数字化变电站研究报告.ppt

1、关于数字化变电站的研究关于数字化变电站的研究数字化变电站的特征数字化变电站的特征一次设备的智能化二次设备的网络化变电站的信息化数字化变电站的实质数字化变电站的实质数字化变电站的价值 数字化变电站的技术路线设计、运行、维护管理的变革需要的准备工作数字化变电站所涉及的技术数字化变电站所涉及的技术过程数据的获取和过程通信变电站信息建模和信息交换运行、维护中的通信监视报告内容进一步发挥变电站效益的有效途径进一步发挥变电站效益的有效途径“变电站自动化各专业技术的界线越来越模糊，对变电站自动化采集的信息进行进一步处理，加以充分利用，是进一步提高变电站自动化效益的主要途径”。“信息技术和自动化技术相结合是降

2、低成本，提高供电可靠性，提高供电部门竞争能力的重要因素。”技术进步提供的条件和带来的挑战技术进步提供的条件和带来的挑战通信技术和网络技术的发展基于全面的信息共享和信息交换的变电站自动化系统目前的状况目前的状况适合于数字化变电站的自动化装置数字化变电站的通信网络变电站自动化系统的形态（进步缓慢）变电站的发展数字化变电站特征 与传统的变电站相比，数字化变电站具有的特点与传统的变电站相比，数字化变电站具有的特点采用新型互感器，通过过程总线实现测量信息的全面共享间隔层，甚至站控层自动化功能突破智能装置的“边界”，实现自由分布和应用集成取消传统的“硬接线”，自动化功能之间的逻辑配合关系建立在信息交换的基

3、础上变电站作为电力自动化系统的信息源和控制终端，通过信息传输为控制中心系统提供更加完整和丰富的信息，例如一次设备监测信息、二次设备监测信息、电网运行状态信息、电网故障信息、计量信息等变电站自动化系统成为整体电力自动化系统的有机组成部分，通过变电站信息传输可以实现如区域无功优化策略、区域防误策略、区域备自投策略、电网故障分析系统等控制中心功能。数字化变电站特征数字化变电站特征一次设备的智能化一次设备的智能化 数字接口的电子式互感器 智能终端 数字化变电站特征一次设备的智能化一次设备的智能化 数字接口的电子式互感器 智能终端 LN forprocess images(process equipme

4、nt)LN forbay levelfunctionsLN forstation levelfunctionsYLTCATCCGAPCIHMIGGIOCALHXCBRCSWIXSWICILO CILO IHMIGeneric AutomaticProcess Controlmeans a generic node for all notpre-defined functionsGenericInput and Outputmeans a generic node for all notpre-defined process devicesInterlocking(on station leve

5、l)Interlocking(on bay level)Circuit BreakerTap ChangerAutomaticTap ChangerControllerIsolatorHuman Machine InterfaceAlarm HandlerCircuitBreakerController数字化变电站特征二次设备的网络化二次设备的网络化 信息流取代硬接线 自动化功能的分布和集成 数字化变电站特征二次设备的网络化二次设备的网络化 基于通信的信号流 控制中心控制中心HMI工程维护工程维护以太交换机以太交换机路由器路由器保护 A间隔控制常规开关常规CT/VT保护 B保护 A间隔控制常规

6、开关保护 B常规CT/VT数字化变电站特征二次设备的网络化二次设备的网络化 星型结构 控制中心控制中心HMI工程维护工程维护路由器路由器保护A间隔控制常规开关常规CT/VT保护B保护A间隔控制常规开关保护B常规CT/VT以太交换环网以太交换环网数字化变电站特征二次设备的网络化二次设备的网络化 环型结构 控制中心控制中心HMI工程维护工程维护路由器路由器保护A间隔控制新型开关新型CT/VT保护B保护A间隔控制新型开关新型CT/VT保护B以太交换环网以太交换环网数字化变电站特征二次设备的网络化二次设备的网络化 环行+过程共享结构 一次系统或设备继电保护安自装置继电保护安自装置故障录波故障录波专用通

7、道数据网络（WAN）远方保护维护故障信息处理远动、计量远动、计量调度自动化系统电能量计量计费厂站LAN厂站LAN数字化变电站特征自动化系统的信息化自动化系统的信息化 数字化变电站的价值数字化变电站的价值简化二次回路设计,使变电站自动化系统的可靠性得到了进一步提高 减少自动化设备数量，节省建设投资，提高变电站自动化的整体可靠性利用新型互感技术，提高保护正确动作率减少信号电缆，节省建设投资方便设备的维护检修，减少二次设备的退出次数和退出时间，提高设备的使用效率，降低运行维护成本采用统一建模技术和通信接口，系统不再依赖于设备制造商，方便了设备的升级维护，方便变电站的扩建及自动化系统的扩充变电站信息得

8、到统一规划、充分共享，发挥信息技变电站信息得到统一规划、充分共享，发挥信息技术的优势、提高电力系统运行和管理效率术的优势、提高电力系统运行和管理效率 数字化变电站的实质技术路线技术路线将通信与功能配合进行分离功能配合逻辑的信号交换不依赖于物理的接线（代价不可见了）自由分布和优化组合依赖于过程数据共享（代价 时效的保证方法）IEC61850IEC61850作为协议优势为自身服务作用并没有跨越103作为信息交换模型可设计、支持功能配合的修改代替了对端子的定义，及二次回路设计。过程数据的数字化必须的技术条件数字化变电站的实质数字化变电站的实质（1）一致的约定面向对象封装（2）面向对象建模（3）通讯服

9、务通讯协议数据服务约定语义约定信息互操作性功能分解（4）过程数据最小信息语义可共享的过程信息功能自由分布模型结构数字化信息化自动化功能的彻底分布和集成应用设计、运行、维护管理的变革设计、运行、维护管理的变革使信息交换过程可见设计、运行、事后使自动化功能的完备性可见通信原因对信息交换设计过程的支持和可控对功能配合互操作性的支持和可控技术、管理数字化变电站的实质自动化产品自动化产品活的活的功能范围确定但可选择（设计阶段、运行阶段）物理通信方法唯一没有端子逻辑通信（信息交换方法）依赖设计可自动调整功能及可交换信息、所获取信息必须公布ICD模型文件根据设计结果SCD、CID文件决定运行状态设计设计决定

10、作用决定作用以自动化整体性能的最优为目标决定着自动化产品的实际运行能力以自动化产品提供的ICD模型文件为输入以变电站模型SCD文件为输出 过程数据的共享范围物理的、逻辑的通信产品的选择时效保证、可监视、可控制运行运行变电站运行变电站整体、自动化装置局部功能的完备性是否出现降级通信、信息交换的可靠性监视管理管理调试、投运自动化系统故障分析通信、信息交换、功能配合互操作性信息模型、信息语义数字化变电站的实质IED配置配置IED数据库数据库当地文件传输当地文件传输远程文件传输远程文件传输IED能力描述能力描述(LN,DO,等等)采用采用IEC61850服务进行文服务进行文件传输和参数初始化件传输和参

11、数初始化工程制作环境工程制作环境变电站自动化系统变电站自动化系统单线图，预制报单线图，预制报表等的关联表等的关联工程工作站工程工作站系统配置系统配置数字化变电站的实质需要的准备工作需要的准备工作数字化变电站功能规范和相关设备技术条件 对数字接口的电子式互感器、继电保护装置、测控装置和计量仪表的调试和校验规程 数字化变电站的设计、施工、验收、管理规程或指导书 数字化变电站安全性、可靠性评价规程 数字化变电站信息模型及信息语义一致性评价规程 数字化变电站的实质过程数据的获取新型 non-conventional instrument transformer non-conventional ins

12、trument transformer(NCIT)(NCIT)互感器合并单元Merging UnitMerging Unit(MU(MU)，它可以提供所有相，或整条线路的采样数据。辅助执行机构执行机构执行机构执行机构也可被智能化为 Breaker IEDBreaker IED.组网方式（IEC61850-9-1、IEC61850-9-2）同步技术时效保证数字化变电站所涉及的技术组网方式站控层网络间隔网络间隔间网络过程网络数字化变电站所涉及的技术数字化变电站所涉及的技术OSI模型的基本准则包括：网络设备之间如何联系，使用不同协议的设备如何通信。网络设备如何获知何时传输或不传输数据。如何安排、连接

13、物理网络设备。确保网络传输被正确接收的方法。网络设备如何维持数据流的恒定速率。电子数据在网络介质上如何表示。OSI模型的组成，如右图。数字化变电站所涉及的技术数字化变电站所涉及的技术基于基于IEEE802.3IEEE802.3传统交换机的弊端传统交换机的弊端秒级线路故障恢复，可靠性低逐级交换，报文传输时延长且不确定没有对业务的通道隔离，服务质量差无法有效承载包括RS232/485信号在内的多种业务数字化变电站的要求数字化变电站的要求毫秒级环切换和线路故障恢复，可靠性高快速转发，端到端时延、抖动高可控性按业务类型分类并分道传输，服务质量高可以同时有效承载多种业务，如E1、RS232/485等双向

14、传输，动态分配带宽，带宽利用率和传输效率高数字化变电站所涉及的技术新的线路传输协议线路故障恢复时间小于10毫秒业务分道传输，传输通道可以物理隔离结合波分复用技术，可实现纳秒级端到端传输时延可提供从协议链路层到IP层的通讯记录，以及对设备自身性能的报告可提供以太网、E1、RS232/485等多种业务接口可对每个传输通道端到端的业务流量进行控制数字化变电站所涉及的技术以太网、以太网、E1E1、RS232/485RS232/485等业务接口等业务接口光纤或双绞线光纤或双绞线100100M-2.5GM-2.5G线路带宽线路带宽数字化变电站所涉及的技术重点在于共享、可靠、同步自动化装置信息模型自动化装置

15、信息模型IEC61850信息模型缺失的信息语义:选相功能PSEP、间隙接地保护PIEF、合闸于故障的保护PCOF、非全相保护PNCP、非全相运行中故障保护PONC、充电保护PCAG、死区保护PDEZ、匝间故障保护PCIR、失磁保护PLEX、无电压检测功能RTUV、收信跳闸功能PPOS、非电量保护PNED 变电站互操作模型变电站互操作模型二次信号流对互操作语义的集中管理一致性维护语义字典、装置模型装置模型的建立和集中管理模型合法性、合理性分析约束条件变电站设计过程支持和模型生成对一次系统和图形系统的兼容数字化变电站所涉及的技术数字化变电站所涉及的技术通信体系通信体系信息交换模型信息交换模型信息模

16、型协议栈交换服务建模描述交换形式一致性交换语义一致性数据服务接口数据服务接口数据服务接口数据服务接口信息模型组件平台数据访问形式建模描述访问形式一致性访问语义一致性通信互操作性数据访问互操作性信息模型研究PNED 类型类型属性名称属性名称属性类型属性类型解释解释TM/OLNName继承IEC61850-7-2的逻辑节点类数据对象数据对象Common Logical Node Information继承Common Logical Node Class的所有强制属性OPNED 的数据对象的数据对象状态信息状态信息TapHGasACT调压重瓦斯OHGasACT本体重瓦斯OLGasACT轻瓦斯OPr

17、eRlsACT压力释放OCoPwOffACT冷却器电源停OVenFaultACT强油通风故障OHTempTrACT绕组温度高跳闸OHTempAlACT绕组温度高报警OHTempACT油温高OAbOilLevACT油位异常O数字化变电站所涉及的技术数字化变电站所涉及的技术数字化变电站所涉及的技术数字化变电站所涉及的技术数字化变电站所涉及的技术数字化变电站所涉及的技术数字化变电站所涉及的技术传统变电站的需要传统变电站的需要数字化变电站的需要数字化变电站的需要对通信的集中监视自动化功能的完备性评估对IEC61850以太快速报文的截获和分析记录过程中的智能判断记录和监视过程的集中控制通信测试无源信号获取无源信号获取数字化变电站所涉及的技术通信监听记录仪规约分析仪RS232、485、CAN、Lonwork、LAN接口远动通信机规约转换装置保护测控保护测控智能通信装置LAN/Lonwork/CANRS485RS232后台监控数字化变电站所涉及的技术数字化变电站所涉及的技术数字化变电站所涉及的技术数字化变电站所涉及的技术数字化变电站所涉及的技术数字化变电站的目的和所追求的价值决定了对IEC61850应用的内涵数字化变电站技术进步的同时所付出的代价没有有效的得到全部的保障设计、运行、管理部门的责任的增加技术应用与管理方式的配合自动化的原理、甚至保护原理是否会有所改变？技术观点