智能变电站概念及相关设备

智能变电站介绍李福荣主要内容智能变电站概念及相关设备智能变电站工程及相关标准智能变电站概念及相关设备数字化/智能变电站概念智能变电站实现数字化/智能变电站概念信息监控系统的数字化信息的采样、传输、处理就地化、光纤化、分散化数字化过程是一个逐步深入的过程传统变电站综合自动化站数字化变电站当前的数字化变电站是与传统综自站相比较而言的数字化变电站发展历程变电站自动化系统的演变传统变电站－综合自动化站－数字化变电站变电站综合自动化系统o实现了间隔层和站控层间的数字化数字化变电站o还需完成过程层及间隔层设备间的数字化数字化变电站发展历程技术服务远方控制(NCC)控制.保护功能.A功能.B保护.控制传感器执行元件远方保护间隔/单元层变电站层过程层高压设备远方保护过程接口1,6337981,6224,54,5注：红色为需数字化部分需数字化的抽象通信接口数字化变电站是由电子式互感器，智能化终端，数字化保护测控设备，数字化计量仪表、光纤网络和双绞网络以及IEC61850规约组成的全智能化的变电站模式，按分层分布式来实现整站数字化，能够实现变电站内智能电气设备间信息共享和互操作的现代化变电站。数字化变电站概念数字化变电站特征基本特征o一次设备智能化——电子式互感器＋智能一次设备o二次设备网络化——基于以太网o信息模型标准化——IEC61850标准智能终端MU传统微机保护交流输入组件A/D转换组件保护逻辑(CPU)开入开出组件人机对话模件端子箱ECTIED数字化保护SMV光纤GOOSE光纤数字化传统变电站设备的结构：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。电缆电缆传统变电站到数字化变电站的演变智能变电站概念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。智能变电站概念智能变电站的概念是随着智能电网概念的提出而一并提出的，智能变电站与智能电网密切相关，是作为智能电网的变电一环出现的，可以讲是智能电网的一个最重要、最关键的“终端”，承担为智能电网提供数据和控制对象的功能。智能变电站概念智能变电站实现了一系列的高级应用功能，因此对站内设备提出了更高的要求，比如一次设备智能化、一体化系统平台等等。同时由于需要大量信息需要交换，因此，智能变电站需要数字化的通信平台。演变关系特点1：全站信息数字化特点2：通信平台网络化特点3：信息共享标准化特点4：高级应用互动化智能变电站的四个方面电子式互感器o解决传统互感器的固有缺陷；o节约绝缘和材料成本。智能一次设备o监视设备运行状态，消除事故隐患;o提高设备运行寿命，降低全生命周期成本；o实现智能操作。高级应用o分担主站负担，提高电网智能化水平；数字化平台o取消长电缆连接，提高系统性能，同时消除事故隐患；o使用IEC61850标准，有利于设备之间的互操作。ECVTMU电子式互感器采样值+GOOSE电缆数字化变电站与传统变电站网络结构对比PS系列保护PSR系列测控其他IEDGPS工作站1工作站2远动站U系列保护U系列测控其他IEDMMSGPS工作站1工作站2远动站IEC60870-5-103IEC61850间隔层站控层光缆过程层CT/PT传统互感器传统开关传统开关智能单元智能化开关传统变电站结构图数字化变电站结构图IEC61850IEC61850是国际电工委员会(IEC)TC57工作组制定的《变电站通信网络和系统》系列标准，是基于网络通信平台的变电站自动化系统唯一的国际标准。IEC61850规范了数据的命名、数据定义、设备行为、设备的自描述特征和通用配置语言。使不同智能电气设备间的信息共享和互操作成为可能。1.面向对象建立模型2.定义了电子式互感器等智能一次设备3.ACSI和SCSMIEC61850的优点：IEC61850与以太网：IEC61850特点：应用与通信相分离IEC61850特定通信服务映射IEC61850-8-1：在8802.3上映射到MMSIEC61850-9-1：基于串行单方向多路点对点链接的采样值传输IEC61850-9-2：基于8802.3上的采样值传输IEC61850在以太网协议栈映射IEC61850与传统规约的比较目前实施的变电站自动化系统缺乏统一的系统规范，广泛应用的IEC60870-5-103规约只是变电站内传输规约，缺乏对变电站系统模型、二次功能模型的描述，没有将系统应用与通信技术进行分层处理，其应用受到通信技术的限制，缺乏一致性测试标准，因此103规约不适合作为未来数字化变电站的统一信息平台。智能变电站的实现过程层设备o电子式互感器o智能一次设备电子式互感器原理分类数字化变电站典型问题电子式互感器电流互感器电压互感器Pockels效应电容/电感分压原理Faraday原理罗式线圈电子式互感器电子式互感器有源式电子式互感器o进入工程化阶段o与继电保护装置经过多次动模试验o可靠性还需要进一步验证（与传统互感器相比）无源式电子式互感器o全光纤型电流互感器（FOCT）应用案例较少o需要进一步解决温度、振动、寿命等方面的问题o电压互感器是个难题电子式互感器Faraday磁光效应磁光玻璃为传感元件OCT电子式互感器相位调制器反射膜信号处理电路输出Faraday磁光效应（光纤为感光元件）电子式互感器Pockels电光效应PSET6000电子式互感器dtdikdtdte优点：1.测量线圈与主回路直接无直接的电气联系，而仅通过电磁场耦合，因此与主回路之间有良好的电气绝缘，无充油充气带来的易燃易爆危险，符合环保要求；2.无铁芯饱和等问题，测量范围宽，线性度好，准确度高；3.线圈感应电压对频率响应好，暂态特性好；4.低功率的输出易于转化为数字量；5.体积小，质量轻，生产成本低；电子式互感器一次电流iRogowski线圈结构及原理电子式互感器CVT原理图大容量输出的设计使绝缘结构复杂，体积庞大；当实际负荷低于CVT额定输出的25%时，误差就有可能超出相应准确级的规定值。CVT内部含有电容和非线性电感元件(中间变压器、补偿电抗器)，在一次突然合闸或二次短路消除产生的过电压作用下有可能产生内部分次谐波铁磁谐振现象，危及CVT本身的安全，影响二次测量、保护的正常工作，传统CVT带有中间变压器，且与电压互感器连接的保护继电器入口常有隔离用的铁芯变压器，当线路重合闸时在二次侧感应的电压直流分量可能会导致这些变压器饱和，引起严重的二次侧暂态问题。电子式互感器电子式电压互感器原理图U2=C1U1/(C1+C2)由上式可知,只要选择合适的C1,C2容量,即可得到所需的分压比。当线路短路或断路的故障出现的时候，储存在分压电容中的能量可以通过并联在低压侧分压电容上的小电阻R快速释放，从而对线路上的电压变化实现快速响应跟踪测量。这种传感器结构模式的特点在于改善了全电容电压分压器的的暂态特性，同时继承了电容分压器原有的优点。低功率小信号的输出使互感器体积大为减小，采用固体绝缘脂和硅橡胶复合套管形成密封实心柱体，消除了传统电容器存在的漏油的问题，具有耐污、防爆、难燃和绝缘可靠、免维护等优点。电子式互感器电流互感器电压互感器电流电压式互感器PSET6000GS电子式互感器低功率、小信号模拟输入；光纤数字信号输出；采集器就近安装于GIS端子室或汇控柜内；可靠的直流供电；→↑GIS电子式互感器GIS上安装电子互感器PSET6000GS电子式互感器电子式互感器PSMU602合并器电子式互感器PSMU602合并器合并单元（IEC61850标准设备）接收多路电子式互感器采样、同步接收站内采样同步信号支持IEC61850-9-2、IEC60044-8/FT3同时支持点对点和组网方案完善的自检功能，如CT断线等激光供能（AISCT）原则：按间隔布置供能方式电子式互感器供能方式o110kV及以上AISCT：激光电源+线路取能；oPT：直流电源；o10kV、35kV互感器：直流电源；oGIS、HGIS场合：双路直流电源；互感器资质2008.06PSET6220CTDW电子式电流互感器通过型式试验；2008.09PSET6220CTDW电子式电流互感器通过暂态型式试验；PSET6220CVDW电子式电流电压互感器通过型式试验；2009.01PSET6110CTDW电子式电流互感器通过型式试验；PSET6110VTDW电子式电压互感器通过型式试验；PSET6110CVDW电子式电流电压互感器通过型式试验；PSET6010CTDH电子式电流互感器通过型式试验；2009.04PSET6220VTDW电子式电压互感器通过型式试验；PSET6500CTDW电子式电流互感器通过型式试验；PSET6500VTDW电子式电压互感器通过型式试验；目前已形成10kV～500kV各电压等级的电流、电压、组合型电子式互感器系列产品。PSET6000系列电子式互感器分类DW系列户外AIS，CT为罗氏线圈+低功率线圈；VT为串级式电容分压器；固体绝缘；SF系列户外AIS，CT为罗氏线圈+低功率线圈；VT为同轴电容分压器；SF6气体绝缘；OW系列户外AIS，CT为全光纤型；VT为串级式电容分压器；固体绝缘；GS系列GIS/PASS用，CT为罗氏线圈+低功率线圈；VT为电磁式/电容分压器；SF6气体绝缘；DH系列户内开关柜用，CT为罗氏线圈+低功率线圈；VT为电磁式/电阻分压器；固体绝缘；ECTECTECVTA相220kV线路间隔220kVⅠⅡAB相BC相C线路MU1线路MU2母线电压MU1母线电压MU2故障录波(FT3数据)线路保护2(9-1数据)母线保护2(FT3数据)计量设备(9-1数据)测控装置(9-1数据)光纤低周低压减载装置切换前的9-1数据线路保护1(9-1数据)母线保护1(FT3数据)220kV线路电子式互感器配置（A相采用混合式互感器为线路抽取用）220kV线路电子式互感器配置ECTECTECVTA相110kV线路间隔110kVⅠⅡAB相BC相C线路MU母线电压MU计量设备(9-1数据)光纤线路保护测控(9-1数据)母线保护(FT3数据)110kV线路电子式互感器配置（A相采用混合式互感器为线路抽取用）110kV线路电子式互感器配置以9-1点对点输出为例ECTECTECTA相主变间隔220kV/110kVⅠⅡAB相BC相C主变MU1主变MU2母线电压MU1母线电压MU2故障录波(FT3数据)主变保护2(9-1数据)母线保护2(FT3数据)计量设备(9-1数据)测控装置(9-1数据)光纤主变保护1(9-1数据)母线保护1(FT3数据)220kV及110kV变压器侧电子式互感器配置以9-1点对点输出为例ECT10kVECTECT低压智能终端2低压智能终端1主变保护2单相ECT就地采集器2就地采集器1主变测控光纤A相B相C相主变保护1屏蔽电缆主变MU1主变MU2分段备自投电度表10kV变压器侧电子式互感器配置10kV线路侧电子式互感器配置ECTECTECTABC保护测控装置屏蔽电缆光纤电度表10kVA相B相C相10kV线路配置图10kV开关柜开关室模拟小信号四合一保护测控GOOSE控制开出位置和告警信息数字化电表ECT互感器电能系统PSL641U电表PT并列装置光纤PSL641U电表10kV母线PT并列配置图EVTEVTPT智能终端PSIU641PT智能终端PSIU641低压保护测控装置10kVI母10kVII母PT并列装置PSIU641光纤60044-8光纤60044-8智能一次设备又名智能化高压设备：由高压设备本体和智能组件组成，具有测量数字化、控制网络化、状态可视化、功能一体化、信息互动化特征的高压设备。智能组件智能组件智能组件(intelligentcom