智能变电站基础知识介绍

2电子式互感器/合并单元4IEC61850标准变电领域的发展重点是智能变电站变电领域的发展重点是智能变电站智能变电站对智能电网的建设将起到先驱•光纤代替电缆，设计安装调试都变得简单•模拟量输入回路和开关量输入输出回路都被通信网络所取代，二次设备硬件系统大为简化•统一的信息模型，避免了规约转换，信息可以•可观测性和可控性增强，产生新型应用：如状态监测、站域保护控制1）新装置、新设备电子式互感器、合并单元智能终端、交换机等2）新标准IEC61850标准、IEEE15883）新体系结构继电保护系统、通信网络结构4）新功能与新应用IEC61850变电站电子式互感器/电子式互感器/合并单元•过程设备的数字化IEC61850IEC61850标准•信息传输的网络化2电子式互感器/合并单元4IEC61850标准传统电磁式互感器的缺点•绝缘问题：绝缘困难，含油有爆炸危险，造价高•测量准确问题：含铁芯，具有非线性特性，存在饱和问题，不能反映系统故障时非周期性分量；频带响应特性较差，频带窄•信号输出问题：模拟电信号（1A/5A，100V/57.7V）•运行安全问题：电压互感器不能短路，电流互感器不能开路，电压互感器存在铁磁谐振问题铁心线圈低功率电流互感器（有源）罗可夫斯基空心线圈电流互感器（有源）光学电流互感器（无源）铁心线圈低功率电流互感器电流-电压转换器VSB电流-电压转换器VSB电流I铁芯线圈电流I•VS与被测电流I成正比 铁心线圈低功率电流互感器对电磁式电流互感器的改进罗可夫斯基空心线圈电流互感器线圈感应电压被测电流!空心线圈B线圈感应电压被测电流!空心线圈B•空心线圈的感应电压与被测电流的导e(t)2光学电流互感器光学电流互感器普通光偏振光Faraday旋光角φ起偏器磁光材料入射光普通光偏振光Faraday旋光角φ起偏器磁光材料入射光磁场B检偏器磁场B法拉第磁旋光效应旋转角φ与电流I成正比关系光学电流互感器存在的问题温度对精度的影响LED发光二极管老化该比例系数（维尔德常数）是温度和光源工作波长的函数光源工作波长是温度和驱动电流的函数对策：信号处理技术（自适应补偿）保证驱动电流恒定I等需要供电！I有源型电流互感器无源型电流互感器有源电子式互感器的供电方式分压型电压互感器（有源）与常规电容式电压互感器原理相同，输出电压不超过±5V光学电压互感器（无源）Pockels效应（1893年）线偏振光通过有电场作用的Pockels晶体时，折射成两束线偏振光，两者相位差正比与被测电压合并单元3Io其他MU母线电压SV报文点对点或交换式以太网主要功能：多路电流电压信号的采集与处理电流电压信号同步报文处理和发送模拟前端光信号包组装9-2协议模拟前端模拟前端A/DA/DA/D模拟前端光信号包组装9-2协议模拟前端模拟前端A/DA/DA/D模拟量输入合并单元的原理框图•传感原理的变化：变压器原理VS光学原理等•有源：强电/弱电变换，高压侧需要电源•无源：电/光变换，高压侧无需电源•电子式互感器的配置：线路EVT可按三相配置•合并单元的作用：采集、同步、共享2电子式互感器/合并单元4IEC61850标准智能终端的主要功能一次设备的数字接口：1）接收保护动作信息/分合闸信号/控制信号接收各种对一次设备2）上传开关刀闸位置信号2电子式互感器/合并单元4IEC61850标准•智能变电站通信协议，由国际电工协会(IEC)TC57工作组讨论制定–IEC60870-5-103，同样是TC57制定的–应用有很多限制，过时的通信技术，需求变革•2004年发布完成第一版的IEC61850规约–国标版为DL-T860系列，几乎是同步发布–最新版DL-T860.xxx2014（上一版是DL-T860.xxx2010）•2010年美国国家标注技术研究所(NIST)制定智能电网实施指导书，选择IEC61850作为美国智能电网启动标准之一•2009年1月23日(57_990_INF)正式通知各个国家委员会取消IEC61850-9-1•IEC61850-9-2LE•IEC61850-90-4:2013提出使用IEEE1588网络对时技术完成站内设备同步•IEC61869-9:2016(E)仪用互感器数字接口定义–UCAinternationalusersgroupdocumentImplementationguidelinefordigitalinterfacetoinstrumenttransformersusingIEC61850-9-2,therelevantpartsofIEC60044-8thatarereplacedbythisstandard.–IEC61850-9-2取代FT3成为电子互感器输出格式•IEC61869-13(未正式发布)StandaloneMergingUnit–模拟量输入的独立合并单元，输出为IEC618509-2格式信息模型信息服务模型7-255 监控主机三类服务模型：MMS、GOOSE和SV监控主机1）保护与合并单元测量保护采样值信息（SMV）模拟量测量保护2）保护与智能终端3保护动作信息/异常告警信息定值信息/录波信息等MMS报文目的地址报文目的地址SMV报文解析•典型做法：是将7个电流5个电压互感器的二次变换器（共12路）组成一个合并单元，将采样值串行输出•扩展FT3为22通道基本信息采样数据采样数据各种描述文件的作用和流转过程IEC61850应用范围的扩大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IEC61850-90-2：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IEC61850-90-3：电力设备状态监测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–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2电子式互感器/合并单元4IEC61850标准–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•三种主要时钟同步方式–PPS–IRIG-B–IEEE1588精确时钟协议采样值规范比较守时：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：电能计量所用的数据是同时刻采集的数据--需要时钟同步的设备1）各相电流、电压的同步对策：合并单元内实现同步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a）保护/测量装置插值同步（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，同时刻采集数据各个合并单元保证同时刻采集数据合并单元