗氏线圈电子式互感器。用罗氏线圈电子式互感器。 独立支撑型电子式电流互感器，信号处理在高压侧。独立支撑型电子式电流互感器，信号处理在高压侧。 空心线圈的感应电压与被测电流的导空心线圈的感应电压与被测电流的导数成正比（数成正比（ Rogowski，1912年）年）( )()ddIe tkdtdt 被测电流

31、被测电流线圈感应电压线圈感应电压空心线圈电流互感器传变关系空心线圈电流互感器传变关系三、数字化变电站关键技术三、数字化变电站关键技术普通光起偏器偏振光磁光材料磁场 B检偏器Faraday旋光角3）、磁光玻璃型（）、磁光玻璃型（BGOCT）电流互感器（无源）电流互感器（无源）法拉第磁旋光效应法拉第磁旋光效应（1846年）年）入射光出射光电流三、数字化变电站关键技术三、数字化变电站关键技术 工作原理：工作原理： 光学电流互感器基于光学电流互感器基于Faraday Faraday 磁旋光效应原理，线性偏磁旋光效应原理，线性偏振光通过置放在磁场中的振光通过置放在磁场中的Faraday Faraday

32、旋光材料时会发生偏旋光材料时会发生偏转，其偏转角转，其偏转角 与磁场强度的大小成正比。与磁场强度的大小成正比。LlVHdlVN I=TV V（ ， ） 为比例系数（维尔德常数），为比例系数（维尔德常数），是温度和光源工作波长的函数，是温度和光源工作波长的函数，光源工作波长是温度和驱动电光源工作波长是温度和驱动电流的函数。流的函数。三、数字化变电站关键技术三、数字化变电站关键技术LN 为光路长度为光路长度 全光纤型电子式电流互感器，是指全光纤型电子式电流互感器，是指传光部分、传感部分都采用光纤。传光部分、传感部分都采用光纤。塞格耐克塞格耐克(sagnac(sagnac) )效应效应原理原理。4）

33、、）、 全光纤型全光纤型（FOCT）电流互感器电流互感器（无源）（无源）光光 源源探探 测测 器器耦耦 合合 器器偏偏 振振 器器相相 位位 调调 制制 器器光 纤汇 流 排反射镜信 号 处 理电 路两 偏 振 光 传 播 方 向（ 红 、 绿 箭 头 ）三、数字化变电站关键技术三、数字化变电站关键技术 工作原理：工作原理：光源输出光经分光器后,经线性偏振器、偏振分光器后形成X 轴与Y 轴方向的2束正交偏振光,由于传输电流产生磁场的法拉弟磁光效应,使两束偏振光产生一定的相位差。 在传感光纤的端面,两束偏振光折返，因磁光效应相互间再次产生相位差; 两束光相互干涉后的偏振光进入光探测器,转换为相应

34、变化的光电流：00.5(1cos()dloosbIKI4NVIlossKN N为传感光纤匝数；V V为常数；I为一次电流；为光路损耗；b为调制相位。0I为光源光电流。为光源光电流。三、数字化变电站关键技术三、数字化变电站关键技术 电容分压式电压互感器与电容分压式电压互感器与常规电容式电压互感器，常规电容式电压互感器，原理一样，但是取消了分原理一样，但是取消了分压后的二次小互感器，使压后的二次小互感器，使得互感器的暂态特性更理得互感器的暂态特性更理想。想。5）、）、 电容分压式电压互感器（有源）电容分压式电压互感器（有源）11211=C UUCC 当线路短路或断路的故障出现的时候，当线路短路或断

35、路的故障出现的时候，储存在分压电容中的能量可以通过并储存在分压电容中的能量可以通过并联在低压侧分压电容上的小电阻联在低压侧分压电容上的小电阻R R快速快速释放，从而对线路上的电压变化实现释放，从而对线路上的电压变化实现快速响应跟踪测量。快速响应跟踪测量。三、数字化变电站关键技术三、数字化变电站关键技术6）、有源与无源互感器的比较）、有源与无源互感器的比较比较比较项目项目罗氏线圈罗氏线圈低功率电低功率电流互感器流互感器法拉第磁光法拉第磁光效应效应赛格奈克效应赛格奈克效应频率响应频率响应良好良好良好良好良好良好良好良好长期稳定性长期稳定性优优优优尚需现场验证尚需现场验证 尚需现场验证尚需现场验证电

36、磁干扰电磁干扰易受干扰易受干扰不易受干扰不易受干扰 不受干扰不受干扰不受干扰不受干扰是否有源是否有源有源有源有源有源无源无源无源无源非周期分量非周期分量不可以测量不可以测量 可以测量可以测量可以测量可以测量可以测量可以测量光路结构光路结构无无无无复杂复杂复杂复杂温度干扰温度干扰小小很小很小大大较小较小振动干扰振动干扰较小较小很小很小影响小影响小较小较小运行经验运行经验相对较长相对较长相对较长相对较长短短较短较短三、数字化变电站关键技术三、数字化变电站关键技术7）、有源电子式互感器的供电方式）、有源电子式互感器的供电方式功电方式功电方式供电原理供电原理主要缺点主要缺点CT供电供电利用特殊利用特殊

37、CT从母线上感应电压，从母线上感应电压，经整流、滤波、稳压后供电经整流、滤波、稳压后供电散热（大电流）散热（大电流）死区（小电流）死区（小电流）电容分压供电电容分压供电利用电容分压，经整流、滤波、稳利用电容分压，经整流、滤波、稳压后供电压后供电电气隔离电气隔离激光供电激光供电低压侧通过光纤传输光能，由光电低压侧通过光纤传输光能，由光电池将光能专为电能（最大功率池将光能专为电能（最大功率1W）能量有限能量有限/成本成本/寿命寿命组合供电组合供电CT供能（或电容分压供电）供能（或电容分压供电）+激光供电激光供电供能系统复杂供能系统复杂切换问题切换问题三、数字化变电站关键技术三、数字化变电站关键技术

38、8）、）、 互感器的连接互感器的连接三、数字化变电站关键技术三、数字化变电站关键技术 3.23.2 合并单元合并单元三、数字化变电站关键技术三、数字化变电站关键技术 1 1）定义：用以对来自二次转换器的电流和或电压数据进）定义：用以对来自二次转换器的电流和或电压数据进行时间相干组合的物理单元。合并单元可以是现场互感器的行时间相干组合的物理单元。合并单元可以是现场互感器的一个组件，或可能是一个独立单元。一个组件，或可能是一个独立单元。 主要功能：多路电流、电压信号的采集与处理、信号同步、主要功能：多路电流、电压信号的采集与处理、信号同步、报文处理和发送。报文处理和发送。 2 2）合并单元输入信号

39、模式：）合并单元输入信号模式： 直接从电子互感器接收点对点接受采集器的信号，规程直接从电子互感器接收点对点接受采集器的信号，规程要求采用要求采用FT3FT3格式。格式。 从另一个合并单元转接来需要与本合并单元合并的信号，从另一个合并单元转接来需要与本合并单元合并的信号，一般采用采用一般采用采用FT3FT3格式。格式。 直接从电子互感器接收模拟小信号。直接从电子互感器接收模拟小信号。 接收常规电流电压互感器模拟量信号，由合并单元完接收常规电流电压互感器模拟量信号，由合并单元完成转换建模。成转换建模。 从从GOOSEGOOSE端口上一级接收送来的状态信号。端口上一级接收送来的状态信号。 3 3）接

40、线方式）接线方式合并单元合并单元MUECTEVT其他其他MUIa，Ib，Ic，Io（保护）（保护）Ia，Ib，Ic（测量）（测量）Ua，Ub，Uc，Uo母线电压母线电压IEC 60044-8-FT3IEC 61850-9-2保护保护测控测控计量计量录波录波三、数字化变电站关键技术三、数字化变电站关键技术NO.External IED NameExternal Data ReferenceExternal Data Description1ML2211: 220线路合并单元MU/TVTR1$MX$Vol$instMag.i9-2数据额定延时2ML2211: 220线路合并单元MU/TCTR1$M

41、X$Amp$instMag.iA相保护电流1_9_23ML2211: 220线路合并单元MU/TCTR1$MX$Amp$instMag.iA相保护电流1_9_24ML2211: 220线路合并单元MU/TCTR2$MX$Amp$instMag.iB相保护电流1_9_25ML2211: 220线路合并单元MU/TCTR2$MX$Amp$instMag.iB相保护电流1_9_26ML2211: 220线路合并单元MU/TCTR3$MX$Amp$instMag.iC相保护电流1_9_27ML2211: 220线路合并单元MU/TCTR3$MX$Amp$instMag.iC相保护电流1_9_28ML2

42、211: 220线路合并单元MU/TVTR2$MX$Vol$instMag.iA相测量电压1_9_29ML2211: 220线路合并单元MU/TVTR2$MX$Vol$instMag.iA相测量电压1_9_210ML2211: 220线路合并单元MU/TVTR3$MX$Vol$instMag.iB相测量电压1_9_211ML2211: 220线路合并单元MU/TVTR3$MX$Vol$instMag.iB相测量电压1_9_212ML2211: 220线路合并单元MU/TVTR4$MX$Vol$instMag.iC相测量电压1_9_213ML2211: 220线路合并单元MU/TVTR4$MX$

43、Vol$instMag.iC相测量电压1_9_214ML2211: 220线路合并单元MU/TVTR5$MX$Vol$instMag.i同期电压_9_2三、数字化变电站关键技术三、数字化变电站关键技术4 4）合并单元输出数据集排列方式：哪一个通道是什么内容好像）合并单元输出数据集排列方式：哪一个通道是什么内容好像没有严格规定，一般第一个通道排列通道延时。没有严格规定，一般第一个通道排列通道延时。1）各采样通道及）各采样通道及MU之间的信号同步之间的信号同步 电力系统的绝大多数参数都是时间的函数，各信号之间电力系统的绝大多数参数都是时间的函数，各信号之间失去同步将无法工作。失去同步将无法工作。

44、同步方法：同步方法： 守时：独立的时钟保持时间精确的能力 时钟同步：时钟同步：多个时钟之间保持一致的能力 数据同步数据同步：采样数据是在同一个时间点上采得的 需要时钟同步的设备及对策需要时钟同步的设备及对策 合并单元对同一间隔采集器各相电流、电压的同步：通过合并单元内部时钟实现。 不同间隔合并单元之间的同步：需要外部时钟同步（IRIG-B或IEEE1588）。三、数字化变电站关键技术三、数字化变电站关键技术不同间隔电流电压合并时的同步：如某间隔的电流需要同母线电压间隔的合并单元合并，需要在电流合并单元内将电压合并单元来的电压进行校正，使之本合并单元的电流同步。跨间隔保护（母线差动和变压器差动）

45、：跨间隔的保护应具备对来自不同间隔合并单元电流电压的校正能力。 上述两种来自不同间隔的校正方法，应基本相同，都应该是通过SV数据集中所带的通道延时来识别，并加以校正。线路电流纵差保护对端为常规保护的情况：本端差动保护须有与对端校正同步能力，由本端保护完成校正。三、数字化变电站关键技术三、数字化变电站关键技术2 2）合并单元采样频率）合并单元采样频率 合并单元决定了采样频率，目前使用的一般为8080点点/ /周波。 合并单元输出的数据以帧为单位，每帧数据可以包含一个或多个采样点。 相同的采样频率下，每帧数据包含的采样点数越多CPU的接收负担越轻，但丢失一帧报文造成的影响越大。常见的有1点/帧、5

46、点/帧。 采样部分标准要求每帧之间抖动精度为10s。三、数字化变电站关键技术三、数字化变电站关键技术X1X2) 3() 32)(31()2)(1() 2() 23)(21()3)(1() 1() 13)(12()3)(2()(txtttttttttxtttttttttxtttttttttx 3）插值同步方法工作原理 由于利用时钟同步完成各电流电压信号之间的同步，对时钟源的要求太高，一旦失步将引起保护误动或拒动，这是不允许的，因此保护多采用了插值同步技术。 方法为：利用邻近的三个采样点值近似计算插值，公式如下。三、数字化变电站关键技术三、数字化变电站关键技术 由公式可以看出，离待计算插值较近点X

47、12影响较大；离待计算插值较远点X11影响较小。 假定采样频率为每周波80 点，采样间隔为250s，对每一个插值采样点，取相邻两个点及前一个参与重采样计算。 假定T1时刻使起始时刻，T110 微秒，则T12250 微秒， T13500 微秒，由于x(t1) 、x(t2)、x(t3)是信号源送来的采样信号，已知。就可以计算出需要的插值采样值，由于插 值计算是在保护或合并单元完成的，其同步性由算法决定。 插值再采样的采用条件插值再采样的采用条件 要求采样值等间隔传输，否则插值算法会导致信号畸变。 为保证采样值等间隔传输，最好采用点对点传输或简化网络传输，减少网络不确定延迟误差。3）插值同步方法工作

48、原理）插值同步方法工作原理三、数字化变电站关键技术三、数字化变电站关键技术 时标同步时标同步(B(B码或秒脉冲、时钟源同步码或秒脉冲、时钟源同步IEEE1588)IEEE1588) 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采样值。 优点：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。 缺点：缺点：合并单元依赖同步时钟工作，存在故障集中。 对策对策1 1：合并单元具备一定的守时能力，跟踪时间+跟踪频率。 对策对策2 2：防误动，合并单元校验对时的正确性。 对策对策3 3：防拒动，（保护+合并单元+对时系统）双重化

49、。 对策对策4 4：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。4）信号同步方式比较）信号同步方式比较三、数字化变电站关键技术三、数字化变电站关键技术 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，插值生成同步采样数据优点：优点：简单、可靠，不依赖对时缺点：缺点：要求报文的发送、传输和接收处理的延时抖动不超过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 间隔层设备应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，实现相对容易9-2互操作性好，需用FPGA直接收发

50、以太网报文。4 4）信号同步方式比较）信号同步方式比较三、数字化变电站关键技术三、数字化变电站关键技术3.3 智能终端智能终端 1 1）定义：）定义： 智能终端一种智能组件。与智能终端一种智能组件。与一次设备采用电缆连接，一次设备采用电缆连接， 与保护、与保护、 测控等二次设备测控等二次设备采用光纤连接，采用光纤连接， 实现对一实现对一次设备（如：断路器、次设备（如：断路器、 刀刀闸、闸、 主变压器等）的测量、主变压器等）的测量、 控制等功能。控制等功能。三、数字化变电站关键技术三、数字化变电站关键技术2) 2) 智能终端应具备以下功能：智能终端应具备以下功能：a a） 接收保护跳合闸命令、接

51、收保护跳合闸命令、 测控的手合测控的手合/ /手分断路器手分断路器命令及隔离刀闸、命令及隔离刀闸、 地刀等地刀等 GOOSE GOOSE 命令；命令；b b）输入断路器位置、）输入断路器位置、 隔离刀闸及地刀位置、隔离刀闸及地刀位置、 断路器断路器本体信号（含压力低闭锁重合闸等）；本体信号（含压力低闭锁重合闸等）； c c）跳合闸自保持功能；控制回路断线监视、）跳合闸自保持功能；控制回路断线监视、 跳合闸跳合闸压力监视与闭锁功能等；压力监视与闭锁功能等；三、数字化变电站关键技术三、数字化变电站关键技术3 3）工程设计虚拟压板的概念）工程设计虚拟压板的概念三、数字化变电站关键技术三、数字化变电站

52、关键技术智能变电站概况智能变电站概况培培训训内内容容IEC 61850标准简介标准简介以太网传输技术以太网传输技术现阶段智能变电站四种模式现阶段智能变电站四种模式智能变电站关键技术智能变电站关键技术智能变电站基本结构及关键技术智能变电站基本结构及关键技术 目前国内数字化站主要有以下三种种组网方式目前国内数字化站主要有以下三种种组网方式1）点对点组网方案）点对点组网方案继电保护装置继电保护装置SV(点对点点对点)MMS A网（星型）网（星型）MMS B网（星型）网（星型）时钟同步，时钟同步，1微秒微秒（IRIG-B或或IEEE 1588）1mGOOSE(点对点点对点)GOOSE A网（星型）网（

53、星型）GOOSE B网（星型）网（星型）1n采样值采样值重要开关量重要开关量次重要开关量次重要开关量MMS 报文报文4.1 数字化变电站以太网组网方式数字化变电站以太网组网方式四、以太网传输技术四、以太网传输技术点对点组网方案：保护双配置点对点组网方案：保护双配置GOOSE组网示意图组网示意图四、以太网传输技术四、以太网传输技术2 2）SVSV点对点、点对点、GOOSEGOOSE组网方案组网方案四、以太网传输技术四、以太网传输技术SV点对点、点对点、GOOSE组网方案示意图组网方案示意图四、以太网传输技术四、以太网传输技术3）SV及及GOOSE组网方案组网方案四、以太网传输技术四、以太网传输技

54、术SV及及GOOSE组网方案示意图组网方案示意图四、以太网传输技术四、以太网传输技术 若采用这两种信号同时传输，以太网交换机解决若采用这两种信号同时传输，以太网交换机解决GOOSEGOOSE信信号传输的优先问题。有两种解决办法。第一种如下图所示号传输的优先问题。有两种解决办法。第一种如下图所示: :提供优先级服务提供优先级服务GOOSE正常报文缓存区正常报文缓存区IEC GOOSE快速通道快速通道以太网交换机以太网交换机SV和和GOOSE报文的传输报文的传输4.2 SV4.2 SV和和GOOSEGOOSE报文的实时传输报文的实时传输四、以太网传输技术四、以太网传输技术 第二种办法第二种办法 合

55、并单元与智能终端集成，SVSV报文和GOOSEGOOSE报文采用分时报文发送技术，共光纤传输。SVSV报文发送时刻不受GOOSEGOOSE报文影响，仍支持插值再采样同步。四、以太网传输技术四、以太网传输技术智能变电站概况智能变电站概况培培训训内内容容IEC 61850标准简介标准简介以太网传输技术以太网传输技术现阶段智能变电站四种模式现阶段智能变电站四种模式智能变电站关键技术智能变电站关键技术智能变电站基本结构及关键技术智能变电站基本结构及关键技术模式模式1 1：基于站控层：基于站控层IEC61850IEC61850五、现阶段智能变电站四种模式五、现阶段智能变电站四种模式对站控层网络进对站控层

56、网络进行改造，改成行改造，改成IEC61850IEC61850规约。规约。 该模式与传统的变电站自动化系统基本类似。间隔层智能电子设备IED（保护及自动化装置）仍然安装在间隔层设备上或集中组屏。 该模式解决了传统变电站中智能设备的互联互通及信息互操作问题。整个系统的可维护、可扩充性能大为提高。 目前现在有500kV顺义站、黎平变、220kV渡东变、九里变等都是该模式，在国内应用较多。模式模式1 1：基于站控层：基于站控层IEC61850IEC61850五、现阶段智能变电站四种模式五、现阶段智能变电站四种模式模式模式2 2：基于传统互感器及过程层信息交换：基于传统互感器及过程层信息交换五、现阶段智能变电站四种模式五、现阶段智能变电站四种模式再对过程层设备再对过程层设备进行改造，增加进行改造，增加满足满足IEC61850IEC61850规规约合并单元、智约合并单元、智能终端。能终端。对站控层网络进对站控层网络进行改造，改成行改造，改成IEC61850IEC61850规约。规约。模式模式2 2：基于传统互感器及过程层信息交换：基于传统互感器及过程层信息交换 该模式不仅在站控层信息交换采用了该模式不仅在站控层信息交换采用了IEC61850IEC61850，而且增，而且增加了过程层网络进行过程层信息交换。通过光纤以太网加了过程层网络进行过程层信息交换。通过