智能变电站二次系统结构运维-PPT课件
智能变电站的电气二次系统设计
智能变电站的电气二次系统设计关键词：智能化；变电站；二次设计引言随着智能技术的不断发展，传统的电网系统已经不能满足当前工业与家庭用电的需求，为了更优化电网系统的信息采集与实时监控等相关任务。
在智能电网系统中，对智能变电站的电气二次系统设计可以有效提升我国电网供应质量，电气系统的设计直接影响着智能变电站的稳定和安全性。
1智能变电站设计概述智能变电站的运行效率要高出传统变电站两倍以上，所以这就表示智能变电站工程建设时间也要高出传统变电站建设时间，同时这一工程建设的消耗也高于传统变电站的几倍，这就使得智能变电站在建设过程中出现了大量潜藏问题亟待解决。
那么相关建设单位在工程建设开始前就要对项目设计工作进行深度思考，并且在思考过程中还要认真分析项目建设的意义，当充分了解到了工程建设的意义后就需要对其进行简单的可行性研究，接着整理出文件交给有关部门进行下一步分析，若是有关部门对于建设部门的可行性研究无异议，那么建设单位就需要根据相关文件开展各项工作，这一工作环节就是智能变电站的一次设计。
当项目设计结束后有关部门还会对施工单位的设计文件进行二次评审，在评审过程中有关部门就会通过施工单位给出的文件对工程进行更加深入的分析。
当有关部门对施工单位二次提交文件的内容分析结束后，施工单位就可以进入下一步的工程建设阶段，这也就是智能变电站的二次设计。
当工程二次设计被有关部门审批通过后，施工单位就可以根据施工文件进行招标设计，同时对工程建设所需的设备材料等进行招标，最后开展实际的工程建设工作。
2智能化变电站电气二次设计的原则对于智能化变电站的运行来说，电气二次设计是保障系统正常运行的关键，系统设计的完善不仅能够提升电力系统的继电控制保护能力，同时还能够维护整个用电系统的稳定运行。
因此，当技术人员进行电气二次设计时应该遵循以下原则：（1）技术人员应该严格遵循相关技术规范与标准，保障设计的规范性。
（2）技术人员还应该满足智能变电站的技术应用要求，进而保障站控层、监控层等关键设备之间的信息传输与共享需求，实现数据的快速处理，提高系统的运行效率。
基于物联网技术的智能变电站二次运维管理系统
电力电子Power Electronic电子技术与软件工程Electronic Technology&Software Engineering 基于物联网技术的智能变电站二次运维管理系统文/保积秀张真闫涵（国网青海省电力公司电力科学研究院青海省西宁市810001）摘要：本文针对智能变电站继电保护存在的问题提出了基于物联网技术的智能变电站二次运维管理系统，便于运维管理人员减轻工作量，提高工作效率。
关键词：物联网；运维管理；台账核查；装置检验；跳闸事件物联网技术作为新信息时代的产物，已被应用到各行各业方方面面，将物联网技术应用到智能变电站二次运维管理系统中，通过编码技术、射频识别技术、RFID、传感器技术等，实现对二次设备台账信息等数据的智能采集，为智能变电站二次系统的运行维护与管理打好夯实的数据基础，为跳闸事件记录的分析提供了数据依据。
1变电站继电保护运维管理现状目前变电站继电保护专业运维管理工作人员压力大，继电保护装置台账、设备缺陷、装置检验、保护动作情况等信息都是人工录入系统，工作量大、效率低、数据不准确、与实际情况有偏差，已基本达不到智能变电站快速发展的运维需求，甚至填写信息时间容易延误，导致管理人员不能及时准确掌握实际情况，对变电站二次运维管理工作造成严重影响。
物联网核心技术——传感器技术及射频识别技术等新信息技术既能有效保证二次系统基础数据的准确性和全面性，又能减轻运维管理人员工作量，是新一代继电保护智能管控系统强大的技术支撑。
2物联网技术自2019年国家电网公司“两会”做出全面推进"三型两网”建设，加快打造具有全球竞争力的世界一流能源互联网企业的战略部署后，建设泛在电力物联网已成为"三型两网、世界一流”战略目标的核心任务。
物联网技术作为一种新型通信网络，能实现智能化识别、定位、监控与管理，将物联网技术应用到变电站二次系统中也是智能电网技术发展到一定阶段的必然产物。
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首先是监测与控制系统，该系统对变电站中的各个设备进行监测和控制。
传感器和监测装置将设备的相关参数和工作状态信息采集并传输给监测与控制系统，通过该系统可以实时了解变电站的运行状态。
监测与控制系统将根据设定的参数进行自动控制操作，以确保变电站的正常运行。
其次是保护系统，保护系统通过监测变电站的电气参数和设备状态，及时采取措施以保护电力设备和传输线路的安全与正常运行。
保护系统中的继电器、开关和保护装置会接收、处理并响应来自各个设备的信息，以及时切断故障设备，并将相应的告警信号传输给控制中心。
第三个部分是电力管理系统，该系统主要用于对电网的运行状态进行实时监测、分析和预测，以及对电力负荷的调整与控制。
电力管理系统通过采集变电站的数据，包括电压、电流、功率因数等参数，对电网的电量进行统计和分析，并根据需求进行智能调控，保证电网的安全、稳定和高效运行。
最后是通信网络系统，该系统是实现智能变电站信息传输与共享的基础。
通信网络系统将二次系统各个部分的信息进行集中管理和传输，以保证信息的实时性、准确性和可靠性。
通信网络可以使用有线通信和无线通信技术，将数据传输到控制中心，并实现与其他智能电网设备的互联互通。
在智能变电站的二次系统中，信息流是实现智能化运行的核心。
各个部分的数据采集和传输构成了信息流的基础。
监测与控制系统通过传感器和监测装置采集设备的参数和状态信息，并将其传输到控制中心；保护系统通过继电器和保护装置采集故障设备的信息，并将告警信号传输到控制中心；电力管理系统将变电站的数据传输到控制中心进行分析和决策；通信网络系统将各个部分的信息进行传输和共享。
控制中心是智能变电站二次系统信息流的汇聚和处理中心。
控制中心负责接收和处理来自各个部分的数据，并进行分析和决策。
通过对数据的分析和处理，控制中心可以实时监测变电站的运行状态，并根据需要做出相应的控制和调整。
总的来说，智能变电站的二次系统网络结构以及其中的信息流是实现智能化运行的关键。
220kV智能变电站二次系统结构与设备配置
３ ． ２保护采样 、跳 闸方式的转 变 为 了满 足继 电保护 装置 对 电流 电压量 采 样 以及 保护 出 口跳 闸 的可靠 性及 实 时性 的要
在 一次设 备智能化、设备检修状态化和二次设 智 能终端等构 成，是一次设备与间隔层设备的 求 ，同时 出于降低 工程造 价的 目的 ，智能变 电 备 网络 化，其中二次设备在采样方式和组 网形 转换接 口，完 成电流电压量的采样、设备运行 站保护采样和跳 闸均采用 “ 直采直跳” 。考虑 式上都 发生了重大的变化，随着 电力技术 的进 状 态信 号的监测 和分合 闸命令 的执 行等。 到全 站保护装置均 为就地下放布置 ，故 Ｓ Ｖ采 步 ，越 来越多的新技术应用到二次系 统中，因 用 点对点方式 ，２ ２ ０ ｋ Ｖ及 ｌ １ ０ ｋ Ｖ ＧＯ ＯＳ Ｅ为独 ３ 智能变 电站 与常规 变电站 的二 次设 备 此研 究智能变 电站的二次系统设计和设备配置 立组双 星形 网方式。 目前随着保护就地化推广 有 着重 要的意义。 比较 及 优势 展现 ，出现 了不 少关 于 ２ ２ ０ ｋ Ｖ分 布式
Ｉ ｌ ｌ ／ Ｉ Ｖ 区 通 信 网 关 机
站控层设备配置 【 关键词 】智能变电站 系统结构 二 次设备 配
置
站控层 交换机 × ２ 规约转换
通信规约
１ ０ ３ ／ ｍｏ ｄ ｂ ｕ ｓ等 量等功能。
站控层交换机 × ４ ６ １ ８ ５ ０
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 。 ２ ０ １ １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 ２ ２ ０ ｋ Ｖ变 电站 按 《 国 家 电 网 公 司 输 变 电工 程 通 用 设 计 一 １ １ ０（ ６ ６ ）～ ７ ５ ０ ｋ Ｖ 智 能变 电站 部 分》 （ ２ ０ １ １年 版 ）中 “第 五篇 ２ ２ ０ ｋ Ｖ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
智能变电站二次设备调试及维护
智能变电站二次设备调试及维护摘要：智能变电站二次设备是变电站的重要组成部分，包括保护装置、智能终端、交换机等。
这些装置的正常运行对于变电站的安全稳定至关重要。
设备调试和维护是保障设备正常运行的重要环节，能够发现和解决设备故障和问题，及时进行维护和保养。
关键词：智能变电站；二次设备；调试及维护引言：在大时代背景的影响下，我国的变电站也越来越向信息化、智能化靠近，变电站作为电力传输的重要环节，我国要对智能变电站的二次设备进行重点的调试和维护，研究开展智能变电站二次设备调试的重要性。
变电站对整个电力传输起到核心作用，加大对智能变电站的管理和调控。
一、开展智能变电站二次设备调试与检修的重要性智能变电站作为能源系统中的重要组成部分，承担着电力传输、配电和监控等多种功能。
其中二次设备是智能变电站的重要组成部分，其主要功能是采集、传输和处理变电站的监测数据，为变电站的运行和管理提供重要支撑。
因此，开展智能变电站二次设备调试与检修具有以下重要性：1.确保变电站的安全稳定运行。
二次设备是智能变电站监测、控制和保护的重要环节，其运行状态的稳定性和可靠性对变电站的安全运行具有重要的影响。
通过对二次设备进行调试和检修，可以及时发现和解决设备故障，保证设备的正常运行，提高变电站的安全稳定性。
2.提高变电站的运行效率。
二次设备可以实时采集变电站的运行数据，并将其传输到监测中心进行处理和分析。
通过对二次设备进行调试和检修，可以提高设备的准确性和灵敏度，保证数据的准确性和可靠性，从而提高变电站的运行效率。
3.优化变电站的管理和维护。
二次设备是变电站管理和维护的重要工具，通过对设备进行调试和检修，可以及时发现设备的故障和问题，减少维护成本和时间。
同时，可以优化设备的运行和管理流程，提高设备的可维护性和可管理性，从而实现对变电站的全面管理和维护。
因此，开展智能变电站二次设备调试与检修对于保证变电站的安全稳定运行、提高运行效率和优化管理和维护具有重要的意义。
培训课件-二次系统
数据可靠性
选用高可靠性的硬件设备，采取容错 技术和负载均衡等措施，确保系统稳 定运行。
优化软件架构，提高软件质量，实施 软件测试和版本控制等措施，保障系 统稳定性和可靠性。
采用数据校验和备份恢复等策略，保 障数据的可靠性、完整性和可用性。
二次系统的故障处理与维护
故障预防
建立完善的故障预防机制，定期进行巡检、 维护和更新，提前发现并解决问题。
总结词
监控、保护、控制
保护功能
二次系统可对发电机组及其辅助设备进行保护，有效防止 设备损坏或事故扩大。
监控功能
二次系统在发电厂中作为监控系统，能够实时监测发电机 组及其辅助设备的运行状态，及时发现异常情况并进行报 警。
控制功能
二次系统能够控制发电机组的启动、停机等操作，提高发 电厂运行效率。
二次系统在变电站的应用
故障处理
建立健全的故障处理流程，快速响应并恢复系统正 常运行，同时分析故障原因，总结经验教训。
维护计划
制定科学的维护计划，定期进行软硬件维护 、性能优化和升级，提高系统性能和可靠性 。
08
总结与展望
二次系统在电力系统中的重要性
1
二次系统是电力系统中不可或缺的重要组成部 分，它能够保证电力系统的安全、稳定、可靠 运行。
总结词
智能化、自动化、高效化
自动化
二次系统能够实现自动调节和自动控制， 对变电设备进行自动操作，提高变电站的
运行效率和可靠性。
智能化
二次系统在变电站中能够实现智能化控制 ，通过采集数据和信息处理，对变电设备 进行实时监控和数据分析。
高效化
二次系统的高效化体现在其能够提高设备 的运行效率，减少设备的停机时间和维护 成本。
智能变电站运维管理-谢宗喜PPT课件
常规变电站
智能变电站
信息交换及部分逻辑依靠电 缆接线实现。
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信息交换依靠网络配置文件 来实现。
5
01:43
一、智能变电站与常规变电站的主要区别
2.信息传输方面
装置1
软压板 GOOSE
数据集
GndPDIS1.Op.general GndPDIS1.Op.PhsA GndPDIS1.Op.PhsB GndPDIS1.Op.PhsC
第二阶段：智能变电站专业技能培训（按专业）；
培训对象：各专业对应人员
第三阶段：智能变电站运维仿真系统开发应用。
培训对象：运维人员
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01:43
二、智能变电站投运准备
2. 参与联调
运维人员参与联调要解决的问题：
验证自动化系统网络通信的“二次回路”是否正确； 验证顺序化操作逻辑是否正确； 确保数字化变电站自动化系统网络通信过程与系统配
智能变电站设备运行（监控）、维护、操作、验收、 检修、试验手段均发生了变革，调控、运维、检修及 生产管理人员均需要掌握相关环节的工作要点。
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1.开展培训
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二、智能变电站投运准备
操控智能一体化 设备状态监测 运行巡视要点 设备管理维护
智能调度系统 监控信息变化 新设备、新功能
SMV 光纤 ECT
MU
端子箱
A/D
交
保开
流 输 入
转 换
护 逻 辑
入GOOSE 开 出
(CPU)
组组
组
件件
件
人机对话模件 IED
传统微数机字保化护保护
智能变电站
•
控室内。
•
优点:有利于观察信号，方便调试，结构简单，价格相对较低。
•
缺点：耗费大量的二次电缆,容易产生数据传输瓶颈问题,其可扩性
•
及维护性较差。
• (2)分布式自动化系统硬件结构，如图8-23所示
•
分散分布式就是将变电所分为两个层次，即变电站层和间隔层。分
•
散分布式布置是以间隔为单元划分的，每一个间隔的测量、信号、
• 图8-24变电所自动化的软件系统框图
8.8.2智能变电站 • 智能变电站（smart substation）采用先进、可靠、集成、低碳、环保的智能设备，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，自动完成信息采集、测 量、控制、保护、计量和监测等基本功能，并可根据需要支持电网实时自动控制、智能 调节、在线分析决策、协同互动等高级功能的变电站。 • 1．智能变电站的主要技术特征 • 智能变电站的主要技术特征体现在： • （1）一次设备智能化 • （2）二次设备网络化 • （3） 通信规约标准化 • （4）运行管理自动化 • 2．智能变电站的功能 • 顺序控制功能 • ②设备状态可视化功能 • ③设备状态在线监测功能 • ④设备状态检修功能 • ⑤智能告警及分析决策功能
• ⑥故障信息综合分析决策功能
• ⑦经济运行与优化控制功能
• ⑧站域控制功能
• ⑨站域保护功能
• 3．智能变电站的结构
• 智能变电站采用三层设备两层网络结构，简称“三层两 网”。“三层”是指站控层、间隔层、过程层三层设备， “两网”是指站控层网络，过程层网络构成的分层、分布、 开放式网络。其结构如图8-25所示。
• （2）微机保护功能
• 在变电站自动化系统中，微机保护应保持与通信、测量的独立性，即通信与测量方面的 故障不影响保护正常工作。微机保护还要求其CPU及电源均保持独立。微机保护子系统 还综合了部分自动装置的功能，如综合重合闸和低频减载功能。这种综合是为了提高保 护性能，减少变电站的电缆数量。
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当间隔层保护、测控装置集中布置时，除保护装置外 SV 报文， 除保护 跳闸外 GOOSE 报文宜统一采用网络方式、共网传输（ SV 报文也可统一 采用点对点方式）。
220kV 、110kV （66kV）宜按照电压等级配置过程层网络，除线变组 或扩大内桥接线外各电压等级需配置中心交换机用于同一电压等级过程层 跨间隔数据的汇总与通信。
变电站信息数字化
常规变电站使用电量信息进行信息交换，使用电缆作为信 息传输载体
变电站信息数字化
电缆传输信息每根电缆芯传输一个信息量，因此二次 安装工作量大
变电站信息数字化
所有信息都是点对点传输，可靠性很高但结构臃肿复杂
变电站信息数字化
每根电缆芯线都承受一定的电压或电流，都存在绝缘问 题的可能，都存在被外界磁场干扰的可能性 变电站二次系统接线复杂，点多面广，运行环境差，这 些特点直接导致二次系统容易出现各种各样的异常情况 和故障
智能变电站体系结构介绍
调试所 高级工程师 王天锷
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
பைடு நூலகம்
变电站信息数字化
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
变电站信息数字化
变电站二次系统信息完全数字化，信息传输媒介光纤化 可从根本上解决上述问题（二次动力电缆除外） 信息数字化使变电站二次结构更加清晰，设备功能更加 专一，数据可以共享，安装强度大大降低， 目前的问题是设备质量、光缆安装的质量、设计缺陷、 参数配置等问题、运维人员的技能等问题，但这些问题 都是可以解决的问题，不是硬伤
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。
智能变电站二次网络结构
智能变电站二次网络结构
智能变电站是采用先进、可靠、集成和环保的智能设备，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，自动完 成信息采集、测量、控制、保护、计量和检测等基本功能，同时， 具备支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策和协同互动 等高级功能的变电站。
在计算机领域中，网络是信息传输、接收、共享的虚拟平台，通过 它把各个点、面、体的信息联系到一起，从而实现这些资源的共享
智能变电站二次网络结构
三层一网：三层一网即站控层/间隔层/过程层三网合一
智能变电站二次网络结构
三层两网是指三层设备两层网络，及过程层和站控层交 换机独立配置
智能变电站二次网络结构 根据网络传输的内容过程层-间隔层网络可以分为
SV网
Goose网 SV和GOOSE共网
SV 网络
GOOSE 网络
智能变电站二次网络结构
110kV电压等级：
对于单母线或双母线接线，当间隔层保护、 测控装置集中 布置时，110kV 过程层宜设置单星形以太网络，GOOSE及 SV报文宜采用网络方式传输，GOOSE网与SV 网共网设置； 当保护、测控装置下放布置时，GOOSE及SV均不组网，采 用点对点方式传输。
变电站信息数字化
如何将变电站大量的信息数字化，并将这些信息在光纤中传输
电 缆
光 缆
变电站信息数字化
智能变电站二次系统的核心
确定开入开出信息 传输格式 确定了变电站的 体系结构
确定电流电压传 输格式
IEC61850
变电站的配置文件 统一规约
智能变电站的层结构
智能变电站的层结构
根据功能，将智能变电站分为三层结构：
SV 、GOOSE 网络
智能变电站二次网络结构
智能变电站二次网络结构
传统变电站二次网络结构
智能变电站二次网络结构
智能变电站网络结构图
智能变电站二次网络结构
传统变电站二次结构图
智能变电
智能变电站二次网络结构
智能变电站二次系统
智能变电站二次网络结构
站控层/间隔层网络设计原则：220kV及以上变电站站控层/间隔层 网络宜采用双重化星形以太网络，110kV（66kV）变电站站控层/ 间隔层网络宜采用单星形以太网络。 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。
站控层
间隔层
过程层
智能变电站的层结构
传统变电站的二次体系结构
智能变电站的层结构 过程层包括
变压器、断路器、隔离开关、电流/电压互
感器等一次设备及其所属的智能终端、合
并单元以及在线监测装置。
智能变电站的层结构
间隔层包括
间隔层设备一般指继电保护装置、系统测控装置、 监测功能组主IED 等二次设备，实现使用一个间隔 的数据并且作用于该间隔一次设备的功能，即与各 种远方输入/输出、传感器和控制器通信
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。 GOOSE网络按电压等级分别组网。测控，备自投装置、低周减载 装置、故障录波器及网络分析仪等通过合并单元点对点获取采样数 据，通过GOOSE网执行保护跳闸及信息采集。
智能变电站二次网络结构 220kV电压等级：
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。