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
• 采用IEC69870-5-1的FT3格式，故常称之为FT3格式
• 传输延时确定 • 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
• 固定12通道
扩展FT3
• 为了满足变电站更加灵活的需求，国网公司在《Q/GDW4412010智能变电站继电保护技术规范》对60044-8所定义的通 用帧格式从12通道扩展到22通道，一般称之为扩展FT3格式
交 流 输 入 组 件
保
SMV 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
IED 传统微机保护 数字化保护
智能终端
智能变电站_方案
打印 服务器 一体化平台 服务器1 服务器2 操作员站 五防 工作站 继电保护 工程师站 各级调度、 集控中心
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： • 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10μS.
• 生存时间（TAL（timeAllowedtoLive））
GOOSE报文的允许生存时间，即有效时间，用于通知接收方等待下一次重传的最长 时间。如果在该时间间隔内部没有收到新报文，接收方将认为关联丢失.61850 标准建议为T0的2倍。 •
UTC时间（(Universal Time Coordinated）
• 合并单元是实现ECVT 与二次设备接口的关 键装置
- 数据合并及发送。合并单元同时接受并处理三相电流和 三相电压信号，并按IEC60044-8 或IEC61850-9-2 格式输 出送给二次设备使用；
- 数据同步。合并单元实现独立采样的三相电流和三相电 压信号的同步。
过程层技术
智能变电站过程层设备
• MU的采样同步：
MU利用同步时钟同步电子式互感器的采样，同步可采用 同步法或插值法，采样的同步误差不大于±1us。 A、同步法： 由MU向电子互感器发送采样脉冲。 B、插值法：电子互感器各自独立采样，并将采样的一次 电流或电压数据以固定延时时间发送至MU，MU以同步时 钟为基准插值。
• MU的采样频率：
SV输 1 仿真故障 入 2 跳闸 3 新位置 4 重合 5 新位置
电缆 开关
测试仪输入
线路保护A
GOOSE
线路保护B
智能终端A
智能终端B
电缆
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 线路保护B
线路保护A
GOOSE
智能终端A
闭锁重合
智能终端B
数字化变 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 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 数字化 智能 变电站 断路器智能接口技术应用 高速工业通信网络技术发展 IEC61850标准的颁布和实施 一次设备智能化及高级应用要求
• 智能终端的定义：smart terminal
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；
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；
电缆 电缆
电缆 开关
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。 • 装置重启：stNum,sqNum都从1开始。
GO:
SV:
过程层信息传输
过程层技术
3.2 智能变电站过程层设备
• 智能变电站过程设备： 合并单元、智能终端和过程层交换机。
MU
智能终端
交换机
过程层技术
智能变电站过程层设备
• 合并单元定义（MU：merging unit）：
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。合并单元可是互感器的一个组成件， 也可是一个分立单元。
过程层技术
过程层技术
智能变电站过程层特点
智能变电站分层
过程层技术
智能变电站过程层特点
• 过程层设备： • 电子式互感器：实现采样 的数字化。 • 合并单元：实现采样的共 享化。 • 智能终端：实现开关、刀 闸开入开出命令和信号的 数字化。
过程层信息传输
过程层技术
3.1 智能变电站过程层特点
• 过程层设备可靠性要求： • 过程层信息的传输要求准 确、可靠、快速。可分为 两种： • SV：周期性采样信号，要 求保证传输的实时性和快 速性。 • GO：事件驱动的开入开 出信号。实时性和可靠性 要求高。
• MU的必要性：
电子式互感器的远端模块输出没有统一规定，各厂家使用 的原理、介质系数、二次输出光信号含义不相同。因此， 电子式互感器输出的光信号需要同步、系数转化等处理后 ，以统一的数据格式供二次设备使用。否则，电子式互感 器无法与二次设备通信。 合并单元是电子式互感器接口的重要组成部分。
过程层技术
……
RCS - 9785 系列 GPS 对时装置
RCS-9698H
以太网
PCS-931
PCS-9705
PCS-915
PCS-943
PCS-915
光纤以太网
GOOSE网
光纤GOOSE网
PCS-222智能终端
PCS-221 MU
PCS-222智能终端
PCS-221 MU
220kV保护室
110kV保护室
PCS-221 ECVT
• UCA 9-2 LE : Implementation guide for digital interface to instrument transformers using IEC 61850-9-2
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
• 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 • 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)
感性认识GOOSE（线路跳闸）
44-8报文（借助仪器）
9-2报文标注
过程层技术
智能变电站过程层特点
• 智能变电站过程层网络相当于常规变电站的二次 电缆，各IED之间的信息通过报文交换，信息回路 主要包括SV采样、GO开入和开出。 • 从结构上讲，智能变电站可分为站控层设备、间 隔层设备、过程层设备、站控层网络和过程层网 络，即“三层两网”。间隔层设备跨两个网络 。 • 从功能实现上讲，智能变电站可分为过程层（含 设备和网络）和站控层。过程层面向一次设备， 站控层面向运行和继保人员。