智能变电站介绍.ppt
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1、智能变电站介绍 How?关于关于智能变电站 What?什么是智能变电站?为什么要构建智能变电站?Why?如何构建智能化变电站?What?关于智能变电站 What?What?什么是智能变电站?智能智能变电站站 采用先采用先进、可靠、集成、低碳、可靠、集成、低碳、环保的智能保的智能设备,以全站信息数字化、通信平台网以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享化、信息共享标准化准化为基本要求,基本要求,自自动完成信息采集、完成信息采集、测量、控制、保量、控制、保护、计量和量和监测等基本功能,等基本功能,并可根据需要支持并可根据需要支持电网网实时自自动控制、智能控制、智能调节、在、在线分析决策、分析决策
2、、协同互同互动等高等高级功能的功能的变电站。站。什么是智能变电站?什么是智能变电站?智能变电站智能变电站智能传感技术智能传感技术采用智能传感器实现一次设采用智能传感器实现一次设备的灵活控制备的灵活控制网络传输技术网络传输技术构成网络化二次回路实现采构成网络化二次回路实现采样值的网络化传输样值的网络化传输数字采样技术数字采样技术采用电子式互感器实现电压采用电子式互感器实现电压电流信号的数字化采集电流信号的数字化采集信息共享技术信息共享技术采用基于采用基于IEC61850标准的标准的信息交互模型实现二次设备信息交互模型实现二次设备间的信息高度共享和互操作间的信息高度共享和互操作智能变电站采用了多种
3、新技术,其整个二次系统的整体架构、配置及与一智能变电站采用了多种新技术,其整个二次系统的整体架构、配置及与一次系统的连接方式与传统变电站相比均有较大变化次系统的连接方式与传统变电站相比均有较大变化智能变电站概述同步技术同步技术采用采用 B码、秒脉冲或码、秒脉冲或IEEEl588网络对时网络对时方式实方式实现采样值同步现采样值同步 关于智能变电站 What?为什么要构建智能变电站?Why?What?传统变电站规约混乱,设备扩展性能差导致系统集成商抓狂,以及检修维护人员焦虑1.传统变电站的技术瓶颈发展基础体系 技术支撑体系智能应用体系 标准规范体系一个目标三个阶段两条主线四个体系五个内涵构建以特高
4、压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强的智能化电网技术上实现信息化、自动化、互动化管理上实现集团化、集约化、精益化、标准化2009-2011年:规划试点阶段2012-2015年:全面建设阶段2016-2020年:引领提升阶段坚强可靠、经济高效清洁环保、灵活互动、友好开放2.智能电网发展的需求 How?关于关于智能变电站 What?Why?如何构建智能化变电站?What?如何构建智能化变电站?2、网络化的二次设备、网络化的二次设备3、高级运用和新技术、高级运用和新技术1、智能化的一次设备、智能化的一次设备智能一次设备电子式互感器+合并单元传统保护传统保护传统测量传统测量传统计量传统计量数字化保
5、护数字化保护数字化测量数字化测量数字化计量数字化计量合并单元合并单元电子式互感器电子式互感器传统传统CT传统传统 CVT智能一次设备电子式互感器+合并单元低功率、小信号模拟输入;低功率、小信号模拟输入;光纤数字信号输出;光纤数字信号输出;采集器就近安装于采集器就近安装于GIS端子室或汇控柜内;端子室或汇控柜内;可靠的直流供电;可靠的直流供电;智能一次设备电子式互感器+合并单元PSET6000GS电子式互感器智能一次设备变压器在线监测局放监测局放监测铁心电流监测铁心电流监测油中含水量监测油中含水量监测16智能一次设备变压器在线监测局放监测局放监测铁心电流监测铁心电流监测17一次设备智能化高压断路
6、器在线监测SF6压力监测压力监测SF6含水监测含水监测储能电机电流检测储能电机电流检测分合闸时间监测分合闸时间监测18一次设备智能化高压断路器在线监测19三层两网站控层站控层间隔层间隔层过程层过程层站控层站控层网络网络过程层过程层网络网络在规约里,每台IED作为一个服务器(Service),被细分逻辑设备(Logical Device)、逻辑节点(Logical Node)和数据对象(Data Object)以及各对象的数据属性(Data Attribute)进行分层分级的建模。每个服务器包含一个或多个逻辑设备。逻辑设备包含逻辑节点,逻辑节点包含数据对象。数据对象则是由数据属性构成的公用数据类
7、的命名实例。从通信而言,IED 同时也扮演客户的角色。任何一个客户可通过抽象通信服务接口(ACSI)和服务器通信可访问数据对象。为什么要采用IEC61850规约?-基于IEC61850规约的智能化变电站的特点IEC61850数据组织示例Physical Device(network address)Logical Device(e.g.Relay1)MMXU1MMXU2MXMXAVLogical NodesFunctional Constraint“MMXU2$MX$A”=Feeder#2 Current Measurements为什么要采用IEC61850规约?-基于IEC61850规约的智
8、能化变电站的特点 为什么要采用IEC61850规约?-基于IEC61850规约的智能化变电站的特点3、数据自描述 标准定义了采用设备名、逻辑节点名、实例编号和数据类名建立对象名的命名规则;采用面向对象的方法,定义了对象之间的通信服务。面向对象的数据自描述在数据源就对数据本身进行自我描述,传输到接收方的数据都带有自我说明,不需要再对数据进行工程物理量对应、标度转换等工作。由于数据本身带有说明,所以传输时可以不受预先定义限制,简化了对数据的管理和维护工作。服务器服务器设备设备模型模型我是我是我有这些模型我有这些模型客 户自我描述自我描述我知道了我知道了!逻辑设备逻辑设备(LOGICAL DEVIC
9、ELOGICAL DEVICE)逻辑节点逻辑节点1 1(XCBRXCBR)逻辑节点逻辑节点2 2(MMXUMMXU)数据属性数据属性(DattrDattr)数据对象数据对象(DATADATA)逻辑节逻辑节LNLN(1 1到到n n)逻辑设逻辑设LDLD(1 1到到n n)服务器服务器服务器服务器(SERVERSERVER)100/1000Mbps以太网数据自描述为什么要采用IEC61850规约?-基于IEC61850规约的智能化变电站的特点4、网络独立性传统技术不严格分层,应用层与底层联系比较紧密。服务种类不能满足数字化变电站需要,不支持在线服务。IEC61850定义了独立于所采用网络和应用层
10、协议的通信服务。解决了标准的稳定性与未来网络技术发展之间的矛盾。IEC61850定义了60多种服务,可以满足变电站通信需求。支持在线获取数据模型,也支持IED水平通信(GOOSE报文)。应用应用领域领域变电站变电站通讯通讯技术技术慢慢快快标准化所面临的问题标准化所面临的问题标准化的解决方案标准化的解决方案ISO/OSI7层栈层栈7654321数据模型数据模型对象对象服务服务应用应用开关设备开关设备保护及控制保护及控制命令、事件、命令、事件、报警报警通讯通讯信息、报文、信息、报文、框架框架目标三:长期的稳定性技技术术的的变变化化速速度度通讯协议的长期稳定性 How?关于关于IEC61850规约的
11、一些疑问的一些疑问 What?什么是IEC61850规约?为什么要采用IEC61850规约?Why?如何利用IEC61850规约构建智能化变电站?What?什么是IEC61850规约?如何利用IEC61850规约构建智能化变电站?我们从以下三个角度来看智能化变电站的构建情况:1、从变电站层次结构上来看2、从使用设备上来看3、从使用服务上来看30 如何利用IEC61850规约构建智能化变电站?从变电站层次结构上来看 从变电站层次结构上来看,智能化变电站由站控层,间隔层,过程层组成。站控层设备:监控主机,工程师站等。间隔层设备:保护装置,测控装置等。过程层设备:光CT/PT,合并单元,智能开关等。
12、如何利用IEC61850规约构建智能化变电站?从使用设备上来看从使用设备来看,构建一个完整的智能化变电站需要以下三个部分:1、智能化的一次设备一次设备从信号继电器到控制回路,全部采用微处理器(智能开关)和光电技术(无源光CT)设计。同时用于数字量信号传输的网络取代传统的电缆导线连接。换言之,变电站二次回路中常规的继电器及其逻辑回路及常规的强电模拟信号和控制电缆被光电数字和光/电网络代替。如何利用IEC61850规约构建智能化变电站?从使用设备上来看2、网络化的二次设备变电站内常规的二次设备,为实现继电保护、防误闭锁、测量控制、故障录波、电压无功控制、同期操作等功能,需要在各功能装置之间建立一一
13、对应的电缆或是网线的连接。而在二次设备的设计完全符合国际电工组织IEC61850规约的情况下,各个IED(智能电子设备 Intelligent Electronic Device)之间的连接全部采用高速的网络通信,这种网络链路取代了传统变电所中装置设备之间的电缆连接。网络链路与电缆回路的区别不仅在于传输介质、传输形式的不同,区别于电缆回路模式下各个装置之间的联络是点对点的电缆连接,智能化变电站中的各IED之间并无直接的物理联系,而是通过交换机来实现数据统一收集和发送。即各IED发送的数据由其所连接的交换机传输到整个网络上进行共享,同时通过其所连接的交换机接收其他IED在网络上共享的数据。这样所
14、有二次电缆实际上都可以取消,同时许多常规的功能装置在这里变成了逻辑功能模块。如何利用IEC61850规约构建智能化变电站?从使用设备上来看3、自动化的监控管理系统在变电站全面实现智能化后,我们可以进而在监控系统中加入智能分析软件,根据当前所内设备的运行状态,为由“定期检修”向“状态检修”的转变提供技术基础。同时“程序化操作”等实用技术在智能化变电站中也有更好的推广空间。如何利用IEC61850规约构建智能化变电站?从使用服务上来看从使用服务来看,一个完整的智能化变电站由以下三部分服务支撑:1、MMSMMS:Manufacturing Message Specification(ISO 9506
15、)制造报文规范。该标准起源于80年代的通用汽车公司所制定的报文制造规范。在智能化变电站中,MMS技术主要被用在自动化网络报文的传输。2、GOOSEGOOSE:Generic Object Oriented Substation Events 通用面向变电站事件对象。该服务主要应用于智能化变电站中过程层与间隔层设备之间的通信传输,简单的来说就是替代了这些设备间的控制、信号电缆的功能。3、SMVSMV:Sampled Measured Value 采样测量值。该服务主要应用于智能化变电站中间隔层设备与过程层间的单向电流、电压采样值传输。我国智能电网与智能变电站概况我国智能电网与智能变电站概况发展基
16、础体系 技术支撑体系智能应用体系 标准规范体系一个目标三个阶段两条主线四个体系五个内涵构建以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强的智能化电网技术上实现信息化、自动化、互动化管理上实现集团化、集约化、精益化、标准化2009-2011年:规划试点阶段2012-2015年:全面建设阶段2016-2020年:引领提升阶段坚强可靠、经济高效清洁环保、灵活互动、友好开放智能电网发展的需求十二五期间,国家电网计划:十二五期间,国家电网计划:新建新建50005000座智能变电站,座智能变电站,同时完成同时完成10001000座以上变电所的智能化改造。座以上变电所的智能化改造。智能电网发展的需求智能二次
17、设备关键技术智能二次设备关键技术智能二次设备关键技术智能智能变电站数据采集站数据采集设备智能智能变电站信息交互网站信息交互网络智能智能变电站站继电保保护设备智能智能变电站故障站故障记录及及辅助助设备对于采用于采用电子式互感器的智子式互感器的智能能变电站,互感器是站,互感器是实现智智能能变电站信息采集的基站信息采集的基础,测量的准确性、量的准确性、实时性性可靠性是智能可靠性是智能变电站安全高站安全高效和效和优质运行的关运行的关键技技术。无源型电子式互感器有源型电子式互感器数据采集数据采集传感准确化、信号感准确化、信号传输光光纤化、信号化、信号输出数字化出数字化是智能是智能变电站站对电子式互感器的
18、基本要求。子式互感器的基本要求。电子式互感器电子式互感器光学原理互感器光学原理互感器(OCTOCT/OVTOVT)罗氏线圈原理互感器罗氏线圈原理互感器(ECTECT/EVTEVT)电压电压变换变换电流电流变换变换普克尔效应Pockel effect)法拉第效应(Faraday effect)塞格奈克效应(Sagnac effect)电阻分压电容分压罗柯夫斯线圈(Rogowski coil)数据采集设备数据采集设备电流有源型有源型电子式互感器的关子式互感器的关键技技术要求:要求:最大限度降低由于绕制工艺、浇铸、一次导线位置、一次电流磁场耦合干扰及温度等造成的计量误差;有源电子式电流互感器采用空心
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