智能变电站基础总体介绍

变压器智能化方案
变压器智能组件
变压器智能化解决方案： 变压器智能化解决方案：
智能变电站关键技术
电子式互感器 SV（数字化采样） SV（数字化采样） GOOSE（面向通用对象的变电站事件） GOOSE（面向通用对象的变电站事件） 一次设备智能化 保护与控制 智能高级应用
间隔层保护与控制设备
和传统保护控制设备的主要区别： 和传统保护控制设备的主要区别： 接口： 传统保护只需支持传统的5A/100V的模拟量接口， 数字化保护需支持GOOSE和SV点对点模式、组网 模式等多种接口，接口方式多样 通讯规约： 传统保护为103规约，数字化保护需支持IEC 61850规约。
电子式互感器的类型
电子式互感器分有源式和无源式两种类型
Rogowsgi线圈式 Rogowsgi线圈式
磁光玻璃式
全光纤式
电子式互感器的优势
比较项目 绝缘 体积及重量 CT动态范围 CT动态范围 PT谐振 PT谐振 CT二次输出 CT二次输出 输出形式
常规互感器 复杂 大、重 范围小、 范围小、有磁饱和 易产生铁磁谐振 不能开路 模拟量输出
程序化顺控
可接收和执行调度/集控中心和本地后台系统 发出的控制命令，经安全校核正确后，自动完成 相关运行方式变化要求的设备控制，具备投退保 护软压板功能，具备急停功能，可在站内和远端 实现可视化操作。 在顺控控制过程中，变电站可以及时向调度/ 集控中心反馈执行过程的信息，如当前执行步骤、 遥控超时、逻辑闭锁等，以便远端系统能更全面 的掌控。
目录
第一部分
变电站发展历程 智能变电站基础技术 智能变电站设备介绍 国电南自的技术优势和业绩
第二部分
第三部分
第四部分
智能变电站基础技术
电子式互感器 SV（数字化采样） SV（数字化采样） GOOSE（面向通用对象的变电站事件） GOOSE（面向通用对象的变电站事件） 一次设备智能化 保护与控制 智能高级应用
PSMU 600 系列合并单元
MU基本特性 支持PPS、B码、IEEE 1588多种对时方式； 支持国网FT3、国网9-2多种输出协议； 软件积分，精度高。
采样传输标准
60044IEC 60044-8 61850IEC 61850-9-1 IEC 61850-9-2 6185061850IEC 61850-9-2LE
电子式互感器 绝缘简单 体积小、 体积小、重量轻 范围宽、 范围宽、无磁饱和 PT无谐振现象 PT无谐振现象 可以开路 数字量输出
•电压等级越高电子式互感器性价比优势越明显 电压等级越高电子式互感器性价比优势越明显
AIS电子式电流电压互感器
采集器
AIS电流互感器
AIS电子式电流互感器安装示意图 AIS电子式电流互感器安装示意图
数字化变电站与传统变电站网络结构对比
MMS
PS
PSR IED
U
U IED
传统变电站结构图
数字化变电站结构图
演变关系
特点2 特点2：通 信平台网 络化
特点3 特点3：信 息共享标准 化
特点1 特点1：全 站信息数字 化 特点4 特点4：高 级应用互动 化
智能变电站的定义
数字化变电站
智 能 变 电 站
PSIU 600 系列智能终端
现场智能终端照片
现场装置 图片－正 面
现场装置图 片－背面
SV和GOOSE网络形式
组网方式一般采用多级星型网 站控层GOOSE和MMS共网 站控层GOOSE和MMS共网 GOOSE 2009年 2009年，智能变电站技术规范 尝试点对点方案
采样值点对点、GOOSE组网
AIS电压互感器
AIS电子式电压互感器安装示意图 AIS电子式电压互感器安装示意图
AIS电子式互感器 AIS电子式互感器
GIS电子式互感器
GIS上安装电子互感器 GIS上安装电子互感器
GIS电子式互感器
GIS用采集器安装示意图 GIS用采集器安装示意图
无源电子式互感器
磁光玻璃式
全光纤式
法拉第磁光效应
采样值、GOOSE分ຫໍສະໝຸດ Baidu组网
采样值、GOOSE共网
采样、GOOSE点对点
智能变电站基础技术
电子式互感器 SV（数字化采样） SV（数字化采样） GOOSE（面向通用对象的变电站事件） GOOSE（面向通用对象的变电站事件） 一次设备智能化 保护与控制 智能高级应用
一次设备智能化
断路器智能化
变压器智能化
GPS 远动
UNIX主机1，2
Windows/Linux操作员站、VQC、报表、工程师站
Web 服务器
Web 浏览
安 全 区 Ⅲ
安 全 区 Ⅰ
站控层 间隔层
隔离装置 网络打 印机 防火墙
故障信 息子站
规约转换
规约转换
规约转换
安 全 区 Ⅱ
测控装置 保护装置
智能设备
测控装置 保护装置
智能设备
低压保护测控装置 智能设备
变压器智能组件方案
现在普遍使用的变压器智能化方案 ——传统的变压器 ——传统的变压器 + 智能终端 现阶段智能终端已实现功能 档位上传与控制 中性点地刀控制 非电量及其他信号测量 主变温度等测量 冷却控制
变压器智能组件
变压器传统监控方案： 变压器传统监控方案：
变压器智能组件
主IED 控制测量IED 冷却控制IED 局放监测IED 油中气体在线监测IED 分接开关监测IED 套管在线监测IED 非电量保护 合并单元 本体保护
GIS智能组件 GIS智能组件
主IED 断路器机械特性在线控制IED 局部放电IED SF6密度及微水监测IED 避雷器在线监测IED 智能终端 合并单元
GIS智能化方案 智能化方案
GIS智能组件 GIS智能组件
GIS智能组件 GIS智能组件
智能开关设备厂家完成一体化设计、集成、整体调试、 智能开关设备厂家完成一体化设计、集成、整体调试、出厂试验等
智能变电站基础技术
电子式互感器 SV（数字化采样） SV（数字化采样） GOOSE（面向通用对象的变电站事件） GOOSE（面向通用对象的变电站事件） 一次设备智能化 保护与控制 智能高级应用
变电站监控系统架构
IEC 61850
硬件平台、 硬件平台、操作系 统灵活配置
Web子系统
调度中心 (数字证书)
采用先进、可靠、集成、低碳、环保的智能设备，以全站信息数字化、 采用先进、可靠、集成、低碳、环保的智能设备，以全站信息数字化、 通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求，自动完成信息采集、 通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求，自动完成信息采集、测 控制、保护、计量和监测等基本功能， 量、控制、保护、计量和监测等基本功能，并可根据需要支持电网实时 自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级功能的变电站。 自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级功能的变电站。
高压间隔小室
中压间隔小室
低压及公用单元
第三方保护装置
智能变电站高级应用
一体化信息平台
智能告警及分析决策 智能视频 设备在线监测
一体化信息平台
在实现传统综自站当地监控功能的基础上，利用一体化 实现传统综自站当地监控功能的基础上，利用一体化 信息平台，对变电站的全景数据进行综合分析和应用， 信息平台，对变电站的全景数据进行综合分析和应用， 实现支持电网的安全优化运行 支持电网 实现支持电网的安全优化运行 实时自动控制 智能调节 在线分析决策 协同互动 其他高级功能 其他高级功能 从而提高运行管理的自动化程度，减少系统的维护工作 从而提高运行管理的自动化程度，减少系统的维护工作 提高运行管理的自动化程度 系统的 减轻变电站和调控运行人员的劳动强度。 量，减轻变电站和调控运行人员的劳动强度。
一体化在线五防
五防规则在监控系统统一制定， 五防规则在监控系统统一制定，在监控 系统实现防误闭锁功能。 系统实现防误闭锁功能。 五防规则由监控系统传递到间隔层测控 装置，取消传统电脑钥匙， 装置，取消传统电脑钥匙，遥控回路采用 硬接点闭锁； 硬接点闭锁；对于手动操作设备采用在线 式锁具闭锁。 式锁具闭锁。
全站设备对时同步方案
采样同步网方式二
IEEE 1588 精密对时协议
o 硬件对时精度在ns级别，满足计量需要； o 与数据网络合一，减少了故障点，增加了系统的 可靠性 o 支持绝对时间； o 光纤纵差保护可以借助硬件1588实现与合并单元 的同步 o 软件1588可以实现事件“打时标”的要求。
智能终端
断路器智能组件方案
研制功能合一化的智能组件装置 合并单元+ 合并单元+开关控制器合一的智能组件 保护+测控+开关控制器+ 保护+测控+开关控制器+合并单元 四方面功能合一的智能组件 监测功能组主IED 监测功能组主IED 优化检测设备传感器的配置 一体化设计智能组件与机构，简化回路 一体化设计智能组件与机构， 使用软件联锁替代硬件联锁 研制机构控制器 简化断路器和刀闸机构 从机构到智能组件柜实现光纤替代电缆 用自动控制替代手动控制
智能变电站基础知识总体介绍
变电站功能示意图
传统变电站向数字化变电站的发展
二次设备和一次设备功能重新定位： 二次设备和一次设备功能重新定位：
交 电 缆 SV 光纤 ECT MU 端子箱 流 输 入 组 组 IED 件 件 数字化保护 (CPU) (CPU) (CPU) (CPU) (CPU) (CPU) (CPU) (CPU) A/D A/D A/D A/D
传统传感器就地采集
传统互感器配合智能变电站示意图
合并单元 合并单元 接收多路电子式互感器采样插值同步 接收站内采样同步信号 单间隔内IEC 61850跨间隔60044 60044单间隔内IEC 61850-9传输 跨间隔600448/FT3传输 8/FT3传输 激光供能（户外支柱式电流互感器） 激光供能（户外支柱式电流互感器） 完善的自检功能， CT断线等 完善的自检功能，如CT断线等
智能终端
给传统断路器或变压器提供数字化变电站接口， 给传统断路器或变压器提供数字化变电站接口，接 GOOSE网络和MMS网络 网络和MMS网络； 入GOOSE网络和MMS网络； 在开关端子箱安装智能终端：对刀闸等进行状态采 在开关端子箱安装智能终端： 集和控制，就地操作箱功能； 集和控制，就地操作箱功能； 在变压器端子箱安装智能终端， 在变压器端子箱安装智能终端，实现变压器测控功 采集温度、档位、非电量、中性点地刀等状态， 能：采集温度、档位、非电量、中性点地刀等状态， 控制风扇和档位
工作原理－ 工作原理－法拉第磁旋光效应 Faraday旋光角ϕ正比于磁场B，因此正比于 产生磁场B的电流。
偏振光 起偏器 Faraday旋光角 ϕ
电 流
Faraday材料
磁场 B
检偏器
θ = V ∫ Hdl
L
θ = V ∫ Hdl = V • i
传统传感器的配置
传统互感器配合智能化变电站 按配置就地安放合并单元
PS6000+保护、 PS6000+保护、测控设备 保护
671U主变保护 PST 671U主变保护
支持国网点对点模式
PS系列低压保护 PS系列低压保护
装置照片背面
保护与控制
多种互感器接入及同步 集中式保护 保护网络方案
站内多种互感器接入
站内多间隔间数据同步 点对点方案： 点对点方案：采用插值同步 组网方案： 组网方案：采用序号同步
通信规约
目前实施的变电站自动化系统缺乏统一的系统规范， 目前实施的变电站自动化系统缺乏统一的系统规范， 广泛应用的IEC60870- 103规约只是变电站内传输规约， 广泛应用的IEC60870-5-103规约只是变电站内传输规约， IEC60870 规约只是变电站内传输规约 缺乏对变电站系统模型、二次功能模型的描述， 缺乏对变电站系统模型、二次功能模型的描述，没有将系 统应用与通信技术进行分层处理其应用受到通信技术的限 制，缺乏一致性测试标准，因此103规约不适合作为未来 缺乏一致性测试标准，因此103规约不适合作为未来 103 数字化变电站的统一信息平台， IEC61850标准的引入， 数字化变电站的统一信息平台，而IEC61850标准的引入， 标准的引入 有效解决了上述问题。 有效解决了上述问题。
一次设备智能化
入 GOOSE 光纤 组 件 电 缆
人机对话模件 传统微机保护 智能终端
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： 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变换移入电子式互感器，代之以高速数据接口。 2、开关量输出DO、输入DI移入智能化开关，保护装置发布命 令，由一次设备的执行器来执行操作。