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1、浙江杭州110kV智能變電站技術(shù)方案XX股份有限公司 目 錄一、智能變電站概述3二、工程概況:3三、整體方案41.站控層系統(tǒng)方案52.站控層系統(tǒng)配置與功能63.時(shí)鐘同步方案7四、工程方案71. 110kV間隔層保護(hù)保護(hù)和安全自動(dòng)裝置特點(diǎn)72. 110kV線路間隔73. 主變間隔84. 網(wǎng)絡(luò)化備自投功能85. 35kV/10kV線路保護(hù)配置96. 10kV電容器保護(hù)配置97. 35kV/10kV分段保護(hù)配置98. 10kV所用變保護(hù)配置109. 數(shù)字化故障錄波1010. 網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視儀（含過程層報(bào)文分析）11一、智能變電站概述變電站作為電網(wǎng)的重要組成部分，是確保電網(wǎng)安全、穩(wěn)定的重要環(huán)節(jié)，常規(guī)變電站長2、期存在著由于互感器電磁特性的影響導(dǎo)致保護(hù)裝置誤動(dòng)拒動(dòng)、不同廠家設(shè)備間互操作性不良等問題。如何提高電力系統(tǒng)電能傳輸分配的可靠性，同時(shí)延長系統(tǒng)運(yùn)行生命周期，有效保護(hù)項(xiàng)目投資是各個(gè)電力公司面臨決策的問題。在電網(wǎng)建設(shè)中投資巨大、數(shù)量眾多的變電站自動(dòng)化系統(tǒng)是電力公司關(guān)注的焦點(diǎn)。隨著應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、開放協(xié)議、智能一次設(shè)備、電力信息接口標(biāo)準(zhǔn)等方面的發(fā)展產(chǎn)生了比較理想的技術(shù)解決方案，其中基于變電站通信網(wǎng)絡(luò)與系統(tǒng)協(xié)議IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的智能化變電站方案不但得到了電力企業(yè)用戶的高度關(guān)注，同時(shí)也被廣大電力裝備生產(chǎn)制造廠家所認(rèn)可。 智能化變電站以智能一次設(shè)備和統(tǒng)一信息平臺(tái)為基礎(chǔ)，通過采用先進(jìn)的傳感器、電子、信息、通信3、控制、人工智能等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)變電站設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控、程序化自動(dòng)運(yùn)行控制、設(shè)備狀態(tài)檢修、運(yùn)行狀態(tài)自適應(yīng)、智能分析決策、網(wǎng)絡(luò)故障后的自動(dòng)重構(gòu)以及與調(diào)度中心信息的靈活交互，實(shí)現(xiàn)了一二次設(shè)備的智能化，運(yùn)行管理的自動(dòng)化。智能變電站更深層次體現(xiàn)出堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的信息化、數(shù)字化、自動(dòng)化和互動(dòng)化的技術(shù)特點(diǎn)。國家電網(wǎng)公司、南方電網(wǎng)公司在“十五”期間就智能變電站應(yīng)用技術(shù)展開了諸多試點(diǎn)工程，國網(wǎng)公司科技部也多次組織進(jìn)行“智能化變電站關(guān)鍵技術(shù)研究框架”討論會(huì)，智能變電站技術(shù)已成為近年來電網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的重要方向。2008年國網(wǎng)公司提出了建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)宏偉藍(lán)圖，常規(guī)變電站建設(shè)模式已經(jīng)不能適應(yīng)電力系統(tǒng)的發(fā)展要求，國內(nèi)各電力公司4、都開始積極研究基于IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)的新型智能化變電站的建設(shè)，以便更好的適應(yīng)電力系統(tǒng)的發(fā)展潮流。二、工程概況:電壓等級(jí)： 110kV/35kV/10kV主變：本期2臺(tái)110kV：內(nèi)橋接線35kV/10kV: 單母分段具體配置容量以主接線圖為準(zhǔn)，本文只提供了智能變電站的改造方案。三、整體方案 整站建立在IEC 61850的標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)之上，按分層分布式來實(shí)現(xiàn)智能變電站內(nèi)智能電氣設(shè)備間的信息共享和互操作性。變電站從整體上分為三層：站控層、間隔層、過程層。 站控層與間隔層保護(hù)測控等設(shè)備采用IEC61850-8-1通信協(xié)議。 110kV采用傳統(tǒng)互感器，通過采集轉(zhuǎn)換裝置和合并單元實(shí)現(xiàn)采樣值數(shù)字化。過程層5、采用雙網(wǎng)配置，各間隔配置雙套采集轉(zhuǎn)換裝置和合并單元分別接入過程層A、B網(wǎng)，配置單套智能終端采用雙網(wǎng)口接入過程層A、B網(wǎng)。對(duì)于線路測控和內(nèi)橋保護(hù)測控裝置配置雙網(wǎng)口分別接過程層A、B網(wǎng)，主變雙重化配置，每套單網(wǎng)口分別接A、B網(wǎng)。過程層和間隔層設(shè)備之間采用IEC61850-9-2和GOOSE通信協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。 35kV/10kV采用智能一體化開關(guān)柜，配置小信號(hào)模擬量輸出的電子式互感器和綜合智能保護(hù)測控裝置就地安裝。9-2方式中合并單元將數(shù)字量采樣信號(hào)以光纖方式接入過程層網(wǎng)絡(luò)，間隔層保護(hù)、測控、計(jì)量等設(shè)備不再與合并單元直接相連，而都是通過過程層網(wǎng)絡(luò)獲取采樣值信號(hào)，這樣就達(dá)到了采樣信號(hào)的信息共享。通6、過交換機(jī)本身的優(yōu)先級(jí)技術(shù)、虛擬VLAN技術(shù)、組播技術(shù)等可以有效的防止采樣值傳輸流量對(duì)過程層網(wǎng)絡(luò)的影響。更主要的方面在于網(wǎng)絡(luò)傳輸模式有效的解決了點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸模式下的一些缺陷。 實(shí)現(xiàn)模式靈活 便于實(shí)現(xiàn)跨間隔保護(hù) 網(wǎng)絡(luò)化方式下對(duì)合并單元的輸出光口數(shù)量沒有要求 安裝方式靈活，適合就地安裝隨著交換機(jī)網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)的迅速發(fā)展及其成本的降低，采樣值網(wǎng)絡(luò)傳輸模式已經(jīng)在智能變電站得到推廣應(yīng)用。它更符合智能變電站所倡導(dǎo)的全站數(shù)字網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)陌l(fā)展方向。圖 典型110kV線路間隔IEC 61850-9-2方式配置圖智能變電站整體方案圖如下圖：全站網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖1.站控層系統(tǒng)方案間隔層裝置與監(jiān)控、遠(yuǎn)動(dòng)主站間的通訊結(jié)構(gòu)采用星形以太7、網(wǎng)的方式，采用IEC 61850-8-1以太網(wǎng)通訊方式。網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架可采用單網(wǎng)或雙網(wǎng)。站控層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖2.站控層系統(tǒng)配置與功能站控層主機(jī)包括：操作員站（集成工程師站、VQC、小電流接地選線、五防一體化功能）、遠(yuǎn)動(dòng)裝置。2.1 操作員站2.1.1 配置（單機(jī)或雙機(jī)）Dell主機(jī)（WinXP操作系統(tǒng)）CPU：雙核2.0GHz內(nèi)存：2.0G硬盤：160GB顯示器：22英寸液晶2.1.2 操作員站實(shí)現(xiàn)的主要功能 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集 安全監(jiān)控與控制 一次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測及分析 屏幕顯示與操作 保護(hù)光字牌 運(yùn)行記錄 制表打印 定值的遠(yuǎn)方查詢和修改 裝置版本號(hào)查詢2.2 遠(yuǎn)動(dòng)站2.2.1 配置（嵌入式雙機(jī)）主頻：600M8、；內(nèi)存：1G；串口：個(gè)每臺(tái)；以太網(wǎng)口：個(gè)每臺(tái)；2.2.2 遠(yuǎn)動(dòng)站系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的主要功能 遙信息直采直送 與電力數(shù)據(jù)網(wǎng)通信 與載波通道通信 接受GPS網(wǎng)絡(luò)對(duì)時(shí) 支持IEC870-5-104/101、CDT等遠(yuǎn)動(dòng)通信規(guī)約3.時(shí)鐘同步方案整站系統(tǒng)配置兩臺(tái)GPS同步對(duì)時(shí)裝置，全站設(shè)備在任何情況下只有一個(gè)同步時(shí)鐘源。GPS當(dāng)接收不到外部時(shí)間基準(zhǔn)信號(hào)時(shí)，切換到內(nèi)部守時(shí)，保持一定的走時(shí)準(zhǔn)確度，使主時(shí)鐘或擴(kuò)展裝置輸出的時(shí)間同步信號(hào)仍能保持一定的準(zhǔn)確度。當(dāng)外部時(shí)間基準(zhǔn)信號(hào)接收恢復(fù)時(shí)，自動(dòng)切換到正常狀態(tài)工作，切換時(shí)間小于0.5S，切換時(shí)時(shí)鐘輸出的時(shí)間同步信號(hào)不會(huì)出錯(cuò)。全站對(duì)時(shí)有以下兩種方案：3.1方案1：采用IEEE9、1588對(duì)時(shí)方案站控層和過程層都采用IEEE1588對(duì)時(shí)方案。IEEE1588基于工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)對(duì)時(shí)能滿足各間隔合并單元采樣同步要求要求，對(duì)時(shí)精度達(dá)到 1 S。3.2方案2：站控層SNTP對(duì)時(shí)+合并單元光纖脈沖對(duì)時(shí)站控層及間隔層裝置對(duì)時(shí)采用NTP網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘，兩套NTP服務(wù)器同時(shí)運(yùn)行，互為主備。過程層合并單元采用雙光纖脈沖對(duì)時(shí)。四、工程方案1. 110kV間隔層保護(hù)保護(hù)和安全自動(dòng)裝置特點(diǎn) 間隔層設(shè)備CPU采用兩個(gè)雙核微處理器，完全滿足9-2規(guī)約下SMV和GOOSE共網(wǎng)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性處理能力。 間隔層設(shè)備具有24個(gè)光纖以太網(wǎng)接口，滿足過程層不同組網(wǎng)方式的要求。 間隔層設(shè)備功能模塊完全遵循IEC61850規(guī)10、約的建模標(biāo)準(zhǔn)。 間隔層設(shè)備記錄裝置的所有異常數(shù)據(jù)，并具有“黑匣子”功能，具有部分設(shè)備的全生命周期管理功能。2. 110kV線路間隔2.1保護(hù)配置110kV線路間隔采用常規(guī)電流電壓互感器，通過加裝采集轉(zhuǎn)換裝置將模擬量轉(zhuǎn)換成FT3格式的光纖數(shù)字量，通過合并單元同步后以IEC61850-9-2標(biāo)準(zhǔn)接入過程層網(wǎng)絡(luò)。過程層網(wǎng)絡(luò)按雙網(wǎng)配置，每個(gè)間隔配置雙套合并單元采集模擬量信息，分別接入過程層A、B網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)采樣值數(shù)據(jù)采集、傳輸?shù)莫?dú)立性、冗余性。由于110kV斷路器為單跳線圈，因此配置單套智能終端實(shí)現(xiàn)數(shù)字化傳輸，由智能終端提供雙GOOSE網(wǎng)口分別接入過程層A、B網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)主變保護(hù)雙冗余配置。過程層設(shè)備均就地安11、裝，為了節(jié)約安裝空間并體現(xiàn)集成化思想，A網(wǎng)配置合并單元和智能終端一體化裝置-綜合智能單元（雙網(wǎng)口輸出），完成A網(wǎng)采樣和A/B網(wǎng)GOOSE功能；B網(wǎng)配置獨(dú)立合并單元完成B網(wǎng)采樣功能，B網(wǎng)的GOOSE跳合閘和開入信息采集通過綜合智能單元完成。2.2 110kV電壓實(shí)現(xiàn)方案電壓互感器通過常規(guī)電壓切換箱完成PT切換后，將電壓模擬量接入采集裝置輸出FT3數(shù)字量格式接入各間隔合并單元，各間隔的合并單元將本間隔的電流、電壓數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合，然后以IEC61850-9-2格式輸出至過程層網(wǎng)絡(luò)。3. 主變間隔1) 主變保護(hù)配置主變保護(hù)測控一體化裝置，雙套冗余配置。每套保護(hù)分別接入過程層的A、B網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)采樣和跳閘的獨(dú)12、立性。2）內(nèi)橋接線差動(dòng)保護(hù)采用線路和橋的電流互感器，主變保護(hù)從主變交換機(jī)上采集電流、電壓信號(hào)。高壓側(cè)過程層配置即為110kV線路和內(nèi)橋的配置。3）主變中低壓側(cè)配置雙采集線圈的電流、電壓一體化的電子式互感器（羅氏線圈原理），輸出采用小信號(hào)模擬量，配置雙套主變綜合智能單元接入小信號(hào)模擬量和采集遙信開入（集成智能終端和合并單元的功能，就地安裝于開關(guān)柜中），然后以9-2和GOOSE規(guī)約向主變保護(hù)、測控、電度表等設(shè)備提供采樣值和開入量。兩套主變綜合智能單元分別接入過程層A、B網(wǎng)。4）主變本體配置本體智能終端，完成主變非電量保護(hù)功能以及主變溫度的采集。本體智能終端安裝于主變本體戶外柜內(nèi)，提供雙光纖GOOS13、E接口分別接入過程層A、B網(wǎng)。4. 網(wǎng)絡(luò)化備自投功能利用過程層GOOSE網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)備自投功能。與常規(guī)備自投裝置相比，取消了專用的備自投裝置及各保護(hù)之間的連接線，避免了各間隔信息的重復(fù)采集，網(wǎng)絡(luò)化采集和傳輸減少了信息傳輸環(huán)節(jié)，提高了備自投動(dòng)作的可靠性。110kV系統(tǒng)的進(jìn)線備自投由內(nèi)橋保護(hù)測控裝置和線路測控裝置協(xié)同完成。閑線路測控裝置完成進(jìn)線備自投功能的分散執(zhí)行，內(nèi)橋保護(hù)測控裝置完成進(jìn)線備自投功能的集中處理。進(jìn)線備自投功能的動(dòng)作執(zhí)行由內(nèi)橋保護(hù)測控裝置通過GOOSE信息實(shí)時(shí)傳送到110kV線路的綜合智能終端單元完成。35kV/10kV系統(tǒng)的分段備自投功能由分段保護(hù)測控裝置和主變保護(hù)測控裝置協(xié)同完成。主14、變保護(hù)測控裝置完成分段備自投功能的分散執(zhí)行判斷功能，分段保護(hù)測控裝置完成分段備自投功能的集中處理，各裝置間的信息交換和跳合閘命令均通過GOOSE網(wǎng)絡(luò)傳遞。5. 35kV/10kV線路保護(hù)配置35kV/10kV出線間隔配置電子式電流、電壓一體化互感器（羅氏線圈原理），采用小信號(hào)模擬量輸出，通過航空插頭直接接入保護(hù)測控裝置和電度表。保護(hù)測控裝置集成保護(hù)、測控、開入開出、小信號(hào)模擬量接入功能。每個(gè)出線間隔配置接入小信號(hào)模擬量的電度表。10kV配置羅氏線圈原理的電子式電流電壓一體化互感器，采用小信號(hào)模擬量輸出，在保證可靠精度情況下，大幅降低了成本。l 三相式瞬時(shí)電流速斷保護(hù)。l 三相式限時(shí)電流速斷保護(hù)15、。l 三相一次自動(dòng)重合閘（后加速）。l 低周減載(帶滑差閉鎖功能)出口跳閘。l 小電流接地選線功能l 存儲(chǔ)多次故障事件及錄波數(shù)據(jù)。6. 10kV電容器保護(hù)配置電容器配置電子式電流電壓一體化互感器，采用小信號(hào)模擬量輸出。裝置集成保護(hù)、測控、開入開出、小信號(hào)模擬量接入功能。間隔配置接入小信號(hào)模擬量的電度表。l 三相式限時(shí)電流速斷保護(hù)。l 三相式定時(shí)限過電流保護(hù)。l 不平衡電壓保護(hù)（提供專門的采集轉(zhuǎn)換裝置）。l 低電壓保護(hù)。l 接收站控設(shè)備下發(fā)的投切命令。l 存儲(chǔ)多次故障事件及錄波數(shù)據(jù)。7. 35kV/10kV分段保護(hù)配置分段保護(hù)配置電子式電流電壓一體化互感器，采用小信號(hào)模擬量輸出。裝置集成保護(hù)、測16、控、開入開出、小信號(hào)模擬量接入功能。l 充電保護(hù)l 過流保護(hù)l 零序過流保護(hù)l 分段備自投l 過負(fù)荷聯(lián)切l(wèi) 存儲(chǔ)多次故障事件及錄波數(shù)據(jù)。8. 10kV所用變保護(hù)配置10kV所用變配置電子式電流電壓一體化互感器，采用小信號(hào)模擬量輸出。裝置集成保護(hù)、測控、開入開出、小信號(hào)模擬量接入功能。間隔配置接入小信號(hào)模擬量的電度表。l 三相式過電流保護(hù)。l 三相式限時(shí)速斷保護(hù)。l 過負(fù)荷保護(hù)。l 高壓側(cè)零序過流保護(hù)（常規(guī)模擬量電流接入，跳閘、信號(hào)可選）。l 小電流接地選線l 存儲(chǔ)多次故障事件及錄波數(shù)據(jù)。35kV/10kV智能一體化開關(guān)柜實(shí)現(xiàn)原理圖9. 數(shù)字化故障錄波采用集中式錄波，錄波裝置直接從過程層網(wǎng)絡(luò)獲取17、9-2和GOOSE信息。主要功能包括： 支持9-2采樣值以及GOOSE遙信信息。 24小時(shí)不間斷連續(xù)記錄存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。 對(duì)各種擾動(dòng)及時(shí)標(biāo)記。 擾動(dòng)定值進(jìn)行管理。 記錄數(shù)據(jù)的分析與管理。 鏈路狀況檢測。10. 網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視儀（含過程層報(bào)文分析）1）監(jiān)控分析過程層通信網(wǎng)絡(luò)中的IEC61850報(bào)文，可實(shí)現(xiàn)對(duì)SMV報(bào)文（IEC61850-9-2/9-1）、GOOSE報(bào)文的接收，對(duì)報(bào)文關(guān)鍵內(nèi)容進(jìn)行在線實(shí)時(shí)監(jiān)控，模擬量值可實(shí)時(shí)瀏覽波形信息和通道幅值及相位差值等特征信息，對(duì)過程層通信網(wǎng)絡(luò)中的報(bào)文進(jìn)行錄波，錄波文件保存格式和MMS-Ethereal軟件的錄波文件格式兼容。2）可視化網(wǎng)絡(luò)及二次設(shè)備安全監(jiān)視：網(wǎng)絡(luò)是智能變電站系統(tǒng)可靠運(yùn)行的基礎(chǔ)，其運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控意義重大。XX智能變電站首次采用SNMP（簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議）的網(wǎng)絡(luò)在線監(jiān)視與診斷服務(wù)技術(shù)，作為網(wǎng)絡(luò)工況監(jiān)視的“電子眼”，在后臺(tái)機(jī)界面上監(jiān)視系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)上任一節(jié)點(diǎn)設(shè)備及網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀況，迅速定位二次故障設(shè)備和系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)故障節(jié)點(diǎn)，可有效縮短二次系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)及二次設(shè)備故障查找時(shí)間，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)安全可視化監(jiān)控。