智能變電站對電氣設(shè)備的一些要求

1、2024/3/30,常州電力設(shè)計研究院,智能變電站對電氣設(shè)備的一些要求常州電力設(shè)計研究院錢銀其(13775058798),2024/3/30,常州電力設(shè)計研究院,1 術(shù)語和定義,1.1 　　智能變電站　smart substation　　采用先進、可靠、集成、低碳、環(huán)保的智能設(shè)備，以全站信息數(shù)字化、通信平臺網(wǎng)絡(luò)化、信息共享標準化為基本要求，自動完成信息采集、測量、控制、保護、計量和監(jiān)測等基本功能，并可根據(jù)需要支持電網(wǎng)實時自動控制

2、、智能調(diào)節(jié)、在線分析決策、協(xié)同互動等高級功能的變電站。,2024/3/30,常州電力設(shè)計研究院,1.2 智能終端　smart terminal,一種智能組件。與一次設(shè)備采用電纜連接，與保護、測控等二次設(shè)備采用光纖連接，實現(xiàn)對一次設(shè)備（如：斷路器、刀閘、主變壓器等）的測量、控制等功能。,2024/3/30,常州電力設(shè)計研究院,1.3 電子式互感器　electronic instrument transformer,一種裝置，由連接到傳輸

3、系統(tǒng)和二次轉(zhuǎn)換器的一個或多個電流或電壓傳感器組成，用于傳輸正比于被測量的量，供測量儀器、儀表和繼電保護或控制裝置。,2024/3/30,常州電力設(shè)計研究院,1.4 電子式電流互感器　electronic current transformer；ECT,一種電子式互感器，在正常適用條件下，其二次轉(zhuǎn)換器的輸出實質(zhì)上正比于一次電流，且相位差在聯(lián)結(jié)方向正確時接近于已知相位角。,2024/3/30,常州電力設(shè)計研究院,1.5 電子式電壓互感器

4、electronic voltage transformer；EVT,一種電子式互感器，在正常適用條件下，其二次電壓實質(zhì)上正比于一次電壓，且相位差在聯(lián)結(jié)方向正確時接近于已知相位角。,2024/3/30,常州電力設(shè)計研究院,1.6 電子式電流電壓互感器electronic current & voltage transformer；ECVT,一種電子式互感器，由電子式電流互感器和電子式電壓互感器組合而成。,2024/3/30,常州

5、電力設(shè)計研究院,1.7 合并單元　merging unit；MU,用以對來自二次轉(zhuǎn)換器的電流和/或電壓數(shù)據(jù)進行時間相關(guān)組合的物理單元。合并單元可是互感器的一個組成件，也可是一個分立單元。,2024/3/30,常州電力設(shè)計研究院,1.8 MMS　manufacturing message specification,MMS即制造報文規(guī)范，是ISO/IEC9506標準所定義的一套用于工業(yè)控制系統(tǒng)的通信協(xié)議。MMS規(guī)范了工業(yè)領(lǐng)域具有通信能力

6、的智能傳感器、智能電子設(shè)備（IED）、智能控制設(shè)備的通信行為，使出自不同制造商的設(shè)備之間具有互操作性（Interoperation）。,2024/3/30,常州電力設(shè)計研究院,1.9 GOOSE Generic Object Oriented Substation Event,GOOSE是一種通用面向?qū)ο笞冸娬臼录Ｖ饕糜趯崿F(xiàn)在多IED之間的信息傳遞，包括傳輸跳合閘信號，具有高傳輸成功概率。,2024/3/30,常州電力設(shè)計研究院,1

7、.10 互操作性　interoperability,來自同一或不同制造商的兩個以上智能電子設(shè)備交換信息、使用信息以正確執(zhí)行規(guī)定功能的能力。,2024/3/30,常州電力設(shè)計研究院,1.11一致性測試　conformance test,檢驗通信信道上數(shù)據(jù)流與標準條件的一致性，涉及到訪問組織、格式、位序列、時間同步、定時、信號格式和電平、對錯誤的反應(yīng)等。執(zhí)行一致性測試，證明與標準或標準特定描述部分相一致。一致性測試應(yīng)由通過ISO9001驗證

8、的組織或系統(tǒng)集成者進行。,2024/3/30,常州電力設(shè)計研究院,1.12交換機　switch,一種有源的網(wǎng)絡(luò)元件。交換機連接兩個或多個子網(wǎng)，子網(wǎng)本身可由數(shù)個網(wǎng)段通過轉(zhuǎn)發(fā)器連接而成。,2024/3/30,常州電力設(shè)計研究院,1.13 分布式保護　distributed protection,分布式保護面向間隔，由若干單元組成，功能分布實現(xiàn)。,2024/3/30,常州電力設(shè)計研究院,1.14 就地安裝保護　locally install

9、ed protection,安裝在一次配電裝置場地內(nèi)的繼電保護設(shè)備。,2024/3/30,常州電力設(shè)計研究院,1.15 IED能力描述文件　IED Capability Description；ICD文件,由裝置廠商提供給系統(tǒng)集成廠商，該文件描述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)。ICD文件應(yīng)包含模型自描述信息，如LD和LN實例應(yīng)包含中文“desc”屬性，通用模型GAPC和GGIO實例中的DOI應(yīng)包含中文“

10、desc”屬性，數(shù)據(jù)類型模板LNType中DO應(yīng)包含中文“desc”屬性。ICD文件應(yīng)包含版本修改信息，明確描述修改時間、修改版本號等內(nèi)容。,2024/3/30,常州電力設(shè)計研究院,1.16 系統(tǒng)規(guī)格文件　System Specification Description；SSD文件,應(yīng)全站唯一，該文件描述變電站一次系統(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。,2024/3/30,常州電力設(shè)計研究院,1.17全站系統(tǒng)配置文件　S

11、ubstation Configuration Description；SCD文件,應(yīng)全站唯一，該文件描述所有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)，由系統(tǒng)集成廠商完成。SCD文件應(yīng)包含版本修改信息，明確描述修改時間、修改版本號等內(nèi)容。,2024/3/30,常州電力設(shè)計研究院,1.18 IED實例配置文件　Configured IED Description；CID文件,每個裝置有一個，由裝置廠商根據(jù)SC

12、D文件中本IED相關(guān)配置生成。,2024/3/30,常州電力設(shè)計研究院,2 繼電保護裝置及相關(guān)設(shè)備技術(shù)要求,2.1 繼電保護裝置技術(shù)要求2.1.1 線路縱聯(lián)保護、母線差動保護、變壓器差動保護應(yīng)適應(yīng)常規(guī)互感器和電子式互感器混合使用的情況。2.1.2 保護裝置采樣值采用點對點接入方式，采樣同步應(yīng)由保護裝置實現(xiàn)，支持IEC60044-8或IEC61850-9-2規(guī)約，在工程應(yīng)用時應(yīng)能靈活配置。,2024/3/30,常州電力設(shè)計研究院,2

13、 繼電保護裝置及相關(guān)設(shè)備技術(shù)要求,2.1.3 保護裝置應(yīng)自動補償電子式互感器的采樣響應(yīng)延遲，當(dāng)響應(yīng)延時發(fā)生變化時應(yīng)閉鎖跨間隔保護。保護裝置的采樣輸入接口數(shù)據(jù)的采樣頻率宜為4000Hz。2.1.4 保護裝置的交流量信息應(yīng)具備自描述功能。,2024/3/30,常州電力設(shè)計研究院,2 繼電保護裝置及相關(guān)設(shè)備技術(shù)要求,2.1.5 保護裝置應(yīng)處理MU上送的數(shù)據(jù)品質(zhì)位（無效、檢修等），及時準確提供告警信息。在異常狀態(tài)下，利用MU的信息合理的進行保

14、護功能的退出和保留，瞬時閉鎖可能誤動的保護，延時告警，并在數(shù)據(jù)恢復(fù)正常之后盡快恢復(fù)被閉鎖的保護功能，不閉鎖與該異常采樣數(shù)據(jù)無關(guān)的保護功能。,2024/3/30,常州電力設(shè)計研究院,2 繼電保護裝置及相關(guān)設(shè)備技術(shù)要求,2.1.6 當(dāng)采用電子式互感器時，保護裝置應(yīng)針對電子式互感器特點優(yōu)化相關(guān)保護算法、提高保護性能；2.1.7 保護裝置應(yīng)采取措施，防止輸入的雙A/D數(shù)據(jù)之一異常時誤動作。2.1.8 除檢修壓板可采用硬壓板外，保護裝置應(yīng)采用

15、軟壓板，滿足遠方操作的要求。檢修壓板投入時，上送帶品質(zhì)位信息，保護裝置應(yīng)有明顯顯示（面板指示燈和界面顯示）。參數(shù)、配置文件僅在檢修壓板投入時才可下裝，下裝時閉鎖保護。,2024/3/30,常州電力設(shè)計研究院,2 繼電保護裝置及相關(guān)設(shè)備技術(shù)要求,2.1.9 保護裝置應(yīng)同時支持GOOSE點對點和網(wǎng)絡(luò)方式傳輸，傳輸協(xié)議遵循IEC61850-8-1。2.1.10 保護裝置采樣值接口和GOOSE接口數(shù)量應(yīng)滿足工程的需要，母線保護、變壓器保護在接

16、口數(shù)量較多時可采用分布式方案。2.1.11 保護裝置應(yīng)具備MMS接口，與站控層設(shè)備通信。保護裝置的交流電流、交流電壓及保護設(shè)備參數(shù)的顯示、打印、整定應(yīng)能支持一次值，上送信息應(yīng)采用一次值。,2024/3/30,常州電力設(shè)計研究院,2 繼電保護裝置及相關(guān)設(shè)備技術(shù)要求,2.1.12 保護裝置內(nèi)部MMS接口、GOOSE接口、SV接口應(yīng)采用相互獨立的數(shù)據(jù)接口控制器接入網(wǎng)絡(luò)。2.1.13 保護裝置應(yīng)具備通信中斷、異常等狀態(tài)的檢測和告警功能。,2

17、024/3/30,常州電力設(shè)計研究院,2.2 對網(wǎng)絡(luò)及其設(shè)備的要求,a) 繼電保護與故障錄波器應(yīng)共用站控層網(wǎng)絡(luò)上送信息?！　) 站控層、間隔層、過程層組網(wǎng)方式應(yīng)采用三層結(jié)構(gòu)兩層網(wǎng)絡(luò)。,2024/3/30,常州電力設(shè)計研究院,2.2 對網(wǎng)絡(luò)及其設(shè)備的要求,c) 電子式互感器、MU、保護裝置、智能終端、過程層網(wǎng)絡(luò)交換機等設(shè)備之間應(yīng)采用光纖連接，正常運行時，應(yīng)有實時監(jiān)測光纖連接狀態(tài)的措施?！　) 站控層網(wǎng)絡(luò)：220kV及以上電壓等級變

18、電站應(yīng)采用雙網(wǎng)星型結(jié)構(gòu)，110kV及以下電壓等級變電站宜采用單網(wǎng)星型結(jié)構(gòu)。,2024/3/30,常州電力設(shè)計研究院,2.2 對網(wǎng)絡(luò)及其設(shè)備的要求,e) 過程層GOOSE網(wǎng)絡(luò)：220kV及以上電壓等級應(yīng)采用雙網(wǎng)星型結(jié)構(gòu)；110kV電壓等級宜采用雙網(wǎng)星型結(jié)構(gòu)?！　) 過程層SV數(shù)據(jù)應(yīng)以點對點方式接入繼電保護設(shè)備。,2024/3/30,常州電力設(shè)計研究院,2.2 對網(wǎng)絡(luò)及其設(shè)備的要求,g) 繼電保護設(shè)備與本間隔智能終端之間通信應(yīng)采用GOO

19、SE點對點通信方式?！　) 繼電保護之間的聯(lián)閉鎖信息、失靈啟動等信息宜采用GOOSE網(wǎng)絡(luò)傳輸方式?！　) 交換機的VLAN劃分應(yīng)采用最優(yōu)路徑方法。,2024/3/30,常州電力設(shè)計研究院,2.2.2 對網(wǎng)絡(luò)可靠性的要求,保護信息處理系統(tǒng)應(yīng)滿足二次系統(tǒng)安全防護要求。,2024/3/30,常州電力設(shè)計研究院,2.2.3 對網(wǎng)絡(luò)時延的要求,傳輸各種幀長數(shù)據(jù)時交換機固有時延應(yīng)小于10μs。,2024/3/30,常州電力設(shè)計研究院,2.2

20、.4 網(wǎng)絡(luò)交換機，應(yīng)滿足以下要求：,a) 應(yīng)采用工業(yè)級或以上等級產(chǎn)品；b) 應(yīng)使用無扇型，采用直流工作電源；c) 應(yīng)滿足變電站電磁兼容的要求；d) 支持端口速率限制和廣播風(fēng)暴限制；e) 提供完善的異常告警功能，包括失電告警、端口異常等。,2024/3/30,常州電力設(shè)計研究院,2.2.5 交換機的配置使用原則,a) 根據(jù)間隔數(shù)量合理分配交換機數(shù)量，每臺交換機保留適量的備用端口；b) 任兩臺智能裝置之間的數(shù)據(jù)傳輸路由不應(yīng)超過4個

21、交換機。當(dāng)采用級聯(lián)方式時，不應(yīng)丟失數(shù)據(jù)。,2024/3/30,常州電力設(shè)計研究院,2.3 電子式互感器技術(shù)要求,2.3.1 電子式互感器內(nèi)應(yīng)由兩路獨立的采樣系統(tǒng)進行采集，每路采樣系統(tǒng)應(yīng)采用雙A/D系統(tǒng)，接入MU，每個MU輸出兩路數(shù)字采樣值由同一路通道進入一套保護裝置。,2024/3/30,常州電力設(shè)計研究院,2.3 電子式互感器技術(shù)要求,2.3.2 電子式互感器（含MU）應(yīng)能真實地反映一次電流或電壓，額定延時時間不大于2ms、喚醒時間為

22、0；電子式電流互感器的額定延時不大于2TS(2個采樣周期)；電子式電流互感器的復(fù)合誤差應(yīng)滿足5P級或5TPE級要求，電子式電壓互感器的復(fù)合誤差不大于3P級要求。,2024/3/30,常州電力設(shè)計研究院,2.3.3 采樣及數(shù)據(jù)輸出，應(yīng)滿足下列要求：,a) 羅氏線圈電子式互感器1) 每套ECT內(nèi)應(yīng)具備兩個保護用傳感元件；每個傳感元件由兩路獨立的采樣系統(tǒng)進行采集（雙A/D系統(tǒng)）；兩路采樣系統(tǒng)數(shù)據(jù)通過同一通道輸出MU；2) 每套EVT內(nèi)應(yīng)由

23、兩路獨立的采樣系統(tǒng)進行采集；每路采樣系統(tǒng)應(yīng)采用雙A/D系統(tǒng)，雙A/D通過同一通道輸出數(shù)據(jù)至MU；,2024/3/30,常州電力設(shè)計研究院,2.3.3 采樣及數(shù)據(jù)輸出，應(yīng)滿足下列要求：,3) 每套EVT內(nèi)應(yīng)由兩路獨立的采樣系統(tǒng)進行采集；每路采樣系統(tǒng)應(yīng)采用雙A/D系統(tǒng)，雙A/D通過同一通道輸出數(shù)據(jù)至MU。,2024/3/30,常州電力設(shè)計研究院,純光學(xué)電子式互感器、全光纖電流互感器,每套OCT/OVT、FOCT內(nèi)應(yīng)配置1個傳感元件；由兩路獨

24、立的采樣系統(tǒng)進行采集（雙A/D系統(tǒng)）；兩路采樣系統(tǒng)數(shù)據(jù)通過同一通道輸出MU。c) 每個MU對應(yīng)一個傳感元件，每個MU輸出兩路數(shù)字采樣值由同一路通道進入對應(yīng)的保護裝置。每套ECVT內(nèi)應(yīng)同時滿足上述要求。,2024/3/30,常州電力設(shè)計研究院,電子式互感器,2.3.4 用于雙重化保護的電子式互感器，其兩個采樣系統(tǒng)應(yīng)由不同的電源供電并與相應(yīng)保護裝置使用同一組直流電源。2.3.5 電子式互感器采樣數(shù)據(jù)的品質(zhì)標志應(yīng)實時反映自檢狀態(tài)，不應(yīng)附加

25、任何延時或展寬。,2024/3/30,常州電力設(shè)計研究院,110kV變電站繼電保護連接示意圖,2024/3/30,常州電力設(shè)計研究院,35kV、10kV電子式電流電壓互感器技術(shù)性比較,數(shù)字化變電站35kV、10kV電子式互感器的應(yīng)用一直存在分歧，不同觀點大體可分類如下：1） 保留常規(guī)變電站模式 電子式互感器價格遠高于常規(guī)互感器，小信號傳輸抗干性能差,2024/3/30,常州電力設(shè)計研究院,2） 采用電流和電壓獨立的電子式互感器,傳統(tǒng)

26、鐵心線圈存在飽和問題，增加了保護原理的復(fù)雜度。用電壓數(shù)據(jù)網(wǎng)代替PT小母線可以顯著降低PT的輸出功率需求，降低PT的制造成本。,2024/3/30,常州電力設(shè)計研究院,3） 采用組合型電子式電流電壓互感器,計量和測量采用LPCT、保護采用羅氏線圈可以取消PT柜、電壓數(shù)據(jù)網(wǎng)、PT并列裝置，不需要信號同步源。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡化，故障率低。,2024/3/30,常州電力設(shè)計研究院,采用組合型電子式電流電壓互感器,4）采用組合型電子式電流電壓互感器，