智能化组合电器介绍

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开关设备能接收程序化操作指令,自动
状态可视化
这里所谓状态可视并非
按照规定的时序和逻辑闭锁要求逐一完
成各指令所规定的操作。
对运行人员而言,而是对相
关系统的,如高压设备运行 管理系统和电网调度系统。
这些系统可以“看”到
所属设备的健康状态,以便 自动生成检修建议方案和针 对可靠性显著下降设备的故 障切除预案,以优化电网的 运行。
西开电气智能开关解决方案 1
编制智能开关企业标准 为满足和实现智能组件和开关本体一体化设计,西开电气在前期 研究和试点工程基础上对智能开关的一体化设计原则、方法、系统通讯、 试验方法等制定出系列化的企业标准或导则。
西开电气智能开关解决方案
智能开关相关文件 智能高压开关设备技术规范 SF6气体状态监测IED技术规范 断路器状态监测IED技术规范 SF6气体状态监测传感器技术规范 编号 0KA.521.1115 0KA.520.1047 0KA.520.1048 0KA.521.1102 0KA.521.1103 0KA.521.1104 0KA.684.049 0KA.684.048
智能控制柜
电子式电流互感 器 电子式电压互感 器
光缆 光缆 继电保护装置
合并单元
过程层网络 IEC61850
电缆/光缆
开关设备 控制器
监控主机
机构
通讯电缆
测控装置
主监测IED
站控层网络 IEC61850
SF6气体压力 传感器
位移传感器 小电流传感器 UHF传感器 避雷器远传器
通讯电缆 通讯电缆 通讯电缆 通讯电缆

智能组件原理介绍
1 电子式互感器
2 在线监测部分
SF6状态在线监测 断路器机构状态监测
避雷器在线监测 局部放电在线监测 开关室环境的SF6、O2的测量
3 智能控制部分 4 智能控制柜
1
电子式互感器
电子式电流互感器目前采用的主要是:罗斯线圈原理、全光 纤法拉第磁光原理。电子式电压互感器采用的是电容分压的原 理。
徽铜陵252kV GIS、新加坡420kV GIS、三峡地下变550kV GIS、兰州东800kV GIS、 1000kV HGIS湖北荆门变等广泛的 电压等级80多个工程。 其中在550kV GIS三峡地下变工程中,作为高压设备总包
商还负责集成下放的配套继电保护二次设备。
西开电气智能开关背景回顾 2、智能开关前期典型试验情况 2008年依托三峡地下站550kVGIS工程项目,GIS就地实现 控制保护一体化,并对集智能元件一体的550kVGIS进行了型 式试验。
合并单元 交换机
大量减少电磁式CT、VT绕组线圈数量;减小壳 体体积 安装在智能组件柜,网络传输
每间隔配备一个
西开电气智能开关解决方案 5
智能开关方案的技术特点
状态可视化
测量数字化
SF6气体绝缘 金属封闭智能开关设备
操作程序化
控制网络化
西开电气智能开关解决方案 测量数字化
开关设备控制器、电子式电流互感器与电压互感器、合并单元按 照IEC61850规约通信,通过网络传输相关数字化测量和检测信息
一次 结构
5 6 7 9 2
一次导体
密封端子板 电气箱 电源线及屏蔽电缆
1.基于GIS成熟设计技 术下的整体设计,保证 了GIS设备的安全性、 可靠性。 2.提高了ECT的标准 化程度,便于实现工程 的扩展。 3.保证了GIS的整体美 观性。
线圈(低功率、罗氏线圈) 采集器 数据传输光纤 合并单元
二次 测量
布置图
局放调理单元
智能控制柜
耐腐蚀措施 电磁兼容屏蔽防护措施 抗振动措施 除湿散热措施
柜外壁
屏蔽铜箔 电磁屏蔽密封条
带屏蔽网的通风窗
外门
西开电气智能开关解决方案 三 1 2 3 4 5 西开电气智能开关解决方案
编制智能开关企业标准
智能组件同高可靠性开关的高度融合
智能组件的一体化设计集成
智能开关方案的实施 智能开关方案的技术特点
断路器机械特性位移传感器技术 规范
局放传感器技术规范 断路器机械特性实时监测导则 高压开关SF6气体压力温度特性
高压开关SF6断路器电寿命曲线方程
0KA.684.047
西开电气智能开关解决方案 2
智能组件同高可靠性开关的高度融合 在智能开关上实现了智能组件同开关本体的高度融合,在此基础上西
开电气在国网智能化专项招标中业绩突出,中标率超过50%
GIS间隔智能监测装置及各 IED装置分别采集局放、断 路器状态、SF6气体状态、 避雷器仪表等信号,并转化 为数字量进行分析。
47
西开电气智能开关解决方案 控制网络化
开关设备不仅能完成继电保护控制指令,还能按照IEC61850规约通 信, CB\DS\ES\FES正确执行网络遥控命令。
西开电气智能开关解决方案 操作程序化
在型式试验中,智能控制柜与550kV GIS设备连接,通过
智能柜控制GIS进行分合操作,在国家高压电器检验检测中心 完成高电压、大电流、强磁场、操作振动等环境下的型式试验 验证。
西开电气智能开关背景回顾
就地控制保护一体化的550kVGIS 型式试验
FES短路关合对GIS控 制保护系统的影响 DS开合时的VFTO对GIS 控制保护系统的影响 高压绝缘试验下对 GIS控制保护系统的影响 GIS操作振动对GIS控 制保护系统的影响
西开电气智能开关背景回顾
就地控制保护一体化的550kVGIS 型式试验
试验结论: 就地控制保护一体化的 550kVGIS 进行了高电压、
大电流、强磁场、操作振
动等环境下的可靠性验证, 在试验过程中不受干扰,
控制与操作正常,信号显
示良好。抗振动、抗干扰 可靠性通过验证。
西开电气智能开关背景回顾 3、西开电气智能化GIS 为满足坚强智能电网,2010年4月,西开电气研发出符合国网智 能化开关标准,IEC61850体系构架的智能化GIS。 智能控制柜
ECT通常包含图中所示11项 (图1中序号1-11)主要部件, 这些主要部件大致可分为一次 结构部分和二次测量部分。
ECT典型结构图
西开电气智能开关解决方案 ECT的配置方案
图1中 序号
1
方案优点
部件名称
螺栓及密封圈装配 ECT壳体 内屏蔽
配置方式 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ √ √ √ √
3 4
电子式CT 电子式VT
局放探头
合并单元 开关控制器
监测IED SF6气体压力传感器机械特性传感器 LA远传监测表
西开电气智能开关背景回顾
国务院国资委黄淑和副主任一行莅临指导智能化工作
西开电气智能开关背景回顾
与电网公司、设计院、中试所、电科院等智能化技术交流
西开电气智能开关背景回顾
2010年11月,李克强总理视察我公司智能化样机现场
电子式电流互感器原理
电子式光学互感器原理
电子式电压互感器原理
2
在线监测部分
西开电气GIS状态监测IED
SF6状态在线监测
断路器机构状态监测
断路器机构状态监测
分闸线圈电流传感器
合闸线圈电流传感器
数字量信号 光电 耦合 电路 信号 处理 电路 A/D 转换 电路 电源模块 DSP TMS320F2812
电机电流传感器
机构动作行程 位移传感器 断路器状态 电平信号
主控单元 GPS接口 光电 耦合 电路 CAN 总线 通信 接口 GPS对时 信号
辅助开关
开关量信号
监测分析系统
断路器机构状态监测
储能 电机 电流 监测
合闸电 流监测
分闸电 流1监测
分闸电 流2监测
断路器机构状态监测
外形尺寸
断路器机构状态监测
西开电气GIS状态监测功能组IED
西开电气智能开关解决方案
通过统一各IED的板卡尺寸、编制传感器及各 模块间的接口协议软件和数据分析系统,设 计连接背板、外形结构,实现各IED的集成化 ,实现一台装置集成各项监测功能。
SF6传感器 机械特性传感器
外形尺寸 监测 分析 系统 监测 模块
通讯接口
避雷器传感器
高压智能开关设备
目 录
一、西开电气智能开关背景回顾 二、智能组件原理介绍 三、西开电气智能开关解决方案
四、结语
一 1
2 3
西开电气智能开关背景回顾
概述
智能开关前期典型试验情况
西开电气智能化GIS
西开电气智能开关背景回顾 1、概述 西开电气自1996年就已开展智能化技术研究。
自1998年就相继成功应用在香港中华电力145kV GIS 、安
绝缘子表面固定金属微粒(M)缺陷
气隙(G)缺陷
局部放电在线监测
外置式
窗式 内置式
几种典型的探头
3
智能控制部分
测控保护一wenku.baidu.com化
断路器选相合闸
将主控室的保 护控制下放至 设备控制柜。
4
智能控制柜
智能控制柜
状态监测
(包括机构状态和 监测功能)
报警器
智能终端 1
智能终端 12
智能组件
选项合闸控制器
含SF6气体、
机构状态监测
VLAN分区
局放监测IED 避雷器IED
交换机
交 换 机
西开电气智能开关解决方案 3
智能组件的一体化设计集成
3.1 GIS状态监测功能组IED的技术方案 鉴于早期试点智能化工程中各智能组件厂家技术参差不齐、接口繁多混 乱的情况,西开电气依据智能开关标准对在线监测IED进行了高度集成和开发, 可极大的简化和方便实现出厂和现场对各智能组件IED的联调及通讯。
8 10 11
注:“○”表示西开电气制造并供货,”√”表示西开 电气供货或选配其它专业厂家产品,但线圈尺寸、结构 、装配方式以及相关参数等需满足一次结构要求。
西开电气智能开关解决方案 4
智能开关方案的实施
智能组件 智能组件柜 开关设备控制器 SF6气体状态监测 G I S 间 隔 智 能 监 测 装 置 高压开关设备结构一体化 与就地控制柜合并在原就地控制柜布置的位置 大量减少CB\DS\ES\FES机构的辅助开关接点数 SF6密度传感器 SF6微水传感器 温度传感器 安装在本体原接表计的自封 街头处 备注
SF6状态监测
避雷器状态监测
局放在线监测
西开电气智能开关解决方案
3.2 GIS用电子式互感器(ECT)的整体解决方案 电子式电流互感器目前采用的主要是:罗斯线圈原理、全光纤法拉第磁光 原理。电子式电压互感器采用的是电容分压原理。
按照GIS设备整体化、系统化要求,为保证GIS的整体安全性、可靠性,西 开电气做为GIS主设备生产厂家,提供整体ECT设计和解决方案。其主要组成 部分如下图所示。
两种安装方法:
2个M4螺钉,螺钉旋在加工好的螺纹孔 上,或者在薄板另一侧带螺母。
1 4个M3螺纹镶柱,螺钉旋紧顶住端子 排,使之定位在端子排上。
2
断路器机构状态监测
断路器机构状态监测
避雷器在线监测
局部放电在线监测
局部放电在线监测 特高频法(UHF) 高压电极上金属突出物(N)缺陷
自由金属微粒(P)缺陷
西开电气智能开关解决方案 功能一体化
一体化设计技术
计量 在线监测
控制
传感器 植入
西开电气智能开关解决方案 信息互动化
站控层通信网络
通讯协议统一化
智能组件包括过程层网
络通信和站控层网络通信,
智能组件 继电保护装置 计量装置 系统测控装置 继保指令 开关设备控制器 至继保设备 合并单元
GIS 间 隔 智 能 监 测 装 置
每间隔配备一个
每个气室配备一个 每个断路器机构一个 每个分合闸回路一个
断路器机械特性
断路器机构状态 局部放电状态
位移传感器
小电流传感器 局放UHF传感器
安装在断路器机构
安装在断路器分合控制回路 安装在本体监测点内部手孔 盖上
避雷器在线状态
视频在线
避雷器转换器
视频探头
避雷器接地线
需监测的触头
根据主接线每个监测 点配备一个
通讯协议 背板连接
局放传感器
西开电气智能开关解决方案
功能:
GIS间隔智能监测装置是智能变电 站过程层设备 承担状态监测结果的综合分析, 并与相关系统进行信息互动; 采用IEC61850协议接入站控层网 络,其中监测数据仅在召唤时传送。
西开电气智能开关解决方案 西开电气GIS状态监测功能组IED
模块 主IED分析系统 断路器机械特性监 测 功能 接收各模块上传数据,并进行就地 综合分析,与站控层通讯 接收机械特性传感器传递电流和行 程数据并进行处理形成各种曲线, 将处理结果发送至主IED分析系统 召唤SF6传感器采集的数据,并进行 处理,将处理结果发送至主IED分析 系统 召唤避雷器传感器采集的数据,并 进行处理,将处理结果发送至主IED 分析系统 接收局放传感器传递的局部放电信 号,进行局放分析,判断是否有放电 现象发生,将处理结果发送至主IED 分析系统 符合IEC 61850规 约要求 各模块 可独立 成装置, 亦可随 意进行 组合 说明
遵循DL/T 860(IEC61850)
通信协议。
智能组件内所有IED都接
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