智能变电站相关技术介绍.ppt

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智能变电站相关技术介绍智能变电站相关技术介绍20102010年年55月月武汉武汉主要内容主要内容电子式互感器电子式互感器/合并单元合并单元2智能终端智能终端3智能变电站的优势智能变电站的优势1IEC61850标准标准4时钟同步时钟同步51智能变电站的优势智能变电站的优势智能变电站是智能电网的重要内容智能变电站是智能电网的重要内容智能变电站智能变电站对智能电对智能电网的建设将起到先驱网的建设将起到先驱作用作用智能智能电网电网输电输电发电发电变电变电配电配电调度调度用电用电变电领域的发展重点变电领域的发展重点是是智能智能变电站变电站1智能变电站的优势智能变电站的优势变电站综合自动化变电站综合自动化智能变电站智能变电站变电站层变电站层间隔层间隔层过程层过程层微机保护微机保护/微机测控微机测控计算机监控系统计算机监控系统新型电子式互感器新型电子式互感器数字化一次设备数字化一次设备网络网络IEC61850-8网络网络IEC61850-9一次设备一次设备计算机监控系统计算机监控系统微机保护微机保护/微机测控微机测控电磁式互感器电磁式互感器网络网络103规约规约电缆电缆光纤代替电缆光纤代替电缆，设计安装调试都变得简单，设计安装调试都变得简单模拟量输入回路和开关量输入输出回路都被通模拟量输入回路和开关量输入输出回路都被通信网络所取代，信网络所取代，二次设备硬件系统大为简化二次设备硬件系统大为简化统一的信息模型，统一的信息模型，避免了规约转换避免了规约转换，信息可以，信息可以充分共享充分共享可观测性和可控性增强，可观测性和可控性增强，产生新型应用产生新型应用：

如状：

如状态监测、站域保护控制态监测、站域保护控制1智能变电站的优势智能变电站的优势1智能变电站的优势智能变电站的优势继电保护继电保护电缆电缆电缆电缆1智能变电站的优势智能变电站的优势高速以太网通信高速以太网通信一次设备的数字化改变了继电保护设备的结构一次设备的数字化改变了继电保护设备的结构继电保护继电保护1智能变电站的优势智能变电站的优势3）新体系结构）新体系结构合并合并单元单元智能智能终端终端SVGOOSE1）新装置、新设备）新装置、新设备电子式互感器、合并单元电子式互感器、合并单元智能终端、交换机等智能终端、交换机等2）新标准）新标准继电保护系统、通信网络结构继电保护系统、通信网络结构IEC61850标准、标准、IEEE1588监控主机监控主机MMS4）新功能与新应用）新功能与新应用智能变电站的本质特征智能变电站的本质特征过程设备的数字化过程设备的数字化信息传输的网络化信息传输的网络化电子式互感器电子式互感器/合并单元合并单元智能终端智能终端IEC61850标准标准网络通信技术网络通信技术1智能变电站的优势智能变电站的优势主要内容主要内容电子式互感器电子式互感器/合并单元合并单元2智能终端智能终端3智能变电站的优势智能变电站的优势1IEC61850标准标准4时钟同步时钟同步52.1电子式互感器电子式互感器/合并单元合并单元绝缘问题绝缘问题：

绝缘困难，含油有爆炸危险，造价高：

绝缘困难，含油有爆炸危险，造价高测量准确问题测量准确问题：

含铁芯，具有非线性特性，存在饱和问题，：

含铁芯，具有非线性特性，存在饱和问题，不能反映系统故障时非周期性分量；频带响应特性较差，不能反映系统故障时非周期性分量；频带响应特性较差，频带窄频带窄信号输出问题信号输出问题：

模拟电信号（：

模拟电信号（1A/5A，100V/57.7V）运行安全问题运行安全问题：

电压互感器不能短路，电流互感器不能开：

电压互感器不能短路，电流互感器不能开路，电压互感器存在铁磁谐振问题路，电压互感器存在铁磁谐振问题传统电磁式互感器的缺点传统电磁式互感器的缺点电子式电流互感器（电子式电流互感器（各种名称各种名称）铁心线圈低功率电流互感器（铁心线圈低功率电流互感器（有源有源）罗可夫斯基空心线圈电流互感器（罗可夫斯基空心线圈电流互感器（有源有源）光学电流互感器（光学电流互感器（无源无源）名称名称铁心线圈低功率铁心线圈低功率电流互感器电流互感器罗可夫斯基空心罗可夫斯基空心线圈电流互感器线圈电流互感器光学电流互感器光学电流互感器传感原理传感原理电磁感应原理电磁感应原理（互感）（互感）电磁感应原理电磁感应原理（自感）（自感）磁旋光效应原理磁旋光效应原理信号变换信号变换强电强电/弱电弱电强电强电/弱电弱电强电强电/光信号光信号2电子式互感器电子式互感器/合并单元合并单元B铁芯线圈铁芯线圈电流电流IIRRb电流电流-电压转换器电压转换器高阻高阻VS铁心线圈低功率电流互感器铁心线圈低功率电流互感器VS与被测电流与被测电流I成正比成正比2电子式互感器电子式互感器/合并单元合并单元2电子式互感器电子式互感器/合并单元合并单元传统电磁式电流互感器传统电磁式电流互感器I/I变换变换具备低功率输具备低功率输入接口的设备入接口的设备铁心线圈低功率电流互感器铁心线圈低功率电流互感器I/V变换变换对电磁式电流互感器的改进对电磁式电流互感器的改进罗可夫斯基空心线圈电流互感器罗可夫斯基空心线圈电流互感器2电子式互感器电子式互感器/合并单元合并单元空心线圈的空心线圈的感应电压与被测电流的导感应电压与被测电流的导数成正比数成正比（Rogowski，1912年）年）被测电流被测电流线圈感应电压线圈感应电压B空心线圈空心线圈电流电流I普通光普通光起偏器起偏器偏振光偏振光磁光材料磁光材料磁场磁场B检偏器检偏器Faraday旋光角旋光角2电子式互感器电子式互感器/合并单元合并单元光学电流互感器光学电流互感器法拉第磁旋光效应法拉第磁旋光效应（1846年）年）入射光入射光出射光出射光电流电流旋转角旋转角与电流与电流I成正比关系成正比关系IIII磁光玻璃磁光玻璃光纤光纤高压侧高压侧光纤光纤高压侧高压侧空心线圈空心线圈（或铁心线圈）（或铁心线圈）低压侧低压侧低压侧低压侧低电压信号需低电压信号需要就地数字化要就地数字化有源型电流互感器有源型电流互感器无源型电流互感器无源型电流互感器A/D、积分器、积分器等等需要供电！

需要供电！

2电子式互感器电子式互感器/合并单元合并单元2电子式互感器电子式互感器/合并单元合并单元有源电子式互感器的供电方式有源电子式互感器的供电方式功电方式功电方式供电原理供电原理主要缺点主要缺点CT供电供电利用特殊利用特殊CT从母线上感应电压，经从母线上感应电压，经整流、滤波、稳压后供电整流、滤波、稳压后供电散热（大电流）散热（大电流）死区（小电流）死区（小电流）电容分压供电电容分压供电利用电容分压，经整流、滤波、稳利用电容分压，经整流、滤波、稳压后供电压后供电电气隔离电气隔离激光供电激光供电低压侧通过光纤传输光能，由光电低压侧通过光纤传输光能，由光电池将光能专为电能（最大功率池将光能专为电能（最大功率1W）能量有限能量有限/成本成本/寿命寿命组合供电组合供电CT供能（或电容分压供电）供能（或电容分压供电）+激光供电激光供电供能系统复杂供能系统复杂切换问题切换问题2电子式互感器电子式互感器/合并单元合并单元光学电流互感器存在的问题光学电流互感器存在的问题该比例系数（维尔德常数）是该比例系数（维尔德常数）是温度温度和和光源工作波长光源工作波长的函数的函数温度温度对精度的影响对精度的影响LED发光二极管老化发光二极管老化信号处理技术（自适应补偿）信号处理技术（自适应补偿）保证驱动电流恒定保证驱动电流恒定对策：

对策：

光源工作波长是光源工作波长是温度温度和和驱动电流驱动电流的函数的函数2电子式互感器电子式互感器/合并单元合并单元分压型电压互感器（分压型电压互感器（有源有源）电子式电压互感器电子式电压互感器阻容分压阻容分压电容分压电容分压电阻分压电阻分压R1R2Usr与常规电容式电压互感器原理相同，输出电压不超过与常规电容式电压互感器原理相同，输出电压不超过5V光学电压互感器（光学电压互感器（无源无源）线偏振光通过有电场作用的线偏振光通过有电场作用的Pockels晶体时，折射成两束晶体时，折射成两束线偏振光，线偏振光，两者相位差正比与被测电压两者相位差正比与被测电压2电子式互感器电子式互感器/合并单元合并单元Pockels效应（效应（1893年）年）合并单元合并单元2电子式互感器电子式互感器/合并单元合并单元合并单元合并单元MUECTEVT其他其他MUIa，Ib，Ic（保护）（保护）Ia，Ib，Ic（测量）（测量）3IoUa，Ub，Uc，3Uo母线电压母线电压多路电流电压信号的采集与处理多路电流电压信号的采集与处理主要功能：

主要功能：

电流电压信号同步电流电压信号同步报文处理和发送报文处理和发送IEC60044-8IEC61850-9-2保护保护测控测控计量计量录波录波SV报文报文点对点或点对点或交换式以太网交换式以太网2电子式互感器电子式互感器/合并单元合并单元有源电子式电流互感器有源电子式电流互感器2电子式互感器电子式互感器/合并单元合并单元无源电子式电流互感器无源电子式电流互感器2电子式互感器电子式互感器/合并单元合并单元线圈、线圈、A/D、采集模块和合并单元的双重化配置、采集模块和合并单元的双重化配置保护线圈保护线圈1，2计量线圈计量线圈光纤至光纤至合并单元合并单元1光纤至光纤至合并单元合并单元2电源电源2电子式互感器电子式互感器/合并单元合并单元传感原理的变化：

变压器原理传感原理的变化：

变压器原理VSVS光学原理等光学原理等有源有源：

强电：

强电/弱电变换，高压侧需要电源弱电变换，高压侧需要电源无源无源：

电：

电/光变换，高压侧无需电源光变换，高压侧无需电源电子式互感器的配置：

线路电子式互感器的配置：

线路EVTEVT可按三相配置可按三相配置合并单元的作用：

采集、同步、共享合并单元的作用：

采集、同步、共享合并单元的配置：

基本按照互感器组配置，合并单元的配置：

基本按照互感器组配置，例外例外小结小结比较项目比较项目传统电磁式互感器传统电磁式互感器电子式互感器电子式互感器绝缘绝缘复杂、造价高复杂、造价高简单、造价低简单、造价低测量测量有磁饱和、频带窄有磁饱和、频带窄精度与二次回路负载有关精度与二次回路负载有关无磁饱和无磁饱和、频带宽、频带宽二次回路负载不受限制二次回路负载不受限制信号输出信号输出模拟量模拟量数字量、可共享数字量、可共享运行安全运行安全CT不能开路，不能开路，VT不能短路，不能短路，VT易产生铁磁谐振易产生铁磁谐振无此类问题无此类问题2电子式互感器电子式互感器/合并单元合并单元电子式互感器与传统电磁式互感器的比较电子式互感器与传统电磁式互感器的比较主要内容主要内容电子式互感器电子式互感器/合并单元合并单元2智能终端智能终端3智能变电站的优势智能变电站的优势1IEC61850标准标准4时钟同步时钟同步53智能终端智能终端智能终端的主要功能智能终端的主要功能智能终端智能终端GOOSE网网GOOSE点对点点对点硬接点硬接点2）上传开关刀闸位置信号）上传开关刀闸位置信号一次设备的数字接口：

一次设备的数字接口：

1）接收保护动作信息）接收保护动作信息/分合闸信号分合闸信号/控制信号控制信号接收各种对一次设备接收各种对一次设备的操作命令的操作命令3智能终端智能终端智能控制功能智能控制功能系统故障时快速开断，其它情况低速开断，提高寿命系统故障时快速开断，其它情况低速开断，提高寿命选选相相分分闸闸：

各各相相在在各各自自的的电电流流过过零零点点依依次次分分闸闸，提提高高开开断能力断能力集成检同期和自动重合闸功能（试探集成检同期和自动重合闸功能（试探自适应自适应）智能终端应具备的附加功能智能终端应具备的附加功能状态监视与状态检修状态监视与状态检修跳闸回路的完好性，弹簧储能，气体压力，线圈监视等跳闸回路的完好性，弹簧储能，气体压力，线圈监视等状态评估状态评估/故障预报故障预报/检修计划检修计划主要内容主要内容电子式互感器电子式互感器/合并单元合并单元2智能终端智能终端3智能变电站的优势