智能变电站自动化系统课件.pptx

1、智能变电站自动化系统第一章 智能变电站概述第二章 XSJ-1500智能变电站系统第三章 智能变电站关键技术第四章 智能变电站工程实施要点内容 智能变电站 smart substation smart substation 就是采用先进、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，实现与相邻变电站、电网调度等互动的变电站。 1 1. . 智能变电站保护保护测控测控集成集成优化优化在线在线式一式一体化体化五防五防程

2、序程序化控化控制与制与系统系统联锁联锁设备设备状态状态监测监测及检及检修修事故事故异常异常专家专家分析分析系统系统智能智能检测检测及控及控制制( (物物联网联网) )无人无人巡视巡视支撑支撑平台平台信息信息共享共享智能变电站概述 过程层：又称为设备层，主要指变压器站内的变压器、断路器，隔离 开关及其辅助触点，电流、电压互感器等一次设备。 间隔层：包括测量、控制组件及继电保护组件。 站控层：又称变电站层，大致包括站控系统、站监视系统、站工程师 工作台及与电网调度中心的通信系统。 智能终端：又称智能操作箱，就地实现高压开关设备的遥信、遥控、 保护跳闸等功能，并通过基于IEC 61850标准的通信接

3、口实现与过程层的通信功能。 GOOSE：面向通用对象的变电站事件（General Object Oriented Substation Event）。用于一次设备的操控及二次设备间的闭锁与联动,是一种通信服务机制。2 2.有关术语智能变电站概述 电子式互感器：一种装置，由连接到传输系统和二次转换器的一个或多个电流或电压传感器组成，用于传输正比于被测量的量，以供给测量仪器、仪表和继电保护或控制装置。 MU合并单元（Merging Unit） ：用以对来自二次转换器的电流和/或电压数据进行时间相关组合的物理单元。合并单元可是互感器的一个组成件，也可是一个分立单元。 智能一次设备：指变电站高压电器设

4、备（主要包括断路器、隔离开关、变压器）具有自动测量、自动控制、自动调节、自身状态监测及预警、通信功能。2.有关术语智能变电站概述3.3. 演进历程综合自动化8080年代数字化变电站9090年代智能变电站新时代数字保护+集控台7070年代综合自动化变电站 智能电网背景智能电网背景数数字字化化变变电电站站性能升级智能变电站概述综合自动化变电站 3.3. 演进历程智能变电站概述比较要点综自站智能站作 用互感器电磁式互感器，模拟信号输出电子式互感器，数字信号输出测量动态范围及测量精度大大提高，避免TA饱和，TV谐振。信号采集保护测控装置内完成电子式互感器完成避免对同一信号量不同装置重复采集，简化硬件设

5、计，便于实现数据同步及共享，便于实现跨间隔的站域保护及控制信号传输二次电缆大量采用光缆消除负载阻抗对保护及计量精度的影响，采用光数字信号传输，保证信号不受外部电磁环境影响，光信号传输隔离了一二次设备电气联系，提高了设备电磁兼容能力。传输网络现场总线标准以太网统一的接口、统一的协议、统一信息模型便于在同一项目中集成不同厂家的设备，提高了设备的互换性。设备间通信二次线实现GOOSE，MV以太网避免了复杂的二次线实现的联闭锁设计及投资，在过程层实现统一的接口及统一的协议，增加了设备间的互操作性。数据同步与共享不需要同步，不同装置间数据不能共享数据基于全站时钟同步，不同装置间数据共享数据同步是实现站域

6、保护及控制的基础，综合自动化的时钟同步，是为了提高事件顺序记录SOE的分辨率，智能变电站的时间同步是为了数据同步。4.智能变电站与综自站比较智能变电站概述新增设备作用合并器汇集各个采集点的数据进行数据同步，并以标准的9-2协议输出，供间隔层保护测控装置使用。智能终端完成对应一次设备的电气量、非电气量包含模拟量和开关量信号采集，接受GOOSE命令执行相关操作控制。过程层交换机实现智能设备的确定性数据传送。时钟同步系统校正站控系统及智能终端的本地时钟，实现全站数据同步采集。站域保护控制装置完成跨间隔的信号采集、保护、自动控制功能4.智能变电站与综自站比较智能变电站概述通信平台网络化设备互换性智能变

7、电站智能变电站概述一次设备智能化5 5. 技术特征信息模型标准化设备互操作性 智能终端作为智能变电站过程层的典型设备，主要完成一个间隔内一次设备位置和状态告警信息的采集和监视，并通过GOOSE规约将数字信息上传到间隔层设备。智能终端同时接收间隔层设备的GOOSE命令完成对一次设备的智能控制，实现了常规开关接入智能变电站系统。 智能终端+常规断路器是一种有效的过渡手段。未来的发展方向，是电力电子取代机械回路，大大简化二次接线、不需要智能终端的智能断路器。智能终端合并单元加热器户外智能端子箱户外智能端子箱5. 5. 主要技术特征主要技术特征 智能变电站概述5. 5. 主要技术特征主要技术特征通信平

8、台通信平台网络化网络化智能变电站概述数据属性数据属性逻辑节点逻辑节点数据对象数据对象逻辑设备逻辑设备物理设备物理设备PHDLDLNDODA实际的保护装置实际的保护装置公用公用/保护保护/测量测量/控制控制/录波录波StrOp保护动作保护动作保护启动保护启动generalphsAphsBphsC是否动作（总）是否动作（总）A相是否动作相是否动作B相是否动作相是否动作C相是否动作相是否动作接地距离接地距离I段：段：PDIS1接地距离接地距离II段：段：PDIS2接地距离接地距离III段：段：PDIS31100分层模型分层模型信息模型信息模型标准化标准化5. 5. 主要技术特征主要技术特征 智能变电

9、站概述5. 5. 主要技术特征主要技术特征 设备互设备互换性换性替换智能变电站概述设备互设备互操作性操作性5. 5. 主要技术特征主要技术特征 站域备自投装置向各个智能终端发GOOSE命令完成全站备用电源自投功能。差动保护装置向各侧智能终端发GOOSE跳闸命令完成故障变压器切除行为。智能变电站概述1)实现一次设备智能化和二次设备网络化，使变电站的整体设计、建设、运行成本降低。2)一次设备智能化主要体现在智能电子设备（智能终端）集成在GIS组合电器中，有效地减少变电站占地面积。 3)采用合并器，解决不同设备需要重复采集同一信号带来的设备重复投资问题，采用电子式互感器，提高了信号精度及量程范围，消

10、除电磁式CT饱和等问题。4)利用网络替代二次电缆，有效解决二次电缆交直流串扰带来的电磁兼容、传输过电压和两点接地等问题。5)基于实时以太网的网络通讯系统，利用少量的光纤取代复杂的控制电缆；保证信号传输的可靠性及设备抗电磁干扰能力.智能变电站概述6.6.智能变电站智能变电站主要优点主要优点6.6.智能变电站智能变电站主要优点主要优点6) 在全站同一时钟同步基础上，实现全景数据（稳态、暂态、动态）的采集，保 证参数和信息的实时性、精确性和全面性；7)在一次设备智能化和二次设备网络化基础上面向对象信息建模，实现信息共享，消除信息孤岛，避免重复信息采集和减少控制接线，解决设备间的互操作问题。8)完善的

11、智能设备、智能组件，协同完成站域控制，变电站的各种功能可共享统一的信息平台，避免设备重复，也便于变电站新增功能和扩展规模；便于实现在线式五防技术、广域式保护和联锁、广域式电压无功调节、故障隔离和定位；9)实现一次设备在线监测、状态检修，进一步提高自动化设计和管理水平，以及运行和维护效益智能变电站概述7. 110kV7. 110kV智能变电站典型实现形式 智能变电站概述交换芯片内置双环网（研发阶段）主要组网模式：点对点直采直跳（逐渐淘汰）SV GOOSESV GOOSE单独组网网采网跳（常用）SV GOOSESV GOOSE两网合一网采网跳（中低压，研发中）四网合一（中低压，研发中）以太网冗余方

12、式：单星型（110kV站）双星型（220kV站）单环网（220kV站）双环网（500kV站）设备配置方式采集器合并单元分离（户外常规断路器、常规互感器）采集器合并单元综合（户外GIS组合电器）采集器、合并单元、智能断路器终端综合（户内GIS组合电器）采集器、合并单元、智能断路器终端、保护测控设备综合综合（110kV以下户内外常规互感器及断路器）智能变电站实现形式概览 7.110kV7.110kV智能变电站几种典型形式 智能变电站概述7.7.智能变电站实现的几种形式 智能变电站概述7.7.智能变电站实现的几种形式 智能变电站概述7.7.智能变电站实现的几种形式 智能变电站概述7.7.智能变电站实

13、现的几种形式 智能变电站概述交换芯片内置二次设备功能集成化第一章 智能变电站概述第二章 XSJ-1500智能变电站系统第三章 智能变电站关键技术第四章 智能变电站工程实施要点主要内容1. 系统结构站控层间隔层过程层智能变电站系统结构分为三层两网。三层：站控层、间隔层、过程层两网：过程层网络负责过程层设备与间隔层设备数据交换；间隔层网络负责站控层设备与间隔层设备数据交换。站控层：监控计算机及综合服务器、时钟服务器过程层：本间隔的信号采集、保护控制功能终端，集采集器、合并单元、本地保护、测量控制间隔层：涉及多间隔信息的保护测控设备，如差动保护、备自投、电压无功控制2. 技术特点1) 采集可靠：目前

14、电子式互感器技术不够成熟条件下，工程宜采用电磁式互感器接入的模式，保护测控设备兼容电磁式及电子式互感器两种接入模式。2) 设备优化：根据国网公司优化智能电子设备IED最新需求动态，110kV及以下保护测控装置宜采用信号采集、信号合并、本地保护、智能操作回路为一体的智能终端，将间隔层与过程层设备充分整合，减少交换机使用，提高系统性价比及可靠性。3) 网络优化：信号采集及开关量传送通过网络通信方式实现主变保护、站域五防、站域保护和联锁、备用电源自投、站域电压无功控制等跨间隔保护测控功能，较少二次接线。4) 一体化监控平台：通过系统集成优化，实现全站信息的统一接入、统一存储和统一展示，实现运行监视、

15、操作与控制、信息综合分析与智能告警、运行管理和辅助应用等功能。 5）统一硬件及软件平台设计，提高重用性及可靠性，降低运行维护的难度，减少了备品备件种类。6）采用面向对象技术开发的系统配置工具，遵循IEC61850及IEC61131-3标准将逻辑节点LN与功能模块FDB结合一体化图形化建模，实现“虚端子”的图形化灵活配置，自动生成装置配置ICD文件，降低了现场工程实例化配置的难度。7）实现了配置文件在配置工具软件与装置硬件间图形化编辑、修改、上传、下载、导入、导出、校核等多项功能，方便用户对装置配置文件的工程维护。8) 根据时钟源配置确定对时方式，多种对时方式灵活选择，实现全站数据同步采集。9)

16、 断路器动作次数及冲击电流监视，变压器温度、瓦斯在线监测，实现在线监测、故障诊断、远程诊断维护、状态检修功能。 2.主要特点 3. 站控系统-系统构成4. 站控系统-组网原则及安全分区nMMS网： 站控层与间隔层，采用单星形以太网结构 (跨小室时使用光纤) ；nSV网：间隔层保护测控装置点对点方式直接采样，站域保护测控装置与间隔层保护测控装置的交流信号传输，按照IEC61850 9-2点对点或网络方式通信；nGOOSE网：逻辑功能需要联、闭锁的其他装置采集的开关量信号、驱动断路器分合闸控制信号通过GOOSE组网通信方式，也可采用GOOSE的点对点协议直接驱动跳合闸。n校时网：全站设置一套GPS

17、卫星主时钟，各个电压等级设置时钟信号扩展板，时钟扩展板与主时钟间实现光纤传送IRIG B码信号，各个保护测控设备与时钟扩展板间双绞线RS-485接口连接，采用IRIG B码校时，主时钟与站控计算机组采用SNTP协议校时。4. 站控系统-组网原则及安全分区4. 站控系统-功能体系数据采集及处理 按电气间隔分布配置或集中配置综合测控终端，完成开关量、模拟量、脉冲量等信息的实时采集及处理，并将处理后的信息上传控制操作功能 控制各电气间隔的断路器、电动隔离刀闸的分闸/合闸操作。控制操作可由站级工作站实现，也可在各间隔层测控终端通过手动操作完成。防误操作闭锁功能 系统软件对所采集的信号量可实行防误闭锁，

18、对非采集量可与“五防”电子钥匙通信，获取状态信息，进行防误闭锁。4. 站控系统-核心功能报警及事件记录功能 将遥测越限、正常遥信变位、事故变位、SOE、保护信息、遥控记 录、操作记录等信息集中统一管理，分类记录并处理。历史记录功能 负责定期的将处理好的数据分类保留入历史库，以供趋势分折、 统计计算之用。显示打印功能 支持多窗口、分层显示各种接线图、地理图、系统图、曲线、潮流图、动画、动态实时数据、事件列表、保护信息、报表、三维棒图等，可人工、自动或定时打印各种报表、曲线、事件等。 4. 站控系统-核心功能操作票系统功能 能生成、预演、执行、管理及打印操作票。保护设备管理功能 保护设备库管理、定

19、值召唤及设置、保护信息的处理等。故障录波分析功能 对系统汇集的故障、保护动作数据处理保存，并进行波形显示、矢量、相位分析、故障分析、打印等。 4. 站控系统-核心功能5. 系统建模变电站系统功能模型变电站设备连接属性模型智能电子设备IED能力描述模型智能电子设备IED逻辑节点内部逻辑模型1). 系统建模通过系统配置工具及IED配置工具实现，包含4个方面的建模内容系统配置工具IED配置工具2)系统配置工具系统配置工具主要完成：1.变电站一次设备连接拓扑关系配置2.二次设备之间的模拟量采样、开关控制信号虚拟连接关系配置3.二次设备间网络划分及通信参数配置变电站系统配置是对变电站系统各设备之间交互信

20、息与通信信息进行建模，目的是完成全站系统的通信网络划分和设备之间信息交互模型，最终生成全站系统配置文件SCD。3) IED配置工具PL1500智能变电站图形化系统配置工具采用组态技术进行保护控制设备功能重构与IEC61850IEC61850逻辑节点信息模型统一建模的方案，对全站系统和各IEDIED的配置信息进行管理和设置。 利用IEC61850IEC61850标准模块化思想和面向对象相结合的思路，针对IEDIED将IEC61131IEC61131中PLCPLC功能模块FDBFDB看成是可执行多种任务的结构的控制器，通过功能模块FDBFDB定义的配置、资源、功能块分别与IEC61850IEC61

21、850中定义的服务、LD, LNLD, LN映射，将IEDIED中各种逻辑节点映射为一个个的功能块FDBFDB。 4) 4) IED信息建模树形层次结构智能终端节点树型结构数据类型节点树结构功能模块信号建模4) IED功能模块信号建模描述功能块输入信号描述功能块间信号逻辑关系5) IED逻辑功能建模 工程实施时，IEDIED功能配置中，一系列图形化的逻辑节点LN功能块与逻辑与非门配合，基于组态思想搭建起来，第一，构建出智能终端IEDIED各逻辑节点LN内部的逻辑关系；第二，构建出不同IED分布式功能逻辑节点LN之间的逻辑连接关系，从而表达出IED设备间的关联、虚拟输入/输出关系。描述功能块内部

22、原理及逻辑关系描述功能块输入信号定义描述功能块输出信号定义及与IEC 61850映射关系测量测量逻辑节逻辑节点点标识符标识符三相电流测量CMMXUCMMXU零序电流测量RESCMMXURESCMMXU序电流测量CSMSQICSMSQI三相电压测量VMMXUVMMXU6) XSJ-1500 6) XSJ-1500 智能终端典型逻辑节点(LN)(LN)零序电压测量RESVMMXURESVMMXU序电压测量VSMSQIVSMSQI频率测量MFMMXUMFMMXU功率、功率因数和电能测量PWRMMTRPWRMMTR差动电流/制动电流MDIFMDIF保护保护逻辑节点逻辑节点标识符标识符瞬时过流保护PHP

23、IOCPHPIOC限时过流保护PHPTOCPHPTOC方向过流保护DPHPDOCDPHPDOC复压闭锁方向过流保护DPHPVOCDPHPVOC负序过流保护NSPPBRNSPPBR正序过流保护PSPTOCPSPTOC零序过流保护EFPTOCEFPTOC本地直接跳闸DTTDTT保护逻辑节点保护逻辑节点标识符标识符零序过压保护ROVPTOV ROVPTOV 热过负荷保护T1PTTRT1PTTR过电压保护PHPTOVPHPTOV低电压保护PHPTUVPHPTUV正序过电压PSPTOVPSPTOV正序低电压PSPTUVPSPTUV负序过电压NSPTOVNSPTOV三相不平衡电压保护REVPVCBREVP

24、VCB保护逻辑节点保护逻辑节点标识符标识符低频保护DAPTUFDAPTUF过频保护DAPTOFDAPTOF后加速保护CVSOFCVSOF过负荷保护PHPDPRPHPDPR圆特性相间距离保护RPHPDISRPHPDIS多边形相间距离保护QPHPDISQPHPDIS圆特性接地距离保护REFPDISREFPDIS多边形相间距离保护QEFPDISQEFPDIS6).XSJ-1500 6).XSJ-1500 智能终端典型逻辑节点(LN)(LN)保护逻辑节点保护逻辑节点标识符标识符远方直接跳闸RTTRTT分相电流差动保护PLDFPLDF零序电流差动保护EFPLDFEFPLDF涌流制动INRPHARINRP

25、HAR断路器失灵保护CCBRBRFCCBRBRF电网振荡检测/闭锁PHRPSBPHRPSB故障定位SCEFRFLOSCEFRFLO故障录波模块DRRDREDRRDRE保护逻辑节点保护逻辑节点标识符标识符两侧差动保护2WPTDF2WPTDF两侧有限的接地故障保护2WEFPNDF2WEFPNDF多侧差动保护5WPTDF5WPTDF多侧有限的接地故障保护5WEFPNDF5WEFPNDF母线差动保护BUSPMDFBUSPMDF保护跳闸条件TRPPTRCTRPPTRC6).XSJ-1500 6).XSJ-1500 智能终端典型逻辑节点(LN)(LN)状态监测逻辑节点状态监测逻辑节点标识符标识符断路器状态

26、监视SSCBRSSCBR电流输入回路监视功能CCRDIFCCRDIF电压输入回路监视功能SEQRFUFSEQRFUF通用监视模块COGGIOCOGGIO检修状态CHEDGGIOCHEDGGIO控制逻辑节点控制逻辑节点标识符标识符远方就地选择开关LOCREMLOCREM间隔控制功能块QCCBAYQCCBAY控制开关功能模块GNRLCSWIGNRLCSWI断路器控制DAXCBRDAXCBR隔离开关控制DAXSWIDAXSWI开关联锁功能SCILO SCILO 同期检测模块SYNCRSYN SYNCRSYN 重合闸模块DARRECDARREC备自投模块DAATSDAATS功率因数控制块COPPFRC

27、OPPFR分接开关控制及监测YLTCYLTC冷却系统自动控制ACCOACCO电能质量逻辑节点电能质量逻辑节点标识符标识符电流波形畸变测量CMHAICMHAI电压波形畸变测量VMHAIVMHAI短时电压变化测量UVQVVRUVQVVR6). XSJ-1500 6). XSJ-1500 智能终端典型逻辑节点(LN)(LN)第一章 智能变电站概述第二章 XSJ-1500智能变电站系统第三章 智能变电站关键技术第四章 智能变电站工程实施要点主要内容第三章 智能变电站关键技术 1. 硬件平台 2. 软件平台 3. 通信服务 4. 系统建模 5. 数据同步关键技术第三章 智能变电站关键技术1. 硬件平台接

28、入电子式互感器接入过程层交换机接入站控系统高精度快速采样承载实时多任务操作系统电磁式互感器接入第三章 智能变电站关键技术1. 硬件平台用于电磁式互感器接入第三章 智能变电站关键技术1. 硬件平台光纤纵差实现复杂逻辑运算输电线路纵差保护使用第三章 智能变电站关键技术1. 硬件平台常规断路器智能终端使用第三章 智能变电站关键技术1. 硬件平台常规断路器智能终端使用第三章 智能变电站关键技术1. 硬件平台第三章 智能变电站关键技术2. 软件平台-软件构架2. 软件平台-数据结构结合结合抽象服务ASCI与制造报文系统MMS数据结构特点，采用具有功能约束FC的层次化综合数据结构，建立了ASCI与MMS协

29、议一 一映射 ，提高了数据服务效率。3.通信服务 智能变电站智能间隔层IED智能终端对外提供以下三种通信服务，三种通信服务是实施智能变电站通信系统的重要内容：1.MMS通信服务用于间隔层IED智能终端对站控系统的通信；2.GOOSE通信服务用于间隔层IED智能终端之间的状态变位及控制信息通信；3.SV通信服务用于间隔层IED智能终端与合并单元的通信之间模拟量采集的信息传输。模拟量模拟量合并合并单元单元智能智能终端终端SVGOOSE开关量开关量监控主机监控主机MMS保护动作信息/异常告警信息定值信息/录波信息等 在数字通信系统中，广泛采用客户服务器模式，就每个信息传送而言，提供信息的一端叫服务端

30、，接受信息的一端叫客户端，因此对于每个IED装置而言就是对外提供MMS，GOOSE，SV通信服务。定值组控制块模型定值组控制块模型报告控制块报告控制块日志控制块模型日志控制块模型控制模型控制模型文件传输模型文件传输模型录波数据文件的传输录波数据文件的传输分合闸控制，变压器抽头控制分合闸控制，变压器抽头控制事件顺序记录的检索事件顺序记录的检索保护动作信号上传当地监控保护动作信号上传当地监控定值的读定值的读/ /写写/ /切换切换1) MM协议服务模型 参数名参数名参数类型参数类型值值/值域值域/解释解释应用标识应用标识配置版本号配置版本号AppIDConfRevVISIBLE STRING 65

31、INT32U时标时标TEntryTime状态号（事件计数器）状态号（事件计数器）StNumINT32U序列号（报文计数器）序列号（报文计数器）SqNumINT32U测试标识位测试标识位TestBOOLEAN数据集成员数据集成员1nGOOSEData1nGOOSE控制块路径控制块路径GoCBRefObjectReference需要重新配置需要重新配置NdsComBOOLEANDatSet数据集的路径数据集的路径ObjectReference2）GOOSE协议服务模型-报文格式 变时间间隔重复传输变时间间隔重复传输事件结束后以较长的间隔连续传输（事件结束后以较长的间隔连续传输（1s），以），以保持

32、通信线路的畅通保持通信线路的畅通事件发生时以较短的间隔连续传输（事件发生时以较短的间隔连续传输（1ms，2ms，4ms），），避免数据报文的丢失避免数据报文的丢失事件计数器事件计数器C1报文计数器报文计数器C2C1=8C2=10C1=9C2=0C1=9C2=5保护动作保护动作2） GOOSE协议服务模型-传输机制 “端子端子”的概念对于二次回路的设计的概念对于二次回路的设计/施工施工/调试意义重大！调试意义重大！装置装置1Ua Ub Uc IaIbIcTa Tb Tc压板压板装置装置2Ta Tb Tc压板压板电缆电缆2） GOOSE协议服务模型-传输机制工程化表达 清晰明确的清晰明确的电缆电缆

33、变成看不见摸不着的变成看不见摸不着的通信网络通信网络装置装置1装置装置2GOOSEGOOSEGndPDIS1.Op.generalGndPDIS1.Op.PhsAGndPDIS1.Op.PhsBGndPDIS1.Op.PhsC软压板软压板软压板软压板数据集数据集2） GOOSE协议服务模型-传输机制工程化表达 数据集的概念GndPDIS1GndPDIS2GndPDIS3generalOpPhsAPhsBPhsCgeneralOpPhsAPhsBPhsCgeneralOpPhsAPhsBPhsCGndPDIS1.Op.generalGndPDIS2.Op.generalGndPDIS3.Op.g

34、eneralGndPDIS1.Op.PhsAGndPDIS1.Op.PhsBGndPDIS1.Op.PhsCGndPDIS2.Op.PhsAGndPDIS2.Op.PhsBGndPDIS2.Op.PhsCGndPDIS3.Op.PhsAGndPDIS3.Op.PhsBGndPDIS3.Op.PhsC数据对象数据对象100100000000接地距离保护接地距离保护I段动作跳段动作跳A相相数据属性的集合数据属性的集合逻辑逻辑节点节点数据属性数据属性3）保护动作数据集与保护程序、通信程序关系 数据集数据集GndPDIS1.Op.generalGndPDIS1.Op.PhsAGndPDIS1.Op.P

35、hsBGndPDIS1.Op.PhsC 保保 护护 程程 序序 通通 信信 程程 序序负责刷新数据集中数据的值负责刷新数据集中数据的值置置1：表示动作：表示动作置置0：表示返回：表示返回监视数据集中数据值的变化监视数据集中数据值的变化一旦发生变化就认为产生一个事件一旦发生变化就认为产生一个事件以特殊的重传机制发送以特殊的重传机制发送GOOSE报文报文3）保护动作数据集与保护程序、通信程序关系 保护程序判断结果保护程序判断结果距离距离I I段动作，跳段动作，跳A A相相GndPDIS1.Op.generalGndPDIS1.Op.PhsAGndPDIS1.Op.PhsBGndPDIS1.Op.P

36、hsC0000110011001100110000000000保护程序：刷新数据保护程序：刷新数据0000000000000000返回时间到返回时间到St5Sq8St6Sq0St6Sq1St6Sq2St6Sq3St7Sq0St7Sq3St5Sq71024ms1ms1ms2ms1024msSt7Sq1St7Sq2St7Sq41ms1ms2msSt加加1，Sq清零清零事件发生时刻事件发生时刻St：事件计数器：事件计数器Sq：报文计数器：报文计数器通信程序：监测数据变化通信程序：监测数据变化/传输传输GOOSE报文报文事件发生时刻事件发生时刻St加加1，Sq清零清零3）保护动作数据集与保护程序、通信

37、程序关系 智能变电站的信息交互是以面向对象的信息模型为基础的，信息模型是以一系列树状结构的链表为表现形式，IEC 61850标准按以下4个模型文件分别表征智能变电站的信息及配置的关联关系 SSDSSD：系统规格文件：系统规格文件 一次系统接线图和相关逻辑节点一次系统接线图和相关逻辑节点 SCD SCD：全站系统配置文件：全站系统配置文件 一次系统、二次设备及其与一次设备的关联、通信系统是最完整的描述一次系统、二次设备及其与一次设备的关联、通信系统是最完整的描述 ICD ICD：IEDIED设备能力描述文件设备能力描述文件 功能，信息模型和服务模型功能，信息模型和服务模型 CID CID：IED

38、IED实例配置文件实例配置文件 二次设备模型、与一次系统的关联、通信参数二次设备模型、与一次系统的关联、通信参数4. 系统建模.ssd文件文件(1个，系统集成商提供个，系统集成商提供).icd文件文件(多个，由制造商提多个，由制造商提供供)描述一次接线图描述二次设备的基本数据模型与服务通信系统设计.scd文件文件描述一次接线、二次设备和通信系统（最完整）实例化，确定二次设备与一次系统的对应关系. cid文件文件. cid文件文件描述二次设备模型、通信参数及与一次系统的对应关系1）各种描述文件的作用和流转过程 PhtoPh_PDIS_1PhtoPh_PDIS_2PhtoPh_PDIS_3TCTR

39、1XCBR1XCBR2TCTR2.ssd文件文件LD_1LinePro_1PhtoPh_PDIS_1PhtoPh_PDIS_2PhtoPh_PDIS_3LD_1LinePro_2PDIS_1PDIS_2PDIS_3LD_1DisRelay.icd文件文件.cid文件文件.cid文件文件.scd文件文件通信系统通信系统SVGOOSE2）四个文件的描述关系 延续以往的端子排延续以往的端子排设计与校核设计与校核清晰明确的电缆连接变成看不见摸不着的通信网络引入引入“虚端子虚端子”概念概念设计院方面制造商方面交换描述文交换描述文件件.scd和和.cid配置输入输出配置输入输出并校核并校核用户方面引入引入

40、“虚端子虚端子”概念概念网络报文分析装置网络报文分析装置监视通信回路、记录监视通信回路、记录网络报文网络报文3） 四个描述文件工程分工 1）引入同步时钟的意义2）典型的时钟同步方式IEEE1588：网络测量和控制系统的精密时钟同步协议标准IRIG B 码：美国靶场委员会制定的同步时钟标准。 由于电力系统是时间相关系统，无论电压、电流、相角、功角变化，都是基于时间轴的波形，电力系统的故障往往会引起一连串保护行为、自动控制行为及开关变位行为；为了便于分析事件的起因及先后顺序，也需要引入同步时钟。在智能变电站中，时钟同步是数据同步的基础，采样值报文SV及开关量控制报文GOOSE都需要严格按全站统一时

41、间基准实现数据同步，才能可靠完成保护及自动控制功能。PPS秒脉冲校时、串口报文时时间编码方式对时：IRIG B码校时网络方式对时：基于以太网的NTP/SNTP网络时钟协议标准、 基于以太网的网络精确时钟协议IEEE1588标准。4. 数据同步守时：守时：独立的时钟保持时间精确的能力（晶振）独立的时钟保持时间精确的能力（晶振）时钟同步：时钟同步：从时钟与主时钟保持一致的能力从时钟与主时钟保持一致的能力数据同步：数据同步：差动保护所用的数据是同时刻采集的数据差动保护所用的数据是同时刻采集的数据同步等级同步等级精度精度目的目的T1T11ms1ms事件时标事件时标T2T20.1ms0.1ms分布同期和

42、数据时标分布同期和数据时标T3T325us25us- -T4T44us4us- -T5T51us1us线路行波测距、同步相量线路行波测距、同步相量4. 数据同步3 3）时间同步的等级4 4）需要时钟同步的数据及设备对策：对策：保护装置插值同步（各间隔合并单元可以不同步）保证各间隔合并单元严格同步，同时刻采集数据1 1）各相电流、电压的同步2 2）各间隔电流、电压的同步 跨间隔保护需要同时刻采集的数据对策：合并单元内实现同步 4. 数据同步电力系统的绝大多数参数都是时间的函数5 5）插值同步方法X1X2由保护装置实现数据同步由保护装置实现数据同步保护装置自己产生一个保护装置自己产生一个新的采样序

43、列新的采样序列要求：要求：传输延迟固定传输延迟固定4. 数据同步6 6） 各个合并单元保证同时刻采集数据变压器保护变压器保护高压侧高压侧合并单元合并单元中压侧中压侧合并单元合并单元低压侧低压侧合并单元合并单元采样计数器采样计数器013999接收端根据采样计接收端根据采样计数器对齐数据数器对齐数据4. 数据同步7） 时钟同步方式比较IRIG-BIRIG-BNTP/SNTPNTP/SNTPIEEE 1588IEEE 1588同步精度同步精度1us1us1ms1ms1us1us同步方式同步方式点对点方式点对点方式点对点方式点对点方式/ /交换式以太网交换式以太网点对点方式点对点方式/ /交换式以太网

44、交换式以太网成本成本较低较低低低很高很高应用应用已广泛采用已广泛采用同步精度低，只能应用同步精度低，只能应用于变电站层于变电站层同步精度高，可应用同步精度高，可应用于过程层于过程层4. 数据同步8） NTP/SNTP时钟同步原理t：时钟偏差：时钟偏差d1，d2：传输时间：传输时间T2( T1+t) = d1T4(T3t) = d2其中其中如果如果往返的传输时间相等往返的传输时间相等，根据四个时刻可以求得时钟偏差和传输时间，根据四个时刻可以求得时钟偏差和传输时间得知得知T2，T3主时钟主时钟从时钟从时钟T1T1+td1d2T2T2-tT3T3-tT44. 数据同步NTP/SNTPNTP/SNTP

45、时钟同步精度不高的原因（时钟同步精度不高的原因（1ms1ms）网络网络路径时间路径时间应用层应用层表示层表示层数据链路层数据链路层会话层会话层传输层传输层网络层网络层物理层物理层应用层应用层表示层表示层数据链路层数据链路层会话层会话层传输层传输层网络层网络层物理层物理层主时钟主时钟从时钟从时钟写入写入/读取读取时标时标报文报文编码编码报文报文解码解码不确定不确定不确定不确定不确定不确定三个环节都具有不确定性，三个环节都具有不确定性，d1与与d2不相等，偏差大不相等，偏差大在在高层（应用层）打时标高层（应用层）打时标，传输时间包含三个环节，传输时间包含三个环节8） NTP/SNTP时钟同步原理4

46、. 数据同步9） IEEE 1588时钟同步原理在在底层（物理层）打时标底层（物理层）打时标，避免了报文处理时间的不确定性，避免了报文处理时间的不确定性主时钟主时钟从时钟从时钟T1d1T2得知得知T1跟随报文跟随报文含含T1时刻时刻得知得知T4d2T4T3时标获取的位置时标获取的位置答复报文答复报文含含T4时刻时刻T0T3物理层物理层物理层物理层T1T2T4主时钟主时钟从时钟从时钟4. 数据同步主时钟主时钟从时钟从时钟交换机交换机交换机和主时钟发送报文计算交换机和主时钟发送报文计算主时钟到交换机的传输时间主时钟到交换机的传输时间以此类推，可以精确计算每一段传输路径的延时以此类推，可以精确计算每

47、一段传输路径的延时9） IEEE 1588时钟同步原理4. 数据同步主时钟主时钟从时钟从时钟交换机交换机交换机可记录交换机可记录“同步报文同步报文”在交换机内的在交换机内的驻留时间（驻留时间（t3- t2）9） IEEE 1588时钟同步原理4. 数据同步第一章 智能变电站概述第二章 XSJ-1500智能变电站系统第三章 智能变电站关键技术第四章 智能变电站工程实施要点主要内容第四章 智能变电站工程配置选择1） 智能变电站的运行模式选择3）网络配置要求有人值守、无人值守2）智能变电站的一次设备 常规断路器及电磁式互感器 常规断路器及电子式互感器 户外GIS组合电器 户内GIS组合电器 MMS/

48、GOOSE/SV分别组网 MMS独立组网，GOOSE/SV分别组网 MMS/GOOSE/SV三网合一4） 二次设备配置要求 合并单元与智能终端分开配置 合并单元与智能终端组合配置 合并单元、保护测控、智能终端合并配置5）系统集成要求 SCADA、继电保护信息管理、智能五防等站控功能与安防、在线监测分别配置 建立一体化监控平台:SCADA、继电保护信息管理、智能五防等站控功能与安防、在线监测集成配置1. 智能变电站的规划要点类别类别名称名称型号型号适用范围及功能简介适用范围及功能简介站控层系统功能配置软件PL1500XSJ-1500智能变电站系统配置工具，同时具备该系列过程层、间隔层装置IED的

49、功能及信息配置功能。可灵活的生成、修改、重新调用、下载和导出XSJ-1500系列装置的配置私有文件、基于IEC61850协议的标准ICD文件、CID文件、SCD文件；支持IEC61850协议SCL模型解析，支持在线调试。IEC-61850通信网关XSJ-1690I针对变电站自动化系统而开发的一种通信及规约转换装置，将变电站内其他非IEC61850的IED的通讯协议转换为标准的IEC61850-8-1协议。站控层监控软件系统X1000X1000站控层软件系统由SCADA监控系统软件、操作工作站软件、维护工程师站软件、继保工程师站软件、五防工作站软件、远动工作站软件等软件模块组成。第四章 智能变电

50、站工程配置选择2. 智能变电站的二次设备及软件组成类别类别名称名称型号型号适用范围及功能简介适用范围及功能简介间隔层馈线保护测控装置XSJ-1510具备35kV及以下线路保护测控所有功能，支持有源线路保护及同期，支持本间隔电流、开关量信号、母线电压的直接采集，具备独立操作回路，支持9-2、GOOSE、MMS协议。电容器保护测控装置XSJ-1540具备10kV电容器保护测控所有功能，支持本间隔电流、开关量信号、消弧线圈及母线电压的直接采集，具备独立操作回路，支持9-2、GOOSE、MMS协议。站用变保护测控装置XSJ-1515具备站用变保护测控所有功能，支持本间隔电流、开关量信号、母线电压的直接