智能变电站的二次架构和基本原理讲解
智能变电站二次系统网络结构和信息流分析
智能变电站二次系统网络结构和信息流分析摘要：本文简要阐述了智能变电站二次系统网络结构，介绍了GOOSE、SV、MMS的定义和传输方式，并对站内数据信息的流向进行了分析。
关键词：三层两网；GOOSE；SV；MMS；信息流0 引言智能变电站基于IEC61850标准提出了变电站的三层功能结构、功能间的逻辑接口和逻辑接口到物理接口的映射，现在国内变电站应用较多的是“三层两网”结构。
智能变电站的二次设备网络架构可分为站控层、间隔层和过程层三层，网络组成可分为站控层网络和过程层网络。
站控层网络和过程层网络在物理上完全独立。
站控层和间隔层之间采用MMS报文通信，间隔层之间采用面向通用对象的变电站事件GOOSE通信，间隔层和过程层之间采用面向通用对象的变电站事件GOOSE通信和SV通信。
GOOSE报文和SV报文组成了过程层和间隔层之间的信息流，间隔层GOOSE报文是间隔层之间的信息流，MMS报文是间隔层和站控层之间的信息流。
三层两网是智能变电站的核心架构，站控层和过程层网络独立，报文相互隔离，确保了安全的信息交互和稳定的报文走向。
1 智能变电站二次系统网络结构智能变电站二次系统设备主要包括：（1）站控层设备：包括后台监控主机、数据通信网关机、数据服务器、综合应用服务器、操作员站、工程师站、保护信息子站和PMU数据集中器等。
（2）间隔层设备：包括测控、保护、故障录波、网络分析仪、安全与稳定控制装置等。
（3）过程层设备：包括合并单元、智能终端和智能组件等。
智能变电站二次系统网络结构示意图如下图1所示。
合并单元采集一次设备的电压、电流等电气量后，按照IEC61850-9-2的多路广播采样值格式进行组帧，通过光纤以太网通信介质传输到间隔层二次设备（如测控和保护），或者按照IEC60044-8标准通过光或电同步串行接口以FT3格式发送给间隔层设备。
智能终端通过电缆线与一次断路器等设备相连，通过光纤接口的以太网，采用GOOSE报文与间隔层设备快速交换信息。
智能变电站二次系统结构设计
智能变电站二次系统结构设计摘要：在目前，我们国家的经济以可持续发展的进度，卓越前进，绝大部分的社会生产，和居民对于供电的需求量越来越高，所以说对于变电站的提高就日益加强，我们国家的自动化技术、多媒体网络技术和一些电子技术也飞速发展，那么在装置上就多情况下运用了智能化和多媒体化，让装置自动形成，运行稳固安全。
因为各种多媒体设施一直在以跨越的方式延伸，那么将在电力系统中增添了一些更新的内容，使之在不断学习，以让设施的操作不那么复杂。
本文就智能变电站的腾飞，来对智能变电站二次系统结构的设计，进行探究，目的为设计出我国电网的效率性和安全性。
关键词：智能变电站；二次系统；结构设计就我国的国网公司一些智能电网的建设来说，在现在开始，智能变电站的建设阶段已经完全开始。
和我国传统的变电站相比较来说，智能变电站二次设备是有着很显著差异的，在设备与设备的联系上变得非常密切，操作性则成为了设备调试的侧重点，在现今的智能变电站中想要很顺利的进行，一定要探究完善、高效率的方式来完成目标。
智能变电站在二次系统结构设计中，总结工作经验的同时，还要积极探讨智能变电站系统的最佳调试方法，也要对在结构设计的过程中产生的问题，进行关键性的探讨，并最好提出合理化的建议，那么在今后的智能变电站发展中就会卓越前进。
什么是智能变电站在智能电网中的建设里，智能变电站是很重要的节点，是为跟随我国多媒体不断变更的基础上，发展更优越的智能变电站。
在我国飞速发展的今天，光伏和风电等等的新式能源的电力应用是一点点积累的，这对于之前那样传统的智能变电站模式来说，是接受了很大挑战的。
在这样积极的铺垫下，我国的电力系统在可靠性和安全性能上更要持续的提高，让发电站和用户连接的更加紧密，强大优化的程度。
多媒体化的科技含量，以及在通信上的卓越成就，给我国的变电站和电力系统之间发生的问题，更新了最为正确的解决方案，那就是智能变电站。
这种伟大的解决方案，让一次系统和二次系统密切的融合起来。
220kV智能变电站二次系统结构与设备配置6页
220kV智能变电站二次系统结构与设备配置智能变电站的二次系统结构与设备较常规变电站发生了重大的变化。
本文分析了220kV智能?电站“三层两网”的系统结构，阐述了二次系统设备配置基本原则，结合目前二次设计实施中遇到的问题，提出了改进意见。
1 概述随着社会经济的快速增长，人们对供电可靠性和安全性有了更高的要求。
而风力、太阳能等新能源电源的并网运行对电网系统稳定性造成了一定的影响。
智能电网能有效利用电力资源，提高供电可靠性，实现电网的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全的目标。
2011年起，作为智能电网的关键节点，智能变电站在全国范围内进入全面推广建设阶段，新建220kV变电站按《国家电网公司输变电工程通用设计―110（66）～750kV智能变电站部分》（2011年版）中“第五篇 220kV 变电站通用设计技术导则”的技术方案。
与传统变电站相比，智能变电站最大特征体现在一次设备智能化、设备检修状态化和二次设备网络化，其中二次设备在采样方式和组网形式上都发生了重大的变化，随着电力技术的进步，越来越多的新技术应用到二次系统中，因此研究智能变电站的二次系统设计和设备配置有着重要的意义。
2 220kV智能变电站系统结构以上海地区某220kV变电站为例，智能变电站系统采用三层两网结构，三层即站控层、间隔层、过程层，两网即站控层网络和过程层网络。
2.1 站控层负责变电站的数据处理、集中监控和数据通信，由主机、操作员站、远动通信装置、保护故障信息子站和其他各种功能站构成，是全站监控、管理中心，并与远方监控/调度中心通信。
站控层网络采用百兆星形双网结构，冗余网络采用双网双工方式运行。
站控层网络MMS、GOOSE（逻辑闭锁）、SNTP三网（功能）合一，共网运行，全站数据传输数字化、网络化、共享化。
2.2 间隔层间隔层包括保护、测控、计量、录波、相量测量等，不依赖于站控层和通信网络，可以对间隔层设备进行就地独立监控功能。
智能变电站二次系统结构运维
调试所 高级工程师 王天锷
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1
提纲
变电站信息数字化 智能变电站的层结构 智能变电站二次系统的网络结构 智能变电站运维应注意的事项
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2
变电站信息数字化
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3
变电站信息数字化
变电站二次系统本质上是一个信息交换系统 二次系统是一次系统的镜像
➢ 收集一次设备信息 ➢ 根据负荷对一次设备进行控制 ➢ 根据一次设备的运行状态做出相应的反应
过程层网络设计原则：双重化配置的保护装置应分别接入各自 GOOSE 和 SV 网络，单套配置的测控装置等宜通过独立的数据接 口控制器接入双重化网络，对于相量测量装置，电度表等仅需接入 SV采样值单网。
通用原则
间隔保护测控以及快速保护点对点方式直接采样、直接跳闸。跨间 隔保护间通过GOOSE网交换失灵及闭锁等信息。
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智能变电站的层结构 站控层设备
站控层包括自动化站级监视控制系统、站域 控制、通信系统、对时系统等，实现面向全 站设备的监视、控制、告警及信息交互功能， 完成数据采集和监视控制（SCADA）、操作 闭锁以及同步相量采集、电能量采集、保护 信息管理等相关功能。
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17
智能变电站二次网络结构
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29
智能变电站二次网络结构
主变不配置独立过程层网络， 主变保护、 测控等装置宜接入高、 中压侧过程层网络，主变低压侧过程层 SV 报文、 GOOSE 报文可 接入中压侧过程层网络。 变压保护、 测控等装置接入不同电 压等级的过程层网络时，应采用相互独立的数据接口控制器。
主变不配置独立过程层网络， 主变保护、 测控等装置宜接入高、 中压侧过程层网络，主变低压侧过程层 SV 报文、 GOOSE 报文可 接入中压侧过程层网络。 变压保护、 测控等装置接入不同电 压等级的过程层网络时，应采用相互独立的数据接口控制器。
变电所二次系统基础知识
变电所二次系统原理
电流、电压、相位差测量原理
电流测量原理：通过测量导线上的电压和电阻，计算出电流的大小。 电压测量原理：通过测量电场在电容器上的电荷量，计算出电压的大小。 相位差测量原理：通过比较两个信号的相位差，计算出相位差的大小。
保护原理
继电保护：通过继电器实现电流、电压等电气量的测量和保护动作 差动保护：利用电流或电压的差值作为动作信号，实现快速切除故障 距离保护：通过测量故障点到保护装置的距离，实现选择性切除故障 零序保护：利用零序电流或电压实现接地故障的检测和切除
变电所二次系统设备
继电保护装置
定义：继电保护装置是用于监测电力系 统中的异常情况，并在必要时采取措施 防止设备损坏或系统崩溃的自动装置。
作用：继电保护装置的主要作用是快速、 准确地切除故障设备，并防止事故扩大。
组成：继电保护装置通常由测量元件、逻 辑元件和执行元件三部分组成。
工作原理：继电保护装置通过比较测量 值与给定值的大小，根据比较结果输出 相应的控制信号，以实现设备的保护和 控制。
控制原理
控制原理是变电 所二次系统的重 要组成部分，用 于实现变电所的 自动控制和调节。
控制原理主要包 括输入、输出、 比较和执行等环 节，通过比较设 定值与实际值来 控制输出。
控制原理的实现 依赖于各种控制 元件和传感器， 如继电器、接触 器、变阻器等。
控制原理的应用 范围广泛，不仅 限于电力系统， 还可应用于其他 工业领域。
二次系统的分类： 按功能分为保护、 控制、测量和通 信等类型
二次系统的基本要求
可靠性：确保二次 系统的稳定运行， 避免因故障导致的 一次系统停运。
安全性：保证二次 系统的安全，防止 对一次系统的破坏 和危害。
详解智能变电站PT二次回路及并列原理-精品文档
详解智能变电站PT二次回路及并列原理背景随着宜昌地区电网中智能变电站的数量不断增加，智能变电站中PT二次回路应用越来越广泛，于是我们就对其并列原理做一个简要的分析。
1常规变电站母线PT二次回路及并列原理双母线或单母线分段主接线方式，当其中一段母线电压互感器发生故障并停用时，为保证其电压小母线上的电压不间断，须由另一段母线PT接入待停运的电压小母线。
只有当母联（分段）断路器QF和隔离开关1QS与 2QS匀在闭合的情况下，才允许二次并列。
当切换开关 61QK置于“允许并列”位置（就地并列）时，其触点①②接通，触点③④和⑤⑥断开，双位置继电器KM5动作，其触点 KM5B KM5C接通开放中间继电器 KM1 KM2KM3 KM4 其触点 KM1B KM1C KM2B KM2C KM3B KM3C KM4BKM4a闭合将两段母线PT二次回路并联，此后才允许退出待停母线PT。
若假设I母PT停运，二次并列，则I母PT二次快分开关下侧，可测量到II母PT并列过来的电压（通过二次电缆连接），属于模拟量并列。
2智能变电站PT二次回路及并列原理（以220kV远安变电站为例）远安变220kV母线采用双母线接线方式，设有专用母联断路器。
220kV母线PT分为I舱和II舱，每个舱均有 I ，II 母模拟电压送入，这点与常规变电站不同。
常规变电站的两段母线分别对应两个PT端子箱，在正常运行的情况下（PT二次未并列），I母PT端子箱内只有I母PT的二次电压（模拟电压）输入，不会输入 II 母模拟电压。
现在我们对照远安变220kV母线PT I、II舱的端子排图和二次空开来详细说明智能变电站 PT二次回路及并列原理。
（1） I母PT二次电缆首先从PT二次绕组出来，接入I舱的端子排，再经过 9 个二次快分关。
（2）经过9个二次快分开关后，二次电缆接入到I母PT刀闸机构箱，经过I母PT刀闸的辅助接点串联（当I母PT刀闸拉开后，I母PT二次回路会自动断开），再分为三路电缆ICK（I 母测量、计量电压）至 I 舱、 IBHI（I 母保护电压）至 I 舱、IBHIII 母保护电压）至 II 舱。
智能变电站二次系统结构设计
智能变电站二次系统结构设计摘要：本文主要深入探究了智能变电站的含义，二次配置的方案，系统构成等，通过本人多年的工作经验和工作实际展开论述。
仅供同行参考。
关键词:变电站;系统;设计1 智能变电站的含义智能变电站是智能电网建设的重要节点之一，是在数字化变电站基础上发展形成的新一代变电站。
随着经济与科技的发展，风电、光伏等新能源电力的应用越来越多，这对传统的电力系统设备提出了巨大的挑战。
在这种背景下，电力系统的安全性和可靠性必须提高，作为连接用户和发电站之间的变电站的结构设计也必须进一步优化。
计算机技术以及通信技术的飞速发展，为解决电力系统和变电站所面临的问题提供了新的解决方法———智能变电站，它能将智能化一次设备和网络化二次设备进一步融合起来。
依靠先进、安全、集成和低碳环保的智能化设施，智能变电站能够自动地完成信息的收集、分析、控制以及管理等工作，能够使得全站的信息数字化并且信息能够及时全面地得以共享，与此同时，智能变电站还具有通过及时分析数据为电网作决策提供信息支持以及自动控制的功能。
依靠智能变电站，电网的工作不仅更加低碳环保，效率更高，而且能够消除很多的安全隐患。
智能变电站能够为电网采集全面且及时的数据，通过对数据进行监测、控制和分析，为电网做出正确决策提供可靠的信息支持，同时它也是电网执行命令的部分，因此对智能变电站的结构设计进行优化具有重大的意义。
2 智能变电站二次系统配置方案智能变电站以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求，在智能变电站的发展中，随着装备制造技术、工艺的发展及建设、运行经验的积累，其一、二次系统最终将融合为一体，但目前的技术发展水平还无法实现。
针对二次系统，可以在光纤以太网基础上，进行优化配置：将主保护和计量系统分布式就地实现，后备保护采用站域———广域后备保护系统，本地测量和整定与调度中心整定相结合，以达到后备保护的最优配合和最小的通信负担。
2.1 保护配置其中，保护配置包括线路保护、变压器保护和母线保护。
智能变电站二次系统结构设计
智能变电站二次系统结构设计摘要：电力行业是我国的基础行业之一，近年来，随着电力行业的发展，我国的经济也快速发展，对于我国国民经济的发展及社会的进步，电力行业起到了无可替代的作用。
通过变电站，用户可以与电力部门紧密的连接在一起，因此变电站是整个电网运行稳定的关键。
随着用电用户的增多与技术的革新，电力系统变得越来越复杂，人们对于变电站的要求也越来越高。
本文在智能变电站的基础上分析智能变电站二次系统结构的设计与研究。
以求推动我国智能变电站二次系统结构设计取得突破性进展。
关键词：智能变电站；二次系统；结构设计；设计优化一、智能变电站的含义随着现代经济与科学的快速发展，在光伏发电和风能发电的快速发展下，传统电力系统设备迎来了新的调整。
在这种大趋势下，电力系统的安全性和可靠性的提升受到了人们的广泛重视，且在用户和发电站之间的变电站的结构方面也要进一步的优化和丰富。
在计算机系统和通信技术的发展下，为了实现电力系统和变电站问题的解决，就需要引入新型的变电设备，如智能变电站，通过将智能变电站与网络化的二次设备进行融合来实现变电站工作效率和质量的提升。
在依托于现阶段智能化设施发展的现状下，智能变电站在信息处理自动化、信息共享智能化、信息控制规范化等工作上取得了较好的成绩，并实现了智能变电站的远程高效控制，对智能变电站的发展而言，有着十分重要的意义，此外，通过智能变电站的建设和导入，保证数据分析的高效化开展，让电网工作人员压力降低，并减少人工操作下的安全隐患问题，实现变电站发展的低碳化和高效化。
随着用户的日渐增多，新能源电力的运用将为变电站的发展带来更大的调整，若是智能变电站能够实现电网采集和全面的控制，将实现智能变电站的电网有效控制和电网高效利用，并将智能变电站的电网体系进行优化，实现智能变电站的整体建设。
基于此，我们需要对智能变电站二次系统配置和优化进行研究，以此来推动我国智能变电站的发展。
二、智能变电站的二次系统结构配置与设计优化（一）智能变电站二次系统配置对于智能变电站而言，其围绕着全站数字化和平台网络化进行建设，以信息共享标准化和网络集成数字化作为建设的基本原则。
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线路保护测控
电度表
主变保护测控
母线PT SV网 GOOSE网 至各间隔保 护测控装置
PT 合 并 单 元 EVT1 EVT2
合 并 单 元
智 能 终 端
高 合 并 单 元
中 合 并 单 元
低 合 并 单 元
高 智 能 终 端
中 智 能 终 端
低 智 能 终 端
本 体 智 能 终 端
110/66kV线路1 110/66kV其他线路及分段/母联与线路1相同
本 体 智 能 终 端
110/66kV线路1 110/66kV其他线路及分段/母联与线路1 相同 主变 35kV及以下等级间隔
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5
110kV智能变电站保护系统方案4
电度表
线路保护测控
主变保护测控
母线PT SV网 GOOSE网 至各间隔保 护测控装置 或合并单元
PT 合 并 单 元 EVT1 EVT2
合 并 单 元
智 能 终 端
高 合 并 单 元
中 合 并 单 元
低 合 并 单 元
高 智 能 终 端
中 智 能 终 端
低 智 能 终 端
本 体 智 能 终 端
110/66kV线路1 110/66kV其他线路及分段/母联与线路1 相同 主变 35kV及以下等级间隔
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9
采样同步
时标同步
SHR思源弘瑞
工作机制：合并单元同步采样，输出采样数据打时标， 间隔层设备根据采样数据的时标同步不同合并单元的 采样值 优点：允许报文的发送、传输和接收处理延时在0～ 3ms范围内抖动，可用网络传输 缺点：合并单元依赖同步时钟工作，存在故障集中点
• • • • 对策1：合并单元具备一定的守时能力，跟踪时间+跟踪频率 对策2：防误动，合并单元校验对时的正确性 对策3：防拒动，（保护+合并单元+对时系统）双重化 对策4：采样值同步标志无效时，间隔层设备仍能实现部分不 要求采样同步的功能
PT 合 并 单 元 EVT1 EVT2 110/66kV线路1
智 能 组 件
高 智 能 组 件
中 智 能 组 件
低 智 能 组 件
本 体 智 能 终 端
110/66kV其他线路及分段/母联与线路1相同
主变
35kV及以下等级间隔
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主变保护测控
35kV及以下 分段保护测控
35kV及以下 间隔保护测控
母线PT
SV/GOOSE网 至各间隔保 护测控装置 或合并单元
PT 合 并 单 元 EVT1 EVT2
合 并 单 元
智 能 终 端
高 合 并 单 元
中 合 并 单 元
低 合 并 单 元
高 智 能 终 端
中 智 能 终 端
低 智 能 终 端
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8
采样同步
SHR思源弘瑞
间隔层设备从不同合并单元获取同步的采 样数据 两种同步机制
时标同步：不要求传输延时稳定，适用于网络 插值再采样同步：可靠性高，适用于点对点光 纤
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SHR思源弘瑞
智能终端与合并单元集成为智能组件 点对点光纤的GOOSE和SV报文分时传输，保证SV报文延时稳定
后台监控 远动 高级应用
MMS网 故障录波 网络分析监测 35kV及以下 分段保护测控 35kV及以下 间隔保护测控
电度表
线路保护测控
主变保护测控
母线PT
SV/GOOSE网 至各间隔保 护测控装置 或合并单元
双重化
主变
35kV及以下等级间隔
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3
110kV智能变电站保护系统方案2
电表用点对点光纤输入SV
后台监控 远动 高级应用
SHR思源弘瑞
MMS网 故障录波 网络分析监测 35kV及以下 分段保护测控 35kV及以下 间隔保护测控
例外1：变压器跳分段/母联可通过GOOSE网 例外2：母线保护可用GOOSE网跳闸
间隔独立 保护双重化时，其对应的合并单元和智能 终端也双重化
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4
110kV智能变电站保护系统方案3
SV和GOOSE共网
后台监控 远动 高级应用
MMS网 故障录波 网络分析监测
SHR思源弘瑞
电度表
线路保护测控
SHR思源弘瑞
智能变电站架构及原理
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保护功能可靠性
SHR思源弘瑞
智能变电站的几种架构 关键技术及原理 关键技术的应用
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6
智能变电站建设关键技术
SHR思源弘瑞
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7
保护功能可靠性
SHR思源弘瑞
保护相关SV和GOOSE报文用点对点光纤 传输 保护功能不依赖交换机和对时
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1
网络结构Байду номын сангаас
SHR思源弘瑞
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14:33
2
110kV智能变电站保护系统方案1
后台监控 远动 高级应用
SHR思源弘瑞
MMS网 故障录波 网络分析监测 35kV及以下 分段保护测控 35kV及以下 间隔保护测控