智能变电站课件

智能变电站项目建设背景智能变电站简介13智能站保护测试现状智能站设计技术背景21 智能变电站简介智能变电站分为过程层（设备层）、间隔层、站控层。过程层（设备层）包含由一次设备和智能组件构成的智能设备、合并单元和智能终端，完成变电站电能分配、变换、传输及其测量、控制、保护、计量、状态监测等相关功能。间隔层设备一般指继电保护装置、测控装置等二次设备，实现使用一个间隔的数据并且作用于该间隔一次设备的功能，即与各种远方输入/输出、智能传感器和控制器通信。站控层包含自动化系统、站域控制、通信系统、对时系统等子系统，实现面向全站或一个以上一次设备的测量和控制的功能，完成数据采集和监视控制（SCADA）、操作闭锁以及同步相量采集、电能量采集、保护信息管理等相关功能。

1.1 智能变电站建设规划十二五期间建设规划2 智能站设计技术背景传统变电站智能变电站传统的变电站一、二次设备间采用电缆互联实现信息传递。智能变电站通过利用最新的通信技术和信息处理技术，信息传递基于以太网，使得二次系统结构和形态发生了革命性的变化。前者是模拟信息传递，后者是数字信号传输（过程层）。原有的大量信号硬接线电缆被交换式以太网为载体的软连接方式——“虚回路”所代替，少量光纤代替大量电缆。原来的各种可见的二次回路变的不可见。依照IEC61850标准规定，这些“虚回路”配置信息用符合SCL语言的ICD、CID、SCD等模型文件进行描述。二次回路设计发生较大变化。2.2二次设计形态传统变电站智能变电站技术形态的变化物理层和逻辑层是一对一紧密结合，一条物理硬接线回路就代表了一个逻辑功能或一条二次回路。装置之间的光纤连接是网络信号的承载介质，装置之间虚端子信号的传递是通过光纤内的数据流实现的。每条光纤包含多个二次回路信息连接。物理层表现形式常规综合自动化站电气二次图包含电流电压回路图、控制信号回路图、端子排图、电缆清册等智能站物理接线功能展示包括全站网络结构图、交换机端口连接图、光配连接图、光纤/缆清册等逻辑层表现形式包含在物理接线图内，物理接线直接反映了二次设备的原理、逻辑功能①虚端子接线图、过程层GOOSE,SV配置表等（方便施工、运行维护）②通过CID和SCD文件描述（互操作）2.3IEC61850标准IEC61850提出了一种公共的通信标准，通过对设备的一系列规范化，使其形成一个规范的输出，实现系统的无缝连接。IEC61850标准的内容框架建模方法7-4逻辑节点物理设备逻辑设备数据对象数据属性7-15信息模型信息服务模型公共数据类7-3模板面向变电站层的通信面向过程层的通信8-19-1/9-2设备与系统的描述6MMS报文SV报文GOOSE报文8-12.3IEC61850标准智能变电站系统与设备的描述SSD：SystemSpecificationDescription（系统规格文件）

描述了变电站一次系统结构以及相关联的逻辑节点，最终包含在SCD文件中。SCD：SubstationConfigurationDescription（全站系统配置文件）

描述了所有IED的实例配置和通信参数、IED之间的通信配置以及变电站一次系统结构，以及信号联系信息，为全站统一的数据源。ICD：IEDCapabilityDescription（IED能力描述文件）描述了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。

CID：ConfiguredIEDDescription（IED实例配置文件）描述了IED提供的基本数据模型及服务并且包含IED实例名称和通信参数

四个重要的描述文件2.4当前智能站设计状况设计单位无法提供表达虚拟二次回路的模型文件。设备厂家替代设计单位，智能变电站调试过程中出现由厂家“现场商量虚拟二次回路”、“边修改边调试”的情况。过度依赖厂家，没有发挥出大量二次设计人员的能力及职责，很难展开大规模建设。设计单位提供直接表达二次回路的二次电气回路图等设计文档资料建设施工、调试及运行都围绕设计图纸进行智能变电站常规变电站2.5当前设计状况带来的问题问题依赖设备厂家不是设计出来的是调试出来的如何检修维护如何改建扩建虚回路不可见与物理回路解耦调试周期漫长多则几个月担心：如何大量建设？研发人员现场修改调试程序高电压等级保护装置连接示意图FT3合并单元间隔光交换机电子互感器61850-9-1/2保护、测控GOOSE主干光交换机PASS组合开关智能单元高电压等级保护装置

数字输出型电子式互感器、合并单元的应用

智能开关/一次设备智能接口的应用

间隔交换机

主干网交换机智能站继电保护：SMV报文、GOOSE报文低压保护装置方案

智能低压开关柜

模拟量输出型电子式互感器

保护测控一体化，就地安装

开入开出为硬接线保护输入输出：小信号模拟量+开入开出+GOOSE

间隔间的闭锁信息用GOOSE机制传输测试对象分析输入输出模式多样性

SMV+GOOSE

SMV+开入开出

小信号模拟量+GOOSE+开入开出

SMV+开入开出+GOOSE

常规电流电压输入+GOOSE+开入开出

其他……测试现状（全数字化保护-9-1）非闭环测试系统，无法进行闭环测试。测试现状（全数字化保护-9-2）非闭环测试系统，无法进行闭环测试。测试系统构成复杂，配置及接线工作量大。测试现状（低压小信号模拟量保护）转换环节多，引入采样精度和延时误差大。配置及接线工作量大。测试现状输入输出模式的变化，使现有的测试设备不再能够满足测试需要。目前采用的常规测试仪加数字接口、信号转换的方式局限性大，难以推广应用。智能变电站保护装置检验规范有待发布，数字式继电保护测试仪尚无标准规范可以参考。适用于智能变电站的测试仪处于研发初期，尚未成熟。项目建设目的项目建设意义和成效主要体现在以下四个方面：（1）改善理论和实践教学条件，提高人才培养质量项目建成后，能为我校发电厂及电力系统、电力系统继电保护等多个专业学生提供理实一体化的智能变电站运行平台，让学生接触最新的智能变电站设备及运行测试，进行二次设备的装置功能检测、模型检测、通信服务检测能力培训。项目建成后，新增实训项目47个，改进实训项目11个，共58个，预期年实验、实训人时数达6.32万，满足学生课程教学、设计、职业鉴定、实训、创新实践等教学需要，使学生的专业理论素养和工程实践能力、工程创新能力得到更好的培养，提高学生的就业竞争力和发展潜力。项目建设目的（2）增强社会服务能力，为电力行业和地方区域经济发展做贡献我校作为西南地区电气、继保、电自专业人才培养的重要基地，在项目实施完成后，可建成西部、乃至全国技术领先的智能变电站综合实训平台。利用智能变电站运行实验室和培训中心平台的人力、技术和设备，为电力行业发展急需的智能变电站运行、监控、调试人员进行技能培训、技术服务和职业鉴定等多种服务方式，对外技术培训电力企业人员年人时数达到5.2万，产生良好的社会、经济效益。项目建设目的（4）丰富教学内容，推进专业内涵建设项目实施完成后，将进一步丰富理实一体化教学内容，革新教学手段，完善“教、学、做”一体化教学新模式和课程教学内容改革，实现从单一实训向综合性实训、从验证性实训向创新型实训转变。项目紧跟行业发展新趋势，及时更新专业前沿新技术，产教融合，稳步推进专业内涵建设项目建设内容智能变电站运行实验室及培训中心的主要内容包括：开发制造智能变电站一次模型系统、新建智能变电站一体化智能二次系统、新建智能变电站网络测试平台三个部分。1.智能变电站一次系统以大石220kV第二代智能变电站为原型，开发制造真型、可操作的等比、智能高压设备模型，构建智能变电站一次系统。可操作模型系统能真实反应智能变电站一次系统的接线方式、运行方式和倒闸操作全过程，并能配合真实的智能变电站二次系统，实现一、二次设备联动，以最经济的手段实现智能变电站的运行、设备巡视、倒闸操作和故障处理，再辅以一次设备在线监测系统，实现全程可视化，有效解决了现场真实设备不可触碰、操作的培训难题。项目建设内容2.一体化智能二次系统购置操作员工作站、远动通讯装置、网络通信设备、220kV测控装置、110kV测控装置、主变压器测控装置、母线测控装置、10kV测控保护一体化装置、小电流接地选线装置、变压器保护装置、220kV线路保护装置、220kV母联保护装置、同步时钟屏、试验电源屏等设备，购置符合DL/T860（IEC61850）标准的客户端软件、应用软件、通信接口软件、智能变电站高级应用软件、继电保护故障信息子站支持软件等类型软件。建立与现场一致的智能变电站一体化智能二次系统，为搭建二次设备性能测试平台提供硬件支持，可完成监控系统中保护、测控、合并单元、智能终端等智能电子设备装置的功能验证和性能评估。项目建设内容3.智能变电站网络测试平台购置网络测试仪、网络分析仪、数字保护测试仪、合并单元测试仪、光功率计、光衰测试仪、时间同步测试仪、报文时间标定装置、规约测试工具等测试设备和台式电脑。智能变电站网络测试平台建成后可完成以下四个方面的试验和培训功能：1）二次设备模型的检测依据建模规范及工程实施规范，实现对各厂家设备模型的规范性检测，输出检测结果，给出处理建议；同时面向工程实施增加一些有助于提高工作效率、防止潜在模型问题的检测功能。项目建设内容2）IEC61850通信及功能服务的测试和模拟依据MMS、GOOSE及SV的通信规范，实现客户端/服务器端通信、GOOSE通信、