智能变电站投标专题报告

郑州市区110kV杨桐变电站工程专题报告第1页设计投标文件第三卷专题报告 总目录一、“两型一化”应用……2二、互感器选型……..……15三、系统网络及二次功能整合……37第页二、互感器选型摘要本专题通过对目前已有研究和应用的各种电子式互感器的原理、结构、优缺点以及实际应用中存在的问题进行研究比较，提出了三种适用于杨桐变的电子式互感器配置方案，结合本站GIS设备对这三种方案进行了安全可靠性及技术经济性比较，主要论证结果如下：1、基于法拉第电磁感应原理的罗氏线圈型电流互感器和基于法拉第磁旋光效应的光学电流互感器技术已日趋成熟，已从当初的间隔挂网运行、整站试点逐渐进入到实际工程应用阶段。2、以磁光玻璃型电流互感器和光纤环型电流互感器为代表的无源电子式互感器具有测量品质更优、供电可靠性更高、抗干扰能力更强等优点。光纤环型电流互感器结构更简单、抗干扰能力更强、长期运行稳定性更好、安装适应性更强，性能优于磁光玻璃型电流互感器。3、建议杨桐变110kV采用基于罗氏线圈的电子式电流电压互感器；主变10kV侧采用罗氏线圈型电子式电流互感器，其余间隔采用常规电流互感器，并对采用该配置方案经济技术性分析，论证了该方案可行。4、基于电容分压原理的电子式电压互感器产品成熟度较高，在国内具有丰富的成功运行经验，而光学电压互感器目前尚无成熟的产品，因此杨桐变110kV采用电容分压型电子式电流电压互感器，10kV采用电容分压型常规电压互感器。经分析比较，杨桐变采用本专题中推荐的电子式互感器配置方案是完全可行的，可以真正达到兼顾安全可靠、功能匹配寿命协调、技术先进、经济合理等因素的效果。目录一、概述181、专题研究背景…………182、专题研究内容…………18二、互感器的比较……….191、电流互感器的比较……………………191.1、线圈型电子式电流互感器…………191.2、磁光玻璃型电流互感器……………211.3、光纤环型电流互感器………………241.4、三种电子式电流互感器的比较……262、电压互感器的比较……………………282.1、分压型电压互感器…………………282.2、分压型电压互感器的应用现状及存在的问题……282.3、光学原理电压互感器………………292.4、两种电子式电压互感器的主要性能比较…………302.5、电子式电压互感器的发展趋势……30三、110kV杨桐变电站互感器选择方案………………311、方案比较………………311.1、技术性比较…………311.2、经济性比较…………332、推荐方案………………34四、采用推荐电子式互感器配置方案后对变电站的影响……………341、对变电站二次系统的影响……………341.1、对继电保护及测量系统的影响分析………………341.2、对变电站自动化系统的影响分析…………………352、对安装施工的影响……………………353、对运行维护的影响……………………35五、结论…………………36

一、概述1、专题研究背景在变电站中，传统的互感器因其技术成熟，经济性好在电力系统中已被广泛应用，但是随着电力系统电压等级的升高和传输容量的不断增大、数字变电站的建设、智能电网的推广，传统的互感器暴露的缺点越来越突出，主要存在下列问题：（1）高、低压侧存在电磁联系，绝缘结构复杂、尺寸大；（2）包含铁芯，存在磁饱和及铁磁谐振等问题；（3）动态范围小，频率范围较窄，测量准确度不高；（4）存在电磁干扰性问题，低压不能开路、存在潜在的危险；（5）存在突然性爆炸及绝缘击穿引起单相对地短路等系统不稳定因素；（6）随电压等级的提高绝缘结构复杂、尺寸大、造价高。相比之下，新型电子式互感器在这些问题上就具有绝对的优势。电子式互感器是互感器准确化、传输光纤化和输出数字化发展的必然结果。电子互感器具有体积小、重量轻、频带响应宽、无饱和现象、抗电磁干扰性能佳、无油化结构、绝缘可靠、便于相应数字化、微机化发展等诸多优点，是智能变电站的关键技术之一。根据传感原理的不同，电子式互感器有多种类型。在电子式电流互感器方面，目前已有研究和应用主要有以下三种：一是基于法拉第电磁感应原理的罗氏线圈（无铁芯）和低功率线圈（含铁芯）型电流互感器，二是磁光玻璃型电流互感器，三是光纤环型电流互感器。在电子式电压互感器方面，主要有分压型电压互感器和光学原理电压互感器。2、专题研究内容本专题主要针对电子式互感器在110kV杨桐变电站的运用进行论证，通过对目前已有研究和应用的各种电子式互感器的原理、结构、优缺点以及实际应用中存在的问题进行研究比较，重点比较了罗氏线圈型电流互感器、磁光玻璃型电流互感器和光纤环型电流互感器的应用现状以及在测量品质、测量精度、抗干扰能力、安装适应性等性能方面的差异，论证了采用罗氏线圈电流互感器和光纤环型电流互感器的可行性。在此基础上，结合杨桐变电站的实际情况，提出了三种适用的互感器配置方案，通过对各方案的安全可靠性和经济性进行比较，最终推荐本站110kV进线互感器采用电子式电流电压互感器（ECVT），10k进线采用电子式电流互感器(ECT)，10kV配电间隔采用常规的电流、电压互感器。具体详见以下论证过程。二、互感器的比较1、电流互感器的比较1.1线圈型电子式电流互感器1.基于法拉第电磁感应原理的线圈型电子式电流互感器有罗氏线圈（无铁芯）和低功耗线圈（含铁芯）型电流互感器两种，按照其传感头的供电方式又分为激光供电、直接供电和模拟输出三种类型。上述类型电流互感器的特点和适用范围见表1-2表 1-2 线圈型电子式电流互感器的特点和适用范围类型优点适用范围罗氏线圈+低功率线圈传感器直接输出小电压模拟信号技术成熟成本低间隔层设备与互感器，同柜的场合，如10kV和35kV开关柜的互感器触传感器处于地电位，直接供电技术成熟更换电子部件方便，不需停电GIS互感器66kV～220kV的AIS互感器35kV非开关柜安装的互感器触传感器处于高电位，激光供电技术基本成熟绝缘结构简单，绝缘成本不会随电压等级上升传感器体积小、重量轻，易于与其它设备集成66kV以上的AIS互感器与传统电磁感应式电流互感器相比，线圈型电子式电流互感器具有以下特点：（1）可从实现原理上较好地避免铁磁谐振等问题，提高采集精度；（2）频率响应宽，动态范围大，可有效进行高频大电流的测量；（3）没有电磁式电流互感器因采用油绝缘而导致的易燃易爆等缺陷，二次信号通过光纤传输，也没有电磁式电流互感器二次侧开路等危险；（4）二次侧信号通过光纤传输，没有电缆传输方式的电磁干扰问题；（5）绝缘结构简单，一次高压与二次设备通过光纤连接，无电磁式电流互感器的绝缘问题；（6）经济性好，电压等级越高效益越明显。1.罗氏线圈和低功耗线圈型电流互感器技术上比较成熟，国内现阶段大部分电子式电流互感器均采用罗氏线圈型电流互感器，在220kV及以下电压等级积累了大量的实际运行经验，可靠性和稳定性均能得到较好的验证。目前线圈型电流互感器在实际应用中存在的问题主要有以下几点：（1）测量品质线圈型电流互感器的主要缺陷之一在暂态测量品质方面。低功率铁心线圈互感器二次负载的降低在一定程度上减小了磁饱和现象，但由于原理和结构同传统的互感器一样，没有改变，原传统电磁互感器在暂态测量方面的问题仍然存在。罗氏线圈互感器由于去掉了铁心，没有磁饱和，使得暂态特性得到很大改善。但是由于原理限制，频带宽度受限，不能准确测量直流分量。另外，由于输出是电流导数，因此后端必须配备积分环节。而积分环节的存在会直接对暂态响应产生影响。（2）测量精度罗氏线圈在额定电流至二三十倍额定电流范围线性度较好，但在5%-20%额定电流范围误差大。罗氏线圈型电流互感器精度不高，一般用于大范围保护。对于罗氏线圈型电流互感器来说，其测量精度易受到制造过程、工作环境和安装条件的影响，罗氏线圈要达到较高的精度，技术和工艺要求都比较高。低功率线圈型电流互感器是传统电磁式CT的一种发展。LPCT按照高阻抗进行设计，使传统 CT 在很高的一次电流下出现饱和的基本特性得到了改善，扩大了测量范围。LPCT 一般在5%-120%额定电流下线性度较好，精度较高，通常为0.1/0.2S，适用于测量和高精度计量。因此，目前几乎所有采用线圈型电流互感器的工程都采用低功率铁心线圈和罗可夫斯基线圈组合使用的方案。低功率铁心线圈用于计量输出，罗氏线圈用于保护输出。（3）电磁干扰罗氏线圈和低功率线圈电流互感器的传感单元具有复杂的电子电路，受杂散电磁场的影响很大，而且工作环境的电压等级越高，电流互感器受到的电磁干扰越严重，这也是目前制约罗氏线圈型电流互感在500kV及以上电压等级应用时的最大难题。（4）长期可靠性扰对于线圈型电流互感器来说，其整体可靠性的关键在于位于一次设备高压侧的采集单元的供电电源。由于传感器输出的是弱电信号，若直接传输到低压侧，既发挥不了光纤绝缘的优势，又会引入电磁干扰。因此，必须在高压端将模拟电信号转换为数字光信号，高压侧电源必不可少，而长期大功率的激光供能会影响光器件的使用寿命。1.2 磁光玻璃型电流互感器1.磁光玻璃型电子式互感器采用法拉第磁光效应原理，在一次电流导体产生的磁场中，安装闭环块状磁光玻璃作为传感元件，低压侧光源发出的光线经光纤传输至高压侧的偏振器，偏振器将此光线变为线性偏振光。此偏振光在磁光玻璃中行走一周而到达解偏器，然后测得线偏振光偏振面旋转的光信号量，并通过光纤信号传输至二次处理系统得到一次电流量。除了具有绝缘性能好、消除磁饱和、测量精度高、体积小等电子式互感器的共同特点外，磁光玻璃型电流互感器还具有以下显著的特点：（1）测量品质优良，频带范围宽，能够测量包括直流量到很高频率（电子线路限制）的交流，无惯性环节，响应速度快。（2）高压传感部分无线圈、线路板、电子器件等，做到了高压端免维护，更加安全可靠；（3）绝缘结构简单，绝缘成本不会随电压等级上升；（4）可实现模拟信号、数字信号及数模混合信号多种输出形式；（5）抗电磁干扰能力优异，完全采用光学材料作为传感元件和传输元件，测量信号不受外界电场、磁场的影响；（6）具有良好的线性度及超大的动态范围。1.国内磁光玻璃型电流互感器的研发生产厂家较少，目前已积累了一些挂网运行经验。由于光纤、光电器件价格非常高，导致磁光玻璃型电流互感器的价格相比罗氏线圈型电流互感器要高很多。制约磁光玻璃型电流互感器应用的主要因素有以下三点：（1）温度影响磁光玻璃型电流互感器的软肋之一是磁光玻璃的灵敏度系数（常数）随温度变化较大，从而改变测量通道的比例系数，直接影响其测量准确度。目前厂家的解决方法主要是采用特制的玻璃材料，其 常数受温度的影响非常小，从而提高了温度稳定性，使得测量精度在较大温度变化范围内均能达到稳态计量0.2s，保护5P，瞬态5TPE的标准。另外，厂家普遍采取制作恒温槽的方法，在恒温槽内充入温度变化范围小的介质，互感器的光源箱和二次处理系统工作在恒温槽内，光线的收发和转换都处在恒温条件下，从一定程度上补偿了外界温度对传感单元的影响。在制作工艺方面，由于磁光玻璃型电流互感器的敏感元件采用光学玻璃，而传输元件采用光纤，光纤与光学玻璃的封装工艺也决定着互感器受温度的影响程度。通常这两者之间采用胶粘方式连接，从固有特性来说，容易受环境温度的影响而老化、开裂，使其使用寿命和测量精度大受影响，从而也带来了维护和性能上的缺陷。目前厂家对传感头采用金属化封装技术，光路无胶，从制作工艺方面保证了磁光玻璃型电流互感器受温度的影响比较小。（2）双折射效应影响由于磁光材料的双折射效应，使射人磁光介质的线性偏振光变成椭圆偏振光，其结果是：从检偏器输出的光强度变化与被测电流不成正比，使磁光玻璃型电流互感器的灵敏度不稳定，从而降低了测量精度。磁光材料中的双折射可分为三部分：a）与玻璃制造过程热历史有关的双折射。目前各厂家采用的磁光玻璃，其退火控制一般比较好，经过退火后磁光玻璃的内在双折射极小，可以忽略。b）与传感头组装应力有关的应力双折射。如采用黏接固定的方法就不可避免地存在应力，从而引起双折射。目前采用低应力组装方法，可使传感头抗热冲击能力增强并具有自恢复能力。c）与环境温度变化有关的暂态双折射。实验表明，温度单调变化大于7~8℃/h（3）长期运行稳定性此外，磁光玻璃型电流互感器存在着长期运行稳定性问题：磁光玻璃经过较长时间的运行后，会逐渐老化，特别是在 SF6气体环境下运行时，若有水分存在就会对玻璃造成腐蚀，可能导致光学电流互感器测量性能下降。另外，由于采用闭合光路结构，就不可避免地存在反射面，增加了结构的复杂性，环境温度等外界因素的变化会使反射面性能发生改变，传感器经过较长时间的运行之后，输出光强明显减弱，这些都将使得传感系统的长期运行稳定性降低。但这些问题都是从理论上进行的分析，目前已应用的磁光玻璃型电流互感器的运行时间都不长，长期运行稳定性问题尚待验证。1.3 光纤环型电流互感器 1.光纤环型电流互感器基于磁光法拉第磁旋光效应和赛格耐克效应，采用光纤赛格耐克环作为传感元件，其基本工作过程如下：光源发出的光被分成两束物理性能不同光，并沿光缆向上传播；在汇流排处，两光波经反射镜的反射并发生交换，最终回到光电探测器处并发生相干叠加；当通电导体中无电流时，两光波的相对传播速度保持不变，没有相位差；而通上电流后，在通电导体周围的磁场作用下，两束光波的传播速度发生相对变化，即出现了相位差，最终表现的是探测器处叠加的光强发生了变化，通过测量光强的大小，即可测出对应的电流大小。由于在原理和结构上的优势，与罗氏线圈型和磁光玻璃型电流互感器相比，光纤环型电流互感器还具有以下优点：（1）测量精度高：光纤环型电流互感器每相只有一个光纤环，同时满足计量精度和保护应用；（2）绝缘方式简单：一次侧与二次侧的信号传递依靠光纤，绝缘易于实现，且绝缘成本不会随电压等级上升，在电压等级越高的应用场合，优势越明显；（3）安装适应性强：光纤环安装方式有多种选择，除采用传统汇流排的方式外还可采用无接触穿心式，无附加动稳定和热稳定问题；（4）抗环境电磁干扰能力强：作为传感单元的光纤环具有很强的抗电磁干扰能力。（5）抗振动干扰能力强：采用两束光线在同一个光路中进行传播的方式，即使来自外界的振动干扰，同一光路路径受干扰源的影响出现的误差也会互相抵消，从而提高了互感器的抗振动干扰能力。1.国内光纤环型电流互感器的研发起步较晚，目前国内生产厂家较少，产品业绩和运行经验不多，国内首个全站110kVGIS系统均采用光纤环型电流互感器的工程上海110kV 封周变已于2009 年 9月29日顺利投产运行，但截至目前只有110kV 电压等级的运行经验，尚没有 220kV及以上电压等级挂网运行的经验。国外光纤环型电流互感器的生产厂家在全球已有很多套运行业绩，到 2005年时就已在许多220kV以上电压等级的变电站中得到应用，如加拿大BC电力公司的Ingledow 变电站的500kV系统（AIS）、澳大利亚的 变电站的420kV系统（GIS）均采用光纤环型电流互感器。近几年，伴随着光学技术的发展，光纤环型电流互感器在国外的应用越来越多，目前最高运行电压等级已达到550kV，运行经验丰富，运行数据稳定。与磁光玻璃型电流互感器一样，光纤环型电流互感器也面临着温度影响、双折射效应影响以及长期运行稳定性问题，但由于传感元件材料的不同，受到这几个因素影响的程度也存在着差异。（1）温度影响光纤环型电流互感器传感材料采用低双折射单模光纤，常数温度系数小，几乎不受温度影响，但缺点是 常数非常小，比磁光玻璃的常数还要低接近1个数量级，因此多数光纤结构传感头采取多圈数绕制的方法来增加灵敏度，但光程的增加必然使线性双折射影响增大，而线性双折射与环境温度相关。早期挂网运行的一些光纤环型电流互感器产品在运行一段时间后出现了精度漂移、波形失真的问题，而这几年随着光学器件的改进和新技术的应用，光纤环型电流互感器的产品在输出精度、温度稳定性方面有了极大提高。此外，光纤环型电流互感器系统结构复杂，环节多，所用光学元件多，需要专门的温度控制等。因此，同磁光玻璃型厂家一样，光纤环型电流互感器也采用制作恒温槽的方法，互感器的电气单元工作在恒温环境下，从而有效减小了温度对测量精度和使用寿命的影响。同时，为进一步减少温度变化给光纤环型电流互感器测量带来的误差，光纤环型电流互感器通常采用闭环反馈补偿的模式，通过补偿后误差可减少到0.25%，精度得到了极大提高。（2）双折射效应影响光纤环型电流互感器采用法拉第旋光效应的赛格耐克环系统受光纤线性双折射的影响较大 ,实验中计算发现双折射的影响和法拉第旋光数量级为同一数量级，除了从温度方面入手，目前光纤环型电流互感器产品中采用的方法是使赛格耐克环两输入端的本地坐标系相垂直，这样就可极大地降低光纤线性双折射影响，而且采用两束光线进行传播，即使来自外界的温度变化，振动以及电磁场辐射等因素的干扰，同一光路路径受干扰源的影响出现的误差也会互相抵消，从而可以有效地抑制振动和温度变化等引起的双折射的影响。因此与磁光玻璃型电流互感器相比，光纤环型电流互感器受双折射效应的影响要小很多。（3）长期运行稳定性同磁光玻璃型电流互感器一样，光纤环型电流互感器也存在着由闭合光路和反射结构引起的长期运行稳定性问题，但由于光纤环型电流互感器采用光纤作为传感元件，光纤的长期稳定性优于磁光玻璃，而且光纤环型电流互感器的光路结构比磁光玻璃型简单，因此光纤环型电流互感器的长期运行稳定性优于磁光玻璃型电流互感器。三种电子式电流互感器的比较比较项目罗氏线圈型磁光玻璃型光纤环型传感原理法拉第电磁感应法拉第磁光效应赛格耐克效应高压侧敏感元件空心线圈磁光玻璃光纤环测量动态范围小大大高压侧是否需要供能需要不需要不需要高压侧是否需屏蔽需要金属屏蔽不需要不需要敏感头安装适应性弱较强强高低压连接光纤根同时完成上传光和下传光信两根，一根上传光，另一根下传一根同时完成上传光和下传直流分量不能测量可测量可测量光路结构简单较复杂较简单光波长影响无大大电磁干扰影响大小小温度干扰影响小大大振动干扰影响较小小较小双折射影响无大小传感元件使用寿命≥30 年≥30 年≥30 年长期稳定性优尚需现场验证国内产品尚需现场验证远端模块维护需要不需要不需要应用场合AIS与 GIS尚无GIS应用实例AIS与 GIS投运经验投运时间较长站点较多，技术较成熟（但尚无500kV 运行经验）挂网运行时间较长（国内已有500kVAIS 运行实例，国外应用较少）国内挂网运行较少，（国内无220kV 及以上运行经验，国外运行经验达到550kV）2、电压互感器的比较2.1 分压型电压互感器的特点分压型电压互感器采用电阻分压器或电容分压器等作为传感单元，利用光纤来传输信号，是目前实用化程度最高的测量方案。分压型电压互感器采用的分压原理分为串联电容分压、串联电感分压、串联电阻分压、电容环分压等。分压型电子式互感器集电压信号采集和传送为一体，具有以下明显的优点：（1）测量精度高，稳定性好；（2）具有很宽的测量范围和响应速度，没有铁芯饱和问题，可以准确测量出大的非周期分量和暂态分量；（3）设备体积小、重量轻、绝缘结构简单，成本低，现场安装方便；（4）可以充分利用现代信号处理技术，校正系统误差，为实现高精度测量提供了保证；（5）可以方便地提供模拟传统电压传感器的输出信号及与上位计算机通信的数字信号。数字量接口与微机保护具有良好的兼容性。2.2 分压型电压互感器的应用现状及存在的问题（1）串联电容分压型电压互感器串联电容分压原理最为成熟，已得到广泛使用，可用于各种电压等级。但电容器制造工艺相对复杂，需解决绝缘油密封、上下臂电容温度特性一致等问题，仅少数电容器厂家的产品符合要求。（2）串联电感分压型电压互感器串联电感分压原理的制作工艺简单，温度特性好，但存在下列问题：a）互感器附件的导电体位置和形状变化都明显影响其精度。这是由于电感器铁芯限制，工作电流必须很低，精度受分布电容影响很大。b）高频分量误差较大。这是由于高频分量在串联电感中的工作电流更低，而分布电容上的电流更大。c）体积和重量仍然较大。（3）串联电阻分压型电压互感器串联电阻分压型电压互感器精度高，工艺简单。但该电阻需高阻值、耐高压，电压系数要小，且稳定性要好，因此分压电阻的选择非常困难。此外，分布电容、高压电极电晕放电和绝缘支架的泄漏电流等，都会带来测量误差。受发热限制，串联电阻分压型电压互感器一般只能用于10kV～35kV 场合。（4）电容环分压型电压互感器电容环分压原理的工艺简单，体积小，重量轻，易于与电流互感器组合成组合互感器。电容环的精度受绝缘介质介电常数的影响，只能用于介电常数比较稳定的六氟化硫绝缘的场合。电容环的精度仍然受温度和六氟化硫密度的影响，满足计量精度需根据温度和气体密度进行补偿。2.3光学原理电压互感器采用光学原理的电压互感器大致可分为基于普克尔效应和基于逆压电效应两种，现在研究的光学原理电压互感器大多是基于普克尔效应的，普克尔效应指出，某些晶体在电场作用下发生线性双折射，通过光学原理检测线性双折射可间接测量电压，原理上测量结果与频率无关。结构上属于载波测量，即远端发出光波作为载波，被磁场调制后返回，再解调为电压信号。光学原理电压互感器尚未达到产品化，其主要原因是光学原理电压互感器技术较复杂，加工精度要求高，性能不易做到稳定，而且产品成熟度低，最大耐压有限，难以直接用于 220kV 以上电压等级。目前光学原理电压互感器生产厂家较少，而且工程中应用非常少。2.4两种电子式电压互感器的主要性能比较电压互感器分压型电压互感器光学原理电压互感器电容分压电阻分压普克尔效应逆压电效应性能对比暂态特性电容分压有俘获电荷现象电压过零误差大好温度影响不太感敏感电磁干扰电容分压有对地杂散电容影响小光电结构简单复杂高压侧工作电源需要不需要运行经验很多很少应用场合AIS与 GIS目前暂无应用于 GIS

的产品投运情况投运时间较长，站点较多，技术较成熟投运时间短，站点较少，均在试运行阶段2.5电子式电压互感器的发展趋势分压型电压互感器实际上是对常规电压互感器的改进，由于原理和技术比较成熟，因而实用化程度高，目前几乎所有已投运的数字化变电站中均采用分压型电压互感器，运行经验丰富。光学原理电压互，感器采用光学传感原理，测量结果与频率无关，测量品质更为优良，而且在绝缘性能和抗干扰方面优于分压型电压互感器。由于受光学技术发展水平的制约，光学原理电压互感器目前离实用化还有一定距离。但如果提高光学技术水平，削弱或解决诸如光源中心波长随温度的漂移、光电检测精度随温度漂移、传感头电光晶体材质和环境变化等问题的影响，光学原理互感器将成为电力系统中电压互感器的发展趋势。三、110kV杨桐变电站互感器选择方案根据本工程项目的示范性质及“两型一化”设计的要求，结合上述章节的分析，综合考虑技术水平、经济性能及可靠性等因素，我们认为，在电子式电压互感器的选择方面，电容分压互感器最为成熟，应用也最广泛，而且电压等级越高，技术经济性能越好，光学电压互感器目前没有成熟的产品。因此，在110kV杨桐变电站中推荐采用电容分压型电子式电压互感器。在电子式电流互感器的选择方面，目前应用最为成熟的是罗氏线圈型电流互感器，磁光玻璃型电流互感器和光纤环型电流互感器是未来互感器发展的方向，但由于磁光玻璃型电流互感器尚无应用于GIS型式的工程实例，而光纤环型电流互感器在国内已有应用于GIS型式的工程实例，且在国外运行经验较丰富。从目前国内外的技术路线来看，光纤环型因其简单的结构、优良的温度特性和长期运行的稳定性成为主流。因此，针对110kV杨桐变电站的主接线情况，可形成如下三种互感器的选择配置方案：方案一：全站采用电子式电流（ECT、电压互感器（EVT；方案二：全站采用光纤环形电流、电压互感器；方案三：本站110kV进线互感器采用电子式电流电压互感器（ECVT），10k进线采用电子式电流互感器（ECT），10k间隔及主变中性点采用常规的电流互感器，10kV母线采用传统的电压互感器。1、方案比较1.1技术性比较1.1.1杨桐变电站的110kVGIS间隔和10kV进线间隔互感器配置杨桐110kV变电站的110kV间隔为三相共箱式GIS设备，由于110kV系统中的电磁干扰较小，且杨桐变的110kV系为GIS全封闭结构。若采用罗氏线圈型电流互感器，则互感器高压侧供电电路的工作环环境更为优越，受到的电磁干扰影响会很小。在电容分压原理基础上集合而成的罗氏线圈型电子式电流电压互感器（ECVT）中的电流互感器（ECT）、电压互感器（EVT）与独立的电流电压互感器（ECT/ECVT）均采用相同的设计原理和制造工艺，因此它与独立的电流、电压互感器（ECT/ECV）安全性能是一致的。而电子式电流压互感器（ECVT）在经济上优于电子式电流、电压互感器（ECT/ECVT）。本工程110kV配电装置采用三相共箱式GIS设备，110kVGIS电子式电流电压互感器（ECVT）采用三相共箱结构，用于三相共箱GIS中，在GIS设备出厂前全部完成,实现GIS设备的集成。图为三相共箱式电流电压互感器示意图。110kV配电装置若采用光纤环型电流互感器的可靠性显然更高，但代价较大，总体优势不太明显。杨桐变电站10kV进线间隔配电装置为中置式开关柜，10kV进线间隔可以采用基于罗氏电子式电流互感器（ECT）；也可采用光纤电流互感器。采用光纤电流互感器代价较大，总体优势不太明显。杨桐变电站的10kV互感器配置杨桐变电站10kV间隔配电装置为中置式开关柜，由于10kV保护测控装置分散安装于10kV开关柜内，采用常规的互感器能够很好的满足要求，若采用小信号和低功率电子式互感器，则存在电磁干扰引起误动等问题；而光纤型互感器缺乏相应的运行经验，因此，10kV间隔推荐采用常规的互感器。1.2经济性比较110kV的电子式电流互感器、电压互感器的价格分别约为常规互感器的1.5倍左右，110kV的光学原理的电子式电流互感器、电压互感器的价格分别约常规互感器的2~3倍，而110kV的三相共箱式电子式电流电压互感器的价格约为常规互感器的3倍左右，采用110kVGIS三相共箱式电子式电流电压互感器（ECVT），减少了电压互感器间隔（EVT）,且设备在出厂前就完成与GIS的配套组装，减少了安装工作量，电子式互感器的输出均采用光缆传输，光缆的数量非常少，敷设工作量远远小于常规变电站的电缆敷设，降低了电缆的费用和相应的土建费用。常规电磁式电流、电压互感器每1～3 月例行检查一次，1～3年进行一次小修，30年寿命周期内大修2次。而采用电子式互感器不存在常规电磁式互感器绝缘、铁心、二次开路等问题，且运行情况时刻受合并单元及后台监控系统的在线监视，在其全寿命周期内基本“免维护”，不需“大修”、“小修”，其维护工作主要是对远端模块或电气单元中的电子器件进行维护或更换，一般每5年维护一次，因而运行维护工作量大大减少。因此杨桐变的110kV间隔采用电子式电流电压互感器(ECVT)；10kV进线间隔采用电子式电流互感器(ECT)。10kV电子式互感器的价格是常规互感器的1.3倍左右，而且对于中置式开关柜，若采用小信号和低功率电子式互感器，则存在电磁干扰引起误动等问题；而光纤型互感器缺乏相应的运行经验，且价格是常规互感器的2~3倍，因此，10kV间隔推荐采用常规的互感器。2、推荐方案通过对全站采用方案一、方案二、方案三的技术、经济性比较，综合罗氏线圈型电流互感器与光纤环型电流互感器的优缺点比较，结果表明：本专题推荐采用方案三，即本站110kV进线互感器采用电子式电流电压互感器（ECVT），10k进线采用电子式电流电压互感器（ECVT），10k间隔及主变中性点采用常规的电流互感器，10kV母线采用传统的电压互感器。四、采用推荐电子式互感器配置方案后对变电站的影响1、对变电站二次系统的影响1.1、对继电保护及测量系统的影响分析（1）对设备硬件的影响及适应性分析采用电子式互感器后，数字式继电保护和测控装置通过数字接口接受合并单元输出的数字信号即可。目前国内各二次设备厂家均开发有数字式继电保护和测控装置，因此设备硬件对电子式互感器具有很好的适应性。（2）对二次设备软件的影响分析a）对保护软件的总体影响分析首先为保护提供新的功能。许多测量的功能可在保护中实现。另外，由于电子互感器频率特性好，可以记录故障初瞬间和断路器预分、合时刻的波形，从而具有录波和开关状态监视的功能。同时，电子式互感器可以提高继电保护的可靠性。由于推荐采用的电子式互感器不含铁芯，它在一次大电流下不会饱和，在大的动态范围内能保持良好的线性，其二次侧能正确地反映一次电流的值。因此可以提高继电保护的可靠性。b）对主变差动保护的影响分析由于电子式电流互感器具有无磁饱和等优点，使基于电子式电流互感器的差动保护可大大简化差动保护的动作判据，提高差动保护的速动性和可靠性；并可降低比率制动差动保护的动作定值和比率制动系数，提高差动保护的灵敏性。c）对故障录波的影响分析传统故障录波普遍存在的问题是非周期分量电流使录波器内部的小CT饱和，从而使录波器记录的数据严重失真。电子式互感器本身是不饱和的，输出数字信号可省略小CT，从而能够很容易地实现高保真的故障录波。d）对测量系统的影响分析电子式互感器传送的是数字信号，完全不受负载的影响，同时由纯数字信号传输引起的误差被排除，只要计算精度选择恰当，仪表因是数字值的纯计算而不会增加任何误差。1.2、对变电站自动化系统的影响分析由于电子式互感器具有数字输出、接口方便、通信能力强的特性，其应用将直接改变变电站通讯系统的通信方式，特别是一次设备与间隔层二次设备间的通信方式。利用电子式互感器输出的数字信号，使用现场总线技术实现点对点/多个点对点或过程总线通信方式，将完全取代大量的二次电缆线，彻底解决二次接线复杂的现象，可以简化测量或保护的系统结构，减少误差源，实现真正意义上的信息共享。2、对安装施工的影响用于GIS式的ECT、EVT以及ECVT均在GIS设备出厂前就完成与GIS的配套组装，减少了安装工作量，而且电子式互感器的输出均采用光缆传输，光缆的数量非常少，敷设工作量远远小于常规变电站的电缆敷设。3、对运行维护的影响常规电磁式电流、电压互感器每1～3月例行检查一次，1～3年进行一次小修，30年寿命周期内大修2次。电子式互感器不存在常规电磁式互感器绝缘、铁心、二次开路等问题，且运行情况时刻受合并单元及后台监控系统的在线监视，在其在全寿命周期内基本“免维护”，因此基本不需“大修”、“小修”，其维护工作主要是对远端模块或电气单元中的电子器件进行维护或更换，一般每5年维护一次，因而运行维护工作量大大减少。五、结论基于法拉第电磁感应原理的电子式互感器互感器需考虑采集单元的供电问题，电子模块在高压侧，故障成本较高，电子模块寿命较短，但该类型的互感器工程使用时间较长，实际运行经验较多，已从当初的间隔挂网运行、整站试点逐渐进入到实际工程应用阶段。以磁光玻璃型电流互感器和光纤环型电流互感器为代表的无源电子式互感器具有测量品质更优、供电可靠性更高、抗干扰能力更强等优点，是未来互感器的发展方向。光纤环型电流互感器结构更简单、抗干扰能力更强、长期运行稳定性更好、安装适应性更强，因而性能优于磁光玻璃型电流互感器。但该类型的互感器工程使用时间较短，实际运行经验较少。基于电容分压原理的电子式电压互感器产品成熟度较高，在国内具有丰富的成功运行经验，而光学电压互感器目前尚无成熟的产品。因此，建议杨桐变电站110kV进线互感器采用电子式电流电压互感器，10k进线采用电子式电流电压互感器，10k馈线采用常规的电流、电压互感器。从经济、技术上，本专题中推荐的电子式互感器选择及配置方案是完全可行的，可以真正达到兼顾安全可靠、功能匹配、寿命协调、技术先进、经济合理等因素的效果。三、系统网络及二次功能整合摘要在变电站自动化领域中，随着智能化开关、光电式互感器等智能化设备的出现，变电站综合自动化技术也迈进了智能化发展的新阶段，智能化变电站已经成为了变电站自动化的发展方向。在本专题中，我们通过对当前110kV智能化变电站的各种网络结构、二次系统方案进行了研究、分析和比较，提出了适宜于110kV杨桐变电站的网络结构、二次系统功能、二次设备配置和组柜布置，并对其进行了优化整合，主要论证结果如下：1）智能化变电站是由智能化一次设备和网络化二次设备分层构建，建立在IEC61850通信规范基础上，能够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；2）提现了110kV杨桐变电站采用站控层MMS、GOOSE、SNTP三网合一，间隔层和过程层设备就地一体化布置，取消过程层网络的优化配置方案，在本期中全站仅配置3台交换机；3）二次设备优化整合后就地布置，能够减小变电站的占地面积，减小施工投资，减少运行维护，具有积极的现实意义。尽管智能化变电站还存在问题，但是智能化技术是当今科学发展的前沿技术，智能化变电站是未来变电站建设的发展方向。按基于IEC61850技术规范进行分层、分布建设，实现变电站的数字化、智能化，将对我国变电站的自动化运行和管理带来深远的影响，具有非常大的社会意义。目录一、专题内容和结论…………………….401、专题内容…………………….……….402、专题结论……………..40二、智能化变电站概述………………….40三、智能化变电站网络结构……………411、概述……………….….422、过程层解决方案……………………..422.1、电子式互感器………432.2、合并单元……………432.3、智能单元……………432.4、在线监测设备………453、间隔层解决方案……………………..463.1、智能化二次设备……………………463.2、GOOSE网络………464、过程层网络解决方案………………..465、站控层解决方案……………………..486、杨桐变系统网络结构………………..49四、二次系统功能整合………………….501、智能终端与一次设备整合………….502、系统高级功能……….513、保护及故障信息管理……………….54五、二次室布置的优化………………….54六、结论…………………55专题报告一、专题内容和结论1、专题内容在变电站自动化领域中，智能化电气设备飞速发展，特别是智能化开关、光电式互感器等机电一体化智能设备的竞相出现，变电站综合自动化技术迈入了智能化发展的新阶段。本专题通过对智能化变电站自动化系统的网络结构、二次系统功能的构成及特点、智能化变电站的二次设备布置，以及智能化系统的过程层、间隔层和站控层的方案分析，在智能化变电站系统各个层面的构架基础上，研究了各个层面的配置、要求及其对应优点，探讨并比较后，形成各种优化配置方案。2、专题结论智能化变电站是变电站自动化技术的发展方向，智能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通信规范基础上，能够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。智能化变电站的出现，主要解决传统变电站存在的以下问题：（1）传统互感器的绝缘、饱和、谐振等；（2）长距离电缆、屏间电缆；（3）通信标准；（4）二次设备布置的简化；（5）减少工程的占地。实现变电站的数字化、智能化，将对我国变电站的自动化运行和管理带来深远的影响，具有建设节约型社会非常重大的意义。二、智能化变电站概述智能化变电站是指变电站信息采集、传输、处理、输出过程全部数字化，即将设备采集、交换、传输的模拟交流量、开关量、控制命令等转化为数字信息，运用IEC61850协议构建的分层、分布式数字化网络系统，使全站设备信息采集、传输、处理、输出能共享一个信息平台，达到设备之间具有互操作性的目的。其基本特征为设备智能化、通信网络化、模型和通信协议统一化、运行管理自动化。智能化变电站一次设备采集信息后，就地转换为数字量，通过光缆上传测控保护装置，然后传到后台监控系统，而监控系统和测控保护装置对一次设备的控制也是通过光缆传输数字信号实现其功能。而常规综合自动化变电站的一次设备采集模拟量，通过电缆将模拟信号传输到测控保护装置，装置进行模数转换后处理数据，然后通过网线上将数字量传到后台监控系统。同时监控系统和测控保护装置对一次设备的控制通过电缆传输模拟信号实现其功能。而且常规变电站模式的二次设备主要由继电保护、就地监控(测量、控制、信号)、远动等装置组成。这些设备分属不同的专业，加上管理体制上的一些原因，在变电站上述各专业的设备出现了功能重复、装置重复配置、互连复杂等问题。常规综自站与智能化变电站对比如图1-1所示。常规综自站数字量量监控系统保护测控模拟量数字量量监控系统保护测控模拟量量一次设备数字量量模拟量数字量量模拟量量智能化站数字量量监控系统保护测控数字量量数字量量监控系统保护测控数字量量一次设备数字量量数字量量数字量量数字量量三、智能化变电站的网络结构1、概述根据IEC国际电工委员会电力系统控制与通信技术委员会的划分以及变电站自动化系统的特点，智能变电站网络分为过程层、间隔层、站控层。过程层：指智能化电气设备的智能化部分。过程层的主要功能分3类：电力运行实时的电气量检测；运行设备的状态参数检测；操作控制执行与驱动。间隔层：其设备的主要功能是汇总本间隔过程层实时数据信息；实施对一次设备保护控制功能；实施本间隔操作闭锁功能；实施操作同期及其他控制功能；对数据采集、统计运算及控制命令的发出具有优先级别的控制；承上启下的通信功能，即同时高速完成与过程层及站控层的网络通信功能。必要时，上下网络接口具备双口全双工方式，以提高信息通道的冗余度，保证网络通信的可靠性。站控层：其主要任务是通过2级高速网络汇总全站的实时数据信息，不断刷新实时数据库，按时登录历史数据库；按既定规约将有关数据信息送向调度或控制中心；接收调度域控制中心有关控制命令并转间隔层、过程层执行；具有在线可编程的全站操作闭锁控制功能；具有(或备有)站内当地监控，人机联系功能；具有对间隔层、过程层诸设备的在线维护、在线组态、在线修改参数的功能；具有(或备有)变电站故障自动分析和操作培训功能。2、过程层解决方案过程层设备是联系一次设备和二次系统的桥梁，为间隔层设备提供一次设备的数据，执行间隔层和站控层对一次设备的控制、调节等功能。过程层设备包括：电子式互感器——实现电流电压模拟量的数字化；合并单元——将电子式互感器的数字信号汇总后分发给保护和测控装置；智能单元——采集一次设备的状态通过GOOSE网络传输至保护和测控装置，同时接收保护和测控装置的命令对一次设备进行操作。智能汇控柜——实现保护和测控装置的就地安装，优化一次设备的控制回路。2.1电子式互感器详见电子互感器专题2.2合并单元因有可能常规互感器与光电互感器同时存在、或光电互感器三相交流量的同步，主变不同电压侧间隔获得数据差动保护需求、母线不同间隔差动、线路两侧差动保护，安稳装置的同步要求，需要点对点的光纤网络数据收集和分发，使得合并器的出现就尤为重要。常规互感器采集卡采集的数据通过光纤传输至合并单元，合并单元处理数据后传输至光纤以太网络。合并单元可接受同步信号以便多个合并单元同步。合并单元的功能包括：1接收采集卡的数据并进行解析、校验、处理；

2与其他合并单元的数据交换；

3接收站内同步源的同步信号；

4将处理后数据打包，输出到光以太网络；

5根据采集卡的反馈数据，监测采集卡状态；

6监视装置各电源的工作情况，并能给出告警信号；

7显示功能；

8配置功能。2.3智能单元所谓智能单元是连接一次开关设备和二次保护、测控装置的智能化设备，其作用是采集一次开关设备的状态通过GOOSE网络传输至保护和测控装置，同时通过GOOSE网络接收保护和测控装置的命令对一次开关设备进行操作。智能单元的功能包括：（1）断路器操作功能接收保护分相跳闸、三跳和重合闸GOOSE命令，对断路器实施跳合闸支持手分、手合硬接点输入具有分相或三相的跳合闸回路具有跳合闸电流保持功能具有跳合闸回路监视功能具有跳合闸压力监视与闭锁功能具有断路器防跳功能（2）开入、开出功能接收测控遥控分合及联锁GOOSE命令，完成对断路器和刀闸的分合操作就地采集断路器、隔刀和地刀位置以及断路器本体的开关量信号具有保护、测控所需的各种闭锁和状态信号的合成功能通过GOOSE网络将各种开关量信息送给保护和测控装置各厂家智能单元大致的特点：采用高性能CPU和DSP、内部高速总线、智能I/O，硬件和软件均采用模块化设计，灵活可配置，插件、软件模块通用，易于扩展和维护。采用全密封、高阻抗、小功耗的进口继电器，减少装置的功耗和发热。出口继电器经启动DSP闭锁，有效保证装置动作的可靠性。配有两个独立的光纤GOOSE接口，支持实时GOOSE通讯。配有RS-232调试口，方便运行人员进行调试。采用整体面板、全封闭机箱，强弱电严格分开，装置的抗干扰能力达到了电磁兼容各项标准的最高等级。智能单元可以单独下放到户外，安装在一次设备旁边，通过光纤GOOSE网络与保护小室内的保护和测控装置进行通讯。2.4在线监测设备2.4.1主变在线监测设备主要包括油中溶解气体在线监测、油中微水在线监测、套管绝缘在线监测(含环境温湿度监测)、局部放电在线监测、温度负荷在线监测等单元，实现对变压器油溶解气体，油中微水，局部放电，变压器铁芯和夹件电流，套管绝缘介损、电容值、泄漏电流值、温度负荷趋势、油温、油位、风扇状态、油泵状态等的在线监测功能。油色谱可以区分放电类型与过热类型、油过热与油-绝缘纸过热等。微水检测可以反映油的受潮程度。局部放电监测可以反映电晕、油中气体放电等多种缺陷。2.4.2开关在线监测设备GIS密度微水在线监测系统实现了SF6气体的密度、微水监测功能；GIS局放在线监测系统实现了GIS局放的在线监测功能；GIS设备光纤测温在线监测，利用温度传感器采集GIS内部温度数据，可以直观地反映GIS内部温度变化。目前GIS绝缘在线监测最有效地方法是局部放电监测，可以发现GIS设备制造和安装及维修时引入的导电微粒及其他杂物，电极表面产生的毛刺、刮伤等损伤，导电或接地接触不良，支持绝缘内部的气隙等缺陷，多点监测可以实现故障定位。断路器在线监测系统实现了断路器的SF6气体密度、微水；分合闸线圈电流的波形状态、断路器的特征分合闸速度、储能电机电流波形、储能状态、储能时间、频率等参量的在线监测功能。3、间隔层解决方案3.1、智能化二次设备智能化的二次设备具有数字化接口，能满足电子式互感器和智能开关的要求，能满足IEC-61850的要求，通过GOOSE网络交换开关信号，二次设备不再出现功能装置重复的I/O现场接口，二次电缆也由大量控制电缆改为少量光缆，通过网络真正实现数据共享、资源共享，常规的功能装置变成了逻辑的功能模块。因为网络化二次设备的出现，也使得二次保护、监控控制等设备与一次设备可以实现就地安装。3.2、GOOSE网络GOOSE（GenericObjectOrientedSubstationEvent）是通用面向对象的变电站事件。当系统发生任何状态变化或输出命令时，智能电子设备将借助变化报告，多播一个高速二进制对象。这里提及的GOOSE网络，专指连接过程层及间隔层的交换实时状态数据的以太网，不包括站控层间隔间联锁非实时数据交换。GOOSE网络可交换以下实时数据：保护装置的跳、合闸命令测控装置的遥控命令保护装置间信息（启动失灵、闭锁重合闸、远跳等）一次设备的遥信信号（开关刀闸位置、压力等）考虑到GOOSE网络中交换的信息量，为保证信息交换的实时性和装置GOOSE插件处理能力的要求，GOOSE的网络结构按照电压等级配置，即不同的电压等级配置不同的GOOSE网络。4、过程层网络解决方案根据本站情况，110KV过程层网络中，SV采样值采用点对点传输；GOOSE报文即可组双星型网络传输，也可采用点对点传输；当110KV过程层设备采用双重化布置时，也要求对GOOSE网络进行双重化冗余配置，推荐采用星型结构，避免采用环网可能产生网络风暴的问题。下图为GOOSE网络双重化结构型式：双口四网（或单口双网）GOOSE结构双口四网（或单口双网）GOOSE结构，即双重化配置的保护装置和智能单元分开组网，两套保护测控装置之间相互独立，测控装置可配置连到其中一个GOOSE网。每个GOOSE网络可配单网或双网，最多有四个GOOSE网络，但两套智能单元需交换闭锁重合信号。对于双口四网，交换机，交换机或网络连线故障不会影响保护功能，但是网络结构复杂，需要配置大量的网络交换机，设备造价高，经济型低。对于单口双网，虽然网络交换机配置少，经济性较高，但是交换机或网络连线故障会影响该套的保护功能。当取消过程层网络，采用点对点传输时，能够省略网络及交换机，经济性高，因此，本站推荐取消过程层网络，采用点对点传输方式。下图为110KV过程层不组网络，采用点对点传输的网络结构型式。5、站控层解决方案智能化变电站系统架构采用三层网络结构：站控层、间隔层、过程层。其中站控层由计算机网络连接的系统主机、工作站、远动主机、保护信息子站等设备组成，提供变电站内运行的人机联系界面，实现管理、控制间隔层设备等功能，形成全站监控、管理中心，并可与调度中心、集控中心、保护信息主站通信。智能化变电站相比传统变电站，整个站控层网络采用IEC61850通信标准，其模型描述能力大大提高、装置互操作性大大增强。IEC61850主要特点如下：（1）信息分层：无论从逻辑概念上还是从物理概念上都将变电站的功能分为3层，即变电站层、间隔层和过程层。（2）面向对象的数据对象统一建模：IEC61850建模了大多数公共实际设备和设备组件。这些模型定义了公共数据格式、标识符、行为和控制，例如变电站和馈线设备（诸如断路器、电压调节器和继电保护等）。（3）数据自描述：面向对象的数据自描述，在数据源就对数据进行自我描述，传输到接受方的数据都带有自我说明，不需要再对数据进行工程物理量对应、标度转换等工作。（4）抽象通信服务接口ACSI。6、杨桐站系统网络结构本工程中杨桐变电站计算机监控系统采用开放式、分层分布式结构，在功能逻辑上由站控层、间隔层、过程层组成，在网络结构上符合DL/T860标准，通信规约统一采用DL/T860通信标准。过程层由互感器、智能终端、合并单元等构成，完成与一次设备相关的功能，包括实时运行电气量的采集、设备运行状态的监测、控制命令的执行等。间隔层设备负责采集各种实时信息，监测和控制电气设备的运行。站控层主要包含监控后台系统、外部数据交互接口和通用功能服务。站控层采用MMS、GOOSE、SNTP三网合一，100M星型单网结构；间隔层和过程层设备就地一体化布置，取消过程层网络，采用就地柜内点对点传输。优化交换机配置，本期全站仅配置3台交换机，网络结构系统图如下：四、二次系统功能整合1、智能终端与一次设备整合杨桐站110kV设备利用现有的成熟的二次技术，结合传统开关设备，提升智能化水平，采用合并单元、智能终端一体化装置，与GIS汇控柜组成智能控制柜，分布式元件保护下方到智能控制柜内。采用智能控制柜具有以下优势：（1）节约了电缆等设备投资以及相应的施工投资；智能化变电站建设的一个主要现实目标是为了减少变电站内控制电缆的数量，一方面由于原材料的涨价，电缆成本越来越高，一方面，光缆电磁兼容性能远好于电缆，能显著提高变电站内信号传输的可靠性。另外，变模拟信号为数字信号能大大增加传输的带宽和信息量。（2）节约了保护小室及主控室等的占地面积和投资；应用智能化GIS控制柜使得保护控制下放成为可能，能够显著减少保护小室和主控室的占地面积，这对一些需要尽量减少变电站土地的城市变电站和地下变电站来说有明显的效益。（3）GIS智能控制柜优化了二次回路和结构；原来由于一次和二次的专业细分，使得原传统汇控柜内的许多功能与保护控制二次中的功能相重复，例如防跳、压力闭锁、三相不一致等等。基于一二次整合的GIS智能控制柜能够有效地取消和简化冗余回路，提高了整个二次回路的可靠性。（4）、智能控制装置提供了系统的交互性； 引入智能控制装置以后，友好的中文液晶人机界面以及丰富的自检和就地操作报告功能，使得运行维护人员无论在就地还是远方都能及时了解GIS的运行情况。（5）联调在出厂前完成，现场调试工作量减少；传统方案中，一次设备和二次设备的电缆连接和调试只能到现场后完成，调试周期比较长，新方案中一二次设备联调在厂内完成，到现场后调试工作量极小。能够显著地缩短投运周期。（6）基于通讯和组态软件的联锁功能比传统硬接点联锁方便；智能控制装置能够采集到间隔内所有刀闸位置，且间隔间也有光缆连接，所以可以方便地实现基于软件和通讯的联锁，能显著减少机构辅助接点数量，提高系统的可靠性（7）缩小了与互感器的电气距离，减轻了互感器的负载；智能变电站中互感器与保护控制设备的电气距离大大缩短，使得互感器的容量选择更为容易，也为小功率互感器（LPCT）的应用创造了条件。2、系统高级功能本工程为110kV无人值守变电站，一体化信息平台主机与站控层主机统一配置，主要实现下列高级功能：本工程为110kV无人值守变电站，一体化信息平台主机与站控层主机统一配置，主要实现下列高级功能：本工程为110kV无人值守变电站，一体化信息平台主机与站控层主机统一配置，主要实现下列高级功能：（1）状态检修与智能巡检：统一状态监测分析后台，实现全站设备监测后台整合，建立由4层结构组成的状态检修系统，形成远方状态检修数据中心和设备诊断分析平台。建立集成图像监视、红外成像、安全警卫、火灾报警、消防、采暖通风等功能于一体的智能监测与辅助控制系统，实现远方监测控制，简化巡检工作内容。通过对智能监测与辅助控制系统、状态检修系统的关联应用，实现智能巡检。（2）顺序控制：采用集中式、基于操作票的顺序控制技术，将保护测控等二次系统纳入操作范围，实现远方和站内各类组合顺序控制。对110kV隔离开关通过智能合并单元监测操作机构电机行程，监视分合到位情况，纳入顺控逻辑，解决敞开式配电装置顺序控制难题。（3）经济运行优化控制：由变电站自动化系统和集控主站系统集成实现无功最优投切。（4）保护运行状态实时显示、控制和管理：建立继电保护功能模型，实现保护运行状态实时显示、控制和管理。（5）防误功能扩展应用：智能变电站侧增加防误扩展功能，包括检流检压模拟量判别，跨间隔GOOSE联闭锁，保护遥控软压板编号和报文验证反校，以及检修维护智能认证防止误入间隔。集控中心侧将电网拓扑和“五防”结合实现拓扑五防。（6）智能告警及事故信息综合分析决策：对各种告警信息进行分类、过滤，并采用穷举、模糊推理等综合事件正向推理方法，对告警及事故信息分析，并按功能分页显示。（7）信息分层分类优化处理：按照信息作用、服务对象以及重要级别，对信息实现分层控制。数据库按照装置实体模型进行信息分类，提高系统性能和信息吞吐量。3保护及故障信息管理本站采用故障录波及网络记录分析一体化装置,实现录波、网络分析记录功能。保护及故障信息管理功能由计算机监控系统完成，实现运行和调度部门对本站保护设备、故障录波实时数据信息的收集与处理,进行电力系统事故分析、设备管理维护及系统信息管理其主要功能：通过网络直接从间隔层保护测控单元、故障录波、智能单元获取实时数据信息，保护信息的分析和管理功能，不同定值区的定值管理、不同CPU的定值的管理、定值的比对、定值从保护召唤的波形的分析、保护动作信息的关联、事件信息和操作信息的存储检索；系统的建模功能，一次设备的建模型、一次和二次设备关系建模型、二次设备的信息建模；录波波形、保护事件、操作命令的大容量存储功能，本；功能强大的历史数据库功能，可以对存放的历史信息进行方便可靠的管理；强大的调试功能，通过调试工具可以实现监视通讯报文、监视数据库、存储盘的管理、信息的人工置数、历史事件操作信息的检索、历史波形的查看、调试信息的打印、文件的上装下装；远动信息和保护信息的统一出口功能，可以作为变电站的唯一的通讯出口装置，实现远动和保护信息的远传；方便强大的信息定制筛选功能；五、二次室布置的简化采用智能化设备，由分布式的智能设备构成的变电站自动化系统带来的另一个好处是，由于采用了智能化一次设备，其中智能组件能够采集一次设备的状态通过GOOSE网络传输至保护和测控装置，同时接收保护和测控装置的命令对一次设备进行操作。智能单元可以单独下放到户外，安装在一次设备旁边，通过光纤GOOSE网络与保护小室内的保护和测控装置进行通讯。杨桐站110kV设备采用智能化设备合并单元、智能终端一体化配置，分布式元件保护下放到智能化控制柜内，就地安装。二次设备优化整合就地布置后，二次室仅布置站控层设备、公用设备以及直流电源通信系统，共24面屏（包含预留屏位）；二次电缆预估为2.5km。下表为本站方案与可研的比较对比项目可研本方案二次室面积10.2*107.5*9.4二次室屏位3624二次电缆控制电缆(km)6km1.5km从上表可以看出，采用了智能化后，全站减少约75%的二次电缆（预估），减少30%以上的设备组屏，由原来的36屏减少至24屏，极大精简二次回路；减少了近21%的室内建筑面积，使变电站更加小型紧凑。六、结论在本专题中，我们通过对当前110kV智能化变电站的各种网络结构、二次系统方案、以及在实际应用中存在的问题进行了研究、分析和比较，提出了适宜于110kV杨桐变电站的网络结构、二次系统功能、二次设备配置和组柜布置，并对其进行了优化整合。在本专题中主要论证结果如下：1）智能化变电站是由智能化一次设备和网络化二次设备分层构建，建立在IEC61850通信规范基础上，能够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；2）提现了110kV杨桐变电站采用站控层MMS、GOOSE、SNTP三网合一，间隔层和过程层设备就地一体化布置，取消过程层网络的优化配置方案，在本期中全站仅配置3台交换机；3）二次设备优化整合后就地布置，采用智能化设计方案后与可研相比：全站二次电缆减少了75%，设备组屏减少了30%以上，极大精简了二次回路；二次室内建筑面积减少了近21%，使变电站更加小型紧凑。尽管智能化变电站还存在问题，但是智能化技术是当今科学发展的前沿技术，智能化变电站是未来变电站建设的发展方向。按基于IEC61850技术规范进行分层、分布建设，实现变电站的数字化、智能化，将对我国变电站的自动化运行和管理带来深远的影响，具有非常大的社会意义。基于C8051F单片机直流电动机反馈控制系统的设计与研究基于单片机的嵌入式Web服务器的研究MOTOROLA单片机MC68HC（8）05PV8/A内嵌EEPROM的工艺和制程方法及对良率的影响研究基于模糊控制的电阻钎焊单片机温度控制系统的研制基于MCS-51系列单片机的通用控制模块的研究基于单片机实现的供暖系统最佳启停自校正（STR）调节器单片机控制的二级倒立摆系统的研究基于增强型51系列单片机的TCP/IP协议栈的实现基于单片机的蓄电池自动监测系统基于32位嵌入式单片机系统的图像采集与处理技术的研究基于单片机的作物营养诊断专家系统的研究基于单片机的交流伺服电机运动控制系统研究与开发基于单片机的泵管内壁硬度测试仪的研制基于单片机的自动找平控制系统研究基于C8051F040单片机的嵌入式系统开发基于单片机的液压动力系统状态监测仪开发模糊Smith智能控制方法的研究及其单片机实现一种基于单片机的轴快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于双单片机冲床数控系统的研究基于CYGNAL单片机的在线间歇式浊度仪的研制基于单片机的喷油泵试验台控制器的研制基于单片机的软起动器的研究和设计基于单片机控制的高速快走丝电火花线切割机床短循环走丝方式研究基于单片机的机电产品控制系统开发基于PIC单片机的智能手机充电器基于单片机的实时内核设计及其应用研究基于单片机的远程抄表系统的设计与研究基于单片机的烟气二氧化硫浓度检测仪的研制基于微型光谱仪的单片机系统单片机系统软件构件开发的技术研究基于单片机的液体点滴速度自动检测仪的研制基于单片机系统的多功能温度测量仪的研制基于PIC单片机的电能采集终端的设计和应用基于单片机的光纤光栅解调仪的研制气压式线性摩擦焊机单片机控制系统的研制基于单片机的数字磁通门传感器基于单片机的旋转变压器-数字转换器的研究基于单片机的光纤Bragg光栅解调系统的研究单片机控制的便携式多功能乳腺治疗仪的研制基于C8051F020单片机的多生理信号检测仪基于单片机的电机运动控制系统设计Pico专用单片机核的可测性设计研究基于MCS-51单片机的热量计基于双单片机的智能遥测微型气象站MCS-51单片机构建机器人的实践研究基于单片机的轮轨力检测基于单片机的GPS定位仪的研究与实现基于单片机的电液伺服控制系统用于单片机系统的MMC卡文件系统研制基于单片机的时控和计数系统性能优化的研究基于单片机和CPLD的粗光栅位移测量系统研究HYP