ABBGIS与状态检测课件

GIS&CommunicationProtocol

byJiantaoXiao

2012-08-29

GIS&CommunicationProtocolOutline1.GasInsulatedSwitchgear2.IEC61850Protocol3.Summary.©ABBGroupJanuary9,2023|Slide2Outline1.GasInsulatedSwitchg1.GIS组成.©ABBGroupJanuary9,2023|Slide3与母线相连的隔离开关/接地开关断路器电流互感器电压互感器馈线隔离开关/接地开关防漏电接地开关线缆终端单元本地控制柜1.GIS组成.与母线相连的隔离开关/接地开关1.1CircuitBreaker操作机构组成:充压模块、工作模块、贮能模块、控制模块、监测模块。灭弧装置双动、双室结构自能灭弧完全不同于压气灭弧,开断大电流靠电流能量本身建立的高压力，熄灭电弧，而开断小电流时，靠压气助吹..©ABBGroupJanuary9,2023|Slide41.1CircuitBreaker操作机构灭弧装置.1.2隔离/接地开关在GIS中隔离开关和接地开关一般组合装在一起。在母线侧常采用三个法兰盘，而在馈线端包含4个法兰盘。隔离和接地开关分别采用不同的控制单元。.©ABBGroupJanuary9,2023|Slide51.2隔离/接地开关在GIS中隔离开关和接地开关一般组合装GIS中的隔离/接地开关.©ABBGroupJanuary9,2023|Slide6GIS中的隔离/接地开关.1.3互感器电流互感器.©ABBGroupJanuary9,2023|Slide7电压互感器高低压完全隔离，绝缘简单。不存在磁饱和、铁磁谐振等问题。频率响应宽，动态范围大，精度高。体积小，重量轻。不存在CT二次输出开路和PT二次输出短路的危害。数字信号（光纤传送）分享更容易，带负载能力强。电压等级越高电子式互感器优势越明显。方便实现电压电流组合。适合电力系统数字化、智能化和网络化需要。1.3互感器电流互感器.电压互感器高低压完全隔离，绝缘简单结构原理1.电流互感器1）铁心线圈低功率电流互感器2）罗可夫斯基空心线圈电流互感器3）块状玻璃光学电流互感器4）全光纤光学电流互感器.©ABBGroupJanuary9,2023|Slide8结构原理1.电流互感器.几种不同电流互感器的比较项

目电磁式互感器电子式

光电混合式光学式磁光玻璃式全光纤式测量原理电磁感应电磁感应法拉第效应法拉第效应敏感元件电磁线圈空心线圈光学玻璃光纤能否测直流否否可测可测且精度高是否有源无有1无2无安装灵活性差差较好好.©ABBGroupJanuary9,2023|Slide9几种不同电流互感器的比较项目电磁式电子式光电光结构原理

电压互感器1）电原理的电子式电压互感器.©ABBGroupJanuary9,2023|Slide10结构原理

电压互感器1）电原理的电子式电压互感器.2）光原理电子式电压互感器.©ABBGroupJanuary9,2023|Slide111.基于Pockels效应

2.基于逆压效应2）光原理电子式电压互感器.1.基于Pockels效应2.组合型电子式电流电压互感器.©ABBGroupJanuary9,2023|Slide12电流组合型电子式电流电压互感器.电流1.4电缆终端单元（CableEndUnit）

.©ABBGroupJanuary9,2023|Slide131.插拔式电流触头

2.硅橡胶应力锥

3.环氧树脂座

4.弹簧组装件

5.支撑杆

6.屏蔽线连接

7.电缆夹

8.XLPE电缆

1.4电缆终端单元（CableEndUnit）

.1.1.5套管（bushing）.©ABBGroupJanuary9,2023|Slide141.5套管（bushing）.1.6母线筒.©ABBGroupJanuary9,2023|Slide151.6母线筒.1.7快速接地开关.©ABBGroupJanuary9,2023|Slide16可靠的主回路接地绝缘状态能承载大短路电流有分合感应电流的能力强大的短路电流关合能力绝缘的操作机构可手动操作…1.7快速接地开关.可靠的主回路接地1.8汇控柜

.©ABBGroupJanuary9,2023|Slide171.8汇控柜

.1.9GIS的在线监测

GIS是全封闭组合电力设备，故障修复极为复杂,GIS的运行监测显得十分重要。GIS在线监测要在工程上得以实现，就必须选择好系统的监测内容。传感技术、光电技术、信号处理技术和计算机技术的应用，使传统的设备运行检修制度逐渐向状态检修制度发展。.©ABBGroupJanuary9,2023|Slide181.9GIS的在线监测.监测内容局部放电气室温度、压力、气体密度分合闸线圈电压、电流分合闸线圈回路断线检测断路器操作次数统计断路器开断电流（用开断电流加权累计值估算断路器的剩余电寿命）主回路三相电压液压油温度、压力接地、隔离、断路器开合闸状态断路器分合闸特性油泵启动次数，油压、油温….©ABBGroupJanuary9,2023|Slide19监测内容局部放电.绝缘特性（局部放电）

局放的原因浇铸绝缘内部存在空洞或杂质;金属或绝缘表面有尖端或突起；安装不慎或开关分合产生颗粒状或丝状的金属微粒；金属屏蔽罩固定处接触不良;触头严重接触不良。局放监测方法1）化学法2）超声波法3）电气法4）脉冲电流法5）特高频(UHF)法.©ABBGroupJanuary9,2023|Slide20绝缘特性（局部放电）

局放的原因.特高频(UHF)法通过天线传感器接收局部放电过程辐射的UHF电磁波，实现局部放电的检测。优点：检测频段高检测频带宽可以识别故障类型和进行定位UHF传感器局部放电有效检测范围大.©ABBGroupJanuary9,2023|Slide21特高频(UHF)法通过天线传感器接收局部放电过程辐射的U气体局放传感器的检测.©ABBGroupJanuary9,2023|Slide22耦合器、放大滤波单元、信号采集单元、通讯单元和诊断分析单元等部分气体局放传感器的检测.当前UHF运用存在的问题

1.国内大部分生产厂家通常采用将特高频传感器外置于盆式绝缘子上的方式进行局部放电监测（检测结果易受到外界电磁干扰的影响，且不易进行长期固定式的监测）。2.现场测量中需要判断缺陷的类型。3.特高频法目前还无法确定设备内部故障的视在放电量。.©ABBGroupJanuary9,2023|Slide23当前UHF运用存在的问题

1.国内大部分生产厂家通常采用将特SF6

气体特性的监测

监测内容通过压力表/密度继电器监视SF6气体的压力和密度气体泄漏监测用检漏仪监测SF6气体是否泄漏气体含水量监测电解法质量法露点法电容法吸附热量法气相色谱分析法、压电石英振荡法等.©ABBGroupJanuary9,2023|Slide24SF6气体特性的监测

监测内容.断路器的监测断路器电寿命的监测开断电流加权值监测（通过电流互感器测量断路器开断电流的波形。）静态电阻、动态电阻监测SF6断路器有主触头和弧触头，灭弧主要靠弧触头。断路器的机械特性的监测在线监测断路器合、分闸线圈电流波形。断路器的机械特性（行程、合/分时间、平均速度等）。.©ABBGroupJanuary9,2023|Slide25断路器的监测断路器电寿命的监测.GIS的在线监测系统组成：信号变送、信号预处理、数据采集、数据传输、数据处理和诊断。方案：1)许继：CBS-20002)南自：NS600断路器在线监测系统3）南瑞：高压断路器实时状态监测系统.©ABBGroupJanuary9,2023|Slide26GIS的在线监测系统组成：.2.IEC61850Protocol

CommunicationNetworksandSystemsInSubstations

变电站通信网络和系统

.©ABBGroupJanuary9,2023|Slide272.IEC61850Protocol

Com2.1主要思想和技术

1.分层结构

2.面向对象的信息和通信服务建模

信息模型

服务模型

3.变电站配置语言

4.抽象通信服务接口和特定通信服务映射

.©ABBGroupJanuary9,2023|Slide28远方控制中心技术服务7功能A功能B9变电站层3控制继电保护3控制继电保护81616间隔层传感器操作机构过程层接口过程层高压设备4545102.1主要思想和技术

1.分层结构.远方控制中心技术服务2.1主要思想和技术

1.分层结构

2.面向对象的信息和通信服务建模信息模型服务模型

3.变电站配置语言

4.抽象通信服务接口和特定通信服务映射.©ABBGroupJanuary9,2023|Slide292.1主要思想和技术1.分层结构.物理设备服务器数据数据物理设备抽象通信服务接口客户端应用数据物理设备服务器数据数据应用数据报告请求/响应请求/响应客户/服务器通信模式物理设备应用GOOSEMessage

SampledValues多波对等网络通信方式对等网络通信方式的应用断路器跳闸:传送采样值物理设备服务器数据数据物理设备抽象通信服务接口客户端应用数据

SCL文件类型SSD：系统规范定义文件SCD：变电站配置文件ICD：IED能力描述文件CID：配置IED描述文件.©ABBGroupJanuary9,2023|Slide312.1主要思想和技术

1.分层结构

2.面向对象的信息和通信服务建模信息模型服务模型

3.变电站配置语言

4.抽象通信服务接口和特定通信服务映射开发SCL可视化配置工具系统描述SCL文件类型.2.1主要思想和技术1..©ABBGroupJanuary9,2023|Slide32IEC61850定义了10大类60种ACSI关联服务信息模型服务定值组服务主动上送的报告服务取代服务日志服务快速报文服务采样值服务对时文件服务2.1主要思想和技术

1.分层结构

2.面向对象的信息和通信服务建模信息模型服务模型

3.变电站配置语言

4.抽象通信服务接口和特定通信服务映射.IEC61850定义了10大类60种ACSI日志服务2.1.©ABBGroupJanuary9,2023|Slide332.1主要思想和技术

1.分层结构

2.面向对象的信息和通信服务建模信息模型服务模型

3.变电站配置语言

4.抽象通信服务接口和特定通信服务映射.2.1主要思想和技术1.分层结构2.2IEC61850的不足与发展1.DL/T860中的模型不能满足国内继电保护和自动化系统的某些功能要求，部分内容与国内的习惯和实际运用要求不符合，一些保护模型需要扩充，今后一次设备的发展，状态监测模型也需要规范。2.过程层发展缓慢，就技术而言，电子式互感器的运用（通信）时间尚短，在实际运用方面需要完善和成熟，并加强与其他系统配合和磨合使用，并提高其稳定性、可靠性。3.网络安全性，可靠性的研究还不够深入，对通信网络还缺乏实用的监测、控制和评估的方法手段。.©ABBGroupJanuary9,2023|Slide342.2IEC61850的不足与发展1.DL/T860中的模2.2IEC61850的不足与发展IEC继续修订和补充，不断考虑新的需求基本模型扩展水电和风电常用公共元素（IEC61850-7-4中扩展）领域扩展：

电能质量；

变电站之间通信的影响：.©ABBGroupJanuary9,2023|Slide352.2IEC61850的不足与发展IEC继续修订和补充，不.©ABBGroupJanuary9,2023|Slide36.3.Summary1.已完成工作GIS部分GIS各部分的功能。电子互感器的原理、构造、运用。GIS的在线监测

IEC61850

对整个变电站通信协议进一步的理解（特别是针对对ASCI，SCSM）。

国内在利用IEC61850的现状以及不足，并给予建议。2.仍需做的工作

GIS国内厂家的同类产品信息。IEC61850的运用实例（特别在通信实现方面）。IEC61850与DL\T860在运用中的不同。

.©ABBGroupJanuary9,2023|Slide373.Summary1.已完成工作.3838

GIS&CommunicationProtocol

byJiantaoXiao

2012-08-29

GIS&CommunicationProtocolOutline1.GasInsulatedSwitchgear2.IEC61850Protocol3.Summary.©ABBGroupJanuary9,2023|Slide40Outline1.GasInsulatedSwitchg1.GIS组成.©ABBGroupJanuary9,2023|Slide41与母线相连的隔离开关/接地开关断路器电流互感器电压互感器馈线隔离开关/接地开关防漏电接地开关线缆终端单元本地控制柜1.GIS组成.与母线相连的隔离开关/接地开关1.1CircuitBreaker操作机构组成:充压模块、工作模块、贮能模块、控制模块、监测模块。灭弧装置双动、双室结构自能灭弧完全不同于压气灭弧,开断大电流靠电流能量本身建立的高压力，熄灭电弧，而开断小电流时，靠压气助吹..©ABBGroupJanuary9,2023|Slide421.1CircuitBreaker操作机构灭弧装置.1.2隔离/接地开关在GIS中隔离开关和接地开关一般组合装在一起。在母线侧常采用三个法兰盘，而在馈线端包含4个法兰盘。隔离和接地开关分别采用不同的控制单元。.©ABBGroupJanuary9,2023|Slide431.2隔离/接地开关在GIS中隔离开关和接地开关一般组合装GIS中的隔离/接地开关.©ABBGroupJanuary9,2023|Slide44GIS中的隔离/接地开关.1.3互感器电流互感器.©ABBGroupJanuary9,2023|Slide45电压互感器高低压完全隔离，绝缘简单。不存在磁饱和、铁磁谐振等问题。频率响应宽，动态范围大，精度高。体积小，重量轻。不存在CT二次输出开路和PT二次输出短路的危害。数字信号（光纤传送）分享更容易，带负载能力强。电压等级越高电子式互感器优势越明显。方便实现电压电流组合。适合电力系统数字化、智能化和网络化需要。1.3互感器电流互感器.电压互感器高低压完全隔离，绝缘简单结构原理1.电流互感器1）铁心线圈低功率电流互感器2）罗可夫斯基空心线圈电流互感器3）块状玻璃光学电流互感器4）全光纤光学电流互感器.©ABBGroupJanuary9,2023|Slide46结构原理1.电流互感器.几种不同电流互感器的比较项

目电磁式互感器电子式

光电混合式光学式磁光玻璃式全光纤式测量原理电磁感应电磁感应法拉第效应法拉第效应敏感元件电磁线圈空心线圈光学玻璃光纤能否测直流否否可测可测且精度高是否有源无有1无2无安装灵活性差差较好好.©ABBGroupJanuary9,2023|Slide47几种不同电流互感器的比较项目电磁式电子式光电光结构原理

电压互感器1）电原理的电子式电压互感器.©ABBGroupJanuary9,2023|Slide48结构原理

电压互感器1）电原理的电子式电压互感器.2）光原理电子式电压互感器.©ABBGroupJanuary9,2023|Slide491.基于Pockels效应

2.基于逆压效应2）光原理电子式电压互感器.1.基于Pockels效应2.组合型电子式电流电压互感器.©ABBGroupJanuary9,2023|Slide50电流组合型电子式电流电压互感器.电流1.4电缆终端单元（CableEndUnit）

.©ABBGroupJanuary9,2023|Slide511.插拔式电流触头

2.硅橡胶应力锥

3.环氧树脂座

4.弹簧组装件

5.支撑杆

6.屏蔽线连接

7.电缆夹

8.XLPE电缆

1.4电缆终端单元（CableEndUnit）

.1.1.5套管（bushing）.©ABBGroupJanuary9,2023|Slide521.5套管（bushing）.1.6母线筒.©ABBGroupJanuary9,2023|Slide531.6母线筒.1.7快速接地开关.©ABBGroupJanuary9,2023|Slide54可靠的主回路接地绝缘状态能承载大短路电流有分合感应电流的能力强大的短路电流关合能力绝缘的操作机构可手动操作…1.7快速接地开关.可靠的主回路接地1.8汇控柜

.©ABBGroupJanuary9,2023|Slide551.8汇控柜

.1.9GIS的在线监测

GIS是全封闭组合电力设备，故障修复极为复杂,GIS的运行监测显得十分重要。GIS在线监测要在工程上得以实现，就必须选择好系统的监测内容。传感技术、光电技术、信号处理技术和计算机技术的应用，使传统的设备运行检修制度逐渐向状态检修制度发展。.©ABBGroupJanuary9,2023|Slide561.9GIS的在线监测.监测内容局部放电气室温度、压力、气体密度分合闸线圈电压、电流分合闸线圈回路断线检测断路器操作次数统计断路器开断电流（用开断电流加权累计值估算断路器的剩余电寿命）主回路三相电压液压油温度、压力接地、隔离、断路器开合闸状态断路器分合闸特性油泵启动次数，油压、油温….©ABBGroupJanuary9,2023|Slide57监测内容局部放电.绝缘特性（局部放电）

局放的原因浇铸绝缘内部存在空洞或杂质;金属或绝缘表面有尖端或突起；安装不慎或开关分合产生颗粒状或丝状的金属微粒；金属屏蔽罩固定处接触不良;触头严重接触不良。局放监测方法1）化学法2）超声波法3）电气法4）脉冲电流法5）特高频(UHF)法.©ABBGroupJanuary9,2023|Slide58绝缘特性（局部放电）

局放的原因.特高频(UHF)法通过天线传感器接收局部放电过程辐射的UHF电磁波，实现局部放电的检测。优点：检测频段高检测频带宽可以识别故障类型和进行定位UHF传感器局部放电有效检测范围大.©ABBGroupJanuary9,2023|Slide59特高频(UHF)法通过天线传感器接收局部放电过程辐射的U气体局放传感器的检测.©ABBGroupJanuary9,2023|Slide60耦合器、放大滤波单元、信号采集单元、通讯单元和诊断分析单元等部分气体局放传感器的检测.当前UHF运用存在的问题

1.国内大部分生产厂家通常采用将特高频传感器外置于盆式绝缘子上的方式进行局部放电监测（检测结果易受到外界电磁干扰的影响，且不易进行长期固定式的监测）。2.现场测量中需要判断缺陷的类型。3.特高频法目前还无法确定设备内部故障的视在放电量。.©ABBGroupJanuary9,2023|Slide61当前UHF运用存在的问题

1.国内大部分生产厂家通常采用将特SF6

气体特性的监测

监测内容通过压力表/密度继电器监视SF6气体的压力和密度气体泄漏监测用检漏仪监测SF6气体是否泄漏气体含水量监测电解法质量法露点法电容法吸附热量法气相色谱分析法、压电石英振荡法等.©ABBGroupJanuary9,2023|Slide62SF6气体特性的监测

监测内容.断路器的监测断路器电寿命的监测开断电流加权值监测（通过电流互感器测量断路器开断电流的波形。）静态电阻、动态电阻监测SF6断路器有主触头和弧触头，灭弧主要靠弧触头。断路器的机械特性的监测在线监测断路器合、分闸线圈电流波形。断路器的机械特性（行程、合/分时间、平均速度等）。.©ABBGroupJanuary9,2023|Slide63断路器的监测断路器电寿命的监测.GIS的在线监测系统组成：信号变送、信号预处理、数据采集、数据传输、数据处理和诊断。方案：1)许继：CBS-20002)南自：NS600断路器在线监测系统3）南瑞：高压断路器实时状态监测系统.©ABBGroupJanuary9,2023|Slide64GIS的在线监测系统组成：.2.IEC61850Protocol

CommunicationNetworksandSystemsInSubstations

变电站通信网络和系统

.©ABBGroupJanuary9,2023|Slide652.IEC61850Protocol

Com2.1主要思想和技术

1.分层结构

2.面向对象的信息和通信服务建模

信息模型

服务模型

3.变电站配置语言

4.抽象通信服务接口和特定通信服务映射

.©ABBGroupJanuary9,2023|Slide66远方控制中心技术服务7功能A功能B9变电站层3控制继电保护3控制继电保护81616间隔层传感器操作机构过程层接口过程层高压设备4545102.1主要思想和技术

1.分层结构.远方控制中心技术服务2.1主要思想和技术

1.分层结构

2.面向对象的信息和通信服务建模信息模型服务模型

3.变电站配置语言

4.抽象通信服务接口和特定通信服务映射.©ABBGroupJanuary9,2023|Slide672.1主要思想和技术1.分层结构.物理设备服务器数据数据物理设备抽象通信服务接口客户端应用数据物理设备服务器数据数据应用数据报告请求/响应请求/响应客户/服务器通信模式物理设备应用GOOSEMessage

SampledValues多波对等网络通信方式对等网络通信方式的应用断路器跳闸:传送采样值物理设备服务器数据数据物理设备抽象通信服务接口客户端应用数据

SCL文件类型SSD：系统规范定义文件SCD：变电站配置文件ICD：IED能力描述文件CID：配置IED描述文件.©ABBGroupJanuary9,2023|Slide692.1主要思想和技术

1.分层结构

2.面向对象的信息和通信服务建模信息模型服务模型