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国网IEC61850培训.ppt

国网IEC61850培训

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2013-12-26 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《国网IEC61850培训ppt》,可适用于工程科技领域

数字化变电站技术培训  变电站技术发展状态常规变电站存在的问题:信息难以共享设备间不具备互操作性系统集成、可扩展性差系统可靠性受二次电缆影响变电站技术发展状态新技术对变电站自动化系统发展的影响:随着非常规互感器、IEC标准、网络通信技术及智能断路器等新技术的发展对常规变电站系统应用“瓶颈”带来了技术上的突破。《国家电网公司“十一五”科技发展规划》电网自动化技术为提高电网运行管理控制水平的六个重点技术领域之一。数字化变电站技术则是电网自动化技术的五个主要研究课题之一。通信、计算机、测控保护等技术的发展已经为数字化变电站的形成奠定了充实的技术基础。特高压、大容量、超大规模电网的逐渐形成对电网安全、稳定、可靠、控制、信息交互等提出了更高的要求整个变电站系统应是全部数字化实现和集成。变电站内各个设备采用统一的IEC标准实现互操作性使用智能的一次设备而传统的一次设备均应具备智能接口使用统一的通信标准而非直接输出传统的电压电流接点等复杂非统一的接口。采用现代通信技术使用通信媒介替代传统的电缆分层组网使变电站层次结构关系得以简化降低二次系统的复杂性。利用网络通信技术实现跨变电站区域电网的保护和自动协调控制数字化变电站定义未有非常明确的定义但核心两方面:变电站采用统一的通信标准一次设备的智能化【IEC标准+电子式CTPT互感器】分两部分介绍  数字化变电站结构智能化设备的出现正改变着变电站自动化系统的物理结构。数字化变电站自动化系统的结构在物理上可分为两类即智能化的一次设备和网络化的二次设备。在逻辑结构上根据当前数字化变电站使用的IEC通信协议的定义可分为三个层次分别称为“过程层”、“间隔层”、“站控层”。数字化变电站体系结构常规变电站与数字化变电站结构图对比数字化变电站相关设备)过程层设备:非常规互感器合并单元智能终端智能开关。)间隔层设备:保护与测控装置电能计量交直流与消弧线圈光纤交换机。)站控层设备:数字化变电站综合自动化系统  数字化变电站特征“一次设备数字化、二次设备网络化、通信接口标准化”是数字化变电站与传统变电站的主要区别。技术特征:数据采集数字化系统分层分布化系统结构紧凑化系统建模标准化设备检修状态化设备操作智能化不同点:传统电磁式互感器被非常规互感器代替。设备间信息传输方式以网络为主传统的控制电缆、CT电缆和PT电缆等硬接线被网线、交换机、路由器构建的网络所取代一次设备、二次设备接口数字化装置逐渐小型化向保护、测控、计量装置一体化过渡减少站内二次设备数量系统整合为一。二次回路接线简洁便于排查与检修。一二次设备的小型化与精简化减小变电站占地面积数字化变电站与传统变电站比较数字化变电站特征相同点:与传统站相比较数字化变电站内设备其保护原理、内部算法、逻辑并没有发生根本改变只是在采样数字化、通信介质网络化、通信接口标准化改变带来了变电站自动化系统可靠性的提高。数字化变电站特征数字化变电站与传统变电站比较历史过程IEC是国际电工委员会TC制定的《变电站通信网络和系统》系列标准为基于网络通信平台的变电站自动化系统唯一国际标准也是国家电力行业相关标准的基础。(DLT)IEC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。IEC标准控制中心控制中心变电站电力通讯网络风力发电水电厂配电能源国际电力通信标准IEC标准的目标互操作性一个或几个厂家的IED可以互相交换信息并将该信息作为自己的功能使用的能力。自由配置长期稳定性标准应该支持不同的机理并允许功能的自由分配。标准应该是充分考虑未来技术发展的也就是说它应该能够跟上通讯技术的进步以及系统扩容的要求。以太网统一工业领域在电网中垄断地位确定信息技术飞速发展借鉴了控制领域(MMS)计算机软件领域网络领域的经验成本更低(初期投入可能更大但后期维护以及系统集成将更为简单)节约投资成本计算机技术的发展(面向对象思想、ASNXML异构信息集成技术)随着电压等级升高信息量越来越大对电力通信性能提出更高的要求IEC能达到<MSVS传统硬接线Ms有UCA在美国()的使用年基础有利于实现设备互操作全球统一变电站通信标准独立于设备商集成中客户采购不受约束有利于电网安全顺应了未来的电力、网络与信息技术发展故障率下降安全性能得以提高在制定IEC标准的过程中在美国、德国、荷兰等国都有示范工程用以验证标准通过实践反过来又会促进标准完善。年在意大利TERNA变电站SIEMENS、ABB、ALSTOM已经实现了互操作年国外大公司开始纷纷正式推出符合IEC标准的产品。)年SIEMENS、ABB、ALSTOM实现间隔层设备和控制层设备的互操作)年SIEMENS、ABB、ALSTOM实现同层之间(GOOSE)通信的互操作)年SIEMENS、ABB、ALSTOM实现由KEMA认证的采样值传输的互操作)年SIEMENS、ABB、ALSTOM实现在意大利TERNA变电站示范工程的互操作)年推出第个正式产品更多的试点工程)意大利的TERNA变电站基于IEC的SICAS示范工程)德国RWE的RHEINBRAUN新变电站GARZWEILER示范工程)德国RWENETAG讨论示范工程)西班牙的REDELECTRICASIGRES工程)西班牙的IBERDROLAINTERUCA)英国MGCSICAP工程)荷兰TENNET工程(正在研究))荷兰NUON工程(正在研究))美国OMAHAPUBLIC工程宣称UCAIED巳不适用)美国AEP称IEC标准发布仅采用IEC产品)加拿大HYDROONE计划建设一个IEC产品的变电站年月巴黎IEC国际展示会议家厂商产品互连出现的主要原因:嵌入式以太网技术使得变电站内设备装置具有了更强大的通信能力与网络访问功能使得用更高速与安全的以太网通信代替串口通信成为可能不同厂家的设备采用不同的嵌入式系统、不同的编程语言数据库、构成“信息孤岛”现象需要一个有效的异构信息解决方案IEC标准是变电站内异构信息集成方案设备互操作问题是关键厂商规约加密客户设备采购受限系统集成困难需要一个统一的国际标准iec变电站内调度端iec异构集成IEC标准体系IEC标准体系基本原则PartGlossaryPart基本要求Part系统项目管理Part通信要求Part变电站自动化配置Part基本通信结构PartPart过程层测量采样值映射Part一致性测试Part映射到以太网映射到MMS与以太网第二部分IEC标准的主要内容第二部分IEC标准的主要内容标准有部分部分为主要部分第部分基于XML的配置第部分数据逻辑节点公共数据类第部分映射到MMS标准第部分采样报文IEC主要内容介绍抽象建模(逻辑节点、自描述、数据集)ACSI映射一致性测试通信模型的一致性规范使得设备之间互操作相互理解成为了可能PhysicalDevice(networkaddress)LogicalDevice(egRelay)MMXUMMXUMXMXAVLogicalNodesFunctionalConstraint“MMXU$MX$A”=Feeder#CurrentMeasurements例子:LDMMXUMXHzmagf频率功能约束:MXSTCORPSESGDC面向对象思想逻辑节点面对设备功能数据的规范标准化个逻辑节点保护功能类、测量类、控制等PTOC过流保护MMXU测量RREC重合闸自定义扩展数据与标准协调逻辑节点LSystemLN()PProtection()RProtectionrelated()CControl()GGeneric()IInterfacingandarchiving()AAutomaticcontrol()MMeteringandmeasurement()SSensorandmonitoring()XSwitchgear()TInstrumenttransformers()YPowertransformers()ZFurtherpowersystemequipment()PTOC$CO$Mod$ctlVal控制型定值表示过流I段保护投退PTOC$ST$Mod$stVal表示过流I段保护投退状态PTOC$ST$Op$general表示过流I段保护动作PTOC$ST$Op$t表示过流I段保护动作时间PTOC$CO$ExVolMod$ctlVal控制型定值表示过流I段电压闭锁投退PTOC$CO$DirMod$ctlVal控制型定值表示过流I段方向闭锁投退PTOC$SE$StrVal$setMag$f保护电流定值PTOC$SG$MinOpTmms$setVal保护时间定值PTOC$DC$NamPlt$dPTOC描述由于IEC标准中数据规范尚不完善如电压闭锁并未定义所以按规定自行扩展扩展变量前加Ex以ExVolMod电压闭锁表示。CO、ST、SE、DC分别表示数据为控制型、状态型、可修改定值型、描述型。数据、功能和通信分开不再面向通信数据包作规定而是面向了数据和功能的定义不存在IEC的通信数据包结构定义具体的实现通过底层的应用层映射实现底层的应用层可以是多种的(尽管目前的IEC仅规定了MMS的SCSM映射方式),这样就可能实现跨通信结构平台的通信规约不再局限于固定的通信栈结构。规约的设计采用了面向对象的设计方法,层次化的数据结构使数据的维护简单明了克服了以往采用点表罗列方式带来的困难。数据类型的定义从IEC规定的基本数据类型开始和IEC的自描述功能相结合可以使用类似数据结构的方式定义出新的数据类型而不会破坏已有的类型约定。具备自我描述功能可以自我描述数据的含义(名称(name)),数据的类型(如整形浮点或某种复杂结构),不再需要核对点表定义使用任何符合IEC的浏览工具即可浏览到装置内的全部信息以及设置参数等不存在专用工具软件问题层次化的结构使通信的级联和转发变得易于实现数据集面向关联通信机制IEC作为下一代变电站的无缝通信协议标准充分借鉴了变电站通信、计算机、工业控制等领域的长期经验采用面向对象思想对变电站涉及的设备与通信服务进行了功能建模、数据建模并规范了一套抽象的通信接口使协议拥有足够的开放性以适应未来的变电站通信发展的要求。实现IEC的关键在于实现协议中规范的ACSI(AbstractCommunicationServiceInterface)到MMS(ManufacturingMessageSpecification)或其它中间件的映射ACSI介绍ACSI的产生来源于人们对现实设备的实践经验抽象主要定义了各类通信服务与通信对象及参数它与下层通信系统独立与采用的通信协议和具体的实现方法无关。ACSI主要设定了各类服务模型:连接服务模型、变量访问服务模型、数据传输服务模型、设备控制服务模型、文件传输服务模型、时钟同步服务模型等这些服务模型定义了通信对象以及如何对这些对象进行访问实现了客户应用端和服务器应用端的通信完成实时数据的访问和检索、对设备的控制、时间报告和记录、设备的自我描述等等ACSIServicesEnableSelfDescribingDevicesIECProfilesIEC与传统规约的区别传统通信规约缺点:通信栈结构是固定的不能适应多种通信接口。面向数据包的结构使数据类型的定义是固定的无法灵活设置。没有点号对照表是无法理解的。对通信的级联和转发不作要求在每个转发点需要重复组织点表。IEC与传统规约的区别IEC标准特点:数据、功能和通信分开不再面向通信数据包作规定规约的设计采用了面向对象的设计方法,层次化的数据结构使数据的维护简单明了克服了以往采用点表罗列方式带来的困难。SSD:SystemSpecificationDescriptionXMLdescriptionoftheentiresystemSCD:SubstationConfigurationDescriptionXMLdescriptionofasinglesubstationICD:IEDCapabilityDescriptionXMLdescriptionofitemssupportedbyanIEDCID:ConfiguredIEDDescriptionXMLconfigurationforaspecificIED数字化变电站中SCL配置技术Standardizedconfigurationlanguage(SCL)基于XML文本轻型数据库描述了装置的功能、数据、连接方式、IPMAC地址、报告服务参数GOOSE服务参数数据集等简化了工程化实施尤其是综自后台的数据库配置相同的协议相同的数据格式和内容映射到相同的SCSM(ACSI到MMS)相同的数据命名规则相同的配置语言保护装置在中国电科院进行了IEC一致性测试测试情况良好国内目前只有南自、南瑞、四方、北京融科、西门子、ABB在中国电科院进行了相应测试。PSI系列装置中支持IEC中应用关联、服务器逻辑设备逻辑节点数据模型、数据集模型、定值组控制模型、报告模型、控制模型、时间同步模型、采样值模型的传输等服务。制定IEC时具体的保护功能和类型是按照欧美的标准及习惯制定的中国使用的保护功能和方法和其有一定的差异使逻辑节点或数据类型可能找不到合适的已定义的模型需要自定义一套模型。尽管自定义在通信及互操作上不会存在问题但是模型的多样性名词定义的不同同样会导致混淆。目前国网公司为此正在起草详细的标准。完整实现站层和间隔层部分规约包括GOOSE,由于存在网络冲突可能会造成GOOSE报文的延迟超出ms国外为此已经开发出了专用的IEC的交换机(美国格雷特公司)可以使GOOSE报文得到优先交换但价格非常昂贵。在中国目前保护配置的方法上使用还存在问题。一致性测试主要是对各项功能服务测试国内对检测手段还比较缺乏尤其是部分检测现场整体性能测试手段缺乏缺乏现场测试设备与标准IEC标准为什么这么制定?IEC标准的目标解决变电站内设备互操作问题互操作本质是异构信息如何集成的问题ASN与XML技术是解决异构信息集成两大技术ASN与XML技术与比较ASN编码信息传递难理解适合实时通信、效率高XML文本形式信息传递直观易理解适用于计算机之间信息交互、非实时通信IEC采用ASN作为实时通信、XML作为配置语言IEC通信标准体系制定的基本思路基本思路规范建模通信与服务独立异构通信技术一致性测试有利于理解其他通信标准类比其他应用场合理解基本思路有利于掌握其他IEC标准、IECIEC风力通信标准智能楼宇、智能家电等其他领域通信标准IEC标准开发与工程一体化应用一体化应用对厂家而言从保护组态、代码生成、通信配置、综合自动化数据库与画图、现场调试等实现对电力系统而言从建站设计、运行管理、维护IEC的应用是实现一体化应用的关键运用IEC装置与系统配置文件配置文件具有通信、功能的配置、实现装置开发、调试开发中的无缝应用结合。诸如:通过配置文件自动生成该部分IEC通信、保护功能源码。减少综合自动化后台配置数据库工作量。一体化应用目标利用IEC标准实现开发、现场调试、工程应用的无缝结合可以根据需求快速定制生成所需的保护各个厂家应用IEC标准化有利于提高开发效率、减少工程配置综自与调试工作量、便于电力系统单位建设、设计与运行维护组态生成保护功能代码平台保护组态、代码生成、软硬件通用平台组态、代码生成模块化设计:利用硬件平台无关的图形化组态软件工具全部逻辑和算法功能模块化。用户定制:对于一般的应用保护逻辑可以由工程设计人员设计不需要编程即能满足用户的个性化需求。接口标准化:基于IEC配置易于测试:当需要单独测试某个模块的时候可以很快的作一个简单逻辑图专门测试和分析这个模块的功能组态生成保护功能代码平台特点符合IEC的数字式保护与测控装置线路、差动、电容、分段、后备、测控装置采用IEC通信标准过程层支持IEC支持IEC与顺控功能的综合自动化系统IEC过程层与数字式保护IEC三层变电站、间隔层、过程层。IEC过程层是基于电子式互感器测量源头的数字化所以我们将目前采用支持IEC的保护也称为数字式保护。对于相同的保护算法而言在保护功能上数字化保护和传统的保护没有区别。数字式与传统的对比程序化操作(顺控)对电动开关设备的按一定顺序让其自动控制圆石变变电站特点分为变电站层、间隔层、过程层三层结构kV侧采用电子式互感器代替传统电磁式互感器站内数字式保护装置具有模拟与数字双通道输入接口采用IEC通信标准综合自动化后台支持顺控程序化操作交直流、消弧线圈等小系统规约转换到IEC接入后台过程层支持IECIEC的抽象模型与国内保护功能方法差异与欧美存在差异制定IEC时具体的保护功能和类型是按照欧美的标准及习惯制定的中国使用的保护功能和方法和其有一定的差异使逻辑节点或数据类型可能找不到合适的已定义的模型需要自定义一套模型。尽管自定义在通信及互操作上不会存在问题但是模型的多样性名词定义的不同同样会导致混淆。圆石变对交直流、消耗线圈等系统采用了一些自定义参数推广IEC标准应用IEC通信标准将是未来变电站的发展趋势是变电站自动化发展的一个重要里程碑。对低压站建议间隔层和变电站层推广采用IEC标准的综自系统而过程层采用数字化技术可以结合实际情况与成本考虑权衡。采用IEC的变电站可以降低运行维护、更新换代、后期应用功能扩展、变电站改造成本。电子式互感器定义IEC对电子式互感器是这样定义的:一种结构包括一个或多个可以连接到传输系统及二次转换装置的电流或电压传感器其作用是按比例传递被测量值并提供给测量仪器仪表和保护及控制设备必要时电子式互感器的合并单元还可提供数字接口。电子式互感器分类根据IEC标准从测量原理分类电子式电流互感器包含了光学电流互感器、空芯电流互感器(又称为Rogowski线圈)及低功率型电流互感器三种电子式电压互感器包含了光学电压互感器、分压型电压互感器等两种。从高压侧是否需要电源来分类可以分为有源式和无源式两种:在高电压侧不需要电源的那种称为无源式与之相反在高压侧需要电源的那种称为有源式电子式互感器。目前电磁式互感器易产生磁饱和、通频带不够宽、剩磁对互感器的暂态误差影响大等缺点。随着电子式互感器技术的不断发展并开始逐步进入实际应用输出源头的数字化对变电站自动化技术产生深刻的影响全数字化的变电站是未来的发展趋势。电子式CTPT在电压等级越高的变电站其性能价格比越优。不含铁心消除了磁饱和、铁磁谐振等问题。电磁型的互感器在电力系统故障时易饱和这是保护易据动的最大弊病所在电子式传感器可以彻底解决此问题。动态范围大测量精度高。其额定电流可由几十安到几千安过电流范围可达几十万安一个OCT可以同时满足计量和继电保护的需求。频率范围宽可以测出高压线路的谐波电流还可以进行电流暂态、高频大电流与直流电流的测量抗干扰能力强数字化信息输出有力于实现数据信息的共享。无源磁光玻璃型电流互感器利用法拉第磁光效应:如果一次导体流过电流在导体周围产生磁场当一速线偏振光通过该磁场的时候线偏振光的偏振角会发生偏转偏转的量和磁场场强成正比。这种互感器最大困难是其本身的光学系统折射效应随环境因素而变化光学传感头中存在着各种形式的双折射影响了整个系统的精度和稳定性。有源磁光玻璃型电流互感器在高压系统该种互感器利用光纤的激光能供电对于低压系统(KV及以下)能够解决绝缘问题ROGOWSKI线圈的输出直接接到集中的模拟-数字转换器上不再需要光供电成本较低高压系统用的互感器在就地直接将模拟量转换成数字信号再经光纤输出。现在这种类型的互感器使用较多。合并单元负责把一个间隔的电流、电压互感器二次侧共十二路数字信号按规约进行数据处理并把在每个采样时刻得到的十二路处理好的采样数据打包发送。这十二路信号包括:A、B、C三相保护用电流互感器A、B、C三相测量用电流互感器零序电流互感器A、B、C三相电压互感器零序电压互感器母线电压互感器。合并器同步合并单元提供同步信号输入通道可以接收变电站同步信号以同步连接的各采集器如果变电站同步信号丢失合并单元将告知二次设备采用插值法进行同步。  数字式计量数字式电能表接收通过光纤以太网传送的数字化电流电压瞬时值可保证计算出的各项电量值完全没有误差全数字电能表可避免因电流电压传输造成计量系统附加误差数字式电能表首先应获得国家质量技术监督局颁发的制造计量器具许可证在得到国家计量部门认可的基础上数字式电能表还需通过省电力研究院的计量检测以获得本省的入网许可证。数字式计量由于数字化电能表的精度取决于合并单元输出数据精度但目前国家计量标准中未对合并单元作出明确的MC认证要求。因此只要合并单元构成的数字计量整体系统联合测试能满足MC计量要求并误差在标准范围之内即可选用。可以采用测控装置替代站内电量平衡用电能表并且该类测控装置应通过MC认证。受限于本次项目开发时间本次改造方案中不采用。组网方式根据最新即将颁布的《IEC国际标准工程化实施技术规范(送审稿)》要求:kV及以上电压等级变电站自动化系统应采用冗余通信网络结构kV及以下电压等级变电站自动化系统宜采用单网结构站控层与过程层宜分别独立组网。因此在本次改造方案中站控层、过程层、GOOSE通信都独立组网且都采用单网结构。IEC标准最终目标:三网合一。  组网方式站控层网络本次改造项目采用单星型网络结构选择理由:根据相关标准要求kV变电站一般都采用单网结构。星型网络实时性好网络延时最少。受限于项目开发周期短时间内无法开发出装置支持站控层双网冗余。  单星型网络结构  组网方式过程层网络本次改造项目采用点对点连接模式选择理由:IEC这种通信模式也要求间隔层设备网络接收处理数据能力更强大致估算过程层网络上每个端口的数据流量达到约MbitS受现阶段技术水平和制造成本的限制过程层组网后网络流量过大数据包网络交换延迟时间抖动太大甚至发生丢包根据《IEC国际标准工程化实施技术规范(送审稿)》要求过程层采样值通信宜采用点对点方式通信并使用DLT进行采样值传输。  组网方式GOOSE通信网络:单独组网选择理由:可避免不同优先级数据的同网传输保证了数据传输的稳定性。无报文优先级问题可以使用普通的工业级交换机。如果与站控层网络合并为了保证GOOSE信息传输时延最小和不受普通优先级报文的阻塞需要使用符合IEC标准的交换机使GOOSE信息优先交换。虽然IEC标准要求的方法是两个网络合用但国内为了可靠起见大部分制造厂将两个网络分开。经调研目前国内厂家大多都只实现单GOOSE网络。 GOOSE应用为什么要采用GOOSE(通用面向对象的变电站事件)?为实现全数字通信取消硬接线。GOOSE的通信机制确保了实时性信息从发出到接收确保在ms以内响应速度比硬接线快。重发机制确保了信息的可靠性。可以对收发GOOSE的装置进行通信自检以确认GOOSE网络通信是否正常。(s)对系统扩展容易只需要直接将加入的装置挂在GOOSE网络中通过配置就能接收GOOSE信息从而保证整体系统的可扩展性强。以太网跳闸重合新位置新位置GOOSE应用演示无确认多点传送若设定重发时间间隔为ms则将以间隔Ts=n*s(n=…,<mss=ms)重发信息。GOOSE重复策略新事件:数据交换时间最大重复间隔最大重复间隔快速重复IEC通信结构体系图图国内数字化变电站方式一特点:第一种方式是实现了变电站层与部分间隔层功能未实现间隔层设备间GOOSE通信功能。实现的功能:国内数字化变电站方式一国内数字化变电站方式二特点:第二种方式是实现了IEC的变电站层与间隔层实现了间隔层设备间GOOSE通信功能未实现过程层。实现的功能:国内数字化变电站方式三特点:第三种方式实现了IEC的变电站层、间隔层(未实现GOOSE功能)、IEC过程层。实现的功能:国内数字化变电站方式三当前国内数字化变电站的不足不足之处:很多站点只是部分的采用IEC或电子式互感器真正完成的全数字化变电站还很少。仍局限于传统变电站思维设计模式数字化变电站技术有利于实现二次设备分散布置、测控装置就地、减少站内二次设备数量、减少站内电缆大多属于试验示范新建项目、缺乏传统站向数字化改造经验。本次数字化变电站改造实现方式特点:实现了IEC变电站层、间隔层、IEC过程层、完整的数字化变电站。本次数字化变电站实现方式特点:实现了IEC变电站层、间隔层、IEC过程层、完整的数字化变电站。改造目标与创新点全数字化技术提高综合自动化水平。减少站内二次设备数量考虑站内设备整合。二次设备布置分散就地化改变传统的大控制室设计。分布智能技术保证高速网路处理能力与系统安全性。验证保护测控装置和合并器就地的安全性改造总体规划互感器采用电子式互感器。分为三个网络组网:站控层网络、专用GOOSE网络、过程层网络。站控层为以太网星型网络结构、专用GOOSE网络为单光纤环网结构、过程层为光纤点对点网络结构。保护与测控装置实现一体化进一步减少设备数量二次设备就地安装化尽量减少控制室内屏柜的数量和电缆数量使控制室内布置结构更简单。改造总体规划全站通讯采用IEC标准。采用GOOSE通信实现监控互联闭锁和保护的跳闸功能。对支持电动操作的开关的智能化一次设备采用程序化顺控操作。要求全站只配置一台GPS供全站设备对时用。工作站通过串口接收GPS时间信息采用SNTP协议对间隔层二次设备进行网络对时。改造的可行性数字化变电站的基本还是按照一次设备的间隔布置公用设备相对说来比较少主要需要解决PT、主变的问题。现行的数字化保护从原有的传统保护继承而来内部算法、逻辑等都还是相同的不存在全新的保护配置问题。制造厂商也考虑到了数字化迁移的问题在CTPT合并单元设计的时候一般可兼容传统AAV信号的输入使得在改造过程中可以利用合并单元使传统保护和数字化保护同时运行改造的可行性监控部分由于实现了IEC规约可以通过通讯实现操作联闭锁等功能不需要跨间隔信号采集仅在调试时需把公用信号涉及的装置先行调试完毕即可各间隔直接利用IEC配置即可。与监控中心的规约仍然为传统规约(或等)现行设备可以将IEC规约转换为传统规约不会影响监控中心对变电站的监视与控制。具体改造方案按IEC标准实现变电站层、间隔层、过程层基础上根据设备布置方式不同和电子式互感器在改造站应用规模的不同本次共给出三种方案参考。三种改造方案全站采用电子式互感器主变和kV部分的保护测控装置和合并器安放在室内集中组屏同时安放一套kV的保护和合并单元放在室外挂网运行。全站采用电子式互感器主变和kV部分的保护测控装置和合并器全部分散就地安装在室外端子箱内。主变和kV部分仍采用电子式互感器kV部分采用传统的互感器主变部分的保护测控装置kV部分测控装置和合并器安放在室内集中组屏智能单元就地安装在室外端子箱内。方案一装置布置示意图方案一的优越性采用光电CTPT不含铁心消除了磁饱和、铁磁谐振等问题提高了保护动作可靠性。提高了测量精度可同时满足计量和继电保护的要求。避免出现如CT开路损坏设备二次回路两点接地等的情况。用光纤通讯代替硬接线除少数的电源电缆、光缆外不再有其它线缆二次系统接线非常简化减少了工程投资。模拟信号转换为数字信号传输抗干扰能力强减少了传输中引起的误差。对于合并单元、主变保护和kV保护集中组屏方式一是运行可靠性得到保障二是便于维护和管理。可能存在的问题就地安装的智能终端工作在室外受外界环境温度、湿度、灰尘、电磁干扰的影响可能较大。开关量输入、控制输出、测控、保护各装置间联闭锁信息(GOOSE信息)使用光纤以太网传输存在由于网络数据包的冲突、延迟等造成保护联动的延迟的可能性。合并单元需要时间精确同步如果失去同步会使数据采集不同步从而有造成保护误动的可能。方案二装置布置示意图方案二的优越性与方案一比较两者最大的区别在于将合并单元与保护全部就地布置由于合并单元、主变保护和kV保护分散布置就地安装这样大大减少了室内二次设备数量完全做到二次设备分散就地化布置。其余的优越性同方案一。存在的问题室外端子箱能否提供合并器和保护测控装置正常工作的环境?答:、采用普通双层端子箱根据我们多方了解目前南自厂推荐使用的室外端子箱是由南通星源生产的通过我们与制造商的沟通安装智能终端独立的控制箱采用双层不锈钢箱体可以有效防止湿度、灰尘、电磁干扰的影响箱体外层可以反射大部分阳光辐射内层仅有热的传导内外层间自然对流通风。普通双层端子箱存在问题:a、制造厂目前拿不出该室外端子箱的检测、试验报告无法得到可信的技术参数(合并单元工作环境要求:工作温度-℃相对湿度%~%保护测控装置工作环境要求:工作温度℃相对湿度≤大气压力KPa。)经过我们与厂家技术人员沟通该箱体能够保证箱内温度高于室外至度左右。(淮安地区夏天室外温度能够达到℃)b、即使该端子箱能够满足工作环境要求也需要考虑该端子箱长期稳定运行问题一旦端子箱故障将危及箱内保护、测控系统正常运行。c、雨天、高温时箱内智能设备检修工作很难开展。故我们不建议采用。、采用特制的室外端子箱根据我们了解上海威图电子机械有限公司有这种产品它箱体材料为双层镁铝合金材料可以有效防止湿度、灰尘。配备双台冷却机使用交流V电源工作每台冷却机配备一个温度传感器两个传感器设定的温度相差~℃当柜内温度达到传感器设定的温度时启动冷却机工作当柜内温度小于℃时冷却机停止工作这样可以确保柜内环境要求达到合并器和保护的正常工作环境。箱体尺寸××(高×宽×深)。整个箱体达到防护等级IP,符合EN、NEMAR要求。特制室外端子箱存在问题每面柜体包括所有附件单价大概为万元左右。从运行可靠性和日常维护考虑这种特制端子箱需要日常维护反而增加了变电站设备维护工作量这与数字化变电站建设初衷不符。且箱内如果控制温度、湿度的冷却机都出现故障会直接影响到箱内设备带来不确定的安全隐患。雨天、高温时箱内智能设备检修工作很难开展。另外从项目推广意义上考虑采用这种对环境要求较高的室外端子箱成本造价较高。此次科技项目工程可以考虑试点但不适用于今后大面积推广使用。方案一、二的网络示意图室外光缆路径方案方案⑴采用按间隔“点对点”方式每间隔光缆经过端子箱内熔接盒汇为一根芯(芯)光缆分别进入控制室内方案⑵将室外kV线路、分段及主变高压侧间隔光缆经光纤接续包汇为两根芯光缆进入控制室内主变本体端子箱由于离室外其它间隔较远而离控制室很近其光缆单独进控制室。方案一示意图方案二示意图室外光缆路径方案比较方案⑴间隔界面清晰安全性较高经济性、美观性稍差但施工难度小有利于运行维护在现场得到普遍应用方案⑵经济性、美观性较好但施工难度很大光纤接续包在通讯上应用很普遍但在数字化变电站内应用无实际经验可靠性有待验证一旦接续包或芯光缆发生故障影响面较大对该方案及光纤接续包的可靠性还需进一步论证。故本期改造拟选择方案⑴。方案三装置布置示意图方案三的网络示意图方案三的优越性方案与方案、比较由于在kV侧仍然采用传统互感器使得改造成本降低。是今后低压变电站如何实现低成本最优化的数字化改造提供参考。另外考虑到kV出线大多为专线用户在电度计量方面容易让现有用户接受。用光纤通讯代替硬接线除少数的电源电缆、光缆外不再有其它线缆二次系统接线非常简化减少了工程投资。数字化改造前后比较数字化变电站改造难点问题光电式CTPT运行稳定性、可靠性。合并单元需要时间精确同步。目前数字化变电站合理的组网方式。传统CTPT和电子式CTPT如何同时运用。传统站改造为全数字化变电站的困难。谢谢大家!

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