智能變電站課件

智能變電站項目建設(shè)背景智能變電站簡介13智能站保護(hù)測試現(xiàn)狀智能站設(shè)計技術(shù)背景21 智能變電站簡介智能變電站分為過程層（設(shè)備層）、間隔層、站控層。過程層（設(shè)備層）包含由一次設(shè)備和智能組件構(gòu)成的智能設(shè)備、合并單元和智能終端，完成變電站電能分配、變換、傳輸及其測量、控制、保護(hù)、計量、狀態(tài)監(jiān)測等相關(guān)功能。間隔層設(shè)備一般指繼電保護(hù)裝置、測控裝置等二次設(shè)備，實現(xiàn)使用一個間隔的數(shù)據(jù)并且作用于該間隔一次設(shè)備的功能，即與各種遠(yuǎn)方輸入/輸出、智能傳感器和控制器通信。站控層包含自動化系統(tǒng)、站域控制、通信系統(tǒng)、對時系統(tǒng)等子系統(tǒng)，實現(xiàn)面向全站或一個以上一次設(shè)備的測量和控制的功能，完成數(shù)據(jù)采集和監(jiān)視控制（SCADA）、操作閉鎖以及同步相量采集、電能量采集、保護(hù)信息管理等相關(guān)功能。

1.1 智能變電站建設(shè)規(guī)劃十二五期間建設(shè)規(guī)劃2 智能站設(shè)計技術(shù)背景傳統(tǒng)變電站智能變電站傳統(tǒng)的變電站一、二次設(shè)備間采用電纜互聯(lián)實現(xiàn)信息傳遞。智能變電站通過利用最新的通信技術(shù)和信息處理技術(shù)，信息傳遞基于以太網(wǎng)，使得二次系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和形態(tài)發(fā)生了革命性的變化。前者是模擬信息傳遞，后者是數(shù)字信號傳輸（過程層）。原有的大量信號硬接線電纜被交換式以太網(wǎng)為載體的軟連接方式——“虛回路”所代替，少量光纖代替大量電纜。原來的各種可見的二次回路變的不可見。依照IEC61850標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，這些“虛回路”配置信息用符合SCL語言的ICD、CID、SCD等模型文件進(jìn)行描述。二次回路設(shè)計發(fā)生較大變化。2.2二次設(shè)計形態(tài)傳統(tǒng)變電站智能變電站技術(shù)形態(tài)的變化物理層和邏輯層是一對一緊密結(jié)合，一條物理硬接線回路就代表了一個邏輯功能或一條二次回路。裝置之間的光纖連接是網(wǎng)絡(luò)信號的承載介質(zhì)，裝置之間虛端子信號的傳遞是通過光纖內(nèi)的數(shù)據(jù)流實現(xiàn)的。每條光纖包含多個二次回路信息連接。物理層表現(xiàn)形式常規(guī)綜合自動化站電氣二次圖包含電流電壓回路圖、控制信號回路圖、端子排圖、電纜清冊等智能站物理接線功能展示包括全站網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖、交換機(jī)端口連接圖、光配連接圖、光纖/纜清冊等邏輯層表現(xiàn)形式包含在物理接線圖內(nèi)，物理接線直接反映了二次設(shè)備的原理、邏輯功能①虛端子接線圖、過程層GOOSE,SV配置表等（方便施工、運(yùn)行維護(hù)）②通過CID和SCD文件描述（互操作）2.3IEC61850標(biāo)準(zhǔn)IEC61850提出了一種公共的通信標(biāo)準(zhǔn)，通過對設(shè)備的一系列規(guī)范化，使其形成一個規(guī)范的輸出，實現(xiàn)系統(tǒng)的無縫連接。IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容框架建模方法7-4邏輯節(jié)點物理設(shè)備邏輯設(shè)備數(shù)據(jù)對象數(shù)據(jù)屬性7-15信息模型信息服務(wù)模型公共數(shù)據(jù)類7-3模板面向變電站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6MMS報文SV報文GOOSE報文8-12.3IEC61850標(biāo)準(zhǔn)智能變電站系統(tǒng)與設(shè)備的描述SSD：SystemSpecificationDescription（系統(tǒng)規(guī)格文件）

描述了變電站一次系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以及相關(guān)聯(lián)的邏輯節(jié)點，最終包含在SCD文件中。SCD：SubstationConfigurationDescription（全站系統(tǒng)配置文件）

描述了所有IED的實例配置和通信參數(shù)、IED之間的通信配置以及變電站一次系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，以及信號聯(lián)系信息，為全站統(tǒng)一的數(shù)據(jù)源。ICD：IEDCapabilityDescription（IED能力描述文件）描述了IED提供的基本數(shù)據(jù)模型及服務(wù)，但不包含IED實例名稱和通信參數(shù)。

CID：ConfiguredIEDDescription（IED實例配置文件）描述了IED提供的基本數(shù)據(jù)模型及服務(wù)并且包含IED實例名稱和通信參數(shù)

四個重要的描述文件2.4當(dāng)前智能站設(shè)計狀況設(shè)計單位無法提供表達(dá)虛擬二次回路的模型文件。設(shè)備廠家替代設(shè)計單位，智能變電站調(diào)試過程中出現(xiàn)由廠家“現(xiàn)場商量虛擬二次回路”、“邊修改邊調(diào)試”的情況。過度依賴廠家，沒有發(fā)揮出大量二次設(shè)計人員的能力及職責(zé)，很難展開大規(guī)模建設(shè)。設(shè)計單位提供直接表達(dá)二次回路的二次電氣回路圖等設(shè)計文檔資料建設(shè)施工、調(diào)試及運(yùn)行都圍繞設(shè)計圖紙進(jìn)行智能變電站常規(guī)變電站2.5當(dāng)前設(shè)計狀況帶來的問題問題依賴設(shè)備廠家不是設(shè)計出來的是調(diào)試出來的如何檢修維護(hù)如何改建擴(kuò)建虛回路不可見與物理回路解耦調(diào)試周期漫長多則幾個月?lián)模喝绾未罅拷ㄔO(shè)？研發(fā)人員現(xiàn)場修改調(diào)試程序高電壓等級保護(hù)裝置連接示意圖FT3合并單元間隔光交換機(jī)電子互感器61850-9-1/2保護(hù)、測控GOOSE主干光交換機(jī)PASS組合開關(guān)智能單元高電壓等級保護(hù)裝置

數(shù)字輸出型電子式互感器、合并單元的應(yīng)用

智能開關(guān)/一次設(shè)備智能接口的應(yīng)用

間隔交換機(jī)

主干網(wǎng)交換機(jī)智能站繼電保護(hù)：SMV報文、GOOSE報文低壓保護(hù)裝置方案

智能低壓開關(guān)柜

模擬量輸出型電子式互感器

保護(hù)測控一體化，就地安裝

開入開出為硬接線保護(hù)輸入輸出：小信號模擬量+開入開出+GOOSE

間隔間的閉鎖信息用GOOSE機(jī)制傳輸測試對象分析輸入輸出模式多樣性

SMV+GOOSE

SMV+開入開出

小信號模擬量+GOOSE+開入開出

SMV+開入開出+GOOSE

常規(guī)電流電壓輸入+GOOSE+開入開出

其他……測試現(xiàn)狀（全數(shù)字化保護(hù)-9-1）非閉環(huán)測試系統(tǒng)，無法進(jìn)行閉環(huán)測試。測試現(xiàn)狀（全數(shù)字化保護(hù)-9-2）非閉環(huán)測試系統(tǒng)，無法進(jìn)行閉環(huán)測試。測試系統(tǒng)構(gòu)成復(fù)雜，配置及接線工作量大。測試現(xiàn)狀（低壓小信號模擬量保護(hù)）轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)多，引入采樣精度和延時誤差大。配置及接線工作量大。測試現(xiàn)狀輸入輸出模式的變化，使現(xiàn)有的測試設(shè)備不再能夠滿足測試需要。目前采用的常規(guī)測試儀加數(shù)字接口、信號轉(zhuǎn)換的方式局限性大，難以推廣應(yīng)用。智能變電站保護(hù)裝置檢驗規(guī)范有待發(fā)布，數(shù)字式繼電保護(hù)測試儀尚無標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范可以參考。適用于智能變電站的測試儀處于研發(fā)初期，尚未成熟。項目建設(shè)目的項目建設(shè)意義和成效主要體現(xiàn)在以下四個方面：（1）改善理論和實踐教學(xué)條件，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量項目建成后，能為我校發(fā)電廠及電力系統(tǒng)、電力系統(tǒng)繼電保護(hù)等多個專業(yè)學(xué)生提供理實一體化的智能變電站運(yùn)行平臺，讓學(xué)生接觸最新的智能變電站設(shè)備及運(yùn)行測試，進(jìn)行二次設(shè)備的裝置功能檢測、模型檢測、通信服務(wù)檢測能力培訓(xùn)。項目建成后，新增實訓(xùn)項目47個，改進(jìn)實訓(xùn)項目11個，共58個，預(yù)期年實驗、實訓(xùn)人時數(shù)達(dá)6.32萬，滿足學(xué)生課程教學(xué)、設(shè)計、職業(yè)鑒定、實訓(xùn)、創(chuàng)新實踐等教學(xué)需要，使學(xué)生的專業(yè)理論素養(yǎng)和工程實踐能力、工程創(chuàng)新能力得到更好的培養(yǎng)，提高學(xué)生的就業(yè)競爭力和發(fā)展?jié)摿Αｍ椖拷ㄔO(shè)目的（2）增強(qiáng)社會服務(wù)能力，為電力行業(yè)和地方區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展做貢獻(xiàn)我校作為西南地區(qū)電氣、繼保、電自專業(yè)人才培養(yǎng)的重要基地，在項目實施完成后，可建成西部、乃至全國技術(shù)領(lǐng)先的智能變電站綜合實訓(xùn)平臺。利用智能變電站運(yùn)行實驗室和培訓(xùn)中心平臺的人力、技術(shù)和設(shè)備，為電力行業(yè)發(fā)展急需的智能變電站運(yùn)行、監(jiān)控、調(diào)試人員進(jìn)行技能培訓(xùn)、技術(shù)服務(wù)和職業(yè)鑒定等多種服務(wù)方式，對外技術(shù)培訓(xùn)電力企業(yè)人員年人時數(shù)達(dá)到5.2萬，產(chǎn)生良好的社會、經(jīng)濟(jì)效益。項目建設(shè)目的（4）豐富教學(xué)內(nèi)容，推進(jìn)專業(yè)內(nèi)涵建設(shè)項目實施完成后，將進(jìn)一步豐富理實一體化教學(xué)內(nèi)容，革新教學(xué)手段，完善“教、學(xué)、做”一體化教學(xué)新模式和課程教學(xué)內(nèi)容改革，實現(xiàn)從單一實訓(xùn)向綜合性實訓(xùn)、從驗證性實訓(xùn)向創(chuàng)新型實訓(xùn)轉(zhuǎn)變。項目緊跟行業(yè)發(fā)展新趨勢，及時更新專業(yè)前沿新技術(shù)，產(chǎn)教融合，穩(wěn)步推進(jìn)專業(yè)內(nèi)涵建設(shè)項目建設(shè)內(nèi)容智能變電站運(yùn)行實驗室及培訓(xùn)中心的主要內(nèi)容包括：開發(fā)制造智能變電站一次模型系統(tǒng)、新建智能變電站一體化智能二次系統(tǒng)、新建智能變電站網(wǎng)絡(luò)測試平臺三個部分。1.智能變電站一次系統(tǒng)以大石220kV第二代智能變電站為原型，開發(fā)制造真型、可操作的等比、智能高壓設(shè)備模型，構(gòu)建智能變電站一次系統(tǒng)?？刹僮髂Ｐ拖到y(tǒng)能真實反應(yīng)智能變電站一次系統(tǒng)的接線方式、運(yùn)行方式和倒閘操作全過程，并能配合真實的智能變電站二次系統(tǒng)，實現(xiàn)一、二次設(shè)備聯(lián)動，以最經(jīng)濟(jì)的手段實現(xiàn)智能變電站的運(yùn)行、設(shè)備巡視、倒閘操作和故障處理，再輔以一次設(shè)備在線監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)全程可視化，有效解決了現(xiàn)場真實設(shè)備不可觸碰、操作的培訓(xùn)難題。項目建設(shè)內(nèi)容2.一體化智能二次系統(tǒng)購置操作員工作站、遠(yuǎn)動通訊裝置、網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備、220kV測控裝置、110kV測控裝置、主變壓器測控裝置、母線測控裝置、10kV測控保護(hù)一體化裝置、小電流接地選線裝置、變壓器保護(hù)裝置、220kV線路保護(hù)裝置、220kV母聯(lián)保護(hù)裝置、同步時鐘屏、試驗電源屏等設(shè)備，購置符合DL/T860（IEC61850）標(biāo)準(zhǔn)的客戶端軟件、應(yīng)用軟件、通信接口軟件、智能變電站高級應(yīng)用軟件、繼電保護(hù)故障信息子站支持軟件等類型軟件。建立與現(xiàn)場一致的智能變電站一體化智能二次系統(tǒng)，為搭建二次設(shè)備性能測試平臺提供硬件支持，可完成監(jiān)控系統(tǒng)中保護(hù)、測控、合并單元、智能終端等智能電子設(shè)備裝置的功能驗證和性能評估。項目建設(shè)內(nèi)容3.智能變電站網(wǎng)絡(luò)測試平臺購置網(wǎng)絡(luò)測試儀、網(wǎng)絡(luò)分析儀、數(shù)字保護(hù)測試儀、合并單元測試儀、光功率計、光衰測試儀、時間同步測試儀、報文時間標(biāo)定裝置、規(guī)約測試工具等測試設(shè)備和臺式電腦。智能變電站網(wǎng)絡(luò)測試平臺建成后可完成以下四個方面的試驗和培訓(xùn)功能：1）二次設(shè)備模型的檢測依據(jù)建模規(guī)范及工程實施規(guī)范，實現(xiàn)對各廠家設(shè)備模型的規(guī)范性檢測，輸出檢測結(jié)果，給出處理建議；同時面向工程實施增加一些有助于提高工作效率、防止?jié)撛谀Ｐ蛦栴}的檢測功能。項目建設(shè)內(nèi)容2）IEC61850通信及功能服務(wù)的測試和模擬依據(jù)MMS、GOOSE及SV的通信規(guī)范，實現(xiàn)客戶端/服務(wù)器端通信、GOOSE通信、