智能變電站相關(guān)技術(shù)介紹

1、智能變電站相關(guān)技術(shù)介紹智能變電站相關(guān)技術(shù)介紹20102010年年5 5月月 武漢武漢主要內(nèi)容主要內(nèi)容電子式互感器電子式互感器/合并單元合并單元2智能終端智能終端3智能變電站的優(yōu)勢智能變電站的優(yōu)勢1IEC 61850標準標準4時鐘同步時鐘同步51 智能變電站的優(yōu)勢智能變電站的優(yōu)勢智能變電站是智能電網(wǎng)的重要內(nèi)容智能變電站是智能電網(wǎng)的重要內(nèi)容智能變電站智能變電站對智能電對智能電網(wǎng)的建設(shè)將起到先驅(qū)網(wǎng)的建設(shè)將起到先驅(qū)作用作用智能智能電網(wǎng)電網(wǎng)輸電輸電發(fā)電發(fā)電變電變電配電配電調(diào)度調(diào)度用電用電變電領(lǐng)域的發(fā)展重點變電領(lǐng)域的發(fā)展重點是是智能智能變電站變電站1 智能變電站的優(yōu)勢智能變電站的優(yōu)勢變電站綜合自動化變電站

2、綜合自動化智能變電站智能變電站變電站層變電站層間隔層間隔層過程層過程層微機保護微機保護/微機測控微機測控計算機監(jiān)控系統(tǒng)計算機監(jiān)控系統(tǒng)新型電子式互感器新型電子式互感器數(shù)字化一次設(shè)備數(shù)字化一次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)IEC 61850-8網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)IEC 61850-9一次設(shè)備一次設(shè)備計算機監(jiān)控系統(tǒng)計算機監(jiān)控系統(tǒng)微機保護微機保護/微機測控微機測控電磁式互感器電磁式互感器網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)103規(guī)約規(guī)約電纜電纜光纖代替電纜光纖代替電纜，設(shè)計安裝調(diào)試都變得簡單，設(shè)計安裝調(diào)試都變得簡單模擬量輸入回路和開關(guān)量輸入輸出回路都被通模擬量輸入回路和開關(guān)量輸入輸出回路都被通信網(wǎng)絡(luò)所取代，信網(wǎng)絡(luò)所取代，二次設(shè)備硬件系統(tǒng)大為簡化二次設(shè)備硬件

3、系統(tǒng)大為簡化統(tǒng)一的信息模型，統(tǒng)一的信息模型，避免了規(guī)約轉(zhuǎn)換避免了規(guī)約轉(zhuǎn)換，信息可以，信息可以充分共享充分共享可觀測性和可控性增強，可觀測性和可控性增強，產(chǎn)生新型應(yīng)用產(chǎn)生新型應(yīng)用：如狀：如狀態(tài)監(jiān)測、站域保護控制態(tài)監(jiān)測、站域保護控制1 智能變電站的優(yōu)勢智能變電站的優(yōu)勢1 智能變電站的優(yōu)勢智能變電站的優(yōu)勢交流輸入模件交流輸入模件變換變換微計算機微計算機開入開出模件開入開出模件人機對話模件人機對話模件端子箱端子箱繼電保護繼電保護電纜電纜電纜電纜1 智能變電站的優(yōu)勢智能變電站的優(yōu)勢交流輸入模件交流輸入模件變換變換微計算機微計算機智能終端智能終端人機對話模件人機對話模件合并單元合并單元高速以太網(wǎng)通信高速以

4、太網(wǎng)通信一次設(shè)備的數(shù)字化改變了繼電保護設(shè)備的結(jié)構(gòu)一次設(shè)備的數(shù)字化改變了繼電保護設(shè)備的結(jié)構(gòu)繼電保護繼電保護1 智能變電站的優(yōu)勢智能變電站的優(yōu)勢3）新體系結(jié)構(gòu)）新體系結(jié)構(gòu)合并合并單元單元智能智能終端終端SVGOOSE1）新裝置、新設(shè)備）新裝置、新設(shè)備電子式互感器、合并單元電子式互感器、合并單元智能終端、交換機等智能終端、交換機等2）新標準）新標準繼電保護系統(tǒng)、通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)繼電保護系統(tǒng)、通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)IEC 61850標準、標準、IEEE 1588監(jiān)控主機監(jiān)控主機MMS4）新功能與新應(yīng)用）新功能與新應(yīng)用智能變電站的本質(zhì)特征智能變電站的本質(zhì)特征 過程設(shè)備的數(shù)字化過程設(shè)備的數(shù)字化 信息傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)化信息傳輸

5、的網(wǎng)絡(luò)化電子式互感器電子式互感器/合并單元合并單元智能終端智能終端IEC 61850標準標準網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)1 智能變電站的優(yōu)勢智能變電站的優(yōu)勢主要內(nèi)容主要內(nèi)容電子式互感器電子式互感器/合并單元合并單元2智能終端智能終端3智能變電站的優(yōu)勢智能變電站的優(yōu)勢1IEC 61850標準標準4時鐘同步時鐘同步52.1 電子式互感器電子式互感器/ /合并單元合并單元 絕緣問題絕緣問題：絕緣困難，含油有爆炸危險，造價高：絕緣困難，含油有爆炸危險，造價高 測量準確問題測量準確問題：含鐵芯，具有非線性特性，存在飽和問題，：含鐵芯，具有非線性特性，存在飽和問題，不能反映系統(tǒng)故障時非周期性分量；頻帶響應(yīng)特性

6、較差，不能反映系統(tǒng)故障時非周期性分量；頻帶響應(yīng)特性較差，頻帶窄頻帶窄 信號輸出問題信號輸出問題：模擬電信號（：模擬電信號（1A/5A，100V/57.7V） 運行安全問題運行安全問題：電壓互感器不能短路，電流互感器不能開：電壓互感器不能短路，電流互感器不能開路，電壓互感器存在鐵磁諧振問題路，電壓互感器存在鐵磁諧振問題傳統(tǒng)電磁式互感器的缺點傳統(tǒng)電磁式互感器的缺點 電子式電流互感器（電子式電流互感器（各種名稱各種名稱）鐵心線圈低功率電流互感器（鐵心線圈低功率電流互感器（有源有源）羅可夫斯基空心線圈電流互感器（羅可夫斯基空心線圈電流互感器（有源有源）光學(xué)電流互感器（光學(xué)電流互感器（無源無源）名稱名稱

7、鐵心線圈低功率鐵心線圈低功率電流互感器電流互感器羅可夫斯基空心羅可夫斯基空心線圈電流互感器線圈電流互感器光學(xué)電流互感器光學(xué)電流互感器傳感原理傳感原理電磁感應(yīng)原理電磁感應(yīng)原理（互感）（互感）電磁感應(yīng)原理電磁感應(yīng)原理（自感）（自感）磁旋光效應(yīng)原理磁旋光效應(yīng)原理信號變換信號變換強電強電/弱電弱電強電強電/弱電弱電強電強電/光信號光信號2 電子式互感器電子式互感器/ /合并單元合并單元B鐵芯線圈鐵芯線圈電流電流I IRRb電流電流-電壓轉(zhuǎn)換器電壓轉(zhuǎn)換器高阻高阻VS鐵心線圈低功率電流互感器鐵心線圈低功率電流互感器 VS 與被測電流與被測電流 I 成正比成正比sVpshsNRIN2 電子式互感器電子式互感

8、器/ /合并單元合并單元2 電子式互感器電子式互感器/ /合并單元合并單元psrprsNIIN傳統(tǒng)電磁式電流互感器傳統(tǒng)電磁式電流互感器I/I變換變換具備低功率輸具備低功率輸入接口的設(shè)備入接口的設(shè)備鐵心線圈低功率電流互感器鐵心線圈低功率電流互感器psrprsVshNRINI/V變換變換對電磁式電流互感器的改進對電磁式電流互感器的改進羅可夫斯基空心線圈電流互感器羅可夫斯基空心線圈電流互感器2 電子式互感器電子式互感器/ /合并單元合并單元 空心線圈的空心線圈的感應(yīng)電壓與被測電流的導(dǎo)感應(yīng)電壓與被測電流的導(dǎo)數(shù)成正比數(shù)成正比（ Rogowski，1912年）年）( )()ddIe tkdtdt 被測電流

9、被測電流線圈感應(yīng)電壓線圈感應(yīng)電壓B空心線圈空心線圈電流電流 I( )e t普通光普通光起偏器起偏器偏振光偏振光磁光材料磁光材料磁場磁場 B檢偏器檢偏器Faraday旋光角旋光角 2 電子式互感器電子式互感器/ /合并單元合并單元光學(xué)電流互感器光學(xué)電流互感器法拉第磁旋光效應(yīng)法拉第磁旋光效應(yīng)（1846年）年）LlVHdlVN I入射光入射光出射光出射光電流電流旋轉(zhuǎn)角旋轉(zhuǎn)角 與電流與電流I成正比關(guān)系成正比關(guān)系I II I磁光玻璃磁光玻璃光纖光纖高壓側(cè)高壓側(cè)光纖光纖高壓側(cè)高壓側(cè)空心線圈空心線圈（或鐵心線圈）（或鐵心線圈）低壓側(cè)低壓側(cè)低壓側(cè)低壓側(cè)低電壓信號需低電壓信號需要就地數(shù)字化要就地數(shù)字化有源型電流

10、互感器有源型電流互感器無源型電流互感器無源型電流互感器A/D、積分器、積分器等等需要供電！需要供電！2 電子式互感器電子式互感器/ /合并單元合并單元2 電子式互感器電子式互感器/ /合并單元合并單元有源電子式互感器的供電方式有源電子式互感器的供電方式功電方式功電方式供電原理供電原理主要缺點主要缺點CT供電供電利用特殊利用特殊CT從母線上感應(yīng)電壓，經(jīng)從母線上感應(yīng)電壓，經(jīng)整流、濾波、穩(wěn)壓后供電整流、濾波、穩(wěn)壓后供電散熱（大電流）散熱（大電流）死區(qū)（小電流）死區(qū)（小電流）電容分壓供電電容分壓供電利用電容分壓，經(jīng)整流、濾波、穩(wěn)利用電容分壓，經(jīng)整流、濾波、穩(wěn)壓后供電壓后供電電氣隔離電氣隔離激光供電激光

11、供電低壓側(cè)通過光纖傳輸光能，由光電低壓側(cè)通過光纖傳輸光能，由光電池將光能專為電能（最大功率池將光能專為電能（最大功率1W）能量有限能量有限/成本成本/壽命壽命組合供電組合供電CT供能（或電容分壓供電）供能（或電容分壓供電）+激光供電激光供電供能系統(tǒng)復(fù)雜供能系統(tǒng)復(fù)雜切換問題切換問題2 電子式互感器電子式互感器/ /合并單元合并單元LlVHdlVN I光學(xué)電流互感器存在的問題光學(xué)電流互感器存在的問題該比例系數(shù)（維爾德常數(shù)）是該比例系數(shù)（維爾德常數(shù)）是溫度溫度和和光源工作波長光源工作波長的函數(shù)的函數(shù)=TV V（ ， ）溫度溫度對精度的影響對精度的影響LED發(fā)光二極管老化發(fā)光二極管老化信號處理技術(shù)（自

12、適應(yīng)補償）信號處理技術(shù)（自適應(yīng)補償）保證驅(qū)動電流恒定保證驅(qū)動電流恒定對策：對策：光源工作波長是光源工作波長是溫度溫度和和驅(qū)動電流驅(qū)動電流的函數(shù)的函數(shù)2 電子式互感器電子式互感器/ /合并單元合并單元分壓型電壓互感器（分壓型電壓互感器（有源有源） 電子式電壓互感器電子式電壓互感器阻容分壓阻容分壓電容分壓電容分壓電阻分壓電阻分壓R1R2Usr與常規(guī)電容式電壓互感器原理相同，輸出電壓不超過與常規(guī)電容式電壓互感器原理相同，輸出電壓不超過5V光學(xué)電壓互感器（光學(xué)電壓互感器（無源無源）線偏振光通過有電場作用的線偏振光通過有電場作用的Pockels晶體時，折射成兩束晶體時，折射成兩束線偏振光，線偏振光，兩者

13、相位差正比與被測電壓兩者相位差正比與被測電壓2 電子式互感器電子式互感器/ /合并單元合并單元Pockels效應(yīng)（效應(yīng)（1893年）年）合并單元合并單元2 電子式互感器電子式互感器/ /合并單元合并單元合并單元合并單元MUECTEVT其他其他MUIa，Ib，Ic（保護）（保護）Ia，Ib，Ic（測量）（測量）3IoUa，Ub，Uc，3Uo母線電壓母線電壓多路電流電壓信號的采集與處理多路電流電壓信號的采集與處理主要功能：主要功能：電流電壓信號同步電流電壓信號同步報文處理和發(fā)送報文處理和發(fā)送IEC 60044-8IEC 61850-9-2保護保護測控測控計量計量錄波錄波SV報文報文點對點或點對點或

14、交換式以太網(wǎng)交換式以太網(wǎng)2 電子式互感器電子式互感器/ /合并單元合并單元有源電子式電流互感器有源電子式電流互感器2 電子式互感器電子式互感器/ /合并單元合并單元無源電子式電流互感器無源電子式電流互感器2 電子式互感器電子式互感器/ /合并單元合并單元線圈、線圈、A/D、采集模塊和合并單元的雙重化配置、采集模塊和合并單元的雙重化配置保護線圈保護線圈1，2計量線圈計量線圈光纖至光纖至合并單元合并單元1光纖至光纖至合并單元合并單元2電源電源2 電子式互感器電子式互感器/ /合并單元合并單元 傳感原理的變化：變壓器原理傳感原理的變化：變壓器原理 VS VS 光學(xué)原理等光學(xué)原理等 有源有源：強電：強

15、電/ /弱電變換，高壓側(cè)需要電源弱電變換，高壓側(cè)需要電源 無源無源：電：電/ /光變換，高壓側(cè)無需電源光變換，高壓側(cè)無需電源 電子式互感器的配置：線路電子式互感器的配置：線路EVTEVT可按三相配置可按三相配置 合并單元的作用：采集、同步、共享合并單元的作用：采集、同步、共享 合并單元的配置：基本按照互感器組配置，合并單元的配置：基本按照互感器組配置，例外例外小結(jié)小結(jié)比較項目比較項目傳統(tǒng)電磁式互感器傳統(tǒng)電磁式互感器電子式互感器電子式互感器絕緣絕緣復(fù)雜、造價高復(fù)雜、造價高簡單、造價低簡單、造價低測量測量有磁飽和、頻帶窄有磁飽和、頻帶窄精度與二次回路負載有關(guān)精度與二次回路負載有關(guān)無磁飽和無磁飽和、

16、頻帶寬、頻帶寬二次回路負載不受限制二次回路負載不受限制信號輸出信號輸出 模擬量模擬量數(shù)字量、可共享數(shù)字量、可共享運行安全運行安全CT不能開路，不能開路，VT不能短路，不能短路，VT易產(chǎn)生鐵磁諧振易產(chǎn)生鐵磁諧振無此類問題無此類問題2 電子式互感器電子式互感器/ /合并單元合并單元電子式互感器與傳統(tǒng)電磁式互感器的比較電子式互感器與傳統(tǒng)電磁式互感器的比較主要內(nèi)容主要內(nèi)容電子式互感器電子式互感器/合并單元合并單元2智能終端智能終端3智能變電站的優(yōu)勢智能變電站的優(yōu)勢1IEC 61850標準標準4時鐘同步時鐘同步53 智能終端智能終端智能終端的主要功能智能終端的主要功能智能終端智能終端GOOSE 網(wǎng)網(wǎng)GO

17、OSE點對點點對點硬接點硬接點2）上傳開關(guān)刀閘位置信號）上傳開關(guān)刀閘位置信號一次設(shè)備的數(shù)字接口：一次設(shè)備的數(shù)字接口：1）接收保護動作信息）接收保護動作信息/ 分合閘信號分合閘信號/控制信號控制信號接收各種對一次設(shè)備接收各種對一次設(shè)備的操作命令的操作命令3 智能終端智能終端 智能控制功能智能控制功能 系統(tǒng)故障時快速開斷，其它情況低速開斷，提高壽命系統(tǒng)故障時快速開斷，其它情況低速開斷，提高壽命 選相分閘：各相在各自的電流過零點依次分閘，提高開選相分閘：各相在各自的電流過零點依次分閘，提高開斷能力斷能力 集成檢同期和自動重合閘功能（試探集成檢同期和自動重合閘功能（試探自適應(yīng)自適應(yīng)）智能終端應(yīng)具備的附

18、加功能智能終端應(yīng)具備的附加功能 狀態(tài)監(jiān)視與狀態(tài)檢修狀態(tài)監(jiān)視與狀態(tài)檢修 跳閘回路的完好性，彈簧儲能，氣體壓力，線圈監(jiān)視等跳閘回路的完好性，彈簧儲能，氣體壓力，線圈監(jiān)視等 狀態(tài)評估狀態(tài)評估/ /故障預(yù)報故障預(yù)報/ /檢修計劃檢修計劃主要內(nèi)容主要內(nèi)容電子式互感器電子式互感器/合并單元合并單元2智能終端智能終端3智能變電站的優(yōu)勢智能變電站的優(yōu)勢1IEC 61850標準標準4時鐘同步時鐘同步54 IEC 61850標準標準IEC 61850標準的內(nèi)容框架標準的內(nèi)容框架 建模方法建模方法7-4邏輯節(jié)點邏輯節(jié)點物理設(shè)備物理設(shè)備邏輯設(shè)備邏輯設(shè)備數(shù)據(jù)對象數(shù)據(jù)對象數(shù)據(jù)屬性數(shù)據(jù)屬性7-15信息模型信息模型信息服務(wù)模

19、型信息服務(wù)模型公共數(shù)據(jù)類公共數(shù)據(jù)類7-3模板模板7-2面向變電站層的通信面向變電站層的通信面向過程層的通信面向過程層的通信8-19-1/9-2設(shè)備與系統(tǒng)的描述設(shè)備與系統(tǒng)的描述6MMS報文報文SV報文報文GOOSE報文報文 8-14 IEC 61850標準標準IEC 61850模型與模型與103模型模型103模型：模型：點表形式點表形式，按照索引號進，按照索引號進行訪問行訪問IEC 61850模型：模型：面向?qū)ο蟮姆謱幽Ｐ兔嫦驅(qū)ο蟮姆謱幽Ｐ停?，按照分層對象名稱進行訪問照分層對象名稱進行訪問列表表示圓上每列表表示圓上每一個點的坐標一個點的坐標給出圓心坐標和給出圓心坐標和半徑，方程表示半徑，方程表

20、示O(x1,y1)R4 IEC 61850標準標準功能類型功能類型信息序號信息序號信息元素集信息元素集信息體時標信息體時標信息體信息體標識符標識符公共地址公共地址傳送原因傳送原因可變結(jié)構(gòu)限定詞可變結(jié)構(gòu)限定詞類型標識類型標識數(shù)據(jù)單元數(shù)據(jù)單元類型類型: 傳送帶標志的狀態(tài)變位傳送帶標志的狀態(tài)變位: 自發(fā)（突發(fā)）自發(fā)（突發(fā)）: 線路保護線路保護: 距離保護距離保護I段出口段出口256個語義個語義: 距離保護距離保護II段出口段出口: 距離保護距離保護III段出口段出口103模型：模型：線性模型線性模型數(shù)據(jù)屬性數(shù)據(jù)屬性邏輯節(jié)點邏輯節(jié)點數(shù)據(jù)對象數(shù)據(jù)對象邏輯設(shè)備邏輯設(shè)備物理設(shè)備物理設(shè)備4 IEC 61850

21、標準標準PHDLDLNDODA實際的保護裝置實際的保護裝置公用公用/保護保護/測量測量/控制控制/錄波錄波StrOp保護動作保護動作保護啟動保護啟動generalphsAphsBphsC是否動作（總）是否動作（總）A相是否動作相是否動作B相是否動作相是否動作C相是否動作相是否動作接地距離接地距離I段：段：PDIS1接地距離接地距離II段：段：PDIS2接地距離接地距離III段：段：PDIS31100分層模型分層模型4 IEC 61850標準標準IEC 61850的模型框架的模型框架 邏輯節(jié)點類邏輯節(jié)點類 LN物理設(shè)備物理設(shè)備 PHD邏輯設(shè)備邏輯設(shè)備 LD數(shù)據(jù)對象類數(shù)據(jù)對象類 DO數(shù)據(jù)屬性數(shù)據(jù)屬

22、性 DA公共數(shù)據(jù)類公共數(shù)據(jù)類 CDC模板模板29個個500多個多個92個個公共公共LD：裝置告警：裝置告警/裝置自檢信息裝置自檢信息保護保護LD：保護啟動：保護啟動/保護動作保護動作/定值定值/壓板信息壓板信息測量測量LD：交流量：交流量/直流量直流量控制及開入控制及開入LD：斷路器：斷路器/刀閘刀閘/變壓器分接頭變壓器分接頭錄波錄波LD：錄波信息：錄波信息邏輯節(jié)點組邏輯節(jié)點組組代號組代號系統(tǒng)邏輯節(jié)點（系統(tǒng)邏輯節(jié)點（System Logical Node）L繼電保護功能（繼電保護功能（Protection Function）P繼電保護相關(guān)功能（繼電保護相關(guān)功能（Protection Relat

23、ed Function）R監(jiān)視控制（監(jiān)視控制（Supervisory Control）C通用引用（通用引用（Generic Reference）G接口和存檔（接口和存檔（Interfacing and Archiving）I自動控制（自動控制（Automatic Control）A計量和測量（計量和測量（Metering and Measurement）M開關(guān)（開關(guān)（Switchgear）X儀用變壓器（儀用變壓器（Instrument Transformer）T電力變壓器（電力變壓器（Power Transformer）Y未來電力系統(tǒng)設(shè)備（未來電力系統(tǒng)設(shè)備（Future Power Syste

24、m Equipment）Z4 IEC 61850標準標準4 IEC 61850標準標準距離保護邏輯節(jié)點距離保護邏輯節(jié)點模板模板：PDIS（1/2）數(shù)據(jù)對象名數(shù)據(jù)對象名CDC類型類型說明說明StrPctRchOfs啟動啟動范圍百分比范圍百分比偏移偏移ACDASGASGPoRch歐姆圓直徑歐姆圓直徑ASGPhStr相啟動值相啟動值A(chǔ)SGGndStr對地啟動值對地啟動值A(chǔ)SGDirMod方向模式方向模式INGAngLod負荷區(qū)域角度負荷區(qū)域角度ASGOp動作動作ACTpctOfsRisLod偏移百分比偏移百分比負荷區(qū)域電阻范圍負荷區(qū)域電阻范圍ASGASGM/OMOOOOOOOMOOACD：方向保護激

25、活：方向保護激活A(yù)CT：保護激活：保護激活A(yù)SG：模擬定值：模擬定值ING：整數(shù)狀態(tài)定值：整數(shù)狀態(tài)定值4 IEC 61850標準標準距離保護邏輯節(jié)點距離保護邏輯節(jié)點模板模板：PDIS（2/2）數(shù)據(jù)對象名數(shù)據(jù)對象名CDC類型類型說明說明動作時間延遲動作時間延遲線路阻抗角線路阻抗角OpDlTmmsLinAngINGASG相間故障動作時間延時相間故障動作時間延時PhDlTmmsING單相故障動作時間延時模式單相故障動作時間延時模式GndDlModSPG單相故障動作時間延時單相故障動作時間延時GndDlTmmsING線路正序阻抗線路正序阻抗X1ASG零序補償系數(shù)角零序補償系數(shù)角K0FactAngASG

26、相間故障動作延時模式相間故障動作延時模式PhDlModSPG零序補償系數(shù)零序補償系數(shù)K0K0FactASGTmDlMod動作時間延遲模式動作時間延遲模式SPG復(fù)歸延時復(fù)歸延時RsDlTmmsINGM/OOOOOOOOOOOOASG：模擬定值：模擬定值ING：整數(shù)狀態(tài)定值：整數(shù)狀態(tài)定值SPG：單點狀態(tài)定值：單點狀態(tài)定值4 IEC 61850標準標準IEC 61850模型擴展原則模型擴展原則邏輯節(jié)點類邏輯節(jié)點類 LN物理設(shè)備物理設(shè)備 PHD邏輯設(shè)備邏輯設(shè)備 LD數(shù)據(jù)對象類數(shù)據(jù)對象類 DO數(shù)據(jù)屬性數(shù)據(jù)屬性 DA公共數(shù)據(jù)類公共數(shù)據(jù)類 CDC模板模板LN、DO和和CDC都可以擴展都可以擴展IEC 618

27、50模型體系結(jié)構(gòu)模型體系結(jié)構(gòu)擴展應(yīng)遵循國網(wǎng)公司標準擴展應(yīng)遵循國網(wǎng)公司標準IEC61850國際標準工程化實施技術(shù)規(guī)范國際標準工程化實施技術(shù)規(guī)范IEC61850工程應(yīng)用模型工程應(yīng)用模型4 IEC 61850標準標準數(shù)據(jù)對象名數(shù)據(jù)對象名OpLinAngPoRchOfsGndDlTmmsX1K0FactAngGndStrK0FactStrGndDlModPDIS邏輯節(jié)點模板邏輯節(jié)點模板M/OMOOOOOOOOMOO實際工程中的實際工程中的PDIS邏輯節(jié)點邏輯節(jié)點數(shù)據(jù)對象名數(shù)據(jù)對象名OpStr強制性數(shù)據(jù)對象強制性數(shù)據(jù)對象必須包含必須包含PoRchOfsGndStrK0FactAngK0Fact選擇需要利

28、用的選擇需要利用的可選性數(shù)據(jù)對象可選性數(shù)據(jù)對象TrdBlkRec SedBlkRec 距離段永跳投入 距離段永跳投入 PDIS模板中未提供的模板中未提供的數(shù)據(jù)對象按規(guī)則擴展數(shù)據(jù)對象按規(guī)則擴展CDC類型類型SPGSPG模型倉庫模型倉庫邏輯節(jié)點邏輯節(jié)點數(shù)據(jù)對象數(shù)據(jù)對象數(shù)據(jù)屬性數(shù)據(jù)屬性模板模板“拷貝拷貝”實例實例設(shè)備設(shè)備 1 1設(shè)備設(shè)備n n搭建裝置的信息模型4 IEC 61850標準標準4 IEC 61850標準標準IEC 61850標準的內(nèi)容框架標準的內(nèi)容框架 建模方法建模方法7-4邏輯節(jié)點邏輯節(jié)點物理設(shè)備物理設(shè)備邏輯設(shè)備邏輯設(shè)備數(shù)據(jù)對象數(shù)據(jù)對象數(shù)據(jù)屬性數(shù)據(jù)屬性7-15信息模型信息模型信息服務(wù)模

29、型信息服務(wù)模型公共數(shù)據(jù)類公共數(shù)據(jù)類7-3模板模板7-2面向變電站層的通信面向變電站層的通信面向過程層的通信面向過程層的通信89-1/9-2設(shè)備與系統(tǒng)的描述設(shè)備與系統(tǒng)的描述6MMS報文報文SV報文報文GOOSE報文報文84 IEC 61850標準標準3）保護與合并單元）保護與合并單元模擬量模擬量合并合并單元單元智能智能終端終端SVGOOSE1）保護與監(jiān)控主機）保護與監(jiān)控主機保護動作信息保護動作信息/異常告警信息異常告警信息定值信息定值信息/錄波信息等錄波信息等2）保護與智能終端）保護與智能終端采樣值信息采樣值信息（SV）狀態(tài)信息狀態(tài)信息（GOOSE）開關(guān)量開關(guān)量監(jiān)控主機監(jiān)控主機MMSMMS三類服

30、務(wù)模型：三類服務(wù)模型：MMS、GOOSE和和SV4 IEC 61850標準標準MMS服務(wù)模型服務(wù)模型定值組控制塊模型定值組控制塊模型報告控制塊報告控制塊日志控制塊模型日志控制塊模型控制模型控制模型文件傳輸模型文件傳輸模型錄波數(shù)據(jù)文件的傳輸錄波數(shù)據(jù)文件的傳輸分合閘控制，變壓器抽頭控制分合閘控制，變壓器抽頭控制事件順序記錄的檢索事件順序記錄的檢索保護動作信號上傳當?shù)乇O(jiān)控保護動作信號上傳當?shù)乇O(jiān)控定值的讀定值的讀/寫寫/切換切換4 IEC 61850標準標準GOOSE報文的格式報文的格式參數(shù)名參數(shù)名參數(shù)類型參數(shù)類型值值/值域值域/解釋解釋應(yīng)用標識應(yīng)用標識配置版本號配置版本號AppIDConfRevVI

31、SIBLE STRING 65INT32U時標時標TEntryTime狀態(tài)號（事件計數(shù)器）狀態(tài)號（事件計數(shù)器）StNumINT32U序列號（報文計數(shù)器）序列號（報文計數(shù)器）SqNumINT32U測試標識位測試標識位TestBOOLEAN數(shù)據(jù)集成員數(shù)據(jù)集成員1nGOOSEData1nGOOSE控制塊路徑控制塊路徑GoCBRefObjectReference需要重新配置需要重新配置NdsComBOOLEANDatSet數(shù)據(jù)集的路徑數(shù)據(jù)集的路徑ObjectReference4 IEC 61850標準標準數(shù)據(jù)集的概念數(shù)據(jù)集的概念GndPDIS1GndPDIS2GndPDIS3generalOpPhsA

32、PhsBPhsCgeneralOpPhsAPhsBPhsCgeneralOpPhsAPhsBPhsCGndPDIS1.Op.generalGndPDIS2.Op.generalGndPDIS3.Op.generalGndPDIS1.Op.PhsAGndPDIS1.Op.PhsBGndPDIS1.Op.PhsCGndPDIS2.Op.PhsAGndPDIS2.Op.PhsBGndPDIS2.Op.PhsCGndPDIS3.Op.PhsAGndPDIS3.Op.PhsBGndPDIS3.Op.PhsC數(shù)據(jù)對象數(shù)據(jù)對象100100000000接地距離保護接地距離保護I段動作跳段動作跳A相相數(shù)據(jù)屬性的

33、集合數(shù)據(jù)屬性的集合邏輯邏輯節(jié)點節(jié)點數(shù)據(jù)屬性數(shù)據(jù)屬性4 IEC 61850標準標準數(shù)據(jù)集數(shù)據(jù)集GndPDIS1.Op.generalGndPDIS1.Op.PhsAGndPDIS1.Op.PhsBGndPDIS1.Op.PhsC保保護護程程序序通通信信程程序序負責(zé)刷新數(shù)據(jù)集中數(shù)據(jù)的值負責(zé)刷新數(shù)據(jù)集中數(shù)據(jù)的值置置1：表示動作：表示動作置置0：表示返回：表示返回監(jiān)視數(shù)據(jù)集中數(shù)據(jù)值的變化監(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)送以特殊的重傳機制發(fā)送GOOSE報文報文4 IEC 61850標準標準GOOSE傳輸機制傳輸機制：變時間間隔重復(fù)傳輸

34、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（事件結(jié)束后以較長的間隔連續(xù)傳輸（1s），以），以保持通信線保持通信線路的暢通路的暢通事件發(fā)生時以較短的間隔連續(xù)傳輸（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)報文的丟失避免數(shù)據(jù)報文的丟失事件計數(shù)器事件計數(shù)器C1報文計數(shù)器報文計數(shù)器C2C1=8C2=10C1=9C2=0C1=9C2=5保護動作保護動作4 IEC 61850標準標準保護程序判斷結(jié)果保護程序判斷結(jié)果距離距離I段動作，跳段動作，跳A相相St5Sq8St6Sq0St6Sq1St6Sq2St6Sq3St7Sq0St加加1，Sq清零清零事件發(fā)生時刻事件發(fā)生時刻St

35、7Sq3St5Sq71024ms1ms1ms 2ms1024msSt：事件計數(shù)器：事件計數(shù)器Sq：報文計數(shù)器：報文計數(shù)器GndPDIS1.Op.generalGndPDIS1.Op.PhsAGndPDIS1.Op.PhsBGndPDIS1.Op.PhsC0000110011001100110000000000保護程序：刷新數(shù)據(jù)保護程序：刷新數(shù)據(jù)0000通信程序：監(jiān)測數(shù)據(jù)變化通信程序：監(jiān)測數(shù)據(jù)變化/傳輸傳輸GOOSE報文報文000000000000St7Sq1返回時間到返回時間到St7Sq2St7Sq4事件發(fā)生時刻事件發(fā)生時刻St加加1，Sq清零清零1ms1ms 2ms4 IEC 61850標準

36、標準IEC 61850標準的內(nèi)容框架標準的內(nèi)容框架 建模方法建模方法7-4邏輯節(jié)點邏輯節(jié)點物理設(shè)備物理設(shè)備邏輯設(shè)備邏輯設(shè)備數(shù)據(jù)對象數(shù)據(jù)對象數(shù)據(jù)屬性數(shù)據(jù)屬性7-15信息模型信息模型信息服務(wù)模型信息服務(wù)模型公共數(shù)據(jù)類公共數(shù)據(jù)類7-3模板模板7-2面向變電站層的通信面向變電站層的通信面向過程層的通信面向過程層的通信89-1/9-2設(shè)備與系統(tǒng)的描述設(shè)備與系統(tǒng)的描述6MMS報文報文SV報文報文GOOSE報文報文8變電站系統(tǒng)與設(shè)備的描述變電站系統(tǒng)與設(shè)備的描述 4 IEC 61850標準標準 SSD：系統(tǒng)規(guī)格文件系統(tǒng)規(guī)格文件（一次系統(tǒng)接線圖和相關(guān)邏輯節(jié)點）（一次系統(tǒng)接線圖和相關(guān)邏輯節(jié)點） SCD：全站系統(tǒng)配

37、置文件全站系統(tǒng)配置文件（一次系統(tǒng)、二次設(shè)備及其（一次系統(tǒng)、二次設(shè)備及其 與一次設(shè)備的關(guān)聯(lián)、通信系統(tǒng)）是最完整的描述與一次設(shè)備的關(guān)聯(lián)、通信系統(tǒng)）是最完整的描述 ICD：IED設(shè)備能力描述設(shè)備能力描述（功能，信息模型和服務(wù)模型）（功能，信息模型和服務(wù)模型） CID：IED實例配置文件實例配置文件（二次設(shè)備模型、與一次系（二次設(shè)備模型、與一次系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)、通信參數(shù)）統(tǒng)的關(guān)聯(lián)、通信參數(shù)） 四個重要的描述文件四個重要的描述文件各種描述文件的作用和流轉(zhuǎn)過程各種描述文件的作用和流轉(zhuǎn)過程4 IEC 61850標準標準.ssd文件文件(1個，系統(tǒng)集成商提供個，系統(tǒng)集成商提供).icd文件文件(多個，由制造商提供多

38、個，由制造商提供)描述一次接線圖描述二次設(shè)備的基本數(shù)據(jù)模型與服務(wù)通信系統(tǒng)設(shè)計.scd文件文件描述一次接線、二次設(shè)備和通信系統(tǒng)（最完整）實例化，確定二次設(shè)備與一次系統(tǒng)的對應(yīng)關(guān)系. cid文件文件. cid文件文件描述二次設(shè)備模型、通信參數(shù)及與一次系統(tǒng)的對應(yīng)關(guān)系4 IEC 61850標準標準PhtoPh_PDIS_1PhtoPh_PDIS_2PhtoPh_PDIS_3TCTR1XCBR1XCBR2TCTR2.ssd文件文件LD_1LinePro_1PhtoPh_PDIS_1PhtoPh_PDIS_2PhtoPh_PDIS_3LD_1LinePro_2PDIS_1PDIS_2PDIS_3LD_1Di

39、sRelay.icd文件文件.cid文件文件.cid文件文件.scd文件文件通信系統(tǒng)通信系統(tǒng)SVGOOSETVTR14 IEC 61850標準標準“端子端子”的概念對于二次回路的設(shè)計的概念對于二次回路的設(shè)計/施工施工/調(diào)試意義重大！調(diào)試意義重大！裝置裝置1Ua Ub Uc IaIbIc Ta Tb Tc壓板壓板裝置裝置2Ta Tb Tc壓板壓板電纜電纜4 IEC 61850標準標準傳統(tǒng)二次回路設(shè)計與實施過程：傳統(tǒng)二次回路設(shè)計與實施過程：1）設(shè)備制造商設(shè)備制造商提供端子排，視需要在重要端子提供端子排，視需要在重要端子排和裝置之間設(shè)置壓板排和裝置之間設(shè)置壓板2）設(shè)計院設(shè)計院設(shè)計各個屏柜的端子排之間

40、的二次電設(shè)計各個屏柜的端子排之間的二次電纜連線纜連線3）施工施工：根據(jù)設(shè)計院的設(shè)計圖紙進行屏柜間接：根據(jù)設(shè)計院的設(shè)計圖紙進行屏柜間接線線4）調(diào)試調(diào)試：根據(jù)圖紙對相關(guān)接線進行測試和檢查：根據(jù)圖紙對相關(guān)接線進行測試和檢查4 IEC 61850標準標準清晰明確的清晰明確的電纜電纜變成看不見摸不著的變成看不見摸不著的通信網(wǎng)絡(luò)通信網(wǎng)絡(luò)裝置裝置1裝置裝置2GOOSEGOOSEGndPDIS1.Op.generalGndPDIS1.Op.PhsAGndPDIS1.Op.PhsBGndPDIS1.Op.PhsC數(shù)據(jù)集數(shù)據(jù)集軟壓板軟壓板軟壓板軟壓板4 IEC 61850標準標準引入虛端子后二次回路設(shè)計和實施引入

41、虛端子后二次回路設(shè)計和實施4 IEC 61850標準標準延續(xù)以往的端子排設(shè)計與校核延續(xù)以往的端子排設(shè)計與校核清晰明確的清晰明確的電纜電纜連接變成連接變成看不見摸不著的看不見摸不著的通信網(wǎng)絡(luò)通信網(wǎng)絡(luò)引入引入“虛端子虛端子”概念概念設(shè)計院方面制造商方面交換描述文件交換描述文件.scd和和.cid配置輸入輸出并校核配置輸入輸出并校核用戶方面引入引入“虛端子虛端子”概念概念網(wǎng)絡(luò)報文分析裝置網(wǎng)絡(luò)報文分析裝置監(jiān)視通信回路、記錄網(wǎng)絡(luò)報文監(jiān)視通信回路、記錄網(wǎng)絡(luò)報文4 IEC 61850標準標準IEC 61850-90-1：變電站間變電站間的的IEC 61850規(guī)約規(guī)約（2010年）年）閉鎖式的距離保護閉鎖式的

42、距離保護線路差動保護線路差動保護IEC 61850應(yīng)用范圍的擴大應(yīng)用范圍的擴大IEC 61850-90-2：變電站與調(diào)度中心變電站與調(diào)度中心的的IEC 61850規(guī)約規(guī)約包括包括遠動信息、故障信息、遠動信息、故障信息、 PMU信息信息等等需要解決需要解決IEC 61850與與IEC 61970 CIM之間的協(xié)調(diào)之間的協(xié)調(diào)IEC 61850-7-410：水電廠水電廠監(jiān)控系統(tǒng)模型監(jiān)控系統(tǒng)模型 IEC 61850-7-420：分布式能源分布式能源監(jiān)控系統(tǒng)模型監(jiān)控系統(tǒng)模型 IEC 61850-90-3：電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測 按功能分多種協(xié)議：按功能分多種協(xié)議：101：傳統(tǒng)的遠動信息：傳統(tǒng)的

43、遠動信息102：計量信息：計量信息103：保護信息：保護信息104：基于：基于TCP/IP的網(wǎng)絡(luò)化的網(wǎng)絡(luò)化101電力系統(tǒng)通信系統(tǒng)現(xiàn)狀電力系統(tǒng)通信系統(tǒng)現(xiàn)狀基于基于IEC 61850的無縫通信體系結(jié)構(gòu)的無縫通信體系結(jié)構(gòu)IEC 61850協(xié)議不僅統(tǒng)一協(xié)議不僅統(tǒng)一站內(nèi)的通信，還擴展到變站內(nèi)的通信，還擴展到變電站與變電站之間，變電電站與變電站之間，變電站與控制中心之間。站與控制中心之間。 IEC 61850主要內(nèi)容主要內(nèi)容：信息模型：信息模型 & 服務(wù)模型服務(wù)模型 統(tǒng)一的、面向?qū)ο蟮膶哟位y(tǒng)一的、面向?qū)ο蟮膶哟位畔⒛Ｐ托畔⒛Ｐ?三類信息服務(wù)模型三類信息服務(wù)模型 MMS：運行維護報文運行維護報文

44、 GOOSE：開關(guān)量報文開關(guān)量報文 SV：采樣值報文采樣值報文 配置描述文件的作用配置描述文件的作用 IEC 61850標準應(yīng)用范圍的擴大標準應(yīng)用范圍的擴大小結(jié)小結(jié)主要內(nèi)容主要內(nèi)容電子式互感器電子式互感器/合并單元合并單元2智能終端智能終端3智能變電站的優(yōu)勢智能變電站的優(yōu)勢1IEC 61850標準標準4時鐘同步時鐘同步55 時鐘同步時鐘同步 三種采樣值規(guī)范三種采樣值規(guī)范 IEC 60044-8 點對點點對點 IEC 61850-9-1 點對點（已廢除）點對點（已廢除） IEC 61850-9-2 點對點或交換式以太網(wǎng)點對點或交換式以太網(wǎng) 三種時鐘同步方式三種時鐘同步方式 IRIG-B NTP/

45、SNTP （簡單）網(wǎng)絡(luò)時鐘協(xié)議（簡單）網(wǎng)絡(luò)時鐘協(xié)議 IEEE 1588 精確時鐘協(xié)議精確時鐘協(xié)議采樣值規(guī)范比較采樣值規(guī)范比較5 時鐘同步時鐘同步IEC 60044-8IEC 61850-9-2幀格式幀格式IEC 60870 FT3以太網(wǎng)幀以太網(wǎng)幀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)點對點方式點對點方式點對點方式點對點方式/交換式以太網(wǎng)交換式以太網(wǎng)傳輸速率傳輸速率5Mbps采樣率采樣率 5k100Mbps/1000Mbps采樣率采樣率 = 4k，12.8k傳輸延遲傳輸延遲固定固定點對點時固定點對點時固定交換式以太網(wǎng)時交換式以太網(wǎng)時不固定不固定數(shù)據(jù)同步數(shù)據(jù)同步不依賴外部時鐘不依賴外部時鐘采用交換式以太網(wǎng)時采用交換式以

46、太網(wǎng)時依賴外部時鐘依賴外部時鐘標準維護標準維護已被取消已被取消標準長期支持標準長期支持5 時鐘同步時鐘同步守時：守時：獨立的時鐘保持時間精確的能力（晶振）獨立的時鐘保持時間精確的能力（晶振）時鐘同步：時鐘同步：從時鐘與主時鐘保持一致的能力從時鐘與主時鐘保持一致的能力數(shù)據(jù)同步：數(shù)據(jù)同步：差動保護所用的數(shù)據(jù)是同時刻采集的數(shù)據(jù)差動保護所用的數(shù)據(jù)是同時刻采集的數(shù)據(jù)電力系統(tǒng)的絕大多數(shù)參數(shù)都是時間的函數(shù)電力系統(tǒng)的絕大多數(shù)參數(shù)都是時間的函數(shù)同步等級同步等級精度精度目的目的T11ms事件時標事件時標T20.1ms分布同期和數(shù)據(jù)時標分布同期和數(shù)據(jù)時標T325us-T44us-T51us線路行波測距、同步相量線路

47、行波測距、同步相量5 時鐘同步時鐘同步需要時鐘同步的設(shè)備需要時鐘同步的設(shè)備對策：對策：a）保護裝置插值同步（各間隔合并單元可以不同步）保護裝置插值同步（各間隔合并單元可以不同步）b）保證各間隔合并單元嚴格同步，同時刻采集數(shù)據(jù)）保證各間隔合并單元嚴格同步，同時刻采集數(shù)據(jù)1）各相電流、電壓的同步）各相電流、電壓的同步2）各間隔電流、電壓的同步）各間隔電流、電壓的同步跨間隔保護需要同時刻采集的數(shù)據(jù)跨間隔保護需要同時刻采集的數(shù)據(jù)對策：對策：合并單元內(nèi)實現(xiàn)同步合并單元內(nèi)實現(xiàn)同步IRIG-BIEEE 15885 時鐘同步時鐘同步插值同步方法插值同步方法X1X2由保護裝置實現(xiàn)數(shù)據(jù)同步由保護裝置實現(xiàn)數(shù)據(jù)同步保

48、護裝置自己產(chǎn)生一個保護裝置自己產(chǎn)生一個新的采樣序列新的采樣序列要求：要求：傳輸延遲固定傳輸延遲固定5 時鐘同步時鐘同步變壓器保護變壓器保護高壓側(cè)高壓側(cè)合并單元合并單元中壓側(cè)中壓側(cè)合并單元合并單元低壓側(cè)低壓側(cè)合并單元合并單元采樣計數(shù)器采樣計數(shù)器013999各個合并單元保證同時刻采集數(shù)據(jù)各個合并單元保證同時刻采集數(shù)據(jù)接收端根據(jù)采樣計接收端根據(jù)采樣計數(shù)器對齊數(shù)據(jù)數(shù)器對齊數(shù)據(jù)時鐘同步方式比較時鐘同步方式比較5 時鐘同步時鐘同步IRIG-BNTP/SNTPIEEE 1588同步精度同步精度1us1ms1us同步方式同步方式點對點方式點對點方式點對點方式點對點方式/交換式以太網(wǎng)交換式以太網(wǎng)點對點方式點對點

49、方式/交換式以太網(wǎng)交換式以太網(wǎng)成本成本較低較低低低很高很高應(yīng)用應(yīng)用已廣泛采用已廣泛采用同步精度低，只能同步精度低，只能應(yīng)用于變電站層應(yīng)用于變電站層同步精度高，可同步精度高，可應(yīng)用于過程層應(yīng)用于過程層5 時鐘同步時鐘同步NTP/SNTP時鐘同步原理時鐘同步原理t：時鐘偏差：時鐘偏差d1，d2：傳輸時間：傳輸時間T2( T1+t) = d1T4(T3t) = d2其中其中如果如果往返的傳輸時間相等往返的傳輸時間相等，根據(jù)四個時刻可以求得時，根據(jù)四個時刻可以求得時鐘偏差和傳輸時間鐘偏差和傳輸時間主時鐘主時鐘從時鐘從時鐘T1T1+td1d2T2T2-tT3T3-tT4得知得知T2，T35 時鐘同步時鐘

50、同步NTP/SNTP時鐘同步精度不高的原因（時鐘同步精度不高的原因（1ms）網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)路徑時間路徑時間應(yīng)用層應(yīng)用層表示層表示層數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層會話層會話層傳輸層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層物理層物理層應(yīng)用層應(yīng)用層表示層表示層數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層會話層會話層傳輸層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層物理層物理層主時鐘主時鐘從時鐘從時鐘寫入寫入/讀取讀取時標時標報文報文編碼編碼報文報文解碼解碼不確定不確定不確定不確定不確定不確定三個環(huán)節(jié)都具有不確定性，三個環(huán)節(jié)都具有不確定性，d1與與d2不相等，偏差大不相等，偏差大在在高層（應(yīng)用層）打時標高層（應(yīng)用層）打時標，傳輸時間包含三個環(huán)節(jié)，傳輸時間包含三個環(huán)節(jié)5 時鐘同步時鐘同步舉例說明舉例說明網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)路徑時間路徑時間應(yīng)用層應(yīng)用層表示層表示層數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層會話層會話層傳輸層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層物理