智能变电站技术培训概要
智能变新电站技术培训
合并单元的同步采样技术
3、基于IEEE1588协议的时钟同步 “网络测量和控制系统的精密时钟同步协议”
• 以太网传输，需硬件支持 • 与采样值传输共用链路，可靠性高 • 需交换机支持
合并单元的同步采样技术
IEEE1588时钟同步过程
主从时钟间的偏移量TOffset以及传输延迟TDelay
合并单元采样数据品质因数的处理
内容提要
1 智能变电站自动化系统体系结构
智能变电站定义 智能变电站的技术特征 智能变电站自动化系统的典型结构
智能变电站定义
智能变电站
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。
技术培训
智能变电站新技术
New Technology in Intelligent Substation
主要内容
1 智能变电站自动化系统体系结构 2 非常规互感器及合并单元技术 3 智能一次设备及状态检测技术 4 基于IEC61850的信息建模技术 5 智能变电站的网络通信技术 6 信息一体化平台与高级应用 7 智能变电站自动化系统的设计与调试
智能变电站
信息共享技术
采用基于 IEC61850(DL860)标准 的信息交互模型实现二 次设备间的信息高度共
享和互操作
同步技术
采用 B码、秒脉冲或 IEEEl588网络对时方式实
现全站信息同步
网络传输技术
构成网络化二次回路实现 采样值及监控信息的网络化传输
智能变电站自动化系统的发展过程
智能变电站检测技术培训
详细验收流程
智能变电站检测技术培训
整体考核验收
整体考核应具备条件
整体考核应 具备条件
系统现场验收合格，现场验收的遗留问题已经 处理并经验收测试小组重新测试通过；
系统现场验收后三个月内运行正常，运行 单位提交试运行报告；
现场验收报告和整体考核验收申请报告已 报主管部门审查批复；
整体考核验收大纲已形成正式文本。
模型 测试
关联 测试
包括建立和释放关联 、装置最大关联数、 后台重启时通讯恢复 时间、装置重启时通 讯恢复时间、网络中 断时通讯故障检出时 间及网络短时中断回 复时间的测试。
包括智能变电站保护 装置、测控装置、故 障录波器、监控后台、 远动装置、保信子站、 安全自动化装置等主 要设备的互操作测试。
互操作 测试
互联测试
拉偏 试验、采集单元瞬间掉 电和恢复测试、采集单 元供能切换正确性检验。
供能试验
采集稳定 性试验
智能变电站检测技术培训
包括零漂及暂态过程测试、 采集单元激光输出功率测 试、测量过载能力、小信 号互感器饱和特性测试。
验收内容及要求——过程层功能性能验收
合并单元验收
工厂验收遗留 问题备忘录 （应包含现象 描述、解决方 案和预计解决 时间）
工厂验收结论
智能变电站检测技术培训
工厂验收
验收流程
工厂验收流程主要步骤如下： 1）工厂验收条件具备后，验收工作组开始进行工厂验收； 2）严格按审核确认后的验收大纲所列测试内容进行逐项测试、逐项记 录； 3）在测试中发现的缺陷和偏差，允许生产厂家进行修改完善，但修改 后必须对所有相关项目重新测试； 4）测试完成后，编写验收报告，并报验收工作组确定工厂验收结论。
目录
1 验收术语及定义 2 工厂验收 3 现场验收 4 整体考核验收 5 验收内容及要求
【国网】智能变电站继电保护及相关技术培训
2016年～2020年
第一阶段 2009年～2010年 规划试点阶段，重点开 展坚强智能电网发展规 划工作，制定技术和管 理标准，开展关键技术 研发和设备研制，开展 各环节的试点工作。
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一、智能变电站的发展历程 智能变电站作为统一坚强智能电网的重要基础和节点支撑, 是必不可少的建设内容。 1、第一批试点工程:
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二、智能变电站的基本概念及技术
以太网的工作原理
从以太网节点中可以看到在网路中发送的所有信息，因此我们说以太网 是一种广播网路，即在网络传输中，向所有连通的节点发送消息。 从以太网的工作原理可以看出： １、网络传输中可能发生冲突：在以太网中，当两个数据帧同时被发送 到物理传输介质上，并完全或部分重叠时，就发生了数据冲突。当发生 冲突时，物理网段上的数据都不再有效。 冲突是影响以太网性能的重要因素，由于冲突的存在，使得传统的以太 网在负载超过40%时，效率将明显下降。因此当以太网的规模增大时， 就必须采取措施来控制冲突的扩散，例如使用交换机将网络分段（VLAN 划分等）。 ２、信息在网络中传输是有延时的，而且这种延时是不确定的：监听信 道等待其它信息传输的时间， 排队的时间，冲突的时间等。 保护对采样的快速性和同步性要求高，因此要求直采（不经交换机，不 需排队等候，不会冲突）。 保护跳合闸（本断路器）快速性要求高，因此要求直跳（不经交换机， 不需排队等候，不会冲突）。 保护要求直采直跳（本断路器）的另一个原因是可靠性，没有中间环节
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二、智能变电站的基本概念及技术
过程层装臵-合并单元
合并并同步多个电子式互感器的数据，获取电力系统电流和电压瞬时值， 并以确定的数据品质传输到电力系统电气测量和继电保护设备。 可以接入常规互感器，完成常规互感器的数据采样。 必要时，完成规约转换:电子式互感器采用IEC60044-8协议，合并单元与 保护之间采用IEC60044-8或IEC61850-9-2协议。 需要时，完成电压并列功能。
智能变电站实训报告
一、实训背景随着我国电力事业的快速发展，智能变电站作为一种新型电力设施，以其高效、安全、可靠的特点，在电力系统中发挥着越来越重要的作用。
为了提高电力专业学生的实践能力和综合素质，我们学校特组织了智能变电站实训课程。
通过本次实训，使学生深入了解智能变电站的构成、工作原理、运行方式以及维护方法，为今后从事电力行业打下坚实基础。
二、实训目的1. 使学生掌握智能变电站的基本构成和功能；2. 熟悉智能变电站的运行原理和操作方法；3. 提高学生对电力系统的安全意识；4. 培养学生的实际动手能力和团队协作精神。
三、实训内容1. 智能变电站概述（1）智能变电站的定义及特点；（2）智能变电站的构成要素；（3）智能变电站的发展历程。
2. 智能变电站主要设备（1）一次设备：变压器、断路器、隔离开关、母线等；（2）二次设备：继电保护装置、测控装置、自动化装置等；（3）通信设备：光纤通信、无线通信等。
3. 智能变电站运行原理（1）一次设备运行原理；（2）二次设备运行原理；（3）智能变电站保护及控制原理。
4. 智能变电站操作与维护（1）智能变电站操作流程；（2）智能变电站维护方法；（3）常见故障处理。
5. 智能变电站仿真实验（1）仿真软件介绍；（2）仿真实验操作步骤；（3）实验结果分析。
四、实训过程1. 实训准备（1）学生分组，明确分工；（2）讲解实训要求，强调安全注意事项；（3）分配实训设备，检查设备状态。
2. 实训实施（1）讲解智能变电站相关知识；（2）学生分组进行实操训练；（3）指导教师巡回指导，解答学生疑问；（4）学生汇报实训成果，进行讨论交流。
3. 实训总结（1）学生总结实训心得，提出改进建议；（2）指导教师点评实训过程，指出不足；（3）布置课后作业，巩固实训成果。
五、实训成果通过本次智能变电站实训，学生取得了以下成果：1. 掌握了智能变电站的基本构成和功能；2. 熟悉了智能变电站的运行原理和操作方法；3. 提高了电力系统的安全意识；4. 培养了实际动手能力和团队协作精神。
变电事业部智能变电站继电保护技术规范培训资料.
5.7 母联保护
5.7.a）220kV及以上母联（分段）断路器按双重化配置母联 （分段）保护、合并单元、智能终端； 5.7.b）母联（分段）保护跳母联（分段）断路器采用点对点 直接跳闸方式；母联（分段）保护启动母线失灵可采用 GOOSE网络传输。
5.3 变压器保护
5.3.d)变压器非电量保护采用就地直接电缆跳闸，信息通过本 体智能终端上送过程层GOOSE网。 释 义
1.非电量保护和本体智能终端宜分别配置：非电量保护作为变压器的 主保护，不应依赖于带CPU的任何设备，以保证其跳闸可靠性；采 用就地布置原则，靠近被保护设备安装，故应采用电缆直接跳闸。 非电量信息采用硬接点方式，经本体智能终端上送过程层GOOSE网， 再经测控上送至站控层网络。 2.非电量保护就地电缆直接跳闸实现方案有两种：一种是经主变各侧 智能终端跳闸，一种是直接接入断路器的操作机构；前者可靠性低 于后者，但后者要求非电量保护出口回路具备自保持功能。 3.可采用非电量保护和本体智能终端一体化配置方案。
非电量保护
5.6 断路器保护和短引线保护
5.6.a）断路器保护按断路器双重化配置。 5.6.c）断路器保护跳本断路器采用点对点直接跳闸；本断路 器失灵时，经GOOSE网络通过相邻断路器保护或母线保护跳 相邻断路器。 释 义
1. 断路器保护双重化问题： 双重化的原因：为了防止一套保护跨双网。 双重化的后果：取消跟跳逻辑。 2. 断路器保护跳闸问题： 边断路器保护跳中断路器：通过GOOSE网经中断路器智能终端跳 闸。 断路器保护远跳：通过GOOSE网经线路保护跳闸。
5.1 双重化配置原则
5.1.b)保护装置、智能终端等智能电子设备间的相互启动、相 互闭锁、位置状态等交换信息可通过GOOSE网络传输，双重 化配置的保护之间不直接交换信息。 释 义
智能变电站自动化技术培训-智能变电站网络结构
HMI
GW
Swit ch (1 )
Swit ch (2 )
Swit ch (3 )
Swit ch (N)
IED ... IED IED ... IED IED ... IED
IED ... IED
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网络架构分析
1、总线型拓扑——传输延时分析
典型报文类型或字节数（Bytes）64
SV（265） GOOSE（321） MMS（1024）
共网传输，构建全站一体化网络 ；Ｂ码 SNTP
监控后台
远动终端
网络打印机
站控层 设备
变电站统一网络MMS、SV、 GOOSE、SNTP报文共网
网络拓扑采用单星型架构 接入设备采用 GOOSE、SV、 MMS 共 端 口 传 输 ， 减 少 交 换 机装置
新一代智能变电站通信网络关键技术 网络可视化管理技术
网络的运行状态进行监测 网络的运行状态进行控制 动态拓扑发现 信息建模
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交换机传输延时分析
数据帧通过交换机的延时主要包括： ➢帧发送延时：与帧长度成正比 ➢交换延时：从数据帧最后一位进交换机至数据帧第 一位出交换机所需时间 ➢帧排队时延：数据帧在存储转发队列等待的时间 ➢……
优点：简化站内连线， 实现全站数据共享。
MMS/GOOSE 站控层网络
主变保护
远动机 线路保护
缺点：两类数据传输 时会相互影响，特别
SV/GOOSE 过程层网络 GOOSE
需要注意的是由于带
智能终端
宽和网络负荷等问题
将可能导致数据丢失。
主机/操作员站
断路器保护 ...
SV
合并单元
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智能站组网方式
SV、GOOSE和IEEE1588标准对时三网合一
智能变电站认识实训报告
一、实训背景随着我国电力行业的快速发展，智能电网建设已成为国家战略。
智能变电站作为智能电网的重要组成部分，其技术先进、功能完善，具有高度自动化、信息化和智能化特点。
为了更好地了解和掌握智能变电站的相关知识，提高自身技能水平，我们开展了智能变电站认识实训。
二、实训目的1. 了解智能变电站的概念、构成要素和功能特点；2. 熟悉智能变电站的运行原理和关键技术；3. 掌握智能变电站的设备操作和维护方法；4. 提高电力行业从业人员的综合素质。
三、实训内容1. 智能变电站基础知识实训内容：讲解智能变电站的定义、构成要素、功能特点以及与传统变电站的区别。
实训过程：通过多媒体教学、现场参观等方式，使学员对智能变电站有一个初步的认识。
2. 智能变电站运行原理实训内容：讲解智能变电站的运行原理，包括一次设备智能化、设备检修状态化、二次设备网络化等方面。
实训过程：通过现场参观、实物展示、模拟操作等方式，使学员掌握智能变电站的运行原理。
3. 智能变电站关键技术实训内容：讲解智能变电站的关键技术，如继电保护、自动装置、通信技术、监测技术等。
实训过程：通过现场参观、实物展示、模拟操作等方式，使学员掌握智能变电站的关键技术。
4. 智能变电站设备操作与维护实训内容：讲解智能变电站设备的操作流程、维护方法以及注意事项。
实训过程：通过现场参观、实物操作、模拟演练等方式，使学员掌握智能变电站设备的操作与维护。
5. 智能变电站安全管理实训内容：讲解智能变电站的安全管理制度、安全操作规程以及事故处理方法。
实训过程：通过现场参观、案例分析、安全演练等方式，使学员掌握智能变电站的安全管理知识。
四、实训成果1. 学员对智能变电站有了全面、深入的认识；2. 学员掌握了智能变电站的运行原理、关键技术和设备操作方法；3. 学员提高了电力行业从业人员的综合素质；4. 学员能够熟练进行智能变电站的日常维护和安全检查。
五、实训总结通过本次智能变电站认识实训，我们取得了以下成果：1. 提高了学员对智能变电站的认识，为今后的工作奠定了基础；2. 学员掌握了智能变电站的关键技术和设备操作方法，提高了实际操作能力；3. 学员对电力行业的安全管理有了更深入的了解，提高了安全意识；4. 学员之间的团队协作能力得到了锻炼，为今后的工作积累了宝贵经验。
智能变电站实训总结报告
一、引言随着我国电力行业的快速发展，智能电网建设已成为国家战略。
智能变电站作为智能电网的重要组成部分，其建设与运行对提高电力系统运行效率、保障电力供应安全具有重要意义。
为了提高我国电力行业从业人员对智能变电站的掌握和应用能力，我参加了智能变电站实训课程。
以下是对本次实训的总结报告。
二、实训内容本次实训主要包括以下内容：1. 智能变电站基础知识实训课程首先介绍了智能变电站的定义、发展历程、技术特点等基础知识。
使我对智能变电站有了全面的认识。
2. 智能变电站一次设备实训课程详细讲解了智能变电站一次设备（如变压器、断路器、隔离开关等）的结构、原理、操作及维护。
通过实际操作，我掌握了这些设备的操作方法。
3. 智能变电站二次设备实训课程介绍了智能变电站二次设备（如继电保护装置、自动化装置、通信设备等）的工作原理、配置、调试及维护。
通过实际操作，我熟悉了这些设备的操作流程。
4. 智能变电站监控系统实训课程讲解了智能变电站监控系统的组成、功能、原理及操作。
通过实际操作，我掌握了监控系统在变电站运行中的应用。
5. 智能变电站事故案例分析实训课程分析了智能变电站常见事故案例，使我对事故原因、预防措施及处理方法有了更深入的了解。
6. 智能变电站仿真培训实训课程利用仿真软件对智能变电站进行模拟操作，使我在虚拟环境中熟练掌握变电站设备的操作方法。
三、实训收获1. 理论知识与实践相结合通过本次实训，我将所学理论知识与实际操作相结合，提高了自己的动手能力。
2. 提高对智能变电站的认识实训使我更加深刻地认识到智能变电站的重要性和优势，为今后从事相关工作奠定了基础。
3. 提高团队协作能力实训过程中，我与同学们相互学习、共同进步，提高了自己的团队协作能力。
4. 增强安全意识实训课程强调安全操作，使我充分认识到安全的重要性，增强了安全意识。
四、实训不足与改进措施1. 不足（1）实训时间较短，部分内容未能深入学习。
（2）实训设备有限，无法全面了解智能变电站各类设备。
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对智能变电站概念的进一步理解
调度中心
互动、下放
智能变电站
智能一次设备
智能告警 高级分析决策
相邻变电站
互动
电源
接纳
用户
互动
智能变电站的主要技术特征
• • • • • • • • • 系统建模标准化 系统分层分布化 系统结构紧凑化 信息交互网络化 信息应用集成化 数据采集数字化 设备操作智能化 设与传统变电站的区别
一 次 电 流 一 次 电 压 断 路 器
电流 线圈 电流 线圈 电流 线圈 AD AD AD CPU CPU CPU LED LED IEC60044-8 LED 合并 单元 AD AD AD CPU CPU CPU LED LED LED IEC61850-9-1 IEC61850-9-2 至母差、测控、电能表等
智能变电站的技术优势
1. 简化二次接线，少量光纤代替大量电缆； 2. 非常规互感器绝缘简单无饱和、铁磁谐振等问题； 3. 一次、二次设备之间无直接的电气联系，不存在传输过 电压和两点接地等问题； 4. 信息高度共享，监控、远动、保护、VQC、小电流接 地选线和五防等实现一体化，大大提高集成度和智能化 水平； 5. 二次设备小型化、标准化、集成化并可灵活配置，减小 了变电站集控室的面积； 6. 采用数字信号传输，提高了测量精度，增强了抗电磁干 扰能力。
智能变电站与传统变电站的区别
传统变电站
智能变电站
智能变电站与传统变电站的区别
一 次 电 流 一 次 电 压 断 路 器
开关场
CT CT CT 二次电流 小 CT PT 二次电压 AD 转 换 继 电 器 输 出 继电保护
PT PT PT
CPU
开关量 输入
开入量电缆
控制和信号电缆
操作箱
集控室
传统变电站二次系统结构
IEC61850标准 系统架构 非常规互感器及合并单元 智能一次设备 信息一体化平台
智能变电站的关键技术
智能变电站采用了多种新技术，其整个二次系统的整体架构、配置及与一次系 统的连接方式与传统变电站相比均有较大变化 智能传感技术 数字采样技术 采用电子式互感器实现 电压电流信号的数字化采集 采用智能传感器实现 一次设备的灵活监控 信息共享技术 采用基于 IEC61850(DL860)标准 的信息交互模型实现二 次设备间的信息高度共 享和互操作
技术培训
智能变电站新技术
New Technology in Intelligent Substation
主要内容
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智能变电站自动化系统体系结构 非常规互感器及合并单元技术 智能一次设备及状态检测技术 基于IEC61850的信息建模技术 智能变电站的网络通信技术 信息一体化平台与高级应用
...
保护 测控 装置
分压 器 分压 器 分压 器
操作 回路
CPU GOOSE
智能终端
开关场
集控室
智能变电站二次系统结构
智能变电站与传统变电站的区别
传统变电站屏柜 智能变电站屏柜
智能变电站与数字化变电站
数字化变电站 • 电子式互感器用于扩大数字化技术范围、统 一简化采集源 • IEC61850解决信息建模和互操作问题 智能变电站的重要特征体现“智能” 设备智能化+高级智能应用 数字化变电站技术是智能变电站的一部分 智能变电站是变电站整体技术的跨越 —— 数字化是基础，智能化是手段，可靠、高效 是目的。
第二阶段——过程层采用非常规互感器和常规一次设备
信息的数字化进程触及到了过程层，互感器采用数字输出的电 子式互感器或纯光学互感器，数字量输出采用IEC60044-8或IEC 61850-9-1帧格式。用电缆硬接线实现与常规一次设备的连接。
第三阶段——过程层采用非常规互感器和智能一次设备
智能变电站自动化系统的最终结构形式，由于完全智能化的一 次设备研究相对滞后，采用“常规一次设备+智能终端”方案。 采 样值传输采用IEC 61850-9-2标准，过程层全面网络化。
比较项目 绝缘 体积及重量 CT动态范围 PT谐振 CT二次输出 输出形式 电磁式互感器 复杂 大、重 范围小、有磁饱和 易产生铁磁谐振 不能开路 模拟量输出 电子式互感器 绝缘简单 体积小、重量轻 范围宽、无磁饱和 PT无谐振现象 可以开路 数字量输出
非常规互感器存在的问题
1、远端传感模块的稳定性和可靠性（安置在室外时温度、 电磁干扰等） 2、绕制在陶瓷骨架上的空芯线圈结构的稳定性对测量精度 的影响。 3、对独立结构的有源式电子互感器的远端模块取电技术。 4、光学互感器的传感材料、传感头组装技术、温度和振动 都对测量精度有一定影响，而且长期运行稳定性有待提高。
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智能变电站自动化系统的设计与调试
内容提要
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智能变电站自动化系统体系结构
智能变电站定义 智能变电站的技术特征 智能变电站自动化系统的典型结构
智能变电站定义
智能变电站
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。
智能变电站
同步技术 采用 B码、秒脉冲或 IEEEl588网络对时方式实 现全站信息同步 网络传输技术 构成网络化二次回路实现 采样值及监控信息的网络化传输
智能变电站自动化系统的发展过程
第一阶段——站控层和间隔层采用IEC61850-MMS网络
过程层仍采用常规互感器和常规一次设备。间隔层IED采用 IEC61850标准进行信息建模，间隔层与站控层之间采用映射到 MMS（制造报文规范）的方法进行信息交互。
智能变电站自动化系统的典型结构
内容提要
2
非常规互感器及合并单元技术
非常规互感器 合并单元技术要求 同步采样技术 工程应用
非常规互感器的原理和分类
电子式互感器与常规互感器的比较
电子式互感器通常由传感模块和合并单元两部分构成，传 感模块又称远端模块,安装在高压一次侧，负责采集、调理一次 侧电压电流并转换成数字信号。合并单元安装在二次侧，负责 对各相远端模块传来的信号做同步合并处理。电压等级越高电 子式互感器优势越明显。