01智能变电站概述和网络架构__V1.00_赵瑞辰

间隔层
站控层
站控层设备由主机、操作员工作站、远动通信 设备等组成。
间隔层
间隔层主要包括变电站的保护、测控、 计量 等二次设备。
2
一
智能变电站概述
常规变电站的不足
采集资源重复、设计复杂 变电站内存在多套系统 数据采集要求不一致 大量设备都有数据采集单元 系统、设备之间互操作性差 通信规约繁杂 缺乏一致性测试、权威认证 线性点表传输割裂了数据之间的联系
非电量 智能终端 中压侧 GOOSE网 中压侧 SV网
本体测控 装置
中压侧母联智能终端
中压侧智能终端
220kV过程层网络
低压侧GOOSE网
中压侧合并单元
500kV、750kV过程层网络
中压侧测控装置
低压侧SV网
低 压 侧 合 并 单 元 低 压 侧 智 能 终 端
低压侧分段保护 测控装置1（2）
二
智能变电站网络结构
一
智能变电站概述
智能变电站与常规站二次设备的差异 电缆开入GOOSE开入； 电缆开出 GOOSE开出
硬件：减少开入、 开出插件，增加 GOOSE插件。 仅保留保护检修和 远方操作硬压板； 仅保留装置故障和 运行异常硬开出
软件： GOOSE发送、接 收软压板； GOOSE接收处理 机制
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2012年继电 保护六统一
2012年12月开始建设标 准配送式智能变电站 标准化设计 工厂化加工 装配式建设 10
一
智能变电站概述
智能变电站的主要特点： 一次设备数字化：主要体现为全数字化输出的电子互感器 和智能开关； 二次设备网络化：主要体现在二次设备对上和对下联系均 通过高速网络通信； 数据平台标准化：以IEC61850标准为核心对一次、二次设 备进行建模，并做系统集成和数据交换。
•间隔层设备一般指继电保护系统、测控装置等二次设备， 实现使用一个间隔的数据并且作用于该间隔一次设备的功能。 •站控层包括监控主机及工作站、站域控制、远动系统、对 时系统等，实现面向全站设备的监视、控制、告警及信息交 互功能，完成数据采集和监视控制(SCADA)、操作闭锁以及 同步相量采集、电能量采集、保护信息管理、顺序控制等相 关功能。站控层功能宜高度集成。
一
智能变电站概述
2012年提出设计和建设 新一代智能变电站 占地少 造价省 效率高
2012年2月发布 Q/GDW 678 《智能变电站一体 化监控系统功能规范》 Q/GDW 679 《智能变电站一体 化监控系统建设技术规范》
技术导则
441规范
一体化监控 系统规范
“六统一”
新一代
标准配送式
2010年10月发布Q/GDW 441 《智 能变电站继电保护技术规范》 约束了之前工程实践中的各式各样 的系统形式结构与配置，以直采直 跳方式为统一规范
一
智能变电站概述
智能变电站与常规站二次回路的差异
常规变电站： 交流回路：电缆 信号回路：电缆
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一
智能变电站概述
智能变电站与常规站二次回路的差异
数字化变电站： 交流回路：光缆（SV采样）或电 缆（常规采样） 信号回路：光缆 传输采样值的SV采取设备级点对 点通讯，一根光纤可以传输同一 个集合的多个数据； 传输信号量的GOOSE可选用设备 级点对点通讯或者组网通讯；
光隔
外 部 开 入
出口 继电器
LPF
A/D
CPU
打 印串 口
QDJ +E
一
智能变电站概述
智能变电站与常规站二次设备的差异 电子式互感器采样回路
ECVT
DSP MU
CPLD
光隔
外 部 开 入
出口 继电器
CPU
打 印串 口
QDJ +E
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一
智能变电站概述
智能变电站与常规站二次设备的差异 常规互感器+合并单元(MU)采样回路
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一
依据标准
智能变电站概述
《智能变电站继电保护技术规范》 《智能变电站继电保护通用技术条件》 《IEC61850工程继电保护应用模型》 《继电保护信息规范》 《线路保护及辅助装置标准化设计规范》
《变压器、高压并联电抗器和母线保护及辅助装置标准化设计规范》
一
保护设备类型
智能变电站概述
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智能变电站系列讲座
智能变电站概述和网 络架构
国电南瑞科技股份有限公司
汇 报 提 纲
一、智能变电站概述 二、智能变电站网络架构 三、智能变电站关键技术 四、智能变电站发展趋势
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一
传统变电站 站控层
标准不统一：
智能变电站概述 常规变电站的不足 特点
网络。监控系统由站控层、间隔层两层网络 构成。未统一建模，采用多种规约，变电站存在 监控、保护、PMU等多个网络。 设备。互感器、一次设备通过常规控制电缆 硬接线方式，实现与间隔层设备互感器模拟量、 开关量的信息交换。
常规站保护
常规采样 常规跳闸
智能站保护
SV采样 GOOSE跳闸
智能站保护
常规采样 GOOSE跳闸
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一
智能变电站概述
智能变电站与常规站设备的差异
电流采样方式不一样； 开关量输入输出回路、跳闸回路不一样； 二次回路简化，大量电缆变少量光缆； 压板设置不一样（只有检修硬压板，智能终端有出口压板和检修压板， 其余都为软压板）； 组屏不一样（合并单元／智能终端就地化）； 与后台监控的通信不一样； 保护原理基本一样 (电子式互感器无零序电压、零序电流，采用外接零序 电流、电压的保护会有所改变；电子式互感器双A/D采样，两路数字量 进入保护装置。今后随着电子式互感器的应用,原理会有所变化,程序简化 , 加快保护动作速度；新原理保护可以应用：暂态量保护)
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过程层
二
智能变电站网络结构
220kV及以上电压等级智能变电站网络结构逻辑图
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二
智能变电站网络结构
网络及网络设备
110kV站控层网络 220kV及以上站控层网络 过程层网络 110kV过程层网络 220kV过程层网络 500kV、750kV过程层网络
二
智能变电站网络结构
网络结构
发电
输电
调度 用电
智能 电网
变电
配电
一
智能变电站概述
分三个阶段推进坚强智能电网的建设：
第三阶段 第二阶段 2011年～2015年 第一阶段 全面建设阶段，加快特高 压电网和城乡配电网建设 ，初步形成智能电网运行 控制和互动服务体系，关 键技术和装备实现重大突 破和广泛应用。
2016年～2020年
引领提升阶段，基本建 成坚强智能电网，使电 网的资源配置能力、安 全水平、运行效率，以 及电网与电源、用户之 间的互动性显著提高。
变电环节的目标：
2、枢纽及中心变电站全 面建成或改造成为智能 化变电站
1、实现全网运行数据的统 一断面采集、实时信息共 享以及电网实时控制和智 能调节，支撑各级电网的 安全稳定运行和各类高级 应用
3、设备信息和运行维 护策略与电力调度实现 全面共享互动，实现基 于状态的全寿命周期综 合优化管理
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一
智能变电站概述 常规变电站的不足
信息不标准不规范，难以充分应用 原理、算法、模型不一致导致信息输出不一致 装置信息输出不平衡 通讯规约的信息承载率低
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一
智能变电站概述
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一
智能变电站概述
智能变电站的基本概念
智能变电站的定义： 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。
高压侧GOOSE网 SV网
中压侧 合并单元
变压器保护装置
中压侧 智能终端
低压侧 GOOSE网 500kV、750kV过程层网络 SV网
低压分段 保护测控装置
中压侧 GOOSE网
SV网
中压侧 分段保护测 控装置
中压侧分段 智能终端
低压侧 智能终端
低 压 侧 合 并 单 元
低压侧分段 智能终端
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2009年～2010年
规划试点阶段，重点开 展坚强智能电网发展规 划工作，制定技术和管 理标准，开展关键技术 研发和设备研制，开展 各环节的试点工作。
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一
智能变电站概述
智能电网
构建以特高压电网为骨干网架、各级电网 协调发展的坚强智能电网
一个目标
技术上实现信息化、自动化、互动化 管理上实现集团化、集约化、精益化、标准化
网络结构
中 断 路 器 智 能 终 端 非电量 智能终端
网络及网络设备
高压侧测控装置
110kV站控层网络
高压侧GOOSE网
边 断 路 器 电 流 合 并 单 元
中 断 路 器 电 流 合 并 单 元
电 压 合 并 单 元
公 共 绕 组 合 并 单 元
边 断 路 器 智 能 终 端
至机构跳闸
电缆 动作信号 电缆
汇 报 提 纲
一、智能变电站概述 二、智能变电站网络网络架构 三、智能变电站关键技术 四、智能变电站发展趋势
二
智能变电站网络结构—三层两网
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二
智能变电站网络结构
智能变电站网络架构—三层两网
•过程层包括变压器、断路器、隔离开关、电流电压互感器 等一次设备及其所属的智能终端和合并单元（MU）。
网络及网络设备
110kV站控层网络 220kV及以上站控层网络 过程层网络 110kV过程层网络 220kV过程层网络 500kV、750kV过程层网络
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二
智能变电站网络结构
网络结构
网络及网络设备
110kV站控层网络 220kV及以上站控层网络 过程层网络 110kV过程层网络 220kV过程层网络 500kV、750kV过程层网络
两条主线
2009-2010年： 研究试点阶段 2011-2015年： 全面建设阶段 2016-2020年： 完善提升阶段
三个阶段
四个体系
坚强可靠 经济高效 清洁环保 透明开放 友好互动
电网基础体系 技术支撑体系 智能应用体系 标准规范体系
五个内涵
六个环节
发电 输电 变电 配电 用户 调度 8
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智能变电站概述
低压侧SV网
低压侧分段保护 测控装置1（2）
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二
智能变电站网络结构
体系架构
34
二
智能变电站网络结构
二
智能变电站网络结构
站控层 站控层网 间隔层 过程层网 过程层
NS3000S智能变电站系统结构图
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二
智能变电站
高级应用
智能变电站网络结构 智能变电站分为站控层、间隔层和过程层
站控层、间隔层设备构成与常规监控系统 基本一致。
1、信息模型统一。IEC61850使得各智能装置 按照统一数据模型实现设备之间的互连互通。 2、互操作性。智能变电站不同厂家的智能装 置（IED）之间具有互操作性 3、高级应用。一体化智能设备应用、在线监 测应用、二次设备的一体化应用。设备高度集成 。 过程层由电子互感器、智能终端、合并单元 等远方I/O、智能传感器和执行器等构成。采用 GOOSE网络跳合闸机制。 完成一次设备开关量、模拟量的采集以及控 制命令的执行等。
二
智能变电站网络结构
网络结构
至机构跳闸 高 压 侧 分 段 智 能 终 端 电缆 动作信号 电缆 非电量 智能终端 非电量 保护装置
网络及网络设备
110kV站控层网络 220kV及以上站控层网络 过程层网络 110kV过程层网络 220kV过程层网络
高 压 侧 合 并 单 元
高 压 侧 断 路 器 智 能 终 端
二
智能变电站网络结构
网络结构
高 压 侧 母 联 智 能 终 端
网络及网络设备
高压侧测控装置
110kV站控层网络
高压侧GOOSE网
高 压 侧 合 并 单 元
高 压 侧 断 路 器 智 能 终 端
至测控
电缆
至各侧 智能终端
高压侧SV网
220kV及以上站控层网络 过程层网络 110kV过程层网络
低压侧测控装置 变压器保 护 1（ 2）
一
智能变电站概述
智能变电站与常规站二次设备的差异
模拟采样数字采样
硬件： 取消交流插件； 增加SV采样插件
软件： 重采样； பைடு நூலகம்据同步； 采样数据异常处理； SV接收软压板
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一
智能变电站概述
智能变电站与常规站二次设备的差异 常规互感器采样回路
TV
AC
电缆 TA
LPF
A/D
DSP
CPLD
非电量 保护装置
高压侧SV网
220kV及以上站控层网络
中压侧 GOOSE网 中压侧 SV网
本体测控 装置
过程层网络 110kV过程层网络
变压器保 护 中压侧母联智能终端
中压侧智能终端
低压侧测控装置
220kV过程层网络
低压侧GOOSE网
中压侧合并单元
500kV、750kV过程层网络
中压侧测控装置 低 压 侧 分 段 智 能 终 端 低 压 侧 合 并 单 元 低 压 侧 智 能 终 端