智能變電站簡介

石家莊通合電子

智能變電站簡要介紹

主要內(nèi)容

一體化電源的典型配置2 IEC61850標(biāo)準(zhǔn)3

智能變電站的概念1

時鐘同步41智能變電站的概念智能變電站是智能電網(wǎng)的重要內(nèi)容智能變電站對智能電網(wǎng)的建設(shè)將起到先驅(qū)作用智能電網(wǎng)輸電發(fā)電變電配電調(diào)度用電變電領(lǐng)域的發(fā)展重點是智能變電站1智能變電站的概念變電站綜合自動化智能變電站變電站層間隔層過程層微機保護(hù)/一體化電源計算機監(jiān)控系統(tǒng)新型電子式互感器數(shù)字化一次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)IEC61850-8網(wǎng)絡(luò)IEC61850-9一次設(shè)備計算機監(jiān)控系統(tǒng)微機保護(hù)/直流電源電磁式互感器網(wǎng)絡(luò)103規(guī)約電纜2一體化電源的典型配置2.1一體化電源的特點各種操作電源高度整合，集中監(jiān)控；統(tǒng)一用DL/T860標(biāo)準(zhǔn)接入自動化系統(tǒng)；全部饋出開關(guān)均采用模塊化設(shè)計；遠(yuǎn)程可操作系統(tǒng)中任一個可操控部件；12343IEC61850標(biāo)準(zhǔn)IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容框架建模方法7-4邏輯節(jié)點物理設(shè)備邏輯設(shè)備數(shù)據(jù)對象數(shù)據(jù)屬性7-15信息模型信息服務(wù)模型公共數(shù)據(jù)類7-3模板7-2面向變電站層的通信面向過程層的通信8-19-1/9-2設(shè)備與系統(tǒng)的描述6MMS報文SV報文GOOSE報文8-14IEC61850標(biāo)準(zhǔn)IEC61850模型與103模型103模型：點表形式，按照索引號進(jìn)行訪問IEC61850模型：面向?qū)ο蟮姆謱幽Ｐ?，按照分層對象名稱進(jìn)行訪問列表表示圓上每一個點的坐標(biāo)給出圓心坐標(biāo)和半徑，方程表示O(x1,y1)R4IEC61850標(biāo)準(zhǔn)功能類型信息序號信息元素集信息體時標(biāo)信息體標(biāo)識符公共地址傳送原因可變結(jié)構(gòu)限定詞類型標(biāo)識數(shù)據(jù)單元類型<29>:傳送帶標(biāo)志的狀態(tài)變位<1>:自發(fā)（突發(fā)）<178>:線路保護(hù)<78>:距離保護(hù)I段出口256個語義<79>:距離保護(hù)II段出口<80>:距離保護(hù)III段出口103模型：線性模型數(shù)據(jù)屬性邏輯節(jié)點數(shù)據(jù)對象邏輯設(shè)備物理設(shè)備4IEC61850標(biāo)準(zhǔn)PHDLDLNDODA實際的保護(hù)裝置公用/保護(hù)/測量/控制/錄波StrOp保護(hù)動作保護(hù)啟動generalphsAphsBphsC是否動作（總）A相是否動作B相是否動作C相是否動作接地距離I段：PDIS1接地距離II段：PDIS2接地距離III段：PDIS31100分層模型4IEC61850標(biāo)準(zhǔn)IEC61850的模型框架邏輯節(jié)點類LN物理設(shè)備PHD邏輯設(shè)備LD數(shù)據(jù)對象類DO數(shù)據(jù)屬性DA公共數(shù)據(jù)類CDC模板29個500多個92個公共LD：裝置告警/裝置自檢信息保護(hù)LD：保護(hù)啟動/保護(hù)動作/定值/壓板信息測量LD：交流量/直流量控制及開入LD：斷路器/刀閘/變壓器分接頭錄波LD：錄波信息邏輯節(jié)點組組代號系統(tǒng)邏輯節(jié)點（SystemLogicalNode）L繼電保護(hù)功能（ProtectionFunction）P繼電保護(hù)相關(guān)功能（ProtectionRelatedFunction）R監(jiān)視控制（SupervisoryControl）C通用引用（GenericReference）G接口和存檔（InterfacingandArchiving）I自動控制（AutomaticControl）A計量和測量（MeteringandMeasurement）M開關(guān)（Switchgear）X儀用變壓器（InstrumentTransformer）T電力變壓器（PowerTransformer）Y未來電力系統(tǒng)設(shè)備（FuturePowerSystemEquipment）Z4IEC61850標(biāo)準(zhǔn)4IEC61850標(biāo)準(zhǔn)距離保護(hù)邏輯節(jié)點模板：PDIS（1/2）數(shù)據(jù)對象名CDC類型說明StrPctRchOfs啟動范圍百分比偏移ACDASGASGPoRch歐姆圓直徑ASGPhStr相啟動值A(chǔ)SGGndStr對地啟動值A(chǔ)SGDirMod方向模式INGAngLod負(fù)荷區(qū)域角度ASGOp動作ACTpctOfsRisLod偏移百分比負(fù)荷區(qū)域電阻范圍ASGASGM/OMOOOOOOOMOOACD：方向保護(hù)激活A(yù)CT：保護(hù)激活A(yù)SG：模擬定值ING：整數(shù)狀態(tài)定值4IEC61850標(biāo)準(zhǔn)距離保護(hù)邏輯節(jié)點模板：PDIS（2/2）數(shù)據(jù)對象名CDC類型說明動作時間延遲線路阻抗角OpDlTmmsLinAngINGASG相間故障動作時間延時PhDlTmmsING單相故障動作時間延時模式GndDlModSPG單相故障動作時間延時GndDlTmmsING線路正序阻抗X1ASG零序補償系數(shù)角K0FactAngASG相間故障動作延時模式PhDlModSPG零序補償系數(shù)K0K0FactASGTmDlMod動作時間延遲模式SPG復(fù)歸延時RsDlTmmsINGM/OOOOOOOOOOOOASG：模擬定值ING：整數(shù)狀態(tài)定值SPG：單點狀態(tài)定值4IEC61850標(biāo)準(zhǔn)IEC61850模型擴展原則邏輯節(jié)點類LN物理設(shè)備PHD邏輯設(shè)備LD數(shù)據(jù)對象類DO數(shù)據(jù)屬性DA公共數(shù)據(jù)類CDC模板LN、DO和CDC都可以擴展IEC61850模型體系結(jié)構(gòu)擴展應(yīng)遵循國網(wǎng)公司標(biāo)準(zhǔn)《IEC61850國際標(biāo)準(zhǔn)工程化實施技術(shù)規(guī)范》《IEC61850工程應(yīng)用模型》4IEC61850標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)對象名OpLinAngPoRchOfsGndDlTmmsX1K0FactAngGndStrK0FactStrGndDlModPDIS邏輯節(jié)點模板……M/OMOOOOOOOOMOO實際工程中的PDIS邏輯節(jié)點數(shù)據(jù)對象名OpStr強制性數(shù)據(jù)對象必須包含PoRchOfsGndStrK0FactAngK0Fact選擇需要利用的可選性數(shù)據(jù)對象TrdBlkRecSedBlkRec距離Ⅱ段永跳投入

距離Ⅲ段永跳投入

PDIS模板中未提供的數(shù)據(jù)對象按規(guī)則擴展CDC類型SPGSPG模型倉庫邏輯節(jié)點數(shù)據(jù)對象數(shù)據(jù)屬性模板“拷貝”實例設(shè)備1設(shè)備n搭建裝置的信息模型4IEC61850標(biāo)準(zhǔn)4IEC61850標(biāo)準(zhǔn)IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容框架建模方法7-4邏輯節(jié)點物理設(shè)備邏輯設(shè)備數(shù)據(jù)對象數(shù)據(jù)屬性7-15信息模型信息服務(wù)模型公共數(shù)據(jù)類7-3模板7-2面向變電站層的通信面向過程層的通信89-1/9-2設(shè)備與系統(tǒng)的描述6MMS報文SV報文GOOSE報文84IEC61850標(biāo)準(zhǔn)3）保護(hù)與合并單元模擬量合并單元智能終端SVGOOSE1）保護(hù)與監(jiān)控主機保護(hù)動作信息/異常告警信息定值信息/錄波信息等2）保護(hù)與智能終端采樣值信息（SV）狀態(tài)信息（GOOSE）開關(guān)量監(jiān)控主機MMSMMS三類服務(wù)模型：MMS、GOOSE和SV4IEC61850標(biāo)準(zhǔn)MMS服務(wù)模型定值組控制塊模型報告控制塊日志控制塊模型控制模型文件傳輸模型……錄波數(shù)據(jù)文件的傳輸分合閘控制，變壓器抽頭控制事件順序記錄的檢索保護(hù)動作信號上傳當(dāng)?shù)乇O(jiān)控定值的讀/寫/切換4IEC61850標(biāo)準(zhǔn)GOOSE報文的格式參數(shù)名參數(shù)類型值/值域/解釋應(yīng)用標(biāo)識配置版本號AppIDConfRevVISIBLESTRING65INT32U時標(biāo)TEntryTime狀態(tài)號（事件計數(shù)器）StNumINT32U序列號（報文計數(shù)器）SqNumINT32U測試標(biāo)識位TestBOOLEAN數(shù)據(jù)集成員1~nGOOSEData[1～n]GOOSE控制塊路徑GoCBRefObjectReference需要重新配置NdsComBOOLEANDatSet數(shù)據(jù)集的路徑ObjectReference4IEC61850標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)集的概念GndPDIS1GndPDIS2GndPDIS3generalOpPhsAPhsBPhsCgeneralOpPhsAPhsBPhsCgeneralOpPhsAPhsBPhsCGndPDIS1.Op.generalGndPDIS2.Op.generalGndPDIS3.Op.generalGndPDIS1.Op.PhsAGndPDIS1.Op.PhsBGndPDIS1.Op.PhsCGndPDIS2.Op.PhsAGndPDIS2.Op.PhsBGndPDIS2.Op.PhsCGndPDIS3.Op.PhsAGndPDIS3.Op.PhsBGndPDIS3.Op.PhsC數(shù)據(jù)對象100100000000接地距離保護(hù)I段動作跳A相數(shù)據(jù)屬性的集合邏輯節(jié)點數(shù)據(jù)屬性4IEC61850標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)集GndPDIS1.Op.general……GndPDIS1.Op.PhsAGndPDIS1.Op.PhsBGndPDIS1.Op.PhsC保護(hù)程序通信程序負(fù)責(zé)刷新數(shù)據(jù)集中數(shù)據(jù)的值置1：表示動作置0：表示返回監(jiān)視數(shù)據(jù)集中數(shù)據(jù)值的變化一旦發(fā)生變化就認(rèn)為產(chǎn)生一個事件以特殊的重傳機制發(fā)送GOOSE報文4IEC61850標(biāo)準(zhǔn)GOOSE傳輸機制：變時間間隔重復(fù)傳輸事件結(jié)束后以較長的間隔連續(xù)傳輸（1s），以保持通信線路的暢通事件發(fā)生時以較短的間隔連續(xù)傳輸（1ms，2ms，4ms），避免數(shù)據(jù)報文的丟失事件計數(shù)器C1報文計數(shù)器C2C1=8C2=10C1=9C2=0C1=9C2=5保護(hù)動作4IEC61850標(biāo)準(zhǔn)保護(hù)程序判斷結(jié)果距離I段動作，跳A相St5Sq8St6Sq0St6Sq1St6Sq2St6Sq3St7Sq0St加1，Sq清零事件發(fā)生時刻St7Sq3St5Sq71024ms1ms1ms2ms1024msSt：事件計數(shù)器Sq：報文計數(shù)器GndPDIS1.Op.generalGndPDIS1.Op.PhsAGndPDIS1.Op.PhsBGndPDIS1.Op.PhsC0000110011001100110000000000保護(hù)程序：刷新數(shù)據(jù)0000通信程序：監(jiān)測數(shù)據(jù)變化/傳輸GOOSE報文000000000000St7Sq1返回時間到St7Sq2St7Sq4事件發(fā)生時刻St加1，Sq清零1ms1ms2ms4IEC61850標(biāo)準(zhǔn)IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容框架建模方法7-4邏輯節(jié)點物理設(shè)備邏輯設(shè)備數(shù)據(jù)對象數(shù)據(jù)屬性7-15信息模型信息服務(wù)模型公共數(shù)據(jù)類7-3模板7-2面向變電站層的通信面向過程層的通信89-1/9-2設(shè)備與系統(tǒng)的描述6MMS報文SV報文GOOSE報文8變電站系統(tǒng)與設(shè)備的描述4IEC61850標(biāo)準(zhǔn)SSD：系統(tǒng)規(guī)格文件（一次系統(tǒng)接線圖和相關(guān)邏輯節(jié)點）SCD：全站系統(tǒng)配置文件（一次系統(tǒng)、二次設(shè)備及其 與一次設(shè)備的關(guān)聯(lián)、通信系統(tǒng)）是最完整的描述ICD：IED設(shè)備能力描述（功能，信息模型和服務(wù)模型）CID：IED實例配置文件（二次設(shè)備模型、與一次系 統(tǒng)的關(guān)聯(lián)、通信參數(shù)）

四個重要的描述文件各種描述文件的作用和流轉(zhuǎn)過程4IEC61850標(biāo)準(zhǔn).ssd文件(1個，系統(tǒng)集成商提供).icd文件(多個，由制造商提供)描述一次接線圖描述二次設(shè)備的基本數(shù)據(jù)模型與服務(wù)通信系統(tǒng)設(shè)計.scd文件描述一次接線、二次設(shè)備和通信系統(tǒng)（最完整）實例化，確定二次設(shè)備與一次系統(tǒng)的對應(yīng)關(guān)系…….cid文件.cid文件描述二次設(shè)備模型、通信參數(shù)及與一次系統(tǒng)的對應(yīng)關(guān)系4IEC61850標(biāo)準(zhǔn)PhtoPh_PDIS_1PhtoPh_PDIS_2PhtoPh_PDIS_3TCTR1XCBR1XCBR2TCTR2.ssd文件LD_1LinePro_1PhtoPh_PDIS_1PhtoPh_PDIS_2PhtoPh_PDIS_3LD_1LinePro_2PDIS_1PDIS_2PDIS_3LD_1DisRelay.icd文件.cid文件.cid文件.scd文件通信系統(tǒng)SVGOOSETVTR14IEC61850標(biāo)準(zhǔn)“端子”的概念對于二次回路的設(shè)計/施工/調(diào)試意義重大！裝置1UaUbUcIaIbIcTaTbTc壓板…裝置2TaTbTc壓板…電纜4IEC61850標(biāo)準(zhǔn)傳統(tǒng)二次回路設(shè)計與實施過程：

1）設(shè)備制造商提供端子排，視需要在重要端子排和裝置之間設(shè)置壓板

2）設(shè)計院設(shè)計各個屏柜的端子排之間的二次電纜連線

3）施工：根據(jù)設(shè)計院的設(shè)計圖紙進(jìn)行屏柜間接線

4）調(diào)試：根據(jù)圖紙對相關(guān)接線進(jìn)行測試和檢查4IEC61850標(biāo)準(zhǔn)清晰明確的電纜變成看不見摸不著的通信網(wǎng)絡(luò)裝置1裝置2GOOSEGOOSEGndPDIS1.Op.generalGndPDIS1.Op.PhsAGndPDIS1.Op.PhsBGndPDIS1.Op.PhsC數(shù)據(jù)集軟壓板軟壓板4IEC61850標(biāo)準(zhǔn)引入虛端子后二次回路設(shè)計和實施4IEC61850標(biāo)準(zhǔn)延續(xù)以往的端子排設(shè)計與校核清晰明確的電纜連接變成看不見摸不著的通信網(wǎng)絡(luò)引入“虛端子”概念設(shè)計院方面制造商方面交換描述文件.scd和.cid配置輸入輸出并校核用戶方面引入“虛端子”概念網(wǎng)絡(luò)報文分析裝置監(jiān)視通信回路、記錄網(wǎng)絡(luò)報文4IEC61850標(biāo)準(zhǔn)IEC61850-90-1：變電站間的IEC61850規(guī)約（2010年） 閉鎖式的距離保護(hù) 線路差動保護(hù) IEC61850應(yīng)用范圍的擴大IEC61850-90-2：變電站與調(diào)度中心的IEC61850規(guī)約 包括遠(yuǎn)動信息、故障信息、PMU信息等

需要解決IEC61850與IEC61970CIM之間的協(xié)調(diào)IEC61850-7-410：水電廠監(jiān)控系統(tǒng)模型IEC61850-7-420：分布式能源監(jiān)控系統(tǒng)模型IEC61850-90-3：電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測

按功能分多種協(xié)議：101：傳統(tǒng)的遠(yuǎn)動信息102：計量信息103：保護(hù)信息104：基于TCP/IP的網(wǎng)絡(luò)化101電力系統(tǒng)通信系統(tǒng)現(xiàn)狀基于IEC61850的無縫通信體系結(jié)構(gòu)IEC61850協(xié)議不僅統(tǒng)一站內(nèi)的通信，還擴展到變電站與變電站之間，變電站與控制中心之間。IEC61850主要內(nèi)容：信息模型&服務(wù)模型統(tǒng)一的、面向?qū)ο蟮膶哟位畔⒛Ｐ腿愋畔⒎?wù)模型MMS：運行維護(hù)報文GOOSE：開關(guān)量報文SV：采樣值報文配置描述文件的作用IEC61850標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用范圍的擴大小結(jié)

主要內(nèi)容

電子式互感器/合并單元2

智能終端3

智能變電站的優(yōu)勢1 IEC61850標(biāo)準(zhǔn)4

時鐘同步55

時鐘同步三種采樣值規(guī)范IEC60044-8點對點IEC61850-9-1點對點（已廢除）IEC61850-9-2點對點或交換式以太網(wǎng)三種時鐘同步方式IRIG-BNTP/SNTP（簡單）網(wǎng)絡(luò)時鐘協(xié)議IEEE1588精確時鐘協(xié)議采樣值規(guī)范比較5時鐘同步IEC60044-8IEC61850-9-2幀格式IEC60870FT3以太網(wǎng)幀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)點對點方式點對點方式/交換式以太網(wǎng)傳輸速率5Mbps采樣率<5k100Mbps/1000Mbps采樣率=4k，12.8k傳輸延遲固定點對點時固定交換式以太網(wǎng)時不固定數(shù)據(jù)同步不依賴外部時鐘采用交換式以太網(wǎng)時依賴外部時鐘標(biāo)準(zhǔn)維護(hù)已被取消標(biāo)準(zhǔn)長期支持5

時鐘同步守時：獨立的時鐘保持時間精確的能力（晶振）時鐘同步：從時鐘與主時鐘保持一致的能力數(shù)據(jù)同步：差動保護(hù)所用的數(shù)據(jù)是同時刻采集的數(shù)據(jù)電力系統(tǒng)的絕大多數(shù)參數(shù)都是時間的函數(shù)同步等級精度目的T1±1ms事件時標(biāo)T2±0.1ms分布同期和數(shù)據(jù)時標(biāo)T3±25us-T4±4us-T5±1us線路行波測距、同步相量5時鐘同步需要時鐘同步的設(shè)備對策：a）保護(hù)裝置插值同步（各間隔合并單元可以不同步）b）保證各間隔合并單元嚴(yán)格同步，同時刻采集數(shù)據(jù)1）各相電流、電壓的同步2）各間隔電流、電壓的同步

跨間隔保護(hù)需要同時刻采集的數(shù)據(jù)對策：合并單元內(nèi)實現(xiàn)同步IRIG-BIEEE15885時鐘同步插值同步方法X1X2由保護(hù)裝置實現(xiàn)數(shù)據(jù)同步保護(hù)裝置自己產(chǎn)生一個新的采樣序列要求：傳輸延遲固定5時鐘同步變壓器保護(hù)高壓側(cè)合并單元中壓側(cè)合并單元低壓側(cè)合并單元………………采樣計數(shù)器013999各個合并單元保證同時刻采集數(shù)據(jù)接收端根據(jù)采樣計數(shù)器對齊數(shù)據(jù)時鐘同步方式比較5時鐘同步IRIG-BNTP/SNTPIEEE1588同步精度1us1ms1us同步方式點對點方式點對點方式/交換式以太網(wǎng)點對點方式/交換式以太網(wǎng)成本較低低很高應(yīng)用已廣泛采用同步精度低，只能應(yīng)用于變電站層同步精度高，可應(yīng)用于過程層5時鐘同步NTP/SNTP時鐘同步原理t：時鐘偏差d1，d2：傳輸時間T2－(T1+t)=d1T4－(T3－t)=d2其中

如果往返的傳輸時間相等，根據(jù)四個時刻可以求得時鐘偏差和傳輸時間主時鐘從時鐘T1T1+td1d2T2T2-tT3T3-tT4得知T2，T35時鐘同步NTP/SNTP時鐘同步精度不高的原因（1ms）網(wǎng)絡(luò)路徑時間應(yīng)用層表示層數(shù)據(jù)鏈路層會話層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層物理層應(yīng)用層表示層數(shù)據(jù)鏈路層會話層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層物理層主時鐘從時鐘寫入/讀取時標(biāo)報文編碼報文解碼不確定不確定不確定三個環(huán)節(jié)都具有不確定性，d1與d2不相等，偏差大在高層（應(yīng)用層）打時標(biāo)，傳輸時間包含三個環(huán)節(jié)5時鐘同步舉例說明網(wǎng)絡(luò)路徑時間應(yīng)用層表示層數(shù)據(jù)鏈路層會話層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層物理層應(yīng)用層表示層數(shù)據(jù)鏈路層會話層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層物理層主時鐘從時鐘345214d1=8d2=115時鐘同步IEEE1588時鐘同步原理（1）在底層（物理層）打時標(biāo)，避免了報文處理時間的不確定性主時鐘從時鐘T1d1T2得知T1T3跟隨報文含T1時刻得知T4d2T4