智能变电站系统结构概述

现阶段智能变电站主流系统结构
工作站1 工作站2 远动站 GPS
IEC61850
站控层
MMS
U系列 保护
U系列 测控
其他 IED
间隔层
光缆
SV+GOOSE
MU
智能单元
ECVT
电子式互感器 智能化开关
智能变电站结构图
过程层
合并单元功能
➢交流模拟量采集：间隔合并单元支持12路模拟量输入、PT合并单元支持15路模 拟量输入；
智能终端功能
➢开关量(DI)和模拟量(AI)采集功能；
➢开关量(DO)开出功能
➢具有断路器控制功能
➢具备断路器操作箱功能，包含分合闸回路、电流保持、合后监视、重合闸、操 作电源监视和控制回路断线监视等功能。断路器防跳功能以及各种压力闭锁功 能在断路器本体操作机构中实现。
➢具备信息转换和通信功能，支持以GOOSE方式上传一次设备的状态信息，同时接 手来自二次设备的GOOSE下行控制命令，实现对一次设备的实时控制功能。
合并单元分类
➢ 1.PT合并单元:PSMU602GV
用于各电压等级PT间隔，采集母线电压，并实现PT 并列功能
➢ 2.间隔合并单元:PSMU602GC
用于各电压等级，采集间隔电流、线路UX、接收PT 合并单元来的母线电压，可实现PT切换功能
合并单元正视图
智能终端功能
思考：谁的“终端”？ 规范释义：与一次设备采用电缆连接，与保护、 测控装置采用光纤连接，实现对一次设备（如断 路器、刀闸、变压器等）的测量控制功能。
智能终端正视图
智能变电站三种网络模式
由于采用了数字信号，因此数据共享非常方便。 故智能化变电站的采样跳闸模式可以有多种灵活 的组合方式，主要有直采直跳、网采网跳、直采 网跳等方式。
特直点：采直跳模式
保护装置以点对点通信模式和MU通信，获取交流采样数据， 保护跳闸、保护开入通过保护装置和智能终端点对点通信模 式实现。用于测控的信号、告警、位置等信息通过GOOSE 网络实现共享。
➢配置单套非电量保护 ➢各侧合并单元、智能终端、过 程层网络双重化配置 ➢合并单元和保护采用直采方式
合 并
高压侧 单
元
GOOSE网 SV网
➢智能终端和保护采用直跳方式
➢保护跨间隔信息采用GOOSE 网络传输方式
主变保护
➢非电量保护应就地直接电缆跳闸
SV网
➢各设备均应组网
GOOSE网
低压侧 合
并 单 元
➢每套保护具有完整的主后备保护
➢母线合并单元采集母线电压并 点对点将电压发送给间隔合并单元
SV网 GOOSE网
➢间隔合并单元采集电流和UX
合
智
➢合并单元和保护采用直采方式
并 单
能 终
➢智能终端和保护采用直跳方式
元
端
➢保护跨间隔信息采用GOOSE 网络传输方式（如启动母差失灵、 母差动作远跳功能等） ➢测控通过网络与合并单元、智能 终端传输信息
➢智能终端应具备GOOSE命令记录功能，记录收到GOOSE命令时刻、GOOSE命令来源 及出口动作时刻等内容。
➢可支持光纤B码、PPS秒脉冲及IEEE1588同步方式
➢智能终端应具备完善的自诊断功能，并能输出装置本身的自检信息。
智能终端分类
➢分相智能终端PSIU601GC 用于220kV及以上分相开关跳合闸 ➢三相智能终端PSIU621GC 用于110kV（66kV）不分相开关跳合闸 ➢PT智能终端PSIU621GC-V 用于各电压等级PT间隔，不具备跳合闸功能 ➢本体智能终端PSIU602GT 用于各电压等级主变本体非电量保护，实现档位遥调，中 性点刀闸遥控功能
中低压保护实施方案 ➢66kV、35kV及以下低压等级 采用保护测控一体化装置，按间隔 单套配置 ➢保护、测控、合并单元、智能终 端按间隔合并实现 ➢采用开关柜方式时，保护装置安装 于开关柜内 ➢宜使用常规互感器直接采样，直接 跳闸 ➢跨间隔开关量信息交换可采用过程层 GOOSE网络传输
间隔保护
SV网 GOOSE网
➢数字量输入：可通过GB/T20840.8（IEC60044-8）报文格式接收光纤同步串口信 号，能兼容5Mbit/s及10Mbit/s的编码速率。为了保证合并单元装置整体采样延 迟时间小于2ms，要求前端接入的数字量采样延迟时间小于1ms。
➢数字量输出：采用DL/T860.92（IEC61850-9-2）或GB/T20840.8（IEC60044-8） 规定的报文格式，向站内保护、测控、计量、录波、PMU等智能电子设备输出经 同步后的采样值。整体采样延迟时间小于2ms。最大可提供22个DL/T860.92 （IEC61850-9-2）输出接口或36个GB/T20840.8（IEC60044-8）输出接口。
智能变电站三种网络模式
➢直采直跳方案是现阶段主推模式 ➢直采网跳方案属于过渡方案 ➢当二次设备厂家特别是交换机技术成熟运行很 可靠时，网采网跳是一种最理想的方案
220kV线路保护实施方案 ➢合并单元、智能终端、保护装置
与过程层网络均应双重化配置
➢合并单元、智能终端对应接入该 套保护装置
线路保护
测控装置
母线 66、35kV及以下电压等级间隔保护配置示例
思考:这个主接线图保护装置、合并单元、 智能终端怎么配置呢？
➢220kV主变、线路、母差、 母联保护双套配置 ➢220kV母线MU、主变MU、 母联MU、线路MU双套配置 ➢主变中压侧、低压I侧、低压 II侧MU双套配置 ➢中压侧母线MU双套配置 ➢220kV各间隔智能终端、主变 各侧智能终端双套配置 ➢主变本体智能终端单套配置 ➢110kV线路、母差保护、合并单元、 智能终端单套配置 ➢PT智能终端按PT间隔单套配置
➢站控层：主要设备包括主机、操作员站、五防主机、远动装置、保信子站、网 络通信记录分析系统、卫星对时系统等设备，其主要功能是通过网络汇集全站 的实时数据信息，不断刷新实时数据库，并定时将数据转入历史数据记录库； 按需要将有关实时数据信息送往调度端；接受电网调度或控制中心的控制调节 命令下发到间隔层、过程层执行；全站操作闭锁控制功能；具有站内当地监控、 人机联系功能；具有对间隔层、过程层二次设备的在线维护、参数修改等功能。
网络传输方式（失灵启动等）
合
智
并
能
单
终
元
端
SV网 GOOSE网
母联（分段）保护技术实施方案
2➢2母0线k保V护装母置均线应双保重化护配置实施方案
➢各间隔合并单元、智能终端 双重化配置 ➢合并单元和保护采用直采方式 ➢智能终端和保护采用直跳方式 ➢保护跨间隔信息采用GOOSE 网络传输方式（失灵启动、主变保护 动作解复压等）
➢时钟同步：可支持光纤B码、PPS秒脉冲及IEEE1588同步方式，同步误差小于1µs， 并具有守时功能，在失去同步时钟信号10min以内的同步误差小于4µs。
➢电压并列、切换：可通过GOOSE通信或本地开入模件采集开关、刀闸等位置信号， 并可提供多种PT并列和切换方式。
➢设备自检：装置具备对本身的AD采样、FLASH、工作电压等硬件环节进行自检， 并能对异常事件进行记录和保存。在MU故障时可通过GOOSE上送告警内容，并输 出告警接点，装置主要运行状态可通过面板LED灯指示。
ห้องสมุดไป่ตู้
母差装置
GOOSE网
母
线
合
智
合
智
合
并
能
并
能
并
单
终 ……… 单
终
单
元
端
元
端
元
间隔1
间隔N
母差保护装置实施技术方案
110kV线路保护实施方案 ➢宜采用保护测控一体装置
➢合并单元、智能终端、保测装置
单套配置 ➢保护具有完整的主后备保护
线路保护测控装置
➢母线合并单元采集母线电压并
点对点将电压发送给间隔合并单元
智
中压侧
能
终
端
网络传输方式
➢非电量保护应就地直接电缆跳闸
➢各设备均应组网
合 并 单 元
本 体 智 能 终 端
高压侧
智 能 终 端
合 并 单 元
合 并 单 元 智 能 终 端
低压侧 220kV主变保护合并单元、智能终端配置
220kV主变保护实施方案 ➢保护装置均应双重化配置，每
套保护具有完整的主后备保护
优点：
连接可靠，传输延时固定，技术上容易实现
缺点：
光纤数量较多，连接复杂，增加工作量
系统可扩展性差，不符合二次设备网络化的方向
网采网跳模式
特点： 保护装置以组网模式和MU通信，获取交流采样数据，保 护跳闸、保护开入用于测控的信号、告警、位置等信息通 过GOOSE网络实现共享 优点： 系统可扩展性好，符合二次设备网络化的方向，节省大量 光纤和光纤接口，成本降低 缺点： 交流采样依赖于外部时钟同步，且交换机网络延时不固定， 对采样实时性与GOOSE跳闸时间有影响
直采网跳模式
特点： 保护装置以点对点模式和MU通信，获取交流采样数据， 保护跳闸、保护开入用于测控的信号、告警、位置等信息 通过GOOSE网络实现共享 优点： 节省保护装置和智能终端的光纤连接盒光纤接口，成本降 低 保证了交流采样的可靠性 缺点： 系统可扩展性差，不符合二次设备网络化的方向，对 GOOSE跳闸时间有影响
人机对话模件
A/D
电
开
缆
入GOOSE 开 出光纤
组
件
传统微机保护
智能终端
一次设备的智能化改变了传统变电站继电保护设备的结构：
1、AD变换没有了，代之以高速数据接口。
2、开关量输出DO、输入DI移入智能化开关，保护装置发布 命令，由一次设备的执行器来执行操作。
➢三智层两能网：变物电理结站构上基，本完整概的念数字化变电站由三个层次构成，分别为
过程层、间隔层、站控层，每层均由相应的设备及GOOSE网络和SMV 网设备构成。
➢过程层:主要设备包括互感器、合并单元、智能终端等，其主要功能是完 成实时运行电气量的采集、设备运行状态的监测、控制命令的执行等。
➢间隔层：主要设备包括各种保护装置、测控装置、安全自动装置、计量 装置等，其主要功能是各个间隔过程层实时数据信息的汇总；完成各种 保护、自动控制、逻辑控制功能的运算、判别、发令；完成各个间隔及 全站操作联闭锁以及同期功能的判别；执行数据的承上启下通信传输功 能，同时完成与过程层及站控层的网络通信功能。
智能变电站系统结构概述
传统变电站与智能变电站网络结构对比
工作站1 工作站2 远动站 GPS
工作站1 工作站2 远动站 GPS
PS系列 保护
PSR系列 测控
其他 IED
IEC60870 IEC61850 -5-103
MMS
U系列 保护
U系列 测控
其他 IED
站控层 间隔层
CT/PT
传统开关
传统互感器 传统开关
传统变电站结构图
电缆
光缆
SV+GOOSE
MU
智能单元
ECVT
电子式互感器 智能化开关
过程层
3种典型 网络模式
智能变电站结构图
二次传设统备变和一电次站设备到功智能能重新变定电位站： 的一演次设变备智能化
端子箱
电 S缆MV EC光T 纤
MU
交
保
流
护
输 入
转 换
逻 辑
组IED 组
数字件化保件护
(CPU)
➢间隔合并单元采集电流和UX
➢合并单元和保护采用直采方式
合
智
➢智能终端和保护采用直跳方式
并 单
能 终
➢保护跨间隔信息采用GOOSE
元
端
网络传输方式（如启动母差失灵、
母差动作远跳功能等）
➢测控通过网络与合并单元、智能
终端传输信息
110kV电压等级双母线接线的线路装置配置
SV网 GOOSE网
母 线 合 并 单 元
母 线 合 并 单
元
220kV以上电压等级双母线接线的线路间隔二次设备配置
（图中保护为单套）
220kV主变保护实施方案 ➢保护装置均应双重化配置，每
套保护具有完整的主后备保护
➢配置单套非电量保护
➢各侧合并单元、智能终端、过程
层网络双重化配置
➢合并单元和保护采用直采方式 ➢智能终端和保护采用直跳方式 ➢保护跨间隔信息采用GOOSE
母
智
联
能
智
终
能
端
终
端
中压侧
母联智能终端 智能终端 合并单元
SV网 GOOSE网
智 能 终 端
220kV主变保护技术实施方案
母联（分段）保护实施方案 ➢母联（分段）保护装置、合并单元
智能终端均应双重化配置
➢合并单元和保护采用直采方式
母联（分段）保护
➢智能终端和保护采用直跳方式
➢保护跨间隔信息采用GOOSE