智能变电站简介

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的模型框架逻辑节点类LN物理设备PHD逻辑设备LD数据对象类DO数据属性DA公共数据类CDC模板29个500多个92个公共LD：装置告警/装置自检信息保护LD：保护启动/保护动作/定值/压板信息测量LD：交流量/直流量控制及开入LD：断路器/刀闸/变压器分接头录波LD：录波信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标准距离保护逻辑节点模板：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：方向保护激活ACT：保护激活ASG：模拟定值ING：整数状态定值4IEC61850标准距离保护逻辑节点模板：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：模拟定值ING：整数状态定值SPG：单点状态定值4IEC61850标准IEC61850模型扩展原则逻辑节点类LN物理设备PHD逻辑设备LD数据对象类DO数据属性DA公共数据类CDC模板LN、DO和CDC都可以扩展IEC61850模型体系结构扩展应遵循国网公司标准《IEC61850国际标准工程化实施技术规范》《IEC61850工程应用模型》4IEC61850标准数据对象名OpLinAngPoRchOfsGndDlTmmsX1K0FactAngGndStrK0FactStrGndDlModPDIS逻辑节点模板……M/OMOOOOOOOOMOO实际工程中的PDIS逻辑节点数据对象名OpStr强制性数据对象必须包含PoRchOfsGndStrK0FactAngK0Fact选择需要利用的可选性数据对象TrdBlkRecSedBlkRec距离Ⅱ段永跳投入

距离Ⅲ段永跳投入

PDIS模板中未提供的数据对象按规则扩展CDC类型SPGSPG模型仓库逻辑节点数据对象数据属性模板“拷贝”实例设备1设备n搭建装置的信息模型4IEC61850标准4IEC61850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89-1/9-2设备与系统的描述6MMS报文SV报文GOOSE报文84IEC61850标准3）保护与合并单元模拟量合并单元智能终端SVGOOSE1）保护与监控主机保护动作信息/异常告警信息定值信息/录波信息等2）保护与智能终端采样值信息（SV）状态信息（GOOSE）开关量监控主机MMSMMS三类服务模型：MMS、GOOSE和SV4IEC61850标准MMS服务模型定值组控制块模型报告控制块日志控制块模型控制模型文件传输模型……录波数据文件的传输分合闸控制，变压器抽头控制事件顺序记录的检索保护动作信号上传当地监控定值的读/写/切换4IEC61850标准GOOSE报文的格式参数名参数类型值/值域/解释应用标识配置版本号AppIDConfRevVISIBLESTRING65INT32U时标TEntryTime状态号（事件计数器）StNumINT32U序列号（报文计数器）SqNumINT32U测试标识位TestBOOLEAN数据集成员1~nGOOSEData[1～n]GOOSE控制块路径GoCBRefObjectReference需要重新配置NdsComBOOLEANDatSet数据集的路径ObjectReference4IEC61850标准数据集的概念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100100000000接地距离保护I段动作跳A相数据属性的集合逻辑节点数据属性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数据集中数据的值置1：表示动作置0：表示返回监视数据集中数据值的变化一旦发生变化就认为产生一个事件以特殊的重传机制发送GOOSE报文4IEC61850标准GOOSE传输机制：变时间间隔重复传输事件结束后以较长的间隔连续传输（1s），以保持通信线路的畅通事件发生时以较短的间隔连续传输（1ms，2ms，4ms），避免数据报文的丢失事件计数器C1报文计数器C2C1=8C2=10C1=9C2=0C1=9C2=5保护动作4IEC61850标准保护程序判断结果距离I段动作，跳A相St5Sq8St6Sq0St6Sq1St6Sq2St6Sq3St7Sq0St加1，Sq清零事件发生时刻St7Sq3St5Sq71024ms1ms1ms2ms1024msSt：事件计数器Sq：报文计数器GndPDIS1.Op.generalGndPDIS1.Op.PhsAGndPDIS1.Op.PhsBGndPDIS1.Op.PhsC0000110011001100110000000000保护程序：刷新数据0000通信程序：监测数据变化/传输GOOSE报文000000000000St7Sq1返回时间到St7Sq2St7Sq4事件发生时刻St加1，Sq清零1ms1ms2ms4IEC61850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89-1/9-2设备与系统的描述6MMS报文SV报文GOOSE报文8变电站系统与设备的描述4IEC61850标准SSD：系统规格文件（一次系统接线图和相关逻辑节点）SCD：全站系统配置文件（一次系统、二次设备及其 与一次设备的关联、通信系统）是最完整的描述ICD：IED设备能力描述（功能，信息模型和服务模型）CID：IED实例配置文件（二次设备模型、与一次系 统的关联、通信参数）

四个重要的描述文件各种描述文件的作用和流转过程4IEC61850标准.ssd文件(1个，系统集成商提供).icd文件(多个，由制造商提供)描述一次接线图描述二次设备的基本数据模型与服务通信系统设计.scd文件描述一次接线、二次设备和通信系统（最完整）实例化，确定二次设备与一次系统的对应关系…….cid文件.cid文件描述二次设备模型、通信参数及与一次系统的对应关系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”的概念对于二次回路的设计/施工/调试意义重大！装置1UaUbUcIaIbIcTaTbTc压板…装置2TaTbTc压板…电缆4IEC61850标准传统二次回路设计与实施过程：

1）设备制造商提供端子排，视需要在重要端子排和装置之间设置压板

2）设计院设计各个屏柜的端子排之间的二次电缆连线

3）施工：根据设计院的设计图纸进行屏柜间接线

4）调试：根据图纸对相关接线进行测试和检查4IEC61850标准清晰明确的电缆变成看不见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标准引入虚端子后二次回路设计和实施4IEC61850标准延续以往的端子排设计与校核清晰明确的电缆连接变成看不见摸不着的通信网络引入“虚端子”概念设计院方面制造商方面交换描述文件.scd和.cid配置输入输出并校核用户方面引入“虚端子”概念网络报文分析装置监视通信回路、记录网络报文4IEC61850标准IEC61850-90-1：变电站间的IEC61850规约（2010年） 闭锁式的距离保护 线路差动保护 IEC61850应用范围的扩大IEC61850-90-2：变电站与调度中心的IEC61850规约 包括远动信息、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IEC61850-7-420：分布式能源监控系统模型IEC61850-90-3：电力设备状态监测

按功能分多种协议：101：传统的远动信息102：计量信息103：保护信息104：基于TCP/IP的网络化101电力系统通信系统现状基于IEC61850的无缝通信体系结构IEC61850协议不仅统一站内的通信，还扩展到变电站与变电站之间，变电站与控制中心之间。IEC61850主要内容：信息模型&服务模型统一的、面向对象的层次化信息模型三类信息服务模型MMS：运行维护报文GOOSE：开关量报文SV：采样值报文配置描述文件的作用IEC61850标准应用范围的扩大小结

主要内容

电子式互感器/合并单元2

智能终端3

智能变电站的优势1 IEC61850标准4

时钟同步55

时钟同步三种采样值规范IEC60044-8点对点IEC61850-9-1点对点（已废除）IEC61850-9-2点对点或交换式以太网三种时钟同步方式IRIG-BNTP/SNTP（简单）网络时钟协议IEEE1588精确时钟协议采样值规范比较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：独立的时钟保持时间精确的能力（晶振）时钟同步：从时钟与主时钟保持一致的能力数据同步：差动保护所用的数据是同时刻采集的数据电力系统的绝大多数参数都是时间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的设备对策：a）保护装置插值同步（各间隔合并单元可以不同步）b）保证各间隔合并单元严格同步，同时刻采集数据1）各相电流、电压的同步2）各间隔电流、电压的同步

跨间隔保护需要同时刻采集的数据对策：合并单元内实现同步IRIG-BIEEE15885时钟同步插值同步方法X1X2由保护装置实现数据同步保护装置自己产生一个新的采样序列要求：传输延迟固定5时钟同步变压器保护高压侧合并单元中压侧合并单元低压侧合并单元………………采样计数器013999各个合并单元保证同时刻采集数据接收端根据采样计数器对齐数据时钟同步方式比较5时钟同步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时钟同步NTP/SNTP时钟同步原理t：时钟偏差d1，d2：传输时间T2－(T1+t)=d1T4－(T3－t)=d2其中

如果往返的传输时间相等，根据四个时刻可以求得时钟偏差和传输时间主时钟从时钟T1T1+td1d2T2T2-tT3T3-tT4得知T2，T35时钟同步NTP/SNTP时钟同步精度不高的原因（1ms）网络路径时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钟从时钟写入/读取时标报文编码报文解码不确定不确定不确定三个环节都具有不确定性，d1与d2不相等，偏差大在高层（应用层）打时标，传输时间包含三个环节5时钟同步举例说明网络路径时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钟从时钟345214d1=8d2=115时钟同步IEEE1588时钟同步原理（1）在底层（物理层）打时标，避免了报文处理时间的不确定性主时钟从时钟T1d1T2得知T1T3跟随报文含T1时刻得知T4d2T4