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1、浙江杭州110kV智能變電站技術方案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.站控層系統方案52.站控層系統配置與功能63.時鐘同步方案7四、工程方案71. 110kV間隔層保護保護和安全自動裝置特點72. 110kV線路間隔73. 主變間隔84. 網絡化備自投功能85. 35kV/10kV線路保護配置96. 10kV電容器保護配置97. 35kV/10kV分段保護配置98. 10kV所用變保護配置109. 數字化故障錄波1010. 網絡監視儀（含過程層報文分析）11一、智能變電站概述變電站作為電網的重要組成部分，是確保電網安全、穩定的重要環節，常規變電站長2、期存在著由于互感器電磁特性的影響導致保護裝置誤動拒動、不同廠家設備間互操作性不良等問題。如何提高電力系統電能傳輸分配的可靠性，同時延長系統運行生命周期，有效保護項目投資是各個電力公司面臨決策的問題。在電網建設中投資巨大、數量眾多的變電站自動化系統是電力公司關注的焦點。隨著應用網絡技術、開放協議、智能一次設備、電力信息接口標準等方面的發展產生了比較理想的技術解決方案，其中基于變電站通信網絡與系統協議IEC61850標準的智能化變電站方案不但得到了電力企業用戶的高度關注，同時也被廣大電力裝備生產制造廠家所認可。 智能化變電站以智能一次設備和統一信息平臺為基礎，通過采用先進的傳感器、電子、信息、通信3、控制、人工智能等技術，實現變電站設備的遠程監控、程序化自動運行控制、設備狀態檢修、運行狀態自適應、智能分析決策、網絡故障后的自動重構以及與調度中心信息的靈活交互，實現了一二次設備的智能化，運行管理的自動化。智能變電站更深層次體現出堅強智能電網的信息化、數字化、自動化和互動化的技術特點。國家電網公司、南方電網公司在“十五”期間就智能變電站應用技術展開了諸多試點工程，國網公司科技部也多次組織進行“智能化變電站關鍵技術研究框架”討論會，智能變電站技術已成為近年來電網技術發展的重要方向。2008年國網公司提出了建設堅強智能電網宏偉藍圖，常規變電站建設模式已經不能適應電力系統的發展要求，國內各電力公司4、都開始積極研究基于IEC 61850標準的新型智能化變電站的建設，以便更好的適應電力系統的發展潮流。二、工程概況:電壓等級： 110kV/35kV/10kV主變：本期2臺110kV：內橋接線35kV/10kV: 單母分段具體配置容量以主接線圖為準，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的標準基礎之上，按分層分布式來實現智能變電站內智能電氣設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測控等設備采用IEC61850-8-1通信協議。 110kV采用傳統互感器，通過采集轉換裝置和合并單元實現采樣值數字化。過程層5、采用雙網配置，各間隔配置雙套采集轉換裝置和合并單元分別接入過程層A、B網，配置單套智能終端采用雙網口接入過程層A、B網。對于線路測控和內橋保護測控裝置配置雙網口分別接過程層A、B網，主變雙重化配置，每套單網口分別接A、B網。過程層和間隔層設備之間采用IEC61850-9-2和GOOSE通信協議進行數據交換。 35kV/10kV采用智能一體化開關柜，配置小信號模擬量輸出的電子式互感器和綜合智能保護測控裝置就地安裝。9-2方式中合并單元將數字量采樣信號以光纖方式接入過程層網絡，間隔層保護、測控、計量等設備不再與合并單元直接相連，而都是通過過程層網絡獲取采樣值信號，這樣就達到了采樣信號的信息共享。通6、過交換機本身的優先級技術、虛擬VLAN技術、組播技術等可以有效的防止采樣值傳輸流量對過程層網絡的影響。更主要的方面在于網絡傳輸模式有效的解決了點對點傳輸模式下的一些缺陷。 實現模式靈活 便于實現跨間隔保護 網絡化方式下對合并單元的輸出光口數量沒有要求 安裝方式靈活，適合就地安裝隨著交換機網絡管理技術的迅速發展及其成本的降低，采樣值網絡傳輸模式已經在智能變電站得到推廣應用。它更符合智能變電站所倡導的全站數字網絡傳輸的發展方向。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：全站網絡結構圖1.站控層系統方案間隔層裝置與監控、遠動主站間的通訊結構采用星形以太7、網的方式，采用IEC 61850-8-1以太網通訊方式。網絡構架可采用單網或雙網。站控層網絡結構圖2.站控層系統配置與功能站控層主機包括：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）、遠動裝置。2.1 操作員站2.1.1 配置（單機或雙機）Dell主機（WinXP操作系統）CPU：雙核2.0GHz內存：2.0G硬盤：160GB顯示器：22英寸液晶2.1.2 操作員站實現的主要功能 實時數據采集 安全監控與控制 一次設備狀態監測及分析 屏幕顯示與操作 保護光字牌 運行記錄 制表打印 定值的遠方查詢和修改 裝置版本號查詢2.2 遠動站2.2.1 配置（嵌入式雙機）主頻：600M8、；內存：1G；串口：個每臺；以太網口：個每臺；2.2.2 遠動站系統實現的主要功能 遙信息直采直送 與電力數據網通信 與載波通道通信 接受GPS網絡對時 支持IEC870-5-104/101、CDT等遠動通信規約3.時鐘同步方案整站系統配置兩臺GPS同步對時裝置，全站設備在任何情況下只有一個同步時鐘源。GPS當接收不到外部時間基準信號時，切換到內部守時，保持一定的走時準確度，使主時鐘或擴展裝置輸出的時間同步信號仍能保持一定的準確度。當外部時間基準信號接收恢復時，自動切換到正常狀態工作，切換時間小于0.5S，切換時時鐘輸出的時間同步信號不會出錯。全站對時有以下兩種方案：3.1方案1：采用IEEE9、1588對時方案站控層和過程層都采用IEEE1588對時方案。IEEE1588基于工業以太網絡對時能滿足各間隔合并單元采樣同步要求要求，對時精度達到 1 S。3.2方案2：站控層SNTP對時+合并單元光纖脈沖對時站控層及間隔層裝置對時采用NTP網絡時鐘，兩套NTP服務器同時運行，互為主備。過程層合并單元采用雙光纖脈沖對時。四、工程方案1. 110kV間隔層保護保護和安全自動裝置特點 間隔層設備CPU采用兩個雙核微處理器，完全滿足9-2規約下SMV和GOOSE共網數據實時性處理能力。 間隔層設備具有24個光纖以太網接口，滿足過程層不同組網方式的要求。 間隔層設備功能模塊完全遵循IEC61850規10、約的建模標準。 間隔層設備記錄裝置的所有異常數據，并具有“黑匣子”功能，具有部分設備的全生命周期管理功能。2. 110kV線路間隔2.1保護配置110kV線路間隔采用常規電流電壓互感器，通過加裝采集轉換裝置將模擬量轉換成FT3格式的光纖數字量，通過合并單元同步后以IEC61850-9-2標準接入過程層網絡。過程層網絡按雙網配置，每個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，實現采樣值數據采集、傳輸的獨立性、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現數字化傳輸，由智能終端提供雙GOOSE網口分別接入過程層A、B網，實現主變保護雙冗余配置。過程層設備均就地安11、裝，為了節約安裝空間并體現集成化思想，A網配置合并單元和智能終端一體化裝置-綜合智能單元（雙網口輸出），完成A網采樣和A/B網GOOSE功能；B網配置獨立合并單元完成B網采樣功能，B網的GOOSE跳合閘和開入信息采集通過綜合智能單元完成。2.2 110kV電壓實現方案電壓互感器通過常規電壓切換箱完成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、電壓數據進行綜合，然后以IEC61850-9-2格式輸出至過程層網絡。3. 主變間隔1) 主變保護配置主變保護測控一體化裝置，雙套冗余配置。每套保護分別接入過程層的A、B網，實現采樣和跳閘的獨12、立性。2）內橋接線差動保護采用線路和橋的電流互感器，主變保護從主變交換機上采集電流、電壓信號。高壓側過程層配置即為110kV線路和內橋的配置。3）主變中低壓側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），輸出采用小信號模擬量，配置雙套主變綜合智能單元接入小信號模擬量和采集遙信開入（集成智能終端和合并單元的功能，就地安裝于開關柜中），然后以9-2和GOOSE規約向主變保護、測控、電度表等設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。4）主變本體配置本體智能終端，完成主變非電量保護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，提供雙光纖GOOS13、E接口分別接入過程層A、B網。4. 網絡化備自投功能利用過程層GOOSE網絡實現備自投功能。與常規備自投裝置相比，取消了專用的備自投裝置及各保護之間的連接線，避免了各間隔信息的重復采集，網絡化采集和傳輸減少了信息傳輸環節，提高了備自投動作的可靠性。110kV系統的進線備自投由內橋保護測控裝置和線路測控裝置協同完成。閑線路測控裝置完成進線備自投功能的分散執行，內橋保護測控裝置完成進線備自投功能的集中處理。進線備自投功能的動作執行由內橋保護測控裝置通過GOOSE信息實時傳送到110kV線路的綜合智能終端單元完成。35kV/10kV系統的分段備自投功能由分段保護測控裝置和主變保護測控裝置協同完成。主14、變保護測控裝置完成分段備自投功能的分散執行判斷功能，分段保護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網絡傳遞。5. 35kV/10kV線路保護配置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），采用小信號模擬量輸出，通過航空插頭直接接入保護測控裝置和電度表。保護測控裝置集成保護、測控、開入開出、小信號模擬量接入功能。每個出線間隔配置接入小信號模擬量的電度表。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 三相式瞬時電流速斷保護。l 三相式限時電流速斷保護15、。l 三相一次自動重合閘（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 存儲多次故障事件及錄波數據。6. 10kV電容器保護配置電容器配置電子式電流電壓一體化互感器，采用小信號模擬量輸出。裝置集成保護、測控、開入開出、小信號模擬量接入功能。間隔配置接入小信號模擬量的電度表。l 三相式限時電流速斷保護。l 三相式定時限過電流保護。l 不平衡電壓保護（提供專門的采集轉換裝置）。l 低電壓保護。l 接收站控設備下發的投切命令。l 存儲多次故障事件及錄波數據。7. 35kV/10kV分段保護配置分段保護配置電子式電流電壓一體化互感器，采用小信號模擬量輸出。裝置集成保護、測16、控、開入開出、小信號模擬量接入功能。l 充電保護l 過流保護l 零序過流保護l 分段備自投l 過負荷聯切l 存儲多次故障事件及錄波數據。8. 10kV所用變保護配置10kV所用變配置電子式電流電壓一體化互感器，采用小信號模擬量輸出。裝置集成保護、測控、開入開出、小信號模擬量接入功能。間隔配置接入小信號模擬量的電度表。l 三相式過電流保護。l 三相式限時速斷保護。l 過負荷保護。l 高壓側零序過流保護（常規模擬量電流接入，跳閘、信號可選）。l 小電流接地選線l 存儲多次故障事件及錄波數據。35kV/10kV智能一體化開關柜實現原理圖9. 數字化故障錄波采用集中式錄波，錄波裝置直接從過程層網絡獲取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小時不間斷連續記錄存儲數據。 對各種擾動及時標記。 擾動定值進行管理。 記錄數據的分析與管理。 鏈路狀況檢測。10. 網絡監視儀（含過程層報文分析）1）監控分析過程層通信網絡中的IEC61850報文，可實現對SMV報文（IEC61850-9-2/9-1）、GOOSE報文的接收，對報文關鍵內容進行在線實時監控，模擬量值可實時瀏覽波形信息和通道幅值及相位差值等特征信息，對過程層通信網絡中的報文進行錄波，錄波文件保存格式和MMS-Ethereal軟件的錄波文件格式兼容。2）可視化網絡及二次設備安全監視：網絡是智能變電站系統可靠運行的基礎，其運行狀態的監控意義重大。XX智能變電站首次采用SNMP（簡單網絡管理協議）的網絡在線監視與診斷服務技術，作為網絡工況監視的“電子眼”，在后臺機界面上監視系統網絡上任一節點設備及網絡運行狀況，迅速定位二次故障設備和系統網絡故障節點，可有效縮短二次系統網絡及二次設備故障查找時間，實現了自動化系統的網絡安全可視化監控。