數(shù)字化變電站相關(guān)技術(shù)介紹第一頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期三

主要內(nèi)容 背景介紹1 電子式互感器/合并單元2 智能單元3 IEC61850標(biāo)準(zhǔn)4 工業(yè)以太網(wǎng)5 數(shù)字化變電站的應(yīng)用展望6第二頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期三

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背景介紹數(shù)字化變電站是智能電網(wǎng)的重要內(nèi)容智能(數(shù)字化)變電站是智能電網(wǎng)的重要基礎(chǔ)和節(jié)點(diǎn)支撐智能電網(wǎng)輸電發(fā)電變電配電調(diào)度用電變電領(lǐng)域發(fā)展重點(diǎn)是智能(數(shù)字化)變電站第三頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期三

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背景介紹工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展歷程和趨勢(shì)監(jiān)控管理層現(xiàn)場(chǎng)控制層過程接口層監(jiān)控管理層現(xiàn)場(chǎng)控制層過程接口層模擬設(shè)備/電纜連接監(jiān)控層網(wǎng)絡(luò)化過程層網(wǎng)絡(luò)化電纜網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控管理層現(xiàn)場(chǎng)控制層過程接口層數(shù)字設(shè)備來取代模擬設(shè)備，通信網(wǎng)絡(luò)取代電纜網(wǎng)絡(luò)電纜第四頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期三

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背景介紹變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展歷程和趨勢(shì)變電站層間隔層過程層模擬屏/各種儀表模擬式保護(hù)電磁式互感器計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)微機(jī)保護(hù)/微機(jī)測(cè)控電磁式互感器微機(jī)保護(hù)/微機(jī)測(cè)控計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)新型電子式互感器變電站綜合自動(dòng)化數(shù)字化變電站一次設(shè)備的數(shù)字化接口第五頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期三

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背景介紹數(shù)字化變電站的本質(zhì)特征現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的數(shù)字化信息傳輸?shù)臄?shù)字化電子式互感器/合并單元智能單元IEC61850標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)以太網(wǎng)問題：哪些信息需要傳輸，如何傳輸問題：新型數(shù)字化設(shè)備或接口設(shè)備第六頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期三

主要內(nèi)容 背景介紹1

電子式互感器/合并單元2 智能單元3 IEC61850標(biāo)準(zhǔn)4 工業(yè)以太網(wǎng)5 數(shù)字化變電站的應(yīng)用展望6第七頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期三2

電子式互感器/合并單元絕緣問題：絕緣困難，含油有爆炸危險(xiǎn)，造價(jià)高（500kV/單相/電流：30萬）測(cè)量準(zhǔn)確問題：含鐵芯，具有非線性特性，存在飽和問題，不能反映系統(tǒng)故障時(shí)非周期性分量；頻帶響應(yīng)特性較差，頻帶窄信號(hào)輸出問題：模擬電信號(hào)（1A/5A，100V/57.7V）運(yùn)行安全問題：電壓互感器不能短路，電流互感器不能開路，電壓互感器存在鐵磁諧振問題傳統(tǒng)電磁式互感器的缺點(diǎn)第八頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期三2.1電子式電流互感器 鐵心線圈低功率電流互感器（有源） 羅可夫斯基空心線圈電流互感器（有源） 光學(xué)電流互感器（無源）名稱鐵心線圈低功率電流互感器羅可夫斯基空心線圈電流互感器光學(xué)電流互感器傳感原理電磁感應(yīng)原理（互感）電磁感應(yīng)原理（自感）磁旋光效應(yīng)原理傳感材料與傳感結(jié)構(gòu)鐵磁材料的線圈結(jié)構(gòu)非鐵磁材料的空心線圈結(jié)構(gòu)玻璃材料的塊狀結(jié)構(gòu)光纖材料的線圈結(jié)構(gòu)2

電子式互感器/合并單元第九頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期三B鐵芯線圈電流IRRb電流-電壓轉(zhuǎn)換器高阻VS鐵心線圈低功率電流互感器VS與被測(cè)電流I成正比2

電子式互感器/合并單元第十頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期三2

電子式互感器/合并單元傳統(tǒng)電磁式電流互感器I/I變換具備低功率輸入接口的設(shè)備鐵心線圈低功率電流互感器I/V變換對(duì)電磁式電流互感器的改進(jìn)第十一頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期三羅可夫斯基空心線圈電流互感器2

電子式互感器/合并單元空心線圈的感應(yīng)電壓與被測(cè)電流的導(dǎo)數(shù)成正比（Rogowski，1912年）被測(cè)電流線圈感應(yīng)電壓B空心線圈電流I第十二頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期三普通光起偏器偏振光磁光材料磁場(chǎng)B檢偏器Faraday旋光角2

電子式互感器/合并單元光學(xué)電流互感器法拉第磁旋光效應(yīng)（1846年）入射光出射光電流旋轉(zhuǎn)角與電流I成正比關(guān)系第十三頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期三II磁光玻璃光纖高壓側(cè)光纖高壓側(cè)空心線圈（或鐵心線圈）低壓側(cè)低壓側(cè)低電壓信號(hào)需要就地?cái)?shù)字化有源型電流互感器無源型電流互感器A/D、積分器等需要供電！2電子式互感器/合并單元第十四頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期三2

電子式互感器/合并單元有源電子式互感器的供電方式功電方式供電原理主要缺點(diǎn)CT供電利用特殊CT從母線上感應(yīng)電壓，經(jīng)整流、濾波、穩(wěn)壓后供電散熱（大電流）死區(qū)（小電流）電容分壓供電利用電容分壓，經(jīng)整流、濾波、穩(wěn)壓后供電電氣隔離激光供電低壓側(cè)通過光纖傳輸光能，由光電池將光能專為電能（最大功率1W）能量有限/成本/壽命組合供電CT供能（或電容分壓供電）+激光供電供能系統(tǒng)復(fù)雜切換問題第十五頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期三2

電子式互感器/合并單元光學(xué)電流互感器存在的問題該比例系數(shù)（維爾德常數(shù)）是溫度和光源工作波長(zhǎng)的函數(shù)溫度對(duì)精度的影響LED發(fā)光二極管老化信號(hào)處理技術(shù)（自適應(yīng)補(bǔ)償）保證驅(qū)動(dòng)電流恒定對(duì)策：光源工作波長(zhǎng)是溫度和驅(qū)動(dòng)電流的函數(shù)第十六頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期三2

電子式互感器/合并單元主要類別鐵心線圈低功率電流互感器羅可夫斯基線圈電流互感器光學(xué)電流互感器波長(zhǎng)影響無無較大溫度干擾無無較大測(cè)量頻帶存在測(cè)量頻帶問題沒有磁路飽和鐵心線圈導(dǎo)致磁路飽和沒有沒有是否有源是是否電子式電流互感器的比較第十七頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期三2

電子式互感器/合并單元分壓型電壓互感器（有源）2.2電子式電壓互感器

阻容分壓電容分壓電阻分壓R1R2Usr與常規(guī)電容式電壓互感器原理相同，輸出電壓不超過±5V第十八頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期三光學(xué)電壓互感器（無源） 線偏振光通過有電場(chǎng)作用的Pockels晶體時(shí)，折射成兩束線偏振光，兩者的光強(qiáng)度之比與被測(cè)電壓有關(guān)2

電子式互感器/合并單元Pockels效應(yīng)（1893年）第十九頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期三2.3合并單元2

電子式互感器/合并單元合并單元MUECTEVT其他MUIa，Ib，Ic（保護(hù)）Ia，Ib，Ic（測(cè)量）IoUa，Ub，Uc，Uo母線電壓多路電流電壓信號(hào)的采集與處理主要功能：信號(hào)同步報(bào)文處理和發(fā)送IEC60044-8IEC61850-9-2保護(hù)測(cè)控計(jì)量錄波第二十頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期三合并單元與二次設(shè)備的接口規(guī)范2

電子式互感器/合并單元60044-861850-9-2采用FT3格式點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸，速率有限（2.5Mbps），采樣率最高只能達(dá)到5k，不能滿足計(jì)量、諧波檢測(cè)和行波測(cè)距的要求傳輸延時(shí)固定，可用插值再采樣實(shí)現(xiàn)同步，不依賴外部時(shí)鐘無標(biāo)準(zhǔn)支持采用以太網(wǎng)傳輸（點(diǎn)對(duì)點(diǎn)或網(wǎng)絡(luò)），通信速率高（100M/1000Mbps）傳輸延遲不固定，依賴外部時(shí)鐘標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)期支持第二十一頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期三2

電子式互感器/合并單元傳統(tǒng)電流互感器二次線圈母線保護(hù)1母線保護(hù)2線路保護(hù)1計(jì)量錄波合并單元與二次設(shè)備的接口（點(diǎn)對(duì)點(diǎn)模式）線路保護(hù)2斷路器保護(hù)測(cè)量PMUMU1母線1線路1斷路器1錄波1備用備用PMU測(cè)量MU2母線2線路2斷路器2錄波2備用備用計(jì)量備用第二十二頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期三2

電子式互感器/合并單元線圈、A/D和采集模塊的雙重化配置保護(hù)線圈1，2計(jì)量線圈光纖至合并單元1光纖至合并單元2雙重化雙A/D系統(tǒng)第二十三頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期三2

電子式互感器/合并單元電子式電流互感器結(jié)構(gòu)1第二十四頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期三2

電子式互感器/合并單元電子式電流互感器結(jié)構(gòu)2第二十五頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期三

主要內(nèi)容 背景介紹1 電子式互感器/合并單元2

智能單元3 IEC61850標(biāo)準(zhǔn)4 工業(yè)以太網(wǎng)5 數(shù)字化變電站的應(yīng)用展望6第二十六頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期三3智能單元智能單元的主要功能智能單元GOOSEA網(wǎng)GOOSEB網(wǎng)GOOSE點(diǎn)對(duì)點(diǎn)硬接點(diǎn)2）上傳開關(guān)刀閘位置信號(hào)一次設(shè)備的數(shù)字接口：1）接收保護(hù)動(dòng)作信息/分合閘信號(hào)/控制信號(hào)合并各種對(duì)一次設(shè)備的操作命令第二十七頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期三3智能單元智能控制功能系統(tǒng)故障時(shí)快速開斷，其它情況低速開斷，提高壽命選相分閘：各相在各自的電流過零點(diǎn)依次分閘，提高開斷能力集成檢同期和自動(dòng)重合閘功能（試探—自適應(yīng)）智能單元應(yīng)具備的附加功能狀態(tài)監(jiān)視與狀態(tài)檢修跳閘回路的完好性，彈簧儲(chǔ)能，氣體壓力，線圈監(jiān)視等狀態(tài)評(píng)估/故障預(yù)報(bào)/檢修計(jì)劃第二十八頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期三

主要內(nèi)容 背景介紹1 電子式互感器/合并單元2 智能單元3

IEC61850標(biāo)準(zhǔn)4 工業(yè)以太網(wǎng)5 數(shù)字化變電站的應(yīng)用展望6第二十九頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期三IEC（國(guó)際電工委員會(huì)）第57技術(shù)委員會(huì)制定的世界上第一個(gè)基于通用網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的變電站自動(dòng)化系統(tǒng)通信標(biāo)準(zhǔn)目的：互操作性主要內(nèi)容信息模型：哪些信息需要傳輸信息服務(wù)模型：信息如何傳輸2004年正式出版（第二版，2010年），國(guó)內(nèi)等同引用為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)4IEC61850標(biāo)準(zhǔn)第三十頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期三4IEC61850標(biāo)準(zhǔn)IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容框架建模方法7-4邏輯節(jié)點(diǎn)物理設(shè)備邏輯設(shè)備數(shù)據(jù)對(duì)象數(shù)據(jù)屬性7-15信息模型信息服務(wù)模型公共數(shù)據(jù)類7-3模板7-2面向變電站層的通信面向過程層的通信89-1/9-2設(shè)備與系統(tǒng)的描述模型與服務(wù)的測(cè)試610MMS報(bào)文SV報(bào)文GOOSE報(bào)文8第三十一頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期三4IEC61850標(biāo)準(zhǔn)IEC61850模型與103模型103模型：點(diǎn)表形式，按照索引號(hào)進(jìn)行訪問IEC61850模型：面向?qū)ο蟮姆謱幽Ｐ?，按照分層?duì)象名稱進(jìn)行訪問模型是對(duì)現(xiàn)實(shí)事物一種抽象表達(dá)，體現(xiàn)共性，屏蔽個(gè)性建立統(tǒng)一模型的意義：對(duì)事物進(jìn)行統(tǒng)一表達(dá)，便于交流列表表示圓上每一個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)給出圓心坐標(biāo)和半徑，方程表示O(x1,y1)R第三十二頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期三4IEC61850標(biāo)準(zhǔn)103模型表達(dá)線路保護(hù)裝置的距離保護(hù)I段動(dòng)作功能類型信息序號(hào)信息元素集信息體時(shí)標(biāo)信息體標(biāo)識(shí)符公共地址傳送原因可變結(jié)構(gòu)限定詞類型標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)單元類型<29>:傳送帶標(biāo)志的狀態(tài)變位<1>:自發(fā)（突發(fā)）<178>:線路保護(hù)<78>:距離保護(hù)I段出口256個(gè)語義<79>:距離保護(hù)II段出口<80>:距離保護(hù)III段出口線性模型第三十三頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期三4IEC61850標(biāo)準(zhǔn)物理設(shè)備PHD邏輯設(shè)備LDPDIS1Op“PHD/LD/PDIS1$

Op$general”=1數(shù)據(jù)屬性DAgeneral邏輯節(jié)點(diǎn)LN數(shù)據(jù)對(duì)象DOIEC61850模型表達(dá)線路保護(hù)裝置的距離保護(hù)I段動(dòng)作物理設(shè)備名邏輯設(shè)備名邏輯節(jié)點(diǎn)名數(shù)據(jù)屬性名數(shù)據(jù)對(duì)象名第三十四頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期三4IEC61850標(biāo)準(zhǔn)舉例說明含三段式距離保護(hù)和兩段零序過流保護(hù)的繼電保護(hù)裝置物理設(shè)備1#LinePro邏輯設(shè)備1邏輯設(shè)備2PDIS1PDIS2PDIS3PTOC1PTOC2LinAng狀態(tài)信息StrOp定值信息線路阻抗角K0FactK0FactAng零序補(bǔ)償系數(shù)零序補(bǔ)償系數(shù)角度PoRch歐姆圖直徑……generalphsAphsBphsC是否動(dòng)作（總）A相是否動(dòng)作B相是否動(dòng)作C相是否動(dòng)作動(dòng)作特性PctOfs偏移百分比第三十五頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期三模型倉(cāng)庫(kù)邏輯節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)對(duì)象數(shù)據(jù)屬性模板“拷貝”實(shí)例設(shè)備1設(shè)備n搭建裝置的信息模型4IEC61850標(biāo)準(zhǔn)第三十六頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期三4IEC61850標(biāo)準(zhǔn)IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容框架建模方法7-4邏輯節(jié)點(diǎn)物理設(shè)備邏輯設(shè)備數(shù)據(jù)對(duì)象數(shù)據(jù)屬性7-15信息模型信息服務(wù)模型公共數(shù)據(jù)類7-3模板7-2面向變電站層的通信面向過程層的通信89-1/9-2設(shè)備與系統(tǒng)的描述模型與服務(wù)的測(cè)試610MMS報(bào)文SV報(bào)文GOOSE報(bào)文8第三十七頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期三4IEC61850標(biāo)準(zhǔn)IEC61850信息服務(wù)模型定值組控制塊模型報(bào)告控制塊日志控制塊模型控制模型文件傳輸模型1）保護(hù)設(shè)備與監(jiān)控主機(jī)的通信（MMS報(bào)文）錄波數(shù)據(jù)文件的傳輸分合閘控制，變壓器抽頭控制事件順序記錄的檢索保護(hù)動(dòng)作信號(hào)上傳當(dāng)?shù)乇O(jiān)控定值的讀/寫/切換第三十八頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期三通用變電站事件模型（GOOSE）采樣值傳輸模型（SV）4IEC61850標(biāo)準(zhǔn)IEC61850信息服務(wù)模型2）保護(hù)控制設(shè)備與合并單元、智能單元的通信開關(guān)量模擬量合并單元智能單元SVGOOSE第三十九頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期三4IEC61850標(biāo)準(zhǔn)GOOSE傳輸機(jī)制：變時(shí)間間隔重復(fù)傳輸事件結(jié)束后以較長(zhǎng)的間隔連續(xù)傳輸（1s），以保持通信線路的暢通事件發(fā)生時(shí)以較短的間隔連續(xù)傳輸（1ms，2ms，4ms），避免數(shù)據(jù)報(bào)文的丟失事件計(jì)數(shù)器C1報(bào)文計(jì)數(shù)器C2C1=10C2=10C1=11C2=11C1=11C2=15保護(hù)動(dòng)作第四十頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期三4IEC61850標(biāo)準(zhǔn)GOOSE傳輸機(jī)制特點(diǎn)：1）事件產(chǎn)生是快速重復(fù)傳輸2）無應(yīng)答跳閘1對(duì)策：1）連續(xù)接到兩個(gè)跳閘GOOSE再動(dòng)作2）接受到跳閘信號(hào)后，發(fā)報(bào)文確認(rèn)跳閘2確認(rèn)第四十一頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期三數(shù)字化變電站系統(tǒng)與設(shè)備的描述4IEC61850標(biāo)準(zhǔn)SSD：系統(tǒng)定義文件（描述一次系統(tǒng)接線圖）SCD：變電站配置描述文件（一次系統(tǒng)、二次設(shè)備及其 與一次設(shè)備的關(guān)聯(lián)、通信系統(tǒng)）是最完整的描述ICD：IED設(shè)備能力描述（功能，信息模型和服務(wù)模型）CID：已配置的IED描述文件（二次設(shè)備模型、與一次系 統(tǒng)的關(guān)聯(lián)、通信參數(shù)）四個(gè)重要的描述文件第四十二頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期三各種描述文件的作用和流轉(zhuǎn)過程4IEC61850標(biāo)準(zhǔn).ssd文件(1個(gè)，設(shè)計(jì)院提供).icd文件(多個(gè)，由制造商提供)描述一次接線圖描述二次設(shè)備的信息和服務(wù)模型通信系統(tǒng)設(shè)計(jì).scd文件描述一次接線、二次設(shè)備和通信系統(tǒng)（最完整）實(shí)例化，確定二次設(shè)備與一次系統(tǒng)的對(duì)應(yīng)關(guān)系…….cid文件.cid文件描述二次設(shè)備模型、通信參數(shù)及與一次系統(tǒng)的對(duì)應(yīng)關(guān)系第四十三頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期三4IEC61850標(biāo)準(zhǔn)PhtoPh_PDIS_1PhtoPh_PDIS_2PhtoPh_PDIS_3ECT1QF1QF2ECT2.ssd文件LD_1LinePro_1PhtoPh_PDIS_1PhtoPh_PDIS_2PhtoPh_PDIS_3LD_1LinePro_2PDIS_1PDIS_2PDIS_3LD_1DisRelay.icd文件.cid文件.cid文件.scd文件通信系統(tǒng)SAGOOSE第四十四頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期三實(shí)際工程中配置文件的流轉(zhuǎn)4IEC61850標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)院不提供任何描述文件各種文件由系統(tǒng)總承包商提供.icd文件(多個(gè)，由制造商提供)設(shè)計(jì)院提供的設(shè)計(jì)圖紙通信系統(tǒng)設(shè)計(jì).scd文件實(shí)例化，確定二次設(shè)備與一次系統(tǒng)的對(duì)應(yīng)關(guān)系…….cid文件.cid文件第四十五頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期三4IEC61850標(biāo)準(zhǔn)延續(xù)以往的端子排設(shè)計(jì)與校核清晰明確的電纜連接變成看不見摸不著的通信網(wǎng)絡(luò)引入“虛端子”概念設(shè)計(jì)院方面制造商方面交換描述文件.scd和.cid配置輸入輸出并校核用戶方面缺乏有效的運(yùn)行管理工具網(wǎng)絡(luò)記錄儀僅用于事故后分析如何保證連接？第四十六頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期三

主要內(nèi)容 背景介紹1 電子式互感器/合并單元2 智能單元3 IEC61850標(biāo)準(zhǔn)4

工業(yè)以太網(wǎng)5 數(shù)字化變電站的應(yīng)用展望6第四十七頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期三在發(fā)送端和接收端簡(jiǎn)化對(duì)通信報(bào)文的處理5.1SV和GOOSE報(bào)文的實(shí)時(shí)傳輸5工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)SV和GOOSE報(bào)文發(fā)送MMS報(bào)文接收應(yīng)用層表示層數(shù)據(jù)鏈路層會(huì)話層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層物理層應(yīng)用層表示層數(shù)據(jù)鏈路層會(huì)話層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層物理層發(fā)送應(yīng)用層數(shù)據(jù)鏈路層物理層應(yīng)用層數(shù)據(jù)鏈路層物理層接收第四十八頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期三5.1SV和GOOSE報(bào)文的實(shí)時(shí)傳輸5工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)提供優(yōu)先級(jí)服務(wù)正常報(bào)文GOOSE正常報(bào)文緩存區(qū)IECGOOSE快速通道以太網(wǎng)交換機(jī)SV和GOOSE報(bào)文的傳輸時(shí)間：4ms第四十九頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期三5

工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)5.2網(wǎng)絡(luò)的可靠性（冗余）單環(huán)網(wǎng)雙環(huán)網(wǎng)雙星型網(wǎng)第五十頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期三5

工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)環(huán)網(wǎng)/雙環(huán)網(wǎng)的運(yùn)行機(jī)制（1）正常時(shí)，停用一個(gè)鏈路，開環(huán)運(yùn)行（2）故障發(fā)生時(shí)，啟用備用鏈路，保證相互的連通停用啟用冷備用，故障恢復(fù)需要一定時(shí)間故障第五十一頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期三5

工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)雙星型網(wǎng)的運(yùn)行機(jī)制正常時(shí)從雙網(wǎng)上獲取數(shù)據(jù)，一主一備（熱備用）故障時(shí)，快速切換到備用網(wǎng)絡(luò)上，繼續(xù)工作熱備用，故障恢復(fù)時(shí)間可以為零數(shù)字化變電站中推薦采用該網(wǎng)絡(luò)冗余方法第五十二頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期三5

工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)守時(shí)：獨(dú)立的時(shí)鐘保持時(shí)間精確的能力時(shí)鐘同步：多個(gè)時(shí)鐘之間保持一致的能力數(shù)據(jù)同步：采樣數(shù)據(jù)是在同一個(gè)時(shí)間點(diǎn)上采得的電力系統(tǒng)的絕大多數(shù)參數(shù)都是時(shí)間的函數(shù)5.3時(shí)鐘同步同步等級(jí)精度目的T1±1ms事件時(shí)標(biāo)T2±0.1ms分布同期和數(shù)據(jù)時(shí)標(biāo)T3±25us-T4±4us-T5±1us線路行波測(cè)距、同步相量第五十三頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期三5

工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)需要時(shí)鐘同步的設(shè)備對(duì)策：a）保護(hù)裝置插值同步（各間隔合并單元可以不同步）b）保證各間隔合并單元嚴(yán)格同步1）各相電流、電壓的同步2）各間隔電流/電壓的同步跨間隔保護(hù)（母線差動(dòng)和變壓器差動(dòng)）對(duì)策：合并單元內(nèi)同步IRIG-BIEEE1588第五十四頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期三5

工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)插值同步方法X1X2計(jì)算公式第五十五頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期三5

工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)插值同步法的缺點(diǎn)要求采樣值等間隔傳輸，否則插值算法會(huì)導(dǎo)致信號(hào)畸變 IEC60044-8（抖動(dòng)值≤10us） IEC61850-9-2（抖動(dòng)值≤50us）為保證采樣值等間隔傳輸，目前只能采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸（網(wǎng)絡(luò)會(huì)產(chǎn)生不確定延遲）保護(hù)核心算法所依據(jù)的不是原始數(shù)據(jù)，給整個(gè)繼電保護(hù)算法增加了新的環(huán)節(jié)僅僅滿足了保護(hù)所需的數(shù)據(jù)同步要求，對(duì)時(shí)問題沒有解決第五十六頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期三5

工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)SNTP/NTP時(shí)鐘同步原理t：時(shí)鐘偏差d1，d2：傳輸時(shí)間(T2－t)－

T1=d1T4－(T3－t)=d2其中最關(guān)鍵的假設(shè)：往返的傳輸時(shí)間相等主時(shí)鐘從時(shí)鐘T1T1+td1d2T2T2-tT3T3-tT4得知T2，T3第五十七頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期三5

工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)SNTP/NTP時(shí)鐘同步精度不高的原因（1ms）網(wǎng)絡(luò)路徑時(shí)間應(yīng)用層表示層數(shù)據(jù)鏈路層會(huì)話層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層物理層應(yīng)用層表示層數(shù)據(jù)鏈路層會(huì)話層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層物理層主時(shí)鐘從時(shí)鐘寫入/讀取時(shí)標(biāo)報(bào)文編碼報(bào)文解碼不確定不確定不確定三個(gè)環(huán)節(jié)都具有不確定性，d1與d2的偏差較大在高層（應(yīng)用層）打時(shí)標(biāo)，傳輸時(shí)間包含三個(gè)環(huán)節(jié)第五十八頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期三5

工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)舉例說明網(wǎng)絡(luò)路徑時(shí)間應(yīng)用層表示層數(shù)據(jù)鏈路層會(huì)話層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層物理層應(yīng)用層表示層數(shù)據(jù)鏈路層會(huì)話層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層物理層主時(shí)鐘從時(shí)鐘345214d1=8d2=11第五十九頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期三5

工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)IEEE1588時(shí)鐘同步原理（1）在底層（物理層）打時(shí)標(biāo)，避免了報(bào)文處理時(shí)間的不確定性主時(shí)鐘從時(shí)鐘T1d1T2得知T1T3跟隨報(bào)文含T1時(shí)刻得知T4d2T4物理層物理層T1T2T4T3時(shí)標(biāo)獲取的位置答復(fù)報(bào)文含T4時(shí)刻T0主時(shí)鐘從時(shí)鐘第六十頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期三主時(shí)鐘從時(shí)鐘交換機(jī)5

工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)IEEE1588時(shí)鐘同步原理（2）交換機(jī)可記錄“同步報(bào)文”在交換機(jī)內(nèi)的駐留時(shí)間（t3-t2）T2－T1=d1+t直接測(cè)量d1第六十一頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期三5

工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)主時(shí)鐘從時(shí)鐘交換機(jī)IEEE1588時(shí)鐘同步原理（3）交換機(jī)可以和主時(shí)鐘發(fā)送報(bào)文計(jì)算主時(shí)鐘到交換機(jī)的傳輸延遲以此類推，可以精確計(jì)算每一段傳輸路徑的延時(shí)第六十二頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期三5

工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)IEEE1588時(shí)鐘同步精度與可靠性典型同步精度：100ns在物理層打時(shí)標(biāo)，需要專用的硬件，價(jià)格昂貴最佳主時(shí)鐘選擇機(jī)制：自動(dòng)選擇第二主時(shí)鐘（容錯(cuò)性強(qiáng)）評(píng)價(jià)時(shí)鐘同步精度高，可利用已有的通信網(wǎng)絡(luò)具有高可靠性，減少對(duì)GPS的依賴IEEEPSRCH7工作組，正制定1588在電力系統(tǒng)中應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)（2010年），是今后的發(fā)展趨勢(shì)第六十三頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期三

主要內(nèi)容 背景介紹1 電子式互感器/合并單元2 智能單元3 IEC61850標(biāo)準(zhǔn)4 工業(yè)以太網(wǎng)5

數(shù)字化變電站的應(yīng)用展望6第六十四頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期三6

數(shù)字化變電站的應(yīng)用展望在系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面：避免了復(fù)雜的端子接線圖設(shè)計(jì)，通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)成為設(shè)計(jì)的一部分內(nèi)容引入“虛端子”概念，延續(xù)現(xiàn)有的二次系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范在二次設(shè)備制造方面：新增設(shè)備：電子式互感器、合并單元和智能單元繼電保護(hù)裝置接口簡(jiǎn)化，提高可靠性，抗干擾性強(qiáng)利用IEC61850模型進(jìn)行通信，加強(qiáng)通信處理能力提供設(shè)備的描述文件第六十五頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期三6

數(shù)字化變電站的應(yīng)用展望數(shù)字化變電站繼電保護(hù)設(shè)備的主要接口繼電保護(hù)裝置SV(點(diǎn)對(duì)點(diǎn))MMSA網(wǎng)（星型）MMSB網(wǎng)（星型）時(shí)鐘同步，1微秒（IRIG-B或IEEE1588）1～mGOOSE(點(diǎn)對(duì)點(diǎn))GOOSEA網(wǎng)（星型）GOOSEB網(wǎng)（星型）1～n采樣值重要開關(guān)量次重要開關(guān)量MMS報(bào)文第六十六頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期三6

數(shù)字化變電站的應(yīng)用展望應(yīng)用新型電子式互感器/合并單元/智能單元，節(jié)約電纜采用統(tǒng)一信息模型通信，避免了勞民傷財(cái)?shù)囊?guī)約轉(zhuǎn)換（取消了故障信息子站的設(shè)置）網(wǎng)絡(luò)不可靠，增設(shè)網(wǎng)絡(luò)記錄儀裝置在用戶方面：第六十七頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期三6

數(shù)字化變電站的應(yīng)用展望SA/GOOSE/時(shí)鐘同步三網(wǎng)合一IEC61850-90-4：以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)交換工程導(dǎo)則將各種專用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)合并進(jìn)一步簡(jiǎn)化二次設(shè)備的接口，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)信息共享SA：IEC61850-9-2（統(tǒng)一采樣率4k和12.8k）時(shí)鐘同步：IEEE1588通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的重要性日益突出可借鑒工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域較為成熟的解決方案第六十八頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期三6

數(shù)字化變電站的應(yīng)用展望數(shù)字化變電站交換機(jī)通用技術(shù)條件交換機(jī)是數(shù)字化變電站的關(guān)鍵設(shè)備國(guó)內(nèi)目前起草了一個(gè)《電力專用工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)技術(shù)規(guī)范》（2008年3月，征求意見稿）第六十九頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期三6

數(shù)字化變電站的應(yīng)用展望數(shù)字化變電站二次系統(tǒng)的智能監(jiān)視、告警和控制運(yùn)行人員缺乏有效的工具來知曉二次系統(tǒng)狀態(tài)（可視化：交換機(jī)/二次回路/網(wǎng)絡(luò)