智能變電站二次系統(tǒng)結構運維

1、智能變電站體系結構介 紹 提綱 智能變電站的層結構 智能變電站運維應注意的事項 智能變電站二次系統(tǒng)的網(wǎng)絡結構 變電站信息數(shù)字化 變電站信息數(shù)字化 變電站信息數(shù)字化 變電站二次系統(tǒng)本質上是一個信息交換系統(tǒng) 二次系統(tǒng)是一次系統(tǒng)的鏡像 收集一次設備信息 根據(jù)負荷對一次設備進行控制 根據(jù)一次設備的運行狀態(tài)做出相應的反應 變電站信息數(shù)字化 常規(guī)變電站使用電量信息進行信息交換，使用電纜作為 信息傳輸載體 變電站信息數(shù)字化 電纜傳輸信息每根電纜芯傳輸一個信息量，因此二 次安裝工作量大 變電站信息數(shù)字化 所有信息都是點對點傳輸，可靠性很高但結構臃腫復 雜 變電站信息數(shù)字化 每根電纜芯線都承受一定的電壓或電流，

2、都存在絕緣 問題的可能，都存在被外界磁場干擾的可能性 變電站二次系統(tǒng)接線復雜，點多面廣，運行環(huán)境差， 這些特點直接導致二次系統(tǒng)容易出現(xiàn)各種各樣的異常 情況和故障 變電站信息數(shù)字化 變電站二次系統(tǒng)信息完全數(shù)字化，信息傳輸媒介光纖 化可從根本上解決上述問題（二次動力電纜除外） 信息數(shù)字化使變電站二次結構更加清晰，設備功能更 加專一，數(shù)據(jù)可以共享，安裝強度大大降低， 目前的問題是設備質量、光纜安裝的質量、設計缺陷、 參數(shù)配置等問題、運維人員的技能等問題，但這些問 題都是可以解決的問題，不是硬傷 變電站信息數(shù)字化 如何將變電站大量的信息數(shù)字化，并將這些信息在光纖中傳 輸 光 纜 電 纜 變電站信息數(shù)字

3、化 智能變電站二次系統(tǒng)的核心 IEC61850 確定了變電站的 體系結構 統(tǒng)一規(guī)約 變電站的配置文件 確定電流電壓傳 輸格式 確定開入開出信息 傳輸格式 智能變電站的層結構 智能變電站的層結構 根據(jù)功能，將智能變電站分為三層結構： 站控層 間隔層 過程層 智能變電站的層結構 傳統(tǒng)變電站的二次體系結構 智能變電站的層結構 過程層包括 變壓器、斷路器、隔離開關、電流/電壓互 感器等一次設備及其所屬的智能終端、合 并單元以及在線監(jiān)測裝置。 智能變電站的層結構 間隔層包括 間隔層設備一般指繼電保護裝置、系統(tǒng)測控裝置、 監(jiān)測功能組主IED 等二次設備，實現(xiàn)使用一個間隔 的數(shù)據(jù)并且作用于該間隔一次設備的功

4、能，即與各 種遠方輸入/輸出、傳感器和控制器通信 智能變電站的層結構 站控層設備 站控層包括自動化站級監(jiān)視控制系統(tǒng)、站域 控制、通信系統(tǒng)、對時系統(tǒng)等，實現(xiàn)面向全 站設備的監(jiān)視、控制、告警及信息交互功能， 完成數(shù)據(jù)采集和監(jiān)視控制（SCADA）、操作 閉鎖以及同步相量采集、電能量采集、保護 信息管理等相關功能。 智能變電站二次網(wǎng)絡結構 智能變電站二次網(wǎng)絡結構 智能變電站是采用先進、可靠、集成和環(huán)保的智能設備，以全站信息數(shù)字化、通信平臺網(wǎng)絡化、信息共享 標準化為基本要求，自動完成信息采集、測量、控制、保護、計量和檢測等基本功能，同時，具備支持電 網(wǎng)實時自動控制、智能調節(jié)、在線分析決策和協(xié)同互動等高級

5、功能的變電站。 在計算機領域中，網(wǎng)絡是信息傳輸、接收、共享的虛擬平臺，通過它把各個點、面、體的信息聯(lián)系到一起， 從而實現(xiàn)這些資源的共享 智能變電站二次網(wǎng)絡結構 三層一網(wǎng)：三層一網(wǎng)即站控層/間隔層/過程層三網(wǎng)合一 智能變電站二次網(wǎng)絡結構 三層兩網(wǎng)是指三層設備兩層網(wǎng)絡，及過程層和站控層 交換機獨立配置 智能變電站二次網(wǎng)絡結構 根據(jù)網(wǎng)絡傳輸?shù)膬?nèi)容過程層-間隔層網(wǎng)絡可以分為 SV網(wǎng) Goose網(wǎng) SV和GOOSE共網(wǎng) SV 網(wǎng)絡 GOOSE 網(wǎng)絡 SV 、GOOSE 網(wǎng)絡 智能變電站二次網(wǎng)絡結構 智能變電站二次網(wǎng)絡結構 傳統(tǒng)變電站二次網(wǎng)絡結構 智能變電站二次網(wǎng)絡結構 智能變電站網(wǎng)絡結構圖 智能變電站二

6、次網(wǎng)絡結構 傳統(tǒng)變電站二次結構圖 智能變電站二次網(wǎng)絡結構 智 能 變 電 智能變電站二次系統(tǒng) 智能變電站二次網(wǎng)絡結構 站控層/間隔層網(wǎng)絡設計原則：220kV及以上變電站站控層/間隔層網(wǎng)絡宜采用 雙重化星形以太網(wǎng)絡，110kV（66kV）變電站站控層/間隔層網(wǎng)絡宜采用單星 形以太網(wǎng)絡。 過程層網(wǎng)絡設計原則：雙重化配置的保護裝置應分別接入各自GOOSE 和 SV 網(wǎng)絡，單套配置的測控裝置等宜通過獨立的數(shù)據(jù)接口控制器接入雙重化網(wǎng)絡， 對于相量測量裝置，電度表等僅需接入SV采樣值單網(wǎng)。 通用原則 間隔保護測控以及快速保護點對點方式直接采樣、直接跳閘?？玳g隔保護間通 過GOOSE網(wǎng)交換失靈及閉鎖等信息。

7、 GOOSE網(wǎng)絡按電壓等級分別組網(wǎng)。測控，備自投裝置、低周減載裝置、故障 錄波器及網(wǎng)絡分析儀等通過合并單元點對點獲取采樣數(shù)據(jù)，通過GOOSE網(wǎng)執(zhí) 行保護跳閘及信息采集。 智能變電站二次網(wǎng)絡結構 220kV電壓等級： 當保護、測控裝置下放布置時，SV 報文宜統(tǒng)一采用點對點方式，除保護跳閘外 GOOSE 報文宜采用網(wǎng)絡方式。 當間隔層保護、測控裝置集中布置時，除保護裝置外 SV 報文， 除保護跳閘外 GOOSE 報文宜統(tǒng)一采用網(wǎng)絡方式、共網(wǎng)傳輸（ SV 報文也可統(tǒng)一采用點對點方式）。 220kV 、110kV （66kV）宜按照電壓等級配置過程層網(wǎng)絡，除線變組或擴大內(nèi)橋 接線外各電壓等級需配置中心

8、交換機用于同一電壓等級過程層跨間隔數(shù)據(jù)的匯總與通 信。 智能變電站二次網(wǎng)絡結構 主變不配置獨立過程層網(wǎng)絡， 主變保護、 測控等裝置宜接入高、 中壓側過程 層網(wǎng)絡，主變低壓側過程層 SV 報文、 GOOSE 報文可接入中壓側過程層網(wǎng) 絡。 變壓保護、 測控等裝置接入不同電 壓等級的過程層網(wǎng)絡時，應采用相互獨立的數(shù)據(jù)接口控制器。 主變不配置獨立過程層網(wǎng)絡， 主變保護、 測控等裝置宜接入高、 中壓側過程 層網(wǎng)絡，主變低壓側過程層 SV 報文、 GOOSE 報文可接入中壓側過程層網(wǎng) 絡。 變壓保護、 測控等裝置接入不同電 壓等級的過程層網(wǎng)絡時，應采用相互獨立的數(shù)據(jù)接口控制器。 智能變電站二次網(wǎng)絡結構

9、110kV電壓等級： 對于單母線或雙母線接線，當間隔層保護、 測控裝置集 中布置時，110kV 過程層宜設置單星形以太網(wǎng)絡， GOOSE及SV報文宜采用網(wǎng)絡方式傳輸，GOOSE網(wǎng)與SV 網(wǎng)共網(wǎng)設置；當保護、測控裝置下放布置時，GOOSE及 SV均不組網(wǎng)，采用點對點方式傳輸。 對于橋式接線、 線變組接線， 110kV GOOSE 報文及 SV 報文宜采用點對點方式傳輸， 不宜組建過程層網(wǎng)絡。 35kV 及以下電壓等級不配置獨立過程層網(wǎng)，GOOSE 報文可利用站控層網(wǎng)絡傳輸。 智能變電站二次網(wǎng)絡結構 直采直跳模式 直采直跳方案特點： 保護裝置以點對點通信模式和MU通信，獲取交流采樣數(shù)據(jù)。 保護跳閘

10、，保護開入量通過保護裝置和智能終端點對點通訊模 式實現(xiàn)用于測控的信號、告警、位置等信息通過GOOSE網(wǎng)絡 實現(xiàn)共享。 直采直跳方案優(yōu)點： 裝置之間直接用光纖連接，連接更可靠。 交流采樣傳輸延時固定，交流采樣同步實現(xiàn)較容易。 點對點模式應用工程較多，工程應用經(jīng)驗較豐富。 直采直跳方案缺點： 裝置之間直接用光纖連接，連接更可靠。 系統(tǒng)可擴展性較差，不符合二次設備網(wǎng)絡化的方向 裝置光纖接口較多，光纖連線復雜，維護不方便。 智能變電站二次網(wǎng)絡結構 網(wǎng)采網(wǎng)跳模式 網(wǎng)采網(wǎng)跳方案特點： 保護裝置以組網(wǎng)模式和MU通信，獲取交流采樣數(shù)據(jù)。 保護跳閘、開入量、信號、告警、位置等信息通過GOOSE網(wǎng) 絡實現(xiàn)共享。

11、網(wǎng)采網(wǎng)跳方案優(yōu)點： 系統(tǒng)可擴展性好，符合二次設備網(wǎng)絡化的方向。 與直采直跳相比，節(jié)省大量光纖連接與光纖接口，成本降低。 網(wǎng)采網(wǎng)跳方案缺點： 交流采樣同步依賴于外部時鐘，且交換機網(wǎng)絡傳輸延時不固定， 對網(wǎng)絡采樣的同步及實時性影響較大。 GOOSE傳輸依賴于GOOSE網(wǎng)， GOOSE網(wǎng)傳輸延時不固定， 對跳閘出口時間有一定影響。 目前光纖接口交換機成本較高，且交換機需留一定備用口，總 體成本需綜合考慮。 保護交流采樣依賴于SV網(wǎng)，SV網(wǎng)現(xiàn)階段雙網(wǎng)模式還不成熟。 智能變電站二次網(wǎng)絡結構 直采網(wǎng)跳模式 直采網(wǎng)跳方案特點： 保護裝置以點對點通信模式和MU通信，獲取交流采樣數(shù)據(jù)。 保護跳閘、開入量、信號、

12、告警、位置等信息通過GOOSE網(wǎng)絡實現(xiàn) 共享 直采網(wǎng)跳方案優(yōu)點： 與直采直跳相比，節(jié)省了保護與智能終端光纖連接與光纖接口，成本 降低與網(wǎng)采網(wǎng)跳相比，保證了交流采樣的可靠性，且采樣同步交易實 現(xiàn)。 直采網(wǎng)跳方案缺點： 交流采樣系統(tǒng)可擴展性差，不符合二次設備網(wǎng)絡化的方向。 GOOSE組網(wǎng)缺點同網(wǎng)采網(wǎng)跳，但可通過GOOSE組雙網(wǎng)保證可靠性。 智能變電站二次網(wǎng)絡結構 220kV組網(wǎng) 智能變電站二次網(wǎng)絡結構 110kV組網(wǎng)示意圖 智能變電站二次網(wǎng)絡結構 母線保護 智能變電站二次網(wǎng)絡結構 主變保護 智能變電站二次網(wǎng)絡結構 VLAN問題 智能變電站二次網(wǎng)絡結構 智能變電站二次網(wǎng)絡結構 智能變電站二次網(wǎng)絡結構

13、 流量問題 智能變電站二次網(wǎng)絡結構 智能變電運維應注意的事項 智能變電站運維應注意的事項 所有類似斷鏈、品質異常的告警都是接收方報警，因 此不要誤認為是保護裝置出了故障 學會使用網(wǎng)絡分析儀，查看相關信息 學會使用數(shù)字式測試儀器排查問題 熟悉保護裝置，特別是哪些故障會導致哪些結果 保護回路SV故障嚴重性強于測控回路SV故障嚴重性， 需要盡早處理 相同裝置下SV故障嚴重性強于GOOSE嚴重性 智能變電站運維應注意的事項 SV鏈路異常的處理 SV是合并單元傳輸給間隔層設備的電流電壓的報文，SV 鏈路異常會導致保護閉鎖，因此SV鏈路異常屬于緊急故障， 如果長時間SV鏈路異常，有可能導致保護拒動或誤動。

14、 如果是某個間隔的保護裝置出現(xiàn)了SV異常，而母差保護、 測控裝置、計量裝置、網(wǎng)分、故障錄波等裝置沒有出現(xiàn)，則 初步可以確定合并單元沒有出現(xiàn)死機會其他故障，故障點可 能出現(xiàn)在該間隔的SV傳輸鏈路上包括合并單元的輸出光口、 尾纖、光配架、光纜、保護裝置的接收光口等，可以通過使 用備用光芯來進行故障排除 如果與該間隔關聯(lián)的所有裝置都出現(xiàn)了SV鏈路異常的現(xiàn)象， 則基本可以確定合并單元出現(xiàn)了死機會其他嚴重故障，必須 馬上進行處理，如果死機，可以通過重啟裝置，如果重啟裝 置故障依然存在，則考慮退出間隔保護和母差保護 智能變電站運維應注意的事項 PT、CT品質異常 PT、CT品質異常和SV鏈路異?；騍V斷鏈

15、屬于同等類 型的故障，CT品質異常會閉鎖與電流相關的保護，PT 品質異常會導致復壓開放 PT、CT品質異通常是由光口污染、光纖受損、光纜 受損導致 PT、CT品質異?，F(xiàn)象不能長時間消失，必須盡快找 出原因，利用備用光口進行排除 如果是間隔保護報CT品質異常，建議退出保護 智能變電站運維應注意的事項 檢修壓板投退問題 在消缺時，不要隨意投退檢修壓板，最關鍵是要考慮 對母差的影響，500kv則必須考慮檢修壓板對合電流的 影響。 PT合并單元的檢修壓板盡量不要或避免使用 檢修壓板投入后一定記得要恢復 智能變電站運維應注意的事項 SV接收壓板的投退 SV接收壓板沒有投入保護裝置將不接收電流電壓 母差保

16、護忘記投運行間隔的SV接收壓板，會導致差 流，220kV母差保護不會動作（為什么）！ 接收壓板投入后盡量不要再去頻繁改動，除非是某個 間隔的合并單元需要檢修 智能變電站運維應注意的事項 GOOSE斷鏈故障處理 首先確定GOOSE信息源頭，然后在網(wǎng)分上檢查該GOOSE信 息是否異常，如果無異常，則可以確定輸出源的裝置應該沒有 死機或其他故障，如果網(wǎng)分上也出現(xiàn)異常，則可能裝置出現(xiàn)了 故障。 如果不是裝置問題，則按照 輸出光口 、尾纖、光配架、備用光纜芯、 光配架 、尾纖 接收光口的思路來排除問題。 GOOSE斷鏈問題排除不需要退出保護，但使用備用芯后一 定記得做好記錄。 謝 謝 變電站信息數(shù)字化

17、變電站信息數(shù)字化 變電站二次系統(tǒng)本質上是一個信息交換系統(tǒng) 二次系統(tǒng)是一次系統(tǒng)的鏡像 收集一次設備信息 根據(jù)負荷對一次設備進行控制 根據(jù)一次設備的運行狀態(tài)做出相應的反應 智能變電站的層結構 傳統(tǒng)變電站的二次體系結構 智能變電站二次網(wǎng)絡結構 智能變電站是采用先進、可靠、集成和環(huán)保的智能設備，以全站信息數(shù)字化、通信平臺網(wǎng)絡化、信息共享 標準化為基本要求，自動完成信息采集、測量、控制、保護、計量和檢測等基本功能，同時，具備支持電 網(wǎng)實時自動控制、智能調節(jié)、在線分析決策和協(xié)同互動等高級功能的變電站。 在計算機領域中，網(wǎng)絡是信息傳輸、接收、共享的虛擬平臺，通過它把各個點、面、體的信息聯(lián)系到一起， 從而實現(xiàn)這些資源的共享 智能變電站二次網(wǎng)絡結構 傳統(tǒng)變電站二次結構圖 智能變電站二次網(wǎng)絡結構 直采網(wǎng)跳模式 直采網(wǎng)跳方案特點： 保護裝置以點對點通信模式和MU通信，獲取交流采樣數(shù)據(jù)。 保護跳閘、開入量、信號、告警、位置等信息通過GOOSE網(wǎng)絡實現(xiàn) 共