智能變電站二次技術(shù)介紹1課件

智能變電站二次技術(shù)介紹技術(shù)支持部一）智能站系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)二）智能站二次設(shè)備特點三）模型及報文簡介四）智能站工程調(diào)試五）智能站繼電保護技術(shù)規(guī)范介紹主要內(nèi)容智能站系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)1）智能站的三層結(jié)構(gòu)1-1）過程層包括：合并單元、智能終端（操作箱）。1-2）間隔層包括：保護裝置、測控裝置、電度表、故障錄波器、網(wǎng)絡(luò)分析儀、備自投、穩(wěn)控、PMU等。1-3）站控層包括：監(jiān)控主機、操作員主機、五防主機、遠動裝置、保信子站。智能站系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)2-1）智能站的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖（一次設(shè)備的連接）智能站系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)2-2）二次系統(tǒng)的連接智能站系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)3）典型的組網(wǎng)方式系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)連接圖（以500KV站為例，SV、GOOSE合一組網(wǎng)）智能站系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)4）點對點方式連接圖（僅以3/2接線的線路保護為例）智能站系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)3）各層之間的連接（“點對點”方式）3-1）間隔層與過程層設(shè)備的連接保護與合并單元之間通過光纖直接連接（直采）；保護與智能終端之間通過光纖直接連接（直跳）。測控、電度表、故障錄波器、網(wǎng)絡(luò)分析儀等設(shè)備與合并單元之間可采用組網(wǎng)方式或點對點方式連接；測控、故障錄波器、網(wǎng)絡(luò)分析儀等設(shè)備與智能終端之間采用組網(wǎng)方式連接。3-2）間隔層與站控層設(shè)備的連接間隔層的保護、測控等設(shè)備通過組網(wǎng)方式與站控層的監(jiān)控主機、五防主站、保信子站、遠動裝置等連接。智能站二次設(shè)備特點1）互感器（一次設(shè)備）1-1）有源式電子式互感器（ECT、EVT、ECVT）■基于羅戈夫斯基（羅氏）線圈（空心線圈）的ECT特點：消除了傳統(tǒng)鐵心線圈的磁飽和問題，但為了防止干擾，需要嚴格屏蔽，并且需要考慮溫度影響、供電等問題。合并單元保護測控計量空芯線圈AD采集模塊絕緣子光纖一次導(dǎo)線激光供電數(shù)據(jù)處理一次場C相B相A相淺色為保護采樣線圈、深色為測量采樣線圈智能站二次設(shè)備特點采集器：雙AD方案，保證采樣可靠性；低功耗設(shè)計；雙電源方案；測溫功能；完善的自檢功能，如A/D電源低等?！鯡CT示意圖：智能站二次設(shè)備特點■電容分壓或電阻分壓式的EVT特點：與傳統(tǒng)式的電壓互感器原理類似，但一次與二次之間的聯(lián)系不是通過鐵磁線圈實現(xiàn)的，而是通過電容或電阻分壓器接于高壓與地之間。電容分壓電阻分壓R1R2Usr智能站二次設(shè)備特點1-2）無源式U型電子互感器：●采用小功耗鐵心線圈●測量、保護圈共用●采用本身固有的電容獲取電壓●工作于大地電位，不需激光供電，采用交流隔離供電智能站二次設(shè)備特點1-3）光學(xué)互感器（OCT、OVT）■法拉第效應(yīng)的OCT：利用線性偏振光通過磁場時，偏振的方向會發(fā)生旋轉(zhuǎn)的效應(yīng)來實現(xiàn)電流的測量?！銎湛藸栃?yīng)的OVT：利用晶體的折射率隨外加電壓呈線性變化的現(xiàn)象來實現(xiàn)電壓的測量。1-4）小信號輸出的電流互感器、電壓互感器■保護電流：150mV對應(yīng)5A；測量電流：1.5V對應(yīng)5A；電壓量：3.25V對應(yīng)100V（相電壓）?！鲈儆杀Ｗo裝置將電壓、電流轉(zhuǎn)換為光信號送給電度表。智能站二次設(shè)備特點2）合并單元（MU：MergingUnit）2-1）作用：信號合并、數(shù)據(jù)同步、數(shù)據(jù)輸出、電壓并列。通過SV光信號將電流、電壓傳給保護、測控等間隔層設(shè)備。私有協(xié)議61850標準：9-1、9-2智能站二次設(shè)備特點2-2）合并單元實物圖：智能終端MU傳統(tǒng)微機保護交流輸入組件A/D轉(zhuǎn)換組件保護邏輯(CPU)開入開出組件人機對話模件端子箱ECT智能化保護SMV光纖GOOSE光纖智能站設(shè)備特點3）保護、測控裝置智能終端MU保護邏輯(CPU)人機對話模件ECT智能化保護SMV光纖GOOSE光纖交流輸入組件A/D轉(zhuǎn)換組件開入開出組件一次設(shè)備的智能化改變了傳統(tǒng)變電站繼電保護設(shè)備的結(jié)構(gòu)：1、AD變換沒有了，代之以高速數(shù)據(jù)接口。2、開關(guān)量輸出DO、輸入DI移入智能終端。智能站設(shè)備特點3）保護、測控裝置智能站二次設(shè)備特點3）保護裝置的實物圖：智能站二次設(shè)備特點4）智能操作箱4-1）功能：●接收保護跳閘控制命令并跳閘●接收測控裝置分/合閘控制命令并執(zhí)行●上傳開關(guān)刀閘位置信號●溫濕度數(shù)據(jù)采集和上傳●本體保護也能集成在智能操作箱中實現(xiàn)。智能站二次設(shè)備特點4-2）智能操作箱的實物圖：智能站二次設(shè)備特點5）站控層設(shè)備包括監(jiān)控主機、操作員站（可選）、五防主站（可選）、工程師站（可選）、遠動裝置、保信子站（可選）。其功能與傳統(tǒng)站相同，只是站控層網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議采用的是IEC61850規(guī)約。要求實現(xiàn)的功能：●順序控制，滿足無人值班的功能要求；●防誤閉鎖功能；●建立實時數(shù)據(jù)庫，存儲并更新間隔層和過程層設(shè)備的全部數(shù)據(jù)；●報警處理功能；●事件順序記錄和事故追憶功能；●網(wǎng)絡(luò)報文記錄分析；智能站二次設(shè)備特點6）網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備（以500KV為例）●站控層MMS網(wǎng)（電以太網(wǎng)交換機）宜冗余配置2臺交換機；保護小室里根據(jù)需要配置間隔層側(cè)的交換機?！耖g隔層GOOSE網(wǎng)（光以太網(wǎng)交換機）功能：傳輸保護之間聯(lián)閉鎖、失靈啟動等信息。配置原則：500KV：3/2接線時宜按串冗余配置2臺交換機；220KV：雙母線接線時宜按4個斷路器單元冗余配置2臺交換機；66/35KV：宜按母線段配置?！襁^程層SV網(wǎng)（光以太網(wǎng)交換機）（點對點方式下逐漸在淘汰）如果采樣值報文采用網(wǎng)絡(luò)傳輸時：500KV：3/2接線時宜按串冗余配置2臺交換機；220KV：雙母線接線時宜按4個斷路器單元冗余配置2臺交換機；66/35KV：宜按母線段配置。智能站二次設(shè)備特點7）對時系統(tǒng)站控層設(shè)備：SNTP（SimpleNetworkTimeProtocol）簡單網(wǎng)絡(luò)對時協(xié)議。間隔層設(shè)備：IRIG-B（一般用電B碼）、SNTP。過程層設(shè)備：IRIG-B（一般用光B碼）、PPS。整個變電站也可采用基于網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的IEEE1588對時。1）IEC61850的提出：由于各設(shè)備的制造廠家采用的通信協(xié)議不統(tǒng)一，導(dǎo)致自動化系統(tǒng)難以實現(xiàn)互操作。國際電工委員會（IEC）制定了《Communicationnetworksandsystemsinsubstations》，即IEC61850通信標準體系。國內(nèi)對應(yīng)的標準為：DL/T860《變電站通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)》。2）相關(guān)術(shù)語：■IED（IntelligentElectronicDevice）智能電子設(shè)備。■MMS（ManufacturingMessageSpecification）制造報文規(guī)范（ISO/9506）。站控層網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議?！鯣OOSE（GenericObjectOrientedSubstationEvents）通用面向?qū)ο蟮淖冸娬臼录?。開關(guān)量狀態(tài)報文。模型及報文簡介■

MU（MergingUnit）合并單元。■

SV（SampledValue）采樣值?！?/p>

VLAN（VirtualLocalAreaNetwork）虛擬局域網(wǎng)?！?/p>

VID（VLANIdentifier）虛擬局域網(wǎng)標識。模型及報文簡介模型及報文簡介■MAC-Address（MediaAccessControlAddress）介質(zhì)訪問控制地址。對應(yīng)于交換機端口?！鯝ppID（ApplicationIdentifier）應(yīng)用標識。對應(yīng)于IED設(shè)備的數(shù)據(jù)集。■GOOSEIDGOOSE報文標識?！鯯VIDSV報文標識。模型及報文簡介3-1）模型文件（ICD文件）的基本概念：ICD文件是IED設(shè)備能力自描述文件。該文件描述了該IED設(shè)備提供的基本數(shù)據(jù)模型及服務(wù)。建模原則：《IEC61850工程繼電保護應(yīng)用模型》模型及報文簡介3-2）模型的分層結(jié)構(gòu)：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PHDLDLNDODA實際的保護裝置公用/保護/測量/控制/錄波StrOp保護動作保護啟動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：PDIS8接地距離II段：PDIS9接地距離III段：PDIS101100PDIS8PDIS9PDIS10generalOpPhsAPhsBPhsCgeneralOpPhsAPhsBPhsCgeneralOpPhsAPhsBPhsCPDIS8.Op.generalPDIS9.Op.generalPDIS10.Op.generalPDIS8.Op.PhsAPDIS8.Op.PhsBPDIS8.Op.PhsCPDIS9.Op.PhsAPDIS9.Op.PhsBPDIS9.Op.PhsCPDIS10.Op.PhsAPDIS10.Op.PhsBPDIS10.Op.PhsC數(shù)據(jù)對象100100000000接地距離保護I段動作跳A相數(shù)據(jù)屬性的集合模型及報文簡介3-3）數(shù)據(jù)集的概念：模型及報文簡介3-4）保護動作報文示意：數(shù)據(jù)集PDIS8.Op.general……PDIS8.Op.PhsAPDIS8.Op.PhsBPDIS8.Op.PhsC保護程序通信程序負責(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)生變化就認為產(chǎn)生一個事件以特殊的重傳機制發(fā)送GOOSE報文模型及報文簡介4）IEC61850-9-2SV采樣值報文簡介：4-1）基本介紹：●MU發(fā)出的SV采樣值，用于保護和測量的采樣頻率是4000Hz，即每個80點/周波或兩個采樣點之間相差250us；●每個通道的數(shù)據(jù)可以靈活配置，最多可配置22個通道；●MU的額定延時占用一個通道，其它的為保護和測量用的模擬量采樣值數(shù)據(jù)；●每個通道占8個byte，前4個byte為數(shù)據(jù)（它是16進制的整數(shù)，為一次值。電壓1LSB為10mV，電流1LSB為1mA），后4個byte為該數(shù)據(jù)的品質(zhì)。模型及報文簡介4-2）SV報文簡介：模型及報文簡介5-1）IEC61850-8-1GOOSE開關(guān)量報文傳輸機制：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（5s），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St報文計數(shù)器SqSt=8Sq=10St=9Sq=0St=9Sq=5保護動作模型及報文簡介5-2）GOOSE報文簡介：智能站工程調(diào)試1）工程制作1-1）術(shù)語●*.ICD模型文件是IED設(shè)備的功能自描述文件；簡單來說就是點表，包括四遙量、報文、定值等信息，有了模型就無需再做點表了，后臺使用直接調(diào)取就可以了?！裉摱俗幽M傳統(tǒng)的端子連線圖，用虛端子連線來實現(xiàn)信息發(fā)布與訂閱方之間的SV、GOOSE連接關(guān)系?！?.SCD全站系統(tǒng)配置文件是描述全站所有IED設(shè)備功能、聯(lián)系的配置文件。由系統(tǒng)集成商根據(jù)各設(shè)備供應(yīng)商提供的所有IED的模型文件等信息通過配置工具生成的文件。并由此文件導(dǎo)出CID文件。智能站工程調(diào)試●*.CID實例化文件是ICD文件經(jīng)過配置后生成的文件。下裝到保護、測控等間隔層設(shè)備后，通過IEC61850協(xié)議與過程層設(shè)備通信，實現(xiàn)間隔層設(shè)備的邏輯功能；同時與站控層設(shè)備通信，以上送信息。智能站工程調(diào)試1-2）工程制作●IED設(shè)備分配地址表、交換機劃分VLAN?！裉摱俗舆B線。●由系統(tǒng)集成商配置生成全站的SCD文件，發(fā)給各設(shè)備供應(yīng)商，各自生成配置文件后下裝到IED設(shè)備?！窈笈_制作、系統(tǒng)聯(lián)調(diào)（包括：帶MU、智能終端做保護試驗、后臺對信號、光纖斷鏈、MU/智能終端/保護/測控/后臺等檢修狀態(tài)測試）。智能站工程調(diào)試1-3）虛端子連線：智能站工程調(diào)試1-4）實例化文件（CID文件）配置流程：SSD系統(tǒng)圖組態(tài)工具裝置模板組態(tài)工具ICD系統(tǒng)組態(tài)工具SCD裝置實例組態(tài)工具IEC61850裝置CID全站系統(tǒng)配置文件一次系統(tǒng)配置文件裝置模板配置文件裝置配置IED描述文件智能站工程調(diào)試2）智能化測試儀2-1）方式一：用傳統(tǒng)的測試儀給“采集板”加量，采集板通過光纖將電流電壓送到MU，再通過MU輸出給保護、測控等設(shè)備。2-2）方式二：用智能化測試儀模擬MU發(fā)采樣值，直接給保護、測控等設(shè)備；用智能化測試儀模擬智能操作箱收、發(fā)GOOSE報文。如下圖：智能站技術(shù)保護規(guī)范1）內(nèi)容總結(jié)：1-1）總則1-2）保護及設(shè)備的配置原則1-3）保護及設(shè)備的技術(shù)要求1-4）保護信息交互原則1-5）保護就地化的實施原則1-6）附錄A：實際是IEC61850-9-1采樣值報文的鏈路層和應(yīng)用層的幀格式說明，以及MU數(shù)據(jù)模型、保護映射采樣值訪問點的建模原則。1-7）附錄B：3/2接線形式的各種保護的配置方案；GOOSE、SV網(wǎng)組網(wǎng)方案；合并單元、智能終端的技術(shù)方案。