智能变电站介绍
智能变电站介绍
➢ 经过推导，可以得到： ➢ Offset = ((t2-t1)-(t4-t3))/2 ➢ Delay = ((t2-t1)+(t4-t3))/2
合并单元与保护接口
感器远端模块，合并单元可以安装在开关附近 或保护小室
电子式互感器配置原则
220kV及以上电压等级 ：
• 罗氏线圈和低功率线 圈均双重化
• A/D采样双重化 • 合并单元双重化 • 采用组合式：三相电
流、三相线路PT
电子式互感器配置原则
110kV电压等级： • 不需双重化 • 220kV及以上主变的110kV侧需双重化 • 建议采用组合式：三相电流、三相线路PT
独立式有源（组合式）电子互感器
LPCT
空芯线圈 远端模块
复合绝缘子 光纤 电容分压器 油
光缆
激光器 PIN
驱动电路 数据处理
合 IEC保600护44-8
并
测控
保护、测控、计量
单 元
IEC计618量50-9-1/2
有源电子式互感器的关键技术
1、远端传感模块的稳定性和可靠性（安置在室外 时温度、电磁干扰等）
Merge Unit
IED
同步时钟
插值数据同步的原理
IEC 60044-8同步方法(在IED设备中进行)
Tdelay
IED处理 中断时刻
插值点 采样值
传输规约方案比较
比较项目
传输延时 同步时钟 同步处理
接口
传输拓扑
60044-8
确定
不需要 IED同步 无专用接口，需自 行设计 点对点
61850-9-1/2
优点：物理接口标准以太网接口；9-2可以组网传 输，利于数据共享；
智能变电站简介
Ethernet Modbus or Canbus
1# 直 流 屏
总监控
(服务器)
1# 交 流 屏
1# Ups (Inv) 屏
1# 通 讯 屏
0# 直 流 屏
2# 直 流 屏
2# 通 讯 屏
2# Ups (Inv) 屏
2# 交 流 屏
1# 分 电 屏
2# 分 电 屏
3# 分 电 屏
1# 分 电 屏
2# 分 电 屏
3# 分 电 屏
2.1 一体化电源的特点
1 2 3
各种操作电源高度整合，集中监控； 统一用DL/T860标准接入自动化系统；
全部馈出开关均采用模块化设计； 远程可操作系统中任一个可操控部件；
4
3 IEC 61850标准
IEC 61850标准的内容框架 信息模型
物理设备 逻辑设备 5 逻辑节点 数据对象 数据属性 建模方法 7-1 7-4
4 IEC 61850标准
IEC 61850模型扩展原则
LN、DO和CDC都可以扩展 扩展应遵循国网公司标准 《IEC61850国际标准工程化实施技术规范》
逻辑设备 LD 物理设备 PHD
《IEC61850工程应用模型》
模板
逻辑节点类 LN
数据对象类 DO 公共数据类 CDC 数据属性 DA
IEC 61850模型体系结构
LN
LD PHD
接地距离I段：PDIS1 接地距离II段：PDIS2 接地距离III段：PDIS3
逻辑设备 公用/保护/测量/控制/录波 物理设备 实际的保护装置
分层模型
4 IEC 61850标准
IEC 61850的模型框架
公共LD：装置告警/装置自检信息 保护LD：保护启动/保护动作/定值/压板信息 测量LD：交流量/直流量 控制及开入LD：断路器/刀闸/变压器分接头 录波LD：录波信息
智能变电站介绍
智能变电站介绍智能变电站介绍1.背景和概述智能变电站是一种集成了现代化通信与自动化技术的电力系统，是电力系统中重要的组成部分。
它采用先进的数字化控制设备，能够实现远程监控、远程操作和远程维护，具有高度智能化和自主决策能力。
2.智能变电站的组成2.1 主变压器室主变压器室是智能变电站的重要组成部分，用于将高压输电网的电能通过变压器降压并分配到不同的供电线路。
2.2 进线室进线室用于将电能从外部输电线路引入智能变电站，它通常包括隔离开关、断路器和避雷器等设备。
2.3 配电室配电室是智能变电站中用于将电能分配到不同的用户供电区域的重要设备。
它包括断路器、隔离开关和配电变压器等设备。
2.4 控制室控制室是智能变电站的“大脑”，通过监测和控制设备来实现智能化管理。
它通常包括监控系统、自动化控制系统和远程通信系统等设备。
2.5 辅助设备智能变电站还包括各种辅助设备，如电池组、直流屏、通风设备等，用于保障变电站的正常运行。
3.智能变电站的特点3.1 高度智能化智能变电站采用先进的数字化控制设备，能够实现远程监控、远程操作和远程维护，具有智能化管理和自主决策的能力。
3.2 高度可靠性智能变电站通过多重备份和冗余设计，能够保障电力系统的连续供电，具有高度可靠性和稳定性。
3.3 高效能源利用智能变电站通过优化调度和能源管理，能够实现电力系统的高效能源利用和降低能源损耗。
3.4 环境友好智能变电站采用先进的设备和技术，能够减少对环境的污染和影响，具有较低的碳排放和环境友好特性。
4.附件本文档涉及的附件包括智能变电站的示意图和设备清单。
5.法律名词及注释5.1 变电站变电站是电力系统中用于变压、分配和控制电能的场所。
5.2 主变压器主变压器是变电站中用于将高压电能变压并分配到不同的供电线路的设备。
5.3 进线室进线室是变电站中用于将电能从外部输电线路引入变电站的设备。
5.4 配电室配电室是变电站中用于将电能分配到不同的用户供电区域的设备。
智能变电站简介介绍
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目录
• 智能变电站概述 • 智能变电站技术特点 • 智能变电站系统架构 • 智能变电站应用案例与前景展望
01
智能变电站概述
智能变电站的定义
先进性
智能变电站采用了先进、集成、 环保等理念和设备，具有高效、 安全、可靠等特征。
信息化
智能变电站强调信息化、数字化 ，实现对电网运行状态的实时监 测与数据分析。
04
智能变电站应用案例与前 景展望
智能变电站应用案例与前景展望
• 智能变电站是电力系统中的重要组成部分，采用先进的传感 技术、通信技术、计算技术和控制技术，实现变电站设备的 智能化、信息的数字化和通信的网络化，提高电力系统的运 行可靠性和经济性。下面将介绍智能变站发展历程
01
02
03
初期阶段
智能变电站的概念提出， 技术研究和试点建设。
发展阶段
智能变电站技术在国内外 得到广泛应用，逐渐成熟 和标准化。
未来趋势
智能变电站将进一步实现 数字化、自动化、网络化 ，推动电网智能化发展。
智能变电站的意义和重要性
提高电网运行效率
智能变电站实现对电网设备的实时监 测和数据分析，提高电网运行效率。
感谢观看
增强电网安全性
通过对电网设备的智能监测，可以及 时发现潜在故障，并采取相应措施， 提高电网安全性。
推动能源转型
智能变电站的发展与应用，有助于推 动清洁能源、可再生能源的接入与消 纳，促进能源转型。
提升电力行业技术水平
智能变电站的发展，将推动电力行业 技术创新与提升，提高行业整体技术 水平。
02
智能变电站技术特点
智能变电站技术特点
• 智能变电站是电力系统中的重要组成部分，采用先进的技术手 段，实现对变电站设备的监测、控制、保护等功能，提高电力 系统的运行效率和安全性。下面将分别介绍智能变电站的技术 特点。
《智能变电站》课件
发展趋势
智能变电站将逐步取代传统变 电站，成为电力系统发展的重 要方向。
智能变电站的构成
智能终端设备
包括终端控制器、采集单 元和智能监测仪，负责电 力设备的检测、控制和数 据采集。
通讯网络
包括网络拓扑结构和通讯 协议，实现智能终端设备 之间的互联互通和与上级 系统的通讯。
辅助设备
包括电源系统、管理系统 和安全系统，提供电力设 备运行所需的能源、管理 和安全保障。
智能变电站的功能
通过智能终端设备 采集的数据，对能 源消耗进行统计和 计费，提供准确的 能耗报告。
智能变电站的应用
1
变电站的自动化改造
2
对于传统变电站，可以通过智能终端
设备的应用，实现变电站的自动化改
造。
3
微电网中的应用
4
在微电网中，智能变电站可以实现对 电能的高效管理和分配，提高微电网
的可靠性和稳定性。
电力系统的升级换代
远程监测和控制
实时监测电力设备 的运行状态，并可 以远程控制设备的 开关、调节参数， 提高运行效率。
预警和故障分析
通过智能监测仪采 集的数据，及时发 现异常情况并进行 故障分析，提前预 警，减少故障发生。
负荷管理和调度
对电力设备的负荷 进行管理和调度， 实现优化运行，提 高供电的可靠性和 稳定性。
能耗统计和计费
智能变电站是电力系统升级换代的重 要组成部分，可以提升电力系统的智 能化水平。
新建变电站建设
在新建变电站时，可以直接采用智能 变电站的设计和技术，提高变电站的 运行效率。
智能变电站的发展前景
市场需求
智能变电站作为智能电网的重 要组成部分，受到市场的广泛 关注和需求。
智能变电站介绍
智能变电站介绍智能变电站介绍1-引言智能变电站是一种集信息化、自动化和智能化于一体的电力系统装置，通过自动化设备和智能算法实现对电力系统的监控、控制和优化，以提高电力系统的可靠性、安全性和经济性。
本文介绍了智能变电站的相关概念、功能和优势。
2-智能变电站的定义智能变电站是一种基于现代信息技术和通信技术的电力系统装置，通过集成电力设备、传感器、智能终端和数据通信设备，实现对电力系统的远程监控、操作和管理。
3-智能变电站的组成3-1 主设备智能变电站的主设备包括变压器、断路器、隔离开关、组合电器柜等，这些设备具有监测、控制和保护功能，并能与智能终端进行通信。
3-2 传感器和监测设备智能变电站配备各类传感器和监测设备，如电流传感器、电压传感器、温度传感器等，用于采集电力系统的运行数据。
3-3 智能终端和通信设备智能变电站的智能终端通过数据通信设备与主设备和传感器进行联系，接收采集的数据并实时传输给监控中心。
4-智能变电站的功能4-1 远程监控智能变电站可以实时监测电力系统的运行状态，包括电压、电流、温度等数据，并将其传输给监控中心，以便实时掌握变电站的运行情况。
4-2 远程操作通过智能终端和通信设备，监控中心可以远程对智能变电站的主设备进行操作，如开关控制、调节参数等。
4-3 故障诊断与维护智能变电站能够通过自身的智能算法对电力系统的故障进行预测和诊断，并提供相应的维护建议，以便及时处理故障。
4-4 数据分析与优化智能变电站可以对大量的运行数据进行分析和优化，以提高电力系统的运行效率和可靠性。
5-智能变电站的优势5-1 提高运行效率智能变电站通过自动化和智能化技术，实现对电力系统的精确监控和快速响应，提高了运行效率。
5-2 增强系统安全性智能变电站具备故障预测和故障诊断的能力，能够快速发现和处理潜在的故障，提高电力系统的安全性。
5-3 降低运营成本通过优化调度和资源管理，智能变电站能够降低电力系统的运营成本，并提高供电的可靠性和质量。
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，电力系统也在不断地进行着创新和变革。
智能变电站作为电力系统中的重要组成部分，正逐渐成为保障电力供应稳定、高效和智能化的关键设施。
智能变电站是采用先进的智能化技术，对传统变电站进行升级和改造的产物。
它通过集成各种智能化设备和系统，实现了对电力的更精确控制、更高效传输以及更可靠的运行。
从设备层面来看，智能变电站配备了一系列智能化的电力设备。
比如，智能变压器能够实时监测自身的运行状态，包括油温、油位、绕组温度等关键参数，并根据这些数据进行自我调节和优化。
智能开关设备则具备了远程控制、状态监测和故障诊断等功能，大大提高了开关操作的准确性和可靠性。
在信息采集和传输方面，智能变电站采用了先进的传感器技术和通信网络。
各种传感器分布在变电站的各个关键部位，实时采集电压、电流、功率等电力参数，以及温度、湿度、压力等环境参数。
这些采集到的数据通过高速、可靠的通信网络，如光纤以太网，迅速传输到控制中心，为运行人员提供了及时、准确的信息。
智能变电站的一大特点是实现了智能化的控制和保护功能。
传统的变电站控制和保护系统相对较为独立和分散，而智能变电站则将控制、保护、测量、监测等功能进行了深度融合，形成了一体化的智能化系统。
这个系统能够根据实时的电力运行状况，快速、准确地做出决策，实现对变电站的智能化控制和保护。
例如，在发生故障时，系统能够迅速判断故障类型和位置，并采取相应的保护措施，将故障影响范围最小化，保障电网的安全稳定运行。
此外，智能变电站还具备良好的兼容性和扩展性。
随着电力需求的不断增长和技术的不断进步，变电站需要不断进行升级和扩建。
智能变电站的设计充分考虑了这一点，其采用的模块化、标准化的架构，使得新设备和新系统能够方便地接入和集成，大大降低了升级和扩建的成本和难度。
智能变电站的出现，也给电力系统的运行和管理带来了诸多好处。
首先，它提高了电力供应的可靠性。
通过实时的监测和智能化的控制保护，能够及时发现和处理潜在的故障隐患，减少停电事故的发生。
智能变电站介绍
智能变电站介绍智能变电站介绍1. 引言智能变电站是应用先进的信息技术和传感器技术，对传统的电力变电站进行升级改造而成，旨在提高变电站的自动化程度、运行效率和安全性。
智能变电站运用先进的通信技术、传感器技术和等技术手段，实现电力系统自动化、智能化、可远程监控和管理。
2. 智能变电站的特点2.1 自动化程度高智能变电站应用了先进的自动化控制系统，可以对电力设备进行精确监控和控制，实现对电力变电站的智能化管理。
通过自动化程度的提高，可以有效减少人为操作引起的错误，提高电力系统运行的稳定性和可靠性。
2.2 运行效率高智能变电站通过先进的数据采集和处理技术，实时监测和分析电力设备的运行状态。
通过对运行状态的精确监控，可以进行设备的智能调度和维护计划的制定，从而提高电力系统的运行效率和设备的利用率。
2.3 安全性高智能变电站应用了先进的传感器技术和安全防护措施，对电力设备进行全方位的监测和保护。
一旦发现设备存在故障或异常情况，系统将自动进行报警和隔离，保证电力系统的安全运行。
3. 智能变电站的主要功能3.1 远程监控和管理智能变电站通过网络技术，实现对电力变电站的远程监控和管理。
运维人员可以通过远程终端设备，实时监测电力设备的运行状态、接收报警信息并进行相应的操作。
这种远程监控和管理方式，大大提高了运维效率，节约了人力资源。
3.2 数据采集和分析智能变电站利用传感器对电力设备的运行参数进行数据采集，并通过数据分析和处理，得到设备的运行状态和健康程度报告。
通过对数据的分析，可以预测设备的故障风险，并制定相应的维护和保养计划，提高设备的可靠性和延长使用寿命。
3.3 自动化控制和调度智能变电站应用了先进的自动化控制系统，可以根据电力系统运行状态和负荷情况，自动进行设备的调度和控制。
根据预设的优化策略，自动调整设备的运行模式，实现电力系统的稳定运行和能耗的最优化。
4. 智能变电站的应用前景智能变电站作为电力系统的重要组成部分，具有广阔的应用前景。
智能变电站简介
智能变电站简介智能变电站简介：一、概述：智能变电站是利用先进的信息技术、通信技术和控制技术实现自动化、智能化运行管理的现代化电力供应设施。
它通过集成电力系统监控、自动化保护、通信调度、数据处理等功能，提高了电力系统的稳定性、可靠性和安全性，实现了对变电站设备和电网运行状态的全面监测和控制。
二、设备配置：1、主变压器：智能变电站配备高性能的主变压器，具有高效率、低损耗、体积小、重量轻等特点。
同时，主变压器配备智能监测系统，可以实时监测油温、载流量、绝缘状态等参数，及时预警故障。
2、开关设备：智能变电站采用先进的开关设备，如SF6断路器和真空断路器，具有快速断电、可靠性高、维护免保养等优点。
同时，开关设备配备智能保护和监测系统，可以实现对电力设备的远程监控和故障定位。
3、自动化控制系统：智能变电站配备先进的自动化控制系统，包括SCADA系统、远动系统等，实现对变电站各个设备的远程监控、自动操作和数据采集。
通过这些系统，可以实现变电站的自动化运行和远程管理。
4、通信调度系统：智能变电站采用高速可靠的通信网络，将变电站与电力公司的调度中心相连。
通过通信调度系统，实现对电力设备和电网运行状态的全面监测和远程控制。
三、功能特点：1、智能监测：智能变电站配备各种监测装置和传感器，可以对变电站设备的温度、湿度、电流等参数进行实时监测，并及时报警。
2、故障预警：智能变电站配备故障预警系统，可以对变电站设备进行故障预警，并通过短信、邮件等方式提醒维护人员及时处理。
3、智能保护：智能变电站采用先进的保护装置，可以对电力设备进行精确的保护，及时切除故障，保障电力系统的安全运行。
4、远程操作：智能变电站配备远程操作系统，可以实现远程对变电站设备的操作和控制，减少人工操作，提高工作效率。
附件：本文档涉及的附件包括智能变电站的设备配置图、通信调度系统的架构图等，详见附件1：法律名词及注释：1、智能变电站：指利用先进的信息技术、通信技术和控制技术实现自动化、智能化运行管理的现代化电力供应设施。
智能变电站结构
02
CATALOGUE
一次设备与二次设备
一次设备分类与特点
变压器
将电能从高电压转换 为低电压，或从低电 压转换为高电压。
ห้องสมุดไป่ตู้
断路器
用于控制和保护电路 ，在故障时能够切断 电流。
隔离开关
用于隔离电路，保证 安全。
电流互感器
将大电流转换为小电 流，便于测量和保护 。
电压互感器
将高电压转换为低电 压，便于测量和保护 。
05
CATALOGUE
运行维护与故障处理
运行维护流程与注意事项
定期巡检
对变电站的设备、线路、仪表等进行 定期巡检，确保设备正常运行。
设备检查
对关键设备进行定期检查，包括变压 器、断路器、隔离开关等，确保设备 无异常。
维护保养
对变电站的设备进行定期维护保养， 包括清洁、润滑、紧固等，确保设备 性能良好。
06
CATALOGUE
未来发展趋势与挑战应对
技术创新方向预测
01
02
03
数字化技术
利用先进的数字化技术， 实现智能变电站的全面数 字化，提高数据传输和处 理效率。
智能化技术
引入人工智能、机器学习 等技术，提高智能变电站 的智能化水平，实现故障 预测和自适应控制。
物联网技术
借助物联网技术，实现智 能变电站与外部系统的互 联互通，提高协同处理能 力。
特点
智能变电站具有高度自动化、智能化、网络化等特点，能够实现全站信息的数字化采集、传输和处理，提高电网 运行的安全性和经济性。
发展历程与趋势
发展历程
智能变电站的发展经历了多个阶段， 从最初的数字化变电站到现在的智能 变电站，其技术不断升级和完善。
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
智能变电站介绍范文
智能变电站介绍范文
智能变电站是指基于最新的智能技术，应用于配电站、变电站、变压
器站等，采用新型配电和调度设备，提供安全、高效、稳定的电力供应的
一种变电站。
它是由变电站设备、动力运行控制系统、安全自动装置和电
能质量监控系统组成的全自动智能变电站。
智能变电站主要分为三大类，分别是自动控制变电站、清晰控制变电站、智能控制变电站。
自动控制变电站是采用机械、电子设备、真空技术
及其他类似技术等组成自动控制系统，实现变电站的自动控制，当变电站
内发生故障后，可以自动进行故障处理的变电站。
清晰控制变电站是将变
电站的电气参数和控制电路信号按一定的信号规格通过数字技术进行采集
和处理，自动采集变电站的电气参数，实现变电站的自动控制，以及实时
监控变电站运行情况的变电站。
智能控制变电站是指将变电站的电气参数、控制电路信号和智能设备信号进行采集和处理，利用计算机及其他智能技术，实现变电站自动运行控制，从而实现智能化变电站管理。
智能变电站介绍
减少变电站生命周期成本
变电站生命周期成本高
数字化变电站的基本特征
数字化变电站三层两网 结构
数字化站与常规综自站的直观比较
传统互感器改变为数字式互感器 一次设备智能化、合并单元 一、二次设备之间电缆连接改变为光纤网络连接 发展方向：传统一、二次设备逐步融合高度集成
现场就地化
2.智能电网发展的需求
数字化变电站的优势和影响
变电站建设模式的变革
光缆取代电缆更易于GIS设备集成 占地面积减少土建工程量降低 二次回路简化大幅减少铜质电缆用量 二次系统建设、调试免对线、对点 实现最大化工厂工作量最小化现场工作量：过程层装置可在设备 厂家调试完成现场只进行光缆连接现场工作简单且更有质量保证减少 建设、调试工程量成倍缩短建设工期 建成后运维更简单
数字化变电站的优势和影响
信息平台化处理
高质量信息数据同步、全站、唯一、标准网络化信息平台共享 同步：全网信息同一时钟同步 全站：站内各类信息完备 唯一：一处采集全网共享 标准：符合IEC61850系列标准具备自描述可机读不同厂家设 备互换通用实现互操作 信号传输效率提高各工作环节有效监控提高了自动化水平避免 设备重复设置简化设备构成利于改造和扩建
采用光纤连接避免电缆带来的电磁兼容、传输过电压 和两点接地等问题
常规变电站
信息难以共享 系统扩展性差
电缆传输可靠性差 常规互感器精度误差较大
系统可靠性受二次电缆影响
一、二次设备智能化解决了设备间的互操作问题
设备之间不具备互操作性
进一步提高自动化和管理水平所用功能均可遥控实现 许多自动化技术和可靠性自能停留在实验室
智能变电站常用术语
MMS/GOOSE/IEEE1588 A网 MMS/GOOSE/IEEE1588 B网
智能变电站技术介绍
智能变电站技术介绍智能变电站，是指利用先进的信息通信技术和自动控制技术，将传统的电力设备与智能化技术相结合，实现电力系统的远程监控、自动化操作和智能化管理的一种现代化电力设施。
智能变电站的引入，极大地提升了电力系统的运行效率、可靠性和安全性，成为电力行业的重要发展方向之一。
一、智能变电站的概述智能变电站通过在变电站内部加装各种传感器、无线通信装置和自动控制系统，实现对变电站设备的实时监测和远程控制。
与传统的变电站相比，智能变电站具有以下主要特点：1.实时监测：智能变电站通过各种传感器对变电设备的运行状态进行实时监测，可以及时发现和定位潜在故障隐患，为运维人员提供准确的故障诊断信息。
2.远程操作：智能变电站支持远程操作，运维人员可以通过网络远程操作变电站设备，实现对电力系统的远程控制和管理。
这样一来，在发生紧急情况时，运维人员不需要亲临变电站现场，可以通过远程操作设备，快速恢复电力系统的供电能力。
3.自动化控制：智能变电站采用先进的自动控制技术，实现对变电站设备的自动化控制。
通过预设的逻辑控制程序，智能变电站可以自主地对电力设备进行自动调节和操作，提高整个变电站的运行效率。
二、智能变电站的关键技术1.传感器技术：智能变电站中的各种传感器，如电流传感器、电压传感器等，可以实时监测电力设备的运行参数，将采集到的数据传输到监控中心，为运维人员提供准确的数据支持。
2.通信技术：智能变电站采用无线通信技术，将各个变电设备的监测数据传输到监控中心。
这样一来，运维人员可以随时随地通过电脑或移动设备获取变电站的实时运行状态，并进行远程控制。
3.自动控制技术：智能变电站通过自动控制系统，对变电设备进行自动调控和操作。
通过设定合理的逻辑控制程序，智能变电站可以自主地对设备进行智能化运行管理，提高整个电力系统的稳定性和可靠性。
4.人工智能技术：为了进一步提高电力设备的故障预测和诊断能力，智能变电站引入了人工智能技术。
通过对海量的历史数据进行分析和学习，智能变电站可以预测设备的寿命和故障概率，并提醒运维人员及时采取维修措施，降低故障风险。
智能变电站介绍
智能变电站介绍智能变电站介绍⒈引言智能变电站是一种集传感器、监控系统和自动化控制系统等多种技术手段于一体的电力设施。
通过科技的应用，智能变电站提供了更高效、可靠、安全的电力供应服务。
本文将详细介绍智能变电站的各个方面。
⒉变电站概述⑴变电站定义智能变电站是指将高压输电系统中的电能进行局部转换、分配和控制的设备，用于将电能从输电线路中供应到终端用户。
它通常由变压器、开关设备、监测系统、自动化设备和通信系统等组成。
⑵变电站功能智能变电站具有以下功能：●电能转换：变电站将高压电能转换为适用于终端用户的低压电能。
●电能分配：变电站将转换后的电能分配到各个用户终端。
●电能控制：变电站可以通过自动化控制系统对电能进行监测和控制。
●安全保护：变电站通过开关设备和保护装置对电力系统进行保护，防止电力故障和事故。
⒊智能变电站技术⑴传感器技术智能变电站利用各类传感器对变电设备和电力系统进行监测和数据采集。
常见的传感器包括温度传感器、湿度传感器、压力传感器等。
这些传感器将实时的电力系统数据传输给监控系统，实现对变电站运行状况的监测和评估。
⑵监控系统智能变电站的监控系统采集、传输和处理来自传感器的数据，并通过人机界面显示，以便管理人员进行监控和决策。
监控系统通常包括数据采集单元、通信设备和显示终端。
⑶自动化控制系统智能变电站的自动化控制系统根据监控系统的反馈和指令，对电力系统进行自动控制。
自动化控制系统主要包括PLC（可编程逻辑控制器）、遥控设备和执行器（如开关设备等）。
⑷通信系统智能变电站的通信系统通过网络将各个设备连接起来，实现实时数据传输和远程控制。
通信系统可以采用有线或无线通信技术，常见的有以太网、无线传感器网络等。
⒋智能变电站优势⑴节能环保智能变电站采用先进的传感器和自动化控制技术，可以实时监测电力系统的运行状态，并通过优化调控实现节能环保。
⑵故障预警智能变电站的监控系统能够实时监测电力设备的状态，并通过数据分析和算法预测潜在故障，提前发出预警信号，减少故障对电网的影响。
智能变电站
2.3 IEC 61850标准
IEC61850提出了一种公共的通信标准，通过对设备的一系列 规范化，使其形成一个规范的输出，实现系统的无缝连接。
IEC 61850标准的内容框架
信息模型
信息服务模型
5
模板 7-3 公共数据类
物理设备 逻辑设备 逻辑节点 数据对象 数据属性 建模方法
智能变电站
项目建设背景
1
智能变电站简介
2
智能站设计技术背景
3
智能站保护测试现状
1 智能变电站简介
智能变电站分为过程层（设备层）、间隔层、站控层。 过程层（设备层）包含由一次设备和智能组件构成的智能设备、合并单 元和智能终端，完成变电站电能分配、变换、传输及其测量、控制、保护、 计量、状态监测等相关功能。 间隔层设备一般指继电保护装置、测控装置等二次设备，实现使用一个 间隔的数据并且作用于该间隔一次设备的功能，即与各种远方输入/输出、 智能传感器和控制器通信。 站控层包含自动化系统、站域控制、通信系统、对时系统等子系统，实 现面向全站或一个以上一次设备的测量和控制的功能，完成数据采集和监视 控制（SCADA）、操作闭锁以及同步相量采集、电能量采集、保护信息管理 等相关功能。
7-4 7-1
面向变电站层的通信
MMS报文 8-1
面向过程层的通信
SV报文 GOOSE报文
9-1/9-2 8-1
设备与系统的描述 6
2.3 IEC 61850标准
各种描述文件的作用和流转过程
.ssd文件
描述一次接线图
二次系统设计
描述一次接线、二 次设备和通信系统 （最完整）
IED实例配置：通信参数及信号
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合并单元
• 用以对来自二次转换器的电流和（ 或）电压数据 进行时间相关组合的物理单元。合并单元可以是 互感器的一个组成件，也可以是一个分立单元。
控制网络化
• 变电站的结构体系
工作站1 工作站2 远动站 站控层 工作站1 工作站2 远动站
RS485、以太网 IEC-60870-5104/103
网关 网关 网关
过程层GOOSE网络的拓扑结构
《110(66)～220千伏智能变电站设计规范》推荐采用星型 网络结构
GOOSE网络的配置原则
• 220kV变电站 220kV宜配置双套物理独立的单网，110kV 宜配置双网；主变 220kV 侧宜配置双套物理独立 的单网，主变110kV 、35kV 侧宜配置双网； 35kV 及以下若采用户内开关柜保护测控下放布置 时，宜不设置独立的 GOOSE 网络 • 110kV变电站 110kV 、主变各侧宜配置双网；35kV 及以 下若采用户内开关柜保护测控下放布置时，宜不 设置独立的 GOOSE 网络，若采用户外敞开式配 电装置保护测控集中布置时， 可设置独立的 GOOSE 网络。
测量数字化 ——关键技术
• 电子式互感器 • 合并单元
电子式互感器的分类
电子式互感器
电流互感器
电压互感器
Faraday原理
罗式线圈
Pockels效应
电容/电感 分压原理
电磁式互感器与电子式互感器对比
电 磁 式 互 感 器 测量、保护等装置 电 缆 微机系统 CT/PT A/D 变 转 换 换 CPU RAM ROM I/O等
设备状态监测系统的组成 要素
• 状态监测传感器 负责采集设备的实时状态参量，一般以模拟 信号传送至状态监测IED。 • 状态监测IED（采集单元） 集中采集某类设备的传感器信号，并将诊断 后的结果信息上传至后台系统。 • 网络 负责状态监测IED与后台系统的通信联系。 • 后台系统 作为系统的数据存储及处理中心，采集和处 理状态量信号,集中显示设备的健康状况。
电子式互感器对测量系统精 度的提升
CT 0.2级 线缆误差 0.1 VT 0.2级 A/D转换 传统电能表 0.2级
测量系统误差 0.7
电子式CT 0.2级
光缆 数字传输 无误差
全数字系统 无误差
测量系统误差 0.4
电子式VT 0.2级
电子式互感器对测量系统结 构的影响
• 常规测量系统的一般架构
智能变电站介绍
汪和龙 (2011年7月)
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。
功能一体化
• • • • 系统功能集中化 设备功能集成化 电源系统一体化 辅助系统智能化
系统功能集中化
• 智能变电站全景数据的采集，使其具备了完成 各种相关功能的条件，如常规变电站中独立的 小电流接地选线功能、防误操作功能、设备状 态监测等。另外由于通信标准的统一以及保护 装置与自动化装置的充分融合，保护装置的管 理也将逐渐纳入自动化系统实现。
设备功能集成化的趋势
• 设备功能的横向集成 保护、测控、录波、计量等功能融为一体 跨间隔的集中式保护测控装置 • 设备功能的纵向集成 保护、测控、智能终端、合并单元的集成， 设备就地布置。
电源系统一体化
• 全站直流、交流、逆变、UPS、通信等电源一 体化设计、一体化配置、一体化监控，其运行 工况和信息数据能通过一体化监控单元展示并 转换为标准模型数据，以标准格式接入自动化 系统，并上传至远方。
自动化系统的同步对时
• 全站时间同步系统 为使全站智能设备及全系统变电站处于同一时间 基准，需要配置1套全站统一的时间同步系统，采 用北斗/GPS互为备用的高精度双授时方式。时间 同步系统应能满足全站所有智能设备的不同对时方 式及精度要求。 • 时间同步系统的对时目的 SOE事件记录 装置时标 采样同步 系统同步
通信标准化—— IEC61850(DLT/860)
• IEC61850标准是基于通用网络通信平台的变电站 自动化系统唯一国际标准，全名为变电站通信网 络和系统(Communication Networks and Systems in Substations)。由国际电工委员会第 57技术委员会(IEC TC57) 制订。 • IEC61850规范了变电站内智能电子设备（IED） 之间的通信行为和相关的系统要求，具有开放性 、分层结构、可自我描述、完整性等特点。 • IEC61850为变电站自动化系统统一协议、统一数 据模型、统一接口，实现数据交换的无缝连接， 实现不同厂家产品的互操作提供了可能。
目前设备组成 过渡阶段 高压设备
检测单元 （可内置） 智能组件（一体化） 保 护 单 元 测 量 单 元 控 制 单 元 计 量 单 元 保 护 单 元 测 量 单 元 控 制 单 元 计 量 单 元 检 测 单 元
未来智能设备
高压设备
智能设备
智能组件(分散布置) 保 护 单 元 测 量 单 元 控 制 单 元 计 量 单 元 检 测 单 元
信息互动化 ——变电站的高级应用
• • • • 顺序控制 信息分层分类优化处理 智能告警及事故信息综合分析决策 电压无功自动分析控制
顺序控制
• 实现远方监控中心、变电站就地顺序控制功能，包 括单间隔“运行←→热备用←→冷备用←→检修” 状态转换操作，双母线倒闸操作，变压器各侧跨电 压等级操作，以及其它任意典型操作票的组合任务 的操作，包括开关柜运行、试验位置和断路器分、 合闸的完整顺序控制。 • （1）监控中心的顺序控制方案：由集控站和变电 站共同实现，存票和判别均在变电站侧完成，集控 站配合选票、传票和验证。 • （2）站内自动化系统的顺序控制方案：可采用集 中式方案，顺控的功能全部由变电站计算机监控系 统的远动数据通信和处理装置实现。
小电流接地 选线功能 防误操作功 能 计算机监控 功能 保护管理 设备状态监 测
智能变电站自动化系统
设备功能集成化
• 得益于测量的数字化以及控制方式的网络化，常 规间隔层设备的采样模块及I\O模块极大的简化， 因此有条件进一步强化其逻辑计算的能力，功能 集成化程度越来越高，如10kV及35kV的保护测 控合并单元一体化装置，110kV及220kV保护测 控一体化装置，以母线为单元的集中保护测控装 置等。同时还可集成间隔级的故障录波、电能计 量等功能
交流 馈线 监控 模块
直流 馈线 监控 模块
电池 在线 监控 模块
高频 开关 电源 模块
UPS 电源
辅助系统智能化
• 增加变电站视频系统、安防系统等辅助设备的 智能化特性，提高变电站的安全性，运行维护 的方便性，满足变电站集中控制、无人值班的 要求。 • 视频监控、安防、监控后台操作、火灾报警、 轴流风机等实现联动。 • 具体行为：视频监控，在事故处理时与站内监 控系统联动；安防系统可转换为标准数据模型 ；触碰电子围栏时摄像头自动转向该区域并进 行录像，同时启动保卫室、控制室或监控中心 的警铃；消防报警时应闭锁轴流风机。 • 二次设备室空调系统、智能汇控柜实现温湿度 范围的自动控制。
电子式互感器对测量系统结 构的影响
• 某智能变电站采样值传输方案
电子式互感器的优点
• 无磁饱和、频率响应范围宽、精度高、暂态特性好，不受 环境因素影响； • 数字信号通过光纤传输，增强了抗EMI性能，数据可靠性 大大提高； • 无传统二次负荷概念； • 高低压部分的光电隔离，使得电流互感器二次开路、电压 互感器二次短路可能导致危及设备或人身安全等问题不复 存在。 • 避免了传统充油互感器渗漏油现象，也避免了SF6互感器 的SF6气体的渗漏气现象；
间隔层 电缆 装置1 装置n 过1850-8-1 装置n
合并单元 智能接口
光缆
传统互感器
传统一次设备
ECVT
电子式互感器
智能一次设备
控制网络化关键技术之 ——智能一次设备
• 智能一次设备是将计算机、传感器、信息技术与 传统一次设备组合，形成具有智能功能的一次设 备。智能一次设备具有自动检测自身故障、自动 测量、自动控制、自动调节与远方控制中心通信 等功能。 • 目前，完全意义上的智能一次设备尚未有成熟的 经验和广泛的市场供给。一般采用“电力功能元 件+智能组件 ”的组合方式实现对常规一次设备 的智能化改造，使其具备智能设备的特点。
状态可视化—— 设备状态监测
• 通过传感器、计算机、通信网络等技术， 实时获取设备的各种特征参量并结合专家 系统分析，及早发现设备潜在故障。 • 状态监测主要采集设备的非电气量参数 。 • 设备状态监测是实现设备状态检修的基础 ，对于设备的全寿命周期管理、有效节约 变电站运行成本具有重要意义。
设备状态监测系统的一 般结构
某变电站一次设备智能化方案
“三层两网” 的结构体系
控制网络化关键技术之
——GOOSE
• IEC61850中定义了通用变电站事件（GSEgeneric substation event model），该模型提供 了在全系统范围内快速可靠地输入、输出数据值 的功能。 • GSE分为2种不同的控制类和报文结构，其中一 种为GOOSE(generic object oriented substation event)，即面向通用对象的变电站事件。 • GOOSE报文时间延迟规定在4ms。报文的传输服 务是应用层到表示层后，直接映射到底层（数据 链路层和物理层），并采用了VLAN、优先级等技 术，保证报文传输的实时性。
智能变电站的主要特点
• • • • • • 通信标准化 测量数字化 控制网络化 状态可视化 功能一体化 信息互动化
智能变电站设计的主要依据性文件