kV输变电工程简介

石家庄通合电子

智能变电站简要介绍

主要内容

一体化电源的典型配置2 IEC61850标准3

智能变电站的概念1

时钟同步41智能变电站的概念智能变电站是智能电网的重要内容智能变电站对智能电网的建设将起到先驱作用智能电网输电发电变电配电调度用电变电领域的发展重点是智能变电站1智能变电站的概念变电站综合自动化智能变电站变电站层间隔层过程层微机保护/一体化电源计算机监控系统新型电子式互感器数字化一次设备网络IEC61850-8网络IEC61850-9一次设备计算机监控系统微机保护/直流电源电磁式互感器网络103规约电缆2一体化电源的典型配置2.1一体化电源的特点各种操作电源高度整合，集中监控；统一用DL/T860标准接入自动化系统；全部馈出开关均采用模块化设计；远程可操作系统中任一个可操控部件；12343IEC61850标准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7-2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8-14IEC61850标准IEC61850模型与103模型103模型：点表形式，按照索引号进行访问IEC61850模型：面向对象的分层模型，按照分层对象名称进行访问列表表示圆上每一个点的坐标给出圆心坐标和半径，方程表示O(x1,y1)R4IEC61850标准功能类型信息序号信息元素集信息体时标信息体标识符公共地址传送原因可变结构限定词类型标识数据单元类型<29>:传送带标志的状态变位<1>:自发（突发）<178>:线路保护<78>:距离保护I段出口256个语义<79>:距离保护II段出口<80>:距离保护III段出口103模型：线性模型数据属性逻辑节点数据对象逻辑设备物理设备4IEC61850标准PHDLDLNDODA实际的保护装置公用/保护/测量/控制/录波StrOp保护动作保护启动generalphsAphsBphsC是否动作（总）A相是否动作B相是否动作C相是否动作接地距离I段：PDIS1接地距离II段：PDIS2接地距离III段：PDIS31100分层模型4IEC61850标准IEC61850的模型型框架架逻辑节节点类类LN物理设设备PHD逻辑设设备LD数据对对象类类DO数据属属性DA公共数数据类类CDC模板29个500多个92个公共LD：装置置告警警/装置自自检信信息保护LD：保护护启动动/保护动动作/定值/压板信信息测量LD：交流流量/直流量量控制及及开入入LD：断路路器/刀闸/变压器器分接接头录波LD：录波波信息息逻辑节点组组代号系统逻辑节点（SystemLogicalNode）L继电保护功能（ProtectionFunction）P继电保护相关功能（ProtectionRelatedFunction）R监视控制（SupervisoryControl）C通用引用（GenericReference）G接口和存档（InterfacingandArchiving）I自动控制（AutomaticControl）A计量和测量（MeteringandMeasurement）M开关（Switchgear）X仪用变压器（InstrumentTransformer）T电力变压器（PowerTransformer）Y未来电力系统设备（FuturePowerSystemEquipment）Z4IEC61850标准4IEC61850标准距离保保护逻逻辑节节点模板：PDIS（1/2）数据对象名CDC类型说明StrPctRchOfs启动范围百分比偏移ACDASGASGPoRch欧姆圆直径ASGPhStr相启动值ASGGndStr对地启动值ASGDirMod方向模式INGAngLod负荷区域角度ASGOp动作ACTpctOfsRisLod偏移百分比负荷区域电阻范围ASGASGM/OMOOOOOOOMOOACD：方向向保护护激活活ACT：保护护激活活ASG：模拟拟定值值ING：整数数状态态定值值4IEC61850标准距离保保护逻逻辑节节点模板：PDIS（2/2）数据对象名CDC类型说明动作时间延迟线路阻抗角OpDlTmmsLinAngINGASG相间故障动作时间延时PhDlTmmsING单相故障动作时间延时模式GndDlModSPG单相故障动作时间延时GndDlTmmsING线路正序阻抗X1ASG零序补偿系数角K0FactAngASG相间故障动作延时模式PhDlModSPG零序补偿系数K0K0FactASGTmDlMod动作时间延迟模式SPG复归延时RsDlTmmsINGM/OOOOOOOOOOOOASG：模拟拟定值值ING：整数数状态态定值值SPG：单点点状态态定值值4IEC61850标准IEC61850模型扩扩展原原则逻辑节节点类类LN物理设设备PHD逻辑设设备LD数据对对象类类DO数据属属性DA公共数数据类类CDC模板LN、DO和CDC都可以以扩展展IEC61850模型体体系结结构扩展应应遵循循国网网公司司标准准《IEC61850国际标标准工工程化化实施施技术术规范范》《IEC61850工程应应用模模型》4IEC61850标准数据对对象名名OpLinAngPoRchOfsGndDlTmmsX1K0FactAngGndStrK0FactStrGndDlModPDIS逻辑节节点模模板……M/OMOOOOOOOOMOO实际工工程中中的PDIS逻辑节节点数据对对象名名OpStr强制性性数据据对象象必须包包含PoRchOfsGndStrK0FactAngK0Fact选择需需要利利用的的可选性性数据据对象象TrdBlkRecSedBlkRec距离Ⅱ段永跳跳投入入距离Ⅲ段永跳跳投入入PDIS模板中中未提提供的的数据对对象按按规则则扩展展CDC类型SPGSPG模型仓仓库逻辑节节点数据对对象数据属属性模板“拷贝”实例设备1设备n搭建装置置的信息息模型4IEC61850标准4IEC61850标准IEC61850标准的内内容框架架建模方法法7-4逻辑节点点物理设备备逻辑设备备数据对象象数据属性性7-15信息模型型信息服务务模型公共数据据类7-3模板7-2面向变电电站层的的通信面向过程程层的通通信89-1/9-2设备与系系统的描描述6MMS报文SV报文GOOSE报文84IEC61850标准3）保护与与合并单单元模拟量合并单元智能终端SVGOOSE1）保护与与监控主主机保护动作作信息/异常告警警信息定值信息息/录波信息息等2）保护与与智能终终端采样值信信息（SV）状态信息息（GOOSE）开关量监控主机机MMSMMS三类服务务模型：：MMS、GOOSE和SV4IEC61850标准MMS服务模型型定值组控控制块模模型报告控制制块日志控制制块模型型控制模型型文件传输输模型……录波数据据文件的的传输分合闸控控制，变变压器抽抽头控制制事件顺序序记录的的检索保护动作作信号上上传当地地监控定值的读读/写/切换4IEC61850标准GOOSE报文的格格式参数名参数类型型值/值域/解释应用标识识配置版本本号AppIDConfRevVISIBLESTRING65INT32U时标TEntryTime状态号（（事件计计数器））StNumINT32U序列号（（报文计计数器））SqNumINT32U测试标识识位TestBOOLEAN数据集成成员1~nGOOSEData[1～n]GOOSE控制块路路径GoCBRefObjectReference需要重新新配置NdsComBOOLEANDatSet数据集的的路径ObjectReference4IEC61850标准数据集的的概念GndPDIS1GndPDIS2GndPDIS3generalOpPhsAPhsBPhsCgeneralOpPhsAPhsBPhsCgeneralOpPhsAPhsBPhsCGndPDIS1.Op.generalGndPDIS2.Op.generalGndPDIS3.Op.generalGndPDIS1.Op.PhsAGndPDIS1.Op.PhsBGndPDIS1.Op.PhsCGndPDIS2.Op.PhsAGndPDIS2.Op.PhsBGndPDIS2.Op.PhsCGndPDIS3.Op.PhsAGndPDIS3.Op.PhsBGndPDIS3.Op.PhsC数据对象象100100000000接地距离离保护I段动作跳跳A相数据属性性的集合合逻辑节点数据属性性4IEC61850标准数据集GndPDIS1.Op.general……GndPDIS1.Op.PhsAGndPDIS1.Op.PhsBGndPDIS1.Op.PhsC保护程序通信程序负责刷新新数据集集中数据据的值置1：表示动动作置0：表示返返回监视数据据集中数数据值的的变化一旦发生生变化就就认为产产生一个个事件以特殊的的重传机机制发送送GOOSE报文4IEC61850标准GOOSE传输机制制：变时间间间隔重复复传输事件结束束后以较较长的间间隔连续续传输（（1s），以保持通信信线路的的畅通事件发生生时以较较短的间间隔连续续传输（（1ms，2ms，4ms），避免数据据报文的的丢失事件计数数器C1报文计数数器C2C1=8C2=10C1=9C2=0C1=9C2=5保护动作作4IEC61850标准保护程序序判断结结果距离I段动作，，跳A相St5Sq8St6Sq0St6Sq1St6Sq2St6Sq3St7Sq0St加1，Sq清零事件发生时刻St7Sq3St5Sq71024ms1ms1ms2ms1024msSt：事件计计数器Sq：报文计计数器GndPDIS1.Op.generalGndPDIS1.Op.PhsAGndPDIS1.Op.PhsBGndPDIS1.Op.PhsC0000110011001100110000000000保护程序序：刷新新数据0000通信程序序：监测测数据变变化/传输GOOSE报文000000000000St7Sq1返回时间间到St7Sq2St7Sq4事件发生时刻St加1，Sq清零1ms1ms2ms4IEC61850标准IEC61850标准的内内容框架架建模方法法7-4逻辑节点点物理设备备逻辑设备备数据对象象数据属性性7-15信息模型型信息服务务模型公共数据据类7-3模板7-2面向变电电站层的的通信面向过程程层的通通信89-1/9-2设备与系系统的描描述6MMS报文SV报文GOOSE报文8变电站系系统与设设备的描描述4IEC61850标准SSD：系统规格格文件（一次系系统接线线图和相相关逻辑辑节点））SCD：全站系统统配置文文件（一次系系统、二二次设备备及其与与一次次设备的的关联、、通信系系统）是是最完整整的描述述ICD：IED设备能力力描述（功能，，信息模模型和服服务模型型）CID：IED实例配置置文件（二次设设备模型型、与一一次系统统的关关联、通通信参数数）四个重要要的描述述文件各种描述述文件的的作用和和流转过过程4IEC61850标准.ssd文件(1个，系统集成成商提供).icd文件(多个，由制造造商提供)描述一次接线线图描述二次设备备的基本数据据模型与服务务通信系统设计计.scd文件描述一次接线线、二次设备备和通信系统统（最完整））实例化，确定定二次设备与与一次系统的的对应关系…….cid文件.cid文件描述二次设备备模型、通信信参数及与一一次系统的对对应关系4IEC61850标准PhtoPh_PDIS_1PhtoPh_PDIS_2PhtoPh_PDIS_3TCTR1XCBR1XCBR2TCTR2.ssd文件LD_1LinePro_1PhtoPh_PDIS_1PhtoPh_PDIS_2PhtoPh_PDIS_3LD_1LinePro_2PDIS_1PDIS_2PDIS_3LD_1DisRelay.icd文件.cid文件.cid文件.scd文件通信系统SVGOOSETVTR14IEC61850标准“端子”的概念念对于二次回回路的设计/施工/调试意义重大大！装置1UaUbUcIaIbIcTaTbTc压板…装置2TaTbTc压板…电缆4IEC61850标准传统二次回路路设计与实施施过程：1）设备制造商提供端子排，，视需要在重重要端子排和和装置之间设设置压板2）设计院设计各个屏柜柜的端子排之之间的二次电电缆连线3）施工：根据设计院院的设计图纸纸进行屏柜间间接线4）调试：根据图纸对对相关接线进进行测试和检检查4IEC61850标准清晰明确的电缆变成看不见摸摸不着的通信网络装置1装置2GOOSEGOOSEGndPDIS1.Op.generalGndPDIS1.Op.PhsAGndPDIS1.Op.PhsBGndPDIS1.Op.PhsC数据集软压板软压板4IEC61850标准引入虚端子后后二次回路设设计和实施4IEC61850标准延续以往的端端子排设计与与校核清晰明确的电缆连接变成看不不见摸不着的的通信网络引入“虚端子子”概念设计院方面制造商方面交换描述文件件.scd和.cid配置输入输出出并校核用户方面引入“虚端子子”概念网络报文分析析装置监视通信回路路、记录网络络报文4IEC61850标准IEC61850-90-1：变电站间的IEC61850规约（2010年）闭锁式的距离离保护线路差动保护护IEC61850应用范围的扩扩大IEC61850-90-2：变电站与调度度中心的IEC61850规约包括远动信息、故故障信息、PMU信息等需要解决IEC61850与IEC61970CIM之间的协调IEC61850-7-410：水电厂监控系统模型型IEC61850-7-420：分布式能源监控系统模型型IEC61850-90-3：电力设备状态态监测按功能分多种种协议：101：传统的远动动信息102：计量信息103：保护信息104：基于TCP/IP的网络化101电力系统通信信系统现状基于IEC61850的无缝通信体体系结构IEC61850协议不仅统一一站内的通信信，还扩展到到变电站与变变电站之间，，变电站与控控制中心之间间。IEC61850主要内容：信息模型&服务模型统一的、面向向对象的层次次化信息模型三类信息服务务模型MMS：运行维护报文文GOOSE：开关量报文SV：采样值报文配置描述文件件的作用IEC61850标准应用范围围的扩大小结主要内容电子式互感器器/合并单元2智能终端3智能变电站的的优势1IEC61850标准4时钟同步55时钟同步三种采样值规规范IEC60044-8点对点IEC61850-9-1点对点（已废废除）IEC61850-9-2点对点或交换换式以太网三种时钟同步步方式IRIG-BNTP/SNTP（简单）网络络时钟协议IEEE1588精确时钟协议议采样值规范比比较5时钟同步IEC60044-8IEC61850-9-2帧格式IEC60870FT3以太网帧网络结构点对点方式点对点方式/交换式以太网传输速率5Mbps采样率<5k100Mbps/1000Mbps采样率=4k，12.8k传输延迟固定点对点时固定交换式以太网时不固定数据同步不依赖外部时钟采用交换式以太网时依赖外部时钟标准维护已被取消标准长期支持5时钟同步守时：独立的时钟保保持时间精确确的能力（晶晶振）时钟同步：从时钟与主时时钟保持一致致的能力数据同步：差动保护所用用的数据是同同时刻采集的的数据电力系统的绝绝大多数参数数都是时间的的函数同步等级精度目的T1±1ms事件时标T2±0.1ms分布同期和数据时标T3±25us-T4±4us-T5±1us线路行波测距、同步相量5时钟同步需要时钟同步步的设备对策：a）保护装置插插值同步（各各间隔合并单单元可以不同同步）b）保保证证各各间间隔隔合合并并单单元元严严格格同同步步，，同同时时刻刻采采集集数数据据1）各各相相电电流流、、电电压压的的同同步步2）各各间间隔隔电电流流、、电电压压的的同同步步跨间间隔隔保保护护需需要要同同时时刻刻采采集集的的数数据据对策策：：合并并单单元元内内实实现现同同步步IRIG-BIEEE15885时钟钟同同步步插值值同同步步方方法法X1X2由保保护护装装置置实实现现数数据据同同步步保护护装装置置自自己己产产生生一一个个新的的采采样样序序列列要求求：：传输输延延迟迟固固定定5时钟钟同同步步变压压器器保保护护高压压侧侧合并并单单元元中压压侧侧合并并单单元元低压压侧侧合并并单单元元………………………采样样计计数数器器013999各个个合合并并单单元元保保证证同同时时刻刻采采集集数数据据接收收端端根根据据采采样样计计数器器对对齐齐数数据据时钟钟同同步步方方式式比比较较5时钟钟同同步步IRIG-BNTP/SNTPIEEE1588同步精度1us1ms1us同步方式点对点方式点对点方式/交换式以太网点对点方式/交换式以太网成本较低低很高应用已广泛采用同步精度低，只能应用于变电站层同步精度高，可应用于过程层5时钟钟同同步步NTP/SNTP时钟钟同同步步原原理理t：时时钟钟偏偏差差d1，d2：传传输输时时间间T2－(T1+t)=d1T4－(T3－t)=d2其中中如果果往返返的的传传输输时时间间相相等等，根根据据四四个个时时刻刻可可以以求求得得时时钟钟偏偏差差和和传传输输时时间间主时钟从时钟T1T1+td1d2T2T2-tT3T3-tT4得知知T2，T35时钟钟同同步步NTP/SNTP时钟钟同同步步精精度度不不高高的的原原因因（（1ms）网络络路径径时时间间应用层表示层数据链路层会话层传输层网络层物理层应用层表示层数据链路层会话层传输层网络层物理层主时时钟钟从时时钟钟写入入/读取取时时标标报文文编编码码报文文解解码码不确确定定不确确定定不确确定定三个个环环节节都都具具有有不不确确定定性性，，d1与d2不相相等等，，偏偏差差大大在高层层（（应应用用层层））打打时时标标，传传输输时时间间包包含含三三个个环环节节5时钟钟同同步步举例例说说明明网络络路径径时时间间应用层表示层数据链路层会话层传输层网络层物理层应用层表示层数据链路层会话层传输层网络层物理层主时时钟钟从时时钟钟345214d1=8d2=115时钟钟同同步步IEEE1588时钟钟同同步步原原理理（（1）在底层层（（物物理理层层））打打时时标标，避避免免了了报报文文处处理理时时间间的的不不确确定定性性主时时钟钟从时时钟钟T1d1T2得知知T1T3跟随随报报文文含T1时刻刻得知知T4d2T4物理理层层物理理层层T1T2T4T3时标标获获取取的的位位置置答复复报报文文含T4时刻刻T0主时时钟钟从时时钟钟5时钟钟同同步步主时时钟钟从时时钟钟交换换机机IEEE1588时钟钟同同步步原原理理（（2）交换换机机和和主主时时钟钟发发送送报报文文计计算算主时时钟钟到到交交换换机机的的传传输输时时间间以此此类类推推，，可可以以精精确确计计算算每每一一段段传传输输路路径径的的延延时时主时时钟钟从时时钟钟交换换机机5时钟钟同同步步IEEE1588时钟钟同同步步原原理理（（3）交换换机机可可记记录录““同同步步报报文文””在在交交换换机机内内的的驻留留时时间间（（t3-t2）5时钟钟同同步步IEEE1588时钟钟同同步步精精度度与与可可靠靠性性典型型同同步步精精度度：：100ns在物物理理层层打打时时标标，，需需要要专专用用的的硬硬件件，，价价格格昂昂贵贵最佳佳主主时时钟钟选选择择机机制制：：自动动选选择择第第二二主主时时钟钟（（容容错错性性强强））评价价时钟钟同同步步精精度度高高，，可可利利用用已已有有的的通通信信网网络络IEEEPSRCH7工作作组组，，正正制制定定1588在电电力力系系统统中中应应用用的的标标准准（（2010年）），，是是今今后后的的发发展展趋趋势势采样样值值规规范范比比较较5时钟钟同同步步IEC60044-8IEC61850-9-2帧格式IEC60870