数字化变电站

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1、数字化变电站技术报告二OO九年五月DigitalSubstation数字化变电站的概念数字化变电站是由智能化一次设备和网络化二次设备分层构建，建立在IEC61850通信规范基础之上，能够实现变电站内智能电气设备间信息共享和互操作的现代化变电站。四大要素：1、电子式互感器2、智能化开关设备3、网络化二次设备4、IEC61850应用与传统变电站的概要比较一电子式互感器-常规互感器的缺陷绝缘、饱和、爆炸、谐振、精度、接口等-材料技术、微电子技术及通信技术的发展互感器发展趋势传感准确化输出数字化传输光纤化电

2、力系统安全可靠和优质经济运行的需要数字电力系统建设的需要互感器发展趋势1、高低压完全隔离，安全性高，具有优良的绝缘性能和优越的性价比；2、不含铁芯，消除了磁饱和和铁磁谐振等问题；3、无CT开路、PT短路的危险，互感器的精度与负载无关；4、动态范围大，测量精度高；5、暂态特性好；6、没有因充油而潜在的易燃、易爆炸等危险；7、体积小、重量轻；8、适应了电力系统数字化、智能化和网络化发展的需要。电子式互感器的优点电子式互感器电流互感器电压互感器Pockels效应电容/电感分压原理Faraday原理罗式线圈

3、电子式互感器的分类ABB及ALSTHOM约十年前研制出无源电子式电流互感器和无源电子式电压互感器，但目前无源电子式互感器实际运用的还不多。NxtPhase公司前两年研制出全光纤无源电子式电流互感器，其计量精度满足0.2级要求，目前处于试运行阶段。国外电子式互感器的研制及应用全光纤电流互感器是一种新型的电流传感器couplerLock-inamplifier全光纤电流互感器我国二十世纪九十年代初开始电子式互感器的研究。主要研制单位有清华大学、华中科技大学、中国电力科学研究院、南瑞继保、南自新宁等。国内

4、电子式互感器的研制及应用目前，基于空芯线圈、低功耗铁芯CT、阻容分压及激光供电等技术的有源电子式互感器是国内应用最多的方案。电子式互感器的研制及应用有源电子式互感器示意（AIS）传统互感器二次输出侧以1A，5A，或100V的信号形式与电能表计、控制保护等二次设备相连接，目前绝大多数二次设备厂商提供的产品也是按此匹配的。而电子式互感器的二次输出参数则完全不同，继电保护、计量仪表及测控装置等二次装置具适合数字化的特点，与电子式互感器的应用较为接近。因此，互感器的精度等级、二次侧输出参数和与之相连的二次设

5、备匹配和无缝连接，是电子式互感器应用于工程的关键所在。电子式互感器的应用关键1.同一间隔三相电压、电流之间需考虑同步采样2.变压器差动保护从不同电压等级的多个间隔获取数据存在同步问题3.母线差动保护从多个间隔获取数据也存在同步问题4.线路纵差保护线路两端数据采样也存在同步问题电子式互感器同步采样问题基于GPS秒脉冲同步的同步采样同步方法简单秒脉冲丢失时存在危险二次设备通过再采样技术(插值算法)对就地采集单元额定延时进行补偿采样率要求高硬件软件要求高，实现难度较大但不依赖于GPS和秒脉冲传输系统同步采

6、样问题的解决方法合并单元的定义中性点ECT的SCECTc的SC(保护)ECTb的SC(保护)ECTa的SC(保护)ECTc的SC(测量)ECTb的SC(测量)ECTa的SC(测量)EVTa的SCEVTb的SCEVTc的SC中性点EVT的SC母线EVT的SC合并单元MU数字输出时钟电源配置方案将决定系统的安全性与可靠性，配置原则是保证一套系统出问题不会导致保护误动，也不会导致保护拒动。电子式互感器或就地采集单元的二次转换模块需要冗余配置。转换器中电流需要冗余采样，分别用于测量、保护启动和保护动作。合并

7、单元冗余配置并分别连接冗余的电子式互感器模块，合并单元可以安装在开关附近或保护小室。合并单元配置方案由于开放性，互操作性的不足，出现有些设备不能共享信息的问题，但由于传输延时固定，实时性较好，应用技术较成熟。采样数据传送—60044-7/8标准在互操作性上等性能有所提升，但由于是点对点通信，导致连线复杂，实时性不能完全保证，只是过渡方案。采样数据传送—61850-9-1标准采用过程总线连接，连线简单，互操作性等都能满足要求，但对通信网络性能要求很高，实时性技术还得加强，但这应该是未来发展趋势。采样数

8、据传送—61850-9-2标准二智能操作箱IEC61850的推广和现阶段数字化变电站的实施过程层网络通信问题的提出一次设备还未改造成IED（智能电气设备）产生背景IEC61850标准的推广和现阶段数字化变电站的实施智能操作箱是一种智能化开关设备，应用于数字化变电站中。因此IEC61850标准的推广以及国内数字化变电站实施是智能操作箱产生的大背景。产生背景过程层网络通信问题的提出过程层网络通信是数字化变电站的重要标志。一次设备与间隔保护的数据通信由原来的电缆连接改为光纤