数字化变电站调研报告.docx

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1、数字化变电站调研报告2023 年 5 月，相关人员就数字化变电站建设与改造对相关厂家进展了调研，通过对国电南瑞、国电南自、南瑞继保、许继电气四家公司进展考察与沟通，实地参观数字化变电站工程，对数字化变电站进展状况及应用状况有了肯定的了解，下面将本次调研的状况总结如 下： 一、数字化变电站概述 数字化变电站是由智能化一次设备和网络化二次设备分层构建，建立在 IEC61850 通信标准根底上，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。 数字化变电站承受低功率、紧凑型的型电流电压互感器代替常规 CT 和 PT ，利用高速光纤以太网构成变电站数据采集及传输系统，实现了基于IEC 6

2、1850标准的统一信息建模，并承受了智能断路器掌握等先进技术。 目前数字化变电站技术处于不断进展演进阶段，与综合自动化变电站相比，目前所提数字化变电站概念具有以下几个特点：1. 数据采集实现了数字化 承受电子式互感器，构造紧凑，无铁磁谐振与磁饱和问题，采样数据数字量输出。 2. 设备操作实现了智能化承受智能化一次设备，设备信息通过光纤网络交互，实现了对一次设备的智能化掌握。 3. 信息交互实现了网络化 取消了掌握电缆，二次设备间通过光纤网络交换采样数据、运行状态和掌握命令等信息。4、统一信息模型与通讯协议 承受 IEC61850 标准，全部信息按统一标准建模，并按统一的通信协议传输，实现不同厂

3、家、不同设备间的互操作。 二、数字化变电站关键设备与技术 1. 电子光学式互感器 目前主要有基于罗氏线圈原理的电子式互感器与基于法拉第磁光效应的光学式互感器两大类。电子式互感器原理成熟，目前应用较为广泛，但存在电磁干扰、传感器供能等问题；光学互感器原理先进， 无电磁干扰问题，但存在元件稳定性等技术难题，目前应用尚不广泛。两类互感器与常规互感器比较均有绝缘构造简洁、体积重量轻、可实现电流、电压互感器一体化组合，动态范围大、无磁饱和现象，直接输出数字信号等优点，与常规互感器相比需增加合并单元模块来完成各相及各间隔间数字采样的同步。 2. 智能开关设备 IEC62063 标准对智能开关设备的定义是：

4、“具有较高性能的开关设备和掌握设备，配有电子设备传感器和执行器，不仅具有开关设备的根本功能，还具有附加功能，尤其在监测和诊断方面”。目前已有厂家与一次设备厂家合作在GIS 汇控柜内集成保护和测控装置完成智能开关功能，在现有条件下通常做法是通过加装智能终端完成一次设备与二次设备的 接口，智能终端用电缆连接非智能设备的输入、输出，用光纤与掌握室内的间隔层设备交换信息。3. 沟通量采样数据采集传输方案电子式互感器输出的数字化采样数据需经网络传输至保护、测控等相关设备，目前采样数据传送标准有 IEC60044-8、IEC61850-9-1/2 等标准。IEC60044-8 承受点对点方式传输，传输延时

5、确定，可以承受再采样技术实现同步采样，适合对实时性要求较高场合，但存在光缆铺设量大， 合并单元安装方式不敏捷等缺点。IEC61850-9-1/2 承受网络数据接口， 光缆铺设量大幅削减，合并单元安装方式敏捷，是采样数据传输的进展方向，但目前存在传输延时不确定、对交换机要求极高等问题，网络延时及故障对全站保护设备影响很大。 4. GOOSE 网络 GOOSEGeneric Object Oriented Substation Event是通用面对对象的变电站大事。当系统发生任何状态变化或输出命令时，智能电子设备将借助变化报告，多播一个高速二进制对象。GOOSE 网络可交换以下实时数据：保护装置的

6、跳合闸命令，测控装置的遥控命令，保护装置间信息启动失灵、闭锁重合闸等，一次设备的遥信信号开关刀闸位置、压力等，GOOSE 网络通过多种机制保证信息传输的实时性与牢靠性，利用 GOOSE 网络来取代传统变电站用掌握电缆构成的简单二次回路。 三、数字化变电站的优势 与传统变电站相比，数字化变电站存在以下几方面优势：1. 避开了传统互感器固有问题型互感器不存在铁磁谐振、绝缘油气泄露、二次开路短路等问题，节约大量铁芯、铜线等金属材料，电压等级越高，经济性越明显。 2. 简化二次回路接线，节约掌握电缆 由于沟通采样回路、掌握信号回路均承受网络传输信息，极大地简化了二次回路接线，避开了电缆接线错误、松动及

7、二次回路干扰引起的继电保护事故，并且节约了大量掌握电缆，户外电缆沟道也可相应简化，降低了变电站造价。 3. 信息共享降低投资 数字化变电站全部信息承受统一模型，依据统一通信标准接入通信网络，保护、测控、计量、远动等系统均从同一个通信网络承受沟通采样、设备状态等信息，削减了软、硬件的重复配置及为此而增加的投资，并且可以进展基于网络的分散式母线保护、备自投、低频低压减载等型保护，取消原有集中式保护。 4. 设备联调可在制造厂完成，削减现场施工时间 传统方案中，一次设备和二次设备及二次设备之间的电缆连接和调试只能到现场后完成，调试周期比较长。数字化变电站由于全部设备间通过网络交换信息，不需简单的电缆

8、接线，设备联调可在出厂前完成，现场调试时仅需检查网络通讯完好，到现场后调试工作量微小，能够显著地缩短投运周期。 5. 削减设备更扩建本钱 变电站的设备间信息交换均依据统一的IEC61850 标准通过通信网络完成，变电站在扩展规模和更改造时，只需在通信网络上更换或添加符合国际标准的设备，无需对其他设备进展改造或更换，保护用户投资，降低了变电站全寿命周期本钱。 四、数字化变电站实现模式 数字化变电站的实施是一个循序渐进的过程，当前典型的数字化变电站方案有以下三种：方案一：仅站控层遵循IEC61850 标准的不完全数字化变电站。 方案二：在继承方案一根底上，承受了智能一次设备或智能单元，但仍旧使用常

9、规CT/PT 的不完全数字化变电站。方案三：在继承方案二根底上，遵循 IEC61850 标准，承受数字化 CT/PT、智能一次设备的完全型数字化变电站。对于建变电站，建设完全型数字化变电站可节约投资，表达其技术先进性，对于老旧变电站综合自动化改造，数字化技术也有其现实意义。由于老旧变电站经受屡次改造，二次回路简单、混乱，在改造过程中要进展大量的二次电缆敷设、接线，由于设备或人员因素造成继电保护事故的例子屡见不鲜，如利用成熟的数字化技术进展改造，可跨过原有简单的二次回路，降低施工安全风险，保证电网安全运行。五、实施中主要技术问题 经过调研目前数字化变电站实施中存在的技术问题主要有以下几类：1.

10、数字化变电站对网络安全要求极高由于环网存在网络风暴等问题，目前各厂家组网均承受星型以太网，交换机一旦故障，将引起全站设备特别甚至瘫痪，目前实行的措施是承受工业级高牢靠性交换机，双网冗余配置。 2. 智能终端、合并单元下放至开关场的电磁兼容及环境问题 由于智能终端需安装在开关场， 局部工程已实现合并单元下放，需考虑电磁兼容及环境问题。目前的解决方案是承受防护等级高、带有温湿度掌握的户外柜解决。 3. 电子式互感器对线路差动保护的影响 这种状况指建或改造数字化变电站承受电子式互感器，对端变电站仍为常规式互感器。常规变电站电流电压经 CT、PT 转换为二次模拟值，再经保护沟通插件、AD 采样回路进入

11、保护装置，数字化变电站电流电压经电子式互感器、远端模块、合并单元进入保护装置，由于于两侧路由不同，采样时刻不全都，必定产生角差，正常运行时有差动电流。解决方法是在其中一侧装置考虑路由延时进展采样调整，但这种解决方案要求更换对侧保护装置。 4. 改造过程中母线保护的过渡方案由于变电站改造过程中各间隔互感器、掌握回路由常规互感器、电缆回路逐步改造为电子式互感器、GOOSE 网络，在改造过程中需考虑母线保护的过渡运行方案，各厂家目前均有不同的解决方案，但整体看过渡方案均较简单， 需不断更改程序并进展传动试验。 5. 沟通采样数字化对电能表的影响 由于沟通采样回路实现数字化，电能表构造发生转变，目前局

12、部厂家产品已取得国家质量技术监视局颁发的制造计量器具许可证，但缺乏国家相关标准标准。6. 保护测试方法 由于保护装置沟通采样回路发生变化，保护测试方法也相应转变，目前已有保护测试仪厂家研发出针对数字化保护的测试仪器，也有将传统测试仪输出的模拟量转换成数字量的测试装置。 六、数字化变电站目前应用状况 从资料来看 2023 年以前根本是电子式互感器研制、试验及 IEC61850 规约互操作试验时期，2023 年开头有基于 IEC61850 标准的监控系统投入运行，2023 年开头有基于电子式互感器与智能终端的全数字化变电站投入运行。目前以 110kV 电压等级变电站最多，有局部 220kV 变电站

13、实现全站数字化，公司 500kV 桂林变于 2023 年 5 月初投运一个实现完全数字化的 500kV 间隔，国家电网公司在建的 500kV 兰溪变为沟通回路仍承受传统互感器，一次局部实现智能开关利用GOOSE 网络完成信息交换及跳闸，目前还没有 220kV 以上整站实现完全数字化的变电站投运。 七、各厂家考察状况 此次共考察四个厂家，均为我国电力自动化行业领军企业，具有丰富的电力系统工程应用阅历， 在数字化变电站领域也都较早地开展了争论应用，目前均有大量工程应用实例。各个厂家在技术上都有各自的特点：国电南瑞公司做为2023 年浙江 220kV 外陈变电站工程系统集成商，完成了国内外十余家厂商

14、的保护、测控装置的大规模互操作试验，目前研制的NAE 系列全光纤互感器前瞻性很强；国电南自公司在电子式互感器争论应用方面起步较早，公司 500kV 桂林变数字化间隔即承受国电南自公司设备；南瑞继保公司在数字化保护方面继承了传统优势，与一次设备厂商合作开发的智能汇控柜进一步优化了掌握回路；许继电气可供给电子式互感器、数字化电度表等全套数字化设备，在过程层采样传输上领先实现了 IEC 61850-9-2标准。 八、调研状况总结 从目前状况来看，数字化变电站作为近两年争论应用的热点，技术已趋于成熟，应用日渐广泛，数字化变电站是变电站自动化技术的进展方向和必定趋势，对于建站及老站改造都有技术、经济上的优点，但由于站投运时间较短，目前缺少相应运行数据及超高压电网运行实 例，数字化变电站的建设应从生产上的迫切需要动身，考虑技术上、治理上的现实可能，乐观探究，稳妥推动。本文来自 : 线路社区 ( :/ spdxl /bbs/) 具体文章参考： :/ spdxl /bbs/thread-19652-1-2.html