智能变电站信息采集及相关应用研究.ppt
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1、2019/6/22,,智能变电站信息采集及相关应用研究,许继集团有限公司,易永辉 电 话 :03743211919 13937463739 E-mail : ,www. ,5、小结,www. ,一、智能变电站的构成,电子式互感器应用,IEC61850标准的颁布和推广应用,高速工业通信网络技术发展,智能 变电站,断路器技术发展和应用,变电站业务需求的变化和一次设备、通信网络技术的进步,坚强智能电网的建设,驱动了变电站一、二次设备技术的融合,以及变电站运行方式的变革,由此产生了“智能变电站”。,高压设备智能化+高级应用,www. ,采用先进、可靠、集成、低碳、环保的智能设备,以全站信息数字化、通信
2、平台网络化、信息共享标准化为基本要求,自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能,并可根据需要支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级功能的变电站。 智能设备:一次设备和智能组件的有机结合体, 具有测量数字化、 控制网络化、 状态可视化、 功能一体化和信息互动化特征的高压设备,是高压设备智能化的简称。 智能组件:由若干智能电子装置集合组成,承担宿主设备的测量、 控制和监测等基本功能;在满足相关标准要求时,智能组件还可承担相关计量、保护等功能。 可包括测量、控制、状态监测、计量、保护等全部或部分装置。,一、智能变电站的构成智能变电站定义,www. ,国家电网公司
3、组织有关专家对智能电网建设所需关键设备进行了梳理和分析,总体认为:目前,国内外已有设备基本满足电网建设和发展的常规需求,部分设备技术已达到或处于国际领先水平(如:特高压设备、调度自动化系统、数字化变电站等),为智能电网建设奠定了较好的基础,一、智能变电站的构成智能变电站定位,-摘自智能电网关键设备(系统)研制规划 2010.6,www. ,智能变电站接线组成图,新增加的设备,替换设备,改造设备,智能变电站,一、智能变电站的构成,一次设备智能化,高级应用,www. ,电子式互感器 合并单元 智能终端 过程层交换机 户外柜 智能电表 数字化继电保护测试仪 同步对时设备/方案 一体化电源 网络报文记
4、录分析系统,相关新产品,一、智能变电站的构成,www. ,主要的电力标准有IEC60044、IEC61850 。 主要通信标准有IEEE802.1Q、IEEE802.1p、IEEE 802.1w、IEEE1588。,一、智能变电站的构成,www. ,1) 通信网络安全性、可靠性需求,智能变电站采用了基于开放的、标准的网络技术和对等的通信模式,对网络通信技术和相应设备在可靠性、实时性、稳定性等方面要求非常严格。一旦网络出现故障,二次设备的功能会受到严重影响,甚至失效,直接影响到电网的安全稳定运行。,当前数字化变电站存在的问题,二、国内外研究、应用情况统计,2) 电能计量面临的问题,(1)表计检定
5、:目前对用于基于IEC61850数字接口计量器具的检定没有相关规定,政策指导性文件缺乏,检定溯源困难; (2)现场校验:常规现场校验与现存实际状况方面没有相关文件规定; (3)电量计费:目前电能量计费管理系统存在重新划分管理智能等问题。,www. ,3) 一、二次设备融合进程,当前数字化变电站存在的问题,二、国内外研究、应用情况统计,智能变电站涉及多学科、多种产品,是一个庞大复杂的体系,随着“一次设备智能化”的不断发展,不仅需要机、电、光三个专业的协同工作,传统意义上的一、二次设备间的界限也将逐渐模糊,要求一、二次系统在技术上融合、在专业上整合。,相对来说,ABB、西门子、许继集团等厂商由于具
6、有完整的产业链,均可提供从一次设备到二次设备完整的数字化变电站解决方案。,-摘自智能电网关键设备(系统)研制规划 2010.6,www. ,大脑,神经,身体,二、国内外研究、应用情况统计,高压设备智能化,www. ,智能设备发展示意图,二、国内外研究、应用情况统计,高压设备智能化,www. ,4) 检测与评估体系的建立,数字化/智能变电站对调试和运行检测设备提出了新要求,需要尽快研究新的试验方式、手段,制定数字化变电站技术相关试验及检测标准等。实现数字化/智能变电站建设的有序、有效和实用化。,当前数字化变电站存在的问题,二、国内外研究、应用情况统计,智能变电站取消了硬接线,不那么直观的网络实现
7、方式,需要一系列完整的配套工具,需要成套的解决方案。 建模工具、系统配置工具、IED配置工具、报文仿真分析工具、数字式继电保护测试设备 高精度的CT、PT下,保护刻度误差的检测意义不大,网络的可靠性验证则变得十分重要。,www. ,5) 现行技术管理模式待与之相适应,数字化/智能变电站自动化系统工程的设计模式、调试模式、运行模式和维护模式不同于传统变电站,这对目前传统专业划分及管理模式,提出了很大的挑战。 如何结合数字化/智能变电站带来的变革,改变设计方法,重新明确运维职责和范围、指导运行生产、规范运维作业等,已成为亟待研究和解决的问题。,当前数字化变电站存在的问题,二、国内外研究、应用情况统
8、计,www. ,2009年3月,国家电网公司正式启动了智能电网技术标准体系研究工作。通过一年的不懈努力,于2010年4月编制完成了国家电网公司智能电网技术标准体系规划报告。 智能电网技术标准体系规划在中国首次系统地提出了包括8个专业分支、26个技术领域、92个标准系列的智能电网技术标准体系,明确了可以直接采用、需要修订、需要制定的智能电网技术标准。,二、国内外研究、应用情况统计,标准体系,www. ,智能变电站技术导则 330kV750kV智能变电站设计规范,110(66)220kV智能变电站设计规范 智能变电站继电保护技术规范 高压设备智能化技术导则,二、国内外研究、应用情况统计,www.
9、,变电站智能化改造技术规范、 智能开关设备技术条件、 智能变压器技术条件、智能单元规范、智能变电站合并单元技术条件、电子式电流互感器技术规范、 电子式电压互感器技术规范、 智能变电站网络交换机技术规范、智能控制柜技术规范、智能变电站自动化系统现场调试导则、测控装置技术导则等。 本标准系列待补充完善。,二、国内外研究、应用情况统计,www. ,电子式电流互感器按原理分为: 1 法拉第电磁感应原理互感器(电磁传感、光传输) 2 法拉第磁光效应原理互感器(光传感、光传输) 按传感头结构组成分为: LPCT低功率铁心线圈互感器(电磁原理) RCT罗可夫斯基线圈互感器 (电磁原理) OCT光学玻璃电流互
10、感器 (光学原理) FOCT光纤电流互感器 (光学原理),三. 关键技术电子式互感器,3.1 电子式互感器,www. ,国网最新技术引导方向:无源,三. 关键技术电子式互感器,www. ,传统绝缘工艺成熟可靠,得到实践检验:,国网最新技术引导方向:无源,三. 关键技术电子式互感器,www. ,支柱式电子互感器,需要外接电源,有源电子式光电互感器主要基于传统传感技术,利用电子技术进行信号采集和处理,通过光纤输出信号。由于电子电路需要工作电源,一般采用了以下两种方式供电:通过接在母线上的小 CT 获得电源;通过光纤(如传输测量数据的光纤)将光能量输送至传感器,并在传感器侧通过光电转换获得电源。 G
11、IS、PASS结构特殊,可直接利用站内电源供电,数字采样电路在低压侧,罗氏线圈电子式互感器,三. 关键技术电子式互感器,www. ,电子互感器分类,三. 关键技术-互感器,3.1 电子式互感器,取消,www. ,1588同步原理偏差测量,三. 关键技术-IEEE 1588同步方案,IEEE 1588同步对时,对时精度:100ns,www. ,-9-1组网方式,-9-2组网方式,9-1/9-2组网对比,采样值传输方案,2009年1月23日,(57_990_INF)正式通知各个国家委员会,宣布取消IEC61850-9-1,IEC60044-7/8也将废除,由IEC61869-9-2替代, IEC6
12、1869-9-2的数字输出基于IEC61850-9-2 标准(取消FT3传输帧格式格式)。这意味着IEC 61850-9-2采样值传输方案为唯一的国际标准。,三. 关键技术-过程层信息采集传送,www. ,1、IEC61850-9-1,传输标准60044(FT3) 私有协议,61850标准:-9-1/-2,采样值传输方案,三. 关键技术-过程层信息采集传送,www. ,1.基于61850-9-1规约的合并单元的流量分析 按照每帧12个模拟量通道计算,一个合并单元每秒种的数据流量: S = 984bit/帧 50周波/s 80帧/周波 = 3.936Mbit/s; 2.基于61850-9-2LE
13、规约的合并单元的流量分析 按照每帧1点(12个模拟量通道)计算,一个合并单元每秒种的数据流量: S = 159字节8bit/字节 50周波/s 80帧/周波 = 5.088Mbit/s; 2.基于61850-GOOSE规约的智能设备的流量分析 按照 T0=10秒 计算,一个智能设备每秒种的数据流量 S = 6016bit( 1秒/10)帧 = 0.006Mbit/s; 通常情况下,GOOSE流量和采样值流量比较,对网络带宽的影响基本可以忽略。,IEC61850-9-1 / 2 /GOOSE报文流量,三. 关键技术-过程层信息采集传送,www. ,9-2单独组网通信延时,每周期采样率为80个点并
14、且12个合并单元, 每一个都在发送采样值。 每一个9-2帧都是1272位长度 假设在所有12个合并单元中采样都是同步进行的 12个帧将会以每1/(5080) 250s的间隔速度到达交换机 12个帧同时到达,在一个单独100Mbps端口汇聚9-2帧通信,选择配置使这个到接收者的100Mbps链路接近饱和:,L (best) = (1272 bits / 100M) + 7s 20s L (worst) = (1272bits 12 / 100M) + 7s 160s L = L (worst) - L (best) 160s - 20s 140s,一个9-2采样值帧的最好和最坏情况下延时、抖动分
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- 智能 变电站 信息 采集 相关 应用 研究
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