智能变电站综合自动化方案研讨ppt课件

1、智能变电站综合自动化系统目录智能化变电站概述智能化变电站设备配置原那么网络构造及交换机配置设计中相关的问题智能变电站综合自动化系统智能化变电站概述智能化变电站设备配置原那么网络构造及交换机配置设计中相关的问题智能化变电站概述数字化变电站定义 数字化变电站是由智能化一次设备电子式互感器、智能化开关等和网络化二次设备分层过程层、间隔层、站控层构建，建立在IEC61850 通讯规范根底上，可以实现变电站内智能电气设备间信息共享和互操作的现代化变电站。智能化变电站定义 采用先进、可靠、集成、低碳、环保的智能设备，以全站信息数字化、通讯平台网络化、信息共享规范化为根本要求，自动完成信息采集、丈量、控制、

2、维护、计量和监测等功能，并可根据需求支持电网实时自动控制、智能调理、在线分析决策、协同互动等高级功能的变电站。智能化变电站概述智能化变电站和数字化变电站区别 数字化变电站是智能化变电站开展的必经阶段和实现根底，经过对数字化变电站的技术改造，可以实现一次主设备形状监测、高级功能和辅助系统智能化等。另外，智能化变电站可根据需求实现电网实时自动控制、智能调理、在线分析决策、协同互动等高级功能，智能化程度更高。智能化变电站概述数字化变电站与传统综自站的区别间隔层和站控层： 只是接口和通讯模型发生了变化，间隔层安装对下接口多为光纤接口，接纳过程层设备上送的数字量。站控层通讯采用IEC61850 规范，实

3、现信息共享和互操作。过程层改动较大： 由传统的电流、电压互感器、一次设备以及一次设备与二次设备之间的电缆衔接，逐渐改动为电子式互感器、智能化一次设备、光纤衔接等，实现电流电压模拟量就地数字化，一次设备形状量的就地采集和GOOSE网络传输。7常规变电站典型构造图智能化变电站概述8智能化变电站概述数字化变电站典型构造图9智能化变电站概述智能化变电站典型构造图智能化变电站概述数字化变电站开展阶段的典型方式 从适用化层面分析，目前的数字化变电站大致可分为以下3种方式，如下表： 智能化变电站概述方式1：基于站控层IEC61850 智能化变电站概述 由图可见，该系统与传统的变电站自动化系统根本类似。间隔层

4、智能电子设备IED维护及自动化安装安装方式与传统变电站一样，采用就地安装或是集中组屏。 这种方式的推行是主要是为理处理传统变电站中智能设备的互联互通及信息互操作问题。由于采用了一致的IEC61850 规范，整个系统中的每一个节点的信息传输被规范化，从而使得整个系统的可维护、可扩展性能大为提高。基于传统互感器及过程层信息交换智能化变电站概述智能化变电站概述 区别于方式1，该方式添加了过程层网络。 这种方式不仅在站控层信息交换采用了IEC61850，而且添加了过程层网络进展过程层信息交换。对于每一个间隔，配置了过程层设备合并单元、智能终端，首先将设备的信息及操作数字化，与之相关的间隔层智能电子设备

5、IED维护及自动化安装那么经过光纤以太网与对应间隔的合并单元、智能终端相衔接。IED与合并单元、智能终端之间既可以点对点的方式互联，也可以如下图以太网络总线方式相连。智能化变电站概述 这种方式IED可以根据需求安装在变电站的任何地方。由此可见，原来一次设备与IED之间的传统的大量铜芯电缆被少量的通讯光缆替代了。同时由于建立了过程层网络，过程层的高速采样数据可以被不同类型的安装共享，从而大大简化了现场的一次接线。智能化变电站概述方式3：基于站控层及过程层全信息交换智能化变电站概述 区别于方式2，该方式采用电子式互感器替代了传统互感器。由于电子式互感器的性能优势，这种方式在高压及超高压变电站采用较

6、为广泛。采用的电子式互感器有AIS、GIS等方式。目前也有工程采用光学互感器。智能变电站综合自动化系统智能化变电站概述智能化变电站设备配置原那么网络构造及交换机配置设计中相关的问题智能化变电站设备配置原那么 一次设备总体原那么 一次设备宜采用“ 一次设备本体+传感器+智能组件 方式；现阶段一次设备智能组件普通包括：智能终端、 合并单元、形状监测IED 等。 当合并单元、智能终端布置于同一控制柜内时，可将合 并单元、智能终端硬件进展整合； 一次设备应具备高可靠性，应支持顺序控制。对于高压组合电器GIS/HGIS，宜取消就地跨间隔横向电气联闭锁接线，减少断路器、 刀闸辅助接点、 辅助继电器数量。

7、当设备具备条件时， 断路器操作箱控制回路可与本体分合闸控制回路一体化交融设计，取消冗余二次回路，提高断路器控制机构任务可靠性。智能化变电站设备配置原那么 智能终端配置原那么 110kV 除主变外，智能终端宜单套配置； 11066kV变电站主变维护假设采用主、后备保 护一体化安装时主变压器各侧智能终端宜冗余配 置， 主变维护假设采用主、后备维护分开配置时 主变压器各侧智能终端宜单套配置； 主变压器 本体智能终端宜单套配置； 智能化变电站设备配置原那么66kV 35kV 及以下配电安装采用户内开关 柜布置时宜不配置智能终端，维护测控安装下放布置；采用户外敞开式布置时，一二次设备间隔较远宜配置单套智

8、能终端。母线智能终端宜按段单套配置，假设配电安装采用户内开关柜布置时母线宜不配置智能终端； 智能终端宜实现就地化安装，以保证一次设备的就地数字化。 智能化变电站设备配置原那么 互感器配置原那么 电子式互感器相比传统互感器具有体积小、 抗饱和才干强、 线性度好等优势，在高电压等级和传统互感器相比具有一定的经济性，但电子式互感器在高电压等级运转阅历尚需积累，相关体系文件、 校验规范等需进一步建立并完善。 常规互感器在各电压等级变电站已具有成熟的运转阅历，采用常规互感器，配以合并单元实现模拟量就地数字化转换，利用光纤上传，既提高了信号传输的抗干扰性也可减少互感器二次绕组配置数量，减小互感器体积，提高

9、其可靠性。 智能化变电站设备配置原那么 110kV 及以上电压等级可采用电子式互感器，也 可采用常规互感器； 66kV 及以下电压等级假设采用户内开关柜维护测 控下放布置时，宜采用常规互感器；假设采用户 外敞开配电安装维护测控集中布置时，可采用 常规互感器，也可采用电子式互感器； 采用常规互感器时，宜配置合并单元，合并单元 宜下放布置在智能控制柜内；对于关口计量点，宜配置常规互感器； 智能化变电站设备配置原那么 合并单元配置原那么 合并单元的配置数量主要与继电维护的配置方案 有关，对于继电维护有双重化配置要求的间隔， 合并单元也应冗余配置，对应于互感器冗余的独 立输出回路。 同一间隔内的电流互

10、感器和电压互感器合用一个 合并单元，既节约合并单元配置又可简化二次设 备间光缆联接。 合并单元宜具备电压切换或电压并列功能，宜支 持以 GOOSE 方式开入断路器或刀闸位置形状； 智能化变电站设备配置原那么继电维护设备及平安自动安装 继电维护及平安自动安装详细配置原那么按照 GB/T14285-2006及Q/GDW441-2021相关要求执行。 11066kV变电站主要涉及以下设备: 线路维护 变压器维护 分段母联维护 35kV 及以下电压等级间隔维护 26线路维护维护、 测控功能宜一体化，按间隔单套配置。 维护采用安装在线路上的组合 ECVT 获得电流电压。用于同期功能的母线 EVT 宜经过

11、母线电压合并单元直接接入维护测控安装，电压合并单元应具有母线 PT 并列功能。线路间隔内，实现智能终端与维护安装之间的点对点直接跳闸方式，合并单元采样值采用点对点传输。跨间隔信息采用 GOOSE 网络传输方式。技术实施方案图如下所示：智能化变电站设备配置原那么27智能化变电站设备配置原那么282. 变压器维护变压器维护宜双套进展配置，维护、测控功能宜一 体化，双套配置时应采用主、后备维护一体化配置。 当维护采用双套配置时，各侧合并单元宜采用双套 配置、各侧智能终端宜采用双套配置。非电量维护应就地安装，有关非电量维护时延均在 就地实现，直采直跳，现场配置智能终端上传非电 量动作报文和调档及接地刀

12、闸控制信息。智能化变电站设备配置原那么29智能化变电站设备配置原那么双套主、后一体化配置，技术实施方案图如下所示： 303.分段维护分段维护按单套配置，110kV 宜维护、测控一体化。110kV 分段维护跳闸采用点对点直跳，其他维护主变、母差等跳分段采用 GOOSE 网络方式 。35kV 及以下等级的分段维护宜就地安装，维护、测控、智能终端、合并单元一体化，安装应提供 GOOSE 维护跳闸接口主变跳分段，接入 110kV 过程层 GOOSE 网络。智能化变电站设备配置原那么31智能化变电站设备配置原那么324. 35kV 及以下各间隔维护:35kV 及以下各间隔维护按单套配置，开关柜安装时宜集

13、成维护、测控、合并单元和智能终端功能。母线间隔主变间隔智能化变电站设备配置原那么33智能化变电站设备配置原那么智能化变电站设备配置原那么 对时系统配置配置1套全站公用的时间同步系统，主时钟应双重化配置，支持北斗系统和 GPS 规范授时信号。站控层设备宜采用 SNTP 对时方式。间隔层和过程层设备宜采用 IRIG-B 对时方式，条件具备时也可采用 IEC61588 网络对时。IRIG-B 对时方式普通采用直流485方式，总线方式，普通按屏柜铺设。跨小室长间隔的情况下，可思索添加对时扩展安装。户外设备的对时可采用光纤B码方式。对于网络SV采样的设备，需思索采用光纤B码对时，实现采样同步。 智能变电

14、站综合自动化系统智能化变电站概述智能化变电站设备配置原那么网络构造及交换机配置设计中相关的问题网络构造及交换机配置 网络构造变电站自动化系统在功能逻辑上宜由站控层、 间隔层、 过程层组成。过程层网络宜按电压等级分别组网，主变压器应经过不同的数据接口接入各电压等级过程层网络。双重化配置的两套维护，其信息输入、 输出环节应完全独立； 对于单套配置的110kV维护安装等宜经过两个不同的数据接口控制器接入两套不同的过程层网络，以确保在一套网络缺点时，仍可正常运转；对于测控安装可以获取两个网络过程层一切运转形状及告警信息。 网络构造及交换机配置站控层网络经过相关网络设备与站控层其他设备通讯，与间隔层网络

15、通讯；可传输 MMS 报文和 GOOSE 报文；110kV66kV变电站站控层网络宜采用单星形以太网络。间隔层网络经过相关网络设备与本间隔其他设备通讯、与其他间隔设备通讯、与站控层设备通讯；可传输 MMS 报文和GOOSE 报文； 110kV 66kV变电站站控层网络宜采用单星形以太网络。 网络构造及交换机配置 过程层网络经过相关网络设备完成间隔层与过程层设备、 间隔层设备之间以及过程层设备之间的数据通讯；可传输GOOSE 报文和 SV 报文； 110kV(66kV) 电压等级采用单母线或双母线接线的变电站， GOOSE 网络宜采用星形双网构造；110kV 每个间隔除应直采的维护及平安自动安装

16、外有3个及以上安装需接纳 SV 报文时，宜配置 SV 网络， SV网络宜采用星形单网构造；采用桥式接线、 线变组接线的 110kV(66kV) 变电站， GOOSE 报文及 SV 报文可采用点对点方式传输； 35kV 10kV电压等级不宜配置独立的过程层网络， GOOSE 报文经过站控层网络传输。 网络构造及交换机配置 网络构造的比较和选择总线型 总线型网络构造中各交换机经过级联构成网络总线，各间隔设备平均分布在各交换机上，如以下图：网络构造及交换机配置优点 网络简单，易于布线；扩展容易。缺陷 传输速度慢，从总线一侧到另一侧需求经过多级交换机，影响传输速度，网络效率和传输性能不高；维护、隔离比

17、较困难，任一光纤网线或交换机缺点能够导致多个间隔智能设备与公用智能设备断开。网络构造及交换机配置星型 星型构造交换机衔接的各衔接节点呈星状分布。在这种构造的网络中有中央节点公共交换机，其他节点接二次设备交换机都与中央节点直接相连，这种构造以中央节点为中心，因此它又之称为集中式网络。如以下图： 网络构造及交换机配置优点 网络简单，易于布线,扩展容易,便于维护;间隔交换机缺点，都可以方便隔离，不影响其它间隔，可以方便的实现部分设备检修维护；每个结点都由一条单独的通讯线路与中心结点连结，恣意两点间通讯途径最短，网络延时很短；在星型网络构造中每个设备都运用独立的线缆衔接到网络中，做到了通道分别，从构造

18、上没有广播风暴的风险。缺陷 公共交换机负担较大，检修时将影响公用智能电子设备；交换机数量较多，本钱普通相对较高。网络构造及交换机配置环型 环型拓扑构造由各交换机之间衔接成闭环，如以下图：网络构造及交换机配置优点 网络冗余度好，网线或光纤缺点时可以自动重新组态，不影响交换机及设备运转。交换机数量较少，本钱普通相对较低。缺陷 网络构造较复杂，网络协议复杂，从构造上存在广播风暴的风险；扩展困难，添加交换机设备时，需求将网络翻开重新组环；维护、隔离比较困难，任一交换机检修，网络变为总线构造，任何交换机缺点将导致大面积缺点。网络构造及交换机配置 交换机配置 站控层、间隔层交换机站控层配置一组中心交换机。

19、间隔层交换机按 设备室或是电压等级独立配置。交换机宜就近安装在各自设备室内。同一个设备室内部可采用双绞线以太网方式衔接。对于不同设备室之间或是间隔较远的衔接应采用光纤以太网方式。普通可选用24电口交换机，配合运用光纤级联交换机。 过程层交换机思索按电压等级配置同一个电压等级下，思索按间隔对象配置采用光纤方式衔接每台交换机光纤接入数量不宜超越16对。智能变电站综合自动化系统智能化变电站概述智能化变电站设备配置原那么网络构造及交换机配置设计中相关的问题设计中的相关问题 互感器的选择 现阶段互感器的可选择的种类很多：有源式、无源式、GIS构造、独立式构造、低功率线圈等等。采用电子式互感器还是常规互感

20、器 1. 从经济性上思索电压等级越高，电子式互感器的优势越、 明显，对于中低压侧开关柜设备更宜采用常规互感器。采用电子式互感器是为理处理互感器饱和等问题，对于低压常规互感器来说，普通不存在饱和问题；常规互感器完全可以满足系统的要求；采用电子式互感器是为理处理互感器的二次采样电缆长间隔传输问题，但是针对低压开关柜，维护测控安装普通多采用就地安装在开关柜中，互感器与二次设备间不存在长间隔电缆衔接问题；设计中的相关问题低压开关柜体积的大小主要取决于操作机构而不是互感器，因此电子式互感器体积小分量轻的优势对于低压开关柜没有表达出来；低压电子式互感器输出的是小模拟电压信号，没有常规互感器输出的1A/5A

21、或100V的抗干扰才干强；而且其信号不容易直接分享，必需经过合并单元转化成数字信号后才可分享，这无疑添加了合并单元设备的投资。相比而言常规互感器输出的模拟采样更易于供各维护测控安装分享。设计中的相关问题 2. 从工程实施的难易程度及推行意义上来说，对于一些结 构不规范的设备不宜采用电子式互感器。如低压电容器设备的本体维护需求的零序电流、零序电压、桥差电流、差电压，由于不同厂家电容器设备的一次构造不同，其本体互感器的安装位置方式也不规范。这种情况下假设采用电子式互感器，势必要针对不同的电容器设备制造相对应的电子式互感器；这样一方面添加了投入，另一方面大量不规范的互感器构造也会导致日后维护管理的困

22、难，同时也不利于规范构造电子式互感器的推行运用。对于这些特殊的安装位置，采用一次设备配套的常规互感器，更为经济适用。设计中的相关问题采用有源式互感器还是无源式互感器无源式电子互感器，技术上具有很大的优势，特别是针对AIS设备；但是从适用的角度来看，目前有源式电子互感器运用的较多，可靠性和可实施性也较高，投入费用相对较少。而无源式互感器的运用业绩较少，可靠性及可实施性相对较差，投入的费用也比较大。所以现阶段电子式互感器还是以有源式互感器为主。对于GIS机构，远端模块的安装位置处于地电位，可以采用变电站内的220V/110V直流电源经过电缆接线直接供电，宜采用GIS式电子互感器。对于AIS机构，供

23、电方面采用一次取能与激光供电无缝切换。对于于变压器中性点、间隙的独立式互感器等一次不宜取能的间隔，思索采用无源式互感器。设计中的相关问题 二次回路设计问题 传统变电站的二次设备都是采用开入光耦、出口继电器接点，经过电缆接线来完成相互间的控制和配合，维护测控设备的开入开出回路都一一对应于详细的端子排接线。工程设计时，经过绘制端子间的连线图纸，来表示设备间的回路配合。现场调试维护时也是需求根据设计蓝图经过相应端子排去检验相关设备的开入开出回路能否完好正确。智能化变电站，设备间信息交互的方式有了根本性的变化，原有的端子概念不复存在，取而代之的是基于GOOSE 网络传输的数字信号，原有点对点的电缆衔接

24、被网络化的光缆替代。 设计过程中需求重点关注：如何实现二次设备间逻辑配合、外部光缆的衔接。 设计中的相关问题 二次设备间逻辑配合 安装GOOSE虚端子、虚端子逻辑连线、GOOSE配置表 GOOSE 虚端子表示图设计中的相关问题 GOOSE 逻辑衔接表示图设计中的相关问题 GOOSE 配置表逻辑连线起点终点编号名称装置名称虚端子数据属性装置名称虚端子数据属性LL1跳进线1备自投保护装置OUT1GOLD/BztPTRC1.Tr.general进线1智能终端IN1GOLD/GOINGGIO1.SPCSO1.stValLL2合进线1备自投保护装置OUT2GOLD/BztPTRC1.Tr.general

25、进线1智能终端IN1GOLD/GOINGGIO1.SPCSO2.stValLL3TWJ输出进线1智能终端OUT1GOLD/zdPTRC1.Tr.general备自投保护装置IN1GOLD/GOINGGIO1.SPCSO1.stVal。LLkKKJ输出进线1智能终端OUTkGOLD/zdPTRCk.Tr.general备自投保护装置INiGOLD/GOINGGIO1.SPCSOi.stVal设计中的相关问题 光缆清册 维护通道；站控层、间隔层的级联；过程层网络；点对点GOOSE/SV;对时同步，对时扩展； 设计中的相关问题 光缆的选型铺设问题光缆的选型 站控层、间隔层、过程层采用多模光缆；室内光缆可采用软装尾缆联接定长；小室之间光缆可采用非金属加强型或是铠装光缆；双重化维护的电流、电压，以及 GOOSE 跳闸控制回 路等需求加强可靠性的两套系统，应采用各自独立的光缆；每根光缆或尾缆应留有足够的备用芯，光缆芯数宜选 取4芯、8 芯、12 芯、24 芯； 设计中的相关问题光纤配线架的配置与安装 光纤配线架选择及安装位置确实定与全站光缆铺设