智能变电站技术讲座

1、智能变电站基本技术讲座智能变电站基本技术讲座临汾供电公司临汾供电公司基本设备：IED基本设备：IED前言：名词释义前言：名词释义三种文件：ICD、SCD、CID三类服务：SV、GOOSE、MMS三级分层：过程层、间隔层、站控层过程层基本装置：合并单元、智能终端前言：名词释义前言：名词释义基本设备：IEDIED:智能电子设备（Intelligent Electronic Device);包含一个或多个处理器，可接收来自外部源的数据，或向外部发送数据，或进行控制的装置。简言之，全站二次设备，包括数字保护装置、测控装置、合并单元、智能终端、数字电度表等均可看作是IED。它是全站二次数据网的基本组成单

2、元。基本设备：IED三种文件：ICD、SCD、CID前言：名词释义前言：名词释义三种文件：ICD、SCD、CID三类服务：SV、GOOSE、MMS三级分层：过程层、间隔层、站控层过程层基本装置：合并单元、智能终端前言：名词释义前言：名词释义三种文件：ICD、SCD、CIDICD：IED能力描述文件（IED Capability Description）;由装置厂商提供给系统集成商，该文件描述IED提供的基本数据模型及服务，但不包含IED实例名称和通信参数。SCD：全站系统配置文件（Substation Configuration Description）;全站唯一。该文件描述所有IED的实例配

3、置和通信参数、IED之间的通信配置以及变电站一次系统结构，由系统集成厂商完成。通俗地说，SCD文件所描述内容相当于传统综自站中自端子箱以上所有二次设备之间的连接回路。CID：IED实例配置文件（Configured IED Description）;每个装置有一个，由装置厂商根据SCD文件中本IED相关配置生成。即SCD制作完成后，由各厂家根据本厂装置要求生成CID文件，并下装置至各IED中，以达到实例化的目的。前言：名词释义前言：名词释义三种文件：ICD、SCD、CID.icd文件文件(多个，由制造商提供多个，由制造商提供)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

4、、二次设备和通信系统（最完整）实例化. cid文件文件. cid文件文件描述二次设备模型、通信参数的对应关系，并下装至各IED.icd文件文件三类服务：SV、GOOSE、MMS三类服务：SV、GOOSE、MMS三种文件：ICD、SCD、CID基本设备：IED前言：名词释义前言：名词释义三级分层：过程层、间隔层、站控层过程层基本装置：合并单元、智能终端前言：名词释义前言：名词释义三类服务：SV、GOOSE、MMSSV：采样值信息（Sample Value）;过程层采样值传输服务，相当于传统站的电流、电压回路等。GOOSE：面向通用对象的变电站事件（Generic Object Oriented

5、Substation Event）;过程层开关量传输服务，主要用于实现在多IED之间的信息传递，包括传输跳合闸信号（命令），具有高传输成功率。相当于传统站的控制、信号回路。MMS：制造报文规范（Manufacturing Message Specification）;是标准定义的一套用于工业控制系统的通信协议。MMS规范了工业领域具有通信能力的智能传感器、智能电子设备（IED）、智能控制设备的通信行为，使出自不同制造商的设备之间具有互操作性。三类服务：SV、GOOSE、MMS三级分层：过程层、间隔层、站控层三种文件：ICD、SCD、CID基本设备：IED前言：名词释义前言：名词释义三级分层：过

6、程层、间隔层、站控层过程层基本装置：合并单元、智能终端前言：名词释义前言：名词释义三级分层：过程层、间隔层、站控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

7、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前言：名词释义前言：名词释义三级分层：过程层、间隔层、站控层过程层主要设备：合并单元、智能终端，以及智能化的一次设备（电子互感器、智能断路器等），以就地智能终端柜取代传统的端子箱，以满足过程层IED以及就地式和分布式保护的就地安装。间隔层主要设备：与传统综自站变化不大，区别在于各间隔层IED增加与过程层连接的光纤接口，以取代传统的二次电回路。增设网络报文分析仪，可实时监视过程层网络传输以及故障量分析。站控层网络及设备：与传统综自站基本一致，均为以太网传输，不同点为传输协议由站内103规约改为IEC61850规约，以实现不同厂家

8、IED之间的互操作。因此，智能站内基本用不到规约转换器，只有极少数不支持61850的设备需要进行规约转换。三级分层：过程层、间隔层、站控层三类服务：SV、GOOSE、MMS过程层基本装置：合并单元、智能终端三种文件：ICD、SCD、CID基本设备：IED前言：名词释义前言：名词释义过程层基本装置：合并单元、智能终端前言：名词释义前言：名词释义过程层基本装置：合并单元、智能终端合并单元（Merging Unit）;用以对来自二次转换器的电流或电压数据进行时间相关组合的物理单元。合并单元可是互感器的一个组成件，也可是一个分立单元。 实际应用中，合并单元不仅可以传输各种电流、电压量，也可传输温湿度等

9、4-20mA直流模拟量。智能终端（Smart Terminal）;一种智能组件。与一次设备采用电缆连接，与保护、测控等二次设备采用光纤连接，实现对一次设备（如断路器、隔离开关、主变压器等）的测量、控制等功能。 实际运用中，传统站中测控装置的DI、DO板转移到智能终端中，且DI、DO板的作用不仅用于测控，保护装置的跳、合令同样通过此插件由光信号转换为电信号与一次设备联络。这是与传统综自站所不同的。现场调试方法虚端子与SCD制作过程层网络实现智能变电站网络拓扑智能变电站现场实现方式智能变电站现场实现方式 高级应用简介安居变电站网络拓扑安居变电站网络拓扑至调度数据网路由器至调度数据网路由器保护保护A

10、测控测控A/B保护保护B间隔间隔层层A网交换机网交换机间隔间隔层层B网交换机网交换机站控站控层层GOOSE/SV-A网网GOOSE/SV-B网网合并单元合并单元A智能终端智能终端A合并单元合并单元B智能终端智能终端B间隔层间隔层过程过程层层B网交换机网交换机A网交换机网交换机监控五防一体化服务器监控五防一体化服务器A监控五防一体化服务器监控五防一体化服务器B远动机远动机A远动机远动机B切换切换装置装置安居变电站网络拓扑安居变电站网络拓扑v 过程层：一次设备采用常规型式，互感器、断路器、隔离过程层：一次设备采用常规型式，互感器、断路器、隔离开关与合并单元、智能终端均采用电缆连接开关与合并单元、智

11、能终端均采用电缆连接v 间隔层：与过程层设备通过光纤连接，利用间隔层：与过程层设备通过光纤连接，利用SV报文传输报文传输交流量，利用交流量，利用GOOSE报文传输开关量，双套设备严禁有报文传输开关量，双套设备严禁有任何数据交叉任何数据交叉v 站控层：与间隔层设备通过网线连接，其连接型式与综自站控层：与间隔层设备通过网线连接，其连接型式与综自站相似，每套设备均接入间隔层站相似，每套设备均接入间隔层A、B网络。高级应用部网络。高级应用部分各站配置不尽相同，如安居站后台服务器可集成顺控、分各站配置不尽相同，如安居站后台服务器可集成顺控、小电流接地选线、避雷器及油色谱在线监测功能，小电流接地选线、避雷

12、器及油色谱在线监测功能，I、II区设备无法完全隔离；而德美站设置综合应用服务器，将区设备无法完全隔离；而德美站设置综合应用服务器，将所有高级应用功能设置其中，并配置横向隔离装置，将所有高级应用功能设置其中，并配置横向隔离装置，将I区数据与区数据与II、III、IV区数据完全隔离。区数据完全隔离。理论联系实际理论联系实际1从安居到德美从安居到德美v 过程层网络总体设计思路不变：受制于交换机传输性能与过程层网络总体设计思路不变：受制于交换机传输性能与可靠性，以及智能一次设备技术不成熟可靠性，以及智能一次设备技术不成熟电子式互感器故障率高，技术不完善交换机长期大负荷运行可靠性有待验证，通流量不足光网

13、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理论联系实际理论联系实际1从安居到德美从安居到德美v 过程层网络总体设计思路不变：受制于交换机传输性能与过程层网络总体设计思路不变：受制于交换机传输性能与可靠性，以及智能一次设备技术不成熟可靠性，以及智能一次设备技术不成熟v 间隔层设备对交换机利用率提高：以故录和网分为主，安间隔层设备对交换机利用率提高：以故录和网分为主，安居站故录、网分无论居站故录、网分无论GOOSE采样还是采样还是SV采样均从各个采样均从各个过程层分交换机采样

14、，德美站故录、网分过程层分交换机采样，德美站故录、网分GOOSE采样取采样取自中心交换机自中心交换机1、交换机可靠性待验证，决定了直采直跳的保留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2、百兆光口决定了每个采集端口最多只能采集4个间隔数据3、中心交换机的设计改良可提高利用率，并减少部分尾缆理论联系实际理论联系实际11从安居到德美从安居到德美v 过程层网络总体设计思路不变：受制于交换机传输性能与过程层网络总体设计思路不变：受制于交换机传输性能与可靠性，以及智能一次设备

15、技术不成熟可靠性，以及智能一次设备技术不成熟v 间隔层设备对交换机利用率提高：以故录和网分为主，安间隔层设备对交换机利用率提高：以故录和网分为主，安居站故录、网分无论居站故录、网分无论GOOSE采样还是采样还是SV采样均从各个采样均从各个过程层分交换机采样，德美站故录、网分过程层分交换机采样，德美站故录、网分GOOSE采样取采样取自中心交换机自中心交换机v 站控层设备更完善：横向隔离的使用，机架式服务器，图站控层设备更完善：横向隔离的使用，机架式服务器，图形管理机、综合应用服务器的完善形管理机、综合应用服务器的完善理论联系实际理论联系实际11从安居到德美从安居到德美v 过程层网络总体设计思路不

16、变：受制于交换机传输性能与过程层网络总体设计思路不变：受制于交换机传输性能与可靠性，以及智能一次设备技术不成熟可靠性，以及智能一次设备技术不成熟v 间隔层设备对交换机利用率提高：以故录和网分为主，安间隔层设备对交换机利用率提高：以故录和网分为主，安居站故录、网分无论居站故录、网分无论GOOSE采样还是采样还是SV采样均从各个采样均从各个过程层分交换机采样，德美站故录、网分过程层分交换机采样，德美站故录、网分GOOSE采样取采样取自中心交换机自中心交换机v 站控层设备更完善：横向隔离的使用，机架式服务器，图站控层设备更完善：横向隔离的使用，机架式服务器，图形管理机、综合应用服务器的完善形管理机、

17、综合应用服务器的完善现场调试方法虚端子与SCD制作过程层网络实现智能变电站网络拓扑智能变电站现场实现方式智能变电站现场实现方式 高级应用简介过程层网络实现过程层网络实现过程层网络实现过程层网络实现v 凡涉及保护逻辑的回路，如电流、电压采样，跳合闸等均凡涉及保护逻辑的回路，如电流、电压采样，跳合闸等均采用直采直跳型式，即合并单元、智能终端与保护装置通采用直采直跳型式，即合并单元、智能终端与保护装置通过光纤直接连接，不进入交换机进行数据共享过光纤直接连接，不进入交换机进行数据共享v 测控信息、故障录波、网络分析以及主变联跳、启动失灵测控信息、故障录波、网络分析以及主变联跳、启动失灵等信息采用网采网

18、跳型式实现。各装置只需分配一个端口等信息采用网采网跳型式实现。各装置只需分配一个端口接入交换机即可实现数据共享。与间隔层综自网络不同，接入交换机即可实现数据共享。与间隔层综自网络不同，过程层网络严格区分过程层网络严格区分A、B套，套，A套设备只接入套设备只接入A网交换机，网交换机，B套设备只接入套设备只接入B网交换机，双网严禁有数据交叉。网交换机，双网严禁有数据交叉。v 在交换机接入时允许在交换机接入时允许SV与与GOOSE共用交换机，即共用交换机，即SV、GOOSE共网，但需要在交换机内划分共网，但需要在交换机内划分VLAN，将交换机，将交换机逻辑端口划分成若干区域，各区之间数据不共享，以此

19、达逻辑端口划分成若干区域，各区之间数据不共享，以此达到合理分配流量的目的。到合理分配流量的目的。理论联系实际理论联系实际22过程层设备验收过程层设备验收v 智能终端柜内不仅包括了智能站的组成部分：合并单元、智能终端柜内不仅包括了智能站的组成部分：合并单元、智能终端、光纤等，还包括了常规站的组成部分：控制回智能终端、光纤等，还包括了常规站的组成部分：控制回路、信号回路、电流电压回路、电源回路、一次设备机构路、信号回路、电流电压回路、电源回路、一次设备机构等。因此在验收智能终端柜的过程中，不仅要验证虚端子等。因此在验收智能终端柜的过程中，不仅要验证虚端子逻辑、光纤连接正确性等内容，还需要将常规站的

20、验收内逻辑、光纤连接正确性等内容，还需要将常规站的验收内容纳入其中，包括电流试验、电压试验、开关传动、信号容纳入其中，包括电流试验、电压试验、开关传动、信号传动等。总结经验，在智能站投产送电过程中，往往是常传动等。总结经验，在智能站投产送电过程中，往往是常规回路出现了更多的问题。规回路出现了更多的问题。v 安居站送电过程中发现安居站送电过程中发现220kV B套母联电流极性接反套母联电流极性接反v 翔山站送电过程中发现主变翔山站送电过程中发现主变35kV侧电流极性接反侧电流极性接反v 德美站送电过程中发现德美站送电过程中发现220kV A套开口电压线芯接反套开口电压线芯接反理论联系实际理论联系

21、实际22过程层设备验收过程层设备验收v 过程层设备验收作为智能站验收的重点，其验收内容应涵过程层设备验收作为智能站验收的重点，其验收内容应涵盖智能终端柜回路验收、光纤走径检查、光纤衰耗检查、盖智能终端柜回路验收、光纤走径检查、光纤衰耗检查、过程层网络功能验收（启失灵、联跳、远跳、备投等保护过程层网络功能验收（启失灵、联跳、远跳、备投等保护配合功能）、光纤施工工艺及标签验收等配合功能）、光纤施工工艺及标签验收等v 光纤走径正确后，全站不应有光纤走径正确后，全站不应有GOOSE断链信号出现，拔断链信号出现，拔除任一光纤，后台显示断链信号应与实际对应除任一光纤，后台显示断链信号应与实际对应v 功能验

22、收应在整组试验的基础上进行，以检查相关设备的功能验收应在整组试验的基础上进行，以检查相关设备的正确性。安居站故录采样畸变、德美站母线电压无采样等正确性。安居站故录采样畸变、德美站母线电压无采样等问题即是在此试验中发现问题即是在此试验中发现v 重视光纤标签在投产后维护中的作用，严格要求厂家保证重视光纤标签在投产后维护中的作用，严格要求厂家保证光纤标签的正确性光纤标签的正确性现场调试方法虚端子与SCD制作过程层网络实现智能变电站网络拓扑智能变电站现场实现方式智能变电站现场实现方式 高级应用简介虚端子与虚端子与SCDSCD制作制作v 由于传统综自站的电缆二次接线已被光纤互联取代，二次由于传统综自站的

23、电缆二次接线已被光纤互联取代，二次回路也体现为设备逻辑。为了使这种联接逻辑可视化，引回路也体现为设备逻辑。为了使这种联接逻辑可视化，引入了虚端子的概念。入了虚端子的概念。虚端子与虚端子与SCDSCD制作制作v 有了设计院提供的虚端子图纸，再将全站各厂家装置模型有了设计院提供的虚端子图纸，再将全站各厂家装置模型文件（文件（ICD）收集齐备，便具备了制作）收集齐备，便具备了制作SCD文件的条件。文件的条件。v 集成商厂家制作集成商厂家制作SCD文件，可以形象地看作是二次接线文件，可以形象地看作是二次接线的过程。集成商将各厂家的过程。集成商将各厂家ICD文件导入文件导入SCD文件中并进文件中并进行实

24、例化，相当于将空的保护屏柜固定在保护室内；随后行实例化，相当于将空的保护屏柜固定在保护室内；随后集成商按照设计院提供的虚端子表，将各装置用虚连线连集成商按照设计院提供的虚端子表，将各装置用虚连线连接起来，相当于接线工按照施工蓝图进行二次接线。接起来，相当于接线工按照施工蓝图进行二次接线。v SCD文件制作完成后，将其提供给各保护厂家，由各厂文件制作完成后，将其提供给各保护厂家，由各厂家从家从SCD文件中导出实例化的文件中导出实例化的CID文件，并将其下装至文件，并将其下装至指定装置中。至此，光纤回路中的指定装置中。至此，光纤回路中的“二次接线二次接线”全部完成。全部完成。虚端子与虚端子与SCD

25、SCD制作制作理论联系实际理论联系实际3虚端子验收虚端子验收v 由于由于SCD文件由集成商负责制作，其制作人员水平良莠文件由集成商负责制作，其制作人员水平良莠不齐，因此审核不齐，因此审核SCD文件是验收人员从厂家联调开始就文件是验收人员从厂家联调开始就必须认真对待的工作之一必须认真对待的工作之一v SCD制作错误大部分可以通过整组试验检查出，如启失制作错误大部分可以通过整组试验检查出，如启失灵回路、联跳回路、备投回路等，但仍有一部分较难发现，灵回路、联跳回路、备投回路等，但仍有一部分较难发现，如电流回路组别接错等。因此在保证调试不缺项的前提下，如电流回路组别接错等。因此在保证调试不缺项的前提下

26、，仍需要仔细检查仍需要仔细检查SCD文件虚连线是否完备，与设计虚端文件虚连线是否完备，与设计虚端子是否一致。子是否一致。v SCD验收可在验收大纲中进行细化，按照虚端子表制作验收可在验收大纲中进行细化，按照虚端子表制作虚连线检查卡，核对每一处虚连接并打勾。此项工作量较虚连线检查卡，核对每一处虚连接并打勾。此项工作量较大，建议在出厂联调过程中完成大，建议在出厂联调过程中完成现场调试方法虚端子与SCD制作过程层网络实现智能变电站网络拓扑智能变电站现场实现方式智能变电站现场实现方式 高级应用简介现场调试方法现场调试方法v 调试方法一：调试方法一：使用传统保护测试仪在间隔合并单元加入电流采样，在母线使

27、用传统保护测试仪在间隔合并单元加入电流采样，在母线PT合并单元加入电压采样进行试验。此方法的优点是在加入采样的同时可以在合并单元加入电压采样进行试验。此方法的优点是在加入采样的同时可以在间隔层各接入装置中看到采样信息，不仅验证保护功能，同时验证过程层链间隔层各接入装置中看到采样信息，不仅验证保护功能，同时验证过程层链路连接，如母线路连接，如母线PT合并单元与间隔合并单元、间隔合并单元与间隔层设备间合并单元与间隔合并单元、间隔合并单元与间隔层设备间链路的正确性链路的正确性。但在实际现场联调过程中，由于母线。但在实际现场联调过程中，由于母线PT合并单元与间隔合并合并单元与间隔合并单元间隔距离过远，

28、极不便于调试，同时变电站投运后单间隔检修试验时，单元间隔距离过远，极不便于调试，同时变电站投运后单间隔检修试验时，无法在运行中的母线无法在运行中的母线PT合并单元中加入测试电压。合并单元中加入测试电压。v 调试方法二：使用调试方法二：使用数字化保护测试仪插入保护装置背板数字化保护测试仪插入保护装置背板SV、GOOSE点对点点对点直采直跳接口中，完全靠数字化保护测试仪来输送模拟量与开关量进行功能直采直跳接口中，完全靠数字化保护测试仪来输送模拟量与开关量进行功能试验。此种调试方案优点是单间隔停电检修时调试过程对于其它设备运行不试验。此种调试方案优点是单间隔停电检修时调试过程对于其它设备运行不影响也

29、不受影响，但该方法只能测试保护逻辑正确性，但无法验证任何过程影响也不受影响，但该方法只能测试保护逻辑正确性，但无法验证任何过程层网络链路。层网络链路。v 调试方法三：调试方法三：传统实验仪加入间隔合并单元电流采样，检查电流采样精度，传统实验仪加入间隔合并单元电流采样，检查电流采样精度，精度测试完成后改用数字保护测试仪插入保护装置点对点精度测试完成后改用数字保护测试仪插入保护装置点对点SV采样背板接口采样背板接口中加入电压、电流等模拟量，中加入电压、电流等模拟量，GOOSE链路不链路不作处理作处理，实际控制断路器分合，实际控制断路器分合及采集各种开关量及采集各种开关量。此种方案优点体现在不影响运行设备的范围内可最大程。此种方案优点体现在不