什么是数字化变电站?
“一次设备智能化,二次设备网络化”
多种技术的综合应用。
1)IEC61850的应用;
2)电子式互感器及智能高压电器;
3)网络化继电保护与测控装置;
4)网络化电能计量技术;
5)数字化变电站安全可靠性;
6)数字化变电站相关的设计、试验、验收、运行、 维护技术标准与规范研究。
变电站自动化系统模式演化
通信是关键,IEC61850提供了完整解决方案。
什么是数字化变电站?
什么是数字化变电站?
推荐方案:采用三层结构,星形以太网传输数据,全面支持IEC61850,主要使用MMS、GOOSE、SV。
什么是数字化变电站?
什么是数字化变电站?
内容提要
什么是数字化变电站
如何实现数字化变电站
IEC61850简介
关键问题分析
国内数字化变电站工程现状
智能电网
四方公司工程实践
交流输入模件
A/D变换
微计算机
开入开出模件
人机对话模件
端子箱
二次设备和一次设备功能重新定位。
如何实现数字化变电站?
交流输入模件
A/D变换
微计算机
开入开出模件
人机对话模件
MU
一次设备的智能化改变了传统变电站继电保护设备的结构:
1、A/D变换没有了,代之以高速数据接口。
2、开关量输出DO、输入DI移入智能化开关,保护装置发布命令,由一次设备的执行器来执行操作。
高速以太网通信
ECT
IED
执行器
如何实现数字化变电站?
如何实现数字化变电站?
间隔层设备具备独立的GOOSE网口和SV网口:
3个站控层以太网+2个GOOSE以太网+保护SV以太网
+录波SV以太网
如何实现数字化变电站?
智能操作箱按就地安装的环境条件设计,具备两个独立的GOOSE以太网接口:
如何实现数字化变电站?
合并单元按就地安装的环境条件设计,具备两个独立的SV以太网接口:
站控层网络拓扑结构基本不变,采用IEC61850通信,不作详细介绍:
如何实现数字化变电站?
如何实现数字化变电站?
站控层设备采样SNTP对时,间隔层设备和智能操作箱采用IRIG-B码对时,合并单元采用PPS秒脉冲对时,支持双星模式。
如何实现数字化变电站?
对于不支持IEC61850的设备采用信息管理机间接接入
如何实现数字化变电站?
间隔互锁通过站控层网络的GOOSE实现:
如何实现数字化变电站?
保护装置双重化,GOOSE网络双重化,双网跳闸报文“或”逻辑出口,本套保护仅与本套操作箱配合:
如何实现数字化变电站?
保护装置单重化,GOOSE网络单重化:
如何实现数字化变电站?
特殊情况:母联(分段)间隔。
如何实现数字化变电站?
采样值(SV)单重化组网,测控接入第一套网络:
如何实现数字化变电站?
典型间隔示例:双重化配置线路间隔。
如何实现数字化变电站?
智能操作箱双重化配置时只有一个合圈:
如何实现数字化变电站?
智能操作箱双重化配置时有两个合圈:
如何实现数字化变电站?
电流互感器有罗式线圈和低功率线圈两种,其中罗式线圈对一次电流进行了微分,低功率线圈原理与传统线圈相同。
如何实现数字化变电站?
合并单元和互感器为一个厂家生产:将同步信号和激光电源共用光纤,互感器有激光输入和数据输出两个光纤串口。
如何实现数字化变电站?
合并单元和互感器为不同厂家生产:具备独立激光电源装置,互感器多一个同步信号接口。
如何实现数字化变电站?
低电位采集的互感器使用直流供电:
如何实现数字化变电站?
过程层交换机和站控层交换机独立设置;
过程层采用100M多模光纤以太网,SC接口;
如何实现数字化变电站?
分层分布,按间隔配置交换机:造价高,风险分散。
如何实现数字化变电站?
不区分功能集中设置交换机:经济性好,风险集中。
如何实现数字化变电站?
VLAN的细化用于隔离数据,提高系统可靠性:
如何实现数字化变电站?
使用非组合式互
感器时PT切换方
式:由合并单元
完成
如何实现数字化变电站?
使用非组合式互
感器时PT并列方
式:由合并单元
完成
如何实现数字化变电站?
10kV使用SV方案:
如何实现数字化变电站?
10kV使用组合式小信号互感器方式:
内容提要
什么是数字化变电站
如何实现数字化变电站
IEC61850简介
关键问题分析
国内数字化变电站工程现状
智能电网
四方公司工程实践
IEC61850与数字化变电站(1)
IEC61850为数字化变电站提供了全面的网络通信解决方案
1)IEC61850首次提出了变电站层、间隔层和过程层的3层变电站自动化通信模型;
2)3层模型能够满足数字化变电站信息组织和通信需求,例如提供了间隔层保护/测控装置与智能组合电器或非传统互感器(ECT/PT,OCT/PT)的通信协议。
制定IEC61850的目标: 互操作(1)
互操作定义:
不同厂家的IED之间能够交换信息并能够利用交换的信息完成各自的功能。
实现一个世界、一种技术、一个标准的理想。
上述是IEC61850标准给出的互操作定义。
制定IEC61850的目标: 互操作(2)
IEC61850获得互操作的途径:
1)统一数据模型
2)统一服务模型
3)统一通信协议
4)统一物理网络
5)统一工程数据交换格式
6)统一一致性测试标准
IEC61850同时对这6个方面进行统一和规范,以前的各种协议和标准没有做到。
IEC61850使保护装置容易实现信息共享(1)
数据组织-建模型以及描述
数据访问-通信服务
1)数据组织规范了网络上传输的内容;
2)数据访问规范了数据的访问方法;
3)IEC61850通过对上述两方面,使不同厂家的设备可以实现互操作,从而使保护装置容易实现信息共享。
IEC61850使保护装置容易实现信息共享(2)
数据组织:
传统技术使用的都是静态方法,试图通过定义一个完备的数据定义表来统一不同厂家的信息表达。
优点:
简单。
缺点:
1)不能满足用户各种需求,往往需要扩充;
2)扩充后不能相互识别,无法互操作。
实例:
保护装置使用最多的是103协议,该协议在中国有近200个版本,甚至一个厂家都有多个版本。
不同厂家之间必须使用保护管理机(规约转换器)才能相互通信。
IEC61850使保护装置容易实现信息共享(3)
传统技术数据组织示例:
1)传统技术一般使用点号来定义信息,同一点号可能有不同意义。
因此,需要通信双方进行相互约定和配置,过程复杂,需要大量人工干预。
2)点号只是一个数字,从点号不能看出所代表的物理量的含义。
可读性和可维护性都很差。
IEC61850使保护装置容易实现信息共享(4)
数据组织:
IEC61850使用了动态方法。
采用面向对象建模方法,提供了基本素材,使用者可以灵活采用建立自己的模型,也允许扩展。
优点:
1)能够满足各种IED的个性化需求;
2)能够互操作;
缺点:
实现复杂,对硬件要求高。
1)使用者可以根据需要从IEC61850中选择基本素材来建立自己的模型,如果这些素材不能满足要求,使用者可以根据IEC61850给定的规则进行扩充。
由于数据模型通过SCL表达出来,将数据类型及其关系提供了完整的自描述。
其他厂家可以通过处理SCL文件来识别数据模型。
2)这种方法一方面可以满足各种IED的个性化需求,另一方面也能实现互操作。
这是IEC61850的精华所在
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