智能变电站二次装置集成技术

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1、智能变电站二次装置集成技术一.面向间隔的多功能测控装置1.技术现状变电站中，采集的数据可分为稳态数据：测控、防误闭锁、电能质量等装置功能所需数据；动态数据：PMU、数据集中器等装置功能所需数据；暂态数据：故障录波，用于记录瞬时采样的数据；计量：电度表、用电管理终端；每一类数据采用独立装置完成，总体上能满足变电站监测和控制功能，但明显存在以下一些缺点：1)设备数量多，不同设备分别组网、交换机设备众多，设备成本高，施工、调试复杂；2)设备数据源不统一，导致子系统多，维护、运行复杂；3)现有组网方式使设备间对网络和交换设备具有很强的依赖性，若网络不稳定会带

2、来很大的安全隐患；4)合并单元、智能终端采用就地下放方式，只有过程层接口，而定值、数据的配置通过站控层接口配置；5)不同装置对时方式不同，使数据时标不统一，可能出现同一事件存在多种时标，给数据分析带来不便。110kV间隔技术现状现有智能变电站110kV间隔设备配置合并单元、智能终端、测控装置、故障录波、电能质量分析装置、保护装置、计量等设备。配置结构如下图所示：220kV~750kV间隔技术现状现有220kV~750kV变电站自动化系统的间隔层部分，包括测控装置、PMU、保护装置、电度表等装置，设备种类多，系统复杂。配置结构如下图：目前，测控装置的测

3、量功能单一，仅仅实现了稳态数据的测量。虽然试点项目中将测控装置、PMU、故障录波功能进行了整合，出现了三态测控装置，但其稳态、动态、暂态数据也是通过不同的物理网口及不同的规约分别上送到监控后台，没有实现真正意义上的融合。并且，现有智能变电站的测控装置基本上采用组屏设计方案，没有满足就地化运行要求。研究并开发面向间隔的多功能测控装置，整合稳态测量功能、PMU动态数据计算、电能质量监测和非关口表计量等功能，有利于电力系统数据从源头统一、简化变电站架构、推广规范化设计，从而提高变电站监控系统的集成度和自动化水平，降低建设和运行维护成本。2.技术原理原理：1

4、)以间隔为对象，将同源信息的相关功能（稳态测量、非关口计量、电能质量监视、动态相量测量等）进行硬件集成整合，满足对外规约输出要求。2)稳态测量、校核计量、电能质量监视、动态相量功能按精度和信息实时性要求，进行模块化配置。3)减少硬件种类及设备、屏柜数量，优化网络架构，降低建设和维护成本。优势：有效减少间隔层装置，有利于站内一体化信息平台的搭建。缺点：对装置的硬件水平要求高，专业融合度高。变电站多功能测控装置是以变电站内一条线路或一台主变为监控对象的智能监控设备。它既能实现本间隔的远动功能，如交流采样、状态信号采集、同期操作、刀闸控制、全站防误闭锁功能

5、，又能实现广域同步相量测量、校核计量、电能质量监测等功能。(一)110kV间隔的整合1)间隔层配置：测控装置（保测一体化装置）=测控+继电保护装置+非关口计量。通过集成整合：提升可靠性兼有非关口计量功能：功能扩展2)过程层配置：合并单元与智能终端一体化装置=合并单元+开关设备控制器+测量IED+监测IED通过集成整合：提升可靠性(二)220kV间隔的整合1）间隔层配置：测控集成整合装置=测控+相量测量+非关口计量测控装置：软件、硬件相应配置常规测控功能：支持四遥兼有PMU功能：合并兼有非关口计量功能：合并支持同期操作：功能扩展支持带时标数据上送：功能

6、扩展支持间隔级智能连闭锁：按间隔配置2)故障录波装置:在间隔层独立配置，按全电压/电压等级/变压器配置，兼有继电保护装置智能诊断功能：功能扩展3.关键技术面向间隔的多功能测控装置将原先基于光纤交换机传输的外部数据变成装置内部实时数据，实现了源端数据的统一，关键技术如下；1）精确对时技术和守时技术系统基于GPS时钟同步信号，采用IRIG-B码方式对时。支持电缆以及光纤接口方式，对时精度达到了微秒级要求，支持多种对时方式，可根据组态灵活切换。2）基于精确对时的数据同步采集技术研究精确对时的数据同步采集技术，实现稳态数据、动态数据和暂态数据的同步采集计算，

7、根据精确对时信号，在一套装置中实现三态数据时标统一。3）源端数据校核技术充分利用装置采集的冗余信息以及历史数据对实时数据进行数据源端校核，提高数据质量。4）数据高速传输技术系统面向站控层采用IEC61850MMS映射，传输所有稳态数据，全面符合IEC61850规范，硬件上采用百兆电口，传输数据速度更快。5）内部大容量信息传输技术面向间隔的多功能测控装置将原先基于光纤交换机传输的外部数据变成装置内部实时数据,内部大容量信息传输技术是关键技术。由于完成多种功能，必须采用多CPU架构，需要合理选择多CPU之间的通信接口；模拟量数据需要达到较高的采样率，开入

8、信息和控制输出信息可以速率较低，但必须保证决对的可靠性。对外的通信数据，采用双口RAM进行高速数据和录波数据