变电站智能化设备与状态监测系统解决方案
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各变电站状态监测系统还可以通过电力通 信网络及路由器实现信息共享，为智能电 网的互动性、共享性要求做好有力的支撑。
状态监测中心系统结构框图
GPS 以太网
电力数据通信网
交换机
B/S结构
104
远方数据处理及通信装置
交换机
IEEE1588网 络对时方式
监测中心/远 方调度
路由器
VDU
打印机
交换机
状态监测站
lnType=" YEFN " lnInst="3" prefix="" desc="" /> <LNode iedName=" None " ldInst=" None " lnClass=" YPSH "
lnType=" YPSH " lnInst="4" prefix="" desc="" /> <TransformerWinding name="SHRTw1" type="PTW" >
一次设备
一次设备本体 （主变/电抗器
/GIS）
传感器及控制 信号
变送器 智能一次设备
智能组件柜
智能组件柜 （可根据需求 选配）： 智能单元 合并单元 检测单元 监测功能组主 IED（数据存 储、就地分 析） 保护、测控 电能质量监测 计量
智能设备系统框图
系统层网络
交换机 交换机柜
系统层
状态监测系 统： 1.状态显示 2.基本告警 3.可编程专 家系统
主油箱气体压力 光纤压力传感器，UDM-502-T合并单元
局部放电
DMS局放监测设备
智能组件柜
智能组件柜
智能组件柜 主变本体
主变本体，智能 组件柜
2个测温点
2个测温点 通道数
变送器接口
8气+微水监测
1个电流通道 气体压力变送 局部放电的超高
频信号
DC4－20mA电流 DC4－20mA电流 不用传感器，用公式
组网方案
智能组件柜
变压器智能组件柜方案 断路器智能组件柜方案 测量数字化方案 避雷器监测方案
变压器智能组件柜方案
状态监测项目 智能组件柜设计方案 状态监测设备介绍 变压器监测系统安装图
变压器状态监测项目
监测内容： 电子式互感器：电流数字化 主油箱气体压力：光纤压力传感器 顶层油温和底层油温：铂电阻 油中气体分析及油中微水：油色谱（8气+
逻辑节点
变压器：(power transformer)
类型 PTR
PTW
名称
默认关联 逻辑节点
默认terminal数
变压器 变压器绕组
YPTR YEFN YLTC YPSH
2卷变默认下跟 2个绕组，3卷 默认跟3个绕组 （PTW）
1
(这里将YEFN及YPSH都列了出来，其中YEFN为消弧线圈，YPSH为避雷器)
<Terminal name="Term1" connectivityNode="null/null/null/null" substationName="null" voltageLevelName="null" bayName="null" cNodeName="null"/> </TransformerWinding> </PowerTransformer>
。。。。。 其他变电站 。。
以太网
IEC61850
主变压器 监测功能组主IED
(由通用检测单元 装置兼任)
铁芯电流专业检 测单元
油色谱专业检测 单元
过程层交 换机
IEC61850
GIS 监测功能组主IED
(由通用检测单元 装置兼任)
避雷器专业检测 单元
局部放电专业检 测单元
过程层交 换机
站内系统结构
IEC61850-9-2
顶层油温
BWY-804J(TH)，UDM-502-T合并单元
智能组件柜
底层油温
BWY-804J(TH)，UDM-502-T合并单元
智能组件柜
监测
光纤绕组测温
-
油中溶解气体 油中水分
TROM-600HW-SD，UDM-502-T合并单元
铁心接地电流
TIC-I-SD，UDM-502-T合并单元
智能组件与系统层间实时传输SMV、GOOSE报文，支持 站域保护；
网络满流量时保证GOOSE响应的实时性，可靠抵御网络 风暴；
支持IEEE1588-2008或秒脉冲对时； 能够适应户外运行环境，工作温度范围-40℃~+85℃；
智能组件柜的环境适应能力
电磁兼容能力，可适 应智能组件柜内强电 磁干扰环境；
电压渐变抗扰度
电磁兼容性 能
电压暂降和短时中 断抗扰度
浪涌（冲击）抗扰 度
电快速瞬变脉冲群 抗扰度
振荡波抗扰度
静电放电抗扰度
+20%～-20%
50%暂降0.1s，中断 0.05s
4级
4级
3级
4级
工频磁场抗扰度
5级
脉冲磁场抗扰度
5级
阻尼振荡磁场抗扰 5级 度
射频电磁场辐射抗 3级 扰度
IEC61850标准服务支持
灵活的映射规则管理方案保证了应用模型的标准互 操作（模型标准化存在地区差异）；
各种开入、开出虚端子设计使得装置之间的信号连 接配置的标准化；
系统配置工具一、二次一体化设计，SSD和FUN； KEMA一致性认证是满足IEC61850互操作的基本
要求；
KEMA认证
智能变压器建模实例
逻辑节点 智能变压器模型
注 ： 1. H1站 域 网 络 交 换 机 、 H2组 件 内 网 络 交 换 机 2. P1、 P2功 能 模 块 组 3. MT1、 MT2功 能 模 块 组 主 板 4. M1-M6自 检 测 单 元 5. U1-U10隔 离 变 压 器
变压器智能组件柜设计方案一
有载分接开关、 冷却器
CT
测量数字化 开关、刀闸的位置 共50点
机械特性
机械特性 机械特性
共48点数 泄漏电流、动作次数
要求
包括同一间隔隔离开关、 接地开关等，支持顺序 操作 智能组件集成合并单元 空结点
485信号
4-20mA 4-20mA 4-20mA
IEC61850 4-20mA
变电站设备需求
表3.10kV开关柜
功 能
顶层底层油温铂电阻 绕组温度传感器 铁芯电流传感器 油色谱 检测单元
局部放电 检测单元
智能单元 合并单元
通用 检测单元
通用 检测单元
基于SISCO通信标准库开发的IEC61850-81的站层通信协议标准MMS；
支持过程层实时状态量采集和命令控制的 IEC61850-8-1的GOOSE协议标准；
支持过程层模拟量电流、电压的采样值服 务IEC61850-9-2标准格式；
IEC61850标准互操作
工具支撑最新IEC61850变电站配置文件Schema 语法校验功能保证了模型、服务的配置文件互操作 性；
<Terminal name="Term1" connectivityNode="null/null/null/null" substationName="null" voltageLevelName="null" bayName="null" cNodeName="null"/>
</TransformerWinding> <TransformerWinding name="SHRTw2" type="PTW" >
项目
组
设备选型
安装位置
测 10kV开关柜 QS-Safe1000光纤光 智能组件柜
量 在线测温
栅在线测温系统
实现功能 在线测温
要求 输出485接口
变电站设备需求
功 能
项目
组
表4.状态监测平台
设备选型
安装位置
状态可视化
状
态 基本告警功
监能 测
SHR-5000SD
平
台 可编程专家
诊断系统
主控室
系统特点
微水） 铁芯接地电流 ：选用穿心CT检测技术
智能组件的设计原则
各功能模块完全电气隔 离
内部信息只在智能组件 内部
站域共享信息连接至网 络
根据功能装置独立
系 统 网 络
U1
H1
U2
H2
U3 MT1
U4 M1
U5 P1 M2
U6 M3
U7 MT2
U8 M4
U9 P2 M5
U10 M6
POWER
智 能 组 件 内 部 结 构 示 意 图
UDM-502-G合并单元 UDM-502-G合并单元 UDM-502-G合并单元
PSD JC1-10/800
表2.GIS智能化项目 安装位置
实现功能
GIS智能组件柜
GOOSE跳合闸
GIS智能组件柜 GIS智能组件柜 GIS智能组件柜
GIS智能组件柜
GIS智能组件柜 GIS智能组件柜
GIS智能组件柜 GIS智能组件柜
变电站智能化设备与状态监测系 统解决方案
2010年04月09日
主要内容
变电站智能设备状态监测系统解决方案概 述
变电站智能设备状态监测系统详细设计
变电站智能设备状态监测系统解决方案概述
整体方案 站内系统结构 方案概述 系统特点
整体方案
智能变电站状态监测中心系统由监测中心 系统软件和各变电站的状态监测系统共同 组成。中心通过电力通信网络连接各变电 站（应用IEC61850标准或104规约或B/S结 构访问服务），获取各变电站的实时信息， 和评价结果，同时可以调用各变电站内的 设备历史数据、特征曲线等信息。
lnType=" YPTR " lnInst="1" prefix="" desc="" /> <LNode iedName=" None " ldInst=" None " lnClass=" YLTC "
lnType=" YLTC " lnInst="2" prefix="" desc="" /> <LNode iedName=" None " ldInst=" None " lnClass=" YEFN "
智能变压器模型
变压器独立建立间隔。一次设备用PTR、PTW等建模。 过程层接口LN固定包括YPTR、YLTC。 如下为示例： <PowerTransformer name=”1#主变” type="PTR" > <LNode iedName=" None " ldInst=" None " lnClass=" YPTR "
系统详细设计
智能组件设计 组网方案设计 状态监测系统
智能组件平台
可灵活扩展，具备下列功能：
接入电子式PT、CT； 模拟量输入（4~20mA,0~5V）及可编程的485/CAN接口，可方便
接入各式传感器； 可监视并控制断路器、隔离开关、接地开关、快速接地开关等； 集成保护、测控、计量功能； 具有PT并列、电压切换功能；
管理监控
方案概述
本方案采用思源电气的智能组件平台，接 入思源电气在市场上成熟的油色谱在线监 测系统；铁芯电流在线监测系统；避雷器 在线监测系统；断路器机械特性在线监测 系统，其中包括断路器分合闸线圈电流波 形、储能电机工作状态；断路器网络化操 控、数字化测量等智能化设备。
思源电气作为智能变电站状态监测系统的 集成供应商，能够提供较为完备的站级智 能设备状态监测的系统解决方案。
变电站设备需求
功能 组
项目
控制
冷却器 有载分接开关
测量
集成 CT
表1.变压器智能化项目
设备选型
安装位置
ຫໍສະໝຸດ Baidu
实现功能
UDM-502-T合并单元 UDM-502-T合并单元
变压器智能组件 柜
变压器智能组件 柜
控制风扇 4组，8个控制结
点
有载调压的控制
UDM-502-T合并单元
智能组件柜
测量数字化
要求 实现智能组件控制 实现智能组件控制
计算得到
485接口
穿心CT 输出DC4-20mA 外置式传感器
变电站设备需求
功能 项目 组
控制
网络化操动控 制
测量 GIS 互感器
位置信息 气体密度 SF6气体水分 分合闸线圈电 流波形 监测 分合闸时间 储能电机工作 状态
局部放电 避雷器状态
设备选型
UDM-502-G合并单元
UDM-502-G合并单元 UDM-502-G合并单元 埃肯
我们提供的变电站智能设备状态监测系统方案， 充分结合了公司自身技术、生产、市场优势，提 供国际先进的TROM-600HW-SD智能油色谱在线 监测系统、TIC-I-SD智能铁芯电流在线监测系统、 JC1-10/800避雷器在线监测系统、SD-CB-CBM 断路器状态监测系统，同时可以方便地接入市场 上成熟的ECOM公司的SF6微水监测系统，而且 该变电站智能设备状态监测系统对于加拿大 OPSENS公司的光纤压力监测系统同样可以方便 接入。该变电站智能设备状态监测系统提供了其 他站内在线监测子系统的接入兼容接口，使系统 扩展及升级非常便利。
系统特点
思源电气变电站智能设备状态监测系统，由功能 传感变送器、智能组件柜、系统层网络、状态监 测系统软件有机组成。通信协议完全符合 IEC61850标准，模型符合IEC61850-90-3的标准 框架。遵循《Q/GDW XXX-2009高压设备智能化 技术导则》，融合了数学模型、模式识别、数据 挖掘等先进工具的专家系统，使系统具有“测量 数字化、控制网络化、分析就地化、状态可视化、 功能一体化、信息互动化”的特征。
状态监测中心系统结构框图
GPS 以太网
电力数据通信网
交换机
B/S结构
104
远方数据处理及通信装置
交换机
IEEE1588网 络对时方式
监测中心/远 方调度
路由器
VDU
打印机
交换机
状态监测站
lnType=" YEFN " lnInst="3" prefix="" desc="" /> <LNode iedName=" None " ldInst=" None " lnClass=" YPSH "
lnType=" YPSH " lnInst="4" prefix="" desc="" /> <TransformerWinding name="SHRTw1" type="PTW" >
一次设备
一次设备本体 （主变/电抗器
/GIS）
传感器及控制 信号
变送器 智能一次设备
智能组件柜
智能组件柜 （可根据需求 选配）： 智能单元 合并单元 检测单元 监测功能组主 IED（数据存 储、就地分 析） 保护、测控 电能质量监测 计量
智能设备系统框图
系统层网络
交换机 交换机柜
系统层
状态监测系 统： 1.状态显示 2.基本告警 3.可编程专 家系统
主油箱气体压力 光纤压力传感器，UDM-502-T合并单元
局部放电
DMS局放监测设备
智能组件柜
智能组件柜
智能组件柜 主变本体
主变本体，智能 组件柜
2个测温点
2个测温点 通道数
变送器接口
8气+微水监测
1个电流通道 气体压力变送 局部放电的超高
频信号
DC4－20mA电流 DC4－20mA电流 不用传感器，用公式
组网方案
智能组件柜
变压器智能组件柜方案 断路器智能组件柜方案 测量数字化方案 避雷器监测方案
变压器智能组件柜方案
状态监测项目 智能组件柜设计方案 状态监测设备介绍 变压器监测系统安装图
变压器状态监测项目
监测内容： 电子式互感器：电流数字化 主油箱气体压力：光纤压力传感器 顶层油温和底层油温：铂电阻 油中气体分析及油中微水：油色谱（8气+
逻辑节点
变压器：(power transformer)
类型 PTR
PTW
名称
默认关联 逻辑节点
默认terminal数
变压器 变压器绕组
YPTR YEFN YLTC YPSH
2卷变默认下跟 2个绕组，3卷 默认跟3个绕组 （PTW）
1
(这里将YEFN及YPSH都列了出来，其中YEFN为消弧线圈，YPSH为避雷器)
<Terminal name="Term1" connectivityNode="null/null/null/null" substationName="null" voltageLevelName="null" bayName="null" cNodeName="null"/> </TransformerWinding> </PowerTransformer>
。。。。。 其他变电站 。。
以太网
IEC61850
主变压器 监测功能组主IED
(由通用检测单元 装置兼任)
铁芯电流专业检 测单元
油色谱专业检测 单元
过程层交 换机
IEC61850
GIS 监测功能组主IED
(由通用检测单元 装置兼任)
避雷器专业检测 单元
局部放电专业检 测单元
过程层交 换机
站内系统结构
IEC61850-9-2
顶层油温
BWY-804J(TH)，UDM-502-T合并单元
智能组件柜
底层油温
BWY-804J(TH)，UDM-502-T合并单元
智能组件柜
监测
光纤绕组测温
-
油中溶解气体 油中水分
TROM-600HW-SD，UDM-502-T合并单元
铁心接地电流
TIC-I-SD，UDM-502-T合并单元
智能组件与系统层间实时传输SMV、GOOSE报文，支持 站域保护；
网络满流量时保证GOOSE响应的实时性，可靠抵御网络 风暴；
支持IEEE1588-2008或秒脉冲对时； 能够适应户外运行环境，工作温度范围-40℃~+85℃；
智能组件柜的环境适应能力
电磁兼容能力，可适 应智能组件柜内强电 磁干扰环境；
电压渐变抗扰度
电磁兼容性 能
电压暂降和短时中 断抗扰度
浪涌（冲击）抗扰 度
电快速瞬变脉冲群 抗扰度
振荡波抗扰度
静电放电抗扰度
+20%～-20%
50%暂降0.1s，中断 0.05s
4级
4级
3级
4级
工频磁场抗扰度
5级
脉冲磁场抗扰度
5级
阻尼振荡磁场抗扰 5级 度
射频电磁场辐射抗 3级 扰度
IEC61850标准服务支持
灵活的映射规则管理方案保证了应用模型的标准互 操作（模型标准化存在地区差异）；
各种开入、开出虚端子设计使得装置之间的信号连 接配置的标准化；
系统配置工具一、二次一体化设计，SSD和FUN； KEMA一致性认证是满足IEC61850互操作的基本
要求；
KEMA认证
智能变压器建模实例
逻辑节点 智能变压器模型
注 ： 1. H1站 域 网 络 交 换 机 、 H2组 件 内 网 络 交 换 机 2. P1、 P2功 能 模 块 组 3. MT1、 MT2功 能 模 块 组 主 板 4. M1-M6自 检 测 单 元 5. U1-U10隔 离 变 压 器
变压器智能组件柜设计方案一
有载分接开关、 冷却器
CT
测量数字化 开关、刀闸的位置 共50点
机械特性
机械特性 机械特性
共48点数 泄漏电流、动作次数
要求
包括同一间隔隔离开关、 接地开关等，支持顺序 操作 智能组件集成合并单元 空结点
485信号
4-20mA 4-20mA 4-20mA
IEC61850 4-20mA
变电站设备需求
表3.10kV开关柜
功 能
顶层底层油温铂电阻 绕组温度传感器 铁芯电流传感器 油色谱 检测单元
局部放电 检测单元
智能单元 合并单元
通用 检测单元
通用 检测单元
基于SISCO通信标准库开发的IEC61850-81的站层通信协议标准MMS；
支持过程层实时状态量采集和命令控制的 IEC61850-8-1的GOOSE协议标准；
支持过程层模拟量电流、电压的采样值服 务IEC61850-9-2标准格式；
IEC61850标准互操作
工具支撑最新IEC61850变电站配置文件Schema 语法校验功能保证了模型、服务的配置文件互操作 性；
<Terminal name="Term1" connectivityNode="null/null/null/null" substationName="null" voltageLevelName="null" bayName="null" cNodeName="null"/>
</TransformerWinding> <TransformerWinding name="SHRTw2" type="PTW" >
项目
组
设备选型
安装位置
测 10kV开关柜 QS-Safe1000光纤光 智能组件柜
量 在线测温
栅在线测温系统
实现功能 在线测温
要求 输出485接口
变电站设备需求
功 能
项目
组
表4.状态监测平台
设备选型
安装位置
状态可视化
状
态 基本告警功
监能 测
SHR-5000SD
平
台 可编程专家
诊断系统
主控室
系统特点
微水） 铁芯接地电流 ：选用穿心CT检测技术
智能组件的设计原则
各功能模块完全电气隔 离
内部信息只在智能组件 内部
站域共享信息连接至网 络
根据功能装置独立
系 统 网 络
U1
H1
U2
H2
U3 MT1
U4 M1
U5 P1 M2
U6 M3
U7 MT2
U8 M4
U9 P2 M5
U10 M6
POWER
智 能 组 件 内 部 结 构 示 意 图
UDM-502-G合并单元 UDM-502-G合并单元 UDM-502-G合并单元
PSD JC1-10/800
表2.GIS智能化项目 安装位置
实现功能
GIS智能组件柜
GOOSE跳合闸
GIS智能组件柜 GIS智能组件柜 GIS智能组件柜
GIS智能组件柜
GIS智能组件柜 GIS智能组件柜
GIS智能组件柜 GIS智能组件柜
变电站智能化设备与状态监测系 统解决方案
2010年04月09日
主要内容
变电站智能设备状态监测系统解决方案概 述
变电站智能设备状态监测系统详细设计
变电站智能设备状态监测系统解决方案概述
整体方案 站内系统结构 方案概述 系统特点
整体方案
智能变电站状态监测中心系统由监测中心 系统软件和各变电站的状态监测系统共同 组成。中心通过电力通信网络连接各变电 站（应用IEC61850标准或104规约或B/S结 构访问服务），获取各变电站的实时信息， 和评价结果，同时可以调用各变电站内的 设备历史数据、特征曲线等信息。
lnType=" YPTR " lnInst="1" prefix="" desc="" /> <LNode iedName=" None " ldInst=" None " lnClass=" YLTC "
lnType=" YLTC " lnInst="2" prefix="" desc="" /> <LNode iedName=" None " ldInst=" None " lnClass=" YEFN "
智能变压器模型
变压器独立建立间隔。一次设备用PTR、PTW等建模。 过程层接口LN固定包括YPTR、YLTC。 如下为示例： <PowerTransformer name=”1#主变” type="PTR" > <LNode iedName=" None " ldInst=" None " lnClass=" YPTR "
系统详细设计
智能组件设计 组网方案设计 状态监测系统
智能组件平台
可灵活扩展，具备下列功能：
接入电子式PT、CT； 模拟量输入（4~20mA,0~5V）及可编程的485/CAN接口，可方便
接入各式传感器； 可监视并控制断路器、隔离开关、接地开关、快速接地开关等； 集成保护、测控、计量功能； 具有PT并列、电压切换功能；
管理监控
方案概述
本方案采用思源电气的智能组件平台，接 入思源电气在市场上成熟的油色谱在线监 测系统；铁芯电流在线监测系统；避雷器 在线监测系统；断路器机械特性在线监测 系统，其中包括断路器分合闸线圈电流波 形、储能电机工作状态；断路器网络化操 控、数字化测量等智能化设备。
思源电气作为智能变电站状态监测系统的 集成供应商，能够提供较为完备的站级智 能设备状态监测的系统解决方案。
变电站设备需求
功能 组
项目
控制
冷却器 有载分接开关
测量
集成 CT
表1.变压器智能化项目
设备选型
安装位置
ຫໍສະໝຸດ Baidu
实现功能
UDM-502-T合并单元 UDM-502-T合并单元
变压器智能组件 柜
变压器智能组件 柜
控制风扇 4组，8个控制结
点
有载调压的控制
UDM-502-T合并单元
智能组件柜
测量数字化
要求 实现智能组件控制 实现智能组件控制
计算得到
485接口
穿心CT 输出DC4-20mA 外置式传感器
变电站设备需求
功能 项目 组
控制
网络化操动控 制
测量 GIS 互感器
位置信息 气体密度 SF6气体水分 分合闸线圈电 流波形 监测 分合闸时间 储能电机工作 状态
局部放电 避雷器状态
设备选型
UDM-502-G合并单元
UDM-502-G合并单元 UDM-502-G合并单元 埃肯
我们提供的变电站智能设备状态监测系统方案， 充分结合了公司自身技术、生产、市场优势，提 供国际先进的TROM-600HW-SD智能油色谱在线 监测系统、TIC-I-SD智能铁芯电流在线监测系统、 JC1-10/800避雷器在线监测系统、SD-CB-CBM 断路器状态监测系统，同时可以方便地接入市场 上成熟的ECOM公司的SF6微水监测系统，而且 该变电站智能设备状态监测系统对于加拿大 OPSENS公司的光纤压力监测系统同样可以方便 接入。该变电站智能设备状态监测系统提供了其 他站内在线监测子系统的接入兼容接口，使系统 扩展及升级非常便利。
系统特点
思源电气变电站智能设备状态监测系统，由功能 传感变送器、智能组件柜、系统层网络、状态监 测系统软件有机组成。通信协议完全符合 IEC61850标准，模型符合IEC61850-90-3的标准 框架。遵循《Q/GDW XXX-2009高压设备智能化 技术导则》，融合了数学模型、模式识别、数据 挖掘等先进工具的专家系统，使系统具有“测量 数字化、控制网络化、分析就地化、状态可视化、 功能一体化、信息互动化”的特征。