智能产品介绍西电集团.ppt

1、西安西电高压开关有限责任公司XIAN XD HIGH VOLTAGE APPARATUS CO.,LTD.西安西电高压开关有限责任公司XIAN XD HIGH VOLTAGE APPARATUS CO.,LTD.智能化产品介绍 西安西电高压开关有限责任公司1 1 概述概述1.1目前国内外数字化变电站发展现状1.2西开有限智能化组件研发概况2 2 西开有限智能化产品介绍西开有限智能化产品介绍2.1西开有限智能一次设备智能组件介绍2.2国网智能化变电站配置要求概述2.3西开有限产品对于针对国网智能化变电站的解决方案2.4西开有限各项智能化产品具体工程应用介绍1 1 概述概述2009年5月21日,国

2、家电网公司明确提出建设“具有信息化、自动化、互动化的智能电网”，计划到2020年全面建成统一坚强的智能电网。2010年3月5日，国务院总理温家宝在十一届全国人大三次会议上的政府工作报告中明确指出：“推广高效节能技术，积极发展新能源和可再生能源，加强智能电网建设”。智能电网建设首次在政府报告中出现，表明由我国电力企业率先倡导和实施的智能电网建设规划得到了党中央、国务院的高度重视，并从企业行为上升为国家战略。在智能化开关技术方面，虽然有国外同类先进技术可以借鉴，但智能化开关设备的研发设计，主要依靠自主创新和自主制造，智能化开关设备技术的突破，将为我国智能电网的建设提供强有力的设备支撑。1.1目前智

3、能化变电站国内外发展水平国外现状：国外现状：上世纪末开始了智能化变电站的理论研究，IECTC57技术委员会,于1996年开始着手建立变电站通信网络和系统规约IEC61850。2004年正式发布了面向未来变电站内通讯网络和系统的标准IEC61850，并由ABB、SIEMENS、AREVA、GE等公司投入智能化变电站系统的研发工作,同时进行了变电站开放通讯示范工程建设。目前国际上智能化变电站的研究已从实验室阶段进入实际工程应用阶段。虽然国内变电站综合自动化系统得到初步的广泛应用，大大提高了虽然国内变电站综合自动化系统得到初步的广泛应用，大大提高了变电站的自动化水平，但目前存在诸多问题。变电站的自动

4、化水平，但目前存在诸多问题。1)1)在传统设计变电站上，各个厂家间设计标准不同、通讯协在传统设计变电站上，各个厂家间设计标准不同、通讯协议不兼容、通讯方式多种多样，站内通信网络无法实现信息共享等问题，议不兼容、通讯方式多种多样，站内通信网络无法实现信息共享等问题，导致在工程应用中，常常花费大量时间和精力于实现多种通信规约间的导致在工程应用中，常常花费大量时间和精力于实现多种通信规约间的系统接入与测试。系统接入与测试。2)2)在传统变电站运行中，存在二次电缆过多，信号定义混乱，在传统变电站运行中，存在二次电缆过多，信号定义混乱，系统结构复杂，网络通信的实时性和可靠性不高等问题，增加了运行维系统结

5、构复杂，网络通信的实时性和可靠性不高等问题，增加了运行维护的难度。护的难度。3)3)现有传统变电站自动化系统无法适应不同电压等级变电站现有传统变电站自动化系统无法适应不同电压等级变电站对功能和性能的不同要求，无法实现调度自动化系统无缝联接，也无法对功能和性能的不同要求，无法实现调度自动化系统无缝联接，也无法满足大电网、大系统分层分布式监控的要求，成为阻碍电网发展的瓶颈。满足大电网、大系统分层分布式监控的要求，成为阻碍电网发展的瓶颈。国内现状：国内现状：随着光纤通讯、以太网技术和智能电气设备的不断发展成熟，基于通随着光纤通讯、以太网技术和智能电气设备的不断发展成熟，基于通用网络平台的统一开放的数

6、字变电站自动化系统已经成为未来发展的方向。用网络平台的统一开放的数字变电站自动化系统已经成为未来发展的方向。IEC61850 IEC61850 是基于通用网络平台的变电站自动化系统的唯一国际标准，是基于通用网络平台的变电站自动化系统的唯一国际标准，它基于它基于 XML(XML(扩展标记语言扩展标记语言)技术的变电站设备自描述文档，提出在技术的变电站设备自描述文档，提出在 IEDIED(智能电子设备智能电子设备)直接上网的新型电力系统构架中直接上网的新型电力系统构架中,采用自描述文档的设备管采用自描述文档的设备管理方式，不仅用于变电站内通信，而且用于变电站与调度控制中心通信，理方式，不仅用于变电

7、站内通信，而且用于变电站与调度控制中心通信，为变电站自动化监控系统和调度自动化系统的设备管理和扩展提供了一种为变电站自动化监控系统和调度自动化系统的设备管理和扩展提供了一种新的思路。新的思路。目前，国内大多数生产厂家，智能一次设备所配用的智能控制终端、目前，国内大多数生产厂家，智能一次设备所配用的智能控制终端、合并单元及采集器，均由二次厂家研发提供，只是将一次设备与二次设备合并单元及采集器，均由二次厂家研发提供，只是将一次设备与二次设备简单的结合，虽然可以实现智能设备的功能，但不是真正的简单的结合，虽然可以实现智能设备的功能，但不是真正的“形神合一形神合一”的智能一次设备。的智能一次设备。开关

8、智开关智能控制能控制单元单元智能化智能化断路器断路器控制器控制器合并合并单元单元其他处理其他处理单元单元保护保护设备设备系统层系统层（站控层）（站控层）HMI变电站控制器变电站控制器间隔控间隔控制单元制单元XCBR光纤光纤间隔间隔1：传统设备：传统设备（现存的）（现存的）间隔间隔2：带新型传感器的智能设备：带新型传感器的智能设备（智能化）（智能化）TV/TAXCBRECT/EVT电缆电缆电网调度中心电网调度中心XSWIXSWI传统变电站组网与智能化变电站对比图设备层设备层智能组件智能组件 西安西电高压开关有限责任公司（以下简称西开有限）近年来通过不断的努力，率先由一次厂家实现了智能一次设备的研

9、发，真正做到了一次设备与二次设备的有机结合。目前在智能化产品的研发上已经取得了重大突破，掌握了智能产品研发的核心技术，西开有限公司开发出的智能化产品主要包括智能断路器和隔离开关（包含智能终端），交、直流电子式电流互感器和电子式电压互感器（包含采集器+合并单元）。在户外独立式电子式电流、电压互感器方面，西开有限目前均已有成熟的产品推向了市场，正在进一步研发与PASS、GIS和开关柜等配套的各种电压等级的互感器产品；在智能断路器和隔离开关方面，已经实现了基本功能的智能化，实现了产品的挂网运行和自制供货。西开有限目前已经实现了交、直流互感器、断路器、隔离开关等产品一、二次设备的有机结合，向产品的智能

10、化迈进了可喜的一步。目前智能化断路器、隔离开关、互感器逐步满足用户的需求，为国网公司实现坚强智能电网的建设提供优质可靠的智能产品。1.21.2西安西电高压开关有限责任公司西安西电高压开关有限责任公司智能化组件研发概况智能化组件研发概况2 西开有限智能化产品介绍西开有限智能化产品介绍2.1 西开有限智能一次设备智能组件介绍西开有限智能一次设备智能组件介绍2.1.1电子式互感器产品电子式互感器产品 西开有限公司的互感器一次设计技术在国内同行业中处于领先水平，但是公司并不满足于现状，时刻跟踪国内外先进的二次设计技术，于2001年底开始着手开发互感器的二次设备。2003年500kV电子电流互感器通过了

11、型式试验并且已经在多个工程上得以应用，08年220kV电子式电流互感器研发成功、配GIS的126kV、252kV电子式电流互感器已经在工程上大面积应用。直流方面已经有不同电压等级的电子式互感器通过了型式试验，LELB-258kV直流电子式电流互感器2010年3月初在西北（宝鸡）-华中（德阳）直流联网工程。交流输电系统中的电子式互感器110kV-500kV电子式电流互感器110kV-500kV电子式电压互感器(正在试验)110kV-500kV电子式电流电压互感器(正在试验)配GIS 110kV-220kV电子式电流电压互感器配PASS开关的电子式电流互感器配罐式断路器用的 40.5 kV-800

12、kV电子式电流互感器电子式互感器原理框图电缆SF6绝缘低压侧解决方案高压侧解决方案 110kV电子式电流互感器结构图一般参数(1)设备最高运行电压：126kV设备额定运行电压：110kV频率：50HZ额定一次电流：100-3000A额定准确限值系数(Kalf)：20额定短路是热电流：40kA(3s)额定动稳定电流：100kA额定二次输出：数字信号测量级：2D41H保护级：01CFH(9)准确级测量级：0.2S保护级：5TPE(10)额定工频耐受电压：230kV(11)额定雷电冲击耐受电压：550kV220kV电子式电流互感器结构图设备最高运行电压：252kV设备额定运行电压：220kV频率：5

13、0HZ额定一次电流：100-3000A额定准确限值系数(Kalf)30额定短路是热电流：50kA(3s)额定动稳定电流：125kA额定二次输出：数字信号测量级：2D41H保护级：01CFH(9)准确级测量级：0.2S保护级：5TPE(10)额定工频耐受电压：460kV(11)额定雷电冲击耐受电压：1050kV330kV电子式电流互感器结构图设备最高运行电压：363kV设备额定运行电压：330kV频率：50HZ额定一次电流：100-3000A额定准确限值系数(Kalf)30额定短路是热电流：50kA(3s)额定动稳定电流：125kA额定二次输出：数字信号测量级：2D41H保护级：01CFH(9)

14、准确级测量级：0.2S保护级：5TPE(10)额定工频耐受电压：510kV(11)额定雷电冲击耐受电压：1175kV500kV电子式电流互感器外形图设备最高运行电压：550kV设备额定运行电压：500kV频率：50HZ额定一次电流：100-4000A额定准确限值系数(Kalf)30额定短路是热电流：50kA(3s)额定动稳定电流：125kA额定二次输出：数字信号测量级：2D41H保护级：01CFH(9)准确级测量级：0.2S保护级：5TPE(10)额定工频耐受电压：740kV(11)额定雷电冲击耐受电压：1675kV110kV电子式电流互感器实物图220kV电子式电流互感器实物图330kV电子

15、式电流互感器实物图500kV电子式电流互感器实物图配126kV GIS电子式电流电压互感器设备最高运行电压：126kV设备额定运行电压：110kV频率：50HZ额定一次电流：100-3000A额定准确限值系数(Kalf)30额定二次输出：数字信号测量级：2D41H保护级：01CFH(9)准确级测量级：0.2S、0.2保护级：5TPE、3P(10)额定工频耐受电压：230kV(11)额定雷电冲击耐受电压：550kV配PASS开关用电子式电流互感器一次采集接线配置图（A、B、C三相）采集器采集器合并单元合并单元IEC61850-9-2多模光纤配PASS开关用电子式电流互感器西开有限XDMU系列合并

16、器根据电网要求和现场运行经验，目前XDMU系列合并器具备以下自诊断能力：1）采集器供电电压异常自诊断功能（激光功率太或者太小，取能供电是否正常及其激光供电和取能供电的快速切换）；2）采集器和合并器之间数据通信异常自诊断功能（光纤连接是否正常、是否有采集数据发送至合并器）；3）同步信号异常自诊断功能（如同步信号丢失，合并器中线性差值算法会进行同步计算，同步指示灯闪亮）；4）IEC61850-9-2数据发送以太网通信是否正常（合并器自身是否有数据输出，合并器和保护设备之间的通信是否正常）；5）间隔内A、B、C相的前端采集自诊断功能（每相采集是否正常，如有不正常前端面板告警灯常亮）；直流输电系统中的

17、电子式电流互感器阀厅极线直流滤波支路中性母线直流场电子式电流互感器产品LELB-800W4直流电子式电流互感器LELB-500直流电子式电流互感器LELBP-500直流电子式电流互感器LELB-258直流电子式电流互感器西开有限电子式互感器的工程应用情况交流电子式电流互感器工程应用框图1、500kV桂林变数字化试点科技项目（过程层数字采样及继电保护动模实验）2010年2月在北京中国电力科学研究院西开有限两组电子式电流互感器LGBT-500WR，一组电压互感器和一组智能终端通过了试验测试，各项参数满足工程需要，产品性能稳定可靠。参与本次试验的还有国内南瑞、南自、四方和国外的阿海法。动模试验配置图

18、（南方电网）西开CT和PT采集器（动模实验现场）西开有限有5台LELB-258 光CT运行于500kV西北（宝鸡）华中（德阳）直流联网工程。德阳：2台（分别运行于极和极站）宝鸡：3台（极站一台和极站两台）2 2、德宝工程西开有限、德宝工程西开有限LELB-258 LELB-258 光光CTCT应用情况应用情况西开合并单元(1-4)西开采集器(1-4)信号柱南瑞A系统B系统西开258kV光CT现场运行接线图 LELB-258kV直流电子式电流互感器的各项指标满足工程参数要求，运行稳定可靠。依托500 kV德阳-宝鸡直流输变电工程,开展华中电网直流变电站的试点工作,是一个良好的开端,西开有限LEL

19、B-258kV电子式电流互感器用于直流输电系统直流滤波器支路上电容器不平衡电流测量的成功应用为800 kV直流变电站换流站的建设打下了基础,为国家建设更趋科学、有序和可靠的坚强智能电网提供了有力保障。我们所开发的ZNK1系列智能开关设备控制单元位于过程层中，该智能控制单元具有按照IEC61850协议与间隔层通讯，配置断路器参数，控制断路器动作等功能。2009年我们相继完成了220KV、550KV用断路器智能控制单元的研制任务。2.1.2开关设备智能组件产品介绍ZNK1系列智能开关设备控制单元具有2个独立的100Mbit/s以太网口,按IEC618502821标准和保护测控装置通信,支持GOOS

20、E双网配置，可选配操作回路,就地安装在开关现场。智能控制器与一次设备之间采用硬接线连接。智能控制单元与间隔层保护测控装置之间通过面向通用对象的变电站事件(GOOSE)实时传送信号量。间隔层保护装置的跳闸命令以及测控装置的跳合闸命令,按不同的GOOSE优先级传送到智能控制单元,由智能控制单元通过硬接线输出到一次设备,达到取消屏间硬连接线的要求。现阶段保护测控装置的开入和开出部分,按数字化变电站系统的要求进行设计。2.1.2.1ZNK1系列开关控制单元（控制功能单元）开关智能控制单元外形图ZNK系列智能开关控制单元作为数字化变电站三层结构中过程层的典型设备，主要担负一个间隔内一次设备位置和状态告警

21、信息的采集和监视，对设备的智能控制，并具有防误操作功能。按照不同类型的一次设备，可配合我公司40.5-550KV各个电压等级的断路器产品使用。ZNK系列断路器智能控制单元（以下简称ZNK或装置）适用于一个完整的单跳闸线圈的断路器间隔最大容量双母线带旁母接线形式：1个断路器和6个刀闸。ZNK系列智能开关控制单元的应用，光缆彻底取代了电缆，各类信息全部通过光缆交互，将传统断路器改造为满足数字化需求的智能一次设备。1)适用范围适用范围ZNK系列开关智能控制器ZNK系列开关智能控制器应用连接图2)装置功能详细介绍a开入功能装置开入功能提供32路经光电隔离的空触点开入，用于本间隔内断路器、刀闸的位置和一

22、次设备告警信息的采集和监视。信号采集回路具有防止接点抖动的能力。装置除了硬接点开入外，还支持符合DL/T860.72-2004标准的GOOSE服务，满足过程层和间隔层智能设备之间开关量和控制数据交换。简称GOOSE开入。b开出功能装置提供15路硬开出接点。其中第DO1、DO2路作为保护用断路器的分合控制，第DO3-DO15路作为通用控制。为了保证控制出口的安全性，装置除了提供具有公共端的合闸分闸接点外，还提供独立的接点控制开出的电源，有确保装置异常时，分合开出的可靠性。装置除了硬接点开出外，而且还通过GOOSE机制采集的信息或自身通过逻辑判断出的信息传送给过程层网络，供需要这些信息的智能设备选

23、用。简称GOOSE开出。c机构操作箱控制回路功能操作回路适用于具有单跳闸线圈三相的断路器控制操作，包含分合闸回路、分合闸保持回路、防断路器跳跃回路、压力闭锁回路、SF6及其他闭锁回路、位置监视回路、信号回路。其中防断路器跳跃回路和闭锁回路可根据用户的选择灵活取消。c逻辑闭锁功能防误措施是保证刀闸操作正确实施的重要措施之一，不但操作人员的安全意识加强，必要的设备防误措施也是非常重要的。目前电力系统使用的防误闭锁装置主要有：机械联锁、电气联锁、机械程序锁、微机式。本装置内部可实现可靠的硬件逻辑闭锁功能。d对时功能支持SNTP对时方式。对时精度：1ms。e通讯功能装置适用于符合IEC61850规范的

24、全数字化变电站，开关量数据和控制命令以GOOSE机制在过程层设备和间隔层设备之间双向传递，通过定制服务，实现过程层网络中智能设备之间的信息共享。f智能开关控制单元GOOSE报文配置功能如上图所示，ZNK系列开关智能控制器除提供用于操作断路器的GOOSE服务外，按照IEC61850标准，还提供从外部进行配置的通讯服务，可以通过以太网对智能断路器控制器内部GOOSE收发参数进行配置。部分可配置参数如：以太网应用标识（APPID）、控制块标记（GoCBRef）、数据集标记（DatSet）应用标记（GoID）、源MAC地址、目的MAC地址、配置版本号（ConfRev），测试模式（Test）、通道数（N

25、umDatSetEntry）等。下图即为GOOSE配置界面图：ZNK开关智能控制器GOOSE配置界面g记录功能(1)事件顺序记录，按时间顺序记录通用开入变位、来自过程层网络的GOOSE开入信息。(2)异常告警记录，详细记录装置自检告警信息。(3)记录容量，可循环记录200次事件和告警信息。h装置自检功能装置自检功能包括开出回路、定值、程序、电源等自检项目。当在出现异常时，设备输出告警灯点亮，同时发送GOOSE告警信号，并根据其严重程度决定是否闭锁装置功能，防止事故的进一步扩大。变电站全数字化改造后，光纤网络报文取代了传统电缆。复杂的网络报文给调试维护工作带来了不便，因此装置提供了详尽GOOSE

26、报文记录和网络自检机制。根据告警信息可快速定位故障，提高维护效率。2.1.4 断路器设备在线监测装置（状态监测功能单元）断路器设备在线监测装置（状态监测功能单元）断路器在线监测装置结构图根据国网导则要求，我们将各个不同监测功能汇总到一台IED装置。如图示，ZNK系列开关设备在线监测装置由主控制器和传感器组成。每台断路器都配有一个主控器，每个主控器通过后端的电缆分别和传感器相连接。主控制器都通过光纤以太网和站控层进行数据交换，本主控器以IEC61850服务器模式来为站控层服务器提供服务，保证站内监控服务器能够将各主控器的数据以及判断结果收集起来方便站内管理人员的查看。1)在线监测装置功能介绍通过

27、安装的各种传感器和辅助触点的在线测量，得到开关的机械部件运动的位移信号和电气操动器件的电流信号，具体包括：分闸、合闸过程中动触头的行程时间曲线分/合闸线圈电流波形储能电机的电流波形辅助触点的开关状态量离线试验开关断口状态量温湿度告警状态检测SF6气体的密度、微水的参量2)分合闸线圈电流实时监测监测操作线圈电流，绘制电流时间曲线，有效地分析判断操动机构的状态。通过对线圈电流的监测可以了解断路器操动机构的情况。根据测得的电流波形计算操动机构启动时间、线圈通电时间等。根据断路器自身参数范围，比较判断操动机构是否出现铁芯空行程、弹簧卡涩、匝间短路等故障。采用弹簧储能传感器将弹簧储能量转换为电信号。储能

28、传感器是由金属弹性体、电阻应变片和检测电路构成。它具有较高的精度、较好的线性特性以及可靠的抗干扰能力。其厚度很小(9-12mm)，安装在弹簧底座上。检测电路使用惠斯登电桥，可以抑制温度变化的影响和干扰，比较方便的解决补偿平衡加权问题等，工艺采用独特的电路屏蔽技术，使其具有较强的抗干扰能力和较高的可靠性，可在电磁干扰环境下长期稳定工作。3)弹簧储能在线监测图2-14弹簧状态监测传感器原理图4)SF6气体微水、密度实时监测监测SF6气体的密度、微水、温度、压力、露点、监测是否有气体泄露或者压力变小。通过带有变送装置的传感器把断路器的SF6状态引入系统进行监测。气体密度温度监测装置气体微水监测装置储

29、能状态，气体密度监测显示2.1.5智能隔离开关设备的在线监测装置智能隔离开关设备的在线监测装置ZNK系列开关设备智能控制器中的的隔离开关在线监测装置可以对隔离开关使用过程中的几个关键的模拟量进行测量，如通过测量电机输出轴的扭矩，获得连杆机构的扭矩，通过无线测量温度模块，测量触头温度等。装置将这些信号汇总后，以基于IEC61850的接口的报文的形式通过光纤以太网发送给站控层主机。扭矩测量曲线图1)隔离开关与操作机构的连杆扭矩的实时在线监测通过ZNK系列开关设备智能控制器附带的隔离开关在线监测装置可以对隔离开关连杆扭矩实时在线监测。装置通过在驱动电机的输出轴上安装一台扭矩传感器的方式来测量系统扭矩

30、，同时传送信号到控制箱内部进行处理，最后通过RS485或以太网线将扭矩测量值输出到上位监测系统。如图所示，通过系统的测量隔离开关与操作机构的连杆扭矩可以发现任何情况下显现的连杆故障。根据特定型号的隔离开关，设定一从开位到关位和从关位到开位的扭矩正常范围。对实时测量的扭矩曲线进行判断，当高于或低于正常扭矩范围则认为连杆系统异常，同时发出报警信息。这样就降低了隔离开关维护成本，方便了后期维护，真正实现了在线检修。2)隔离开关隔离开关设备在线监测装置（状态监测功能单元）设备在线监测装置（状态监测功能单元）触头温度测量原理图如图所示，在隔离开关触头附近安装一台无线测温模块对触头位置的温度进行测量。无线

31、测温模块发送携带触头温度信息的无线射频信号到隔离开关控制箱，在控制箱内部有接收模块与之相对，它只接收特定测温模块发来的温度信息。射频信号采取多重加密校验，保证了信号传输的安全性和可靠性。控制箱内的接收模块将温度信号转化后以数字量的形式输出给控制箱的主控制器，主控制器最后再通过RS485或以太网线将温度测量值输出到上位监测系统。通过这种解决方法可实现永久测量隔离开关的温度，用户可根据具体使用条件，设定温度报警极限，如标准橙色预警60，橙色预警70。该测量系统是一种可以提高隔离开关寿命和可靠的检测危险点的高安全系统。配合隔离开关智能控制器对刀闸位置及电机状态等开关量的监测，该解决方案可实现隔离开关

32、刀闸实时监控，操作监控，操作的安全，和危险点报警等功能，同时还具有安装和维护简单，寿命长等优点，可为用户提供满意的隔离开关在线监测解决方案。我公司研发的智能化产品的优势：1)我公司可成套提供自主研发的电子式互感器（合并器），智能断路器（智能控制单元,智能在线监测单元），智能PASS开关等设备。由于我公司前身为一次厂家，有着多年一次开关设备的生产经验，根据一次断路器各项特性开发智能控制器单元和在线监测装置单元，保证了运行的可靠性。2)对于智能开关设备的数字接口，目前尚无国标发布。我公司产品设计开发和型式试验严格按IEC62271-3高压开关设备和控制设备基于IEC61850的数字接口标准执行，在

33、许昌开普实验研究院通过所有型式试验，保证了整个智能设备系统的可靠性。2.1.6 西开有限研发系列智能化产品的西开有限研发系列智能化产品的优势优势2.2智能化变电站配置要求概述智能化变电站配置要求概述智能化变电站是坚强智能电网的重要基础和支撑。按照“统一规划、统一标准、统一建设”的原则，国网编写了智能变电站技术导则。其中蕴涵了积极创新变电站建设理念，着力推广新技术，探索新型运营管理模式的思想，力求充分展现智能变电站技术的前瞻、经济合理、环境友好、资源节约等先进性，引领智能变电技术发展方向。智能变电站的体系结构分为设备层、系统层。设备层由变压器、断路器、互感器等多设备对象组成，完成能量传输及测量、

34、控制、保护、计量等功能。在设备层中，智能综合组件是灵活配置的物理设备，包括如下逻辑单元：a）通讯单元b）测量单元、控制单元、保护单元、计量单元、状态检测单元中的一个或几个单元外置的智能综合组件的形态可以是状态检测的智能附件、测控装置、保护装置。每个设备可以是如下形式之一：a）独立运行的电力功能元件加上外置的一个或多个智能综合组件。b）电力功能元件加上内嵌的包含状态监测单元的智能综合组件加上外置的一个或多个智能综合组件。c）电力功能元件加上内嵌的智能综合组件。在系统层中，包括网络通讯系统、对时系统、后台监控系统、站域保护、对外通讯系统等子系统。其中，SCADA、操作闭锁、同步相量采集、电能量采集

35、、备自投、低压/低频解列、故障录波、保护信息管理等各项功能应高度集成一体化。根据变电站的电压等级和复杂程度，可以集成在一台计算机或嵌入式装置，也可以发布在多台计算机或嵌入式装置。系统层设备层智能综合组件电力功能元件智能综合组件电力功能元件智能综合组件电力功能元件站域保护站域保护系统层网络设备一设备二设备三服务器/工作站服务器/工作站外部通讯站智能变电站体系结构图MMS等2.3.1智能PASS开关设备解决方案在该方案中，通过ZNK系列智能控制器装置实现对ZHW4系列PASS开关的智能化控制，将PASS开关专用LENVQB系列电子式电流互感器和ZNK系列智能控制器功能有机整合后形成专用的智能组件控

36、制柜放置于PASS开关本体旁，通过专用交换机实现对上位按IEC61850标准与系统层通讯。本方案完全按照分布式系统的设计要求，就地安装在过程接口单元，采集状态在线监测信号，通过以太网与安装在控制室的系统设备相连接，实现全变电站的智能化。在设计过程中充分考虑了控制系统的安全性，各种闭锁、开放控制电路的设置，高可靠性连接元件的选用，新型大接点容量继电器的使用，出口继电器校验等措施，保证了装置能更安全可靠地运行。2.3西开有限产品对于针对国网智能化变电站的解决方案采集器采集器合并单元合并单元IEC61850-9-21个个LPCT测量线测量线圈圈1 1个罗氏保护线圈个罗氏保护线圈多模光纤PASS开关间

37、隔内支持电子式互感器的智能化开关设备解决方案ECTECT的特点的特点1）电子式电流互感器（ECT）采用Rogowski和低功耗LPCT线圈实现大电流传变，使其具有无磁饱和、频率响应范围宽、精度高、暂态特性好等优点。电流互感器测量准确度可达0.2S级，保护可达5TPE级；2）ECT一次传感部分具备一保护和一测量传感元件，每个传感元件由两路独立的采样系统进行采样互为备用，大大提高了一次采样的稳定性;3）合并器提供同步信号输入通道，可以接收变电站同步信号进行采样（秒脉冲）。如果变电站同步信号丢失，合并器采用插值法进行同步；4）ECT具备完备的自检功能，若出现通讯故障或采样异常，保护装置将会因收到错误

38、标识或收不到校验正确的数据而可以直接判断出互感器异常,合并器前面板上会发出告警指示；5）合并单元满足6路正常输入，1路备份和至少2路以太网输出；6）合并单元同时支持IEC60044-8(GB20840.8)和IEC61850-9-2等规约，在工程应用时能灵活配置；PASS开关用ZNK系列智能开关控制装置针对我公司生产的PASS开关研制，同时也可以与其他厂家生产的PASS开关配合使用。硬件、软件模块化，通用灵活。具有高性能、一体化程度高，高安全性、高可靠性的特点。装置内部具有完善的自检功能。全面支持数字化变电站分层分布式应用。支持过程层采用GOOSE方式进行保护跳合闸信号及保护间配合信号的传输。

39、对于ZHW4-126(L)/T3150-40型复合式组合电器在一个间隔内一个断路器和两组三工位隔离开关的典型配置，可使用ZNK1型开关控制单元通过开入功能采集间隔中断路器及三工位开关位置信息，全站状态信息（位置和状态信息）可以通过GOOSE定制服务得到，同时通过开出功能实现对间隔内断路器和隔离开关动作的控制。在装置可内实现可靠的间隔内逻辑闭锁功能和全站逻辑闭锁功能。装置设置有逻辑闭锁压板，可作为逻辑闭锁功能投退使用。总之，通过ZNK1型开关控制单元可为本间隔PASS开关设备提供一个标准的基于IEC61850的数字接口，并实现一些闭锁控制等控制功能，实现了PASS设备控制和状态采集的就地智能化，

40、数字化。1断路器分闸位置2断路器合闸位置3控制回路断线4事故总信号5就地位置6远方位置7手动操作8手跳闭锁备投9绝缘气体压力低10逻辑闭锁逻辑压板11检修闭锁压板12三工位1/隔离合位状态13三工位1/隔离分位状态14三工位1/接地合位状态15三工位1/接地分位状态16三工位2/隔离合位状态17三工位2/隔离分位状态18三工位2/接地合位状态19三工位2/接地分位状态20电机过流过时故障1保护跳闸输出2断路器分闸输出3断路器合闸输出4三工位1/隔离合5三工位1/隔离分6三工位1/接地合7三工位1/接地分8三工位2/隔离合9三工位2/隔离分10总报警信号输出11逻辑硬输出112逻辑硬输出213逻

41、辑硬输出3PASS开关部分开入开出信号列表开入量开出量2.3.2对AIS支持电子式互感器的智能化开关设备智能综合组件汇控解决方案间隔内支持电子式互感器的智能化开关设备智能组件解决方案断路器ZNK1型开关智能控制单元XDMU01型合并单元ZNK系列在线状态监测单元ZNK1型控制单元保护装置其他附件断路器,其他开关智能综合组件一次设备如图所示，在AIS间隔内的设备层智能开关设备是采用支持电子式互感器的智能开关设备解决方案。在断路器内或旁边采用汇控的方式，将各个功能单元模块作为附件的形式组成“一次断路器+智能综合组件”的模式。LENVQB系列电子式PT/CT，ZNK系列智能开关设备控制器，ZNK系列

42、在线状态监测单元都作为各功能单元附件。我公司产品完全符合国网对智能综合附件可以集成，可以分散可以外挂等任意组合灵活架构的要求。我公司XDMU01型支持IEC618509-2方式SMV报文传输的合并器以支持总线方式的SMV采集报文。ZNK1型开关智能控制器支持符合DL/T860.72-2004标准的GOOSE服务，满足智能组件内部数据的交换。变电站所有装置的交流采样数据通过与MU合并单元通信获得，各种测量与保护装置的交流采样部分全部取消，通过GOOSE网络传输智能组件内部的跳合闸和保护间配合信号，智能组件与系统层使用IEC61850标准的MMS等报文格式进行信息交互。2.3.3常规变电站的数字化

43、改造解决方案目前正在运行的大多数常规变电站都不是智能化变电站，为了满足客户对在原有变电站基础上进行数字化变电站改造的需求，我们特别提供了对常规变电站改造的解决方案。如图所示在传统常规的变电站的配置图中，间隔层保护测控装置与开关设备及一次互感器线圈通过电缆进行连接，保护测控装置采集到电流电压信号后进行保护运算处理，再得到保护处理信号如保护跳等操作指令，直接通过电缆控制开关设备动作。同时控制及保护装置再将这些信息通过以太网送往上面的站控层。开关设备控制及保护装置（间隔层）站控层电缆以太网电磁式互感器电缆改造前常规变电站结构开关设备电磁式互感器开关智能控制器系统层设备合并单元电缆电缆光纤光纤采集器（

44、信号转换）改造后数字化变电站结构其他附件在线监测装置智能组件系统层设备层改造后的方案如图所示，改造后的开关设备仍采用传统断路器及隔离开关，我们通过给其加装ZNK系列智能控制器，实现对开关分合闸进行控制，及对开关的状态信息的采集。同时加装在线监测装置，在合适的情况下对开关设备的各个状态量进行检测。在我公司的所有互感器产品中选择适合电压等级的XDSU系列采集器，通过采集器对传统互感器的电流信号进行转换、处理变为光信号送入XDMU合并单元。采集器将采集到的电流电压信号通过串行接口转换成光信号由光纤输出。合并单元主要用于接收采集单元的数字信号，对这些信号合并、处理后按照IEC61850-9标准输出到光

45、纤以太网。最后，再与其他智能附件一起构成智能组件，实现智能化改造。本改造方案工程实施方式：本改造方案是在传统一次设备的基础上进行的，对原电站总体结构上不需要大的改动，对电磁式互感器在底座位置就地增加采集器（转换对电磁式互感器在底座位置就地增加采集器（转换模块），采集处理电流信号变为光信号送入合并单元。模块），采集处理电流信号变为光信号送入合并单元。不存在供电和光纤密封等问题。对于断路器和隔离开关，只需在常规断路器基础上，将其硬件连线接至ZNK系列开关智能控制器和在线监测装置，再通过开关智能控制器的光纤以太网口接收和发送报文信息。这种改造成本较低，改造周期短，我们只需要按智能组件的要求进行智能终

46、端和合并器配置调试即可。总之，通过模拟式输入合并单元和智能控制单元及其它附件将常规互感器和一次设备组成设备层，将传统的变电站改造为智能化变电站，这将是近几年变电站发展的主流。尤其对于老站改造，本方案更具有其它方案无可比拟的优点：1）一次设备无须更换，投资少，易于工程实施；2）便于以后升级，只需将模拟式输入合并单元改换为数字式输入合并单元即可，站控层设备无需更换；3）变电站数字化水平较高。2.4西开有限智能化产品工程化应用2.4.1 500kV桂林变数字化试点科技项目（过程层数字采样及继电保护动模实验）2010年2月在北京中国电力科学研究院西开有限两组两组电子式电流互感器电子式电流互感器LGBT

47、-500WRLGBT-500WR，一组电压互感器一组电压互感器和一组智能一组智能终端终端通过了试验测试，各项参数满足工程需要，产品性能稳定可靠。参与本次试验的还有国内南瑞、南自、四方和国外的阿海法。2.4.2 西北（宝鸡）-华中（德阳）直流联网工程西开有限5 5台台LELB-258LELB-258直流电子式互感器直流电子式互感器2010年3月9日成功挂网运行（本产品用于500kV直流输电系统直流滤波器支路上作电容器不平衡电流测量用）。图2-21动模试验配置图（南方电网）谢谢各位领导、专家！XSWI：隔离开关逻辑接点XCBR:断路器逻辑接点TV/TA:传统电磁式电流/电压互感器ECT/EVT:电子式电流/电压互感器XML:扩展标记语言IED:智能电子设备GOOSE：面向对象的变电站通用事件SMV：采样映射值报文PT/CT：电压/电流互感器GPS：全球卫星定位系统CRC：循环冗余校验MU：合并单元SU：采集器ZNK：智能开关控制器，我公司命名型号RS485：差分串行总线接口SNTP：简单网络时间协议名词注解：