智能变电站基础知识

目前主要采用IEC61850-9-2，IEC60044-8
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IEC60044-8
• IEC60044-8是国际电工委员会为电子式互感器专门制 定的一个标准，点对点光纤串行数据接口 • 采用IEC69870-5-1的FT3格式，故常称之为FT3格式 • 传输延时确定
IED实例配置文件
Substation Configuration Description
• SSD
全站系统配置文件 System Specification Description
系统规格文件
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各文件之间的关系
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GOOSE介绍
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感性认识GOOSE（线路跳闸）
SV输入
测试仪输入
1 仿真故障 2 跳闸 3 新位置 4 重合 5 新位置
线路保护A
GOOSE
线路保护B
智能终端A
智能终端B
电缆 开关
电缆
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感性认识GOOSE（母差跳闸）
测试仪输入
1 仿真故障 2 跳闸 3 新位置
闭锁重合
SV输入
母差保护A
GOOSE
线路保护A
线路保护B
智能终端A
闭锁重合
智能终端B
电缆 电缆
电缆
开关
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GOOSE报文
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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。 • 装置重启：stNum,sqNum都从1开始。
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智能变电站的优势
• 简化二次接线
少量光纤代替大量电缆
• 提升测量精度 数字信号传输和处理无附加误差 • 提高信息传输的可靠性 CRC校验、通信自检 光纤通信无电磁兼容问题 • 可采用电子式互感器
无CT饱和、CT开路、PT短路铁磁谐振等问题
绝缘结构简单、干式绝缘、免维护
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智能变电站网络结构
• 三层两网
GPS 工作站1 工作站2 远动站
• 逻辑结构与物理结构 • 站控层与过程层网络独立 • 信息分类： 站控层/间隔层MMS、GOOSE; 过程层SV、GOOSE;
站控层
IEC61850
MMS
间隔层
PCS 保护
PCS 测控
其他 IED
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MMS介绍 MMS Manufacturing Message Specification MMS即制造报文规范 MMS规范了工业领域具有通信能力的智能传 感器、智能电子设备（IED）、智能控制设 备的通信行为，使出自不同制造商的设备之 间具有互操作性（Interoperation）。
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SMV介绍
• 什么是SMV?
Sampled Measured Value
信息的通信服务
采样测量值，也称
为SV (Sampled Value),一种用于实时传输数字采样
从发展历史来说，SMV的发展先后经历： IEC60044-8，IEC61850-9-1，IEC61850-9-2
交 流 输 入 组 件
保
SV 光纤 ECT
转 换 组 件
护 逻 辑 (CPU)
开 入 GOOSE 开 出 组 件
A/D
MU
端子箱
人机对话模件
传统微机保护 智能终端 IED 数字化保护
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设计的不同
智能站
虚端子
电缆图
常规站
智能站
SCD
实际接线
常规站
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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。
电子式互感器应用 断路器智能接口技术应用 智能 变电站 高速工业通信网络技术发展 IEC61850标准的颁布和实施
务实 求精 协作 创新
智能变电站基础知识
南瑞继保电气有限公司
高级工程技术专家 陆伟
目录
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 智能变电站典型方案
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智能变电站简介
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 智能变电站典型方案

可以采用再采样技术实现同步采样 硬件和软件实现简单 通道传送瞬时标幺值
• 早期固定12通道，后扩展成22
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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
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调试的不同
智能站
笔记本
螺丝刀
常规站
智能站
抓报文
量接点
常规站
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留档的不同
智能站
SCD
图纸
常规站
智能站
虚端子图
竣工图
常规站
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维护的不同
智能站
状态检修
定检
常规站
智能站
检修压板
出口压板
常规站
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• 什么是GOOSE?
面向通用对象的变电站事件( GOOSE---Generic Object Oriented Substation Event) 是IEC 61850标准中用于满足变电站自动化系统快 速报文需求的一种机制
• 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）
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智能电网
（1）智能电网包含发电、输电、变电、配电、用电、调度6大环节
（2）智能变电站作为智能电网的重要节点，其概念派生于智能电网
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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；
（４） 数据的共享通过网络交换完成。
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一二次设备重新定位
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
端子箱
传统微机保护
A/D
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一二次设备重新定位
二次设备和一次设备功能重新定位： 一次设备智能化
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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 （GOOSE 报文）完成，取消了传统的二次继电器逻辑接。
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运行的不同
智能站
一体化平台
多系统切换
常规站
智能站
断链的影响
通讯不通
常规站
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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 智能变电站方案
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智能变电站常用名词
ICD CID SCD SSD GOOSE SV
• GOOSE传输的数据类型？
常见传输布尔量，整型，浮点型，位串
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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 • 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)
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MU介绍
MU merging unit-合并单元
• 用以对来自二次转换的电流和/或电压数据进行时 间相关组合的物理单元。
坚强 可靠 智能电网
友好 互动
清洁 环保
3、清洁环保是指促进可再 生能源发展与利用，降低 能源消耗和污染物排放， 提高清洁电能在终端能源 消费中的比重；
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；
透明 开放
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。
网络化 标准化 数字化
一次设备智能化及高级应用要求
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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； • 高级功能：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
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5ຫໍສະໝຸດ Baidu
智能变电站发展 智能变电站的演变和组成
智能电网
传统变电 站
综合自动 化变电站
IEC61850 变电站
数字化变 电站
智能变电站
智能一次
设备
高级 应用
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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
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
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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/GDW4412010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： • 合并单元应输出电子式互感器整体的采样响应延时， 额定延时时间不大于2ms。 • 采样值发送间隔离散值应小于10μ S. • 通道延时需要在采样数据集中作为一路通道发送。
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智能变电站的优势
• 一、二次设备间无电联系
无传输过电压和两点接地等问题
一次设备电磁干扰不会传输到集控室
• 各种功能共享统一的信息平台
监控、远动、保护信息子站、电压无功控制VQC和五防等一体
化
• 减小变电站集控室面积
二次设备小型化、标准化、集成化
二次设备可灵活布置
工作站1 GPS
工作站2
远动站
站控层
IEC60870 IEC61850 -5-103
MMS
RCS 保护
RCS 测控
其他 IED
间隔层
PCS 保护
PCS 测控
其他 IED
GOOSE
电缆
传统开关
光缆
MU
智能单元
CT/PT
过程层
ECVT
传统互感器
传统开关
电子式互感器
智能化开关
传统变电站结构图
智能变电站结构图
MMS MU 智能终端 过程层 虚端子 客户端 电子式互感器
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几个缩写区分
• IED
Intelligent Electronic Device
• ICD • CID
• SCD
智能电子设备
IED Capability Description
IED能力描述文件
Configured IED Description
GOOSE
光缆
MU
智能单元
过程层
ECVT
电子式互感器
智能化开关
智能变电站结构图
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智能变电站与常规站区别
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 智能变电站典型方案
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与常规站区别
工作站1 GPS 工作站2 远动站
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二者的比较方式 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）