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1、补充 电力系统智能变电站,主讲人：齐郑 ,North China Electric Power University,page2,2019/4/11,综合自动化变电站的缺点,互感器的问题 绝缘复杂 体积大、重量重 电磁式CT动态范围小，有饱和现象 电磁式CT二次输出不能开路 电磁式PT易产生铁磁谐振 电磁式PT产生二次压降 耗费大量二次电缆 暂态数据无法上传,North China Electric Power University,page3,2019/4/11,智能变电站,变电站的数字化是一个不断发展的过程 智能变电站是由电子式互感器、智能化开关等智能化一次设备、网络化二次设备分层构建，建
2、立在IEC61850通信规范基础上，能够实现变电站内智能电气设备间信息共享和互操作的现代化变电站。,电子式互感器 智能化一次设备 网络化二次设备 IEC61850的应用,数字化是手段，不是目的。 确保安全性、可靠性和经济性 实际生产上的迫切需要 技术管理上的现实可能,North China Electric Power University,page4,2019/4/11,Control Center,HMI,Engineering,10 MBit/s Switch,Router,Station Bus,Relay A,Bay Controller,Conventional Switchgea
3、r,Conventional CT / VTs,Relay B,Relay A,Bay Controller,Conventional Switchgear,Relay B,Conventional CT / VTs,IEC61850-8,智能变电站的实现：第一步,North China Electric Power University,page5,2019/4/11,Control Center,HMI,Engineering,Switch,Router,Station Bus,Relay A,Bay Controller,Conventional Switchgear,Modern CT
4、 / VTs,Relay B,Relay A,Bay Controller,Conventional Switchgear,Modern CT / VTs,Relay B,IEC61850-9-1,IEC61850-8,智能变电站的实现：第二步,North China Electric Power University,page6,2019/4/11,Control Center,HMI,Engineering,Switch,Router,Station Bus,Relay A,Bay Controller,Modern Switchgear,Modern CT / VTs,Relay B,R
5、elay A,Bay Controller,Modern Switchgear,Modern CT / VTs,Relay B,Process Bus,IEC61850-9-2,IEC61850-9-2,IEC61850-8,智能变电站的实现：第三步,North China Electric Power University,page7,2019/4/11,Control Center,HMI,Engineering,Switch,Router,Station Bus,Relay A,Bay Controller,Modern Switchgear,Modern CT / VTs,Relay
6、B,Relay A,Bay Controller,Modern Switchgear,Modern CT / VTs,Relay B,Process Bus,IEC61850-8 IEC61850-9-2,智能变电站的实现：第四步,North China Electric Power University,page8,2019/4/11,电子式互感器,电子式互感器 绝缘简单 体积小、重量轻 CT动态范围宽，无磁饱和 PT无谐振现象 CT二次输出可以开路,North China Electric Power University,page9,2019/4/11,电子式互感器,相关标准 IEC 6
7、0044-7:1999 Instrument transformers - Part 7: Electronic voltage transformers IEC 60044-8:2002 Instrument transformers - Part 8: Electronic current transformers GB/T xxxxx.7-200x互感器-第7部分：电子式电压互感器（IEC 600447：1999，MOD）(制订中) GB/T xxxxx.8-200x互感器-第8部分：电子式电流互感器（IEC 60044-8：2002，MOD）(制订中),North China Elec
8、tric Power University,page10,2019/4/11,电子式互感器,相关标准 IEEE C37.92-2005 IEEE Standard for Analog Inputs to Protective Relays from Electronic Voltage and Current Transducers IEEE PC37.235-200x Guide for the Application of Rogowski Coils used for Protective Relaying Purposes (制订中) IEEE C37.xx-200x Guide f
9、or Application of Optical Current and Optical Voltage Systems for Protective Relaying (制订中),North China Electric Power University,page11,2019/4/11,电子式互感器,无源电子式互感器 Faraday磁光效应（电流互感器） Pockels电光效应（电压互感器） 利用光纤传输传感信号 传感头部分不需电子电路及其电源 独立安装的互感器的理想解决方案,North China Electric Power University,page12,2019/4/11,电
10、子式互感器,North China Electric Power University,page13,2019/4/11,电子式互感器,North China Electric Power University,page14,2019/4/11,电子式互感器,全光纤电流互感器,North China Electric Power University,page15,2019/4/11,电子式互感器,无源电子式互感器的关键技术及难点 光学传感材料 传感头的组装技术 微弱信号检测 温度对精度的影响 振动对精度的影响 长期稳定性,North China Electric Power Universi
11、ty,page16,2019/4/11,电子式互感器,有源电子式CT、PT 利用电磁感应等原理感应被测信号 CT：空心线圈(RC)；小铁芯线圈(LPCT) PT：电阻、电容、电感分压 传感头部分具有需用电源的电子电路 利用光纤传输数字信号 用于GIS或者罐式断路器更方便 HVDC换流站、串补平台,North China Electric Power University,page17,2019/4/11,电子式互感器,North China Electric Power University,page18,2019/4/11,电子式互感器,North China Electric Power
12、University,page19,2019/4/11,电子式互感器,有源电子式互感器的关键技术及难点 供电技术(GIS、罐式断路器例外) 激光；小CT；分压器；光电池 远端电子模块的可靠性,North China Electric Power University,page20,2019/4/11,电子式互感器,North China Electric Power University,page21,2019/4/11,电子式互感器,合并单元： 合并三相信号 同步 分配信号给二次设备,North China Electric Power University,page22,2019/4/11
13、,电子式互感器,输出 模拟量 ECT：4V（测量）及200mV（保护） EVT：4V 数字量 ECT：2D41H（测量）及01CFH（保护） EVT：2D41H 电子式互感器不一定是“数字化”,North China Electric Power University,page23,2019/4/11,电子式互感器,关键技术 二次接口 互感器的安装位置、合并单元的配置方案 各个二次设备共享数字信号 采样数据的同步三相电流电压之间、差动保护 计量系统 互感器的可靠性 、稳定性 通信、供电、远端模块 运行维护规程,North China Electric Power University,page
14、24,2019/4/11,智能化一次设备,智能开关设备的定义 IEC62063:1999 具有较高性能的开关设备和控制设备，配有电子设备、传感器和执行器，不仅具有开关设备的基本功能，还具有附加功能，尤其在监测和诊断方面。,在线监视功能 智能控制功能 数字化的接口 电子操动,North China Electric Power University,page25,2019/4/11,智能化一次设备,相关标准 IEC 62271-3 High voltage switchgear and assemblies with digital interfaces based on IEC 61850 (
15、制订中) IEC/TR 62063:1999 High-voltage switchgear and control gear - The use of electronic and associated technologies in auxiliary equipment of switchgear and control gear,North China Electric Power University,page26,2019/4/11,智能化一次设备,在线监视功能 电、磁、温度、开关机械、机构动作 状态检修 状态监测 状态评估 检修计划 监测系统的成本、可信度、可靠性,智能控制功能
16、最佳开断 定相位合闸 定相位分闸 顺序控制,North China Electric Power University,page27,2019/4/11,智能化一次设备,数字化的接口 位置信息 其它状态信息 分合闸命令,开关的电子操动 变机械储能为电容储能 变机械传动为变频器通过电机直接驱动 机械运动部件减少到一个 机械系统的可靠性提高 电子电路的寿命、可靠性成为关键,North China Electric Power University,page28,2019/4/11,智能化一次设备,North China Electric Power University,page29,2019/4
17、/11,智能化一次设备,功能 保护：电机过热，超时，开关位置不一致 智能化监视 智能化控制 联锁 电机控制 顺序控制,North China Electric Power University,page30,2019/4/11,智能化一次设备,North China Electric Power University,page31,2019/4/11,智能化一次设备,优势 节约占地 节省电缆 现场投运工作量小，投运周期短 减少人为失误 控制回路优化 与互感器的电气距离缩短 在线监测,关键技术 智能模块的高可靠性设计技术 恶劣环境：EMI、振动、湿热 相应的检验、运行维护规程,North Chi
18、na Electric Power University,page32,2019/4/11,网络化二次设备,适应电子式互感器的应用 适应智能化一次设备的需要 适应IEC61850的需要,平台 高性能的DSP、MCU 大容量存储器 大规模可编程逻辑器件 100M网络接口 工业用实时多任务操作系统,North China Electric Power University,page33,2019/4/11,网络化二次设备,基于IEC61850的 测控装置、保护装置、远动装置、网关 后台监控系统 与电子式互感器配套的 合并单元 保护测控装置,关键技术 高性能的硬件、软件平台 网络化计量系统的认证 相
19、应的检验、运行维护规程,North China Electric Power University,page34,2019/4/11,IEC61850,相关标准 IEC 61850-SER Communication networks and systems in substations DL 860系列标准 变电站通信网络和系统(IEC61850 IDT),IEC61850是国际电工委员会TC57工作组制定的变电站通信网络和系统系列标准，是基于网络通信平台的变电站自动化系统唯一的国际标准，也将成为电力系统从调度中心到变电站、变电站内、配电自动化无缝连接的通信标准，还可望成为通用网络通信平台的
20、工业控制通信标准,North China Electric Power University,page35,2019/4/11,IEC61850,互操作 信息分层 站控层、间隔层、过程层 面向对象的数据对象统一建模 逻辑设备、逻辑节点、数据对象、属性 信息自我描述 抽象服务通信接口,North China Electric Power University,page36,2019/4/11,IEC 61850 应用,过程总线接口,North China Electric Power University,page37,2019/4/11,IEC61850,采样值,North China Ele
21、ctric Power University,page38,2019/4/11,A公司保护,B公司保护,智能一次设备,保护测试仪,以太网,2. 跳闸,4. 重合,3. 新位置,5. 新位置,GOOSE应用演示,North China Electric Power University,page39,2019/4/11,North China Electric Power University,page40,2019/4/11,IEC61850,关键技术 符合标准的系统建模和设备建模 基于IEC61850-9-1和9-2的采样值传送 基于GOOSE的装置之间的快速数据交换 相应的运行操作和维护规程,North China Electric Power University,page41,2019/4/11,结论,智能变电站是变电站自动化技术的发展方向 智能变电站的建设应从生产上的迫切需要出发，考虑技术上、管理上的现实可能，积极探索，稳妥推进。,智能化一次设备 成熟的二次技术结合传统一次设备，提升智能化水平 IEC61850 首先应用于间隔层和站控层 逐步拓展到过程层,