浙江紹興110kV大侶數(shù)字化變電站工程報(bào)告

浙江紹興110kV大侶數(shù)字化變電站

工程概況浙江省電力公司項(xiàng)目背景13動模試驗(yàn)簡介2工程實(shí)施概況4浙江工程應(yīng)用成果與創(chuàng)新項(xiàng)目背景12006年，我國的變電站通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)DL/T860完成發(fā)布，浙江省電力公司便適時(shí)啟動了DL/T860（IEC61850）標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用，選擇紹興220kV外陳(宣家)變作為示范工程，采用IEC61850標(biāo)準(zhǔn)。220kV外陳(宣家)變電站項(xiàng)目背景1宣家變工程采用國內(nèi)五家主流公司的繼電保護(hù)和自動化產(chǎn)品，主要設(shè)備包括220kV線路保護(hù)、220kV母線保護(hù)、220kV母聯(lián)保護(hù)、220kV主變保護(hù)等30余臺符合IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的保護(hù)、測控裝置。220kV外陳(宣家)變電站項(xiàng)目背景1保護(hù)裝置均通過站控層網(wǎng)與站控層監(jiān)控主機(jī)通信，220kV線路保護(hù)、220kV母線保護(hù)、220kV母聯(lián)保護(hù)及智能操作箱之間的跳閘、閉鎖、啟動等信號均采用GOOSE機(jī)制快速通信，過程層網(wǎng)絡(luò)雙重化配置，每個(gè)IED使用雙口分別接入A、B網(wǎng)。220kV外陳(宣家)變電站項(xiàng)目背景1南瑞繼保、國電南自、北京四方、深圳南瑞、南瑞科技等公司的產(chǎn)品在宣家變工程中實(shí)現(xiàn)了互操作，宣家變成為國內(nèi)第一個(gè)使用GOOSE通訊和實(shí)現(xiàn)五大主流廠家IEC61850設(shè)備互操作的220kV變電站。220kV外陳(宣家)變電站

主流廠家設(shè)備互操作GOOSE機(jī)制創(chuàng)新應(yīng)用

網(wǎng)絡(luò)報(bào)文記錄分析項(xiàng)目背景1220kV外陳(宣家)變電站項(xiàng)目背景1220kV宣家變于2008年1月26日正式投產(chǎn)后，浙江省電力公司及時(shí)啟動了500kV蘭溪數(shù)字化變電站的建設(shè)。500kV蘭溪變位于金華，是國網(wǎng)公司基本建設(shè)部、科技信息部確定的國網(wǎng)數(shù)字化變電站示范工程，于2009年7月投產(chǎn)，參與宣家變工程的國內(nèi)五家主流公司參與了蘭溪變工程建設(shè)。500kV蘭溪(芝堰)變電站項(xiàng)目背景1500kV蘭溪變采用常規(guī)一次設(shè)備和符合IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的智能二次設(shè)備結(jié)合的模式；監(jiān)控、保護(hù)跳合閘命令的輸出、保護(hù)間動作信息的交換通過網(wǎng)絡(luò)完成，通過GOOSE報(bào)文實(shí)現(xiàn)間隔層聯(lián)閉鎖和保護(hù)跳合閘功能。500kV蘭溪(芝堰)變電站項(xiàng)目背景1繼電保護(hù)裝置按國網(wǎng)公司繼電保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)規(guī)范配置，全站主變、線路、母線、母聯(lián)、斷路器保護(hù)功能及組屏最大限度地與國網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)一致。500kV蘭溪(芝堰)變電站項(xiàng)目背景1站控層網(wǎng)絡(luò)與過程層網(wǎng)絡(luò)分離，測控裝置具備GOOSE專用網(wǎng)口。過程層網(wǎng)絡(luò)按電壓等級分成500kV過程層網(wǎng)、220kV過程層網(wǎng)，兩個(gè)電壓等級的過程層網(wǎng)絡(luò)物理上完全獨(dú)立。雙重化配置的保護(hù)分別使用互相獨(dú)立的過程層網(wǎng)。為簡化網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)IED使用一個(gè)GOOSE網(wǎng)口。500kV蘭溪(芝堰)變電站項(xiàng)目背景1500kV蘭溪變首次在浙江電網(wǎng)使用了智能終端就地布置方式，在過程層應(yīng)用了IEC61850標(biāo)準(zhǔn)。同一間隔的兩套智能終端置于同一戶外柜內(nèi)，在-40o～85o

環(huán)境溫度下能正常工作，智能終端通過過程層網(wǎng)將溫度、濕度上傳給監(jiān)控系統(tǒng)。500kV蘭溪(芝堰)變電站項(xiàng)目背景1GOOSE接收端保護(hù)裝置要將GOOSE報(bào)文中的Test位與自身裝置的檢修壓板狀態(tài)進(jìn)行比較，只有兩者一致時(shí)信號才有效。500kV線路保護(hù)根據(jù)智能終端上傳的GOOSE報(bào)文中的Test位，來確定開關(guān)TWJ狀態(tài)處理方式；若與自身裝置的檢修壓板狀態(tài)不一致則默認(rèn)為分位。500kV蘭溪(芝堰)變電站項(xiàng)目背景135kV測控保護(hù)一體化裝置采用IEC61850規(guī)約與監(jiān)控系統(tǒng)通信，保護(hù)跳閘按傳統(tǒng)方式。故障錄波器開關(guān)量錄波采用GOOSE方式。220kV線路保護(hù)采用三相線路PT，保護(hù)用交流電壓不再需要切換。全站閘刀、地刀及相關(guān)電源開關(guān)全遠(yuǎn)方遙控，按程序化控制要求設(shè)計(jì)。500kV蘭溪(芝堰)變電站

系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新GOOSE虛端子設(shè)計(jì)規(guī)范戶外智能終端應(yīng)用項(xiàng)目背景1500kV蘭溪(芝堰)變電站項(xiàng)目背景1考慮到電子式互感器與IEC61850采樣值網(wǎng)絡(luò)的可靠性問題，220kV宣家變與500kV蘭溪變均未采用電子式互感器和合并單元作為運(yùn)行設(shè)備。為了驗(yàn)證采樣值數(shù)字化的可行性和安全性，浙江省電力公司選擇紹興110kV大侶變作為全數(shù)字化變電站的試點(diǎn)工程，該站已于2010年1月31日投產(chǎn)。創(chuàng)新嘗試，有序推進(jìn)蘭溪變（提升完善）十二五期間外陳變（基礎(chǔ)研究）大侶、田樂變（全數(shù)字化變電站）2009年2008年2006年基礎(chǔ)應(yīng)用

工程化標(biāo)準(zhǔn)化推廣浙江電網(wǎng)（智能變電站）項(xiàng)目背景12工程實(shí)施概況110kV大侶變電站一次設(shè)備：室外AIS，110KV內(nèi)橋接線，2回110KV線路，2臺50MVA兩卷變壓器；10KV低壓側(cè)單母三分段，24回10KV線路，4回電容器，2回消弧線圈。過程層：GOOSE

及IEC61850-9-2通信協(xié)議。站控層：IEC61850-8-1通信協(xié)議。浙江紹興110kV大侶數(shù)字化變電站2工程實(shí)施概況110kV大侶變電站大侶數(shù)字化變電站工程的特點(diǎn)：GMRP組播報(bào)文管理應(yīng)用基于IEC61850-9-2和GOOSE實(shí)現(xiàn)過程層數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)化傳輸基于網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘同步協(xié)議IEEE1588實(shí)現(xiàn)同步采樣分布式母差保護(hù)電子式互感器2工程實(shí)施概況110kV大侶變電站電子式互感器兼顧先進(jìn)性與可靠性。110kV線路和內(nèi)橋間隔配置較成熟的羅氏電子式互感器，主變110kV側(cè)套管配置先進(jìn)的全光纖式電子式互感器，10kV間隔配置模擬小信號互感器。既保證了可靠性、經(jīng)濟(jì)性，又可以驗(yàn)證全光纖式電子式互感器應(yīng)用的可行性和多種原理電子式互感器在差動保護(hù)的應(yīng)用。2工程實(shí)施概況110kV大侶變電站電子式互感器一次接線：兩條進(jìn)線，兩臺主變，主變電壓等級110kV/10kV，110kV內(nèi)橋接線。兩個(gè)線路間隔及橋間隔配置有源電子式電流電壓組合互感器

，每個(gè)互感器配置兩個(gè)空心線圈、兩個(gè)LPCT、兩個(gè)取能線圈、一個(gè)電容分壓器及兩個(gè)遠(yuǎn)端模塊，每個(gè)間隔配置兩套合并單元

，實(shí)現(xiàn)雙重化。2工程實(shí)施概況110kV大侶變電站電子式互感器有源電子式電流電壓組合互感器

：工作電源由CT自取能和激光供能自動切換提供，供能激光功率可實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，當(dāng)一次回路電流達(dá)到30A左右的時(shí)候，激光功率自動降低，延長器件壽命。采集模塊雙路獨(dú)立采樣，采用了雙重化采樣比較技術(shù)，實(shí)現(xiàn)模擬回路自檢，保證模擬數(shù)據(jù)的可靠性。2工程實(shí)施概況110kV大侶變電站電子式互感器110kV主變套管及主變中性點(diǎn)配置純光學(xué)電子式電流互感器

。每個(gè)互感器配置兩個(gè)光纖電流傳感頭，合并單元雙重化配置。無主變110kV開關(guān)。2工程實(shí)施概況110kV大侶變電站電子式互感器2工程實(shí)施概況110kV大侶變電站2工程實(shí)施概況110kV大侶變電站站控層網(wǎng)絡(luò)：星形結(jié)構(gòu)單光纖以太網(wǎng)

，承載以下業(yè)務(wù)功能：

MMS通訊功能；10kV智能裝置GOOSE通訊功能；全站范圍的聯(lián)閉鎖GOOSE通信功能。

SNTP網(wǎng)絡(luò)對時(shí)。網(wǎng)絡(luò)2工程實(shí)施概況110kV大侶變電站110kV過程層網(wǎng)絡(luò)：星形結(jié)構(gòu)雙光纖以太網(wǎng)，承載以下業(yè)務(wù)：110kV及主變10kV側(cè)相關(guān)間隔的過程層GOOSE命令和SV數(shù)據(jù)的傳送；傳輸IEEE1588V2對時(shí)報(bào)文，實(shí)現(xiàn)合并單元的采樣同步。合并單元、智能終端增設(shè)脈沖對時(shí)，保證對時(shí)可靠性。網(wǎng)絡(luò)2工程實(shí)施概況110kV大侶變電站110kV過程層A網(wǎng)：第一套變壓器保護(hù)、母差、合并單元，單套配置的110kV線路保護(hù)、母聯(lián)保護(hù)等保護(hù)裝置；110kV過程層B網(wǎng)：第二套變壓器保護(hù)、母差、合并單元，110kV單套配置的智能終端同時(shí)接入過程層A網(wǎng)、B網(wǎng)主變10kV側(cè)智能終端雙重化配置,分別接入A、B網(wǎng)。網(wǎng)絡(luò)2工程實(shí)施概況110kV大侶變電站2工程實(shí)施概況110kV大侶變電站為降低220kV變電站試驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)，大侶變主要保護(hù)均按照220kV變電站的要求設(shè)計(jì)，配置220kV變電站所需要的線路縱差保護(hù)、母差保護(hù)、故障錄波器等，研究SV網(wǎng)的可靠性、互操作性，通過此110kV變電站充分驗(yàn)證220kV及以上變電站使用電子式互感器的可行性。保護(hù)配置2工程實(shí)施概況110kV大侶變電站110kV線路光纖縱差保護(hù)具備失靈及遠(yuǎn)跳功能，110kV母差、主變及110kV智能終端，合并單元按雙重化配置，10kV母差按段配置，均體現(xiàn)了220kV變電站的配置要求。南瑞繼保、國電南自、北京四方等多廠家參與，繼續(xù)深化研究互操作性。保護(hù)配置2工程實(shí)施概況110kV大侶變電站110kV進(jìn)線配置分相差動保護(hù)，本側(cè)為電子式互感器，對側(cè)為常規(guī)互感器，具備開關(guān)失靈啟動功能，保護(hù)測控一體化。110kV內(nèi)橋開關(guān)配置斷路器保護(hù)，保護(hù)測控一體化變壓器配置雙重化的主后一體保護(hù)，具備部分測控功能。變壓器低壓側(cè)測控、合并單元、智能終端一體裝置。保護(hù)配置2工程實(shí)施概況110kV大侶變電站110kV母線配置雙重化的單母分段母差保護(hù)，具備失靈保護(hù)功能。10kV母線配置分散式母差保護(hù)。110kV和10kV備自投裝置10kV保護(hù)裝置就地安裝在開關(guān)柜上，從小信號互感器取模擬量。保護(hù)配置2工程實(shí)施概況110kV大侶變電站保護(hù)配置110kV線路南瑞繼保PCS系列北京四方CSC103系列主變壓器南瑞繼保的PCS系列110kV母線深圳南瑞B(yǎng)P-2C南瑞繼保PCS915保護(hù)10kV線路國電南自PSL系列錄波器中元華電ZH3D10kV母線深圳南瑞B(yǎng)P-2C南瑞繼保PCS915保護(hù)2工程實(shí)施概況110kV大侶變電站采樣數(shù)據(jù)的傳輸從串行單向多點(diǎn)（IEC-60044-8）或者點(diǎn)對點(diǎn)傳輸網(wǎng)絡(luò)模式IEC61850-9-1，發(fā)展為基于IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)的過程總線模式IEC61850-9-2，大大減少了智能單元直接的線纜連接，過程層采樣實(shí)現(xiàn)了真正的網(wǎng)絡(luò)化。IEC61850-9-2采樣值傳輸2工程實(shí)施概況110kV大侶變電站IEEE1588網(wǎng)絡(luò)對時(shí)2工程實(shí)施概況110kV大侶變電站大侶變時(shí)鐘源裝置雙套主備配置，確保變電站時(shí)鐘的可靠性。通過站控層網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行SNTP對時(shí)。通過過程層網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行IEEE1588網(wǎng)絡(luò)對時(shí)。避免了對專用對時(shí)網(wǎng)絡(luò)的依賴。IEEE1588網(wǎng)絡(luò)對時(shí)2工程實(shí)施概況110kV大侶變電站GPS對時(shí)裝置作為整個(gè)對時(shí)系統(tǒng)的主時(shí)鐘，以太網(wǎng)交換機(jī)作為透明時(shí)鐘，其他IED設(shè)備作為從時(shí)鐘。通過IEEE1588PTP網(wǎng)絡(luò)對時(shí)方法，變電站內(nèi)的IED設(shè)備與主時(shí)鐘進(jìn)行對時(shí)同步。以太網(wǎng)交換機(jī)作為透明時(shí)鐘，消除了網(wǎng)絡(luò)報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)交換環(huán)節(jié)對時(shí)間同步系統(tǒng)的影響，從而實(shí)現(xiàn)較高的同步精度IEEE1588網(wǎng)絡(luò)對時(shí)2工程實(shí)施概況110kV大侶變電站大侶變的IEEE1588對時(shí)主時(shí)鐘裝置通過發(fā)送sync,followup報(bào)文來給IED設(shè)備對時(shí)，sync對時(shí)報(bào)文的發(fā)送間隔缺省為1s。IED設(shè)備和交換機(jī)端口之間通過Pdelay_req，Pdelay_resp，Pdelay_resp_followup報(bào)文的交互來進(jìn)行路徑延時(shí)的測量和修正。Pdelay_req報(bào)文的發(fā)送間隔缺省為2s。IEEE1588網(wǎng)絡(luò)對時(shí)2工程實(shí)施概況110kV大侶變電站GMRP主要實(shí)現(xiàn)組播數(shù)據(jù)在交換機(jī)上的動態(tài)拓?fù)?，?shí)現(xiàn)在交換機(jī)上的組播流量優(yōu)化，最大限度降低網(wǎng)絡(luò)使用帶寬。GMRP組播管理技術(shù)優(yōu)點(diǎn)：組播流量優(yōu)化，降低網(wǎng)絡(luò)使用帶寬，避免了網(wǎng)絡(luò)堵塞，為SMV與GOOSE的共網(wǎng)提供了可能動態(tài)配置，減少手工操作。2工程實(shí)施概況110kV大侶變電站GMRP主要技術(shù)原理：將要接收的組播報(bào)文MAC地址注冊到交換機(jī)。交換機(jī)對該MAC地址實(shí)現(xiàn)動態(tài)拓?fù)涔δ?，在STP上實(shí)現(xiàn)一個(gè)傳輸子樹。交換機(jī)將裝置發(fā)送出的組播報(bào)文，根據(jù)建立的傳輸子樹，從接收到該報(bào)文的端口轉(zhuǎn)發(fā)到其他各個(gè)已注冊（訂閱）該組播的交換機(jī)端口。2工程實(shí)施概況110kV大侶變電站根據(jù)智能化發(fā)展方向，提出了智能開關(guān)的絕緣檢測、機(jī)械檢測、斷路器跳