数字化变电站电能计量技术介绍学习教案.pptx

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1、会计学1数字化变电站电能计量技术数字化变电站电能计量技术(jsh)介绍介绍第一页，共54页。主要主要(zhyo)提纲提纲n n数字化变电站的研究介绍n n数字化变电站对计量的影响n n威胜(wi shn)数字化变电站电能计量解决方案第1页/共54页第二页，共54页。变电站发展变电站发展(fzhn)历史历史第2页/共54页第三页，共54页。传统传统(chuntng)变电站构架变电站构架第3页/共54页第四页，共54页。数字化变电站构架数字化变电站构架(u ji)第4页/共54页第五页，共54页。数字化变电站的定义数字化变电站的定义(dngy)与与组成组成n n一次设备智能化，二次设备网络化n n

2、站控层n n 监控、远动、故障信息子系统n n间隔层n n 保护装置、测控装置n n过程层n n 合并单元(dnyun)（MU）、智能单元(dnyun)第5页/共54页第六页，共54页。数字化变电站与常规数字化变电站与常规(chnggu)变电站比较变电站比较 常规(chnggu)变电站 数字化变电站一次设备：电磁式互感器 非常规(chnggu)互感器 传统开关 智能组合电器二次设备：传统保护测控设备 网络化装置 电缆硬连接 SMV/GOOSE通信协议：私有协议 IEC61850-9-1 IEC61850-9-2第6页/共54页第七页，共54页。第7页/共54页第八页，共54页。数字化变电站是技

3、术发展数字化变电站是技术发展(fzhn)(fzhn)的必然的必然n n随着智能化开关、光电式互感器、一次运行设备在线状态检测、变电站运行操作培训仿真等技术日趋成熟，以及计算机高速网络在实时系统中的开发应用，使变电站所有信息的采集、传输实现全数字化处理提供了理论和物质基础。n n 数字化变电站由于在信息采集、传输、处理和输出过程全部数字化，具有各种功能共用统一的信息平台，避免设备重复投入，测量(cling)精度高、无饱和、无电流互感器开路，二次接线简单，光纤取代电缆，电磁兼容性能优越，信息传输通道都可自检，可靠性高，管理自动化的优点。n n数字化变电站自动化系统的实施，将改变传统变电站的体系及架

4、构，降低变电站的综合建设成本，提高变电站的自动化水平。第8页/共54页第九页，共54页。数字化计量数字化计量(jling)(jling)示意图示意图第9页/共54页第十页，共54页。数字化计量数字化计量(jling)n n上述就是最常见的数字化变电站SMV网中设备连接图n n数字表计量的数据来自在它的上游设备是MU（合并单元），数字表的配置基本上都是依据MU的输出信息来定n n电能表是一种采集电网电压和电流信号(xnho)并进行计算电参量的度量衡仪表。数字表也符合上述的定义，唯一不同的是它的采集数据由MU通过网络发送n n数字表一旦接收到SMV数据协议包，它解析该数据包就可以获取电压和电流瞬时

5、采样值，接下来的计量就和传统表计是相似的第10页/共54页第十一页，共54页。基于基于基于基于(jy)IEC60044-7/8(jy)IEC60044-7/8(jy)IEC60044-7/8(jy)IEC60044-7/8标准的电子式电压互感器（标准的电子式电压互感器（标准的电子式电压互感器（标准的电子式电压互感器（EVTEVTEVTEVT）n n电子式电压互感器主要有三种：电子式电压互感器主要有三种：电子式电压互感器主要有三种：电子式电压互感器主要有三种：n n 1 1、电阻分压、电阻分压、电阻分压、电阻分压n n 2 2、阻容分压、阻容分压、阻容分压、阻容分压n n 3 3、电容分压、电容

6、分压、电容分压、电容分压n n特点特点特点特点:n n 1 1、二次输出、二次输出、二次输出、二次输出(shch)(shch)为小电压信号为小电压信号为小电压信号为小电压信号n n 2 2、无需二次转换、无需二次转换、无需二次转换、无需二次转换n n输出输出输出输出(shch)(shch)标准：标准：标准：标准：n n 第11页/共54页第十二页，共54页。基于基于基于基于(jy)IEC60044-7/8(jy)IEC60044-7/8(jy)IEC60044-7/8(jy)IEC60044-7/8标准的电子式电流互感器（标准的电子式电流互感器（标准的电子式电流互感器（标准的电子式电流互感器（

7、ECTECTECTECT）n n电子电子电子电子(dinz)(dinz)式电流互感器主要有两种：式电流互感器主要有两种：式电流互感器主要有两种：式电流互感器主要有两种：n n 1 1、基于、基于、基于、基于Rogowski CoilRogowski Coil原理原理原理原理n n 2 2、基于法拉第效应的光电效应式、基于法拉第效应的光电效应式、基于法拉第效应的光电效应式、基于法拉第效应的光电效应式n n特点：特点：特点：特点：n n 1 1、二次输出为小电流信号、二次输出为小电流信号、二次输出为小电流信号、二次输出为小电流信号n n 2 2、无需二次转换、无需二次转换、无需二次转换、无需二次转

8、换n n输出标准：输出标准：输出标准：输出标准：n n ECT:2 2.5mV,150mV ECT:2 2.5mV,150mV，200mV200mV，225mV225mV，4V4V第12页/共54页第十三页，共54页。光纤互感器光纤互感器第13页/共54页第十四页，共54页。前端信号前端信号(xnho)数字化系统数字化系统1、电子式互感器中有A/D转换器将模拟信号转换成数字信号2、合并(hbng)单元中有A/D转换器将模拟信号转换成数字信号第14页/共54页第十五页，共54页。电子式互感器的优点电子式互感器的优点(yudin)集测量和保护于一身，能快速、完整、准确地将一次信息传送给计算机进行数

9、据处理或与数字化集测量和保护于一身，能快速、完整、准确地将一次信息传送给计算机进行数据处理或与数字化仪表等测量、保护装置相连接，实现计量、测量、保护、控制、状态监测仪表等测量、保护装置相连接，实现计量、测量、保护、控制、状态监测(jin c)(jin c)；不含铁芯（或含小铁芯），不会饱和，电流互感器二次开路时不会产生高电压，电压互感器二次不含铁芯（或含小铁芯），不会饱和，电流互感器二次开路时不会产生高电压，电压互感器二次短路时不会产生大电流，也不会产生铁磁谐振，保证了人身及设备的安全；短路时不会产生大电流，也不会产生铁磁谐振，保证了人身及设备的安全；二次输出为小电压信号，可方便地与数字式仪表

10、、微机测控保护设备接口，无需进行二次转换二次输出为小电压信号，可方便地与数字式仪表、微机测控保护设备接口，无需进行二次转换（将（将5A,1A5A,1A或或100V100V转换为小电压），简化了系统结构，减少了误差源，提高了整个系统的稳定性和转换为小电压），简化了系统结构，减少了误差源，提高了整个系统的稳定性和准确度；准确度；频响范围宽、测量范围大、线性度好，在有效量程内，电流互感器准确级达到级，仅需频响范围宽、测量范围大、线性度好，在有效量程内，电流互感器准确级达到级，仅需2-32-3个规格个规格就可以覆盖电流互感器就可以覆盖电流互感器20A-5000A20A-5000A的全部量程，电压互感器

11、测量准确级可达到级；的全部量程，电压互感器测量准确级可达到级；体积小、重量轻，能有效的节省空间，功耗极小，节电效果十分显著，且具有环保产品的特征；体积小、重量轻，能有效的节省空间，功耗极小，节电效果十分显著，且具有环保产品的特征；安装使用简单方便，运行无需维护，使用寿命大于安装使用简单方便，运行无需维护，使用寿命大于3030年。年。第15页/共54页第十六页，共54页。数字化变电站的推广引发电能计数字化变电站的推广引发电能计量技术量技术(jsh)(jsh)的变革的变革n n基于IEC60044-7，IEC60044-8标准的电子式互感器的应用，推动了二次设备的变革n nEVT、ECT模拟信号就

12、地数字化，光纤传输及合并单元(MU)的引入n n基于IEC61850-9-1，IEC61850-9-2LE模拟采样值传输协议在数字化变电站内的成功运用n n网络通信技术的发展，智能电网规划(guhu)的提出。数字化变电站成为了智能电网中的重要节点第16页/共54页第十七页，共54页。信号信号(xnho)采集采集第17页/共54页第十八页，共54页。19-400-300-200-1000100200300400051015-400-300-200-1000100200300400051015Voltage VCurrent AMU Sample ClockMU Sample ClockMU Sa

13、mple ClockMU Sample ClockUAUAUBUBUCUC.EVT/ECTEVT/ECT模拟信号的量化过程模拟信号的量化过程(guchng)(guchng)第18页/共54页第十九页，共54页。瞬时值：有效值：瞬时值、有效值瞬时值、有效值第19页/共54页第二十页，共54页。21电子式电能表测量的有功电电子式电能表测量的有功电电子式电能表测量的有功电电子式电能表测量的有功电能是时间内电压电流乘积能是时间内电压电流乘积能是时间内电压电流乘积能是时间内电压电流乘积的积分的积分的积分的积分 为功率曲线为功率曲线为功率曲线为功率曲线,而有功而有功而有功而有功电能为功率曲线的面积电能为功

14、率曲线的面积电能为功率曲线的面积电能为功率曲线的面积（阴影部分）（阴影部分）（阴影部分）（阴影部分）在数字表计中将连续值在数字表计中将连续值在数字表计中将连续值在数字表计中将连续值 离离离离散化成有效值散化成有效值散化成有效值散化成有效值 进行进行进行进行(jnxng)(jnxng)运算。运算。运算。运算。有功有功(yu n)(yu n)功率计算功率计算第20页/共54页第二十一页，共54页。第21页/共54页第二十二页，共54页。变电站内通信协议分类变电站内通信协议分类(fn li)(fn li)第22页/共54页第二十三页，共54页。模拟模拟(mn)(mn)采样值传输服务映射采样值传输服务

15、映射n nSMV数据(shj)协议包肩负数字化变电站中传输采样数据(shj)，它包括IEC61850-9-1和IEC61850-9-2两大协议n nIEC61850-9-1：特定通信服务映射(SCSM)：通过串行单方向多点共线点对点链接传输采样测量值n nIEC61850-9-2：特定通信服务映射(SCSM)：第23页/共54页第二十四页，共54页。物理层通信物理层通信(tng xn)介质及连接介质及连接接头接头第24页/共54页第二十五页，共54页。威胜威胜(wi shn)数字化变电站的数字化变电站的计量解决方案计量解决方案基于基于EVT,ECTEVT,ECT输出的计量场合解决方案输出的计量

16、场合解决方案基于合并单元基于合并单元(dnyun)(dnyun)输出计量场合计量解决方案输出计量场合计量解决方案电能采集解决方案电能采集解决方案第25页/共54页第二十六页，共54页。基于基于EVT,ECTEVT,ECT输出的计量输出的计量(jling)(jling)场合解决方案场合解决方案第26页/共54页第二十七页，共54页。基于合并单元基于合并单元(dnyun)输出计量输出计量场合解决方案场合解决方案第27页/共54页第二十八页，共54页。电能电能(dinnng)采集解决方案采集解决方案第28页/共54页第二十九页，共54页。数字化变电站的计量数字化变电站的计量(jling)特特点点 1

17、、传统计量(jling)系统与数字化计量(jling)系统误差比较 2、采样点传输丢失对计量(jling)的影响 3、网络传输延时对计量(jling)的影响 4、数字化变电站电能表的技术新颖点第29页/共54页第三十页，共54页。传统计量系统传统计量系统(xtng)与数字化与数字化计量系统计量系统(xtng)误差比较误差比较第30页/共54页第三十一页，共54页。网络传输网络传输(chun sh)延时对计量延时对计量的影响的影响第31页/共54页第三十二页，共54页。采样点传输采样点传输(chun sh)丢失对计丢失对计量的影响量的影响第32页/共54页第三十三页，共54页。数字化变电站电能表

18、的技术数字化变电站电能表的技术(jsh)新颖点新颖点n n传输信号 数字信号或者小信号、低功率输入式 n n传输介质 光纤或者双绞屏蔽电缆(dinln)n n供电方式 站用交直流供电，无法从EVT取电n n计量方式 专门的数字信号处理，不能采用计量芯片n n计量误差 取决于MU、ECT、EVT,计量算法的截尾误差n n表计功耗 小于于传统模拟表计 n n线路检测 检测与MU的连接状态(断开与连接时间记录)第33页/共54页第三十四页，共54页。威胜数字化变电站电能威胜数字化变电站电能(dinnng)计量产品类型计量产品类型第34页/共54页第三十五页，共54页。产品产品(chnpn)类型类型n

19、 nME1-基于ECT,EVT电子式互感器输出的计量表计n nME2-模拟(mn)采样值传输(SMV)输入符合n nIEC60044-8的FT格式n nIEC61850-9-1n nIEC61850-9-2LEn nWHDMTE00-基于ME2、QA1表计的检测设备n nWHDMTE01-基于ME1、QA2表计的检测设备第35页/共54页第三十六页，共54页。计量计量(jling)表计类型表计类型n n模拟模拟(mn)(mn)小信号输入式电能表小信号输入式电能表(ME1)(ME1)n n数字量输入式电能表数字量输入式电能表(ME2)(ME2)第36页/共54页第三十七页，共54页。模拟小信号输

20、入模拟小信号输入(shr)(shr)式电能表式电能表(ME1)-(ME1)-外型尺寸外型尺寸第37页/共54页第三十八页，共54页。模拟模拟(mn)(mn)小信号输入式电能表小信号输入式电能表(ME1)-(ME1)-工作原理工作原理第38页/共54页第三十九页，共54页。模拟模拟(mn)(mn)小信号输入式电能表小信号输入式电能表(ME1)-(ME1)-主要特点主要特点n n电压端子接入规格、2V、4V、n n电流(dinli)端子接入规格、150mV、200mV、225mV、4Vn n电压端子输入阻抗:不小于1Mn n电流(dinli)端子输入阻抗:不小于20Kn n接口型号:（四芯航空接头

21、）n n工作电源电压范围:交流：85264V 直流：110300V第39页/共54页第四十页，共54页。数字量输入数字量输入(shr)(shr)式电能表式电能表(ME2)-(ME2)-外型尺寸外型尺寸第40页/共54页第四十一页，共54页。42DL/T 645400MHz DSP with MACMicrocomputer16 Bit256K Bytes Flash6K Bytes RAMLCDControllerUa:100.0v Ia:1.500AUb:100.0v Ib:1.500AUc:100.0v Ic:1.500AFreq:50.000HzFRAM256K BytesData&Pr

22、ogram Parameters,Event Log Flash Memory4 MB,Load Profile,&Self Read DataDouble Power Supply 60-280VDC toCircuitsSPI BusRS-485ILoad Ctrl SignalI/O PortSample OutputRS-485IIPHY100BASE-FXBATRTCMMIUART I/O PortIIC BusUART UART UART 100BASE-FX10/100BASE-TXMII数字信号接入式电能表数字信号接入式电能表(ME2)-(ME2)-工作工作(gngzu)(gn

23、gzu)原理原理第41页/共54页第四十二页，共54页。4343DSP计算量数据处理数据累加需量计算负荷曲线记录功率因素计算累加量累加数据(费率 1-6)需量数据(费率1-6)负荷曲线数据(9类)输入数据0A相电压12C相电压.nF(n)有功电能无功电能视在电能电压电流谐波测量频率四象限数据负荷曲线记录时间到事件记录数据需量计算数字信号接入式电能表数字信号接入式电能表(ME2)-(ME2)-数据管理数据管理第42页/共54页第四十三页，共54页。数字信号接入式电能表数字信号接入式电能表(ME2)-(ME2)-主主要要(zhyo)(zhyo)特点特点n nSMVSMV数据服务协议数据服务协议(x

24、iy)IEC60044-8(xiy)IEC60044-8、IEC61850-9-1IEC61850-9-1、IEC61850-9-2LEIEC61850-9-2LEn n物理层接口类型：光接口物理层接口类型：光接口 SC SC 或者或者 ST ST（光波长（光波长 1300nm 1300nm，100M)100M)n n上传方式上传方式:双路双路RS485,RS485,光纤以太网光纤以太网(可选可选)n n上传通信协议上传通信协议(xiy)(xiy)：DL/T645-1997/2007DL/T645-1997/2007n nIEC61850-8-1IEC61850-8-1n n工作供电模式双路冗

25、余外接电源供电（可任接入一路或同时接入两路）工作供电模式双路冗余外接电源供电（可任接入一路或同时接入两路）第43页/共54页第四十四页，共54页。检测装置检测装置(zhungzh)类型类型n n数字量输入数字量输入(shr)(shr)式电能表检测装置式电能表检测装置(WHDMTE00)(WHDMTE00)n n模拟量输入模拟量输入(shr)(shr)式电能表检测装置式电能表检测装置(WHDMTE01)(WHDMTE01)第44页/共54页第四十五页，共54页。误差测试误差测试(csh)(csh)原理原理第45页/共54页第四十六页，共54页。数字数字数字数字(shz)(shz)(shz)(sh

26、z)量输入式电能表检测装置量输入式电能表检测装置量输入式电能表检测装置量输入式电能表检测装置(WHDMTE00)-(WHDMTE00)-(WHDMTE00)-(WHDMTE00)-(单表位单表位单表位单表位)第46页/共54页第四十七页，共54页。现场现场(xinchng)校验仪校验仪第47页/共54页第四十八页，共54页。数字数字数字数字(shz)(shz)(shz)(shz)量输入式电能表检测装置量输入式电能表检测装置量输入式电能表检测装置量输入式电能表检测装置(WHDMTE00)-(8(WHDMTE00)-(8(WHDMTE00)-(8(WHDMTE00)-(8表位表位表位表位)第48页

27、/共54页第四十九页，共54页。数字量输入式电能表检测装置数字量输入式电能表检测装置数字量输入式电能表检测装置数字量输入式电能表检测装置(WHDMTE00)-(WHDMTE00)-(WHDMTE00)-(WHDMTE00)-工作工作工作工作(gngzu)(gngzu)(gngzu)(gngzu)原理原理原理原理第49页/共54页第五十页，共54页。数字量输入式电能表检测数字量输入式电能表检测数字量输入式电能表检测数字量输入式电能表检测(jin c)(jin c)(jin c)(jin c)装置装置装置装置(WHDMTE00)(WHDMTE00)(WHDMTE00)(WHDMTE00)主要功能主

28、要功能主要功能主要功能n n（协议符合性测试）检验符合IEC61850-9-1/2LE协议标准(biozhn)和 IEC60044标准(biozhn)的数字化电能表的计量准确度n n（基本功能测试）数字化电能表的基本功能实验n n（影响量测试）数字化电能表的影响量实验第50页/共54页第五十一页，共54页。模拟量输入式电能表检测模拟量输入式电能表检测(jin(jin c)c)装置装置(WHDMTE01)(WHDMTE01)第51页/共54页第五十二页，共54页。模拟量输入式电能表检测装置模拟量输入式电能表检测装置模拟量输入式电能表检测装置模拟量输入式电能表检测装置(zhungzh)(WHDMTE01)-(zhungzh)(WHDMTE01)-(zhungzh)(WHDMTE01)-(zhungzh)(WHDMTE01)-工作原理工作原理工作原理工作原理第52页/共54页第五十三页，共54页。谢 谢！第53页/共54页第五十四页，共54页。