智能变电站相关技术介绍.pptx

《智能变电站相关技术介绍.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《智能变电站相关技术介绍.pptx（81页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、1 智能变电站的优势智能变电站是智能电网的重要内容智能变电站对智能电网的建设将起到先驱作用智能电网输电发电变电配电调度用电变电领域的发展重点是智能变电站第1页/共81页1 智能变电站的优势变电站综合自动化智能变电站变电站层间隔层过程层微机保护/微机测控计算机监控系统新型电子式互感器数字化一次设备网络IEC 61850-8网络IEC 61850-9一次设备计算机监控系统微机保护/微机测控电磁式互感器网络103规约电缆第2页/共81页光纤代替电缆光纤代替电缆，设计安装调试都变得简单，设计安装调试都变得简单模拟量输入回路和开关量输入输出回路都被模拟量输入回路和开关量输入输出回路都被通信网络所取代，通

2、信网络所取代，二次设备硬件系统大为简二次设备硬件系统大为简化化统一的信息模型，统一的信息模型，避免了规约转换避免了规约转换，信息可，信息可以充分共享以充分共享可观测性和可控性增强，可观测性和可控性增强，产生新型应用产生新型应用：如：如状态监测、站域保护控制状态监测、站域保护控制1 智能变电站的优势第3页/共81页1 智能变电站的优势智能变电站的优势交流输入模件变换微计算机开入开出模件人机对话模件端子箱继电保护电缆电缆第4页/共81页1 智能变电站的优势智能变电站的优势交流输入模件变换微计算机智能终端人机对话模件合并单元高速以太网通信高速以太网通信一次设备的数字化改变了继电保护设备的结构继电保护

3、第5页/共81页1 智能变电站的优势智能变电站的优势3）新体系结构合并单元智能终端SVGOOSE1）新装置、新设备电子式互感器、合并单元智能终端、交换机等2）新标准继电保护系统、通信网络结构IEC 61850标准、IEEE 1588监控主机MMS4）新功能与新应用第6页/共81页智能变电站的本质特征过程设备的数字化过程设备的数字化信息传输的网络化电子式互感器/合并单元智能终端IEC 61850标准网络通信技术1 智能变电站的优势第7页/共81页主要内容主要内容电子式互感器/合并单元2智能终端3智能变电站的优势1IEC 61850标准4时钟同步5第8页/共81页2.1 电子式互感器电子式互感器/

4、合并单元合并单元绝缘问题绝缘问题：绝缘困难，含油有爆炸危险，造价高：绝缘困难，含油有爆炸危险，造价高测量准确问题测量准确问题：含铁芯，具有非线性特性，存在饱和问：含铁芯，具有非线性特性，存在饱和问题，不能反映系统故障时非周期性分量；频带响应特性题，不能反映系统故障时非周期性分量；频带响应特性较差，频带窄较差，频带窄信号输出问题信号输出问题：模拟电信号（：模拟电信号（1A/5A，100V/57.7V）运行安全问题运行安全问题：电压互感器不能短路，电流互感器不能：电压互感器不能短路，电流互感器不能开路，电压互感器存在铁磁谐振问题开路，电压互感器存在铁磁谐振问题传统电磁式互感器的缺点第9页/共81页

5、电子式电流互感器（电子式电流互感器（各种名称各种名称）铁心线圈低功率电流互感器（铁心线圈低功率电流互感器（有源有源）罗可夫斯基空心线圈电流互感器（罗可夫斯基空心线圈电流互感器（有源有源）光学电流互感器（光学电流互感器（无源无源）名称名称铁心线圈低功率铁心线圈低功率电流互感器电流互感器罗可夫斯基空心罗可夫斯基空心线圈电流互感器线圈电流互感器光学电流互感器光学电流互感器传感原理传感原理电磁感应原理电磁感应原理（互感）（互感）电磁感应原理电磁感应原理（自感）（自感）磁旋光效应原理磁旋光效应原理信号变换信号变换强电强电/弱电弱电强电强电/弱电弱电强电强电/光信号光信号2 电子式互感器电子式互感器/合并

6、单元合并单元第10页/共81页B铁芯线圈电流I IRRb电流-电压转换器高阻VS铁心线圈低功率电流互感器铁心线圈低功率电流互感器VS 与被测电流 I 成正比2 电子式互感器电子式互感器/合并单元合并单元第11页/共81页2 电子式互感器电子式互感器/合并单元合并单元传统电磁式电流互感器I/I变换具备低功率输入接口的设备铁心线圈低功率电流互感器I/V变换对电磁式电流互感器的改进第12页/共81页罗可夫斯基空心线圈电流互感器2 电子式互感器电子式互感器/合并单元合并单元空心线圈的空心线圈的感应电压与被测电流的感应电压与被测电流的导数成正比导数成正比（Rogowski，1912年）年）被测电流线圈感

7、应电压B空心线圈电流 I第13页/共81页普通光起偏器偏振光磁光材料磁场 B检偏器Faraday旋光角 2 电子式互感器电子式互感器/合并单元合并单元光学电流互感器光学电流互感器法拉第磁旋光效应（1846年）入射光出射光电流旋转角 与电流I成正比关系第14页/共81页I II I磁光玻璃光纤高压侧光纤高压侧空心线圈（或铁心线圈）低压侧低压侧低电压信号需要就地数字化有源型电流互感器有源型电流互感器无源型电流互感器A/D、积分器等需要供电！2 电子式互感器电子式互感器/合并单元合并单元第15页/共81页2 电子式互感器电子式互感器/合并单元合并单元有源电子式互感器的供电方式有源电子式互感器的供电方

8、式功电方式功电方式供电原理供电原理主要缺点主要缺点CT供电供电利用特殊利用特殊CT从母线上感应电压，经从母线上感应电压，经整流、滤波、稳压后供电整流、滤波、稳压后供电散热（大电流）散热（大电流）死区（小电流）死区（小电流）电容分压供电电容分压供电利用电容分压，经整流、滤波、稳利用电容分压，经整流、滤波、稳压后供电压后供电电气隔离电气隔离激光供电激光供电低压侧通过光纤传输光能，由光电低压侧通过光纤传输光能，由光电池将光能专为电能（最大功率池将光能专为电能（最大功率1W）能量有限能量有限/成本成本/寿命寿命组合供电组合供电CT供能（或电容分压供电）供能（或电容分压供电）+激光供电激光供电供能系统复

9、杂供能系统复杂切换问题切换问题第16页/共81页2 电子式互感器电子式互感器/合并单元合并单元光学电流互感器存在的问题该比例系数（维尔德常数）是温度和光源工作波长的函数温度对精度的影响LED发光二极管老化信号处理技术（自适应补偿）保证驱动电流恒定对策：光源工作波长是温度和驱动电流的函数第17页/共81页2 电子式互感器电子式互感器/合并单元合并单元分压型电压互感器（有源）电子式电压互感器阻容分压电容分压电阻分压R1R2Usr与常规电容式电压互感器原理相同，输出电压不超过5V第18页/共81页光学电压互感器（无源）线偏振光通过有电场作用的Pockels晶体时，折射成两束线偏振光，两者相位差正比与

10、被测电压2 电子式互感器电子式互感器/合并单元合并单元Pockels效应（1893年）第19页/共81页合并单元2 电子式互感器电子式互感器/合并单元合并单元合并单元MUECTEVT其他MUIa，Ib，Ic（保护）Ia，Ib，Ic（测量）3IoUa，Ub，Uc，3Uo母线电压多路电流电压信号的采集与处理主要功能：电流电压信号同步报文处理和发送IEC 60044-8IEC 61850-9-2保护测控计量录波SV报文点对点或交换式以太网第20页/共81页2 电子式互感器电子式互感器/合并单元合并单元有源电子式电流互感器第21页/共81页2 电子式互感器电子式互感器/合并单元合并单元无源电子式电流互

11、感器第22页/共81页2 电子式互感器电子式互感器/合并单元合并单元线圈、A/D、采集模块和合并单元的双重化配置保护线圈1，2计量线圈光纤至合并单元1光纤至合并单元2电源电源第23页/共81页2 电子式互感器电子式互感器/合并单元合并单元传感原理的变化：变压器原理传感原理的变化：变压器原理 VS VS 光学原理等光学原理等有源有源：强电：强电/弱电变换，高压侧需要电源弱电变换，高压侧需要电源无源无源：电：电/光变换，高压侧无需电源光变换，高压侧无需电源电子式互感器的配置：线路电子式互感器的配置：线路EVTEVT可按三相配置可按三相配置合并单元的作用：采集、同步、共享合并单元的作用：采集、同步、

12、共享合并单元的配置：基本按照互感器组配置，合并单元的配置：基本按照互感器组配置，例例外外小结第24页/共81页比较项目比较项目传统电磁式互感器传统电磁式互感器电子式互感器电子式互感器绝缘绝缘复杂、造价高复杂、造价高简单、造价低简单、造价低测量测量有磁饱和、频带窄有磁饱和、频带窄精度与二次回路负载有关精度与二次回路负载有关无磁饱和无磁饱和、频带宽、频带宽二次回路负载不受限制二次回路负载不受限制信号输出信号输出 模拟量模拟量数字量、可共享数字量、可共享运行安全运行安全CT不能开路，不能开路，VT不能短路，不能短路，VT易产生铁磁谐振易产生铁磁谐振无此类问题无此类问题2 电子式互感器电子式互感器/合

13、并单元合并单元电子式互感器与传统电磁式互感器的比较第25页/共81页主要内容主要内容电子式互感器/合并单元2智能终端3智能变电站的优势1IEC 61850标准4时钟同步5第26页/共81页3 智能终端智能终端智能终端的主要功能智能终端GOOSE 网GOOSE点对点硬接点2）上传开关刀闸位置信号一次设备的数字接口：1）接收保护动作信息/分合闸信号/控制信号接收各种对一次设备的操作命令第27页/共81页3 智能终端智能终端智能控制功能系统故障时快速开断，其它情况低速开断，提高寿命选相分闸：各相在各自的电流过零点依次分闸，提高开断能力集成检同期和自动重合闸功能（试探自适应）智能终端应具备的附加功能状

14、态监视与状态检修跳闸回路的完好性，弹簧储能，气体压力，线圈监视等状态评估/故障预报/检修计划第28页/共81页主要内容主要内容电子式互感器/合并单元2智能终端3智能变电站的优势1IEC 61850标准4时钟同步5第29页/共81页4 IEC 61850标准标准IEC 61850标准的内容框架 建模方法7-4逻辑节点物理设备逻辑设备数据对象数据属性7-15信息模型信息服务模型公共数据类7-3模板7-2面向变电站层的通信面向过程层的通信8-19-1/9-2设备与系统的描述6MMS报文SV报文GOOSE报文8-1第30页/共81页4 IEC 61850标准标准IEC 61850模型与模型与103模型

15、模型103模型：点表形式，按照索引号进行访问IEC 61850模型：面向对象的分层模型，按照分层对象名称进行访问列表表示圆上每一个点的坐标给出圆心坐标和半径，方程表示O(x1,y1)R第31页/共81页4 IEC 61850标准标准功能类型信息序号信息元素集信息体时标信息体标识符公共地址传送原因可变结构限定词类型标识数据单元类型:传送带标志的状态变位:自发（突发）:线路保护:距离保护I段出口256个语义:距离保护II段出口:距离保护III段出口103模型：线性模型第32页/共81页数据属性逻辑节点数据对象逻辑设备物理设备4 IEC 61850标准标准PHDLDLNDODA实际的保护装置公用/保

16、护/测量/控制/录波StrOp保护动作保护启动generalphsAphsBphsC是否动作（总）A相是否动作B相是否动作C相是否动作接地距离I段：PDIS1接地距离II段：PDIS2接地距离III段：PDIS31100分层模型第33页/共81页4 IEC 61850标准标准IEC 61850的模型框架 逻辑节点类 LN物理设备 PHD逻辑设备 LD数据对象类 DO数据属性 DA公共数据类 CDC模板29个500多个92个公共LD：装置告警/装置自检信息保护LD：保护启动/保护动作/定值/压板信息测量LD：交流量/直流量控制及开入LD：断路器/刀闸/变压器分接头录波LD：录波信息第34页/共8

17、1页逻辑节点组逻辑节点组组代号组代号系统逻辑节点（系统逻辑节点（System Logical Node）L继电保护功能（继电保护功能（Protection Function）P继电保护相关功能（继电保护相关功能（Protection Related Function）R监视控制（监视控制（Supervisory Control）C通用引用（通用引用（Generic Reference）G接口和存档（接口和存档（Interfacing and Archiving）I自动控制（自动控制（Automatic Control）A计量和测量（计量和测量（Metering and Measurement）

18、M开关（开关（Switchgear）X仪用变压器（仪用变压器（Instrument Transformer）T电力变压器（电力变压器（Power Transformer）Y未来电力系统设备（未来电力系统设备（Future Power System Equipment）Z4 IEC 61850标准标准第35页/共81页4 IEC 61850标准标准距离保护逻辑节点模板：PDIS（1/2）数据对象名CDC类型说明StrPctRchOfs启动范围百分比偏移ACDASGASGPoRch欧姆圆直径ASGPhStr相启动值ASGGndStr对地启动值ASGDirMod方向模式INGAngLod负荷区域角度

19、ASGOp动作ACTpctOfsRisLod偏移百分比负荷区域电阻范围ASGASGM/OMOOOOOOOMOOACD：方向保护激活ACT：保护激活ASG：模拟定值ING：整数状态定值第36页/共81页4 IEC 61850标准标准距离保护逻辑节点模板：PDIS（2/2）数据对象名CDC类型说明动作时间延迟线路阻抗角OpDlTmmsLinAngINGASG相间故障动作时间延时PhDlTmmsING单相故障动作时间延时模式GndDlModSPG单相故障动作时间延时GndDlTmmsING线路正序阻抗X1ASG零序补偿系数角K0FactAngASG相间故障动作延时模式PhDlModSPG零序补偿系数

20、K0K0FactASGTmDlMod动作时间延迟模式SPG复归延时RsDlTmmsINGM/OOOOOOOOOOOOASG：模拟定值ING：整数状态定值SPG：单点状态定值第37页/共81页4 IEC 61850标准标准IEC 61850模型扩展原则逻辑节点类 LN物理设备 PHD逻辑设备 LD数据对象类 DO数据属性 DA公共数据类 CDC模板LN、DO和CDC都可以扩展IEC 61850模型体系结构扩展应遵循国网公司标准IEC61850国际标准工程化实施技术规范IEC61850工程应用模型第38页/共81页4 IEC 61850标准标准数据对象名OpLinAngPoRchOfsGndDlT

21、mmsX1K0FactAngGndStrK0FactStrGndDlModPDIS逻辑节点模板M/OMOOOOOOOOMOO实际工程中的PDIS逻辑节点数据对象名OpStr强制性数据对象必须包含PoRchOfsGndStrK0FactAngK0Fact选择需要利用的可选性数据对象TrdBlkRec SedBlkRec 距离段永跳投入 距离段永跳投入 PDIS模板中未提供的数据对象按规则扩展CDC类型SPGSPG第39页/共81页模型仓库逻辑节点数据对象数据属性模板“拷贝”实例设备设备 1 1设备设备n n搭建装置的信息模型4 IEC 61850标准标准第40页/共81页4 IEC 61850标

22、准标准IEC 61850标准的内容框架 建模方法7-4逻辑节点物理设备逻辑设备数据对象数据属性7-15信息模型信息服务模型公共数据类7-3模板7-2面向变电站层的通信面向过程层的通信89-1/9-2设备与系统的描述6MMS报文SV报文GOOSE报文8第41页/共81页4 IEC 61850标准标准3）保护与合并单元模拟量合并单元智能终端SVGOOSE1）保护与监控主机保护动作信息/异常告警信息定值信息/录波信息等2）保护与智能终端采样值信息（SV）状态信息（GOOSE）开关量监控主机MMSMMS三类服务模型：MMS、GOOSE和SV第42页/共81页4 IEC 61850标准标准MMS服务模型

23、定值组控制块模型报告控制块日志控制块模型控制模型文件传输模型录波数据文件的传输分合闸控制，变压器抽头控制事件顺序记录的检索保护动作信号上传当地监控定值的读/写/切换第43页/共81页4 IEC 61850标准标准GOOSE报文的格式报文的格式参数名参数类型值/值域/解释应用标识配置版本号AppIDConfRevVISIBLE STRING 65INT32U时标TEntryTime状态号（事件计数器）StNumINT32U序列号（报文计数器）SqNumINT32U测试标识位TestBOOLEAN数据集成员1nGOOSEData1nGOOSE控制块路径GoCBRefObjectReference需

24、要重新配置NdsComBOOLEANDatSet数据集的路径ObjectReference第44页/共81页4 IEC 61850标准标准数据集的概念数据集的概念GndPDIS1GndPDIS2GndPDIS3generalOpPhsAPhsBPhsCgeneralOpPhsAPhsBPhsCgeneralOpPhsAPhsBPhsCGndPDIS1.Op.generalGndPDIS2.Op.generalGndPDIS3.Op.generalGndPDIS1.Op.PhsAGndPDIS1.Op.PhsBGndPDIS1.Op.PhsCGndPDIS2.Op.PhsAGndPDIS2.Op

25、.PhsBGndPDIS2.Op.PhsCGndPDIS3.Op.PhsAGndPDIS3.Op.PhsBGndPDIS3.Op.PhsC数据对象100100000000接地距离保护I段动作跳A相数据属性的集合逻辑节点数据属性第45页/共81页4 IEC 61850标准标准数据集GndPDIS1.Op.generalGndPDIS1.Op.PhsAGndPDIS1.Op.PhsBGndPDIS1.Op.PhsC保护程序通信程序负责刷新数据集中数据的值置1：表示动作置0：表示返回监视数据集中数据值的变化一旦发生变化就认为产生一个事件以特殊的重传机制发送GOOSE报文第46页/共81页4 IEC

26、61850标准标准GOOSE传输机制：变时间间隔重复传输事件结束后以较长的间隔连续传输（1s），以保持通信线路的畅通事件发生时以较短的间隔连续传输（1ms，2ms，4ms），避免数据报文的丢失事件计数器C1报文计数器C2C1=8C2=10C1=9C2=0C1=9C2=5保护动作第47页/共81页4 IEC 61850标准标准保护程序判断结果距离I段动作，跳A相St5Sq8St6Sq0St6Sq1St6Sq2St6Sq3St7Sq0St加加1，Sq清零清零事件发生时刻事件发生时刻St7Sq3St5Sq71024ms1ms1ms 2ms1024msSt：事件计数器Sq：报文计数器GndPDIS1.

27、Op.generalGndPDIS1.Op.PhsAGndPDIS1.Op.PhsBGndPDIS1.Op.PhsC0000110011001100110000000000保护程序：刷新数据0000通信程序：监测数据变化/传输GOOSE报文000000000000St7Sq1返回时间到St7Sq2St7Sq4事件发生时刻事件发生时刻St加加1，Sq清零清零1ms1ms 2ms第48页/共81页4 IEC 61850标准标准IEC 61850标准的内容框架 建模方法7-4逻辑节点物理设备逻辑设备数据对象数据属性7-15信息模型信息服务模型公共数据类7-3模板7-2面向变电站层的通信面向过程层的通

28、信89-1/9-2设备与系统的描述6MMS报文SV报文GOOSE报文8第49页/共81页变电站系统与设备的描述变电站系统与设备的描述 4 IEC 61850标准标准 SSD：系统规格文件（一次系统接线图和相关逻辑节点）SCD：全站系统配置文件（一次系统、二次设备及其 与一次设备的关联、通信系统）是最完整的描述 ICD：IED设备能力描述（功能，信息模型和服务模型）CID：IED实例配置文件（二次设备模型、与一次系统的关联、通信参数）四个重要的描述文件第50页/共81页各种描述文件的作用和流转过程各种描述文件的作用和流转过程4 IEC 61850标准标准.ssd文件(1个，系统集成商提供).ic

29、d文件(多个，由制造商提供)描述一次接线图描述二次设备的基本数据模型与服务通信系统设计.scd文件描述一次接线、二次设备和通信系统（最完整）实例化，确定二次设备与一次系统的对应关系.cid文件.cid文件描述二次设备模型、通信参数及与一次系统的对应关系第51页/共81页4 IEC 61850标准标准PhtoPh_PDIS_1PhtoPh_PDIS_2PhtoPh_PDIS_3TCTR1XCBR1XCBR2TCTR2.ssd文件LD_1LinePro_1PhtoPh_PDIS_1PhtoPh_PDIS_2PhtoPh_PDIS_3LD_1LinePro_2PDIS_1PDIS_2PDIS_3LD

30、_1DisRelay.icd文件.cid文件.cid文件.scd文件通信系统SVGOOSETVTR1第52页/共81页4 IEC 61850标准标准“端子”的概念对于二次回路的设计/施工/调试意义重大！装置1Ua Ub Uc IaIb IcTa Tb Tc压板装置2Ta Tb Tc压板电缆第53页/共81页4 IEC 61850标准标准传统二次回路设计与实施过程：传统二次回路设计与实施过程：1）设备制造商设备制造商提供端子排，视需要在重要端子提供端子排，视需要在重要端子排和装置之间设置压板排和装置之间设置压板2）设计院设计院设计各个屏柜的端子排之间的二次电设计各个屏柜的端子排之间的二次电缆连线

31、缆连线3）施工施工：根据设计院的设计图纸进行屏柜间接：根据设计院的设计图纸进行屏柜间接线线4）调试调试：根据图纸对相关接线进行测试和检查：根据图纸对相关接线进行测试和检查第54页/共81页4 IEC 61850标准标准清晰明确的电缆变成看不见摸不着的通信网络装置1装置2GOOSEGOOSEGndPDIS1.Op.generalGndPDIS1.Op.PhsAGndPDIS1.Op.PhsBGndPDIS1.Op.PhsC数据集软压板软压板第55页/共81页4 IEC 61850标准标准引入虚端子后二次回路设计和实施第56页/共81页4 IEC 61850标准标准延续以往的端子排设计与校核清晰明

32、确的电缆连接变成看不见摸不着的通信网络引入“虚端子”概念设计院方面制造商方面交换描述文件.scd和.cid配置输入输出并校核用户方面引入“虚端子”概念网络报文分析装置监视通信回路、记录网络报文第57页/共81页4 IEC 61850标准标准IEC 61850-90-1：变电站间的IEC 61850规约（2010年）闭锁式的距离保护线路差动保护IEC 61850应用范围的扩大IEC 61850-90-2：变电站与调度中心的IEC 61850规约包括远动信息、故障信息、PMU信息等需要解决IEC 61850与IEC 61970 CIM之间的协调IEC 61850-7-410：水电厂监控系统模型 I

33、EC 61850-7-420：分布式能源监控系统模型 IEC 61850-90-3：电力设备状态监测 第58页/共81页按功能分多种协议：101：传统的远动信息102：计量信息103：保护信息104：基于TCP/IP的网络化101电力系统通信系统现状第59页/共81页基于IEC 61850的无缝通信体系结构IEC 61850协议不仅统一站内的通信，还扩展到变电站与变电站之间，变电站与控制中心之间。第60页/共81页IEC 61850主要内容主要内容：信息模型：信息模型&服务模型服务模型统一的、面向对象的层次化统一的、面向对象的层次化信息模型信息模型三类信息服务模型三类信息服务模型MMS：运行维

34、护报文运行维护报文GOOSE：开关量报文开关量报文SV：采样值报文采样值报文配置描述文件的作用配置描述文件的作用IEC 61850标准应用范围的扩大标准应用范围的扩大小结第61页/共81页主要内容主要内容电子式互感器/合并单元2智能终端3智能变电站的优势1IEC 61850标准4时钟同步5第62页/共81页5 时钟同步时钟同步三种采样值规范三种采样值规范IEC 60044-8 点对点点对点IEC 61850-9-1 点对点（已废除）点对点（已废除）IEC 61850-9-2 点对点或交换式以太网点对点或交换式以太网三种时钟同步方式三种时钟同步方式IRIG-BNTP/SNTP（简单）网络时钟协议

35、（简单）网络时钟协议IEEE 1588 精确时钟协议精确时钟协议第63页/共81页采样值规范比较5 时钟同步时钟同步IEC 60044-8IEC 61850-9-2帧格式帧格式IEC 60870 FT3以太网帧以太网帧网络结构网络结构点对点方式点对点方式点对点方式点对点方式/交换式以太网交换式以太网传输速率传输速率5Mbps采样率采样率 5k100Mbps/1000Mbps采样率采样率=4k，12.8k传输延迟传输延迟固定固定点对点时固定点对点时固定交换式以太网时交换式以太网时不固定不固定数据同步数据同步不依赖外部时钟不依赖外部时钟采用交换式以太网时采用交换式以太网时依赖外部时钟依赖外部时钟标

36、准维护标准维护已被取消已被取消标准长期支持标准长期支持第64页/共81页5 时钟同步时钟同步守时：独立的时钟保持时间精确的能力（晶振）时钟同步：从时钟与主时钟保持一致的能力数据同步：差动保护所用的数据是同时刻采集的数据电力系统的绝大多数参数都是时间的函数同步等级同步等级精度精度目的目的T11ms事件时标事件时标T20.1ms分布同期和数据时标分布同期和数据时标T325us-T44us-T51us线路行波测距、同步相量线路行波测距、同步相量第65页/共81页5 时钟同步时钟同步需要时钟同步的设备需要时钟同步的设备对策：a）保护装置插值同步（各间隔合并单元可以不同步）b）保证各间隔合并单元严格同步

37、，同时刻采集数据1）各相电流、电压的同步2）各间隔电流、电压的同步跨间隔保护需要同时刻采集的数据对策：合并单元内实现同步IRIG-BIEEE 1588第66页/共81页5 时钟同步时钟同步插值同步方法插值同步方法X1X2由保护装置实现数据同步保护装置自己产生一个新的采样序列要求：要求：传输延迟固定传输延迟固定第67页/共81页5 时钟同步时钟同步变压器保护高压侧合并单元中压侧合并单元低压侧合并单元采样计数器013999各个合并单元保证同时刻采集数据接收端根据采样计数器对齐数据第68页/共81页时钟同步方式比较5 时钟同步时钟同步IRIG-BNTP/SNTPIEEE 1588同步精度同步精度1u

38、s1ms1us同步方式同步方式点对点方式点对点方式点对点方式点对点方式/交换式以太网交换式以太网点对点方式点对点方式/交换式以太网交换式以太网成本成本较低较低低低很高很高应用应用已广泛采用已广泛采用同步精度低，只能同步精度低，只能应用于变电站层应用于变电站层同步精度高，可同步精度高，可应用于过程层应用于过程层第69页/共81页5 时钟同步时钟同步NTP/SNTP时钟同步原理t：时钟偏差d1，d2：传输时间T2(T1+t)=d1T4(T3t)=d2其中如果往返的传输时间相等，根据四个时刻可以求得时钟偏差和传输时间主时钟从时钟T1T1+td1d2T2T2-tT3T3-tT4得知T2，T3第70页/

39、共81页5 时钟同步时钟同步NTP/SNTP时钟同步精度不高的原因（1ms）网络路径时间应用层表示层数据链路层会话层传输层网络层物理层应用层表示层数据链路层会话层传输层网络层物理层主时钟从时钟写入/读取时标报文编码报文解码不确定不确定不确定三个环节都具有不确定性，d1与d2不相等，偏差大在高层（应用层）打时标，传输时间包含三个环节第71页/共81页5 时钟同步时钟同步举例说明网络路径时间应用层表示层数据链路层会话层传输层网络层物理层应用层表示层数据链路层会话层传输层网络层物理层主时钟从时钟345214d1=8d2=11第72页/共81页5 时钟同步时钟同步IEEE 1588时钟同步原理（1）在

40、底层（物理层）打时标，避免了报文处理时间的不确定性主时钟从时钟T1d1T2得知T1T3跟随报文含T1时刻得知T4d2T4物理层物理层T1T2T4T3时标获取的位置答复报文含T4时刻T0主时钟从时钟第73页/共81页5 时钟同步时钟同步主时钟从时钟交换机IEEE 1588时钟同步原理（2）交换机和主时钟发送报文计算主时钟到交换机的传输时间以此类推，可以精确计算每一段传输路径的延时第74页/共81页主时钟从时钟交换机5 时钟同步时钟同步IEEE 1588时钟同步原理（3）交换机可记录“同步报文”在交换机内的驻留时间（t3-t2）第75页/共81页5 时钟同步时钟同步IEEE 1588时钟同步精度与

41、可靠性典型同步精度：100ns在物理层打时标，需要专用的硬件，价格昂贵最佳主时钟选择机制：自动选择第二主时钟（容错性强）评价时钟同步精度高，可利用已有的通信网络IEEE PSRC H7工作组，正制定1588在电力系统中应用的标准（2010年），是今后的发展趋势第76页/共81页采样值规范比较5 时钟同步时钟同步IEC 60044-8IEC 61850-9-2帧格式帧格式IEC 60870 FT3以太网帧以太网帧网络结构网络结构点对点方式点对点方式点对点方式点对点方式/交换式以太网交换式以太网传输速率传输速率5Mbps采样率采样率 5k100Mbps/1000Mbps采样率采样率=4k，12.8

42、k传输延迟传输延迟固定固定点对点时固定点对点时固定交换式以太网时交换式以太网时不固定不固定数据同步数据同步不依赖外部时钟不依赖外部时钟采用交换式以太网时采用交换式以太网时依赖外部时钟依赖外部时钟标准维护标准维护已被取消已被取消标准长期支持标准长期支持第77页/共81页5 时钟同步时钟同步智能变电站继电保护技术规范智能变电站继电保护技术规范明确：明确：保护应保护应“直采直跳直采直跳”原因：原因：点对点直接获取采样值（点对点直接获取采样值（IEC 60044-8或或IEC 61850-9-2），传输延时固定，可由保护装置利用插值法对数），传输延时固定，可由保护装置利用插值法对数据进行同步，据进行同

43、步，不依赖外部时钟不依赖外部时钟经过网络获取采样值，传输延迟不固定，经过网络获取采样值，传输延迟不固定，必须依赖外部必须依赖外部时钟时钟，而且存在丢点现象，可靠性降低，而且存在丢点现象，可靠性降低网络交换机技术尚未成熟，成本较高，网络交换机技术尚未成熟，成本较高，IEEE 1588的应的应用尚未成熟用尚未成熟第78页/共81页总结总结智能变电站是变电站综合自动化基础上的一次技智能变电站是变电站综合自动化基础上的一次技术进步；术进步；主要特征是：一次设备的数字化、二次设备的网主要特征是：一次设备的数字化、二次设备的网络化、统一信息模型；络化、统一信息模型；网络技术的应用对未来智能变电站发展具有重要网络技术的应用对未来智能变电站发展具有重要影响：影响：点对点等专网点对点等专网公共网络；公共网络；新功能和新应用的产生会大大促进新功能和新应用的产生会大大促进智能变电站智能变电站的的发展。发展。第79页/共81页谢谢各位专家！第80页/共81页感谢您的观看！第81页/共81页