智能变电站基础总体介绍
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智能变电站建设概述讲解
智能变电站建设概述智能电网是电力系统的发展方向, 对于其中的变电环节, 在智能电网的推动下, 智能变电站必将成为新建和改造变电站的主要方向。
所谓智能变电站, 是指采用先进、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、测量、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。
与常规站项目比起, 智能变电站具有如下特点:(1一次设备的数字化、智能化。
传统的电磁式互感器由电子式互感器取代, 经合并单元后由光纤介质向外提供经数字化的一次电量信息; 传统的变压器、断路器等一次设备加装智能组件, 实现信号的数字式转换与状态监测, 控制命令的数字化接收与发送,达到一次设备智能化的要求。
(2二次设备的网络化、数字化。
由以太网通过 GOOSE 协议标准实现间隔层与过程层设备之间以及间隔层设备之间的信息共享与传递。
如测量控制装置、继电保护装置、故障录波装置、防误闭锁装置、以及在线状态检测装置等都是都采用高速网络通信连接, 并具备对外光纤网络通信接口。
与传统变电站信息传输以电缆为媒介不同, 智能化变电站二次信号传输是基于光纤以太网实现的, 除直流电源之外, 传统的二次电缆全部由光纤或屏蔽网络代替, 通过网络真正实现数据共享与资源共享。
(3变电站通信网络和系统实现 IEC61850标准统一化。
因 1EC61850标准的完整性、系统性、开放性,保证了数字化变电站内设备间具备互操作性的特征。
(4运行管理系统的自动化。
在传统综自站已有的较大程度自动化特征的基础上,数字化变电站在站内设备的互操作性,信号的光纤传输,基于 IEC61850传输协议的网络通信平台信息共享等方面进一步体现了运行管理自动化的特点。
综合以上特点分析, 智能变电站的建设与常规变电站不尽相同, 一是新增了智能组件, 在智能组件的配合下, 传统的一次设备具有了智能作用; 二是智能变电站新型设备的应用,安装形式将产生变化,如新型保护测控装置之间的链接, 由电缆链接转为光纤连接, 安装时需加强对光纤的保护; 三是变电站二次设备的调试形式发生大的变化,保护测控等二次设备输入量采用数字化形式,相应的, 数字继电保护测试仪等新型测试仪器将大量采用。
智能变电站介绍
智能变电站介绍在当今科技飞速发展的时代，电力系统的智能化变革正在深刻地改变着我们的生活。
智能变电站作为电力系统中的关键环节，发挥着至关重要的作用。
那么，究竟什么是智能变电站呢？简单来说，智能变电站是采用先进、可靠、集成和环保的智能设备，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、测量、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。
智能变电站的构成十分复杂，包含了众多的设备和系统。
首先是智能化的一次设备，比如智能变压器、智能断路器等。
这些设备能够实时监测自身的运行状态，并将相关数据传输给后台系统。
智能变压器相较于传统变压器，它配备了智能传感器，可以实时监测油温、油位、绕组温度等关键参数。
通过对这些参数的分析，能够及时发现潜在的故障隐患，提前采取措施进行维护和修复，大大提高了变压器的运行可靠性。
智能断路器则具备了智能控制和保护功能。
它能够根据电网的运行情况，自动调整开合状态，实现对电路的精确控制和保护。
其次是二次设备，包括智能继电保护装置、测控装置、自动化系统等。
智能继电保护装置能够快速准确地判断故障，并迅速采取隔离措施，保障电网的安全稳定运行。
测控装置则负责对变电站内的各种电气量进行精确测量和控制。
自动化系统则实现了对整个变电站的自动化管理和控制，大大提高了运行效率。
在通信系统方面，智能变电站采用了高速、可靠的网络通信技术，实现了站内各个设备之间的信息快速传递和共享。
这使得不同设备之间能够协同工作，提高了变电站的整体运行性能。
智能变电站的优点是显而易见的。
它提高了电力系统的可靠性和稳定性。
通过实时监测设备的运行状态，能够及时发现并处理故障，减少停电事故的发生。
同时，智能变电站具有更高的自动化水平，大大减少了人工干预，降低了运行成本。
而且，智能变电站能够实现对能源的高效利用，通过优化电力调度，提高了电能的质量和利用效率。
1-智能变电站基础知识
• 通道延时需要在采样数据集中作为一路通道发送。
采样方式的优缺点
IEC 60044-8： • 优点：不依赖于外部同步时钟，谁用数据谁同步 处理，可靠性高。 • 缺点：物理接口专用接口； 数据点对点传输，接线较复杂。 IEC 61850-9-1/2： • 优点：物理接口标准以太网接口； 可以组网传输，利于数据共享； • 缺点：依赖外部时钟，时钟丢失时影响二次设备 功能。（组网） 数据点对点传输，接线较复杂（点对点）
IEC61850-9-2
• IEC61850-9-2：是国际电工委员会标准《IEC 61850-9-2： 特定通信服务映射(SCSM) 》中所定义的一种采样值传输方 式，网络数据接口 • 传输延时不确定 • 无法准确采用再采样技术 • 硬件软件比较通用，但对交换机要求极高 • 硬件和软件实现都将困难 • 不同间隔间数据到达时间不确定，不利于母差、变压器等 保护的数据处理 • 通道传送一次瞬时值
4000Hz（80点：保护、测量）或12800Hz（256点：电能 质量）。
过程层技术
智能变电站过程层设备
• 智能断路器的实现方式：
智能断路器的实现方式有两种：一种是直接将智能控制模 块内嵌在断路器中；另一种是将智能控制模块形成一个独 立装置-----智能终端，安装在传统断路器附近。 现阶段采用常规断路器+智能终端方案。
网络化 标准化
智能变电站概述
高级 应用
一次设备 智能化
传统变电站设备功能分布
交 流 输 入 组 件
转 换 组 件
保 护 逻 辑 (CPU)
开 入 开 出 组 件
人机对话模件
A/D
端子箱
传统微机保护测控
二次设备和一次设备功能重新定位。
智能变电站基础总体介绍调整
电子式电流（电压）互感器型号 CT/VT
电子式互感器与常规互感器比较
共同点： 实现无畸变的准确传变一次电流及电压 电流准确度0.2S/5P20(TPY) 绝缘水平 …….
功能相同： 基本技术要求相同： 电压准确度0.2/3P 动热稳定电流
电子式互感器与常规互感器比较
添加标题
不同点：
添加标题
实现方式不同
智能终端
智能终端 发展阶段
操作箱＋CPU实现就地智能化的装置
○ 具备一定功能的智能终端
（已经广泛应用在数字化工程中）
○ 引入在线监测功能的智能操作 ○ 引入断路器智能操作
（分相控制、智能分合闸等）
○ 由真正的智能一次设备完全替代了智能终端的功 能
PSIU 600 系列智能单元型号
合并单元接口
一．合并单元输出接口标准 二．IEC60044-8传输标准：其传输接口速度为2.5Mbit/S，采用串行点对点光
纤传输。其优点是收发实时性高，传输延时固定，从而使得实现差动保护时， 各侧同步可以完全不依赖于外部同步源，缺点是光纤链路较复杂。 三．IEC61850-9-2网络传输方式：优点是数据共享方便，易于实现互操作，缺 点是网络数据流量大，且传输延时不固定，数据同步需依赖外部同步时钟源。 四．IEC61850-9-2点对点传输方式：继承了IEC60044-8标准的数据等间隔发 送和固定传输时延等优点，利于差动保护实现且不依赖于外部时钟源。
单击此处添加小标题
合并单元是实现电子式互感器与二次设备接口的 关键装置
数据合并：
合并单元同时接收并处理三相电流和电压信号， 并按照IEC 60044-8或IEC 61850-9-2格式 输出
数据同步：
合并单元实现独立采样的三相电路和电压的信号 同步
电子式互感器与常规互感器比较
共同点： 实现无畸变的准确传变一次电流及电压 电流准确度0.2S/5P20(TPY) 绝缘水平 …….
功能相同： 基本技术要求相同： 电压准确度0.2/3P 动热稳定电流
电子式互感器与常规互感器比较
添加标题
不同点：
添加标题
实现方式不同
智能终端
智能终端 发展阶段
操作箱＋CPU实现就地智能化的装置
○ 具备一定功能的智能终端
（已经广泛应用在数字化工程中）
○ 引入在线监测功能的智能操作 ○ 引入断路器智能操作
（分相控制、智能分合闸等）
○ 由真正的智能一次设备完全替代了智能终端的功 能
PSIU 600 系列智能单元型号
合并单元接口
一．合并单元输出接口标准 二．IEC60044-8传输标准：其传输接口速度为2.5Mbit/S，采用串行点对点光
纤传输。其优点是收发实时性高，传输延时固定，从而使得实现差动保护时， 各侧同步可以完全不依赖于外部同步源，缺点是光纤链路较复杂。 三．IEC61850-9-2网络传输方式：优点是数据共享方便，易于实现互操作，缺 点是网络数据流量大，且传输延时不固定，数据同步需依赖外部同步时钟源。 四．IEC61850-9-2点对点传输方式：继承了IEC60044-8标准的数据等间隔发 送和固定传输时延等优点，利于差动保护实现且不依赖于外部时钟源。
单击此处添加小标题
合并单元是实现电子式互感器与二次设备接口的 关键装置
数据合并：
合并单元同时接收并处理三相电流和电压信号， 并按照IEC 60044-8或IEC 61850-9-2格式 输出
数据同步：
合并单元实现独立采样的三相电路和电压的信号 同步
智能变电站基础知识(GOOSE、SV介绍)
（GOOSE 报文）完成，取消了传统的二次继电器逻辑接。 （４） 数据的共享通过网络交换完成。
.
智能变电站常用名词解释
智能变电站简介 智能变电站与常规站的区别 智能变电站常用名词解释
.
智能变电站常用名词
ICD CID SCD SSD GOOSE SV
MMS MU 智能终端 过程层 虚端子 客户端 电子式互感器
电缆
电缆
开关
.
感性认识GOOSE（母差跳闸）
1 仿真故障 2 跳闸 3 新位置
测试仪输入
闭锁重合
线路保护A
SV输入或模拟量
母差保护A 线路保护B
智能终端A
GOOSE
闭锁重合 智能终端B
电缆
开关
.
电缆
电缆
GOOSE报文
.
注释1：stNum,sqNum
• stNum: 范围（1-4294967295）状态序号，状态改变 一次+1，溢出后从1开始； • sqNum: 范围（0-4294967295）顺序序号，初始值为1， 状态不变化时，每发送一次+1，溢出后从1 开始; 0专为stNum变化时首帧传输保留。
传统变电站结构图
电缆 过程层
CT/PT
GOOSE
电缆
智能单元
传统互感器 智能化开关
智能变电站结构图
.
与传统变电站的比较
IEC61850 规约带来的变电站二次系统物理结构 的变化
（１） 基本取消了硬接线,所有的开入、模拟量的采集均在就地 完成，转换为数字量后通过标准规约从网络传输。
（２） 所有的开出控制也通过网络通信完成。 （３） 继电保护的联闭锁以及控制的联闭锁也由网络通信
智能变电站基础知识
.
智能变电站常用名词解释
智能变电站简介 智能变电站与常规站的区别 智能变电站常用名词解释
.
智能变电站常用名词
ICD CID SCD SSD GOOSE SV
MMS MU 智能终端 过程层 虚端子 客户端 电子式互感器
电缆
电缆
开关
.
感性认识GOOSE（母差跳闸）
1 仿真故障 2 跳闸 3 新位置
测试仪输入
闭锁重合
线路保护A
SV输入或模拟量
母差保护A 线路保护B
智能终端A
GOOSE
闭锁重合 智能终端B
电缆
开关
.
电缆
电缆
GOOSE报文
.
注释1：stNum,sqNum
• stNum: 范围（1-4294967295）状态序号，状态改变 一次+1，溢出后从1开始； • sqNum: 范围（0-4294967295）顺序序号，初始值为1， 状态不变化时，每发送一次+1，溢出后从1 开始; 0专为stNum变化时首帧传输保留。
传统变电站结构图
电缆 过程层
CT/PT
GOOSE
电缆
智能单元
传统互感器 智能化开关
智能变电站结构图
.
与传统变电站的比较
IEC61850 规约带来的变电站二次系统物理结构 的变化
（１） 基本取消了硬接线,所有的开入、模拟量的采集均在就地 完成，转换为数字量后通过标准规约从网络传输。
（２） 所有的开出控制也通过网络通信完成。 （３） 继电保护的联闭锁以及控制的联闭锁也由网络通信
智能变电站基础知识
《智能变电站简介》课件
技术发展趋势
数字化
随着传感器、通信和数据处理技 术的发展，智能变电站将进一步 实现数字化，提高信息传输和处
理效率。
自动化
通过自动化技术，智能变电站将 能够实现自主检测、控制和保护 ，减少人工干预，提高运行可靠
性。
智能化
利用人工智能和机器学习技术， 智能变电站将具备自主学习和决 策能力，能够自适应地应对各种
感谢观看
智能控制技术
实现高压设备的智能控制，包 括顺序控制、自动调节等功能
。
信息安全技术
保障智能变电站的信息安全， 包括数据加密、防火墙等技术
。
通信协议与标准
IEC61850标准
SV协议
智能变电站的通信协议标准，实现了 不同厂家设备的互操作性。
用于采样值传输的协议，实现了过程 层和间隔层之间的实时数据传输。
复杂情况。
应用前景展望
分布式能源接入
随着可再生能源的发展，智能变电站将更好地支持分布式能源的 接入和调度，提高能源利用效率。
城市电网智能化
智能变电站将成为城市电网智能化的重要组成部分，为城市能源管 理和节能减排提供有力支持。
跨国联网
智能变电站将促进跨国电网的联网和互联互通，提高能源互济和互 补能力。
国外智能变电站案例
分析国际上先进的智能变电站项目， 如欧洲的智能电网项目、美国的智能 变电站示范工程等，对比国内外案例 的异同点。
实际运行效果分析
运行稳定性
评估智能变电站在实际运行中的 稳定性表现，分析其对电网安全
稳定运行的影响。
能效与经济性
对比传统变电站与智能变电站的运 行能效和经济性，评估智能变电站 的长期投资回报。
智能变电站与传统变电站的区别
智能变电站基础知识
• 传输延时不确定 • 无法准确采用再采样技术 • 硬件软件比较通用，但对交换机要求极高 • 硬件和软件实现都将困难 • 不同间隔间数据到达时间不确定，不利于母差、变压器等
保护的数据处理 • 通道传送一次瞬时值
IEC61850-9-2（点对点）
为了满足变电站更加可靠的需求，合并单元不再依 赖时钟源进行同步，国网公司在《Q/GDW441-2010 智能变电站继电保护技术规范》定义了点对点9-2 的方式，具体技术要求如下：
现阶段采用常规断路器+智能终端方案。
• 智能终端的定义：smart terminal
一种智能组件。与一次设备采用电缆连接，与保护、测控等 二次设备采用光纤连接，实现对一次设备（如：断路器、 刀闸、主变压器等）的测量、控制等功能。
过程层技术
一种智能组建。与一次设备采用电缆连接，与保护、 测控等二次设备采用光纤连接，实现对一次设备的 测量、控制等功能。
• GOOSE可以传输什么？
可以传输开入（智能终端的常规开入等），开出（跳闸，遥控，启动失 灵，联锁，自检信息等），实时性要求不高的模拟量（环境温湿度，直 流量）
• GOOSE传输的数据类型？
常见传输布尔量，整型，浮点型，位串
GOOSE发送机制
• GOOSE采用多播方式传送数据 – 以太网传输方式有：点对点、广播、多播
相关标准发展
• IEC 60044-7 : Instrument transformers Electronic voltage transformers
• IEC 60044-8 : Instrument transformers Electronic current transformers
• IEC 61850-9-1 • IEC 61850-9-2 : Communication networks and systems in
保护的数据处理 • 通道传送一次瞬时值
IEC61850-9-2（点对点）
为了满足变电站更加可靠的需求，合并单元不再依 赖时钟源进行同步，国网公司在《Q/GDW441-2010 智能变电站继电保护技术规范》定义了点对点9-2 的方式，具体技术要求如下：
现阶段采用常规断路器+智能终端方案。
• 智能终端的定义：smart terminal
一种智能组件。与一次设备采用电缆连接，与保护、测控等 二次设备采用光纤连接，实现对一次设备（如：断路器、 刀闸、主变压器等）的测量、控制等功能。
过程层技术
一种智能组建。与一次设备采用电缆连接，与保护、 测控等二次设备采用光纤连接，实现对一次设备的 测量、控制等功能。
• GOOSE可以传输什么？
可以传输开入（智能终端的常规开入等），开出（跳闸，遥控，启动失 灵，联锁，自检信息等），实时性要求不高的模拟量（环境温湿度，直 流量）
• GOOSE传输的数据类型？
常见传输布尔量，整型，浮点型，位串
GOOSE发送机制
• GOOSE采用多播方式传送数据 – 以太网传输方式有：点对点、广播、多播
相关标准发展
• IEC 60044-7 : Instrument transformers Electronic voltage transformers
• IEC 60044-8 : Instrument transformers Electronic current transformers
• IEC 61850-9-1 • IEC 61850-9-2 : Communication networks and systems in
智能变电站基础知识(GOOSE、SV介绍)
友好 消费中的比重；
4、透明开放是 指电网、电源和 用户的信息透明 共享，电网无歧 视开放；
透明 开放
互动
5、友好互动是指灵活调整电 网运行方式，友好兼容各类电 源和用户接入与退出，激励电 源和用户主动参与电网调节。
精选
5
智能变电站发展
智能变电站的演变和组成
智能电网
智能一次
高级
设备
应用
精选
6
智能变电站的定义
精选
10
与常规站区别
工作站1 工作站2 远动站 GPS
站控层
工作站1 工作站2 远动站 GPS
RCS 保护
RCS 测控
其他 IED
IEC60870 IEC61850 -5-103
间隔层
MMS
PCS 保护
PCS 测控
其他 IED
CT/PT
传统开关
传统互感器 传统开关
传统变电站结构图
电缆
光缆
过程层
GOOSE
• GOOSE采用连续多次传送的方式实现可靠传输：T1=2ms T2=4ms T3=8ms T0=5s (默认值，由SCD确定)
精选
19
感性认识GOOSE（线路跳闸）
1 仿真故障
2 跳闸 3 新位置 4 重合 5 新位置
SV或模拟 量输入
测试仪输入
线路保护A 智能终端A
GOOSE
线路保护B 智能终端B
网络化 标准化
一次设备智能化及高级应用要求
精选
7
智能变电站关键点
• 智能设备：先进、可靠、集成、低碳、环保；
• 基本要求：全站信息数字化 通信平台网络化 信息共享标准化
• 基本功能：自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量 和监测；
智能变电站简介
智能变电站介绍 电力工程技术（china-dianli）
2上0午201/17/时1336分
电力工程技术（china-dianli）
1
主要内容
1 智能变电站的提出和定义
2
名词术语解释
3
智能变电站结构及变化
4 智能化装置硬件及配置介绍
5 智能化保护装置的调试
6
智能化保护配置原则
上午11时36分
电力工程技术（china-dianli）
上午11时36分
电力工程技术（china-dianli）
11
智能变电站·结 构
• 常规站的问题
➢采集资源重复 多套系统共存 ➢设计调试复杂 互操作性差 ➢可扩展性差 大量二次电缆
上午11时36分
•过程层设备：IRIG-B（一般用光B码）、PPS。
•整个变电站也可采用 IEEE 1588对时。
上午11时36分
电力工程技术（china-dianli）
10
智能变电站·服务模型
配置文件
描述二次设备的基本数 据模型与服务
描述一次接线、 二次设备和通信 系统（最完整）
描述一次接线图 （暂无）
描述二次设备模型、通信 参数及与一次系统的对应 关系
上午11时36分
电力工程技术（china-dianli）• CID 文件：IED 实例配置文件 Configured IED Description
每个装置有一个，由装置厂商根据SCD文件中本IED相关配置生成。
• 虚端子 Virtual terminal
GOOSE、SV输入输出信号为网络上传递的变量，与传统屏柜的端子存在 着对应的关系，为了便于形象地理解和应用GOOSE、SV信号，将这些信 号的逻辑连接点称为虚端子。
2上0午201/17/时1336分
电力工程技术（china-dianli）
1
主要内容
1 智能变电站的提出和定义
2
名词术语解释
3
智能变电站结构及变化
4 智能化装置硬件及配置介绍
5 智能化保护装置的调试
6
智能化保护配置原则
上午11时36分
电力工程技术（china-dianli）
上午11时36分
电力工程技术（china-dianli）
11
智能变电站·结 构
• 常规站的问题
➢采集资源重复 多套系统共存 ➢设计调试复杂 互操作性差 ➢可扩展性差 大量二次电缆
上午11时36分
•过程层设备：IRIG-B（一般用光B码）、PPS。
•整个变电站也可采用 IEEE 1588对时。
上午11时36分
电力工程技术（china-dianli）
10
智能变电站·服务模型
配置文件
描述二次设备的基本数 据模型与服务
描述一次接线、 二次设备和通信 系统（最完整）
描述一次接线图 （暂无）
描述二次设备模型、通信 参数及与一次系统的对应 关系
上午11时36分
电力工程技术（china-dianli）• CID 文件：IED 实例配置文件 Configured IED Description
每个装置有一个，由装置厂商根据SCD文件中本IED相关配置生成。
• 虚端子 Virtual terminal
GOOSE、SV输入输出信号为网络上传递的变量，与传统屏柜的端子存在 着对应的关系，为了便于形象地理解和应用GOOSE、SV信号，将这些信 号的逻辑连接点称为虚端子。
智能变电站基础知识
智能变电站基础知识
智能变电站概述
智能电网的特征
智能变电站概述
智能电网的内涵
1、坚强可靠是指具有坚强的网架结构、强 大的电力输送能力和安全可靠的电力供应；
2、经济高效是指提高电网运行 和输送效率，降低运营成本， 促进能源资源和电力资产的高 效利用；
经济
高效
4、透明开放是指 电网、电源和用 户的信息透明共 享，电网无歧视 开放；
智能电网
传统变电 综合自动 IEC61850 数字化变
站
化变电站 变电站
电站
智能变电站
智能一次 设备
高级 应用
智能变电站概述
智能变电站的定义
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
、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能，并可根据需要支
A/D
交
保开
流
护入
输 入
转
逻 辑
换
开 出
(CPU)
组组
组
件件
件
人机对话模件
传统微机保护测控
二次设备和一次设备功能重新定位。
智能变电站设备功能分布
二次设备和一次设备功能重新定位： 一次设备智能化
SMV 光纤 ECT
MU
端子箱
A/D
交
保开
流 输 入
转 换
护 逻 辑
入GOOSE 开 出
(CPU)
组组
组
件件
• UTC时间（(Universal Time Coordinated）
整个地球分为二十四时区，每个时区都有自己的本地时间。在国际无线电通信场合，为了统 一起见，使用一个统一的时间，称为通用协调时(UTC, Universal Time Coordinated)。 UTC与格林尼治平均时(GMT, Greenwich Mean Time)一样，都与英国伦敦的本地时相同。
智能变电站概述
智能电网的特征
智能变电站概述
智能电网的内涵
1、坚强可靠是指具有坚强的网架结构、强 大的电力输送能力和安全可靠的电力供应；
2、经济高效是指提高电网运行 和输送效率，降低运营成本， 促进能源资源和电力资产的高 效利用；
经济
高效
4、透明开放是指 电网、电源和用 户的信息透明共 享，电网无歧视 开放；
智能电网
传统变电 综合自动 IEC61850 数字化变
站
化变电站 变电站
电站
智能变电站
智能一次 设备
高级 应用
智能变电站概述
智能变电站的定义
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
、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能，并可根据需要支
A/D
交
保开
流
护入
输 入
转
逻 辑
换
开 出
(CPU)
组组
组
件件
件
人机对话模件
传统微机保护测控
二次设备和一次设备功能重新定位。
智能变电站设备功能分布
二次设备和一次设备功能重新定位： 一次设备智能化
SMV 光纤 ECT
MU
端子箱
A/D
交
保开
流 输 入
转 换
护 逻 辑
入GOOSE 开 出
(CPU)
组组
组
件件
• UTC时间（(Universal Time Coordinated）
整个地球分为二十四时区，每个时区都有自己的本地时间。在国际无线电通信场合，为了统 一起见，使用一个统一的时间，称为通用协调时(UTC, Universal Time Coordinated)。 UTC与格林尼治平均时(GMT, Greenwich Mean Time)一样，都与英国伦敦的本地时相同。
智能变电站介绍
站控层设备
监控系统
工程师工作站
故障信息系统
站控层MMS网络 站控层网络
间隔层设备
保护1
测控1
{ 过程层网络 GOOSE跳闸网络 SAV采样值网络
HUB/MAU
NIC
% UTILIZATION
TAB
GD RE I F JA KB L C
M7 N 8 O9 GD GD GD BNC 4Mb/s GD T 2 U 3 V0 W. X Y Z
磁光玻璃 纯光纤
电压互感器
普克尔电光效应 克尔效应 逆压磁效应
电子式电流互感器分类
Faraday 电磁感应原理
Faraday 磁旋光效应
铁心线圈
法拉第 (Michael Faraday) 1791年－1867年
空心线圈
玻璃、光纤 或镀模玻璃
低功率铁心线圈
电流互感器 （LPCT）
罗可夫斯基线圈
电流互感器 （RCT）
光学电流互感器 (OCT）
Rogowski电子式互感器
• 电流测量：采用罗氏（Rogowski）空芯线圈和低功率线 圈（LPCT）电磁感应原理
远端模块由电子电路构成，需要供电，因此称为有源式电子 互感器，有源式电子互感器技术较为成熟，在国内外已经有 一定旳应用。
特点： • 空心线圈，不会产生磁饱和现象； • 动态测量范围大； • 频率响应范围宽； • 体积小、重量轻。
长处 1、高下压系统完全隔离，安全性高，具有优良旳绝缘性 能和优越旳性价比； 2、不含铁芯，消除了磁饱和和铁磁谐振等问题； 3、无CT开路、PT短路旳危险，互感器旳精度与负载无关 4、动态范围大，测量精度高； 5、暂态特性好 6、没有因充油而潜在旳易燃、易爆炸等危险 7、 体积小、重量轻 8、适应了电力系统数字化、智能化和网络化发展旳需要
智能变电站相关技术介绍
1 智能变电站总体介绍
智能变电站的本质特征和关键技术
• 过程设备的数字化
电子式互感器/合并单元 智能终端
• 信息传输的网络化
IEC 61850标准 网络通信技术
主要内容
1
智能变电站总体介绍
2
电子式互感器/合并单元
3
智能终端
4
IEC 61850标准
5
通信网络技术
2 电子式互感器/合并单元
传统电磁式互感器的缺点
高压侧 光纤
低压侧
磁光玻璃 高压侧
光纤 低压侧
有源型电流互感器
无源型电流互感器
2 电子式互感器/合并单元
有源电子式互感器的供电方式
功电方式
供电原理
主要缺点
CT供电
利用特殊CT从母线上感应电压，经 散热（大电流）
整流、滤波、稳压后供电
死区（小电流）
电容分压供电
利用电容分压，经整流、滤波、稳 压后供电
4 IEC 61850标准
距离保护逻辑节点模板：PDIS（2/2）
数据对象名
TmDlMod OpDlTmms PhDlMod PhDlTmms GndDlMod GndDlTmms X1 LinAng K0Fact K0FactAng RsDlTmms
CDC类型
SPG ING SPG ING SPG ING ASG ASG ASG ASG ING
I/V变换
铁心线圈低功率电流互感器 对电磁式电流互感器的改进
2 电子式互感器/合并单元
罗可夫斯基空心线圈电流互感器
B
线圈感应电压
空心线圈
被测电流
e(t) d k(dI )
dt
dt
电流 I • 空心线圈的感应电压与被测电流的导
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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。
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
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。
GIS智能组件 GIS智能组件
பைடு நூலகம்
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
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。
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
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
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
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
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。
采样值、GOOSE分别组网
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
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。
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
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
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
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
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
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。