合并單元智能終端運維-國電南自課件

合并單元、智能終端運行與維護

2015-5-20，

合并單元、智能終端運行與維護

2015-5-20，

七、運維中的常見缺陷及處理措施六、戶外智能控制柜技術五、合并單元、智能終端信號釋義三、智能終端工作原理及關鍵技術二、合并單元工作原理及關鍵技術主要內容一、合并單元、智能終端概況四、合并單元與智能終端的功能及應用七、運維中的常見缺陷及處理措施六、戶外智能控制柜技術五、合并合并單元、智能終端概況1、合并單元、智能終端概況合并單元（MergingUnit，簡稱MU）是對一次互感器傳輸過來的電氣量進行合并和同步處理，并將處理后的數(shù)字信號按照特定格式轉發(fā)給間隔層設備使用的裝置。智能終端（SmartTerminal）與一次設備采用電纜連接，與保護、測控等二次設備采用光釬連接，實現(xiàn)對一次設備（如：斷路器、刀閘、主變壓器等）的測量、控制等功能的裝置。智能變電站與傳統(tǒng)變電站的一個重要區(qū)別就是在過程層增加了合并單元及智能終端等設備，實現(xiàn)了一次設備智能化，其網(wǎng)絡結構如圖1所示。合并單元做為CT/PT電流電壓量的采集設備，是全站保護、測量等功能實現(xiàn)的基礎，智能終端既是開關、刀閘、變壓器等一次設備的信號采集設備，同時也是保護動作、控制的執(zhí)行設備。智能變電站網(wǎng)絡結構示意圖開關智能化互感器智能化合并單元、智能終端概況1、合并單元、智能終端概況智能變電站網(wǎng)合并單元、智能終端概況1、合并單元、智能終端概況常規(guī)變電站二次回路示意圖合并單元、智能終端概況1、合并單元、智能終端概況常規(guī)變電站二合并單元、智能終端概況1、合并單元、智能終端概況智能變電站二次回路示意圖合并單元智能終端合并單元、智能終端概況1、合并單元、智能終端概況智能變電站二合并單元、智能終端概況2、合并單元、智能終端的演變過程智能終端傳統(tǒng)微機保護交流輸入組件A/D轉換組件保護邏輯(CPU)開入開出組件人機對話模件端子箱

IED數(shù)字化保護SV光纖GOOSE光纖一次設備的智能化改變了傳統(tǒng)變電站繼電保護設備的結構：1、互感器智能化，將傳統(tǒng)保護的AD采集與轉換集成至合并單元。2、開關智能化，將開入開出集成至智能終端，保護裝置發(fā)布命令，由智能終端來執(zhí)行操作。電纜電纜合并單元合并單元、智能終端概況2、合并單元、智能終端的演變過程智能終合并單元、智能終端概況2、合并單元、智能終端類型2.1合并單元的分類根據(jù)應用場合的不同，合并單元大致可分為兩大類：1.電壓合并單元：用于采集母線PT、線路PT電壓量；2.間隔合并單元：用于采集CT電流量，同時級聯(lián)電壓合并單元采集電壓信號；2.2智能終端的分類根據(jù)應用場合的不同，智能終端大致可分為如下四類：1.分相智能終端：用于分相開關間隔；2.三相智能終端：用于三相開關間隔；3.PT智能終端：用于PT的信號采集及控制；4.變壓器智能終端：用于變壓器間隔；注：實際應用中，三相智能終端亦常作為PT智能終端使用。合并單元、智能終端概況2、合并單元、智能終端類型合并單元工作原理及關鍵技術1、合并單元的基本工作原理

合并單元的交流模件從互感器采集模擬量信號，對一次互感器傳輸?shù)碾姎饬窟M行合并和同步處理。母線合并單元稱為一級合并單元,間隔合并單元稱為二級合并單元。二級合并單元接收一級合并單元級聯(lián)的數(shù)字量采樣，再通過插值法對模擬量信號和數(shù)字量信號進行同步處理。同步處理的作用是消除模擬量采樣與數(shù)字量采樣之間的延時誤差，從而消除相位誤差。

對于需要做電壓并列和切換的合并單元，需采集開關量信號（斷路器、隔刀位置）。裝置完成并列、切換功能后，將采樣數(shù)據(jù)以IEC61850-9-2或IEC60044-7/8格式輸出。在組網(wǎng)模式下，為了使不同合并單元的采樣數(shù)據(jù)能夠同步，還需接入同步信號。

合并單元原理圖合并單元工作原理及關鍵技術1、合并單元的基本工作原理合并單元工作原理及關鍵技術2、數(shù)據(jù)同步-插值同步

裝置在接收到上一級合并單元的數(shù)字量采樣后，首先讀取其額定延時，根據(jù)額定延時回推數(shù)據(jù)，再根據(jù)自身的采樣時間序列進行插值。

裝置的采樣時間序列往往與接收到的數(shù)字量采樣不在一個節(jié)拍上，裝置按照固定的采樣時間序列采樣，但接收到的離散數(shù)據(jù)并不與該序列重合。此時就需要用插值算法對數(shù)據(jù)進行重采樣，使其每個采樣點都落在裝置的采樣序列上。采樣插值示意圖線性插值算法示意圖采樣延時回推示意圖虛線為裝置自身采樣頻率實點為接收采樣值頻率A、B為已知點，C為線性插值點D為該時刻實際點合并單元工作原理及關鍵技術2、數(shù)據(jù)同步-插值同步采樣插值合并單元工作原理及關鍵技術3、插值的不足

插值算法是對原始采樣數(shù)據(jù)的重采樣，必然會造成對原始采樣的失真。經(jīng)對線性插值算法的研究，影響插值精度的最主要因素為采樣頻率和插值位置。各次諧波（80點）線性插值后的幅值增益各次諧波（256點）線性插值后的幅值增益各次諧波（80點）線性插值后的相角偏移各次諧波（256點）線性插值后的相角偏移合并單元工作原理及關鍵技術3、插值的不足各次諧波（80點合并單元工作原理及關鍵技術4、數(shù)據(jù)同步-序號同步

由于組網(wǎng)方式下存在較大的網(wǎng)絡延時抖動，采樣值報文到達時間不具有確定性，因此插值同步方式不再適用組網(wǎng)方式下的采樣值同步。組網(wǎng)方式下的采樣值同步必須滿足一個前提條件，即所有間隔合并單元必須保證采樣時刻一致，且對應整秒時刻為0采樣序號。因此所有間隔合并單元需要外接同一個外同步信號源，包括IRIG-B、IEEE1588、GPS等。在此前提條件下組網(wǎng)方式采樣值同步可采用采樣序號同步實現(xiàn)FIFO（FirstInputFirstOutput）：先進先出數(shù)據(jù)緩存器組網(wǎng)序號同步示意圖合并單元工作原理及關鍵技術4、數(shù)據(jù)同步-序號同步FIFO智能終端工作原理及關鍵技術1、智能終端工作原理智能終端通過開關量采集模塊采集開關、刀閘、變壓器等設備的信號量，通過模擬量小信號采集模塊采集環(huán)境溫濕度等直流模擬量信號，這些信號經(jīng)處理后，以GOOSE報文形式輸出。智能終端還接收間隔層發(fā)來的GOOSE命令，這些命令包括保護跳合閘、閉鎖重合閘、遙控開關/刀閘、遙控復歸等。裝置在接收到命令后執(zhí)行相應操作。同時，智能終端還具備操作箱功能，支持就地手動的開關操作。智能終端原理圖智能終端工作原理及關鍵技術1、智能終端工作原理智能終端原理圖1.合并單元功能1.1模擬量信號輸入功能

合并單元通過自身的交流模件采集一次互感器的電流、電壓量。根據(jù)接入互感器的不同類型，合并單元的模擬量輸入通道可分為保護電流、測量電流、電壓（對于合并單元而言，一般不必區(qū)分保護電壓和測量電壓）、零序電壓等四種。1.2數(shù)字量輸入功能

在作為二級合并單元時，裝置需要接收上一級合并單元發(fā)送的數(shù)字量采樣。通常該采樣以IEC61850-9-2或IEC60044-7/8（FT3）的報文格式發(fā)送。裝置對輸入的數(shù)字量采樣需要做插值同步。1.3開關量輸入功能

為了完成電壓并列和電壓切換功能，裝置需要接收母聯(lián)/分段開關及其刀閘的位置信號、PT道閘位置信號、母線側隔刀位置信號。合并單元、智能終端的功能及應用1.合并單元功能合并單元、智能終端的功能及應用合并單元、智能終端的功能及應用1.4

母線合并單元的電壓并列功能智能站不在獨立配置電壓并列裝置。以雙母線主接線為例，母線電壓合并單元集成電壓并列邏輯，需采集母聯(lián)斷路器、Ⅰ母隔刀、Ⅱ母隔刀位置。同時配置并列把手。并列把手采用硬電纜接入母線合并單元；斷路器、刀閘位置通過電纜接入PT智能終端轉發(fā)GOOSE報文，母線合并單元通過GOOSE報文接入。此接入方式下母聯(lián)斷路器位置及Ⅰ母、Ⅱ母刀閘位置GOOSE報文采用雙點信息（00:中間態(tài)、01:分位、10:合位、11:無效態(tài)）。并列邏輯：并列把手位置&母聯(lián)斷路器位置，母聯(lián)斷路器位置=斷路器位置&Ⅰ母隔刀位置&Ⅱ母隔刀位置。邏輯真值表如右圖所示。合并單元、智能終端的功能及應用1.4母線合并單元的電壓并列合并單元、智能終端的功能及應用1.5

間隔合并單元的電壓切換功能智能變電站保護裝置不再集成電壓切換，由間隔合并單元集成切換邏輯。如右圖所示：母線合并單元通過光纖級聯(lián)，將兩段母線電壓傳遞給間隔合并單元，間隔合并單元接收電壓數(shù)字信號，同時采集Ⅰ母隔刀、Ⅱ母隔刀位置，完成切換功能。數(shù)字信號級聯(lián)采用（IEC9-2報文格式或IEC60044-7/8格式）。Ⅰ母隔刀、Ⅱ母隔刀位置通過電纜接入間隔智能終端，轉發(fā)GOOSE報文，間隔合并單元通過GOOSE報文接入，此接入方式下Ⅰ母、Ⅱ母隔刀位置GOOSE報文采用雙點信息（00:中間態(tài)、01:分位、10:合位、11:無效態(tài)）。邏輯真值表如右圖所示。合并單元、智能終端的功能及應用1.5間隔合并單元的電壓切換1.6

數(shù)字量輸出功能

在完成對采樣數(shù)據(jù)的處理后，裝置將采樣數(shù)據(jù)以IEC61850-9-2或IEC60044-7/8形式輸出。

為滿足采樣數(shù)字信號離散性要求，發(fā)送的采樣報文間的間隔時間應是基本固定的，以4kHz采樣頻率為例，采樣報文幀與幀間的時間間隔應為250μs，誤差不超過±10μs。

合并單元采樣響應時間不大于1ms，兩級級聯(lián)母線合并單元的間隔合并單元采樣響應時間不大于2ms。1.7同步信號輸入及守時功能

裝置能接收外部同步信號完成同步功能，目前最常用的同步信號為IRIG-B碼，其它常見的同步信號有IEEE1588及PPS。

同時，裝置在滿足守時條件后（通常是對時時間達到一定要求后）應能進行守時，守時的指標要求為時鐘信號丟失后10min內時鐘誤差不超過±4μs。合并單元、智能終端的功能及應用注：采樣頻率為每周波80點。推算兩點間時間間隔20mS/80點=250μS1.6數(shù)字量輸出功能合并單元、智能終端的功能及應用注：采樣2智能終端功能2.1開關量輸入功能

智能終端支持接入從開關、變壓器等引來的強電信號，并能在自身日志中對這些開入信號的動作時間等信息進行記錄。開入功能主要的幾個性能指標如下：（1）開入消抖：為防止因干擾等因素造成的信號抖動、誤報，裝置需對開入進行消抖處理，未達到消抖時間的開入信號認為是無效信號，不記錄、不上送。通常消抖時間默認設置為5ms。（2）開入動作時間：為了保證信號能快速上送，須保證開入信號從硬接點動作到GOOSE報文輸出總時間不超過10ms。（3）開入分辨率：裝置應能區(qū)別不同時間到來的開入信號，嚴格區(qū)分其動作先后順序；為此，要求裝置能區(qū)分間隔時間1ms以上的開入信號。合并單元、智能終端的功能及應用2智能終端功能合并單元、智能終端的功能及應用2.2模擬量小信號輸入功能

智能終端一般安裝在智能戶外柜中，對于戶外設備需要監(jiān)視其環(huán)境溫度和環(huán)境濕度，這些信號通過傳感器接入到裝置終端中，再由智能終端上送給測控等裝置。對于變壓器，同時還需監(jiān)視其油溫等數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)亦通過傳感器接入到智能終端。以上這些信號通常采用4-24mA和0-5V的弱電信號傳輸，對于模擬量小信號，其主要考核采樣精度，合格指標為誤差不超過滿量程的千分之五。2.3GOOSE輸入功能

智能終端需接收保護、測控等裝置發(fā)送的GOOSE信號，并根據(jù)GOOSE命令執(zhí)行相應的操作，同時裝置應能記錄接收的GOOSE命令。（1）開出動作時間：為了保證信號能快速上送，須保證開入信號從硬接點動作到GOOSE報文輸出總時間不超過10ms。（2）開入分辨率：裝置應能區(qū)別不同時間到來的開入信號，嚴格區(qū)分其動作先后順序；為此，要求裝置能區(qū)分間隔時間1ms以上的開入信號。2.4GOOSE輸出功能

智能終端采集到的開入信號、模擬量小信號以及自身告警信號等都需要上送給間隔層裝置，以供保護、測控等裝置使用監(jiān)控。合并單元、智能終端的功能及應用2.2模擬量小信號輸入功能合并單元、智能終端的功能及應用2.5

操作箱功能

智能終端集成傳統(tǒng)變電站中的操作箱的功能。對于斷路器智能終端，應具備分合閘回路、分合刀閘回路、合后監(jiān)視、事故總信號、閉鎖重合閘、操作電源監(jiān)視、控制回路斷線監(jiān)視、三相不一致和直跳信號監(jiān)視等斷路器操作箱功能。對于本體智能終端應具備合（分）刀閘，升檔（降檔、急停），閉鎖調壓，啟動風冷等功能。2.6

本體保護功能

變壓器智能終端通常還可集成本體保護功能。裝置在收到本體重瓦斯、冷控失電等非電量跳閘信號后，非電量保護應能立即或延時出口動作。

為防止非電量保護誤動作，非電量保護的啟動繼電器動作功率應不低于5W；動作電壓應在55~70%直流額定電壓范圍內。2.7

對時功能

智能終端需要具備對時功能。開入時間記錄等功能的實現(xiàn)依賴于對時功能。目前實際使用中最常見的對時信號為IRIG-B碼，另外有少量變電站使用IEEE1588對時。合并單元、智能終端的功能及應用2.5操作箱功能合并單元、智能終端的功能及應用合并單元、智能終端的功能及應用2.8、三相不一致告警三相不一致保護功能以及各種壓力閉鎖功能宜在斷路器本體操作機構中實現(xiàn)。智能終端具備告警功能。邏輯如下圖所示。分為軟件合成方式和硬開入方式。硬開入方式：智能終端具備三相不一致開入。機構及操作回路完成繼電器搭接。軟合成方式：由智能終端輔助接點按照三相不一致邏輯合成。2.9、事故總智能終端事故總邏輯：KKJ&TWJ。TWJ采用硬開入方式和軟合成方式。硬開入方式：智能終端具備事故總開入。KKJ與TWJ輔助接點串接后直接接入該開入點。軟合成方式：KKJ采硬開入，TWJ采用開關機構輔助接點，內部按照事故總邏輯合成。事故總邏輯示意圖（分相）事故總邏輯示意圖（三相）三相不一致告警邏輯示意圖合并單元、智能終端的功能及應用2.8、三相不一致告警2.9、合并單元、智能終端的功能及應用2.10控制回路斷線閉鎖另一套智能終端重合閘邏輯示意圖閉鎖本套保護重合閘邏輯示意圖2.11閉鎖重合閘控制回路斷線邏輯示意圖（三相）控制回路斷線邏輯示意圖（分相）合并單元、智能終端的功能及應用2.10控制回路斷線閉鎖另一合并單元、智能終端信號釋義序號信號名稱釋義1檢修指示裝置是否處于檢修狀態(tài)2配置錯裝置內部配置解析錯誤3光耦異常裝置開入模件正電源消失4模塊異常裝置模件故障5對時異常GPS對時不成功6GOOSE接收中斷合并單元接收測控、智能終端等GOOSE中斷合并單元公用信號：序號信號名稱釋義1SV接收中斷間隔合并單元接收母線電壓合并單元SV中斷2PT切換刀閘位置無效刀閘位置存在00或11無效狀態(tài)3切換于Ⅰ母/Ⅱ母該間隔PT切換至Ⅰ/Ⅱ母運行4同時動作PT切換中Ⅰ、Ⅱ母刀閘均為合位5同時返回PT切換中Ⅰ、Ⅱ母刀閘均為分位間隔合并單元信號：合并單元、智能終端信號釋義序號信號名稱釋義1檢修指示裝置是否合并單元、智能終端信號釋義序號信號名稱釋義1Ⅰ母并Ⅱ母I母和II母均使用I母電壓2Ⅱ母并Ⅰ母I母和II母均使用II母電壓3Ⅰ、Ⅱ母不并I、II母分別使用各自電壓4Ⅱ母并Ⅲ母三段母線PT并列時使用，II母和III母均使用II母電壓5Ⅲ母并Ⅱ母三段母線PT并列時使用，II母和III母均使用III母電壓6Ⅱ、Ⅲ母不并三段母線PT并列時使用，II母和III母分別使用各自電壓7PT并列異常PT并列條件出現(xiàn)異常，如把手位置矛盾，PT并列中母聯(lián)斷路器與刀閘位置出現(xiàn)00或11等無效態(tài)。8PT并列指示燈異常母聯(lián)/分段斷路器等相關位置異常，需檢查報文中位置是否存在00或11等無效狀態(tài)。母線PT合并單元信號：合并單元、智能終端信號釋義序號信號名稱釋義1Ⅰ母并Ⅱ母I母和合并單元、智能終端信號釋義序號信號名稱釋義1檢修指示裝置是否處于檢修狀態(tài)2配置錯裝置內部配置解析錯誤3光耦異常裝置開入模件正電源消失4模塊異常裝置模件故障5對時異常GPS對時不成功6GOOSE接收中斷智能終端接收保護、測控等裝置GOOSE中斷7位置指示信號間隔智能終端斷路器（A、B、C分相及三相）、隔刀、地刀；PT智能終端PT刀閘、地刀位置；本體智能終端中性點刀閘、地刀位置8保護用GOOSE信號閉鎖重合閘、開關壓力低禁止重合閘、KKJ合后位置、SHJ、STJ、TJR、TJF等智能終端信號：合并單元、智能終端信號釋義序號信號名稱釋義1檢修指示裝置是否合并單元、智能終端信號釋義序號信號名稱釋義9監(jiān)視信號控回斷線、操作電源失電、事故總、另一套合并單元閉鎖（告警）、另一套智能終端閉鎖（告警）燈10間隔層五防閉鎖狀態(tài)間隔五防滿足條件，測控裝置五防節(jié)點閉合，通過GOOSE發(fā)送智能終端，智能終端收到命令后轉發(fā)閉鎖狀態(tài)GOOSE信號。11命令確認信號智能終端收到GOOSE命令時，相應確認命令置位，通過GOOSE發(fā)送給測控等裝置。12繼電器反校信號智能終端接收到保護跳合閘命令，跳合閘繼電器動作后，相應反校信號置位，通過GOOSE發(fā)送給測控等裝置。13溫濕度信號監(jiān)視戶外柜內環(huán)境溫度和環(huán)境濕度，這些信號通過傳感器接入到裝置終端中，再由智能終端上送給測控等裝置。14本體智能終端中非電量跳閘、告警信號非電量跳閘、告警信號動作時，相應GOOSE信號置位。智能終端信號：合并單元、智能終端信號釋義序號信號名稱釋義9監(jiān)視信號控回斷線戶外智能控制柜一、目的和意義

合并單元、智能終端需就地安裝在戶外智能控制柜內。戶外溫度、濕度、日照、雨水等大氣環(huán)境及一次設備電磁干擾因素均會對智能設備穩(wěn)定運行帶來不利影響。戶外智能控制柜技術要求柜體本身能承擔和消除這些不利影響,為設備提供接近室內的工作環(huán)境,提供全方位的防護,從而保證智能設備在戶外條件下正常穩(wěn)定運行。二、主要標準和技術指標1、機柜外殼防護等級達到GB4208外殼防護等級（IP代碼）IP56的要求。2、環(huán)境等級達到GB/T19183的環(huán)境等級2的氣候條件要求。3、EMC性能達到GB18663.3中的2級。4、抗生物侵害能力達到GB/T19183生物試驗等級2要求。5、抗化學活性能力達到GB/T19183抗化學活性試驗2要求。6、機械動載荷能力達到GB/T19183振動與沖擊等級2要求戶外智能控制柜一、目的和意義二、主要標準和技術指標戶外智能控制柜三、關鍵技術

戶外控制柜需具備的關鍵技術包括：1、控制柜冷卻技術；2、防水設計；3、空氣濾網(wǎng)的自動除塵技術；4、完備的信息交互技術。1、控制柜冷卻技術控制柜冷卻技術包括空調冷卻技術和強迫風冷技術。1.1空調冷卻技術右圖顯示的是空調在控制柜內的降溫原理與效果?？照{的優(yōu)點是溫控效果好，可有效的將柜內溫度控制在相對溫度的狀態(tài)。但其缺點是價格昂貴、能耗高，不符合當前綠色環(huán)保的科技主題。同時，空調有一定的損壞率，一般空調廠家對戶外空調的質保承諾均為1年，如空調發(fā)生故障，不僅現(xiàn)場維護困難，且由于沒有冗余設計，會使柜內溫控系統(tǒng)失效，產(chǎn)生重大安全隱患。圖

空調冷卻技術示意圖戶外智能控制柜三、關鍵技術1、控制柜冷卻技術圖空調冷卻技術戶外智能控制柜1.2熱交換器技術右圖顯示的是熱交換器技術的降溫原理與效果。采用熱交換器來進行對機柜內部工作環(huán)境進行調節(jié)，防護等級可做到IP66。但該方案的價格較高，能耗低，但其熱交換散熱效率低、熱傳遞方向不受控。特別是如果調試時空氣濕度較大，則當柜門關閉后，潮濕的空氣將始終在柜內循環(huán)，導致濕氣無法散出柜外，當白天溫度較高時，水蒸氣溶解在空氣中，而夜晚溫度較低的情況下，潮濕的空氣極易產(chǎn)生凝露現(xiàn)象，對柜內設備產(chǎn)生不利影響。圖

強迫風冷技術示意圖戶外智能控制柜1.2熱交換器技術圖強迫風冷技術示意圖戶外智能控制柜1.3強迫風冷技術右圖顯示的是強制風冷散熱技術的降溫原理與效果。強迫風冷散熱技術是屬于直接散熱技術，他是將柜外冷空氣直接輸送到柜內，再將發(fā)熱設備進行冷卻后形成的熱空氣直接排除柜外。強迫風冷技術最關鍵的是保證機柜進出空氣的通風孔的防水和防塵設計上，同時還要做到空氣過濾裝置的自動除塵和免維護。

根據(jù)現(xiàn)場試驗，在環(huán)境溫度為40℃時，空調冷卻技術可使柜內溫度達到30℃，使用強制風冷散熱技術的柜內頂部溫度最高大約為45℃，底部溫度最低約為空氣外部環(huán)境溫度。圖

強迫風冷技術示意圖戶外智能控制柜1.3強迫風冷技術圖強迫風冷技術示意圖戶外智能控制柜2防水設計

戶外智能控制柜如采用迷宮式多重防水戶外機柜技術，防護等級可達到IP56。該技術是利用同為流體的空氣與水特性上的差異，設計出阻止水通過而允許空氣通過的通道。由于空氣與水受重力影響的不同特性，采用多重插指型防水結構，使得外部的水經(jīng)過多次折射后無法流入柜頂?shù)耐L口，而是自機柜四周的泄水槽排除柜外。同時由于空氣不受該結構的影響，仍可自由的排除柜外，從而達到防水的效果，經(jīng)試驗防護等級可達IP56，即可防止下圖所示角度的猛烈噴水進入柜內。當出現(xiàn)風沙大，冰雪顆粒細小等極端氣候條件時也可為柜內裝置提供可靠的防護。圖

多重插指型防水結構技術戶外智能控制柜2防水設計圖多重插指型防水結構技術戶外智能控制柜3

空氣濾網(wǎng)的自動除塵技術

為防止進氣口的通風防塵濾網(wǎng)被沙塵堵塞，造成空氣流通不暢，戶外智能控制柜可采用了空氣濾網(wǎng)積塵的自動除塵系統(tǒng),利用可自動控制的振動馬達，對防塵濾網(wǎng)進行定期的除塵處理，免去了人工現(xiàn)場開門拆卸濾網(wǎng)進行除塵的工作，大大提高了系統(tǒng)的可靠性和現(xiàn)場的工作效率。自動除塵技術工作原理如右圖所示。圖

風扇反吹震動落灰狀態(tài)圖

正常工作狀態(tài)控制信號戶外智能控制柜3空氣濾網(wǎng)的自動除塵技術圖風扇反吹震動落灰戶外智能控制柜4、完備的信息交互技術控制柜內安裝智能溫控裝置，對柜體內部環(huán)境溫度、環(huán)境濕度，溫控電源、風扇狀態(tài)、加熱除濕狀態(tài)的實時監(jiān)控和信息上傳，保證運行人員在后臺能隨時了解和記錄柜體內部環(huán)境，實現(xiàn)機柜及柜內工作環(huán)境及工作狀態(tài)的后臺可視化。智能溫控裝置工作原理圖如下圖所示。圖

智能溫控裝置工作原理戶外智能控制柜4、完備的信息交互技術圖智能溫控裝置工作原理運維中的常見缺陷及處理措施一、異常告警報文處理措施1合并單元SV接收中斷：檢查SV級聯(lián)光纖連接是否正常，是否有出現(xiàn)斷線、脫落現(xiàn)象，如發(fā)現(xiàn)光纖連接問題，更換備用光纖。GOOSE接收中斷：檢查GOOSE通訊光纖連接是否正常，是否有出現(xiàn)斷線、脫落現(xiàn)象，如發(fā)現(xiàn)光纖連接問題，更換備用光纖。PT切換刀閘同時動作/返回：確認現(xiàn)場刀閘位置是否與報文一致。PT刀閘位置異常：確認現(xiàn)場刀閘位置是否正確，檢查報文中隔刀位置是否存在00或11等無效狀態(tài)。對時異常:檢查對時裝置是否運行正常，對時光纖連接是否正常，是否有出現(xiàn)斷線、脫落現(xiàn)象，如發(fā)現(xiàn)光纖連接問題，更換備用光纖。檢修壓板狀態(tài)：確認現(xiàn)場是否需要處于檢修狀態(tài)，對于與現(xiàn)場運行狀態(tài)不一致的應確認影響。運維中的常見缺陷及處理措施一、異常告警報文處理措施1合并單運維中的常見缺陷及處理措施2智能終端GOOSE接收中斷：檢查GOOSE通訊光纖連接是否正常，是否有出現(xiàn)斷線、脫落現(xiàn)象，如發(fā)現(xiàn)光纖連接問題，更換備用光纖。跳合閘命令確認：檢查跳合閘命令與實際是否一致。閉鎖重合閘/壓力低閉鎖重合閘:檢查信號狀態(tài)是否與現(xiàn)場狀態(tài)一致。控回失電/控回斷線：確認操作電源是否正常，跳合閘回路有無斷線、脫落現(xiàn)象。運維中的常見缺陷及處理措施2智能終端運維中的常見缺陷及處理措施1合并單元SV級聯(lián)斷鏈

SV接收狀態(tài)指示燈異常：檢查SV級聯(lián)光纖連接是否正常，是否有出現(xiàn)斷線、脫落現(xiàn)象，如發(fā)現(xiàn)光纖連接問題，更換備用光纖。二級合并單元對級聯(lián)光纖通訊狀態(tài)進行監(jiān)視，通訊狀態(tài)異常時SV接收狀態(tài)指示燈閃爍。合并單元級聯(lián)示意圖如下圖所示。合并單元SV采樣級聯(lián)回路示意圖二、信號指示燈異常處理措施運維中的常見缺陷及處理措施1合并單元SV級聯(lián)斷鏈合并單元S運維中的常見缺陷及處理措施2合并單元GOOSE斷鏈GOOSE接收狀態(tài)指示燈異常：檢查GOOSE通訊光纖連接是否正常，是否有出現(xiàn)斷線、脫落現(xiàn)象，如發(fā)現(xiàn)光纖連接問題，更換備用光纖。

以雙母線間隔合并單元為例，其接收的GOOSE信息較少，一般為從組網(wǎng)口接收智能終端刀閘位置，需檢查四個點的光功率。合并單元GOOSE接收回路示意圖運維中的常見缺陷及處理措施2合并單元GOOSE斷鏈合并單元運維中的常見缺陷及處理措施3智能終端GOOSE斷鏈GOOSE斷鏈時GOOSE接收狀態(tài)指示燈異常。檢測GOOSE通訊鏈路。智能終端的GOOSE數(shù)據(jù)集可能有多個，每個GOOSE數(shù)據(jù)集均有對應的中斷告警信號，如右圖所示。智能終端GOOSE中斷，需要根據(jù)后臺信號名稱，依據(jù)裝置背面標簽所示，找到通訊異常的端口，進行通訊故障排查。檢測故障光纖回路。檢查GOOSE通訊光纖連接是否正常，是否出現(xiàn)斷線、脫落、松動、光口發(fā)送、接收功率是否異常。

運維中的常見缺陷及處理措施3智能終端GOOSE斷鏈運維中的常見缺陷及處理措施4斷鏈檢測方法

合并單元級聯(lián)通訊狀態(tài)異常的本質原因是光纖傳輸衰耗大，導致數(shù)據(jù)通訊中斷。衰耗過大的原因包括：光纖折損、光纖曲率半徑過大、光纖熔接質量不合格、光纖與裝置光口連接松動等。

光纖彎曲過大是光衰耗大的常見原因，光纖常規(guī)要求不大于45°的彎曲走線，禁止折疊或大于45°的彎曲走線。

級聯(lián)光纖斷線、折損的檢測方法可在光纖一端強光射入，另一端人工肉眼觀察是否有光源來判斷，但有時光纖衰耗過大也會造成鏈路中斷或通訊時好時斷，另外光器件也有一定故障幾率，這是肉眼無法判斷的，此時就需要光功率計來測試級聯(lián)光纖兩端的光功率。

實際接收光功率=發(fā)送光功率-光傳輸距離*衰耗系數(shù)/km-衰耗裕度。

光纖的衰耗系數(shù)：1310nm波長0.4dB/km，衰耗裕度：一般每個法蘭頭衰耗

為0.5dB，經(jīng)過法蘭頭個數(shù)N*0.5dB即為衰耗裕度。

規(guī)范中近一步明確了具體參數(shù)要求，發(fā)送端光功率：-20dBm~-14dBm，接收端光功率接收靈敏度：-31dBm~-14dBm。在發(fā)送端與接收端測試光功率均應能在上述范圍內。運維中的常見缺陷及處理措施4斷鏈檢測方法運維中的常見缺陷及處理措施5PT切換燈異常

PT切換邏輯是根據(jù)間隔刀閘位置判斷的，主要是在雙母線接線時間隔對所在母線的識別。刀閘1.刀閘2位置用雙點表示，智能終端同時采集刀閘的合位和分位，根據(jù)合位和分位共同判斷出刀閘實際位置。在倒閘操作中，兩把刀閘同時掛在母線上，裝置報警“同時動作”，兩把刀閘同時分開，裝置報警“同時返回”，兩把隔刀位置任一出現(xiàn)00或11狀態(tài)時，裝置報警“位置異?！?。

裝置報警“位置異?！睍r，PT切換邏輯仍按上一正常位置狀態(tài)邏輯保持，此時不可對合并單元斷電，因斷電后因初始上電不能獲取正確的位置狀態(tài)，發(fā)送的電壓值品質無效，保護裝置有失壓危險，必須將“位置異常”信號消除后，才可對合并單元進行斷電操作。運維中的常見缺陷及處理措施5PT切換燈異常運維中的常見缺陷及處理措施6PT并列指示燈異常PT并列功能是在PT一次設備檢修時，在一次設備并列情況下，二次電壓共用使用運行PT采集到的電壓，PT并列邏輯在PT合并單元中實現(xiàn)。PT并列使用手動并列方式，由現(xiàn)場人員根據(jù)一次設備檢修情況，選擇并列方式。母聯(lián)或分段斷路器和刀閘同時為合位時并列，母聯(lián)或分段及其刀閘1、刀閘2使用雙點來表示，三者均為合位時才可并列，任一分位即解列。三者位置出現(xiàn)無效態(tài)時，不可對PT合并單元進行斷電操作，PT合并單元初始上電不能獲得正確的位置狀態(tài)，不能完成并列功能，對PT檢修的母線上間隔有失壓危險。7對時指示燈異常

檢查對時裝置是否運行正常，對時光纖連接是否正常，是否有出現(xiàn)斷線、脫落現(xiàn)象，如發(fā)現(xiàn)光纖連接問題，更換備用光纖。保護采樣采用直采方式時，對時異常不會影響保護功能。運維中的常見缺陷及處理措施6PT并列指示燈異常運維中的常見缺陷及處理措施狀態(tài)合并單元不檢修合并單元檢修保護裝置不檢修正常判別檢修異常，閉鎖保護保護裝置檢修檢修異常，閉鎖保護正常判別，報文置檢修合并單元與保護檢修判別機制狀態(tài)智能終端不檢修智能終端檢修保護裝置不檢修正常判別檢修異常，閉鎖保護保護裝置檢修檢修異常，閉鎖保護正常判別，報文置檢修智能終端與保護檢修判別機制8檢修異常

確認現(xiàn)場是否需要處于檢修狀態(tài)，對于與現(xiàn)場運行狀態(tài)不一致的應確認影響。智能變電站檢修的含義有了很大的改變，檢修不一致會閉鎖保護，現(xiàn)場不能輕易投退檢修壓板。合并單元、智能終端的檢修判別機制如下表所示。運維中的常見缺陷及處理措施狀態(tài)合并單元不檢修合并單元檢修保護運維中的常見缺陷及處理措施1檢修案例分析選取線路典型間隔，如右圖所示。按照檢修機制判別原理分析。1.1誤投入母線合并單元檢修壓板對本合并單元的影響發(fā)送的報文為檢修態(tài)，只處理檢修態(tài)報文對間隔合并單元的影響級聯(lián)后的電壓值為檢修態(tài)對線路保護裝置的影響線路保護按PT斷線處理，閉鎖縱聯(lián)和距離保護，開放復壓閉鎖對母差保護的影響母差保護按PT斷線處理，開放兩段母線電壓復壓閉鎖三、合并單元、智能終端檢修及安措運維中的常見缺陷及處理措施1檢修案例分析三、合并單元、智能運維中的常見缺陷及處理措施1檢修案例分析選取線路典型間隔，如右圖所示。按照檢修機制判別原理分析。1.2誤投入間隔合并單元檢修壓板對本合并單元的影響發(fā)送的報文為檢修態(tài)，只處理檢修態(tài)報文對母線合并單元的影響將收到的正常母線電壓置檢修位對線路保護裝置的影響閉鎖線路保護所有保護功能對母差保護的影響閉鎖母差差動保護思考：此時能否退出母差裝置該間隔SV接收軟壓板？跨間隔保護裝置，一次設備停運后后，才可退出對應SV接收軟壓板運維中的常見缺陷及處理措施1檢修案例分析思考：此時能否退出運維中的常見缺陷及處理措施1檢修案例分析選取線路典型間隔，如右圖所示。按照檢修機制判別原理分析。1.3誤投入間隔智能終端檢修壓板對本智能終端的影響發(fā)送的報文為檢修態(tài)，只處理檢修態(tài)報文對間隔合并單元的影響保持PT切換狀態(tài)對線路保護裝置的影響線路保護裝置收到的位置信息保持為檢修前狀態(tài)，線路保護邏輯正常動作，但不能跳開斷路器對母差保護的影響母差保護裝置收到的位置信息保持為檢修前狀態(tài)，保護邏輯正常動作，但不能跳開該間隔斷路器運維中的常見缺陷及處理措施1檢修案例分析運維中的常見缺陷及處理措施2

檢修安措選取線路典型間隔，如右圖所示。分析安措注意事項。2.1不停電母線合并單元檢修按措母線合并單元檢修，該套對應所有保護相當于失壓運行，根據(jù)情況選擇是否投退該套和電壓相關保護運維中的常見缺陷及處理措施2檢修安措運維中的常見缺陷及處理措施

2

檢修安措

選取線路典型間隔，如右圖所示。分析安措注意事項。2.2不停電間隔合并單元檢修按措退出該套母線保護所有GOOSE發(fā)送軟壓板、功能軟壓板退出該套線路保護所有GOOSE發(fā)送軟壓板、功能軟壓板投入該套母線保護、線路保護檢修硬壓板投入間隔合并單元檢修硬壓板對該合并單元進行試驗。試驗結束后，依次倒序恢復運維中的常見缺陷及處理措施

2檢修安措運維中的常見缺陷及處理措施2

檢修安措

選取線路典型間隔，如右圖所示。分析安措注意事項。2.3不停電間隔智能終端檢修按措退出該智能終端所有出口硬壓板退出該套線路保護所有GOOSE出口軟壓板、母差保護所有GOOSE出口軟壓板退出該套線路保護所有保護功能軟壓板、母差保護所有保護功能軟壓板投入該套母線保護、線路保護檢修硬壓板投入智能終端檢修壓板，對該智能終端進行檢修試驗試驗結束后，依次倒序恢復運維中的常見缺陷及處理措施2檢修安措運維中的常見缺陷及處理措施2

檢修安措

選取線路典型間隔，如右圖所示。分析安措注意事項。2.4間隔合并單元檢修，一次陪停按措退出該套母線保護此MU的SV接收軟壓板，該間隔GOOSE開入軟壓板投入間隔合并單元檢修硬壓板，對該合并單元進行試驗。運維中的常見缺陷及處理措施2檢修安措運維中的常見缺陷及處理措施3思考題：

某智能變電站220kV母差保護配置按現(xiàn)運行配置，現(xiàn)新增一個線路間隔。母差保護需要的安措和完成的工作？安措：退出母差保護所有GOOSE跳閘出口軟壓板、GOOSE接收軟壓板、SV接收軟壓板退出母差保護所有功能軟壓板退出線路保護、主變保護來自母差的GOOSE開入軟壓板投母差保護裝置檢修硬壓板母差保護相關工作結束后退出檢修壓板，并按要求恢復各軟壓板新增間隔壓板按實際要求投退運維中的常見缺陷及處理措施3思考題：運維中的常見缺陷及處理措施3思考題：

某智能變電站220kV母差保護配置按現(xiàn)運行配置，現(xiàn)新增一個線路間隔。母差保護需要的安措和完成的工作？工作（檢修狀態(tài)下）：更新母差保護裝置配置投入該支路SV接收壓板，在該支路合并單元加相應電流，核對母線保護裝置顯示的電流幅值和相位信息；投入相應出口軟壓板開出傳動，驗證跳閘回路、啟線路遠跳回路的正確性；投入失靈開入接收軟壓板，核對GOOSE信息輸入的正確性；保護功能邏輯驗證，各間隔均需

驗證運維中的常見缺陷及處理措施3思考題：南京國電南自自動化有限公司NANJINGSACAUTOMATIONCO.,LTD.END謝謝！南京國電南自自動化有限公司END南京國電南自自動化有限公司NANJINGSACAUTOMATIONCO.,LTD.“10H”企業(yè)文化是公司戰(zhàn)略不可缺少的基石"10H"cultureistheindispensablefoundationofthecompanystrategy南京國電南自自動化有限公司“10H”企業(yè)文化是公司戰(zhàn)略不可缺合并單元、智能終端運行與維護

2015-5-20，

合并單元、智能終端運行與維護

2015-5-20，

七、運維中的常見缺陷及處理措施六、戶外智能控制柜技術五、合并單元、智能終端信號釋義三、智能終端工作原理及關鍵技術二、合并單元工作原理及關鍵技術主要內容一、合并單元、智能終端概況四、合并單元與智能終端的功能及應用七、運維中的常見缺陷及處理措施六、戶外智能控制柜技術五、合并合并單元、智能終端概況1、合并單元、智能終端概況合并單元（MergingUnit，簡稱MU）是對一次互感器傳輸過來的電氣量進行合并和同步處理，并將處理后的數(shù)字信號按照特定格式轉發(fā)給間隔層設備使用的裝置。智能終端（SmartTerminal）與一次設備采用電纜連接，與保護、測控等二次設備采用光釬連接，實現(xiàn)對一次設備（如：斷路器、刀閘、主變壓器等）的測量、控制等功能的裝置。智能變電站與傳統(tǒng)變電站的一個重要區(qū)別就是在過程層增加了合并單元及智能終端等設備，實現(xiàn)了一次設備智能化，其網(wǎng)絡結構如圖1所示。合并單元做為CT/PT電流電壓量的采集設備，是全站保護、測量等功能實現(xiàn)的基礎，智能終端既是開關、刀閘、變壓器等一次設備的信號采集設備，同時也是保護動作、控制的執(zhí)行設備。智能變電站網(wǎng)絡結構示意圖開關智能化互感器智能化合并單元、智能終端概況1、合并單元、智能終端概況智能變電站網(wǎng)合并單元、智能終端概況1、合并單元、智能終端概況常規(guī)變電站二次回路示意圖合并單元、智能終端概況1、合并單元、智能終端概況常規(guī)變電站二合并單元、智能終端概況1、合并單元、智能終端概況智能變電站二次回路示意圖合并單元智能終端合并單元、智能終端概況1、合并單元、智能終端概況智能變電站二合并單元、智能終端概況2、合并單元、智能終端的演變過程智能終端傳統(tǒng)微機保護交流輸入組件A/D轉換組件保護邏輯(CPU)開入開出組件人機對話模件端子箱

IED數(shù)字化保護SV光纖GOOSE光纖一次設備的智能化改變了傳統(tǒng)變電站繼電保護設備的結構：1、互感器智能化，將傳統(tǒng)保護的AD采集與轉換集成至合并單元。2、開關智能化，將開入開出集成至智能終端，保護裝置發(fā)布命令，由智能終端來執(zhí)行操作。電纜電纜合并單元合并單元、智能終端概況2、合并單元、智能終端的演變過程智能終合并單元、智能終端概況2、合并單元、智能終端類型2.1合并單元的分類根據(jù)應用場合的不同，合并單元大致可分為兩大類：1.電壓合并單元：用于采集母線PT、線路PT電壓量；2.間隔合并單元：用于采集CT電流量，同時級聯(lián)電壓合并單元采集電壓信號；2.2智能終端的分類根據(jù)應用場合的不同，智能終端大致可分為如下四類：1.分相智能終端：用于分相開關間隔；2.三相智能終端：用于三相開關間隔；3.PT智能終端：用于PT的信號采集及控制；4.變壓器智能終端：用于變壓器間隔；注：實際應用中，三相智能終端亦常作為PT智能終端使用。合并單元、智能終端概況2、合并單元、智能終端類型合并單元工作原理及關鍵技術1、合并單元的基本工作原理

合并單元的交流模件從互感器采集模擬量信號，對一次互感器傳輸?shù)碾姎饬窟M行合并和同步處理。母線合并單元稱為一級合并單元,間隔合并單元稱為二級合并單元。二級合并單元接收一級合并單元級聯(lián)的數(shù)字量采樣，再通過插值法對模擬量信號和數(shù)字量信號進行同步處理。同步處理的作用是消除模擬量采樣與數(shù)字量采樣之間的延時誤差，從而消除相位誤差。

對于需要做電壓并列和切換的合并單元，需采集開關量信號（斷路器、隔刀位置）。裝置完成并列、切換功能后，將采樣數(shù)據(jù)以IEC61850-9-2或IEC60044-7/8格式輸出。在組網(wǎng)模式下，為了使不同合并單元的采樣數(shù)據(jù)能夠同步，還需接入同步信號。

合并單元原理圖合并單元工作原理及關鍵技術1、合并單元的基本工作原理合并單元工作原理及關鍵技術2、數(shù)據(jù)同步-插值同步

裝置在接收到上一級合并單元的數(shù)字量采樣后，首先讀取其額定延時，根據(jù)額定延時回推數(shù)據(jù)，再根據(jù)自身的采樣時間序列進行插值。

裝置的采樣時間序列往往與接收到的數(shù)字量采樣不在一個節(jié)拍上，裝置按照固定的采樣時間序列采樣，但接收到的離散數(shù)據(jù)并不與該序列重合。此時就需要用插值算法對數(shù)據(jù)進行重采樣，使其每個采樣點都落在裝置的采樣序列上。采樣插值示意圖線性插值算法示意圖采樣延時回推示意圖虛線為裝置自身采樣頻率實點為接收采樣值頻率A、B為已知點，C為線性插值點D為該時刻實際點合并單元工作原理及關鍵技術2、數(shù)據(jù)同步-插值同步采樣插值合并單元工作原理及關鍵技術3、插值的不足

插值算法是對原始采樣數(shù)據(jù)的重采樣，必然會造成對原始采樣的失真。經(jīng)對線性插值算法的研究，影響插值精度的最主要因素為采樣頻率和插值位置。各次諧波（80點）線性插值后的幅值增益各次諧波（256點）線性插值后的幅值增益各次諧波（80點）線性插值后的相角偏移各次諧波（256點）線性插值后的相角偏移合并單元工作原理及關鍵技術3、插值的不足各次諧波（80點合并單元工作原理及關鍵技術4、數(shù)據(jù)同步-序號同步

由于組網(wǎng)方式下存在較大的網(wǎng)絡延時抖動，采樣值報文到達時間不具有確定性，因此插值同步方式不再適用組網(wǎng)方式下的采樣值同步。組網(wǎng)方式下的采樣值同步必須滿足一個前提條件，即所有間隔合并單元必須保證采樣時刻一致，且對應整秒時刻為0采樣序號。因此所有間隔合并單元需要外接同一個外同步信號源，包括IRIG-B、IEEE1588、GPS等。在此前提條件下組網(wǎng)方式采樣值同步可采用采樣序號同步實現(xiàn)FIFO（FirstInputFirstOutput）：先進先出數(shù)據(jù)緩存器組網(wǎng)序號同步示意圖合并單元工作原理及關鍵技術4、數(shù)據(jù)同步-序號同步FIFO智能終端工作原理及關鍵技術1、智能終端工作原理智能終端通過開關量采集模塊采集開關、刀閘、變壓器等設備的信號量，通過模擬量小信號采集模塊采集環(huán)境溫濕度等直流模擬量信號，這些信號經(jīng)處理后，以GOOSE報文形式輸出。智能終端還接收間隔層發(fā)來的GOOSE命令，這些命令包括保護跳合閘、閉鎖重合閘、遙控開關/刀閘、遙控復歸等。裝置在接收到命令后執(zhí)行相應操作。同時，智能終端還具備操作箱功能，支持就地手動的開關操作。智能終端原理圖智能終端工作原理及關鍵技術1、智能終端工作原理智能終端原理圖1.合并單元功能1.1模擬量信號輸入功能

合并單元通過自身的交流模件采集一次互感器的電流、電壓量。根據(jù)接入互感器的不同類型，合并單元的模擬量輸入通道可分為保護電流、測量電流、電壓（對于合并單元而言，一般不必區(qū)分保護電壓和測量電壓）、零序電壓等四種。1.2數(shù)字量輸入功能

在作為二級合并單元時，裝置需要接收上一級合并單元發(fā)送的數(shù)字量采樣。通常該采樣以IEC61850-9-2或IEC60044-7/8（FT3）的報文格式發(fā)送。裝置對輸入的數(shù)字量采樣需要做插值同步。1.3開關量輸入功能

為了完成電壓并列和電壓切換功能，裝置需要接收母聯(lián)/分段開關及其刀閘的位置信號、PT道閘位置信號、母線側隔刀位置信號。合并單元、智能終端的功能及應用1.合并單元功能合并單元、智能終端的功能及應用合并單元、智能終端的功能及應用1.4

母線合并單元的電壓并列功能智能站不在獨立配置電壓并列裝置。以雙母線主接線為例，母線電壓合并單元集成電壓并列邏輯，需采集母聯(lián)斷路器、Ⅰ母隔刀、Ⅱ母隔刀位置。同時配置并列把手。并列把手采用硬電纜接入母線合并單元；斷路器、刀閘位置通過電纜接入PT智能終端轉發(fā)GOOSE報文，母線合并單元通過GOOSE報文接入。此接入方式下母聯(lián)斷路器位置及Ⅰ母、Ⅱ母刀閘位置GOOSE報文采用雙點信息（00:中間態(tài)、01:分位、10:合位、11:無效態(tài)）。并列邏輯：并列把手位置&母聯(lián)斷路器位置，母聯(lián)斷路器位置=斷路器位置&Ⅰ母隔刀位置&Ⅱ母隔刀位置。邏輯真值表如右圖所示。合并單元、智能終端的功能及應用1.4母線合并單元的電壓并列合并單元、智能終端的功能及應用1.5

間隔合并單元的電壓切換功能智能變電站保護裝置不再集成電壓切換，由間隔合并單元集成切換邏輯。如右圖所示：母線合并單元通過光纖級聯(lián)，將兩段母線電壓傳遞給間隔合并單元，間隔合并單元接收電壓數(shù)字信號，同時采集Ⅰ母隔刀、Ⅱ母隔刀位置，完成切換功能。數(shù)字信號級聯(lián)采用（IEC9-2報文格式或IEC60044-7/8格式）。Ⅰ母隔刀、Ⅱ母隔刀位置通過電纜接入間隔智能終端，轉發(fā)GOOSE報文，間隔合并單元通過GOOSE報文接入，此接入方式下Ⅰ母、Ⅱ母隔刀位置GOOSE報文采用雙點信息（00:中間態(tài)、01:分位、10:合位、11:無效態(tài)）。邏輯真值表如右圖所示。合并單元、智能終端的功能及應用1.5間隔合并單元的電壓切換1.6

數(shù)字量輸出功能

在完成對采樣數(shù)據(jù)的處理后，裝置將采樣數(shù)據(jù)以IEC61850-9-2或IEC60044-7/8形式輸出。

為滿足采樣數(shù)字信號離散性要求，發(fā)送的采樣報文間的間隔時間應是基本固定的，以4kHz采樣頻率為例，采樣報文幀與幀間的時間間隔應為250μs，誤差不超過±10μs。

合并單元采樣響應時間不大于1ms，兩級級聯(lián)母線合并單元的間隔合并單元采樣響應時間不大于2ms。1.7同步信號輸入及守時功能

裝置能接收外部同步信號完成同步功能，目前最常用的同步信號為IRIG-B碼，其它常見的同步信號有IEEE1588及PPS。

同時，裝置在滿足守時條件后（通常是對時時間達到一定要求后）應能進行守時，守時的指標要求為時鐘信號丟失后10min內時鐘誤差不超過±4μs。合并單元、智能終端的功能及應用注：采樣頻率為每周波80點。推算兩點間時間間隔20mS/80點=250μS1.6數(shù)字量輸出功能合并單元、智能終端的功能及應用注：采樣2智能終端功能2.1開關量輸入功能

智能終端支持接入從開關、變壓器等引來的強電信號，并能在自身日志中對這些開入信號的動作時間等信息進行記錄。開入功能主要的幾個性能指標如下：（1）開入消抖：為防止因干擾等因素造成的信號抖動、誤報，裝置需對開入進行消抖處理，未達到消抖時間的開入信號認為是無效信號，不記錄、不上送。通常消抖時間默認設置為5ms。（2）開入動作時間：為了保證信號能快速上送，須保證開入信號從硬接點動作到GOOSE報文輸出總時間不超過10ms。（3）開入分辨率：裝置應能區(qū)別不同時間到來的開入信號，嚴格區(qū)分其動作先后順序；為此，要求裝置能區(qū)分間隔時間1ms以上的開入信號。合并單元、智能終端的功能及應用2智能終端功能合并單元、智能終端的功能及應用2.2模擬量小信號輸入功能

智能終端一般安裝在智能戶外柜中，對于戶外設備需要監(jiān)視其環(huán)境溫度和環(huán)境濕度，這些信號通過傳感器接入到裝置終端中，再由智能終端上送給測控等裝置。對于變壓器，同時還需監(jiān)視其油溫等數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)亦通過傳感器接入到智能終端。以上這些信號通常采用4-24mA和0-5V的弱電信號傳輸，對于模擬量小信號，其主要考核采樣精度，合格指標為誤差不超過滿量程的千分之五。2.3GOOSE輸入功能

智能終端需接收保護、測控等裝置發(fā)送的GOOSE信號，并根據(jù)GOOSE命令執(zhí)行相應的操作，同時裝置應能記錄接收的GOOSE命令。（1）開出動作時間：為了保證信號能快速上送，須保證開入信號從硬接點動作到GOOSE報文輸出總時間不超過10ms。（2）開入分辨率：裝置應能區(qū)別不同時間到來的開入信號，嚴格區(qū)分其動作先后順序；為此，要求裝置能區(qū)分間隔時間1ms以上的開入信號。2.4GOOSE輸出功能

智能終端采集到的開入信號、模擬量小信號以及自身告警信號等都需要上送給間隔層裝置，以供保護、測控等裝置使用監(jiān)控。合并單元、智能終端的功能及應用2.2模擬量小信號輸入功能合并單元、智能終端的功能及應用2.5

操作箱功能

智能終端集成傳統(tǒng)變電站中的操作箱的功能。對于斷路器智能終端，應具備分合閘回路、分合刀閘回路、合后監(jiān)視、事故總信號、閉鎖重合閘、操作電源監(jiān)視、控制回路斷線監(jiān)視、三相不一致和直跳信號監(jiān)視等斷路器操作箱功能。對于本體智能終端應具備合（分）刀閘，升檔（降檔、急停），閉鎖調壓，啟動風冷等功能。2.6

本體保護功能

變壓器智能終端通常還可集成本體保護功能。裝置在收到本體重瓦斯、冷控失電等非電量跳閘信號后，非電量保護應能立即或延時出口動作。

為防止非電量保護誤動作，非電量保護的啟動繼電器動作功率應不低于5W；動作電壓應在55~70%直流額定電壓范圍內。2.7

對時功能

智能終端需要具備對時功能。開入時間記錄等功能的實現(xiàn)依賴于對時功能。目前實際使用中最常見的對時信號為IRIG-B碼，另外有少量變電站使用IEEE1588對時。合并單元、智能終端的功能及應用2.5操作箱功能合并單元、智能終端的功能及應用合并單元、智能終端的功能及應用2.8、三相不一致告警三相不一致保護功能以及各種壓力閉鎖功能宜在斷路器本體操作機構中實現(xiàn)。智能終端具備告警功能。邏輯如下圖所示。分為軟件合成方式和硬開入方式。硬開入方式：智能終端具備三相不一致開入。機構及操作回路完成繼電器搭接。軟合成方式：由智能終端輔助接點按照三相不一致邏輯合成。2.9、事故總智能終端事故總邏輯：KKJ&TWJ。TWJ采用硬開入方式和軟合成方式。硬開入方式：智能終端具備事故總開入。KKJ與TWJ輔助接點串接后直接接入該開入點。軟合成方式：KKJ采硬開入，TWJ采用開關機構輔助接點，內部按照事故總邏輯合成。事故總邏輯示意圖（分相）事故總邏輯示意圖（三相）三相不一致告警邏輯示意圖合并單元、智能終端的功能及應用2.8、三相不一致告警2.9、合并單元、智能終端的功能及應用2.10控制回路斷線閉鎖另一套智能終端重合閘邏輯示意圖閉鎖本套保護重合閘邏輯示意圖2.11閉鎖重合閘控制回路斷線邏輯示意圖（三相）控制回路斷線邏輯示意圖（分相）合并單元、智能終端的功能及應用2.10控制回路斷線閉鎖另一合并單元、智能終端信號釋義序號信號名稱釋義1檢修指示裝置是否處于檢修狀態(tài)2配置錯裝置內部配置解析錯誤3光耦異常裝置開入模件正電源消失4模塊異常裝置模件故障5對時異常GPS對時不成功6GOOSE接收中斷合并單元接收測控、智能終端等GOOSE中斷合并單元公用信號：序號信號名稱釋義1SV接收中斷間隔合并單元接收母線電壓合并單元SV中斷2PT切換刀閘位置無效刀閘位置存在00或11無效狀態(tài)3切換于Ⅰ母/Ⅱ母該間隔PT切換至Ⅰ/Ⅱ母運行4同時動作PT切換中Ⅰ、Ⅱ母刀閘均為合位5同時返回PT切換中Ⅰ、Ⅱ母刀閘均為分位間隔合并單元信號：合并單元、智能終端信號釋義序號信號名稱釋義1檢修指示裝置是否合并單元、智能終端信號釋義序號信號名稱釋義1Ⅰ母并Ⅱ母I母和II母均使用I母電壓2Ⅱ母并Ⅰ母I母和II母均使用II母電壓3Ⅰ、Ⅱ母不并I、II母分別使用各自電壓4Ⅱ母并Ⅲ母三段母線PT并列時使用，II母和III母均使用II母電壓5Ⅲ母并Ⅱ母三段母線PT并列時使用，II母和III母均使用III母電壓6Ⅱ、Ⅲ母不并三段母線PT并列時使用，II母和III母分別使用各自電壓7PT并列異常PT并列條件出現(xiàn)異常，如把手位置矛盾，PT并列中母聯(lián)斷路器與刀閘位置出現(xiàn)00或11等無效態(tài)。8PT并列指示燈異常母聯(lián)/分段斷路器等相關位置異常，需檢查報文中位置是否存在00或11等無效狀態(tài)。母線PT合并單元信號：合并單元、智能終端信號釋義序號信號名稱釋義1Ⅰ母并Ⅱ母I母和合并單元、智能終端信號釋義序號信號名稱釋義1檢修指示裝置是否處于檢修狀態(tài)2配置錯裝置內部配置解析錯誤3光耦異常裝置開入模件正電源消失4模塊異常裝置模件故障5對時異常GPS對時不成功6GOOSE接收中斷智能終端接收保護、測控等裝置GOOSE中斷7位置指示信號間隔智能終端斷路器（A、B、C分相及三相）、隔刀、地刀；PT智能終端PT刀閘、地刀位置；本體智能終端中性點刀閘、地刀位置8保護用GOOSE信號閉鎖重合閘、開關壓力低禁止重合閘、KKJ合后位置、SHJ、STJ、TJR、TJF等智能終端信號：合并單元、智能終端信號釋義序號信號名稱釋義1檢修指示裝置是否合并單元、智能終端信號釋義序號信號名稱釋義9監(jiān)視信號控回斷線、操作電源失電、事故總、另一套合并單元閉鎖（告警）、另一套智能終端閉鎖（告警）燈10間隔層五防閉鎖狀態(tài)間隔五防滿足條件，測控裝置五防節(jié)點閉合，通過GOOSE發(fā)送智能終端，智能終端收到命令后轉發(fā)閉鎖狀態(tài)GOOSE信號。11命令確認信號智能終端收到GOOSE命令時，相應確認命令置位，通過GOOSE發(fā)送給測控等裝置。12繼電器反校信號智能終端接收到保護跳合閘命令，跳合閘繼電器動作后，相應反校信號置位，通過GOOSE發(fā)送給測控等裝置。13溫濕度信號監(jiān)視戶外柜內環(huán)境溫度和環(huán)境濕度，這些信號通過傳感器接入到裝置終端中，再由智能終端上送給測控等裝置。14本體智能終端中非電量跳閘、告警信號非電量跳閘、告警信號動作時，相應GOOSE信號置位。智能終端信號：合并單元、智能終端信號釋義序號信號名稱釋義9監(jiān)視信號控回斷線戶外智能控制柜一、目的和意義

合并單元、智能終端需就地安裝在戶外智能控制柜內。戶外溫度、濕度、日照、雨水等大氣環(huán)境及一次設備電磁干擾因素均會對智能設備穩(wěn)定運行帶來不利影響。戶外智能控制柜技術要求柜體本身能承擔和消除這些不利影響,為設備提供接近室內的工作環(huán)境,提供全方位的防護,從而保證智能設備在戶外條件下正常穩(wěn)定運行。二、主要標準和技術指標1、機柜外殼防護等級達到GB4208外殼防護等級（IP代碼）IP56的要求。2、環(huán)境等級達到GB/T19183的環(huán)境等級2的氣候條件要求。3、EMC性能達到GB18663.3中的2級。4、抗生物侵害能力達到GB/T19183生物試驗等級2要求。5、抗化學活性能力達到GB/T19183抗化學活性試驗2要求。6、機械動載荷能力達到GB/T19183振動與沖擊等級2要求戶外智能控制柜一、目的和意義二、主要標準和技術指標戶外智能控制柜三、關鍵技術

戶外控制柜需具備的關鍵技術包括：1、控制柜冷卻技術；2、防水設計；3、空氣濾網(wǎng)的自動除塵技術；4、完備的信息交互技術。1、控制柜冷卻技術控制柜冷卻技術包括空調冷卻技術和強迫風冷技術。1.1空調冷卻技術右圖顯示的是空調在控制柜內的降溫原理與效果?？照{的優(yōu)點是溫控效果好，可有效的將柜內溫度控制在相對溫度的狀態(tài)。但其缺點是價格昂貴、能耗高，不符合當前綠色環(huán)保的科技主題。同時，空調有一定的損壞率，一般空調廠家對戶外空調的質保承諾均為1年，如空調發(fā)生故障，不僅現(xiàn)場維護困難，且由于沒有冗余設計，會使柜內溫控系統(tǒng)失效，產(chǎn)生重大安全隱患。圖

空調冷卻技術示意圖戶外智能控制柜三、關鍵技術1、控制柜冷卻技術圖空調冷卻技術戶外智能控制柜1.2熱交換器技術右圖顯示的是熱交換器技術的降溫原理與效果。采用熱交換器來進行對機柜內部工作環(huán)境進行調節(jié)，防護等級可做到IP66。但該方案的價格較高，能耗低，但其熱交換散熱效率低、熱傳遞方向不受控。特別是如果調試時空氣濕度較大，則當柜門關閉后，潮濕的空氣將始終在柜內循環(huán)，導致濕氣無法散出柜外，當白天溫度較高時，水蒸氣溶解在空氣中，而夜晚溫度較低的情況下，潮濕的空氣極易產(chǎn)生凝露現(xiàn)象，對柜內設備產(chǎn)生不利影響。圖

強迫風冷技術示意圖戶外智能控制柜1.2熱交換器技術圖強迫風冷技術示意圖戶外智能控制柜1.3強迫風冷技術右圖顯示的是強制風冷散熱技術的降溫原理與效果。強迫風冷散熱技術是屬于直接散熱技術，他是將柜外冷空氣直接輸送到柜內，再將發(fā)熱設備進行冷卻后形成的熱空氣直接排除柜外。強迫風冷技術最關鍵的是保證機柜進出空氣的通風孔的防水和防塵設計上，同時還要做到空氣過濾裝置的自動除塵和免維護。

根據(jù)現(xiàn)場試驗，在環(huán)境溫度為40℃時，空調冷卻技術可使柜內溫度達到30℃，使用強制風冷散熱技術的柜內頂部溫度最高大約為45℃，底部溫度最低約為空氣外部環(huán)境溫度。圖

強迫風冷技術示意圖戶外智能控制柜1.3強迫風冷技術圖強迫風冷技術示意圖戶外智能控制柜2防水設計

戶外智能控制柜如采用迷宮式多重防水戶外機柜技術，防護等級可達到IP56。該技術是利用同為流體的空氣與水特性上的差異，設計出阻止水通過而允許空氣通過的通道。由于空氣與水受重力影響的不同特性，采用多重插指型防水結構，使得外部的水經(jīng)過多次折射后無法流入柜頂?shù)耐L口，而是自機柜四周的泄水槽排除柜外。同時由于空氣不受該結構的影響，仍可自由的排除柜外，從而達到防水的效果，經(jīng)試驗防護等級可達IP56，即可防止下圖所示角度的猛烈噴水進入柜內。當出現(xiàn)風沙大，冰雪顆粒細小等極端氣候條件時也可為柜內裝置提供可靠的防護。圖

多重插指型防水結構技術戶外智能控制柜2防水設計圖多重插指型防水結構技術戶外智能控制柜3

空氣濾網(wǎng)的自動除塵技術

為防止進氣口的通風防塵濾網(wǎng)被沙塵堵塞，造成空氣流通不暢，戶外智能控制柜可采用了空氣濾網(wǎng)積塵的自動除塵系統(tǒng),利用可自動控制的振動馬達，對防塵濾網(wǎng)進行定期的除塵處理，免去了人工現(xiàn)場開門拆卸濾網(wǎng)進行除塵的工作，大大提高了系統(tǒng)的可靠性和現(xiàn)場的工作效率。自動除塵技術工作原理如右圖所示。圖

風扇反吹震動落灰狀態(tài)圖

正常工作狀態(tài)控制信號戶外智能控制柜3空氣濾網(wǎng)的自動除塵技術圖風扇反吹震動落灰戶外智能控制柜4、完備的信息交互技術控制柜內安裝智能溫控裝置，對柜體內部環(huán)境溫度、環(huán)境濕度，溫控電源、風扇狀態(tài)、加熱除濕狀態(tài)的實時監(jiān)控和信息上傳，保證運行人員在后臺能隨時了解和記錄柜體內部環(huán)境，實現(xiàn)機柜及柜內工作環(huán)境及工作狀態(tài)的后臺可視化。智能溫控裝置工作原理圖如下圖所示。圖

智能溫控裝置工作原理戶外智能控制柜4、完備的信息交互技術圖智能溫控裝置工作原理運維中的常見缺陷及處理措施一、異常告警報文處理措施1合并單元SV接收中斷：檢查SV級聯(lián)光纖連接是否正常，是否有出現(xiàn)斷線、脫落現(xiàn)象，如發(fā)現(xiàn)光纖連接問題，更換備用光纖。GOOSE接收中斷：檢查GOOSE通訊光纖連接是否正常，是否有出現(xiàn)斷線、脫落現(xiàn)象，如發(fā)現(xiàn)光纖連接問題，更換備用光纖。PT切換刀閘同時動作/返回：確認現(xiàn)場刀閘位置是否與報文一致。PT刀閘位置異常：確認現(xiàn)場刀閘位置是否正確，檢查報文中隔刀位置是否存在00或11等無效狀態(tài)。對時異常:檢查對時裝置是否運行正常，對時光纖連接是否正常，是否有出現(xiàn)斷線、脫落現(xiàn)象，如發(fā)現(xiàn)光纖連接問題，更換備用光纖。檢修壓板狀態(tài)：確認現(xiàn)場是否需要處于檢修狀態(tài)，對于與現(xiàn)場運行狀態(tài)不一致的應確認影響。運維中的常見缺陷及處理措施一、異常告警報文處理措施1合并單運維中的常見缺陷及處理措施2智能終端GOOSE接收中斷：檢查GOOSE通訊光纖連接是否正常，是否有出現(xiàn)斷線、脫落現(xiàn)象，如發(fā)現(xiàn)光纖連接問題，更換備用光纖。跳合閘命令確認：檢查跳合閘命令與實際是否一致。閉鎖重合閘/壓力低閉鎖重合閘:檢查信號狀態(tài)是否與現(xiàn)場狀態(tài)一致?？鼗厥щ?控回斷線：確認操作電源是否正常，跳合閘回路有無斷線、脫落現(xiàn)象。運維中的常見缺陷及處理措施2智能終端運維中的常見缺陷及處理措施1合并單元SV級聯(lián)斷鏈

SV接收狀態(tài)指示燈異常：檢查SV級聯(lián)光纖連接是否正常，是否有出現(xiàn)斷線、脫落現(xiàn)象，如發(fā)現(xiàn)光纖連接問題，更換備用光纖。二級合并單元對級聯(lián)光纖通訊狀態(tài)進行監(jiān)視，通訊狀態(tài)異常時SV接收狀態(tài)指示燈閃爍。合并單元級聯(lián)示意圖如下圖所示。合并單元SV采樣級聯(lián)回路示意圖二、信號指示燈異常處理措施運維中的常見缺陷及處理措施1合并單元SV級聯(lián)斷鏈合并單元S運維