1、2019/3/26,常州电力设计研究院,智能变电站对电气设备的一些要求常州电力设计研究院 钱银其(13775058798),2019/3/26,常州电力设计研究院,1 术语和定义,1.1 智能变电站 smart substation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。,2019/3/26,常州电力设计研究院,1.2 智能终端 smart terminal,一种智能组件。与一次设备采用电
2、缆连接，与保护、测控等二次设备采用光纤连接，实现对一次设备（如：断路器、刀闸、主变压器等）的测量、控制等功能。,2019/3/26,常州电力设计研究院,1.3 电子式互感器 electronic instrument transformer,一种装置，由连接到传输系统和二次转换器的一个或多个电流或电压传感器组成，用于传输正比于被测量的量，供测量仪器、仪表和继电保护或控制装置。,2019/3/26,常州电力设计研究院,1.4 电子式电流互感器 electronic current transformer；ECT,一种电子式互感器，在正常适用条件下，其二次转换器的输出实质上正比于一次电流，且相位差
3、在联结方向正确时接近于已知相位角。,2019/3/26,常州电力设计研究院,1.5 电子式电压互感器 electronic voltage transformer；EVT,一种电子式互感器，在正常适用条件下，其二次电压实质上正比于一次电压，且相位差在联结方向正确时接近于已知相位角。,2019/3/26,常州电力设计研究院,1.6 电子式电流电压互感器electronic current & voltage transformer；ECVT,一种电子式互感器，由电子式电流互感器和电子式电压互感器组合而成。,2019/3/26,常州电力设计研究院,1.7 合并单元 merging unit；MU,
4、用以对来自二次转换器的电流和/或电压数据进行时间相关组合的物理单元。合并单元可是互感器的一个组成件，也可是一个分立单元。,2019/3/26,常州电力设计研究院,1.8 MMS manufacturing message specification,MMS即制造报文规范，是ISO/IEC9506标准所定义的一套用于工业控制系统的通信协议。MMS规范了工业领域具有通信能力的智能传感器、智能电子设备（IED）、智能控制设备的通信行为，使出自不同制造商的设备之间具有互操作性（Interoperation）。,2019/3/26,常州电力设计研究院,1.9 GOOSE Generic Object O
5、riented Substation Event,GOOSE是一种通用面向对象变电站事件。主要用于实现在多IED之间的信息传递，包括传输跳合闸信号，具有高传输成功概率。,2019/3/26,常州电力设计研究院,1.10 互操作性 interoperability,来自同一或不同制造商的两个以上智能电子设备交换信息、使用信息以正确执行规定功能的能力。,2019/3/26,常州电力设计研究院,1.11一致性测试 conformance test,检验通信信道上数据流与标准条件的一致性，涉及到访问组织、格式、位序列、时间同步、定时、信号格式和电平、对错误的反应等。执行一致性测试，证明与标准或标准特定
6、描述部分相一致。一致性测试应由通过ISO9001验证的组织或系统集成者进行。,2019/3/26,常州电力设计研究院,1.12交换机 switch,一种有源的网络元件。交换机连接两个或多个子网，子网本身可由数个网段通过转发器连接而成。,2019/3/26,常州电力设计研究院,1.13 分布式保护 distributed protection,分布式保护面向间隔，由若干单元组成，功能分布实现。,2019/3/26,常州电力设计研究院,1.14 就地安装保护 locally installed protection,安装在一次配电装置场地内的继电保护设备。,2019/3/26,常州电力设计研究院,
7、1.15 IED能力描述文件 IED Capability Description；ICD文件,由装置厂商提供给系统集成厂商，该文件描述IED提供的基本数据模型及服务，但不包含IED实例名称和通信参数。ICD文件应包含模型自描述信息，如LD和LN实例应包含中文“desc”属性，通用模型GAPC和GGIO实例中的DOI应包含中文“desc”属性，数据类型模板LNType中DO应包含中文“desc”属性。ICD文件应包含版本修改信息，明确描述修改时间、修改版本号等内容。,2019/3/26,常州电力设计研究院,1.16 系统规格文件 System Specification Description
8、；SSD文件,应全站唯一，该文件描述变电站一次系统结构以及相关联的逻辑节点，最终包含在SCD文件中。,2019/3/26,常州电力设计研究院,1.17全站系统配置文件 Substation Configuration Description；SCD文件,应全站唯一，该文件描述所有IED的实例配置和通信参数、IED之间的通信配置以及变电站一次系统结构，由系统集成厂商完成。SCD文件应包含版本修改信息，明确描述修改时间、修改版本号等内容。,2019/3/26,常州电力设计研究院,1.18 IED实例配置文件 Configured IED Description；CID文件,每个装置有一个，由装置厂
9、商根据SCD文件中本IED相关配置生成。,2019/3/26,常州电力设计研究院,2 继电保护装置及相关设备技术要求,2.1 继电保护装置技术要求 2.1.1 线路纵联保护、母线差动保护、变压器差动保护应适应常规互感器和电子式互感器混合使用的情况。 2.1.2 保护装置采样值采用点对点接入方式，采样同步应由保护装置实现，支持IEC60044-8或IEC61850-9-2规约，在工程应用时应能灵活配置。,2019/3/26,常州电力设计研究院,2 继电保护装置及相关设备技术要求,2.1.3 保护装置应自动补偿电子式互感器的采样响应延迟，当响应延时发生变化时应闭锁跨间隔保护。保护装置的采样输入接口
10、数据的采样频率宜为4000Hz。 2.1.4 保护装置的交流量信息应具备自描述功能。,2019/3/26,常州电力设计研究院,2 继电保护装置及相关设备技术要求,2.1.5 保护装置应处理MU上送的数据品质位（无效、检修等），及时准确提供告警信息。在异常状态下，利用MU的信息合理的进行保护功能的退出和保留，瞬时闭锁可能误动的保护，延时告警，并在数据恢复正常之后尽快恢复被闭锁的保护功能，不闭锁与该异常采样数据无关的保护功能。,2019/3/26,常州电力设计研究院,2 继电保护装置及相关设备技术要求,2.1.6 当采用电子式互感器时，保护装置应针对电子式互感器特点优化相关保护算法、提高保护性能；
11、 2.1.7 保护装置应采取措施，防止输入的双A/D数据之一异常时误动作。 2.1.8 除检修压板可采用硬压板外，保护装置应采用软压板，满足远方操作的要求。检修压板投入时，上送带品质位信息，保护装置应有明显显示（面板指示灯和界面显示）。参数、配置文件仅在检修压板投入时才可下装，下装时闭锁保护。,2019/3/26,常州电力设计研究院,2 继电保护装置及相关设备技术要求,2.1.9 保护装置应同时支持GOOSE点对点和网络方式传输，传输协议遵循IEC61850-8-1。 2.1.10 保护装置采样值接口和GOOSE接口数量应满足工程的需要，母线保护、变压器保护在接口数量较多时可采用分布式方案。
12、2.1.11 保护装置应具备MMS接口，与站控层设备通信。保护装置的交流电流、交流电压及保护设备参数的显示、打印、整定应能支持一次值，上送信息应采用一次值。,2019/3/26,常州电力设计研究院,2 继电保护装置及相关设备技术要求,2.1.12 保护装置内部MMS接口、GOOSE接口、SV接口应采用相互独立的数据接口控制器接入网络。 2.1.13 保护装置应具备通信中断、异常等状态的检测和告警功能。,2019/3/26,常州电力设计研究院,2.2 对网络及其设备的要求,a) 继电保护与故障录波器应共用站控层网络上送信息。b) 站控层、间隔层、过程层组网方式应采用三层结构两层网络。,2019/
13、3/26,常州电力设计研究院,2.2 对网络及其设备的要求,c) 电子式互感器、MU、保护装置、智能终端、过程层网络交换机等设备之间应采用光纤连接，正常运行时，应有实时监测光纤连接状态的措施。d) 站控层网络：220kV及以上电压等级变电站应采用双网星型结构，110kV及以下电压等级变电站宜采用单网星型结构。,2019/3/26,常州电力设计研究院,2.2 对网络及其设备的要求,e) 过程层GOOSE网络：220kV及以上电压等级应采用双网星型结构；110kV电压等级宜采用双网星型结构。f) 过程层SV数据应以点对点方式接入继电保护设备。,2019/3/26,常州电力设计研究院,2.2 对网络
14、及其设备的要求,g) 继电保护设备与本间隔智能终端之间通信应采用GOOSE点对点通信方式。h) 继电保护之间的联闭锁信息、失灵启动等信息宜采用GOOSE网络传输方式。i) 交换机的VLAN划分应采用最优路径方法。,2019/3/26,常州电力设计研究院,2.2.2 对网络可靠性的要求,保护信息处理系统应满足二次系统安全防护要求。,2019/3/26,常州电力设计研究院,2.2.3 对网络时延的要求,传输各种帧长数据时交换机固有时延应小于10s。,2019/3/26,常州电力设计研究院,2.2.4 网络交换机，应满足以下要求：,a) 应采用工业级或以上等级产品； b) 应使用无扇型，采用直流工作
15、电源； c) 应满足变电站电磁兼容的要求； d) 支持端口速率限制和广播风暴限制； e) 提供完善的异常告警功能，包括失电告警、端口异常等。,2019/3/26,常州电力设计研究院,2.2.5 交换机的配置使用原则,a) 根据间隔数量合理分配交换机数量，每台交换机保留适量的备用端口； b) 任两台智能装置之间的数据传输路由不应超过4个交换机。当采用级联方式时，不应丢失数据。,2019/3/26,常州电力设计研究院,2.3 电子式互感器技术要求,2.3.1 电子式互感器内应由两路独立的采样系统进行采集，每路采样系统应采用双A/D系统，接入MU，每个MU输出两路数字采样值由同一路通道进入一套保护装
16、置。,2019/3/26,常州电力设计研究院,2.3 电子式互感器技术要求,2.3.2 电子式互感器（含MU）应能真实地反映一次电流或电压，额定延时时间不大于2ms、唤醒时间为0；电子式电流互感器的额定延时不大于2TS(2个采样周期)；电子式电流互感器的复合误差应满足5P级或5TPE级要求，电子式电压互感器的复合误差不大于3P级要求。,2019/3/26,常州电力设计研究院,2.3.3 采样及数据输出，应满足下列要求：,a) 罗氏线圈电子式互感器 1) 每套ECT内应具备两个保护用传感元件；每个传感元件由两路独立的采样系统进行采集（双A/D系统）；两路采样系统数据通过同一通道输出MU； 2)
17、每套EVT内应由两路独立的采样系统进行采集；每路采样系统应采用双A/D系统，双A/D通过同一通道输出数据至MU；,2019/3/26,常州电力设计研究院,2.3.3 采样及数据输出，应满足下列要求：,3) 每套EVT内应由两路独立的采样系统进行采集；每路采样系统应采用双A/D系统，双A/D通过同一通道输出数据至MU。,2019/3/26,常州电力设计研究院,纯光学电子式互感器、全光纤电流互感器,每套OCT/OVT、FOCT内应配置1个传感元件；由两路独立的采样系统进行采集（双A/D系统）；两路采样系统数据通过同一通道输出MU。 c) 每个MU对应一个传感元件，每个MU输出两路数字采样值由同一路
18、通道进入对应的保护装置。每套ECVT内应同时满足上述要求。,2019/3/26,常州电力设计研究院,电子式互感器,2.3.4 用于双重化保护的电子式互感器，其两个采样系统应由不同的电源供电并与相应保护装置使用同一组直流电源。 2.3.5 电子式互感器采样数据的品质标志应实时反映自检状态，不应附加任何延时或展宽。,2019/3/26,常州电力设计研究院,110kV变电站继电保护连接示意图,2019/3/26,常州电力设计研究院,35kV、10kV电子式电流电压互感器技术性比较,数字化变电站35kV、10kV电子式互感器的应用一直存在分歧，不同观点大体可分类如下： 1） 保留常规变电站模式 电子式
19、互感器价格远高于常规互感器，小信号传输抗干性能差,2019/3/26,常州电力设计研究院,2） 采用电流和电压独立的电子式互感器,传统铁心线圈存在饱和问题，增加了保护原理的复杂度。用电压数据网代替PT小母线可以显著降低PT的输出功率需求，降低PT的制造成本。,2019/3/26,常州电力设计研究院,3） 采用组合型电子式电流电压互感器,计量和测量采用LPCT、保护采用罗氏线圈 可以取消PT柜、电压数据网、PT并列装置，不需要信号同步源。系统结构简化，故障率低。,2019/3/26,常州电力设计研究院,采用组合型电子式电流电压互感器,4）采用组合型电子式电流电压互感器，计量和测量采用常规线圈、保护采用罗氏线圈，数字式电表的计量认证问题可以避开，常规电表可继续使用，不存在CT饱和问题。,2019/3/26,常州电力设计研究院,采用电流和电压独立的电子式互感器系统图,2019/3/26,常州电力设计研究院,采用组合型电子式电流电压互感器,
