智能化變電站基礎(chǔ)知識武漢市豪邁電力自動化技術(shù)有限責(zé)任公司第一頁，共117頁。提綱12智能化變電站基本概念智能變電站主要設(shè)備3智能化變電站解決方案4光纖的基礎(chǔ)知識5智能站運(yùn)行與維護(hù)第二頁，共117頁。智能化變電站基本概念第三頁，共117頁。為什么有智能化變電站的發(fā)展？傳統(tǒng)變電站有哪些缺陷？第四頁，共117頁。傳統(tǒng)互感器絕緣、飽和、諧振問題；長距離電纜的問題；通信協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)問題；檢修方面的問題；第五頁，共117頁。傳統(tǒng)站和智能站的差異傳統(tǒng)站網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)：分為站控層和間隔層；傳輸介質(zhì)：電纜；一次設(shè)備：傳統(tǒng)開關(guān)和基于電磁感應(yīng)原理的CT；通訊協(xié)議：網(wǎng)絡(luò)（串口）103協(xié)議檢修方式：離線檢修智能站網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)：站控層、間隔層、過程層；傳輸介質(zhì)：光纖以及少量電纜；一次設(shè)備：智能開關(guān)和電子式互感器；通訊協(xié)議：61850協(xié)議；檢修方式：在線檢修第六頁，共117頁。傳統(tǒng)變電站二次設(shè)備典型布置第七頁，共117頁。智能變電站二次設(shè)備典型布置第八頁，共117頁。傳統(tǒng)變電站功能分布微機(jī)保護(hù)測控裝置交流輸入組件A/D轉(zhuǎn)換組件保護(hù)邏輯(CPU)開入開出組件人機(jī)對話模件端子箱第九頁，共117頁。智能化變電站功能分布智能終端MU保護(hù)邏輯(CPU)人機(jī)對話模件ECT一次設(shè)備智能化IED數(shù)字化保護(hù)測控SMV光纖GOOSE光纖交流輸入組件A/D轉(zhuǎn)換組件開入開出組件保護(hù)裝置的輔助插件進(jìn)行了前移二次在線監(jiān)測第十頁，共117頁?；贗EC61850體系站控層、間隔層、過程層設(shè)備及系統(tǒng)智能變電站分層結(jié)構(gòu)基于IEC61850的計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)基于IEC61850的嵌入式公用接口裝置基于IEC61850的保護(hù)信息子站IEC61850系統(tǒng)集成組態(tài)軟件基于站控層IEC61850協(xié)議的成套繼電保護(hù)、測控裝置基于站控層IEC61850、GOOSE、SMV網(wǎng)絡(luò)接口的成套繼電保護(hù)、測控裝置基于全站過程層網(wǎng)絡(luò)信息共享接口的集中式數(shù)字化保護(hù)及故障錄波裝置羅氏線圈原理電子式互感器(ECT、EVT)光學(xué)原理電子式互感器（OCT、OVT）智能一次設(shè)備合并單元智能終端第十一頁，共117頁。對比第十二頁，共117頁。與傳統(tǒng)微機(jī)保護(hù)的差異硬件方面沒有了AD變換，代之以高速數(shù)據(jù)接口；采集由合并單元來完成。沒有了開入開出；保護(hù)裝置發(fā)布命令，操作由一次智能設(shè)備（智能終端）來執(zhí)行。更多的通訊接口、更高的數(shù)據(jù)處理能力保護(hù)裝置

保護(hù)系統(tǒng)第十三頁，共117頁。與傳統(tǒng)微機(jī)保護(hù)的差異保護(hù)方面保護(hù)功能、原理和配置基本上保持一致保護(hù)配置有一定的集成傾向單間隔保護(hù)有下放就地的傾向由于信息的豐富，不排除衍生出新的保護(hù)原理（站域保護(hù)、暫態(tài)保護(hù)、某些新原理）過程層采樣同步(采樣點插值同步、時標(biāo)同步)針對性的算法優(yōu)化和容錯（采樣值品質(zhì)字、雙AD、丟幀等處理）原來的規(guī)程、規(guī)范繼續(xù)適用，但需根據(jù)數(shù)字化變電站做些適用性調(diào)整第十四頁，共117頁。智能化變電站概念采用先進(jìn)、可靠、集成、低碳、環(huán)保的智能設(shè)備，以全站信息數(shù)字化、通訊平臺網(wǎng)絡(luò)化、信息共享標(biāo)準(zhǔn)化為基本要求，自動完成信息采集、測量、控制、保護(hù)、計量和監(jiān)控等基本功能，并根據(jù)需要支持電網(wǎng)實時自動控制、智能調(diào)節(jié)、在線分析決策、協(xié)調(diào)互動等高級功能的變電站，叫做智能化變電站（Smartsubstation）第十五頁，共117頁。發(fā)展歷程2009年～2010年規(guī)劃試點階段，重點開展堅強(qiáng)智能電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃工作，制定技術(shù)和管理標(biāo)準(zhǔn)，開展關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)和設(shè)備研制，開展各環(huán)節(jié)的試點工作。第一階段2011年～2015年全面建設(shè)階段，加快特高壓電網(wǎng)和城鄉(xiāng)配電網(wǎng)建設(shè)，初步形成智能電網(wǎng)運(yùn)行控制和互動服務(wù)體系，關(guān)鍵技術(shù)和裝備實現(xiàn)重大突破和廣泛應(yīng)用。第二階段2016年～2020年引領(lǐng)提升階段，基本建成堅強(qiáng)智能電網(wǎng)，使電網(wǎng)的資源配置能力、安全水平、運(yùn)行效率，以及電網(wǎng)與電源、用戶之間的互動性顯著提高。第三階段分三個階段推進(jìn)堅強(qiáng)智能電網(wǎng)的建設(shè)：第十六頁，共117頁。國內(nèi)數(shù)字化應(yīng)用情況2005年起，國調(diào)中心組織多個廠家和檢測單位成功進(jìn)行了6次IEC61850互操作試驗。華北和華東地區(qū)對數(shù)字化變電站研究和試點和推廣力度比較大。純光學(xué)互感器、采樣值數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)共享、IEEE1588網(wǎng)絡(luò)對時、網(wǎng)絡(luò)報文監(jiān)視分析等前沿技術(shù)在試點變電站工程中都有不同程度的應(yīng)用。國網(wǎng)智能化變電站建設(shè)也開始逐步開展，在試點工程中實現(xiàn)了一次設(shè)備狀態(tài)的在線監(jiān)測和分析、機(jī)器人智能巡檢、一體化信息臺等。目前國內(nèi)智能變電站數(shù)量？第十七頁，共117頁。智能變電站作為統(tǒng)一堅強(qiáng)智能電網(wǎng)的重要基礎(chǔ)和節(jié)點支撐,是必不可少的建設(shè)內(nèi)容。1、第一批試點工程:2、從2011年開始所有新立項的110kV及以上變電站均需按智能站設(shè)計。第十八頁，共117頁。一次設(shè)備智能化電子式互感器智能終端（過渡）→智能開關(guān)在線監(jiān)測、狀態(tài)檢修二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化MMS、GOOSE/SMV設(shè)備對象模型化一次設(shè)備對象二次設(shè)備功能模塊智能化變電站概念解析第十九頁，共117頁。第二十頁，共117頁。數(shù)字化變電站的優(yōu)勢

變電站的各種功能可共享統(tǒng)一的信息平臺，避免設(shè)備重復(fù)

數(shù)字化變電站的所有信息采用統(tǒng)一的信息模型，按統(tǒng)一的通信標(biāo)準(zhǔn)接入變電站通信網(wǎng)絡(luò)。變電站的保護(hù)、測控、計量、監(jiān)控、遠(yuǎn)動、VQC等系統(tǒng)均用同一個通信網(wǎng)絡(luò)接收電流、電壓和狀態(tài)等信息以及發(fā)出控制命令，不需為不同功能建設(shè)各自的信息采集、傳輸和執(zhí)行系統(tǒng)。

傳統(tǒng)變電站由于各種功能采用的通信標(biāo)準(zhǔn)和信息模型不盡相同，二次設(shè)備和一次設(shè)備間用電纜傳輸模擬信號和電平信號，各種功能需建設(shè)各自的信息采集、傳輸和執(zhí)行系統(tǒng)，增加了變電站的復(fù)雜性和成本。第二十一頁，共117頁。

便于變電站新增功能和擴(kuò)展規(guī)模

變電站的設(shè)備間信息交換均通過通信網(wǎng)絡(luò)完成，變電站在擴(kuò)充功能和擴(kuò)展規(guī)模時，只需在通信網(wǎng)絡(luò)上接入新增設(shè)備，無需改造或更換原有設(shè)備，保護(hù)用戶投資，減少變電站全生命周期成本。

數(shù)字化變電站的各種功能的采集、計算和執(zhí)行分布在不同設(shè)備實現(xiàn)。變電站在新增功能時，如果原來的采集和執(zhí)行設(shè)備能滿足已能新增功能的需求，可在原有的設(shè)備上運(yùn)行新增功能的軟件，不需要硬件投資。第二十二頁，共117頁。

通信網(wǎng)絡(luò)取代復(fù)雜的控制電纜

數(shù)字化變電站的一次設(shè)備和二次設(shè)備間、二次設(shè)備之間均采用計算機(jī)通信技術(shù)，一條信道可傳輸多個通道的信息。同時采用網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，通信線的數(shù)量約等于設(shè)備數(shù)量。因此數(shù)字化變電站的二次接線將大幅度簡化。第二十三頁，共117頁。

提升測量精度

數(shù)字化變電站采用輸出數(shù)字信號的電子式互感器，數(shù)字化的電流電壓信號在傳輸?shù)蕉卧O(shè)備和二次設(shè)備處理的過程中均不會產(chǎn)生附加誤差，提升了保護(hù)系統(tǒng)、測量系統(tǒng)和計量系統(tǒng)的系統(tǒng)精度。

例如采用0.2級的TA和TV，傳統(tǒng)變電站由于電纜和電表帶來的附加誤差，計量系統(tǒng)總誤差在±0.7％的水平。而數(shù)字變電站計量系統(tǒng)的誤差僅由TA和TV產(chǎn)生，可達(dá)到±0.4％的水平。第二十四頁，共117頁。

提高信號傳輸?shù)目煽啃?/p>

數(shù)字化變電站的信號傳輸均用計算機(jī)通信技術(shù)實現(xiàn)。通信系統(tǒng)在傳輸有效信息的同時傳輸信息校驗碼和通道自檢信息，一方面杜絕誤傳信號，另一方面在通信系統(tǒng)故障時可技術(shù)告警。

數(shù)字信號可以用光纖傳輸，從根本上解決抗干擾問題。

傳統(tǒng)變電站一次設(shè)備和二次設(shè)備間直接通過電纜傳輸沒有校驗信息的信號，當(dāng)信號出錯或電纜斷線、短路時都難以發(fā)現(xiàn)。而且傳輸模擬信號難以使用光纖技術(shù)，易受干擾。第二十五頁，共117頁。

應(yīng)用電子式互感器解決傳統(tǒng)互感器固有問題

數(shù)字化變電站采用電子式互感器，沒有傳統(tǒng)互感器固有的TA斷線導(dǎo)致高壓危險、TA飽和影響差動飽和、CVT暫態(tài)過程影響距離保護(hù)、鐵磁諧振、絕緣油爆炸、六氟化硫泄漏等問題。第二十六頁，共117頁。

避免電纜帶來的電磁兼容、傳輸過電壓和兩點接地等問題

數(shù)字化變電站二次設(shè)備和一次設(shè)備之間使用絕緣的光纖連接，電磁干擾和傳輸過電壓沒有影響到二次設(shè)備的途徑，而且也沒有二次回路兩點接地的可能性。

傳統(tǒng)變電站的二次設(shè)備與一次設(shè)備之間仍然采用電纜進(jìn)行連接，電纜感應(yīng)電磁干擾和一次設(shè)備傳輸過電壓可能引起的二次設(shè)備運(yùn)行異常，在二次電纜比較長的情況下由電容耦合的干擾可能造成繼電保護(hù)誤動作。盡管電力行業(yè)的有關(guān)規(guī)定中要求繼電保護(hù)二次回路一點接地，但由于二次回路接地點的狀態(tài)無法實時檢測，二次回路兩點接地的情況近期仍時有發(fā)生并對繼電保護(hù)產(chǎn)生不良影響，甚至造成設(shè)備誤動作。第二十七頁，共117頁。

解決設(shè)備間的互操作問題

數(shù)字化變電站的所有智能設(shè)備均按統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)建立信息模型和通信接口，設(shè)備間可實現(xiàn)無縫連接。

數(shù)字化變電站唯一可用的通信標(biāo)準(zhǔn)為IEC61850。IEC61850的信息自解釋機(jī)制，在不同設(shè)備廠家使用了各自擴(kuò)展的信息時也能保證互操作性。

傳統(tǒng)變電站的不同生產(chǎn)廠家二次設(shè)備之間的互操作性問題至今仍然沒有得到很好地解決，主要原因是二次設(shè)備缺乏統(tǒng)一的信息模型規(guī)范和通信標(biāo)準(zhǔn)。為實現(xiàn)不同廠家設(shè)備的互連，必須設(shè)置大量的規(guī)約轉(zhuǎn)換器，增加了系統(tǒng)復(fù)雜度和設(shè)計、調(diào)試和維護(hù)的難度，降低了通信系統(tǒng)的性能。第二十八頁，共117頁。

進(jìn)一步提高自動化和管理水平

數(shù)字化變電站的采用智能一次設(shè)備，所有功能均可遙控實現(xiàn)。通信系統(tǒng)傳輸?shù)男畔⒏暾?，通信的可靠性和實時性都大幅度提高。變電站因此可實現(xiàn)更多、更復(fù)雜的自動化功能，提高自動化水平。一次設(shè)備、二次設(shè)備和通信網(wǎng)絡(luò)都可具備完善的自檢功能，可根據(jù)設(shè)備的健康狀況實現(xiàn)狀態(tài)檢修。

傳統(tǒng)變電站由于通信系統(tǒng)傳輸信息的完整性、實時性和可靠性有限，許多自動化技術(shù)只能停留在試驗室里，難以工程應(yīng)用。第二十九頁，共117頁。61850體系第三十頁，共117頁。IEC61850是什么IEC61850是要一種公共的通信標(biāo)準(zhǔn)，通過對設(shè)備的一系列規(guī)范化，達(dá)到全站的通訊統(tǒng)一，IEC61850不是一個規(guī)約。第三十一頁，共117頁。IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的服務(wù)IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的服務(wù)實現(xiàn)主要分為三個部分：MMS服務(wù)、GOOSE服務(wù)、SMV服務(wù)。MMS服務(wù)用于裝置和后臺之間的數(shù)據(jù)交互；GOOSE服務(wù)用于裝置之間的通訊；SMV服務(wù)用于采樣值傳輸。三個服務(wù)之間的關(guān)系：在裝置和后臺之間涉及到雙邊應(yīng)用關(guān)聯(lián)，在GOOSE報文和傳輸采樣值中涉及多路廣播報文的服務(wù)。雙邊應(yīng)用關(guān)聯(lián)傳送服務(wù)請求和響應(yīng)（傳輸無確認(rèn)和確認(rèn)的一些服務(wù)）服務(wù)，多路廣播應(yīng)用關(guān)聯(lián)（僅在一個方向）傳送無確認(rèn)服務(wù)。如果把IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的服務(wù)細(xì)化分，主要有：報告（事件狀態(tài)上送）、日志歷史記錄上送、快速事件傳送、采樣值傳送、遙控、遙調(diào)、定值讀寫服務(wù)、錄波、保護(hù)故障報告、時間同步、文件傳輸、取代，以及模型的讀取服務(wù)。第三十二頁，共117頁。IEC61850標(biāo)準(zhǔn)分類IEC61850-8-1映射到MMS和ISO/IEC8802-3（MMS）。IEC61850-9-1通過單向多路點對點串行通信鏈路采樣值（9-1）。IEC61850-9-2通過ISO/IEC8802-3傳輸采樣值（9-2）。IEC61850-9-2le通過ISO/IEC8802-3傳輸采樣值（9-2le）。第三十三頁，共117頁。61850標(biāo)準(zhǔn)的目標(biāo)原有規(guī)約應(yīng)用功能有限各廠家自行擴(kuò)充導(dǎo)致裝置無法互操作規(guī)約數(shù)據(jù)表達(dá)能力限制了應(yīng)用功能的發(fā)展IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的制定＊95年國際電工委員會第57委員會開始制定＊99年3月提出了草案版本＊03年、04年正式發(fā)布為IEC61850系列國際標(biāo)準(zhǔn)＊04年IEC61850第二版開始制定及修訂＊IEC61850第二版陸續(xù)頒布……“同一世界，同一技術(shù)，同一標(biāo)準(zhǔn)?！?/p>

不同廠家的產(chǎn)品互聯(lián)互通即插即用第三十四頁，共117頁。新名詞解釋IED：IntelligentElectronicDevice，智能電子設(shè)備；一種帶有處理器，具備以下全部或者部分功能的電子設(shè)備：①采集或者處理數(shù)據(jù)②接受或者發(fā)送數(shù)據(jù)③接受或者發(fā)送控制指令④執(zhí)行控制指令第三十五頁，共117頁。傳統(tǒng)保護(hù)裝置數(shù)字式保護(hù)裝置第三十六頁，共117頁。合并單元：對一次互感器傳輸過來的電氣量進(jìn)行合并和同步處理，并將處理后的數(shù)字信號按照特定格式轉(zhuǎn)發(fā)給間隔層設(shè)備使用的裝置。MergingUnit，簡稱MU關(guān)鍵字：合并、同步、轉(zhuǎn)發(fā)第三十七頁，共117頁。A相電流B相電流C相電流多模光纖RCS-978單發(fā)RCS-931RCS-915合并單元故障錄波器第三十八頁，共117頁。智能開關(guān)：配有電子設(shè)備、數(shù)字通訊接口、傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，不但具有分合閘功能，而且在監(jiān)測和診斷方面具有附加功能的開關(guān)設(shè)備。目前的運(yùn)用：一次設(shè)備+智能終端GIS智能匯控柜一次設(shè)備+傳感器+智能監(jiān)測設(shè)備第三十九頁，共117頁。PRS-7789智能終端斷路器電纜連接光纜開入開出板保護(hù)裝置交換機(jī)測控裝置A/B雙網(wǎng)第四十頁，共117頁。MMS：ManufacturingMessageSpecification（制造報文規(guī)范）ICD文件S1訪問點其對站控層MMS通訊的數(shù)據(jù)模型及服務(wù)在智能變電站中通常指站控層網(wǎng)絡(luò)通信規(guī)約，主要用于二次設(shè)備與監(jiān)控系統(tǒng)之間的通信。MMS規(guī)范了工業(yè)領(lǐng)域具有通信能力的智能傳感器、智能電子設(shè)備（IED）、智能控制設(shè)備的通信行為，使出自不同制造商的設(shè)備之間具有互操作性。第四十一頁，共117頁。GOOSE：genericobjectorientedsubstationevents（面向?qū)ο蟮淖冸娬臼录┲饕糜谠诙郔ED間傳遞信息，包括傳輸跳合閘信息（命令）。ICD文件G1訪問點其對過程層GOOSE通訊的數(shù)據(jù)模型及服務(wù)是一種通用面向?qū)ο笞冸娬臼录荌EC61850中定義的一種快速報文格式。主要用于實現(xiàn)在多IED之間的信息傳遞，取代傳統(tǒng)電纜傳遞的開關(guān)量信號，如：接入保護(hù)或測控的開關(guān)量信號、五防閉鎖信號等，具有高傳輸成功概率。第四十二頁，共117頁。GOOSE報文解析某智能終端發(fā)出的其中一個Goose報文：010ccd010003444d3530303088b8100300af000000006181a4801a5052532d37333935525049542f4c4c4e3024474f24676f636230810400002710821a5052532d37333935525049542f4c4c4e30246473474f4f534530831a54454d504c415445525049542f4c4c4e3024474f24676f636230840800000a1fe29f74008504000000018604000000068701008804000000008901238a0400000008ab208402064084020600840206008402060084020600840206008402060084020600比較難以入手，必須依靠工具解析！第四十三頁，共117頁。斷路器保護(hù)裝置電纜連接傳統(tǒng)站第四十四頁，共117頁。PRS-7789智能終端斷路器電纜連接GOOSE開入開出板保護(hù)裝置交換機(jī)測控裝置GOOSE第四十五頁，共117頁。SMV：sampledmeasuredvalue（采樣值傳輸）ICD文件M1訪問點其對過程層SMV通訊的數(shù)據(jù)模型及服務(wù)指采樣值，主要功能是過程層與間隔層間采樣值的傳遞。在智能變電站中通常所說的SV是指以報文形式傳輸?shù)牟蓸又担瑘笪母袷蕉嗖捎肐EC61850-9-1、IEC61850-9-2、IEC60044-8(FT3)標(biāo)準(zhǔn)。第四十六頁，共117頁。傳統(tǒng)站模擬量端子箱A相電流互感器B相電流互感器C相電流互感器第四十七頁，共117頁。A相電流B相電流C相電流SMV報文RCS-978單發(fā)RCS-731RCS-915合并單元故障錄波器61850-9-2協(xié)議第四十八頁，共117頁。DL/T860：IEC61850標(biāo)準(zhǔn)在國內(nèi)轉(zhuǎn)化后的電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，其內(nèi)容完全等同于IEC61850國際標(biāo)準(zhǔn)。IEC60044-7：是IEC發(fā)布的電子式電壓互感器標(biāo)準(zhǔn)。IEC60044-8：是IEC發(fā)布的電子式電流互感器標(biāo)準(zhǔn)，它對電子式互感器及合并單元的設(shè)計、試驗、通信方式等做出了詳細(xì)定義，有時候特指IEC60044-8標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的FT3采樣值傳輸協(xié)議。國網(wǎng)公司在FT3的基礎(chǔ)上進(jìn)行了擴(kuò)展，發(fā)送頻率加倍，帶寬增加了一倍，采樣值通道也擴(kuò)展為22路。IEC61850-9-1：一種采樣值傳輸標(biāo)準(zhǔn)，遵循了IEC60044-7／8標(biāo)準(zhǔn)對合并單元的要求，該標(biāo)準(zhǔn)的映射方法相對固定、簡單。目前已經(jīng)廢止不用。IEC61850-9-2：一種采樣值傳輸標(biāo)準(zhǔn)，它定義了電子式互感器往外發(fā)送采樣值報文所應(yīng)遵循的報文格式，即用通信的方式取代了傳統(tǒng)互感器使用電纜傳輸?shù)碾妷骸㈦娏鞯刃盘?。第四十九頁，?17頁。ICD是單裝置能力描述文件，由裝置制造廠商提供給系統(tǒng)集成廠商，該文件描述了IED提供的基本數(shù)據(jù)模型及服務(wù)，但不包含IED實例名稱和通信參數(shù)。（可認(rèn)為單裝置端子圖）SCD是全站描述文件，全站統(tǒng)一的數(shù)據(jù)源，描述了所有IED的實例配置和通信參數(shù)，IED之間的通信配置以及信號聯(lián)系信息（比如GOOSE連線），由系統(tǒng)集成廠商完成。scd文件是全站icd文件的集合，并完成通信參數(shù)和信號聯(lián)系配置。（可認(rèn)為全站二次回路圖）CID由裝置制造廠商使用裝置配置工具根據(jù)scd文件中與特定的IED的相關(guān)信息自動導(dǎo)出生成，是經(jīng)過工程配置后（配置iedname，通信參數(shù)和GOOSE連線等）的icd文件，現(xiàn)場具體的工程中裝置使用cid文件。（可認(rèn)為是單裝置二次回路的聯(lián)接）SSD系統(tǒng)規(guī)格文件該文件描述變電站一次系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以及相關(guān)聯(lián)的邏輯節(jié)點，最終包含在SCD文件中，應(yīng)全站唯一。第五十頁，共117頁。智能變電站主要設(shè)備第五十一頁，共117頁。電子式互感器由連接到傳輸系統(tǒng)和二次轉(zhuǎn)換器的一個或多個電流或電壓傳感器組成，采用光電子器件用于傳輸正比于被測量的量，供給測量儀器、儀表和繼電保護(hù)或控制設(shè)備的一種裝置。又稱光電互感器。第五十二頁，共117頁。對比第五十三頁，共117頁。優(yōu)點高低壓完全隔離，絕緣結(jié)構(gòu)簡單。不含鐵芯，消除了磁飽和及鐵磁諧振等問題?？闺姶鸥蓴_性能好，低壓側(cè)無開路高壓危險動態(tài)范圍大，測量精度高，頻率響應(yīng)范圍寬。數(shù)據(jù)傳輸抗干擾能力強(qiáng)無因充油而潛在存在的污染及易燃、易爆等危險體積小、重量輕

第五十四頁，共117頁。分類按一次傳感部分是否需要供能劃分有源式電子互感器無源式電子互感器按應(yīng)用場合劃分GIS結(jié)構(gòu)式電子互感器AIS支柱式電子互感器直流用電子互感器第五十五頁，共117頁。第五十六頁，共117頁。有源式電子互感器羅氏線圈（保護(hù)通道）低功耗線圈（計量通道）取能線圈（給采集單元供電，主供能）激光電源（給采集單元供電，次供能）第五十七頁，共117頁。第五十八頁，共117頁。羅氏線圈羅柯夫斯基線圈有一個空芯，而不是一個鐵芯，它具有低電感，并能順應(yīng)瞬息萬變的電流。無二次開路危險；沒有鐵芯飽和，它是高線性度，甚至承受更大電流，從幾安培到幾百千安培，其具有極佳的瞬態(tài)跟蹤能力。輸入：500A～300KA；輸出：0～4V，0～1V也可以是輸出標(biāo)準(zhǔn)信號4～20mA；精度：；頻率：20Hz～1MHz；隔離耐壓：3500V；第五十九頁，共117頁。原理低功率線圈（LPCT）的工作原理與常規(guī)CT的原理相同第六十頁，共117頁。第六十一頁，共117頁。110kV電子式電流互感器傳感頭光纖支柱絕緣子底座220kV電子式電流互感器傳感頭光纖支柱絕緣子底座第六十二頁，共117頁。==+++羅氏線圈低功耗鐵芯線圈線圈屏蔽盒取能線圈取能線圈屏蔽盒屏蔽盒密封圈固定夾采集模塊電源模塊襯板第六十三頁，共117頁。110kV及以上電壓等級電壓互感器110kV電子式電壓互感器=+110kV電壓互感器主體底座電壓采集器第六十四頁，共117頁。無源式電子互感器Faraday磁光效應(yīng)：線偏振光透過放置磁場中的物質(zhì)，沿著磁場方向傳播時，光的偏振面發(fā)生旋轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。也稱法拉第旋轉(zhuǎn)或磁圓雙折射效應(yīng),簡記為MCB。一般材料中，法拉第旋轉(zhuǎn)（用旋轉(zhuǎn)角θF表示）和樣品長度l、磁感應(yīng)強(qiáng)度B有以下關(guān)系θF＝VlB

泡克耳斯(Pockels)效應(yīng)：是將物質(zhì)置于電場中時，物質(zhì)的光學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化的現(xiàn)象。某些各向同性的透明物質(zhì)在電場作用下顯示出光學(xué)各向異性，物質(zhì)的折射率因外加電場而發(fā)生變化的現(xiàn)象為電光效應(yīng)。第六十五頁，共117頁。合并單元功能：合并單元（MU）是對遠(yuǎn)端模塊（傳統(tǒng)式、電子式互感器）傳來的三相電氣量（電流、電壓）進(jìn)行合并和同步處理，并將處理后的數(shù)字信號按特定的格式提供給間隔級設(shè)備使用的裝置，它起到數(shù)據(jù)信息的整合、分配的作用。起源：保護(hù)等IED的模擬量采集、開關(guān)量輸入、輸出等取消、下放后，產(chǎn)生了新的一層----過程層。其中，過程層主要增加了合并單元（以及智能終端等）?？傮w要求：合并單元伴隨電子式互感器的產(chǎn)生而產(chǎn)生，伴隨智能變電站的應(yīng)用而得到推廣應(yīng)用。其內(nèi)部工作邏輯相對固定，但可靠性、實時性、一致性要求極高，其重要度應(yīng)與繼電保護(hù)裝置相當(dāng)。第六十六頁，共117頁。標(biāo)準(zhǔn)：Q/GDW426-2010智能變電站合并單元技術(shù)規(guī)范《IEC60044-7/8》（GB/T20840）《IEC61850-9》（DL/T860）《UCA9-2LE》《IEC61869-9-3Draft》《合并單元技術(shù)條件》第六十七頁，共117頁。第六十八頁，共117頁。結(jié)構(gòu)：采集器實現(xiàn)模擬量向數(shù)字量的轉(zhuǎn)化。互感器輸出的二次信號需經(jīng)過采集器調(diào)理（包括濾波、移相、積分等環(huán)節(jié)）和AD采樣后再通過光纖輸出到合并單元。第六十九頁，共117頁。合并單元：輸入輸入?yún)f(xié)議：電子式互感器：IEC60044-7/8的FT3格式其他互感器：傳輸標(biāo)準(zhǔn)未完全統(tǒng)一輸入接口：電子式互感器：光纖。常規(guī)互感器或模擬小信號互感器：模擬信號接口。智能化一次設(shè)備：（用在母線電壓并列功能）開關(guān)信號接口數(shù)量：按間隔配置的合并單元應(yīng)提供至少接收12路電子式互感器的采樣信號。電流信號7路電壓信號5路調(diào)試接口：對所發(fā)送通道的順序、相序、極性、比例系數(shù)等進(jìn)行配置。第七十頁，共117頁。合并單元：輸出輸出協(xié)議：IEC60044—7/8的FT3協(xié)議IEC61850—9協(xié)議IEC61850-9-2：數(shù)字量輸出宜采用24位有符號數(shù)值。IEC61850-9-1或IEC60044-8：數(shù)字量輸出宜采用二次值方式 國際上推薦使用9-2協(xié)議，而國標(biāo)使用FT3，F(xiàn)T3支持的廠家較少，不推薦使用。輸出接口：對采樣值組網(wǎng)傳輸?shù)姆绞?，提供相?yīng)的以太網(wǎng)口對采樣值點對點傳輸?shù)姆绞剑峁┳銐虻妮敵鼋涌诜謩e對應(yīng)保護(hù)、測控、錄波、計量等不同的二次設(shè)備。模塊化并可根據(jù)需要增加輸出模塊。第七十一頁，共117頁。合并單元：其他功能要求具備合理的時間同步機(jī)制和采樣時延補(bǔ)償機(jī)制。能保證在異常情況下（電源中斷、電壓異常、采集單元異常、通信中斷、通信異常、裝置內(nèi)部異常等）不誤輸出，具有完善的自診斷功能，能輸出上述各種導(dǎo)常信號和自檢信息。具備光纖通道光強(qiáng)監(jiān)視功能，實時監(jiān)視光纖通道接收到的光信號的強(qiáng)度，并根據(jù)檢測到的光強(qiáng)度信息，提前預(yù)警。支持可配置的采樣頻率，采樣頻率應(yīng)滿足保護(hù)、測控、錄波、計量及故障測距等采樣信號的要求。合并單元應(yīng)能夠接收IEC61588或B碼同步對時信號。合并單元應(yīng)能夠?qū)崿F(xiàn)采集器間的采樣同步功能，采樣的同步誤差應(yīng)不大于±1μs。在外部同步信號消失后，至少能在10分鐘內(nèi)繼續(xù)滿足4uS同步精度要求。合并單元與電子式互感器之間沒有硬同步信號時，合并單元應(yīng)具備前端采樣、處理和采樣傳輸時延的補(bǔ)償功能?？梢怨饽芰啃问剑瑸殡娮邮交ジ衅鞑杉魈峁┕ぷ麟娫?。設(shè)置檢修壓板。第七十二頁，共117頁。智能終端定義：與一次設(shè)備采用電纜連接，與保護(hù)、測控等二次設(shè)備采用光纖連接，實現(xiàn)對一次設(shè)備（如斷路器、刀閘、主變等）的測量、控制等功能。標(biāo)準(zhǔn)：Q/GDW393-2009110(66)kV～220kV智能變電站設(shè)計規(guī)范Q/GDW428-2010智能變電站智能終端技術(shù)規(guī)范第七十三頁，共117頁。智能終端：輸入輸入類型：開關(guān)量（DI）：采用強(qiáng)電方式采集模擬量（AI）：能接收4~20mA電流量和0~5V電壓量接口類型：三跳硬接點輸入接口可靈活配置的點對點接口（最大考慮10個）GOOSE網(wǎng)絡(luò)接口輸入數(shù)量：根據(jù)工程需要靈活配置第七十四頁，共117頁。智能終端：輸出輸出類型：開關(guān)量（DO）輸出接口類型：至少帶有一個本地通信接口（調(diào)試口）2個獨立的GOOSE接口1個獨立的MMS接口（用于上傳狀態(tài)監(jiān)測信息）數(shù)量：輸出量點數(shù)可根據(jù)工程需要靈活配置繼電器輸出接點容量滿足現(xiàn)場實際需要第七十五頁，共117頁。智能終端：主要功能智能開關(guān)等設(shè)備的過渡產(chǎn)品完成斷路器、隔離刀閘、地刀等位置的采集完成斷路器、隔離刀閘、地刀等的分合控制采集主變檔位、溫度等信息采集在線監(jiān)測的信息斷路器操作回路第七十六頁，共117頁。智能終端：其他功能要求給傳統(tǒng)斷路器或變壓器提供數(shù)字化變電站接口。跳合閘自保持功能。控制回路斷線監(jiān)視、跳合閘壓力監(jiān)視與閉鎖功能等。至少提供兩組分相跳閘接點和一組合閘接點，具備對時功能。事件報文記錄功能。跳、合閘命令需要兩幀確認(rèn)。動作時間應(yīng)不大于7ms。具備跳/合閘命令輸出的監(jiān)測功能。當(dāng)接收命令后，應(yīng)通過GOOSE網(wǎng)發(fā)出收到跳令的報文。具備完善的告警功能，告警信息通過GOOSE上送。配置單工作電源,保留檢修壓板、斷路器操作回路出口壓板和操作把手/按鈕。第七十七頁，共117頁。智能終端：其他功能要求不設(shè)置防跳功能，防跳功能由斷路器本體實現(xiàn)。具備完善的自診斷功能。具備狀態(tài)監(jiān)測信息采集功能，支持以MMS方式上傳一次設(shè)備的狀態(tài)信息。能接入站內(nèi)時間同步網(wǎng)絡(luò)，通過光纖接收站內(nèi)時間同步信號。主變本體智能終端具有主變本體/有載開關(guān)非電量保護(hù)、上傳本體各種非電量信號等功能；非電量保護(hù)跳閘通過控制電纜直跳方式實現(xiàn)。第七十八頁，共117頁。智能化變電站解決方案第七十九頁，共117頁。設(shè)計思想面向數(shù)字化電網(wǎng)、兼容傳統(tǒng)電網(wǎng)基于IEEE1588、IRIG-B及秒脈沖的采樣同步機(jī)制面向所有廠家的靈活、開放的過程層接入方案集約化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的自動化系統(tǒng)功能監(jiān)控、五防、保信等一體化設(shè)計第八十頁，共117頁。數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)智能變電站系統(tǒng)由三層結(jié)構(gòu)二層網(wǎng)絡(luò)組成站控層、間隔層、過程層站控層網(wǎng)絡(luò)（MMS網(wǎng)）、過程層網(wǎng)絡(luò)（GOOSE網(wǎng)）第八十一頁，共117頁。站控層：設(shè)備包括主站設(shè)備，如監(jiān)控主機(jī)、監(jiān)控備機(jī)、工程師站、遠(yuǎn)動機(jī)、故障錄波、網(wǎng)絡(luò)分析儀、信息子站等。 間隔層：設(shè)備包括保護(hù)、測控、電度表、直流、UPS、電度采集器等。 過程層：設(shè)備包括合并單元、智能終端、光/電CT、PT、智能機(jī)構(gòu)等。第八十二頁，共117頁。 MMS網(wǎng)：保護(hù)、測控等設(shè)備與監(jiān)控通訊的網(wǎng)絡(luò)，走61850協(xié)議。設(shè)備包括保護(hù)、測控、監(jiān)控、故障錄波等。 GOOSE網(wǎng)：合并單元、智能終端通過光纖上GOOSE交換機(jī)，同時保護(hù)、測控也上了GOOSE網(wǎng)，進(jìn)行信息交換。GOOSE網(wǎng)相當(dāng)于取代了原來常規(guī)站測控、保護(hù)的電纜接線工作。連接設(shè)備包括MU、智能終端、測控、保護(hù)、網(wǎng)絡(luò)分析儀、故障錄波器等。

注意：10KV目前沒有走單獨的GOOSE網(wǎng)，走的是GOOSE/MMS合一的網(wǎng)絡(luò)，即是在一個交換機(jī)中，既有GOOSE報文又有MMS報文，而不像高壓部分GOOSE和MMS是單獨分開的。 MU與互感器：目前規(guī)約為私有協(xié)議。第八十三頁，共117頁。解決方案的差異集中體現(xiàn)在過程層直采直跳方案（現(xiàn)階段主推模式）搭建過程層網(wǎng)絡(luò)，保護(hù)特性依賴于交換機(jī)。且現(xiàn)階段光口交換機(jī)成本偏高。網(wǎng)絡(luò)采樣同步依賴于外部同步時鐘，現(xiàn)階段同步時鐘源跳變時合并單元同步問題待解決。點對點模式二次廠家技術(shù)成熟，有豐富的現(xiàn)場工程應(yīng)用經(jīng)驗。直采網(wǎng)跳方案（過渡方案）二次廠家交換機(jī)技術(shù)成熟網(wǎng)采網(wǎng)跳方案（理想方案）第八十四頁，共117頁。直采直跳模式第八十五頁，共117頁。合并單元（MU）和保護(hù)裝置采取點對點通訊模式。保護(hù)裝置不依賴于時鐘源合并單元采用9-2協(xié)議，等間隔發(fā)送。所有采集、傳輸延時明確、并實時傳送。保護(hù)跳閘、保護(hù)開入量的傳輸采取點對點通訊模式。位置、控制、閉鎖、信號通過GOOSE網(wǎng)傳輸。應(yīng)用于220kV及以上電壓等級的電子式互感器，保護(hù)電流傳感器必須雙配置，采集器必須雙配置，每個采集器內(nèi)的保護(hù)電流通道雙配置，并使用獨立的AD。第八十六頁，共117頁。直采網(wǎng)跳模式第八十七頁，共117頁。合并單元（MU）和保護(hù)裝置采取點對點通訊模式。保護(hù)裝置不依賴于時鐘源合并單元采用9-2協(xié)議，等間隔發(fā)送。所有采集、傳輸延時明確、并實時傳送。保護(hù)跳閘、保護(hù)開入量的傳輸采取GOOSE網(wǎng)模式。位置、控制、閉鎖、信號通過GOOSE網(wǎng)傳輸。應(yīng)用于220kV及以上電壓等級的電子式互感器，保護(hù)電流傳感器必須雙配置，采集器必須雙配置，每個采集器內(nèi)的保護(hù)電流通道雙配置，并使用獨立的AD第八十八頁，共117頁。網(wǎng)采網(wǎng)跳模式第八十九頁，共117頁。按多間隔保護(hù)組建SV網(wǎng)，SV網(wǎng)根據(jù)需求劃分VLAN。合并單元（MU）接收外部同步時鐘對時，要求交換機(jī)的傳輸時延小于1ms。保護(hù)裝置依賴于時鐘源。合并單元采用9-2協(xié)議，需接入外部時鐘進(jìn)行同步。保護(hù)裝置根據(jù)報文中的采樣幀計數(shù)器進(jìn)行同步。保護(hù)跳閘、保護(hù)開入量的傳輸采取GOOSE網(wǎng)模式。位置、控制、閉鎖、信號通過GOOSE網(wǎng)傳輸。應(yīng)用于220kV及以上電壓等級的電子式互感器，保護(hù)電流傳感器必須雙配置，采集器必須雙配置，每個采集器內(nèi)的保護(hù)電流通道雙配置，并使用獨立的AD。第九十頁，共117頁。PRS-778-D第九十一頁，共117頁。BP-2C-D第九十二頁，共117頁。PRS-753-D第九十三頁，共117頁。光纖基礎(chǔ)知識第九十四頁，共117頁。優(yōu)點容量大；衰減?。惑w積小，重量輕；防干擾性能好；節(jié)約有色金屬；成本低；第九十五頁，共117頁。分類根據(jù)傳輸點模數(shù)的不同，光纖分為單模光纖和多模光纖兩種(“?！笔侵敢砸欢ń撬俣冗M(jìn)入光纖的一束光)。多模光纖的芯線粗，傳輸速率低、距離短，整體的傳輸性能差，但成本低，一般用于建筑物內(nèi)或地理位置相鄰的環(huán)境中；單模光纖的纖芯相應(yīng)較細(xì)，傳輸頻帶寬、容量大、傳輸距離長，但需激光源，成本較高，通常在建筑物之間或地域分散的環(huán)境中使用。第九十六頁，共117頁。單模光纖單模光纖只能傳一種模式的光。中心玻璃芯較細(xì)（芯徑一般為9μm，一些國家叫或10μm，外徑是125μm），因此型號叫9/125。第九十七頁，共117頁。125μm9μm第九十八頁，共117頁。多模光纖可以傳輸多種模式的光。但其模間色散較大，這就限制了傳輸數(shù)字信號的頻率，而且隨距離的增加會更加嚴(yán)重。因此，多模光纖傳輸?shù)木嚯x就比較近，一般只有2公里。第九十九頁，共117頁。歐洲標(biāo)準(zhǔn)：中心光傳輸部分內(nèi)直徑為50μm（微米），外直徑為125μm，因此型號叫50/125（A1a簡稱A1或叫OM2常規(guī)型號?OM3萬兆型號）。美國標(biāo)準(zhǔn)：中心光傳輸部分內(nèi)直徑為，外徑也為125μm，因此型號叫62.5/125(A1b或OM1)。目前智能化變電站沒有相應(yīng)規(guī)范約束；第一百頁，共117頁。光纖跳纖光纖跳線也分為單模和多模兩種，分別與單模和多模光纖連接。智能變電站常用光纖接頭類型：ST型：金屬圓型卡口式結(jié)構(gòu)；

第一百零一頁，共117頁。LC型：著名Bell研究所研究開發(fā)出來的，采用操作方便的模塊化插孔(RJ