当前位置:首页 >> 电力/水利 >>

新一代智能变电站层次化保护技术介绍-增2014-04-30


新一代智能变电站层次化保护技术介绍

2014年4月

State Grid Corporation Of China. All rights reserved.@2014

1

层次化保护控制体系架构 就地级保护 站域保护控制

广域保护控制
在线监测及预警 检测

附:二次系统技术要求
State Grid Corporation Of China. All rights reserved.@2014

2

一、层次化保护控制体系架构

基础:确保可靠性、选择性、快速性、灵敏性 目标:实现性能提升、技术先进、运行可靠、功能整合、 应用智能、标准规范、支持调控 构建基于时空维度信息的层次化保护控制系统

State Grid Corporation Of China. All rights reserved.@2014

3

一、层次化保护控制体系架构
定义:层次化保护控制系统是指综合应用电网全

网数据信息,通过分布、协同的功能配置,实现
空间维度、时间维度和功能维度的协调配合,提

升电网继电保护性能和系统安全稳定运行能力的
保护控制系统,包括就地级保护、站域保护控制

和广域保护控制三个层面。

State Grid Corporation Of China. All rights reserved.@2014

4

一、层次化保护控制体系架构
就地级、站域级、广域级多级保护控制, 实现电网全范围保护控制功能覆盖。 在时间上相互衔接,实现保护与安全稳定 控制系统的协同控制。 实现状态自动监测 、定值在线核对 、装置 智能诊断 、故障全景回放等高级应用功能

State Grid Corporation Of China. All rights reserved.@2014

5

一、层次化保护控制体系架构
面向区域电网,利用多站的综合 信息,统一判别决策,实现相关 保护及安稳控制等功能 站域保护控制 面向变电站,利用站内多个对象 信息,集中决策,变电站层面的 保护及安全自动控制功能 利用自身有限信息,面向单个对 象,独立、分散实现保护功能, 实现可靠、快速地切除故障

广域保护控制

构成以就地保护为基础、站域与广域保护协同的多维度层次化 继电保护系统 6 State Grid Corporation Of China. All rights reserved.@2014

一、层次化保护控制体系架构
广域保护控制装置
广域保护 控制需要 的采样值 广域保护控 制需要的站 内信息、下 发控制命令

通信网络
广域保 护控制 需要的 站内信 息、下 发控制 命令

广域层

对时系统

广域 保护 控制 需要 的采 样值

广域保 护控制 需要的 站内信 息、下 发控制 命令

站域保护控制

站域保护控制

广域 保护 控制 需要 的采 样值

对时系统

站域层
站内通信网络

站内通信网络
跳合闸 命令、 开关状 态 跳合 控制 闸命 命令 令、 开关 状态 就地 线路 保护 跳合 闸命 令、 开关 状态 控 制 命 令

控制 状态 动作 命令 信息 就地 主变 保护

采 样 值

控制 命令

状态 动作 信息

采 样 值

状态 动作 信息

控制 命令

状态 动作 信息

G E跳 OO S 闸 令 命 合 关 、开 状 态

就地 母线 保护

线路保护通道

跳合 闸命 令、 开关 就地 状态 线路 保护

采 样 值

控制 命令

状态 动作 信息 就地 母线 保护

采 样 值

状态 动作 信息

采 SV 值 GO SE 样 O 合 跳 命 闸 、 令 关 开 态 状

就地 主变 保护

就地层



SV 采 值

集成化变压器 母线

集成式断路器

线路

线路

集成式断路器 母线

集成化变压器

变电站A

变电站B

构成以就地保护为基础、站域与广域保护协同的多维度层次化 继电保护系统 7 State Grid Corporation Of China. All rights reserved.@2014

层次化保护控制体系架构 就地级保护 站域保护控制

广域保护控制
在线监测及预警 检测 附:二次系统技术要求
State Grid Corporation Of China. All rights reserved.@2014

8

二、就地级保护
实现方式
面向对象的保护就地布置,现阶段可采用预制 仓/智能组件柜等方式,逐步实现无防护安装的二次 设备,降低成本: ? 保留已有元件保护的功能特点; ? 改进硬件结构设计,提高电子器件等级, 降低功耗; ? 提高抗电磁干扰及温湿度变化能力。

State Grid Corporation Of China. All rights reserved.@2014

9

二、就地级保护
预置舱安装方式
? 可靠性和安全性比较高 ? 出厂前完成安装调试,减少 现场工作量 ? 运行维护方便
预置仓
集成化一次设备
配 线 架


智能组件柜安装方式
? 结构紧凑,占地少 ? 优化二次回路结构 ? 出厂前完成安装调试,减 少现场工作量 ? 对装置的环境适应性要求 较高

调温器
全站授时系统

线路1保护A套 线路2保护B套
配 线 架

线路2保护A套 线路2保护B套

其他装置

与保护对象间 点对点通信

光缆

供电系统

站内网络通信

站内通信网络

State Grid Corporation Of China. All rights reserved.@2014

10

二、就地级保护
功能配置
保留现有线路保护、母线保护、变压器保护等保护功 能。110kV采用保护测控一体装置,集成非关口计量 功能,保护测控功能由独立 CPU 完成。 35kV 及以下 电压等级采用多功能合一装置。

布置方式
基于本地信息,优化间隔功能,减少中间环节,提 高可靠性,增强监测信息量,方便现场运维工作。

State Grid Corporation Of China. All rights reserved.@2014

11

二、就地级保护
信息交互

State Grid Corporation Of China. All rights reserved.@2014

12

二、就地级保护
信息交互

State Grid Corporation Of China. All rights reserved.@2014

13

二、就地级保护
信息交互
信息流 号 11 12 21 22 31 发送端 合并单元 合并单元 开关控制器 开关控制器 非电量保护 接收端 继电保护装置 网络 直采 服务 SV SV GOOSE GOOSE 信息描述 电压、电流采样值 电压、电流采样值 开关设备分合位置信 息

站域保护控制系统 / 动 过程层 态记录装置 继电保护装置 直采

站域保护控制系统 / 动 过程层 态记录装置
开关控制器

开关设备分合位置信 息 非电量保护跳闸指令 信息 非电量保护动作反馈 信息
保护跳闸指令(含自 动重合闸)

电缆直 跳-

32 41

非电量保护 继电保护装置

动态记录装置 / 测控装 过程层 置 开关控制器 直跳

GOOSE GOOSE

State Grid Corporation Of China. All rights reserved.@2014

14

二、就地级保护
信息交互
42/42’ 43 44 45 继电保护装置 继电保护装置 继电保护装置 继电保护装置 继电保护装置 / 站域保 护控制系统 动态记录装置 监控主机 /I 区数据通信 网关机( / 调度中心) / 动态记录装置 监控主机 /I 区数据通信 网关机(/调度中心) 过程层 过程层 站控层 站控层 GOOSE GOOSE MMS MMS

相关继电保护装置之 间收发启动、闭锁信 息 继电保护动作信息
就地保护装置的动作 逻辑及中间节点信息 继电保护装置的动作 信息 继电保护装置的保护 定值、录波信息等保 信信息 站域保护跳闸指令 (含自动重合闸) 站域保护跳闸指令 站域保护控制系统的 动作逻辑及中间节点 信息

46
51 52

继电保护装置

综合应用服务器

站控层
过程层 站控层

MMS
GOOSE GOOSE

站 域 保 护 控 制 系 开关控制器 / 动态记录 统 装置 站域保护控制系 10kV多合一装置 统 监控主机 /I 区数据通信 站域保护控制系 网关机( / 调度中心) / 统 动态记录装置

53

站控层

MMS

State Grid Corporation Of China. All rights reserved.@2014

15

二、就地级保护
信息交互
54 站 域 保 护控 制 系 监控主机 /I区数据通信 站控层 统 网关机(/调度中心) 站 域 保 护控 制 系 综合应用服务器/II区数 站控层 统 据网关机 10kV/35kV 多 合 站域保护控制系统 一装置 10kV/35kV 多 合 站域保护控制系统 一装置 站控层 过程层 MMS 站域保护控制系统的 动作信息

55

61 62 63

站域保护控制系统的 MMS 保护定值、故障录波 等保信信息 就地保护装置与站域 GOOSE 保护控制系统协调配 合信息 10kV/35kV 分段采样 SV 信息 MMS 10kV/35kV 多合一装 置的动作信息 故障录波等保信信息

10kV/35kV 多 合 监控主机 /I区数据通信 站控层 一装置 网关机(/调度中心) 动态记录装置 综合应用服务器 / Ⅱ 区 数据通信网关机( / 调 站控层 度中心)

71

MMS

State Grid Corporation Of China. All rights reserved.@2014

16

层次化保护控制体系架构 就地级保护 站域保护控制 广域保护控制 在线监测及预警 检测 附:二次系统技术要求
State Grid Corporation Of China. All rights reserved.@2014

17

三、站域保护控制
实现方式
基于智能变电站网络数据共享,综合利用站内多间隔线路、 元件的电气量、开关量信息,实现站内保护的冗余、优化、补 充及安全自动控制功能: ? 采用高速总线,前端数据自由采集,多CPU运算处理; ? 试点工程可考虑配置一套站域保护控制系统实现全部站级 功能。

State Grid Corporation Of China. All rights reserved.@2014

18

三、站域保护控制
当前技术形态
就地保护功能冗余; 替代独立安控装置,优化安控功能; 通过网络实现采样、跳闸; 设置独立的功能投退压板; 定值参照就地装置; 支持广域控制命令执行。

State Grid Corporation Of China. All rights reserved.@2014

19

三、站域保护控制
功能配置
序号 1 分类 冗余保护功能 功能模块 110kV线路冗余保护 110kV主变冗余保护 母联(分段)过流保护 失灵保护 加速后备保护 35kV 及10kV 母线后备保护 低频低压减载 站域备自投 主变过载联切 功能描述 作为单套配置保护的冗余 断路器跳闸失灵保护功能 实现变电站内部故障定位,缩短后备保 护切除故障时间 基于GOOSE信息的简易母线保护功能 低周低压减载功能 站内各电压等级综合备自投功能 主变过载联切、负荷均分功能

2

优化后备保护

3

安全自动控制

4

广域保护控制支撑

广域保护控制子站

站域信息的采集、处理及发送,区域电 网保护控制的子站功能

State Grid Corporation Of China. All rights reserved.@2014

20

三、站域保护控制
加速后备保护
为加速主变低压侧开关对母线充电时故障切除,配置专用 的合闸过流后加速保护功能。当装置检测到开关位置由分位变 为合位时瞬时将加速保护投入,投入时间为 3s 。 过流加速保 护可整定功能控制字选择经复合电压闭锁 。

State Grid Corporation Of China. All rights reserved.@2014

21

三、站域保护控制
简易母线保护
配置目的:为加速 10kV 及 35kV 母线故障的切除 动作条件:主变低压侧过流 闭锁条件:出线过流启动(GOOSE发送)

State Grid Corporation Of China. All rights reserved.@2014

22

三、站域保护控制
技术优点
全站信息综合应用,优化保护功能和动作逻辑,提高整站 保护的灵敏性和可靠性 对于就地层保护单套配置的情况,当就地层保护异常退出 时,实现保护功能自动冗余,提高供电可靠性。

State Grid Corporation Of China. All rights reserved.@2014

23

三、站域保护控制
技术优点
充分利用信息共享优势,完成全站备自投、低周低压减载、 主变过载连切等功能; 全站高、低压侧备自投相互配合,可缩短恢复供电时; 采用站内多组母线电压量相互校验,可有效防止一组电压 异常时,低周低压减载误动作。

State Grid Corporation Of China. All rights reserved.@2014

24

三、站域保护控制
信息交互

State Grid Corporation Of China. All rights reserved.@2014

25

层次化保护控制体系架构 就地级保护 站域保护控制 广域保护控制 在线监测及预警 检测 附:二次系统技术要求
State Grid Corporation Of China. All rights reserved.@2014

26

四、广域保护控制
技术优点
利用广域电网信息、站域及就地层保护信息,优化站域、就 地层保护功能,进行电网的智能控制。 有主集中式、无主分布式。
广域保护 控制装置

变电站2
站域保护 控制装置

通信网络

站域保护 控制装置

站域保护 控制装置

站域保护 控制装置

变电站1

站域保护 控制装置

广域信息交互

站域保护 控制装置

变电站3

就地级保 护装置

就地级保 护装置

就地级保 护装置

就地级保 护装置
站域保护 控制装置

变电站1

变电站2

变电站3

变电站4

有主集中式
State Grid Corporation Of China. All rights reserved.@2014

无主分布式 27

四、广域保护控制
功能配置

序号 1

分类 优化安全稳定控制 功能

功能模块 区域安全稳定控制 广域低频低压减载 广域失步解列 区域电网自愈功能 局部电网冗余保护

2

优化保护功能

优化后备保护

功能描述 基于广域信息,实现区域安全稳定控制功能 智能分配切负荷量和切负荷轮次 基于广域信息,选择最优断面实施解列 电网故障切除后的电网自动恢复功能 单一变电站保护控制功能失去后的应急保护 功能、失灵保护等 实现区域电网故障定位,缩短后备保护切除 故障时间

State Grid Corporation Of China. All rights reserved.@2014

28

层次化保护控制体系架构 就地级保护 站域保护控制

广域保护控制
在线监测及预警 检测 附:二次系统技术要求
State Grid Corporation Of China. All rights reserved.@2014

29

五、在线监测及预警
功能配置
通过对装置自检信息、配置信息、内部硬件状态信息 (包括电源电平、内部温度以及过程层光强等)、内部逻辑 信号、故障判定过程信息、回路状态信息等的监视,实现对 装置及回路状态的监测和分析告警。

State Grid Corporation Of China. All rights reserved.@2014

30

层次化保护控制体系架构 就地级保护 站域保护控制 广域保护控制 在线监测及预警 检测 附:二次系统技术要求
State Grid Corporation Of China. All rights reserved.@2014

31

六、检测
型式试验部分
? 结构、外观及其他 ? 数字采样及数字跳闸相关性能测试 ? 装置功能测试 ? 电源影响测试 ? 功率检查

? 电气安全检查
? 气候环境影响测试

? 抗干扰性能测试
? 机械环境影响测试
State Grid Corporation Of China. All rights reserved.@2014

32

六、检测
应用模型规范检查
利用模型检查工具,检测以下内容: 1、schema语法检测 2、IEC61850模板检测 3、ICD文件通用检测

4、国网实施规范检测

State Grid Corporation Of China. All rights reserved.@2014

33

六、检测
SV报文异常测试
检查装置是否按照预定的配置接收SV报文,对 异常配置验证本装置的处理机制
1、模拟SV报文的svID、APPID等参数异常; 2、模拟SV报文间隔时间变化; 3、模拟SV报文中额定延时Delay字段发生变化或超限制; 4、模拟SV报文对应的品质中的Validity字段发生变化。 5、模拟SV报文中断、重启情况,检查装置是否具有SV链 路监测功能。
State Grid Corporation Of China. All rights reserved.@2014

34

六、检测
SV报文异常测试
? 采样延时补偿测试 模拟保护装置接收不同采样延时的多路数据情况下的数 据处理机制及保护的动作行为。 ? 采样数据双AD不一致测试 模拟合并单元一路A/D连续发送异常采样数据,异常数据 值达到保护装置保护元件的动作门槛,另一路A/D采样数 据正常情况下的数据处理机制及保护的动作行为。 ? 采样数据品质位标识异常测试 模拟合并单元发送采样值出现品质位无效、检修的情况 下的处理机制及保护的动作行为。 ? 采样数据丢帧、错序、飞点测试 模拟合并单元发送采样值出现丢帧、错序、飞点的情况 下的处理机制及保护的动作行为
State Grid Corporation Of China. All rights reserved.@2014

35

六、检测
GOOSE报文异常测试
检查装置发送的GOOSE报文是否规范;是否能按照预定 的配置接收GOOSE报文。 1、模拟GOOSE报文中的APPID、GOID、GOCBRef、 datSet、ConfRev等参数异常,检查装置是否有告警, 变位能否正确显示; 3、模拟开关量变位,对GOOSE报文中的StNum、 SqNum的功能进行检查; 4、对GOOSE报文时间间隔进行检查。 5、模拟GOOSE报文、重启情况下,检测装置是否具有 GOOSE链路监视功能。
36

State Grid Corporation Of China. All rights reserved.@2014

六、检测
硬件状态信息输出测试
1、工作电源在80%-115%波动情况下,从后台查看保护输 出的电压状态信息; 2、从后台查看保护输出的光功率监测信息; 3、在高低温测试中,从后台查看保护输出的装置温度状 态信息。

State Grid Corporation Of China. All rights reserved.@2014

37

六、检测
温度测试
三类就地化保护装置:

室内安装、预制舱安装的保护装置为第一类;
室外智能控制柜安装的保护装置为第二类;

直接就地安装、简易柜安装及与一次设备集成安装的保 护设备为第三类。 第一类就地化保护装置:-10℃~+55℃; 第二类就地化保护装置:-25℃~+70℃; 第三类就地化保护装置:-40℃~+85℃。

State Grid Corporation Of China. All rights reserved.@2014

38

六、检测
动模试验
220kV M站
TV21 U4 BKS1 BKT3 BKS16 BKT2 BKS17 BKS2 U2 TA18 1250/1 U3 220kV-I

220kV

220kV-II TV37 TA17 1250/1 U5 FD6

220kV N站

L1
U6 FD1

FD7

BKT5 TA16 1250/1

11G

TA37 1250/1 BKS18 TA11 1250/1

FD3

FD8

TA15 1250/1

L2
110kV-II BKS28

FD2

3W
BKT4

110kV

L3
FD5

BKS31 BKS33 BKS32 TA12 1250/1 FD25 TA38 1250/1

FD24 BKS40 TA23 T2W7 3200/1

FD11 FD17 FD13 T3W3

U1 BKS3

FD9 TA13 2500/1

T3W2 TA14 2500/1

TA24 BKS26 FD14 2000/1 BKS29 TA8 BKS30 1250/1 FD15 BKS19 TA9 2500/1 BKS34

L4

FD10

110kV A站

TA7 2500/1

L5 L6

FD12 FD26 10kV-I

TA39 4800/1 BKS20 FD20

TA40 4800/1 BKS21 BKS39 TA61 4800/1 FD19 FD23

TA27 4800/1 BKS23 FD22 10kV-IV 10kV-III BKS43 TA62 4800/1 BKS44 TA63 4800/1

TA28 4800/1 BKS24

负载

FD16 TA25 2000/1 BKS35 110kV-I TA26 2000/1

10kV-II BKS38 TA42 4800/1

BKS46FD21

10kV
FD18

BKS37 TA41 4800/1

TA10 8000/1

BKS45 TA64 4800/1

110kV B站

L7 4G

L8

L11

L12

L9

L10

State Grid Corporation Of China. All rights reserved.@2014

动态模拟系统接线图

39

六、检测
动模试验项目
各点金属性故障 线路永久性故障
发展/转换性故障 励磁涌流及手合于故障变压器

220kV母线充电
断路器失灵

经过渡电阻故障 单侧电源方式
系统操作及手合带故障线路

倒闸操作过程中的故障 多点同时金属性故障

系统稳定破坏及振荡中再故障 母联和分段断路器的非全相运行

State Grid Corporation Of China. All rights reserved.@2014

40

六、检测
站域保护功能测试

冗余保护功能测试
1)110kV线路冗余保护 在模拟故障试验项目中完成测试。 2)110kV母联充电保护 110kV II母带电,手合BKS30空充110kV I母。 110kV II母带电,手合BKS30于故障110kV I母。

State Grid Corporation Of China. All rights reserved.@2014

41

六、检测
站域保护功能测试 优化后备保护功能测试
1)110kV失灵保护 模拟110kV线路L3上故障后,M站线路开关BKS28失灵。 模拟110kV线路L4上故障后,M站线路开关BKS29失灵。 模拟110kV母线I母故障,分别模拟母联断路器和主变低 压侧开关失灵。 2)加速后备保护功能 空充10kV母线。手合主变低压侧开关于故障母线

State Grid Corporation Of China. All rights reserved.@2014

42

六、检测
站域保护功能测试

简易母线保护测试
模拟主变低压侧开关死区、10kV出线、10kV母线发 生单相接地或两相短路故障,测试简易母线保护功能。 1)方式一:分段开关BKS46打开,1#主变带I、II母, 2#主变带III、IV母。 2)方式二:分段开关BKS46闭合,1#变压器带I、II、III 母,2#变压器退出

State Grid Corporation Of China. All rights reserved.@2014

43

六、检测
网络压力测试
非订阅报文网络压力测试 订阅GOOSE报文网络压力测试 订阅SV报文网络压力测试 订阅GOOSE报文网络压力极限测试 站控层网络压力测试

State Grid Corporation Of China. All rights reserved.@2014

44

总结
层次化保护控制体系是新一代智能变电站中继电保 护系统的重要特征,既坚持了就地保护的独立性和可靠

性,又充分利用可共享的数据信息和网络通信技术,有
效整合保护功能、提升故障识别能力,强调了与安全稳

定控制功能的协调配合,提升了保护控制系统总体性能,
有利于构建更加严密的电网安全防护体系。

State Grid Corporation Of China. All rights reserved.@2014

45

层次化保护控制体系架构 就地级保护 站域保护控制 广域保护控制 在线监测及预警 检测 附:二次系统技术要求
State Grid Corporation Of China. All rights reserved.@2014

46

附:二次系统技术要求
总体要求

State Grid Corporation Of China. All rights reserved.@2014

47

附:二次系统技术要求
总体要求

State Grid Corporation Of China. All rights reserved.@2014

48

附:二次系统技术要求
就地级保护

State Grid Corporation Of China. All rights reserved.@2014

49

附:二次系统技术要求
就地级保护

State Grid Corporation Of China. All rights reserved.@2014

50

附:二次系统技术要求
站域保护控制系统

State Grid Corporation Of China. All rights reserved.@2014

51

附:二次系统技术要求
站用时间同步系统

State Grid Corporation Of China. All rights reserved.@2014

52

附:二次系统技术要求
故障录波和网络记录分析系统

State Grid Corporation Of China. All rights reserved.@2014

53

谢 谢!
State Grid Corporation Of China. All rights reserved.@2014

54


相关文章:
2014题库
2014题库_电力/水利_工程科技_专业资料。2014 年...6、 新一代智能变电站层次化保护系统结构分为(广域...10、 新一代智能变电站新增加的功能主要有(网络...
智能变电站实验报告
智能变电站技术 课程实验报告 姓学组 名: 号: 号: 指导老师: 日期: 一、数据记录: 实验一实验 1.1 线路保护测试 110KV 智能变电站保护功能测试 零序方向过...
2015 智能变电站关键技术发展高峰论坛会议纪要
? 今年年底再做 50 座新一代智能变电站 新一代:...构建一体化业务平台及层次化保护控制系统,优化二次...实测 PTN 增加背景流量时增加 200us 延时。 广域...
新一代智能变电站关键技术及设备技术方案
新一代智能变电站关键技术及设备技术方案_电力/水利_工程科技_专业资料。2013 ...传统的基于单类装置的试验研究方法已经不能满足对 新一代智能变电站层次化保护...
智能变电站调试人员培训复习资料
智能变电站调试人员培训教材考题填空题一、 《智能变...保护信息管理 3、层次化保护包含就地保护、站域保护...5、继电保护新技术应满足“可靠性、选择性、灵敏性...
智能变电站继电保护系统可靠性分析
在变电站建设中应用智能化技术,能够提升变电站保护...电保护系统,其架构主要包括两个部分,即:层次化保护...3.3 增加系统的冗余性 要想确保智能变电站继电...
智能变电站与常规变电站相比有哪些主要技术优势
调节一样,当低压负荷量增加时变电站送 出满足增加...随着新一代智能变电站试点项 目逐步投入运营,智能变...层次化保护控制系统应用取得突破,实现站域后 备保护...
2016-2022年中国智能变电站市场需求及投资前景分析报告
当低压负 荷量增加时变电站送出满足增加负荷量的...化变电站演变而来,经过 4 年的发展,技术已 经日臻...国家电网公司 50 个新一代智能变电站扩大示范工 程...
7300ION&7330ION电表内容(04-03-17)
(简称 PML)研制生产的 新一代三相多功能智能型电能...·变电站综合自动化系统 ·任何需要电能计量和电量...对CWC选项需增加25mm 96.0mm TRAN 和 RMD 型号...
更多相关标签:
新一代智能变电站 | 新一代智能变电站介绍 | 新一代智能变电站建设 | 智能变电站 | 变电站智能巡检机器人 | 智能变电站技术导则 | 智能变电站技术 | 智能化变电站 |