智能变电站二次技术介绍1课件

智能变电站二次技术介绍技术支持部一）智能站系统网络结构二）智能站二次设备特点三）模型及报文简介四）智能站工程调试五）智能站继电保护技术规范介绍主要内容智能站系统网络结构1）智能站的三层结构1-1）过程层包括：合并单元、智能终端（操作箱）。1-2）间隔层包括：保护装置、测控装置、电度表、故障录波器、网络分析仪、备自投、稳控、PMU等。1-3）站控层包括：监控主机、操作员主机、五防主机、远动装置、保信子站。智能站系统网络结构2-1）智能站的系统结构示意图（一次设备的连接）智能站系统网络结构2-2）二次系统的连接智能站系统网络结构3）典型的组网方式系统网络连接图（以500KV站为例，SV、GOOSE合一组网）智能站系统网络结构4）点对点方式连接图（仅以3/2接线的线路保护为例）智能站系统网络结构3）各层之间的连接（“点对点”方式）3-1）间隔层与过程层设备的连接保护与合并单元之间通过光纤直接连接（直采）；保护与智能终端之间通过光纤直接连接（直跳）。测控、电度表、故障录波器、网络分析仪等设备与合并单元之间可采用组网方式或点对点方式连接；测控、故障录波器、网络分析仪等设备与智能终端之间采用组网方式连接。3-2）间隔层与站控层设备的连接间隔层的保护、测控等设备通过组网方式与站控层的监控主机、五防主站、保信子站、远动装置等连接。智能站二次设备特点1）互感器（一次设备）1-1）有源式电子式互感器（ECT、EVT、ECVT）■基于罗戈夫斯基（罗氏）线圈（空心线圈）的ECT特点：消除了传统铁心线圈的磁饱和问题，但为了防止干扰，需要严格屏蔽，并且需要考虑温度影响、供电等问题。合并单元保护测控计量空芯线圈AD采集模块绝缘子光纤一次导线激光供电数据处理一次场C相B相A相浅色为保护采样线圈、深色为测量采样线圈智能站二次设备特点采集器：双AD方案，保证采样可靠性；低功耗设计；双电源方案；测温功能；完善的自检功能，如A/D电源低等。■ECT示意图：智能站二次设备特点■电容分压或电阻分压式的EVT特点：与传统式的电压互感器原理类似，但一次与二次之间的联系不是通过铁磁线圈实现的，而是通过电容或电阻分压器接于高压与地之间。电容分压电阻分压R1R2Usr智能站二次设备特点1-2）无源式U型电子互感器：●采用小功耗铁心线圈●测量、保护圈共用●采用本身固有的电容获取电压●工作于大地电位，不需激光供电，采用交流隔离供电智能站二次设备特点1-3）光学互感器（OCT、OVT）■法拉第效应的OCT：利用线性偏振光通过磁场时，偏振的方向会发生旋转的效应来实现电流的测量。■普克尔效应的OVT：利用晶体的折射率随外加电压呈线性变化的现象来实现电压的测量。1-4）小信号输出的电流互感器、电压互感器■保护电流：150mV对应5A；测量电流：1.5V对应5A；电压量：3.25V对应100V（相电压）。■再由保护装置将电压、电流转换为光信号送给电度表。智能站二次设备特点2）合并单元（MU：MergingUnit）2-1）作用：信号合并、数据同步、数据输出、电压并列。通过SV光信号将电流、电压传给保护、测控等间隔层设备。私有协议61850标准：9-1、9-2智能站二次设备特点2-2）合并单元实物图：智能终端MU传统微机保护交流输入组件A/D转换组件保护逻辑(CPU)开入开出组件人机对话模件端子箱ECT智能化保护SMV光纤GOOSE光纤智能站设备特点3）保护、测控装置智能终端MU保护逻辑(CPU)人机对话模件ECT智能化保护SMV光纤GOOSE光纤交流输入组件A/D转换组件开入开出组件一次设备的智能化改变了传统变电站继电保护设备的结构：1、AD变换没有了，代之以高速数据接口。2、开关量输出DO、输入DI移入智能终端。智能站设备特点3）保护、测控装置智能站二次设备特点3）保护装置的实物图：智能站二次设备特点4）智能操作箱4-1）功能：●接收保护跳闸控制命令并跳闸●接收测控装置分/合闸控制命令并执行●上传开关刀闸位置信号●温湿度数据采集和上传●本体保护也能集成在智能操作箱中实现。智能站二次设备特点4-2）智能操作箱的实物图：智能站二次设备特点5）站控层设备包括监控主机、操作员站（可选）、五防主站（可选）、工程师站（可选）、远动装置、保信子站（可选）。其功能与传统站相同，只是站控层网络通信协议采用的是IEC61850规约。要求实现的功能：●顺序控制，满足无人值班的功能要求；●防误闭锁功能；●建立实时数据库，存储并更新间隔层和过程层设备的全部数据；●报警处理功能；●事件顺序记录和事故追忆功能；●网络报文记录分析；智能站二次设备特点6）网络通信设备（以500KV为例）●站控层MMS网（电以太网交换机）宜冗余配置2台交换机；保护小室里根据需要配置间隔层侧的交换机。●间隔层GOOSE网（光以太网交换机）功能：传输保护之间联闭锁、失灵启动等信息。配置原则：500KV：3/2接线时宜按串冗余配置2台交换机；220KV：双母线接线时宜按4个断路器单元冗余配置2台交换机；66/35KV：宜按母线段配置。●过程层SV网（光以太网交换机）（点对点方式下逐渐在淘汰）如果采样值报文采用网络传输时：500KV：3/2接线时宜按串冗余配置2台交换机；220KV：双母线接线时宜按4个断路器单元冗余配置2台交换机；66/35KV：宜按母线段配置。智能站二次设备特点7）对时系统站控层设备：SNTP（SimpleNetworkTimeProtocol）简单网络对时协议。间隔层设备：IRIG-B（一般用电B码）、SNTP。过程层设备：IRIG-B（一般用光B码）、PPS。整个变电站也可采用基于网络系统的IEEE1588对时。1）IEC61850的提出：由于各设备的制造厂家采用的通信协议不统一，导致自动化系统难以实现互操作。国际电工委员会（IEC）制定了《Communicationnetworksandsystemsinsubstations》，即IEC61850通信标准体系。国内对应的标准为：DL/T860《变电站通信网络和系统》。2）相关术语：■IED（IntelligentElectronicDevice）智能电子设备。■MMS（ManufacturingMessageSpecification）制造报文规范（ISO/9506）。站控层网络传输协议。■GOOSE（GenericObjectOrientedSubstationEvents）通用面向对象的变电站事件。开关量状态报文。模型及报文简介■

MU（MergingUnit）合并单元。■

SV（SampledValue）采样值。■

VLAN（VirtualLocalAreaNetwork）虚拟局域网。■

VID（VLANIdentifier）虚拟局域网标识。模型及报文简介模型及报文简介■MAC-Address（MediaAccessControlAddress）介质访问控制地址。对应于交换机端口。■AppID（ApplicationIdentifier）应用标识。对应于IED设备的数据集。■GOOSEIDGOOSE报文标识。■SVIDSV报文标识。模型及报文简介3-1）模型文件（ICD文件）的基本概念：ICD文件是IED设备能力自描述文件。该文件描述了该IED设备提供的基本数据模型及服务。建模原则：《IEC61850工程继电保护应用模型》模型及报文简介3-2）模型的分层结构：数据属性逻辑节点数据对象逻辑设备物理设备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：PDIS8接地距离II段：PDIS9接地距离III段：PDIS101100PDIS8PDIS9PDIS10generalOpPhsAPhsBPhsCgeneralOpPhsAPhsBPhsCgeneralOpPhsAPhsBPhsCPDIS8.Op.generalPDIS9.Op.generalPDIS10.Op.generalPDIS8.Op.PhsAPDIS8.Op.PhsBPDIS8.Op.PhsCPDIS9.Op.PhsAPDIS9.Op.PhsBPDIS9.Op.PhsCPDIS10.Op.PhsAPDIS10.Op.PhsBPDIS10.Op.PhsC数据对象100100000000接地距离保护I段动作跳A相数据属性的集合模型及报文简介3-3）数据集的概念：模型及报文简介3-4）保护动作报文示意：数据集PDIS8.Op.general……PDIS8.Op.PhsAPDIS8.Op.PhsBPDIS8.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报文模型及报文简介4）IEC61850-9-2SV采样值报文简介：4-1）基本介绍：●MU发出的SV采样值，用于保护和测量的采样频率是4000Hz，即每个80点/周波或两个采样点之间相差250us；●每个通道的数据可以灵活配置，最多可配置22个通道；●MU的额定延时占用一个通道，其它的为保护和测量用的模拟量采样值数据；●每个通道占8个byte，前4个byte为数据（它是16进制的整数，为一次值。电压1LSB为10mV，电流1LSB为1mA），后4个byte为该数据的品质。模型及报文简介4-2）SV报文简介：模型及报文简介5-1）IEC61850-8-1GOOSE开关量报文传输机制：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（5s），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St报文计数器SqSt=8Sq=10St=9Sq=0St=9Sq=5保护动作模型及报文简介5-2）GOOSE报文简介：智能站工程调试1）工程制作1-1）术语●*.ICD模型文件是IED设备的功能自描述文件；简单来说就是点表，包括四遥量、报文、定值等信息，有了模型就无需再做点表了，后台使用直接调取就可以了。●虚端子模拟传统的端子连线图，用虚端子连线来实现信息发布与订阅方之间的SV、GOOSE连接关系。●*.SCD全站系统配置文件是描述全站所有IED设备功能、联系的配置文件。由系统集成商根据各设备供应商提供的所有IED的模型文件等信息通过配置工具生成的文件。并由此文件导出CID文件。智能站工程调试●*.CID实例化文件是ICD文件经过配置后生成的文件。下装到保护、测控等间隔层设备后，通过IEC61850协议与过程层设备通信，实现间隔层设备的逻辑功能；同时与站控层设备通信，以上送信息。智能站工程调试1-2）工程制作●IED设备分配地址表、交换机划分VLAN。●虚端子连线。●由系统集成商配置生成全站的SCD文件，发给各设备供应商，各自生成配置文件后下装到IED设备。●后台制作、系统联调（包括：带MU、智能终端做保护试验、后台对信号、光纤断链、MU/智能终端/保护/测控/后台等检修状态测试）。智能站工程调试1-3）虚端子连线：智能站工程调试1-4）实例化文件（CID文件）配置流程：SSD系统图组态工具装置模板组态工具ICD系统组态工具SCD装置实例组态工具IEC61850装置CID全站系统配置文件一次系统配置文件装置模板配置文件装置配置IED描述文件智能站工程调试2）智能化测试仪2-1）方式一：用传统的测试仪给“采集板”加量，采集板通过光纤将电流电压送到MU，再通过MU输出给保护、测控等设备。2-2）方式二：用智能化测试仪模拟MU发采样值，直接给保护、测控等设备；用智能化测试仪模拟智能操作箱收、发GOOSE报文。如下图：智能站技术保护规范1）内容总结：1-1）总则1-2）保护及设备的配置原则1-3）保护及设备的技术要求1-4）保护信息交互原则1-5）保护就地化的实施原则1-6）附录A：实际是IEC61850-9-1采样值报文的链路层和应用层的帧格式说明，以及MU数据模型、保护映射采样值访问点的建模原则。1-7）附录B：3/2接线形式的各种保护的配置方案；GOOSE、SV网组网方案；合并单元、智能终端的技术方案。