長(zhǎng)春220kV米沙子智能變電站技術(shù)方案許繼電氣

1、9長(zhǎng)春220kV米沙子智能變電站技術(shù)方案許繼電氣股份有限公司2010年3月前 言智能變電站是堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的重要基礎(chǔ)和支撐，是高級(jí)調(diào)度中心的信息采集和命令執(zhí)行單元，將貫穿智能電網(wǎng)建設(shè)的整個(gè)過(guò)程。提高變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的通信安全性、可靠性，提高系統(tǒng)集成度，使系統(tǒng)緊湊化、一體化，并增強(qiáng)其高級(jí)應(yīng)用功能和一次設(shè)備智能化是建設(shè)“兩型一化”智能變電站的重要內(nèi)容。本文針對(duì)長(zhǎng)春220kV變電站實(shí)際情況，對(duì)智能一次設(shè)備、電子式互感器、設(shè)備在線(xiàn)監(jiān)測(cè)、保護(hù)監(jiān)控配置和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、高級(jí)應(yīng)用等多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)開(kāi)展了專(zhuān)題研究，并形成了安全可靠、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理的技術(shù)實(shí)施方案。針對(duì)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及各層設(shè)備配置，從多個(gè)方面進(jìn)

2、行可行性論證及技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，形成系統(tǒng)配置專(zhuān)題；從一次設(shè)備的結(jié)構(gòu)、功能、需求、智能化發(fā)展趨勢(shì)和可實(shí)施性等多方面分析、論證，形成電子式互感器專(zhuān)題和智能一次設(shè)備專(zhuān)題；為實(shí)現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)可視化、及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備的潛在故障、實(shí)現(xiàn)運(yùn)行維護(hù)由定期檢修轉(zhuǎn)向狀態(tài)檢修，研究設(shè)備在線(xiàn)監(jiān)測(cè)技術(shù)，形成在線(xiàn)監(jiān)測(cè)專(zhuān)題；對(duì)本站實(shí)施順序控制、狀態(tài)估計(jì)、智能告警和決策系統(tǒng)、事故信息綜合分析決策等高級(jí)應(yīng)用進(jìn)行了研究、分析，形成高級(jí)應(yīng)用專(zhuān)題。最后總結(jié)本方案的技術(shù)特點(diǎn)并按照本方案完成了全站設(shè)備配置。目 錄1、概述41.1 智能變電站概述41.2 米沙子變工程概況52、總體設(shè)計(jì)原則63、技術(shù)方案83.1系統(tǒng)配置方案專(zhuān)題83.1.1 整體技術(shù)方案

3、83.1.2 主站系統(tǒng)配置方案113.1.3 間隔層設(shè)備配置方案113.1.4 過(guò)程層設(shè)備配置方案153.1.5 交換機(jī)配置及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)173.1.6 GPS對(duì)時(shí)系統(tǒng)方案183.1.7 數(shù)字化故障錄波系統(tǒng)193.1.8 網(wǎng)絡(luò)記錄分析儀203.2 電子式互感器專(zhuān)題203.3 智能一次設(shè)備專(zhuān)題233.3.1 220kV、66kV智能斷路器狀態(tài)檢測(cè)233.3.2 變壓器狀態(tài)監(jiān)測(cè)243.4 智能變電站高級(jí)應(yīng)用專(zhuān)題253.4.1 順序控制251）研究?jī)?nèi)容:262）關(guān)鍵技術(shù):263）實(shí)現(xiàn)方案:263.4.2 設(shè)備狀態(tài)可視化273.4.3 智能告警及分析決策281）研究?jī)?nèi)容292）關(guān)鍵技術(shù)293.4.4 故障

4、信息綜合分析決策311）研究?jī)?nèi)容312）關(guān)鍵技術(shù)323.5 技術(shù)方案總結(jié)324、設(shè)備配置334.1 監(jiān)控系統(tǒng)334.2 保護(hù)配置334.3 過(guò)程層設(shè)備354.4 電子式互感器351、概述1.1 智能變電站概述當(dāng)今國(guó)際電力研究成果顯示，隨著全球資源環(huán)境壓力的不斷增大，電力市場(chǎng)化進(jìn)程的不斷推進(jìn)以及用戶(hù)對(duì)電能可靠性和質(zhì)量要求的不斷提升，未來(lái)的電網(wǎng)必須更加適應(yīng)多種能源類(lèi)型發(fā)電方式的需要，更加適應(yīng)高度市場(chǎng)化的電力交易和客戶(hù)的自主選擇需要。因此，建設(shè)具有靈活、清潔、安全、經(jīng)濟(jì)、友好等性能的智能電網(wǎng)，是未來(lái)電網(wǎng)的一個(gè)主要發(fā)展方向，我國(guó)也將在2020年建成統(tǒng)一堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)。電力是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ),變電站是連接發(fā)

5、電和用電的樞紐，是整個(gè)電網(wǎng)安全、可靠運(yùn)行的重要環(huán)節(jié)。我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)不斷地?cái)U(kuò)展和復(fù)雜，如何提高電力系統(tǒng)電能傳輸、分配的可靠性，同時(shí)延長(zhǎng)系統(tǒng)運(yùn)行壽命周期，提高運(yùn)行管理自動(dòng)化水平是各個(gè)電力公司面臨決策的問(wèn)題。常規(guī)變電站長(zhǎng)期存在著由于互感器電磁特性的影響導(dǎo)致保護(hù)裝置誤動(dòng)拒動(dòng)、不同廠(chǎng)家設(shè)備間互操作性不良、運(yùn)行維護(hù)成本過(guò)高等問(wèn)題，已不能適應(yīng)電網(wǎng)發(fā)展的新需求。隨著應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、開(kāi)放協(xié)議、智能一次設(shè)備、電力信息接口標(biāo)準(zhǔn)等方面的發(fā)展以及堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的建設(shè)，驅(qū)動(dòng)了變電站一、二次設(shè)備技術(shù)的融合，以及變電站運(yùn)行方式的變革，由此產(chǎn)生了新時(shí)期變電站建設(shè)的先進(jìn)技術(shù)解決方案智能變電站。以全站信息數(shù)字化、通信平臺(tái)網(wǎng)

6、絡(luò)化、信息共享標(biāo)準(zhǔn)化為基本要求，自動(dòng)完成信息采集、測(cè)量、實(shí)時(shí)自動(dòng)控制、智能調(diào)節(jié)、。與常規(guī)變電站相比，智能變電站具有節(jié)能、環(huán)保、結(jié)構(gòu)緊湊、提高自動(dòng)化水平、消除大量安全隱患等優(yōu)點(diǎn)，其實(shí)現(xiàn)了一二次設(shè)備的智能化，運(yùn)行管理的自動(dòng)化，更深層次體現(xiàn)出堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的信息化、自動(dòng)化和互動(dòng)化的技術(shù)特點(diǎn)。智能變電站是堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的重要基礎(chǔ)和支撐，是電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)的采集源頭和命令執(zhí)行單元，將貫穿智能電網(wǎng)建設(shè)的整個(gè)過(guò)程。提高變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的通信安全性、可靠性，提高系統(tǒng)集成度，使系統(tǒng)緊湊化、一體化，并增強(qiáng)其高級(jí)應(yīng)用功能和一次設(shè)備智能化是建設(shè)“二型一化”智能變電站的重要內(nèi)容。智能變電站設(shè)備具有信息數(shù)字化、功能集成化、結(jié)構(gòu)緊

7、湊化、狀態(tài)可視化等主要技術(shù)特征，符合易擴(kuò)展、易升級(jí)、易改造、易維護(hù)的工業(yè)化應(yīng)用要求。智能變電站技術(shù)方案不僅良好的解決了常規(guī)變電站所存在的諸多缺陷，同時(shí)消除了變電站內(nèi)的信息孤島，提供了統(tǒng)一斷面全景數(shù)據(jù)采集，為電網(wǎng)的智能化打下了良好的信息基礎(chǔ)，為智能電網(wǎng)的分析、決策系統(tǒng)提供了信息及功能支撐。智能變電站對(duì)智能電網(wǎng)的支撐作用主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：1）可靠性：可靠性是變電站最主要的要求，具有自診斷和自治功能，做到設(shè)備故障早預(yù)防和預(yù)警，自動(dòng)將供電損失降低到最小程度。2）信息化：提高可靠、準(zhǔn)確、充分、實(shí)時(shí)、安全的信息。除傳統(tǒng)“四遙”的電氣量信息外還應(yīng)包括設(shè)備信息、環(huán)境信息、圖像信息等等，并具有保證站內(nèi)與站

8、外的通信安全及站內(nèi)信息存儲(chǔ)及信息訪(fǎng)問(wèn)安全的功能。3）數(shù)字化：具備電氣量、非電氣量、安全防護(hù)系統(tǒng)和火災(zāi)報(bào)警等系統(tǒng)的數(shù)字化采集功能。4）自動(dòng)化：實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)工程數(shù)據(jù)自動(dòng)生成、二次設(shè)備在線(xiàn)/自動(dòng)校驗(yàn)、變電站狀態(tài)檢修等功能，提高變電站自動(dòng)化水平。5）互動(dòng)化：實(shí)現(xiàn)變電站與控制中心之間、變電站與變電站之間、變電站與用戶(hù)之間和變電站與其它應(yīng)用需求之間的互聯(lián)、互通和互動(dòng)。6）資源整合：通過(guò)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一建模來(lái)實(shí)現(xiàn)變電站內(nèi)外的信息交互和信息共享。將保護(hù)信息子站、SCADA、五防、PMS、DMS、WAMS等功能應(yīng)用或業(yè)務(wù)支持集于一身，優(yōu)化資源配置，減少重復(fù)浪費(fèi)現(xiàn)象。1.2 米沙子變工程概況變電站具體建設(shè)規(guī)模如下：1)

9、 1臺(tái)主變壓器，電壓等級(jí)為220kV/66kV。2) 電氣主接線(xiàn)：220kV雙母線(xiàn)接線(xiàn)，66kV雙母線(xiàn)接線(xiàn)。3) 220kV出線(xiàn)：本期4回。4) 66kV出線(xiàn)：出線(xiàn)本期8回，電容器2回，所用變2回。2、總體設(shè)計(jì)原則本技術(shù)方案以國(guó)家電網(wǎng)公司智能變電站技術(shù)導(dǎo)則、智能變電站設(shè)計(jì)規(guī)范、繼電保護(hù)設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)規(guī)范、IEC 61850工程應(yīng)用模型和智能變電站繼電保護(hù)技術(shù)規(guī)范的原則、要求為設(shè)計(jì)依據(jù)。根據(jù)智能電網(wǎng)功能需求、結(jié)合通用設(shè)計(jì)和“兩型一化”等基建標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)成果，以信息采集數(shù)字化、通信平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)化和信息共享標(biāo)準(zhǔn)化為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)信息化、自動(dòng)化、互動(dòng)化的智能變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。1）繼承與發(fā)展相結(jié)合原則首先將傳

10、統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)以合適方式平移到智能變電站中，然后結(jié)合智能變電站的特點(diǎn)，在確?？煽啃浴⑦x擇性、靈敏性、速動(dòng)性等前提下積極探索、優(yōu)化和集成等新技術(shù)、新應(yīng)用。2）滿(mǎn)足保護(hù)“四性”要求原則各保護(hù)系統(tǒng)的性能應(yīng)滿(mǎn)足繼電保護(hù)的基本原則要求，即可靠性、選擇性、靈敏性、速動(dòng)性，對(duì)于涉及到電網(wǎng)穩(wěn)定和主設(shè)備安全的重要性能指標(biāo)，至少不應(yīng)低于現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)約束。3）逐步推進(jìn)原則對(duì)于保護(hù)系統(tǒng)的管理應(yīng)適應(yīng)經(jīng)過(guò)行業(yè)多年積淀總結(jié)出來(lái)的各類(lèi)配置、整定、檢修、度量考核的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，并應(yīng)結(jié)合智能變電站保護(hù)的特點(diǎn)和發(fā)展方向，逐步推進(jìn)分布式保護(hù)系統(tǒng)新的模型系統(tǒng)和實(shí)現(xiàn)方式，及時(shí)總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)、沉淀管理模型，經(jīng)過(guò)評(píng)估后進(jìn)行運(yùn)行管理規(guī)程的修訂、重建和固

11、化推廣。4）一致性和互操作原則站控層接入采用DL860（IEC 61850）標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)站控層的互聯(lián)互操作。不同廠(chǎng)家間應(yīng)通過(guò)一致性測(cè)試來(lái)達(dá)到互聯(lián)互操作。5）保持合理冗余原則關(guān)于過(guò)程層采集、傳輸、執(zhí)行單元和數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)，基于保護(hù)的配置和通道實(shí)現(xiàn)在現(xiàn)階段應(yīng)保證一定的冗余配置。對(duì)于采用傳統(tǒng)一次設(shè)備和互感器的變電站，可以通過(guò)按間隔配置分布式保護(hù)子機(jī)實(shí)現(xiàn)過(guò)程層功能，并以此為基礎(chǔ)按功能分別配置母線(xiàn)、變壓器及線(xiàn)路等設(shè)備的保護(hù)主機(jī)，構(gòu)建分布式保護(hù)系統(tǒng)。6）應(yīng)用非傳統(tǒng)互感器原則各電子式互感器廠(chǎng)家應(yīng)對(duì)其可靠性、性能穩(wěn)定性和可維護(hù)性進(jìn)行研究，包括：使用壽命、保護(hù)系統(tǒng)的配置和性能實(shí)現(xiàn)檢測(cè)、狀態(tài)檢修與精度校核、現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)可

12、行性等；以保證能逐步取代傳統(tǒng)電磁式互感器推廣應(yīng)用。7）實(shí)時(shí)性和穩(wěn)定性并重原則加強(qiáng)對(duì)實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)的應(yīng)用研究。與GOOSE和同步網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的交換機(jī)及交換系統(tǒng)的定時(shí)實(shí)時(shí)性、安全可靠性研究尤為重要，其保證了系統(tǒng)故障時(shí)是否能及時(shí)的切開(kāi)故障，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。8）開(kāi)放性原則設(shè)備層，尤其是過(guò)程層，應(yīng)實(shí)現(xiàn)開(kāi)放性實(shí)現(xiàn)，不同廠(chǎng)家；包括采集、同步、傳輸協(xié)議和冗余配置模式、應(yīng)用設(shè)計(jì)等在內(nèi)的一致性互操作試驗(yàn)、模型約束和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制定。3、技術(shù)方案3.1整站建立在IEC 61850通信技術(shù)規(guī)范基礎(chǔ)上，按分層分布式來(lái)實(shí)現(xiàn)智能變電站內(nèi)智能電氣設(shè)備間的信息共享和互操作性。從整體上分為三層：站控層、間隔層、過(guò)程層。l 站控層與間

13、隔層保護(hù)測(cè)控等設(shè)備采用IEC 61850-8-1通信協(xié)議。l 間隔層與過(guò)程層合并單元采用IEC 61850-9-2通信協(xié)議。l 間隔層與過(guò)程層智能終端采用GOOSE通信協(xié)議。l 站控層系統(tǒng)采用SNTP網(wǎng)絡(luò)對(duì)時(shí)，間隔層和過(guò)程層設(shè)備采用IEC 61588網(wǎng)絡(luò)對(duì)時(shí)。站控層與過(guò)程層獨(dú)立組網(wǎng)，站控層采用雙星型100M電以太網(wǎng)，過(guò)程層采用雙星型100M光以太網(wǎng)傳輸GOOSE信息。GOOSE信息傳輸模式：保護(hù)裝置的跳合閘GOOSE信號(hào)采用光纖點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式直接接入就地智能終端；測(cè)控裝置的開(kāi)出信息、邏輯互鎖信息、斷路器機(jī)構(gòu)的位置和告警信息以及保護(hù)間的閉鎖、啟動(dòng)失靈信息通過(guò)GOOSE網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸。SMV采樣值信息傳

14、輸模式：保護(hù)裝置與合并單元采用光纖點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式直接連接，其他如測(cè)控、電度、錄波、網(wǎng)絡(luò)記錄分析所需的采樣值通過(guò)SMV網(wǎng)絡(luò)獲取。SMV網(wǎng)絡(luò)與GOOSE網(wǎng)絡(luò)物理上獨(dú)立構(gòu)建。變壓器、所用變非電量保護(hù)采用電纜直接跳閘。220kV：采用法拉第磁光玻璃電子式電流互感器和電容分壓電子式電壓互感器，其中線(xiàn)路間隔采用電流電壓一體化互感器，互感器采用雙重化的磁光玻璃傳感元件、遠(yuǎn)端采集模塊，雙數(shù)字量光纖輸出。各斷路器就地加裝雙套具備分相跳合閘機(jī)構(gòu)的智能終端實(shí)現(xiàn)信息采集和控制輸出，智能終端采用GOOSE協(xié)議通過(guò)光纖接入過(guò)程層交換機(jī)，同時(shí)具備保護(hù)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)跳閘的光纖接口。66kV：線(xiàn)路、電容器和所用變間隔采用羅氏線(xiàn)圈電子式電流

15、互感器和電容分壓電子式電壓互感器，互感器輸出模塊單套配置。66kV側(cè)主變間隔采用法拉第磁光玻璃電子式電流互感器，互感器采用雙重化的磁光玻璃傳感元件、遠(yuǎn)端采集模塊，雙數(shù)字量光纖輸出。線(xiàn)路、電容器和所用變間隔斷路器就地加裝單套套具備三相跳合閘機(jī)構(gòu)的智能終端實(shí)現(xiàn)信息采集和控制輸出，主變間隔加裝雙套具備三相跳合閘機(jī)構(gòu)的智能終端實(shí)現(xiàn)信息采集和控制輸出。智能終端采用GOOSE協(xié)議通過(guò)光纖接入過(guò)程層交換機(jī)，同時(shí)具備保護(hù)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)跳閘的光纖接口。全站網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如下圖所示：3-1-1 長(zhǎng)春220kV變系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖站控層采用高度集成一體化的系統(tǒng)。配置符合IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)的監(jiān)控、遠(yuǎn)動(dòng)，故障信息子站等系統(tǒng)。監(jiān)控系統(tǒng)

16、集成工程師站、VQC、小電流接地選線(xiàn)、五防一體化、程序化控制等功能，實(shí)現(xiàn)智能變電站信息平臺(tái)統(tǒng)一化和功能集成化。站控層采用100M電以太網(wǎng)，并按照IEC 61850通信規(guī)范進(jìn)行系統(tǒng)建模和信息傳輸，交換機(jī)采用雙星型結(jié)構(gòu)級(jí)聯(lián)。站內(nèi)設(shè)備統(tǒng)一采用IEC 61850通訊規(guī)約，因此繼電保護(hù)信息子站系統(tǒng)與監(jiān)控系統(tǒng)共網(wǎng)傳輸，不再獨(dú)立配置傳輸網(wǎng)絡(luò)。3.1.3.1 主變間隔1）主變按雙重化原則配置2臺(tái)220kV主變保護(hù)裝置，差動(dòng)、后備保護(hù)功能一體化；配置3臺(tái)測(cè)控裝置分別完成主變高壓側(cè)、低壓側(cè)及本體的測(cè)量和控制功能；主變高、低壓側(cè)配置2臺(tái)數(shù)字化電度表。上述設(shè)備組屏安裝于主變小室。2）主變保護(hù)、測(cè)控裝置具備2個(gè)MMS以

17、太網(wǎng)通訊接口與站控層系統(tǒng)通訊。3）主變保護(hù)至少具備5個(gè)過(guò)程層光纖接口，其中1個(gè)光口用于接入過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)，接收開(kāi)關(guān)位置、保護(hù)閉鎖、失靈啟動(dòng)等GOOSE信息，同時(shí)完成對(duì)機(jī)構(gòu)的測(cè)控功能。兩套裝置分別接入獨(dú)立的過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)，相互之間保持獨(dú)立性。4）保護(hù)跳閘采用光纖點(diǎn)對(duì)點(diǎn)直跳方式，裝置提供2個(gè)光口分別接入220kV主變側(cè)智能終端、66kV主變側(cè)智能終端，保護(hù)跳母聯(lián)斷路器采用網(wǎng)絡(luò)方式。5）裝置提供2個(gè)光纖接口，采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式接入高、低壓側(cè)合并單元保護(hù)采樣值數(shù)據(jù)。6）主變本體配置本體智能終端就地安裝于主變本體端子箱中，完成主變非電量保護(hù)功能以及主變檔位、溫度采集和遙調(diào)控制。本體非電量保護(hù)跳閘采用電纜直跳各側(cè)斷路

18、器方式。7）主變各側(cè)測(cè)控裝置提供1個(gè)獨(dú)立光纖網(wǎng)絡(luò)接口用于接入過(guò)程層GOOSE網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行測(cè)控開(kāi)入開(kāi)出GOOSE信息的傳輸，測(cè)控裝置只接入其中一個(gè)過(guò)程層GOOSE網(wǎng)絡(luò)；裝置提供1個(gè)獨(dú)立光纖網(wǎng)絡(luò)接口接入過(guò)程層SMV采樣值網(wǎng)絡(luò)，用于接收主變各側(cè)合并單元9-2采樣值。8）數(shù)字化電度表提供1個(gè)光纖網(wǎng)絡(luò)接口接入過(guò)程層SMV采樣值網(wǎng)絡(luò)，用于接收主變各側(cè)合并單元9-2采樣值。9）母線(xiàn)電壓并列功能由母線(xiàn)電壓合并單元完成，母線(xiàn)電壓合并單元采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式將并列后電壓接入主變間隔合并單元，通過(guò)間隔合并單元完成電壓切換，同時(shí)采用本間隔的電流，數(shù)據(jù)綜合處理后再分別接入保護(hù)測(cè)控、電度表和錄波裝置。電壓合并單元并列和切換所需的刀

19、閘位置通過(guò)GOOSE網(wǎng)絡(luò)獲取。圖3-1-2 主變間隔連接示意圖.2 220kV線(xiàn)路1）每條220線(xiàn)路按雙重化原則配置2臺(tái)220kV光纖差動(dòng)保護(hù)裝置，完成220kV線(xiàn)路的保護(hù)、測(cè)量和控制功能；配置1臺(tái)數(shù)字化電度表。2）保護(hù)、測(cè)控裝置具備2個(gè)MMS以太網(wǎng)通訊接口與站控層系統(tǒng)通訊。3）保護(hù)裝置至少具備3個(gè)過(guò)程層光纖接口，其中1個(gè)光口用于接入過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)，接收開(kāi)關(guān)位置、保護(hù)閉鎖、失靈啟動(dòng)等GOOSE信息，同時(shí)完成對(duì)機(jī)構(gòu)的測(cè)控功能。兩套保護(hù)裝置分別接入獨(dú)立的過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)，相互之間保持獨(dú)立性。4）保護(hù)跳合閘采用光纖點(diǎn)對(duì)點(diǎn)直連方式，裝置提供1個(gè)光口接入220kV斷路器智能終端；提供1個(gè)光纖接口，采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式接

20、入合并單元的保護(hù)采樣值。5）線(xiàn)路測(cè)控裝置至少提供2個(gè)獨(dú)立光纖網(wǎng)絡(luò)接口，1個(gè)用于接入過(guò)程層GOOSE網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行測(cè)控開(kāi)入開(kāi)出GOOSE信息的傳輸，測(cè)控裝置只接入其中一個(gè)過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)；另外1個(gè)光口用于接入過(guò)程層SMV采樣值網(wǎng)絡(luò)，接收合并單元9-2采樣值。6）數(shù)字化電度表提供1個(gè)光纖接口，接入過(guò)程層SMV采樣值網(wǎng)絡(luò)，接收合并單元9-2采樣值。7）光纖差動(dòng)保護(hù)裝置支持與對(duì)側(cè)常規(guī)變電站的線(xiàn)路光纖差動(dòng)保護(hù)配合。8）220kV線(xiàn)路采用三相電流電壓組合式互感器，保護(hù)、測(cè)控所需的電流電壓采樣值直接從本間隔獲取。圖3-1-3 220kV線(xiàn)路間隔連接示意圖.3 66kV線(xiàn)路、電容、所變1）66kV每個(gè)間隔配置1臺(tái)保護(hù)測(cè)控

21、一體化裝置，完成66kV保護(hù)、測(cè)量和控制功能；每個(gè)間隔配置1臺(tái)數(shù)字化電度表。2）66kV低周減載功能由各個(gè)間隔的裝置分散獨(dú)立完成，不再設(shè)置專(zhuān)用裝置。3）保護(hù)測(cè)控裝置具備2個(gè)MMS以太網(wǎng)通訊接口與站控層系統(tǒng)通訊。4）裝置至少具備3個(gè)過(guò)程層光纖接口，其中1個(gè)光口用于接入過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)，接收開(kāi)關(guān)位置、保護(hù)閉鎖、失靈啟動(dòng)等GOOSE信息，保護(hù)測(cè)控裝置分別接入單套配置的過(guò)程層GOOSE網(wǎng)絡(luò)。5）保護(hù)跳合閘采用光纖點(diǎn)對(duì)點(diǎn)直連方式，裝置提供1個(gè)光口接入66kV斷路器智能終端。6）裝置提供1個(gè)光纖接口，采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式接入合并單元的保護(hù)、測(cè)量采樣值。7）數(shù)字化電度表提供1個(gè)光纖接口，采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式接入合并單元的采樣

22、值。8）母線(xiàn)電壓并列功能由母線(xiàn)電壓合并單元完成，母線(xiàn)電壓合并單元采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式將并列后電壓接入各間隔的合并單元，通過(guò)間隔合并單元完成電壓切換，同時(shí)采用本間隔的電流和抽取電壓，數(shù)據(jù)綜合處理后再分別接入保護(hù)測(cè)控、電度表和錄波裝置。電壓合并單元并列和切換所需的刀閘位置通過(guò)GOOSE網(wǎng)絡(luò)獲取，同時(shí)接收1588網(wǎng)絡(luò)對(duì)時(shí)信息。圖3-1-4 66kV線(xiàn)路間隔連接示意圖.4 220kV母線(xiàn)保護(hù)1）220kV按雙重化原則配置2套母線(xiàn)保護(hù)裝置， 2）母線(xiàn)保護(hù)裝置具備2個(gè)MMS以太網(wǎng)通訊接口與站控層系統(tǒng)通訊。3）母線(xiàn)保護(hù)提供1個(gè)獨(dú)立的光口接入過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)，用于各個(gè)間隔閉鎖和失靈啟動(dòng)GOOSE信息的網(wǎng)絡(luò)傳輸。兩套保護(hù)裝

23、置分別接入獨(dú)立的過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)，相互之間保持獨(dú)立性。4）母線(xiàn)保護(hù)采用主子單元模式，子單元采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)模式接入多個(gè)間隔智能終端完成跳閘，同時(shí)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)接收多個(gè)間隔的合并單元采樣值數(shù)據(jù)，主單元完成邏輯判斷和動(dòng)作執(zhí)行功能，與子單元采用光纖點(diǎn)對(duì)點(diǎn)直連。3-1-5 母線(xiàn)保護(hù)方案示意圖.5 66kV母線(xiàn)保護(hù)1）66kV母線(xiàn)保護(hù)按照單套配置。 2）母線(xiàn)保護(hù)裝置具備2個(gè)MMS以太網(wǎng)通訊接口與站控層系統(tǒng)通訊。3）母線(xiàn)保護(hù)過(guò)程層實(shí)現(xiàn)方式與220kV母線(xiàn)保護(hù)相同。 過(guò)程層設(shè)備配置方案3.1.4.1 220kV配置方案圖3-1-6 智能終端配置示意圖3.1.4.2 66kV配置方案1）主變66kV側(cè)采用3.1.4.3 主變、所

24、變本體配置方案主變和所變的本體非電量保護(hù)對(duì)實(shí)時(shí)性和可靠性要求較高，因此跳閘采用電纜直跳各側(cè)斷路器的方式，本體智能終端就地配置。主變本體智能終端在完成非電量保護(hù)功能的同時(shí)，可以采集主變檔位、溫度和遙調(diào)控制。本體智能終端單配置，如下圖所示： 交換機(jī)配置及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu).1 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)選型1）智能變電站按三層結(jié)構(gòu)二層網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建，兩層網(wǎng)絡(luò)為站控層網(wǎng)絡(luò)和過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)，站控層采用雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)，各小室采用光纖環(huán)網(wǎng)進(jìn)行連接。全站采用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的IEC 61850通訊規(guī)約，各系統(tǒng)間可實(shí)現(xiàn)完全的互操作，因此監(jiān)控、遠(yuǎn)動(dòng)、故障信息子站等主站系統(tǒng)公用一個(gè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息交互，節(jié)省設(shè)備投資。2）過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)采用光纖連接，220kV采用冗余雙星型

25、構(gòu)架,66kV采用單套星型構(gòu)架。之所以選擇星型結(jié)構(gòu)組網(wǎng)是因?yàn)樾切徒Y(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)單、易于布線(xiàn)、擴(kuò)展容易，任何一臺(tái)間隔交換機(jī)故障，都可以方便隔離，不影響其它間隔，公用交換機(jī)故障，僅影響公用智能設(shè)備，不影響間隔智能設(shè)備。星型結(jié)構(gòu)傳輸速度快，從任一設(shè)備到另一設(shè)備至多經(jīng)過(guò)三臺(tái)交換機(jī)，報(bào)文延時(shí)固定并且在結(jié)構(gòu)上沒(méi)有環(huán)形結(jié)構(gòu)廣播風(fēng)暴的風(fēng)險(xiǎn)。.2 過(guò)程層交換機(jī)配置過(guò)程層配置獨(dú)立的GOOSE網(wǎng)和SMV采樣值網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)按電壓等級(jí)構(gòu)建，各電壓等級(jí)的網(wǎng)絡(luò)相互之間保持獨(dú)立性。交換機(jī)配置原則：220kV按每4個(gè)間隔雙重化配置，66kV按每4個(gè)間隔單重化配置，主變兩側(cè)配置雙重化的獨(dú)立網(wǎng)絡(luò)。各間隔的交換機(jī)之間相互獨(dú)立，其共享的信息通

26、過(guò)配置主干交換機(jī)組成星型網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行交互。站內(nèi)公用裝置（母線(xiàn)保護(hù)、PT測(cè)控、錄波系統(tǒng)）接入主干網(wǎng)絡(luò)。本工程按本期規(guī)模具體配置如下：Ø GOOSE網(wǎng)絡(luò)：220kV本期4條線(xiàn)路、1個(gè)母聯(lián)，配置雙重化的4臺(tái)交換機(jī)。220kV主干配置雙重化2臺(tái)交換機(jī)。主變高、低壓側(cè)配置2臺(tái)雙重化交換機(jī)，主變交換機(jī)接入220kV主干網(wǎng)交換機(jī)。66kV本期8條線(xiàn)路、2臺(tái)電容、2臺(tái)所變、1個(gè)母聯(lián)，按單套配置4臺(tái)間隔交換機(jī)，同時(shí)配置1臺(tái)主干網(wǎng)交換機(jī)。Ø SMV網(wǎng)絡(luò)：與GOOSE網(wǎng)絡(luò)配置相同。 GPS對(duì)時(shí)系統(tǒng)方案1）站控層系統(tǒng)采用SNTP網(wǎng)絡(luò)化對(duì)時(shí)協(xié)議。2）間隔層保護(hù)測(cè)控裝置和過(guò)程層合并單元、智能終端統(tǒng)一采用I

27、EC 61588網(wǎng)絡(luò)校時(shí)。合并單元和智能終端提供網(wǎng)絡(luò)接口接入過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)，獲取對(duì)時(shí)信號(hào)。3）1588對(duì)時(shí)主鐘采用雙套配置，每套均支持北斗和GPS對(duì)時(shí)系統(tǒng)，主鐘優(yōu)先選用北斗作為同步源，失步后自動(dòng)切換至GPS同步源，滿(mǎn)足時(shí)鐘精度要求。 數(shù)字化故障錄波系統(tǒng)錄波用于記錄當(dāng)電力系統(tǒng)中發(fā)生各種故障如短路、振蕩、頻率崩潰、電壓崩潰時(shí)，各種參量如電流、電壓、頻率等及其導(dǎo)出量如有功功率、無(wú)功功率等電氣量、以及相關(guān)非電量變化的全過(guò)程。1）錄波系統(tǒng)的主要功能l 從過(guò)程層主干網(wǎng)采集GOOSE遙信和保護(hù)啟動(dòng)信息。l 采樣值采用網(wǎng)絡(luò)化方式采樣。l 按設(shè)定采樣率連續(xù)記錄，循環(huán)存儲(chǔ)7天錄波數(shù)據(jù)。l 對(duì)各種擾動(dòng)及時(shí)標(biāo)記，并循環(huán)存

28、儲(chǔ)不少于100次的故障數(shù)據(jù)。l 對(duì)擾動(dòng)定值進(jìn)行管理。l 記錄數(shù)據(jù)的分析與管理。l 在線(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)通道幅值、相角、諧波，設(shè)備正序、負(fù)序、零序、有功功率、無(wú)功功率等。l GOOSE鏈路狀況檢測(cè)。l 支持DL/T860.81-2006(IEC61850-8-1)通信協(xié)議。l 支持SNTP網(wǎng)絡(luò)對(duì)時(shí)。2）錄波常用啟動(dòng)元件l 交流電壓的越限、突變、諧波起動(dòng)l 交流電流的越限、突變起動(dòng)l 正序、負(fù)序、零序分量起動(dòng)l 頻率越限、振蕩起動(dòng)l 電流波動(dòng)起動(dòng)l 開(kāi)關(guān)量起動(dòng)l 手動(dòng)起動(dòng)3）錄波系統(tǒng)配置方案按本期規(guī)模配置220kV和主變錄波，按雙重化配置2套；66kV按單套配置1套數(shù)字化錄波系統(tǒng)。 3.1.8 網(wǎng)絡(luò)記錄分

29、析儀網(wǎng)絡(luò)記錄分析系統(tǒng)記錄全站所有的MMS、GOOSE和SMV網(wǎng)絡(luò)報(bào)文，全站配置1臺(tái)分析裝置，負(fù)責(zé)所有報(bào)文的分析和保存。按網(wǎng)絡(luò)分別配置記錄裝置，具體配置為：站控層MMS A、B網(wǎng)絡(luò)共配置1臺(tái)記錄裝置，過(guò)程層220kV按GOOSE網(wǎng)和SMV網(wǎng)配置4臺(tái)記錄裝置，660kV按GOOSE網(wǎng)和SMV網(wǎng)配置2臺(tái)記錄裝置。3.2 常規(guī)電磁型互感器絕緣結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價(jià)高、尺寸大、測(cè)量精度低，并且容易發(fā)生漏油漏氣等安全事故。為了徹底解決常規(guī)互感器的固有缺陷，本項(xiàng)目采用新型電子式互感器，利用其具有無(wú)磁飽和、抗電磁干擾能力強(qiáng)、動(dòng)態(tài)范圍大、測(cè)量精度高、無(wú)二次開(kāi)路危險(xiǎn)、絕緣結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，提高智能變電站現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行安全可靠性。

30、電子式互感器的輸出形式是高精度的信號(hào)，不再是能量形式的輸出(傳感準(zhǔn)確化)；光纖是電子式互感器的理想信號(hào)傳輸方式（傳輸光纖化）；數(shù)字量是電子式互感器的終極輸出形式（輸出數(shù)字化）。滿(mǎn)足以上特征稱(chēng)為電子式互感器。目前電子式電流互感器從原理上區(qū)分有基于羅科夫斯基線(xiàn)圈的互感器（簡(jiǎn)稱(chēng)羅氏互感器）和基于法拉第磁旋光效應(yīng)的互感器（簡(jiǎn)稱(chēng)光學(xué)互感器）。電子式電壓互感器有基于電阻或電容分壓原理（電子式）和基于Pockels效應(yīng)（光學(xué)）的兩種。圖3-2-1 電子式互感器分類(lèi)1）羅氏線(xiàn)圈電流互感器羅氏線(xiàn)圈電流互感器是目前應(yīng)用的主流電子式互感器產(chǎn)品?；ジ衅鱾鞲胁考ù懈袘?yīng)分壓器、Rogowski線(xiàn)圈、分流器等,傳變后

31、的電壓和電流模擬量由采集器就地轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。采集器與合并單元間的數(shù)字信號(hào)傳輸及激光電源的能量傳輸全部通過(guò)光纖來(lái)進(jìn)行。主要特點(diǎn)如下：² 無(wú)磁飽和、頻率響應(yīng)范圍寬、精度高、暫態(tài)特性好，有利于新型保護(hù)原理的實(shí)現(xiàn)及提高保護(hù)性能，測(cè)量準(zhǔn)確度可達(dá)0.1級(jí)，保護(hù)可達(dá)5TPE級(jí).² 采集器處于和被測(cè)量信號(hào)等電位的密閉屏蔽的結(jié)構(gòu)部件中，采集器與合并單元通過(guò)光纖相連，數(shù)字信號(hào)通過(guò)光纜傳輸，抗干擾能力強(qiáng)，數(shù)據(jù)可靠性高.² 電子式互感器通過(guò)光纖連接互感器的高低壓部分，絕緣可靠，使得電流互感器二次開(kāi)路可能導(dǎo)致的安全等問(wèn)題不復(fù)存在。² 不含油或SF6，運(yùn)行過(guò)程中免維護(hù)。2）磁光玻

32、璃型電子式電流互感器磁光玻璃型電子式互感器采用法拉第磁光效應(yīng)原理，在一次電流導(dǎo)體產(chǎn)生的磁場(chǎng)中，安裝閉環(huán)塊狀磁光玻璃作為傳感元件，低壓側(cè)光源發(fā)出的光線(xiàn)經(jīng)光纖傳輸至高壓側(cè)的偏振器，偏振器將此光線(xiàn)變?yōu)榫€(xiàn)性偏振光。此偏振光在磁光玻璃中行走一周而到達(dá)解偏器，然后測(cè)得線(xiàn)偏振光偏振面旋轉(zhuǎn)的光信號(hào)量，并通過(guò)光纖信號(hào)傳輸至二次處理系統(tǒng)得到一次電流量。相對(duì)其它類(lèi)型互感器，光學(xué)互感器的最大優(yōu)勢(shì)在于其動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力，由于從原理上互感器反映電流的瞬時(shí)值，頻帶寬、動(dòng)態(tài)范圍大、全波形性測(cè)量是其最本質(zhì)的優(yōu)勢(shì)。相對(duì)于羅氏原理的電子式互感器光學(xué)電流互感器具有以下顯著優(yōu)勢(shì)：² 傳感部分采用磁光玻璃，材料成熟，光學(xué)元件少，系

33、統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。² 傳感結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是光程長(zhǎng)度短，最大程度減小了線(xiàn)性雙折射的影響，理論上當(dāng)光程小到一定程度時(shí)，線(xiàn)性雙折射的影響可以忽略。² 光學(xué)電流互感器的難點(diǎn)之一是光學(xué)元件與光學(xué)玻璃的封裝，封裝工藝決定了互感器長(zhǎng)期運(yùn)行可靠性，許繼集團(tuán)有限公司生產(chǎn)的傳感頭采用金屬化封裝技術(shù)，光路無(wú)膠，經(jīng)過(guò)可靠性試驗(yàn)壽命達(dá)18年；難點(diǎn)之二是光程短造成的傳感靈敏度低，采取信號(hào)處理的方法加以改善。優(yōu)點(diǎn)是整個(gè)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，對(duì)元件的要求低，無(wú)需進(jìn)行溫度控制。² 光波相位檢測(cè)部分采用一束線(xiàn)偏振光中左旋圓偏振光與右旋圓偏振光互相產(chǎn)生干涉的方法進(jìn)行相位檢測(cè)，由于是一束光的兩個(gè)分量產(chǎn)生干涉，光程差非常小，因

34、此對(duì)光源的要求低，采用普通發(fā)光二級(jí)管即可，壽命長(zhǎng)，結(jié)構(gòu)組成簡(jiǎn)單。² 信號(hào)處理部分的特點(diǎn)是簡(jiǎn)單，由于在設(shè)計(jì)過(guò)程中考慮了工作點(diǎn)的選擇，在需要測(cè)量的范圍內(nèi)線(xiàn)性度好，動(dòng)態(tài)范圍大，沒(méi)有考慮閉環(huán)測(cè)量技術(shù)，系統(tǒng)簡(jiǎn)單可靠。3）長(zhǎng)春變電子式互感器配置方案長(zhǎng)春變從電子式互感器現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)、與一次設(shè)備的集成安裝以及安全可靠性等方面綜合考慮，220kV采用雙保護(hù)、單計(jì)量輸出的法拉第磁旋光玻璃電子式電流電壓互感器，其中線(xiàn)路間隔采用三相電流電壓一體化電子式互感器。電流互感器采用套管式安裝方式與罐式斷路器集成安裝，安裝于套管升高座內(nèi)。220kV母線(xiàn)采用支柱式電子式電壓互感器；66kV線(xiàn)路、電容和所變間隔采用單保護(hù)

35、、計(jì)量輸出的羅氏線(xiàn)圈電子式電流互感器，電流互感器采用套管式安裝方式與罐式斷路器集成安裝，安裝于套管升高座內(nèi)。66kV母線(xiàn)配置3相電容分壓的電子式電壓互感，采用支柱式安裝。對(duì)于雙重化配置要求的220kV電流互感器從因此玻璃傳感元件到遠(yuǎn)端采集模塊均按獨(dú)立雙套配置。3.3 智能一次設(shè)備專(zhuān)題智能高壓一次設(shè)備技術(shù)導(dǎo)則中提出，對(duì)于智能一次設(shè)備應(yīng)具備測(cè)量數(shù)字化和狀態(tài)可視化的基本特征。在目前技術(shù)條件下，智能組件將由多個(gè)獨(dú)立功能單元的模式實(shí)現(xiàn)（如合并單元、智能終端），本專(zhuān)題將闡述通過(guò)外置的多個(gè)傳感器進(jìn)行一次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)，從而實(shí)現(xiàn)高壓設(shè)備的狀態(tài)可視化。設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)和診斷的關(guān)鍵是在線(xiàn)監(jiān)測(cè)技術(shù)，在線(xiàn)監(jiān)測(cè)技術(shù)是實(shí)現(xiàn)智能

36、設(shè)備狀態(tài)可視化的必要手段，是狀態(tài)維修的實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)，為其提供了實(shí)時(shí)連續(xù)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和分析依據(jù)。有效的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以隨時(shí)掌握設(shè)備的技術(shù)狀況和劣化程度，避免突發(fā)性事故和控制漸發(fā)故障的發(fā)生，從而提高高壓電氣設(shè)備的利用率，有助于從周期性、預(yù)防性維修向狀態(tài)檢修的轉(zhuǎn)變，改善資產(chǎn)管理和設(shè)備壽命評(píng)估，加強(qiáng)故障原因分析。在線(xiàn)監(jiān)測(cè)、故障診斷、實(shí)施維修整個(gè)一系列過(guò)程構(gòu)成了電氣設(shè)備狀態(tài)檢修工作的內(nèi)涵。因此，積極發(fā)展和應(yīng)用變電站設(shè)備在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的最終目的就是為了以狀態(tài)檢修取代目前的定期維修，為其提供了分析診斷的依據(jù)，是狀態(tài)維修策略不可或缺的組成部分。3.3.1 220kV、66kV氣體密度及微水在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)罐式斷路器SF

37、6氣體進(jìn)行壓力、溫度、微水?dāng)?shù)據(jù)檢測(cè)，將壓力換算成20時(shí)的壓力P20作為密度指示供顯示，并進(jìn)行超限報(bào)警。從而實(shí)現(xiàn)在生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)SF6氣體密度進(jìn)行實(shí)時(shí)、遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)以及歷史數(shù)據(jù)分析，加強(qiáng)監(jiān)測(cè)手段，更好地保證設(shè)備安全、穩(wěn)定運(yùn)行。l 匯控柜、機(jī)構(gòu)箱溫濕度（420mA）（8路）5）系統(tǒng)對(duì)斷路器機(jī)械特性、觸頭機(jī)械壽命、開(kāi)斷電流、電壽命、絕緣氣體狀況等進(jìn)行分析計(jì)算。圖3-3-1 智能斷路器狀態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)示意圖3.3.2 變壓器變壓器狀態(tài)監(jiān)測(cè)根據(jù)功能可以分為：變壓器油色譜狀態(tài)監(jiān)測(cè)、變壓器鐵芯狀態(tài)監(jiān)測(cè)。1） 變壓器油色譜狀態(tài)監(jiān)測(cè)變壓器油色譜狀態(tài)監(jiān)測(cè)通過(guò)變壓器上適當(dāng)位置的采油口和回油口，將變壓器主油箱和在線(xiàn)檢測(cè)裝置的油

38、路連接成一個(gè)封閉的油路整體，通過(guò)油路循環(huán)和氣體溶解平衡，源源不斷的從變壓油中析出所溶解的各種故障氣體組分，并在油氣平衡時(shí)自動(dòng)進(jìn)行色譜分析，并能以數(shù)小時(shí)一次的頻度連續(xù)不斷的分析。通過(guò)變壓器油中故障氣體的含量變化確定變壓器運(yùn)行情況。監(jiān)測(cè)參數(shù)：C2H2, C2H4, CO, H2, CH4和C2H6。2） 變壓器鐵芯狀態(tài)監(jiān)測(cè)將電流傳感器安裝在變壓器接地鐵芯上，監(jiān)測(cè)變壓器鐵芯電流。根據(jù)鐵芯電流的變化情況確定變壓器鐵芯接地是否正常。監(jiān)測(cè)參數(shù)：變壓器鐵芯電流。圖3-3-2 智能變壓器狀態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)示意圖3.4 智能變電站高級(jí)應(yīng)用為了更好的體現(xiàn)出智能變電站技術(shù)先進(jìn)性以及符合國(guó)網(wǎng)公司智能變電站的建設(shè)方針，本著減

39、少人工干預(yù)、提高系統(tǒng)集成度、實(shí)現(xiàn)變電站實(shí)時(shí)全景監(jiān)測(cè)、與調(diào)度中心/電源/負(fù)荷及相關(guān)變電站協(xié)同互動(dòng)等提供支撐的原則，在上述方案的基礎(chǔ)上開(kāi)展深層次的技術(shù)創(chuàng)新和高級(jí)應(yīng)用研究。3.4.1 順序控制智能變電站一次設(shè)備大量采用了GIS/PASS等智能組合電器，具備電動(dòng)遙控操作，及較強(qiáng)的電氣聯(lián)閉鎖功能；運(yùn)行模式大都采用無(wú)人/少人值班模式，為提高操作安全性和效率，智能變電站完全具備了順控操作的條件。順序控制也俗稱(chēng)“一鍵式”操作，是指變電站內(nèi)智能設(shè)備依據(jù)變電站操作票的執(zhí)行順序，代替人自動(dòng)完成操作票的執(zhí)行過(guò)程。順序控制對(duì)于提高操作效率，縮短事故后恢復(fù)供電的時(shí)間，防止誤操作的發(fā)生，增強(qiáng)人員設(shè)備的安全系數(shù)，提高電網(wǎng)安全

40、運(yùn)行水平具有重要意義。1）研究?jī)?nèi)容:l 跨間隔順控服務(wù)器研究：開(kāi)發(fā)獨(dú)立的跨間隔服務(wù)智能設(shè)備；跨間隔服務(wù)應(yīng)用模塊嵌入遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備中；配置獨(dú)立的跨間隔服務(wù)器；l 站內(nèi)通信規(guī)約和遠(yuǎn)動(dòng)通信規(guī)約修訂內(nèi)容研究：以實(shí)現(xiàn)順控操作票及防誤閉鎖規(guī)則的下裝、上傳，操作過(guò)程（順控操作下發(fā)、急停）以及操作結(jié)果信息上傳；l 間隔層通過(guò)IEC61850協(xié)議（GOOSE）應(yīng)用研究：實(shí)現(xiàn)保護(hù)與測(cè)控信息互傳，實(shí)現(xiàn)間隔內(nèi)一次、二次操作的統(tǒng)一管理；l 面向變電站間隔設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治龇椒ㄑ芯浚菏沟貌僮髌焙晚樋夭僮髂軌騽?dòng)態(tài)適應(yīng)變化的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；l 順控操作過(guò)程中發(fā)生事故時(shí)處理方案研究；l 間隔內(nèi)順控操作包含二次操作的處理；l 跨間隔順控

41、操作服務(wù)研究。2）關(guān)鍵技術(shù):l 間隔運(yùn)行狀態(tài)的在線(xiàn)檢測(cè)技術(shù)；l 全站防誤閉鎖規(guī)則的一致性保證技術(shù)；l 智能開(kāi)票技術(shù)；l 智能操作仿真技術(shù)；l 順控操作過(guò)程監(jiān)視及全息回放技術(shù)。3）實(shí)現(xiàn)方案:順序控制涉及三個(gè)方面的概念：設(shè)備狀態(tài)的定義；操作流程的定義；設(shè)備狀態(tài)的實(shí)時(shí)計(jì)算及操作票的執(zhí)行。間隔內(nèi)順控操作：以間隔測(cè)控或保護(hù)測(cè)控一體化裝置為主體來(lái)完成順控操作任務(wù)。間隔內(nèi)順控操作可以不依賴(lài)上位機(jī)，由間隔層設(shè)備獨(dú)立完成。間隔測(cè)控或保護(hù)測(cè)控一體化裝置保存單間隔順控操作票。由站控層在開(kāi)始順控操作任務(wù)時(shí)調(diào)取執(zhí)行?？玳g隔順控操作（組合單間隔順控操作）：由站控層的跨間隔順控操作服務(wù)器完成組合順控操作票的分解，間隔層設(shè)備

42、為單間隔順控操作執(zhí)行主體，共同完成跨間隔的順控操作。順控操作實(shí)現(xiàn)方案分為兩種模式：集中式方案：在站控層（或調(diào)度主站層）來(lái)完成全站所有的順控操作功能。全站的三級(jí)防誤閉鎖（站控層、間隔層、電氣層）可以完整實(shí)現(xiàn)?；旌鲜椒桨福涸陂g隔內(nèi)的順控操作功能下放到間隔測(cè)控裝置中，而跨間隔的順控操作由站控層的順控操作服務(wù)器負(fù)責(zé)分解。由于順控操作下放到間隔完成，因此，站級(jí)防誤閉鎖功能必須取消，僅實(shí)現(xiàn)兩級(jí)防誤閉鎖（間隔層、電氣層）。3.4.2 設(shè)備狀態(tài)可視化隨著中國(guó)電力工業(yè)的技術(shù)飛速發(fā)展及廠(chǎng)網(wǎng)分離的運(yùn)營(yíng)格局變化，有效的監(jiān)測(cè)電力設(shè)備狀態(tài)，制定維修計(jì)劃，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量穩(wěn)定供電，降低設(shè)備全生命周期內(nèi)總體成本成為電網(wǎng)企業(yè)關(guān)注的重

43、點(diǎn)。變電站的一次設(shè)備和二次設(shè)備作為變電站的重要實(shí)物資產(chǎn)，設(shè)備的運(yùn)行工況關(guān)系到電網(wǎng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，因此，實(shí)現(xiàn)變電站設(shè)備（一次、二次）的在線(xiàn)狀態(tài)可視化監(jiān)視很有現(xiàn)實(shí)意義，用以監(jiān)測(cè)、分析設(shè)備狀態(tài)，幫助由“定期檢測(cè)、定期維護(hù)”的周期性檢修時(shí)代，逐步邁向根據(jù)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和健康狀況而執(zhí)行檢修的狀態(tài)檢修時(shí)代，降低智能變電站的全生命周期運(yùn)行成本。1）研究?jī)?nèi)容l 研究一次設(shè)備狀態(tài)檢修內(nèi)容。l 研究二次設(shè)備狀態(tài)檢修內(nèi)容。l 研究設(shè)備狀態(tài)信息的IEC 61850建模。l 研究設(shè)備狀態(tài)信息的通信傳輸方案。2）關(guān)鍵技術(shù)l 跨平臺(tái)工業(yè)矢量圖形標(biāo)準(zhǔn)SVG應(yīng)用技術(shù)。l 矢量圖形WEB發(fā)布技術(shù)。l 一次設(shè)備傳感檢測(cè)技術(shù)。l R

44、FID設(shè)備標(biāo)識(shí)技術(shù)。l 不同原理、算法的設(shè)備故障診斷技術(shù)。l 與視頻系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)技術(shù)。l SNMP網(wǎng)絡(luò)設(shè)備管理協(xié)議應(yīng)用技術(shù)。3）實(shí)現(xiàn)方案采集變電站主要設(shè)備狀態(tài)信息，一次設(shè)備包括變壓器、斷路器、電容器、避雷器等，二次設(shè)備包括各繼電保護(hù)設(shè)備及安全自動(dòng)裝置、穩(wěn)控裝置等，數(shù)字化、智能化變電站尤其應(yīng)加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)等設(shè)備的在線(xiàn)監(jiān)視，將設(shè)備的自檢診斷信息、運(yùn)行工況信息等通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，送達(dá)變電站監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行可視化展示，并通過(guò)遠(yuǎn)傳裝置發(fā)送到上級(jí)調(diào)度/集控系統(tǒng)為電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)基于狀態(tài)監(jiān)測(cè)的設(shè)備全壽命周期綜合優(yōu)化管理提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的支撐。設(shè)備自檢及診斷信息、運(yùn)行工況信息可以采用工業(yè)級(jí)的通用SNMP協(xié)議作為信息傳輸協(xié)議。當(dāng)設(shè)備出

45、現(xiàn)異常信息時(shí)候，智能告警決策系統(tǒng)以聲光電等多媒體報(bào)警形式提示運(yùn)行人員制定問(wèn)題排查方案和設(shè)備檢修預(yù)案。產(chǎn)品方案如圖5-1所示。圖3-4-1 設(shè)備狀態(tài)可視化方案3.4.3 智能變電站通過(guò)數(shù)字化通信網(wǎng)絡(luò)將全部信息匯總到監(jiān)控系統(tǒng)。通常一個(gè)變電所就有數(shù)千條遙信量，再加上數(shù)字化設(shè)備上送的海量自診斷性質(zhì)的軟信號(hào)，需要監(jiān)視的遙信量有上萬(wàn)條之多。目前普遍存在的問(wèn)題是，由監(jiān)控系統(tǒng)采集上來(lái)的變電設(shè)備的遙信量、模擬量信息未作任何的分層或判斷處理，各種信號(hào)動(dòng)作頻繁，監(jiān)控值班員監(jiān)控任務(wù)較重，容易遺漏重要告警信號(hào)，延誤處理造成事故。一旦發(fā)生事故，動(dòng)作的事件記錄很多，影響事故的正確處理。智能變電站需要智能告警及分析決策系統(tǒng)，

46、主要根據(jù)告警信號(hào)的重要性對(duì)告警進(jìn)行分類(lèi)處理和專(zhuān)家推理，使運(yùn)行監(jiān)控人員能夠快速地抓住事故重點(diǎn)、及時(shí)有效地采取處理方案，提高事故異常處理的準(zhǔn)確性和快速性，保障電網(wǎng)安全運(yùn)行。1）研究?jī)?nèi)容l 研究變電站告警信息分類(lèi)方法；l 研究變電站告警信息的處理方式；l 研究變電站告警信息與運(yùn)行人員的互動(dòng)內(nèi)容及方式；l 建立變電站告警信息及處理方案專(zhuān)家知識(shí)庫(kù)；l 研究變電站告警信息與監(jiān)控其它業(yè)務(wù)系統(tǒng)、視頻等系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)；l 研究基于IEC 61850的告警信息規(guī)范化自描述方法。2）關(guān)鍵技術(shù)l 數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)及數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)在告警信息處理的應(yīng)用；l 告警信息多維分析技術(shù)；l 告警信息推理及知識(shí)獲取、自學(xué)習(xí)、專(zhuān)家決策技術(shù)；l 短

47、信、語(yǔ)音等多媒體告警技術(shù)。利用專(zhuān)家系統(tǒng)來(lái)建立智能告警和故障處理知識(shí)庫(kù)，該知識(shí)庫(kù)可動(dòng)態(tài)實(shí)現(xiàn)專(zhuān)家知識(shí)的增加，智能告警處理是智能告警系統(tǒng)的核心所在，如何在最短的時(shí)間內(nèi)找到與告警信息最為匹配的系統(tǒng)事件是智能告警處理的關(guān)鍵。智能算法是近幾十年來(lái)出現(xiàn)的新型優(yōu)秀算法，適合作為智能告警處理的核心算法。變電站智能告警專(zhuān)家系統(tǒng)不僅能對(duì)告警信息進(jìn)行分類(lèi)、篩選、屏蔽、快速定位、歷史查詢(xún)等功能，還能完成變電站事件的推理功能。具體策略如下：Ø 告警信號(hào)處理專(zhuān)家系統(tǒng)提供事故、預(yù)告、越限、檢修、未復(fù)歸信息等多個(gè)告警頁(yè)面窗口，對(duì)不同等級(jí)的告警信號(hào)進(jìn)入不同的告警頁(yè)面，方便監(jiān)控人員抓住重要告警。Ø 通過(guò)告警的已

48、確認(rèn)和未確認(rèn)狀態(tài)來(lái)區(qū)分監(jiān)控人員是否處理過(guò)此告警。Ø 根據(jù)信號(hào)的分類(lèi)對(duì)級(jí)別高的語(yǔ)音優(yōu)先播報(bào)。Ø 告警事件發(fā)生后，可以根據(jù)告警信息作出推理，給出異常事故發(fā)生原因及處理措施，同時(shí)提高監(jiān)控人員業(yè)務(wù)水平。Ø 每一個(gè)告警類(lèi)型對(duì)應(yīng)于一個(gè)或多個(gè)告警狀態(tài)。例如，一次遙信變位有正常、封鎖（設(shè)備處于封鎖時(shí)遙信變位）、檢修（設(shè)備所處間隔處于檢修時(shí)遙信變位）、可疑（設(shè)備在抖動(dòng)時(shí)限內(nèi)發(fā)生的遙信變位）、全數(shù)據(jù)（由總召報(bào)文判定的遙信變位）等多種狀態(tài)。Ø 對(duì)于系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)的抖動(dòng)頻繁遙信，將其告警方式臨時(shí)定義為上相應(yīng)告警頁(yè)面不入告警庫(kù)，待問(wèn)題解決后恢復(fù)正常定義。解決了告警信息的過(guò)濾和分類(lèi)后，

49、需要關(guān)注的變電站事故及異常告警信號(hào)經(jīng)過(guò)歸納總共只有不到100種，每種都進(jìn)行原因說(shuō)明并提供處理方案。這樣，在規(guī)范了現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的命名，并對(duì)其進(jìn)行分類(lèi)，輔加事故告警信號(hào)與知識(shí)庫(kù)中歸納的事故告警信號(hào)種類(lèi)建立起關(guān)聯(lián)關(guān)系后，可實(shí)現(xiàn)依靠專(zhuān)家系統(tǒng)知識(shí)庫(kù)，進(jìn)行原因說(shuō)明并提供處理方案，建立起變電站信息處理專(zhuān)家系統(tǒng)知識(shí)庫(kù)，使監(jiān)控人員對(duì)事故異常在第一時(shí)間內(nèi)作出準(zhǔn)確的判斷及處理，維護(hù)人員還可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際隨時(shí)完善知識(shí)庫(kù)中內(nèi)容?？傮w結(jié)構(gòu)圖：圖3-4-2 智能告警及決策系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖3）框架說(shuō)明統(tǒng)一事件信息模型告警信息綜合分類(lèi)，句法和語(yǔ)義定義等；任何一個(gè)事件源學(xué)習(xí)其對(duì)應(yīng)的告警信息描述規(guī)范，并注冊(cè)該告警信息源；事件源使用公共處理流程

50、的發(fā)送代理發(fā)送事件。公共處理流程告警信息傳遞和分發(fā)中介，單純的技術(shù)實(shí)現(xiàn)模塊。知識(shí)庫(kù)系統(tǒng)以變電設(shè)備運(yùn)行原理和普遍經(jīng)驗(yàn)構(gòu)建的知識(shí)庫(kù)系統(tǒng)，具備簡(jiǎn)單的知識(shí)錄入工具；智能處理過(guò)程不僅可使用其知識(shí)條目，還能根據(jù)實(shí)際工程要求智能地添加知識(shí)條目。智能體集合把系統(tǒng)功能拆分為五個(gè)主要功能模塊，按照智能體的要求去設(shè)計(jì)，每個(gè)智能體具備足夠的獨(dú)立性，由告警信息作為觸發(fā)信號(hào)進(jìn)行并行或串行處理。3.4.4 電網(wǎng)事故的處理是一個(gè)既復(fù)雜有要求實(shí)時(shí)性極高的過(guò)程，單憑人工處理使得故障信息的傳遞緩慢，故障分析也經(jīng)常不準(zhǔn)確。而另一方面，數(shù)字化、信息化技術(shù)在電網(wǎng)中大量應(yīng)用，使電網(wǎng)發(fā)展呈現(xiàn)出規(guī)?；?、智能化的特點(diǎn)，電網(wǎng)故障時(shí)數(shù)字式保護(hù)裝置和

51、故障錄波器能記錄下大量故障數(shù)據(jù)，SCADA系統(tǒng)能快速收集收這些故障信息，但是卻只是簡(jiǎn)單地轉(zhuǎn)發(fā)給調(diào)到中心，對(duì)這些數(shù)據(jù)缺乏有效的管理和利用。事故信息綜合分析決策系統(tǒng)在事故情況下對(duì)包括事件順序記錄信號(hào)及保護(hù)裝置、相量測(cè)量、故障錄波等數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘、多專(zhuān)業(yè)綜合分析，并將變電站事故分析的結(jié)果以簡(jiǎn)潔明了的可視化界面綜合展示。1）研究?jī)?nèi)容變電站故障信息綜合分析決策主要包含一下幾個(gè)方面：l 有效管理故障時(shí)刻的故障量、錄波數(shù)據(jù)、告警信息、定值、保護(hù)版本等關(guān)聯(lián)信息，將故障關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)分類(lèi)、整理、形成一次故障完整的綜合信息，為繼保專(zhuān)業(yè)人員提供故障時(shí)刻信息完整的綜合展示；l 綜合穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)、暫態(tài)數(shù)據(jù)和動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)對(duì)故障過(guò)程進(jìn)

52、行全景事故反演；l 建立故障分析模型，依賴(lài)故障分析專(zhuān)家系統(tǒng)進(jìn)行智能分析，推斷可能的故障位置、故障類(lèi)型和故障原因，并給出故障恢復(fù)策略，指導(dǎo)運(yùn)行人員快速進(jìn)行故障恢復(fù)或通過(guò)故障恢復(fù)策略引導(dǎo)智能控制模塊自動(dòng)進(jìn)行故障的恢復(fù)。2）關(guān)鍵技術(shù)l 故障信息集中展示，用戶(hù)可以在同一界面中查看某次故障的所有故障信息。l 全景數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，統(tǒng)一斷面全景數(shù)據(jù)采集、全景數(shù)據(jù)展現(xiàn)和全景數(shù)據(jù)回放。事故分析輔助決策專(zhuān)家系統(tǒng)，專(zhuān)家系統(tǒng)是一個(gè)具有專(zhuān)門(mén)知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)的程序系統(tǒng),根據(jù)某個(gè)領(lǐng)域的專(zhuān)家提供的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行推理和判斷,模擬專(zhuān)家的決策過(guò)程,以解決那些需要專(zhuān)家決策的復(fù)雜問(wèn)題。對(duì)收集到的故障數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，得到故障分析結(jié)果。事故信息綜合分析輔助決策系統(tǒng)有信息綜合展示、全景事故反演、和專(zhuān)家系統(tǒng)組成，三者相互聯(lián)系，對(duì)故障信息進(jìn)行有效管理，采取合適的分析措施，能有效的解決問(wèn)題。3.5 技術(shù)方案總結(jié)1）對(duì)于非跳閘信息（如測(cè)控開(kāi)入/開(kāi)出、保護(hù)閉鎖、失靈啟動(dòng)信息）采用GOOSE協(xié)議，網(wǎng)絡(luò)化共享傳輸。2）智能變電站高級(jí)功能應(yīng)用，有效減少運(yùn)行維護(hù)成本、提高設(shè)備的可靠性和增加設(shè)備壽命，提高系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性、穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性。3）采用高壓設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)高壓設(shè)備的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)功能，有助于提高其智能化程度。4）采用不同原理的電子式電流互感器（羅氏線(xiàn)圈和磁光玻璃），對(duì)于開(kāi)展高壓及特高壓電子式互感器的研究具有積極地促進(jìn)作用。4