智能变电站解决方案.docx
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智能变电站解决方案
一、ODS-300智能变电站系统概述
近年来，国网公司深入推进电网现代化建设，大力开展先进技术研究与实践，以及科技创新工作，为建设坚强智能电网提供了坚实的技术支撑和发展保障。
在变电环节,变电站自动化技术标准日趋成熟；数字化变电站技术在工程化和实用化方面走在世界前列；初步构建资产全寿命周期管理体系；试点内容包括一次设备智能化、全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化、高级应用互动化。
“十二五”期间，新设计变电站按照智能变电站技术标准建设，贯彻全寿命周期管理理念，对变电站进行智能化改造；继续深化变电运行集约化管理，初步实现变电站站间、区域内、跨区域实时信息集成共享以及与电网运行管理的互动；应用状态监测、智能设备等成熟技术，最终实现全网设备运行数据的统一采集、实时信息共享，对电网实时控制和智能调节；
在智能电网规划的推动下，未来智能变电站将成为新建变电站的主流。
智能变电站是智能电网背景下提出的概念，但也是变电站自动化技术发展的必然。
智能变电站是由智能化一次设备（电子式互感器、智能化开关等）和网络化二次设备分层（过程层、间隔层、站控层）构建，建立在IEC61850通信规范基础上，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。
ODS-300智能变电站系统是保定四唯天创科技开发有限公司在国网公司提出的智能变电站的思想的指导下适用于110kV及以下变电站智能化系统，从设计的角度完全遵守国网公司提出的《智能变电站技术导则》、《智能变电站设计规范》、《智能变电站继电保护技术规范》等相关文件的技术要求，满足智能变电站的技术需求。
2005年和2007年，产品分别通过省级鉴定和列入河北省电力系统推广项目。
截止到目前，ODS-300智能变电站系统在100多个站投入运行，是目前国内在35kV变电站应用案例最多的厂家。
2011年4月取得中国电科院IEC61850传输规约一致性合格认证。
ODS-300智能变电站系统按照IEC61850通讯体系对变电站系统模型、二次功能模型进行描述，对应用与通信技术进行分层处理，将整个系统分成三层设计，分别为站控层、间隔层和过程层。
系统示意图如下：
过程层的设备包括电子式互感器、光纤智能终端、传统开关。
电子式电流互感器采用罗氏线圈和轻载线圈，具备动态范围宽，无磁饱和的优点，电子式电压互感器采用阻容分压结构，绝缘简单，体积小、重量轻与传统互感器相比具有非常大的优势。
电子式互感器输出模拟小信号就近接入光纤智能终端，由光纤智能终端对信号实现光化数字化处理，然后再从光纤智能终端输出光纤信号，点对点的传输给主控室内的间隔层设备。
考虑在改造站中降低成本，光纤智能终端还可以接入传统互感器，并将传统互感器的输出进行光化数字化处理。
光纤智能终端同时还接入传统开关的控制和遥信信号进行光化和数字化处理，并通过光纤与主控室内保护测控装置进行通讯。
间隔层设备和过程层设备间通讯完全光纤化，主控室和一次现场间除了电源电缆外其余全部采用光缆。
间隔层的设备包括保护测控装置、计量表计。
保护测控装置接收光纤智能终端的采样点数据进行同步计算，按保护逻辑形成跳合闸指令，通过光纤送给光纤智能终端。
保护功能实现了直接采样、直接跳闸。
计量表采用支持IEC61850标准的光信号输入计量表。
站控层的设备包括自动化站级监视控制系统、站域控制、通信系统、对时系统等。
实现面向全站设备的监视、控制、告警及信息交互功能，完成数据采集和监视控制（SCADA）、操作闭锁以及电能量采集、保护信息管理等相关功能。
整套系统完全实现了间隔层设备和过程层设备数字化、通讯网络化，过程层与间隔层采用点对点的光以太网的通讯方式，符合IEC61850-9-1/2标准，保证了采样值数据流的准确性。
GOOSE传输同样采用点对点通讯方式，保证了间隔间数据传输的可靠性，控制命令的实时性。
间隔层和站控层之间采用双网通讯。
所有保护测控装置按照IEC61850通讯体系建立模型文件进行自我描述，实现即插即用。
二、典型电气一次系统图
变电站规模：
35kV母线为单母线接线，35kV线路两回、35kV电压互感器一组、35kV站变一台。
两台35kV/10kV有载调压变压器。
10kV母线为单母线开关分段接线，10kVⅠ母、Ⅱ母分别设有10kV线路三回、电容器一组、10kV电压互感器一组。
三、ODS-300智能变电站系统配置方案
以上述变电站规模为例，阐述ODS-300智能变电站系统三种典型配置方案。
3.1配置方案A
方案特点：
方案A适用于新建35kV变电站，该方案全部使用电子式互感器（ECT/EPT），就地安装光纤智能终端设备，完成传统断路器的智能化设计，信号通过光缆传输到主控室，主控室配置所有保护单元。
计量系统采用光纤接口的电子式电度表，直接接收电子互感器光纤数字信号。
此方案可以大大节省设备的占地面积，大量节省电缆的使用，电缆沟中只含电源系统的电缆，其他均为光缆。
3.1.2站控层配置方案
远动工作站：
采用双主机冗余配置，负责解决与调度端的接口和规约转换，并具备足够的通信接口，实现与系统调度端的通讯。
远动工作站具有主、备通道通信功能。
远动工作站具有与下列各智能设备接口能力：
1、与全电子式电能表接口，包括光纤接口电能表和常规电能表；
2、与直流系统的接口；
3、与微机五防的接口；
4、预留与其它智能设备的接口。
打印机：
A4激光打印机。
GPS卫星时钟：
具有多种对时接口，网络对时，串行口对时，脉冲对时，IRIG-B码对时，DCF77码对时。
所有对时输出信号均为隔离输出。
监控主站：
监控主站是站内计算机监控系统的主要人机界面，用于图形和报表的显示、事件记录及报警状态显示和查询，设备状态和参数的查询，操作指导，操作控制命令的解释和下达等。
通过监控主站，运行值班人员能实现对全站设备进行监测和操作控制。
监控后台包括数据库系统、监视与报警、操作控制、统计报表、人机界面、事件和追忆等功能。
3.1.3间隔层配置方案
每台主变配置差动保护装置一台，高后备保护装置一台，低后备保护装置一台；
每回35kV线路配置线路保护一套；
每回10kV线路配置线路保护一套；
每台10kV电容器配置电容器保护一套；
10kV分段间隔配置备自投保护；
全站配置智能合并单元3台；
全站配置光纤PT综合采集装置2台；
全站配置主变综合测控装置1台；
上述保护装置组配4面屏体安装在主控室，分别为保护屏2面，综合屏1面，计量屏1面。
3.1.4过程层配置方案
主变间隔：
在主变高、低压侧各配置电子式电流互感器3只，就近配置光纤智能终端一台；
35kV线路间隔：
在各间隔分别配置电子式电流互感器3只，就近配置光纤智能终端一台；
10kV线路间隔：
在各间隔分别配置电子式电流互感器3只，就近配置光纤智能终端一台；
10kV分段间隔：
配置电子式电流互感器3只，就近配置光纤智能终端一台；
电容器间隔：
配置电子式电流互感器3只，就近配置光纤智能终端一台；
PT间隔：
在各PT间隔配置电子式电压互感器3只，在互感器就近安装光纤智能终端一台。
3.1.5屏面布置图
保护屏功能简介：
1#保护屏：
完成2台主变的二次谐波闭锁比例制动差动保护、本体保护、复合电压闭锁三段式过电流保护、过负荷告警、接地告警等保护；
完成2回35kV线路保护，主要保护功能：
复合电压闭锁三段式过电流保护、过负荷保护、三相一次重合闸、低频保护、PT断线检测等保护功能；
完成35kVPT电压采集，并列以及检测的功能；
通过35kV智能合并单元将主变、35kV线路和35kVPT电压的数据进行同步处理并以IEC61850-9-1协议将数据传送到光纤接口的电度表；
通过光纤交换机完成主变、35kV线路和35kVPT所有数据的信息共享。
2#保护屏：
完成6条10kV出线的保护，主要功能：
复合电压闭锁三段式过电流保护、过负荷保护、三相一次重合闸、低频保护、PT断线检测等保护功能；
完成2台10kV电容器的保护，主要功能：
速断保护、过流保护、零序电流保护、过压保护、欠压保护等功能；
完成10kV联络的保护，主要功能：
速断保护、过流保护、充电保护等保护功能
完成10kVPT电压采集，并列以及检测的功能；
通过10kV智能合并单元将所有10kV出线、电容、主变低压侧的数据和10kVPT电压的数据进行同步处理并以IEC61850-9-1协议将数据传送到光纤接口的电度表；
通过光纤交换机完成所有10kV出线、电容、主变低压侧的数据和10kVPT电压数据的信息共享；
综合屏：
完成两台主变的档位调节、档位采集的功能；
完成两台主变的油温采集和数据上传的功能；
完成全站所有数据的采集、上传调度工作站的功能；
显示各间隔电压、电流相位的显示；
完成全站的全球卫星时钟对时功能；
通过监控系统，完成所有数据显示的功能；
计量屏：
安装有光纤接口的电子式电度表，完成全站的电度计量功能；
系统结构图：
3.1.6配置清单
序号
设备名称
型号规格
数量
单位
备注
1
1#保护屏
1
面
光纤变压器差动保护装置
ODS-385N
2
台
光纤变压器高后备保护装置
ODS-375N
2
台
光纤变压器低后备保护装置
ODS-375N
2
台
35kV光纤线路保护装置
ODS-316N
2
台
35kV光纤PT综合采集装置
ODS-396N
1
台
35kV智能合并单元
ODS-306N
1
台
光纤交换机
1
台
屏体及附件
1
套
2
2#保护屏
1
面
10kV光纤线路保护装置
ODS-316N
6
台
10kV光纤备自投保护装置
ODS-346N
1
台
10kV光纤电容器保护装置
ODS-326N
2
台
10kV光纤PT综合采集装置
ODS-396N
1
台
10kV智能合并单元
ODS-306N
2
台
光纤交换机
1
台
屏体及附件
1
套
3
综合屏
1
面
主变综合测控装置
ODS-362N
1
台
远动工作站
ODS-352N
1
台
GPS卫星时钟
1
台
油温测量
2
台
事故音响系统
1
套
屏体及附件
1
套
4
计量屏
1
面
电子式多功能电能表
光纤接口
12
台
屏体及附件
1
套
5
电子式互感器
35kV电子式电流互感器
12
台
35kV电子式电压互感器
3
台
10kV电子式电流互感器
33
台
10kV电子式电压互感器
6
台
6
光纤智能终端
光纤智能终端（35kV线路）
ODS-801
2
台
光纤智能终端（主变高压侧）
ODS-803
2
台
光纤智能终端（35kVPT）
ODS-811
1
台
光纤智能终端（主变低压侧）
ODS-701
2
台
光纤智能终端（10kV出线）
ODS-701
6
台
光纤智能终端（10kV分段）
ODS-701
1
台
光纤智能终端（电容器）
ODS-705
2
台
光纤智能终端（10kVPT）
ODS-711
2
台
7
其他
当地功能软件
1
套
计算机
1
台
打印机
1
台
铠装光缆
8芯
18
根
3.2配置方案B
方案特点：
方案B适合于改造型变电站，考虑到变电站上原有设备二次利用，可以保留变电站原有传统电磁式互感器（CT/PT），在每个间隔就地安装光纤智能终端设备，将互感器5A、100V的信号直接连接到光纤智能终端设备进行光化处理，再通过光缆传输到主控室内的保护单元。
计量回路使用光纤接口的多功能电度表。
此方案可以充分利用站上原有互感器，确保设备不浪费，减少重复投资。
3.2.1站控层配置方案
远动工作站：
采用双主机冗余配置，负责解决与调度端的接口和规约转换，并具备足够的通信接口，实现与系统调度端的通讯。
远动工作站具有主、备通道通信功能。
远动工作站具有与下列各智能设备接口能力：
1、与全电子式电能表接口，包括光纤接口电能表和常规电能表；
2、与直流系统的接口；
3、与微机五防的接口；
4、预留与其它智能设备的接口；
打印机：
A4激光打印机；
GPS卫星时钟：
具有多种对时接口，网络对时；串行口对时；脉冲对时；IRIG-B码对时；DCF77码对时。
所有对时输出信号均为隔离输出；
监控主站：
监控主站是站内计算机监控系统的主要人机界面，用于图形和报表的显示、事件记录及报警状态显示和查询，设备状态和参数的查询，操作指导，操作控制命令的解释和下达等。
通过监控主站，运行值班人员能实现对全站设备进行监测和操作控制。
监控后台包括数据库系统、监视与报警、操作控制、统计报表、人机界面、事件和追忆等功能。
3.2.2间隔层配置方案
每台主变配置差动保护装置一台，高后备保护装置一台，低后备保护装置一台；
每回35kV线路配置线路保护一套；
每回10kV线路配置线路保护一套；
每台10kV电容器配置电容器保护一套；
10kV分段间隔配置备自投保护；
全站配置智能合并单元3台。
全站配置光纤PT综合采集装置2台。
全站配置主变综合测控装置1台。
上述保护装置组配4面屏体安装在主控室，分别为保护屏2面，综合屏1面，计量屏1面。
3.2.3过程层配置方案
主变间隔：
在主变高低压侧各配置光纤智能终端一台，完成电磁式互感器模拟量的就地光化和断路器的操作、控制；
35kV线路间隔：
在各间隔分别就近配置光纤智能终端一台，完成电磁式互感器模拟量的就地光化和断路器的操作、控制；
10kV线路间隔：
在各间隔分别就近配置光纤智能终端一台，完成电磁式互感器模拟量的就地光化和断路器的操作、控制；
10kV分段间隔：
就近配置光纤智能终端一台，完成电磁式互感器模拟量的就地光化和断路器的操作、控制；
电容器间隔：
就近配置光纤智能终端一台，完成电磁式互感器模拟量的就地光化和断路器的操作、控制；
PT间隔：
在互感器就近安装光纤智能终端一台，完成电压量的采集和就地光化；
系统结构图：
3.2.4屏面布置图
保护屏功能简介：
1#保护屏：
完成2台主变的二次谐波闭锁比例制动差动保护、本体保护、复合电压闭锁三段式过电流保护、过负荷告警、接地告警等保护；
完成2回35kV线路保护，主要保护功能：
复合电压闭锁三段式过电流保护、过负荷保护、三相一次重合闸、低频保护、PT断线检测等保护功能；
完成35kVPT电压采集，并列以及检测的功能；
通过35kV智能合并单元将主变、35kV线路和35kVPT电压的数据进行同步处理并以IEC61850-9-1协议将数据传送到光纤接口的电度表；
通过光纤交换机完成主变、35kV线路和35kVPT所有数据的信息共享。
2#保护屏：
完成6条10kV出线的保护，主要功能：
复合电压闭锁三段式过电流保护、过负荷保护、三相一次重合闸、低频保护、PT断线检测等保护功能；
完成2台10kV电容器的保护，主要功能：
速断保护、过流保护、零序电流保护、过压保护、欠压保护等功能；
完成10kV联络的保护，主要功能：
速断保护、过流保护、充电保护等保护功能；
完成10kVPT电压采集，并列以及检测的功能；
通过10kV智能合并单元将所有10kV出线、电容、主变低压侧的数据和10kVPT电压的数据进行同步处理并以IEC61850-9-1协议将数据传送到光纤接口的电度表；
通过光纤交换机完成所有10kV出线、电容、主变低压侧的数据和10kVPT电压数据的信息共享；
综合屏：
完成两台主变的档位调节、档位采集的功能；完成两台主变的油温采集和数据上传的功能；
完成全站所有数据的采集、上传调度工作站的功能；
显示各间隔电压、电流相位的显示；
完成全站的全球卫星时钟对时功能；
通过监控系统，完成所有数据显示的功能；
计量屏：
安装有光纤接口的电子式电度表，完成全站的电度计量功能；
3.2.5配置清单
序号
设备名称
型号规格
数量
单位
备注
1
1#保护屏
1
面
光纤变压器差动保护装置
ODS-385N
2
台
光纤变压器高后备保护装置
ODS-375N
2
台
光纤变压器低后备保护装置
ODS-375N
2
台
35kV光纤线路保护装置
ODS-316N
2
台
35kV光纤PT综合采集装置
ODS-396N
1
台
35kV智能合并单元
ODS-306N
1
台
光纤交换机
1
台
屏体及附件
1
套
2
2#保护屏
1
面
10kV光纤线路保护装置
ODS-316N
6
台
10kV光纤备自投保护装置
ODS-346N
1
台
10kV光纤电容器保护装置
ODS-326N
2
台
10kV光纤PT综合采集装置
ODS-396N
1
台
10kV智能合并单元
ODS-306N
2
台
光纤交换机
1
台
屏体及附件
1
套
3
综合屏
1
面
主变综合测控装置
ODS-362N
1
台
远动工作站
ODS-352N
1
台
GPS卫星时钟
1
台
油温测量
2
台
事故音响系统
1
套
屏体及附件
1
套
4
计量屏
1
面
电子式多功能电能表
光纤接口
12
台
用户自购
屏体及附件
1
套
5
光纤智能终端
光纤智能终端（35kV线路）
ODS-801
2
台
光纤智能终端（主变高压侧）
ODS-803
2
台
光纤智能终端（35kVPT）
ODS-811
1
台
光纤智能终端（主变低压侧）
ODS-801
2
台
光纤智能终端（10kV出线）
ODS-801
6
台
光纤智能终端（10kV分段）
ODS-801
1
台
光纤智能终端（电容器）
ODS-805
2
台
光纤智能终端（10kVPT）
ODS-811
2
台
6
其他
当地功能软件
1
套
计算机
1
台
打印机
1
台
铠装光缆
8芯
18
根
3.3配置方案C
方案特点：
方案C适合于改造型变电站，保证站上原有的传统电磁式互感器（CT/PT）充分利用，在每个间隔就地安装光纤智能终端设备，将互感器5A、100V的信号连接到光纤智能终端设备进行光化处理，再通过光缆传输到主控室内的保护单元。
计量回路使用传统的多功能电度表。
此方案可以充分利用站上原有互感器，确保设备不浪费，减少重复投资，使用原有的传统多功能电度表，最大限度的减少变电站的投资。
3.3.2站控层配置方案
远动工作站：
采用双主机冗余配置，负责解决与调度端的接口和规约转换，并具备足够的通信接口，实现与系统调度端的通讯。
远动工作站具有主、备通道通信功能。
远动工作站具有与下列各智能设备接口能力：
1、与全电子式电能表接口，包括光纤接口电能表和常规电能表；
2、与直流系统的接口；
3、与微机五防的接口；
4、预留与其它智能设备的接口；
打印机：
A3激光打印机；
GPS卫星时钟：
具有多种对时接口，网络对时；串行口对时；脉冲对时；IRIG-B码对时；DCF77码对时。
所有对时输出信号均为隔离输出。
监控主站：
监控主站是站内计算机监控系统的主要人机界面，用于图形和报表的显示、事件记录及报警状态显示和查询，设备状态和参数的查询，操作指导，操作控制命令的解释和下达等。
通过监控主站，运行值班人员能实现对全站设备进行监测和操作控制。
监控后台包括数据库系统、监视与报警、操作控制、统计报表、人机界面、事件和追忆等功能。
3.3.3间隔层配置方案
每台主变配置差动保护装置一台，高后备保护装置一台，低后备保护装置一台；
每回35kV线路配置线路保护一套；
每回10kV线路配置线路保护一套；
每台10kV电容器配置电容器保护一套；
10kV分段间隔配置备自投保护；
全站配置光纤PT综合采集装置2台；
全站配置主变综合测控装置1台；
上述保护装置组配3面屏体安装在主控室，分别为保护屏1面，综合屏1面，计量屏1面。
3.3.4过程层配置方案
主变间隔：
在主变高低压侧各配置光纤智能终端一台，完成电磁式互感器模拟量的就地光化和断路器的操作、控制；
35kV线路间隔：
在各间隔分别就近配置光纤智能终端一台，完成电磁式互感器模拟量的就地光化和断路器的操作、控制；
10kV线路间隔：
在各间隔分别就近配置光纤智能终端一台，完成电磁式互感器模拟量的就地光化和断路器的操作、控制；
10kV分段间隔：
就近配置光纤智能终端一台，完成电磁式互感器模拟量的就地光化和断路器的操作、控制；
电容器间隔：
就近配置光纤智能终端一台，完成电磁式互感器模拟量的就地光化和断路器的操作、控制；
PT间隔：
在互感器就近安装光纤智能终端一台，完成电压量的采集和就地光化。
系统结构图：
3.3.4屏面布置图
保护屏功能简介：
1#保护屏：
完成2台主变的二次谐波闭锁比例制动差动保护、本体保护、复合电压闭锁三段式过电流保护、过负荷告警、接地告警等保护；
完成6条10kV出线的保护，主要功能：
复合电压闭锁三段式过电流保护、过负荷保护、三相一次重合闸、低频保护、PT断线检测等保护功能；
完成2台10kV电容器的保护，主要功能：
速断保护、过流保护、零序电流保护、过压保护、欠压保护等功能；
完成10kV联络的保护，主要功能：
速断保护、过流保护、充电保护等保护功能；
通过光纤交换机完成主变、35kV线路和35kVPT所有数据的信息共享。
完成10kVPT电压采集，并列以及检测的功能；
综合屏：
完成35kVPT电压采集，并列以及检测的功能；
完成两台主变的档位调节、档位采集的功能；完成两台主变的油温采集和数据上传的功能；
完成全站所有数据的采集、上传调度工作站的功能；
显示各间隔电压、电流相位的显示；
完成全站的全球卫星时钟对时功能；
通过监控系统，完成所有数据显示的功能；
计量屏：
安装有传统的电子式多功能电度表，完成全站的电度计量功能；
3.3.5配置清单
序号
设备名称
型号规格
数量
单位
备注
1
保护屏
1
面
光纤变压器差动保护装置
ODS-385N
2
台
光纤变压器高后备保护装置
ODS-375N
2
台
光纤变压器低后备保护装置
ODS-375N
2
台
10kV光纤线路保护装置
ODS-316N
6
台
10kV光纤备自投保护装置
ODS-346N
1
台
10kV光纤电容器保护装置
ODS-326N
2
台
10kV光纤PT综合采集装置
ODS-396N
1
台
光纤交换机
1
台
屏体及附件
1
套
升级会员 