智能变电站技术(详细版)讲解
智能变电站合并单元技术规范(清晰版)讲解(汇编)
Q / GDW 212 — 2008ICS 29.240国家电网公司企业标准 Q / GDW 426 — 2010智能变电站合并单元技术规范The technical specification for merging unit in Smart Substation2010-××-××发布2010-××-××实施国家电网公司发布Q/GDWQ / GDW 426 — 2010I目次前言···································································································································································II 1 范围·····························································································································································1 2 引用标准······················································································································································1 3 基本技术条件··············································································································································1 4 主要性能要求·········································································································.....................................3 5 安装要求......................................................................................................................................................4 6 技术服务......................................................................................................................................................4 编制说明.. (7)Q / GDW 426 — 2010II前言由于现行国家标准、行业标准、企业标准和IEC 标准等未统一智能变电站合并单元的技术要求等内容，为使智能变电站合并单元选型、设备采购等工作有所遵循，特编制本标准。
智能变电站合并单元(MU)产生延时基本原理及检测技术探讨
智能变电站合并单元（MU）产生延时基本原理及检测技术探讨一、传统变电站二次信号采集原理传统变电站的二次模拟量采集方式是，通过电缆将电磁式互感器的二次电压、电流直接连接至保护、测控等设备，这些设备通过内部模拟量采集电路直接同步采样转换为数字量，从而实现测量、保护等功能。
由于是对各相模拟量在内部进行直接、同步采样，且是对全部通道进行等间隔采样，故可确保各通道相位差恒定，相差极小，不影响各种测控功能的精度。
二、智能变电站二次信号采集方法及延时原理智能变电站的二次量接入由以前的模拟量接入改为经光纤的数字量接入。
智能变电站的二次电压、电流采集方式主要有以下几种：1.电子互感器+MU方式电子式互感器的采集器一般安装在户外，采集器内置采样电路直接将一次电压电流量转换为数字量，经光纤送入合并单元（MU）。
多相采集器的多路数字量信号送达MU，由MU将多路数字信号同步并合并组合成一组数字信号送到测控、保护设备。
由于需要CPU进行模数转换和数字处理和传输，必然产生延时。
此种方式的信号总传输延时时间为：传输延时= 采集器采样时间+ 采集器的数字信号输出延时+ MU接收延时+ MU处理延时+ MU报文输出延时2.传统电磁式互感器+MU方式传统的电磁式互感器的二次模拟量经电缆接入MU，MU多路同步采样后经光纤送至测控、保护设备。
此种方式的总传输延时时间为：传输延时= MU采样延时+ MU处理延时+ MU报文输出延时3.级联方式此种方式中，电磁式电压互感器的二次电压经电压MU转换成数字量送至下一级MU（如线路MU），后者对电磁式电流互感器的二次电流进行采样，并与电压MU过来的电压数字量进行同步，组合成一组数字量送入测控、保护设备。
这种方式的总传输延时时间为：传输延时= 上一级MU延时+ 同步处理延时+ 报文输出延时三、智能变电站二次信号同步方法1、相位误差产生的基本原理由于在信号传输各环节均存在延时，而且由于不同信号所经历的传输环节可能不同，因而各不同信号到达最终的测控、保护装置时延时可能会不相同，该不同表现的即是产生各相之间错误的相位差（见下图）。
智能变电站的知识介绍
GOOSE的典型配置
110kVGOOS E：
GOOSE1 Addr:01-0C-CD-01-00-11 Vid:011 Priority:4 MinTime:10 MaxTime:2000
GOOSE3 Addr:01-0C-CD-01-00-12 Vid:012 Priority:4 MinTime:10 MaxTime:2000
智能站与常规站的区别
站控层 网络层 间隔层
智能站与常规站的区别
➢ 常规站是通讯规约（IEC103)只作为通信规范站控层、网络 层、间隔层光纤或双绞线以太网利用现有二次技术/结合一次 设备运行模式/习惯与传统变电站一致；智能变电站是 IEC61850标准不仅作为通信规范，IEC61850标准规范采样 /传输等模式，光纤或双绞线以太网，站控层、间隔层、过程 层，一/二次设备使用光缆连接，用智能互感器/开关，其余 一次设备与传统变电站一致。
合并单元
合并单元：信号合并、数据同步、分配信号、供电
智能化的一次设备
智能就地柜备视图及正视图
智能就地柜
➢ 智能就地柜功能强大，在传统的开关场的端子箱基础上，使 用了新型温度控制，抗干扰技术、防潮，空气循环、防尘防 水、除湿汇控柜的设计，温度/湿度的控制采用了温湿控制器 处理；采用均匀放置来实现防潮的处理；其独特的外形及布 局完成空气循环、抗干扰等。
相
相
C相 相 相 相 相 1
1
A相 相 相 相 相 2
相
相
B相 相 相 相 相 2
相
相
C相 相 相 相 相 2
2
相相相相1 相相相相1 相相相相1 相 相 / PMU 相相
I EC60044- 8 I EC61850- 9- 1 I EC61850- 9- 2
图解智能变电站工作原理
智能电网是将现代信息系统融入传统能源网络构成的新电网系统，从而使电网具有更好的可控性和可观性，解决传统电力系统能源利用率低、互动性差、安全稳定分析困难等问题，从而实现电网的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全的目标。
1.1智能变电站工作原理智能电网作为未来电网的发展方向，渗透到发电、输电、变电、配电、用电、调度、通信等各个环节。
而在上述这些环节中，智能变电站无疑是最核心的一环。
智能变电站是由智能化一次设备和网络化二次设备分层构建，是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。
智能化一次设备主要包括智能变压器、智能高压开关设备、电子式互感器等。
例如：智能变压器与控制系统依靠通信光纤相连，可及时掌握变压器状态参数和运行数据。
在实现一次设备实现通讯的基础上，网络化二次设备分层构建还需要一个具有广泛适用性、功能强大的通讯协议，使各种设备能通过协议实现互操作，才能让变电站的智能化变为可能。
这个通讯协议就是IEC61850。
IEC61850标准实现了智能变电站的工程运作标准化，使得智能变电站的工程实施变得规范、统一和透明。
通过对设备的一系列规范化，使其形成一个规范的输出，实现系统的无缝连接。
1.2各种设备之间互操作的可靠性安全和可靠永远是电网系统不可逾越的原则，而众多不同厂家的设备连接到一起，设备之间互操作的可靠性问题也是一个难关。
为了保证整个智能变电站系统的可靠性运行及响应速度，必须依靠变电站验收时各种试验及系统联调。
由于智能变电站的设备分为过程层、间隔层、站控层3层，因此智能变电站的验收应根据智能变电站的特殊性，在验收时需制定相应验收计划。
总的来说，智能变电站的验收项目主要有过程层设备验收、站控层设备验收及主要系统功能验收等项目。
智能变电站以太网交换机讲解
变电站综合自动化
智能变电站以太网交换机
1、特点：
采用存储-转发机制， 消除冲突 MAC 地址学习、优先级和VLAN技术可以优化数据流 双绞线端口支持自动协商和自动交叉功能
即插即用，易于实现 采用RSTP支持各种拓扑结构 (总线, 星形, 环形, 网状)
Hub采用的CSMA/CD链路访问机制已经过时
2 2
◆多个出口数据队列，较高优先 级的数据可以先被发送
◆对实时数据（如声音/GOOSE）
减少抖动和网络延迟
◆与802.1Q VLAN共享标签字节
重庆电力高等专科学校
变电站综合自动化
智能变电站以太网交换机
4、组播处理
重要性
过程层通信(GOOSE和采样值)均依赖组播！
装置组播过滤方案
A B
●普通交换机把组播向所有端口转发（当广播处理） ●以太网卡硬件依靠Hash算法进行过滤 ●很可能误收！
智能变电站以太网交换机
6、组播运作步骤
-要接收某个组数 据的设备需发送 Declaration A B -组播数据发送 者、转发者需 Register
组播运 作步骤
-转发者重新 组织发送 Declaration
C
D
-长时间无 Declaration时会 终止组播的发送
重庆电力高等专科学校
变电站综合自动化
重庆电力高等专科学校
变电站综合自动化
智能变电站以太网交换机
2、IEC 61850交换机的网络管理功能
重要
不重 要
●IGMP Snooping ●链接聚合 (IEEE 802.3ad) ●三层交换
可选 ●网络状态显示, 统计, 故障分析 功能(SNMP) ●Rapid Spanning Tree (IEEE802.1w专科学校
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
15
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
12
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
6
智能站组网方式
SV、GOOSE和IEEE1588标准对时三网合一
智能变电站技术导则介绍
目录背景概述智能变电站技术导则概要主要内容热点问题中国坚强智能电网发展战略框架构建以特高压电网为骨干网架、 构建以特高压电网为骨干网架、各级电 网协调发展的坚强智能电网一个目标两条主线2009-2010年 2009-2010年： 2011-2015年 2011-2015年： 2016-2020年： 2016-2020年 研究试点阶段 全面建设阶段 完善提升阶段技术上实现信息化、自动化、 技术上实现信息化、自动化、互动化 管理上实现集团化、集约化、精益化、 管理上实现集团化、集约化、精益化、标准化三个阶段四个体系电网基础体系 技术支撑体系 智能应用体系 标准规范体系坚强可靠 经济高效 清洁环保 透明开放 友好互动五个内涵六个环节发电 线路 变电 配电 用户 调度坚强智能电网的战略目标建设以统一规划、统一标准、统 一建设为原则，以特高压电网为骨干 网架、各级电网协调发展，具有信息 化、自动化、互动化特征的国家电网。
统 一智 能“统一”是前提，“坚强”是基础， “智能”是关键。
统一性、坚强网架、 智能化的高度融合，决定了国家电网 未来的发展方向。
4坚 强工作方针“统筹规划，统一标准，试点先行，整体推进”5变电站自动化现状-常规变电站 变电站自动化现状 常规变电站采集资源重复、 采集资源重复、设计复杂 变电站内存在多套系统 变电站内存在多套系统 数据采集要求不一致 大量设备都有数据采集单元 系统、设备之间互操作性 互操作性差 系统、设备之间互操作性差 通信规约繁杂 缺乏一致性测试、 缺乏一致性测试、权威认证 线性点表传输割裂了数据之间的联系变电站自动化现状-常规变电站 变电站自动化现状 常规变电站信息不标准不规范， 信息不标准不规范，难以充分应用 原理、算法、 原理、算法、模型不一致导致信息输出不一致 装置信息输出不平衡 通讯规约的信息承载率低数字化变电站国网公司“十一五”科技发展规划: 提高电网运行管理控制水平的六个重点技术领域 电网自动化技术 数字化变电站技术 特征：IEC61850及电子式互感器应用 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IEC61850 的内容系统概貌 1 介绍和概述 2 术语 3 总体要求 4 系统和项目管理 5 功能的通信要求和设备模型 数据模型 变电站和馈线设备的基本通信结构 7-4 兼容逻辑节点类和数据类 7-3 公用数据类配置 6 变电站自动化系统配置描述 语言抽象通信服务 变电站和馈线设备的基本通信结构 7-2 抽象通信服务接口 抽象通信服务接口(ACSI) 7-1 原理和模型 映射到实际通信网络 8-1 映射到 映射到MMS和ISO/IEC8802-3 和 9-1 通过单向多路点对点串行通信链路采样值 9-2 ISO8802-3之上的采样值 之上的采样值测试 10 一致性测试标准制定的主要目的互操作性 为不同厂家的设备互联提供互操作性,即不同制造 厂家提供的智能设备可交换信息和使用这些信息 执行特定功能 自由配置 满足变电站自动化系统（SAS）功能和性能的要 求；可灵活配置，将功能自由分配到装置中，支 持用户集中式（如RTU）和分散式系统的各种要求 长期稳定性 支持未来的技术发展，因为它可兼容主流通讯技 术而发展，并可伴随系统需求而进化电子式电流互感器的特点优良的绝缘性能 不含铁芯，消除了磁饱和，铁磁谐振 光缆传输，抗电磁干扰 低压侧无开路引入高压的危险 动态范围大 频率相应宽 不充油，不充气，无易燃易爆的危险 体积小，重量轻 消耗有色金属少，符合国家产业发展 数字接口，符合数字化电站的发展潮流目前数字化变电站主要存在的问题由于前期没有规范，因此实现方法百花齐放，不能形成标准化 建设思路，各地试点站都要创新 采用的主要关键技术IEC 61850及电子式互感器，解决的是站 内数字化问题，较少考虑电网的高级应用需求、与生产管理的 融合及资产管理等功能，没有解决IEC61850／61970的问题 功能与常规站相当，缺乏对变电站系统级综合应用功能的考虑 对于网络架构缺乏系统性的综合网络可靠性及经济性的研究 （特别是过程层的组网），网络设备成本偏高 在试点站运行过程中暴露出来的问题已较明显，可靠性有待提 高（特别是电子式互感器的高压侧供电问题） 缺乏检验、试验评估体系 总体上处于试验阶段智能变电站与数字化变电站的关系数字化变电站的功能是智能变电站发展的基础， 数字化变电站的功能是智能变电站发展的基础，数 字化变电站技术是智能变电站的一部分 智能变电站是进一步综合站内功能与发展对外支撑 智能变电站的重要特征体现“智能 设备智能化+高级 智能”设备智能化 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 智能变电站并不要求高度数字化， 智能变电站并不要求高度数字化，例如全站采用电 子式互感器 智能变电站是一种理念、一种符号， 智能变电站是一种理念、一种符号，不应简单按字 面理解智能，例如也可称为”数字化变电站 数字化变电站2.0”、未 面理解智能，例如也可称为 数字化变电站 、 来变电站 智能变电站是变电站整体技术的跨越智能变电站概念智能 变电 站技 术支 撑及 新的 需求智能电网对变电站提出 了以系列新的要求 数字化变电站提供了大 量技术基础 不断发展的新技术（如 不断发展的新技术（ 智能一次设备的发展、 智能一次设备的发展、 1000M以太网技术、 以太网技术、 以太网技术 IEC61588等） 等 促进了智能变 电站的发展智 能 变 电 站- 14 -智能电网对变电站功能的重新定位与发展目标变电站是智能电网建设的重要节点之一，其主要作用就是 变电站是智能电网建设的重要节点之一， 为智能电网提供标准的、可靠的节点（包含一、 为智能电网提供标准的、可靠的节点（包含一、二次设备 和系统）支撑，为智能电网的信息化、自动化、 和系统）支撑，为智能电网的信息化、自动化、互动化提 供技术基础 统一规划、 统一规划、科学设计的智能变电站是建设坚强智能电网的 重要保障 设备信息和运行维护策略与电力调度实现全面共享互动， 设备信息和运行维护策略与电力调度实现全面共享互动， 实现基于状态的全寿命周期综合优化管理 实现全网运行数据的统一采集、 实现全网运行数据的统一采集、实时信息共享以及电网实 时控制和智能调节，支撑各级电网的安全稳定运行和各类 时控制和智能调节， 高级应用 枢纽及中心变电站全面建成或改造成为智能化变电站目录背景概述智能变电站技术导则概要主要内容热点问题工作情况介绍7月16日，启动《智能变电站技术导则》编写工作 月 日 启动《智能变电站技术导则》成立主要由国网电科院、中国电科院、 成立主要由国网电科院、中国电科院、江苏电力公司专家组成的 编写工作组。
智能变电站scd名词解释
智能变电站scd名词解释智能变电站（Intelligent Substation）是近年来在电力系统中兴起的一种新的变电设施概念，它是基于物联网、传感器技术、云计算等先进技术，以及智能电力设备、智能电子设备等新型设备，并通过数据采集、传输、处理及故障诊断等功能，实现对电力系统的全面监测与管理，提高电力系统的可靠性、安全性和经济性，促进电力系统的智能化、信息化和自动化发展。
SCD（Substation Configuration Description）是智能变电站的一种描述文件，用于描述变电站的设备、连接关系、通信接口、数据模型等信息，为智能变电站的设计、建设、运行和维护提供了重要的参考依据。
本文将从智能变电站和SCD这两个方面分别进行详细解释。
一、智能变电站1. 智能变电站的定义智能变电站是指基于先进的信息技术和智能设备，对传统的变电站进行智能化改造，实现对电力系统的全面监测、控制和管理，提高电力系统的可靠性、安全性和经济性，同时促进电力系统的智能化、信息化和自动化的发展。
智能变电站是电力系统发展的必然趋势，也是实现电网智能化运行的关键环节。
2. 智能变电站的特点（1）先进的信息技术：智能变电站利用物联网、云计算、大数据等先进信息技术，实现对变电站设备的全面监测和数据管理。
（2）智能设备：智能变电站采用智能电力设备、智能电子设备等高性能设备，实现对电力系统的智能化控制。
（3）全面监测和管理：智能变电站可以对变电站设备的运行状态进行实时监测、故障诊断和智能化管理，提高电力系统的可靠性和安全性。
（4）智能化运行：智能变电站可以实现对电力系统的智能化运行，优化电网运行效率，降低系统能耗和运行成本。
3. 智能变电站的应用领域智能变电站广泛应用于电力系统中的输变电环节，主要包括电网监控、自动化装置、保护装置、通信系统等方面，同时还可应用于电力市场、电能计量、电能质量监测等领域，实现对电力系统全面监测、控制和管理。
智能变电站及技术特点
浅谈智能变电站及技术特点摘要：本文首先介绍了智能化技术的方案实例，然后探讨了智能化技术的实现，供相关工作人员参考。
关键词：智能变电站；技术特点；中图分类号：tm411+.4 文献标识码：a 文章编号：与传统的变电站形态相比，智能化变电站通过对变电站内各种实时状态信息的获取和共享，高度集成了变电站内的各种功能，实现各种功能的灵活分布和重构。
智能变电站中所应用到的各种先进技术不仅改变了变电站的传统架构，加强了变电站与电网内其他设备之间的信息交互共享，而且更好地实现了分层分布的控制管理方式，优化了站内的资源，进一步提高了变电站运行的可靠性和安全性。
一、智能化技术方案实例某110kv 变电站建立在iec 61850 通信技术规范基础上，按分层分布式来实现变电站内智能电气设备间的信息共享和互操作性。
从整体上分为三层: 站控层、间隔层、过程层。
站控层配置双站控层服务器，站控层集成工程师站、vqc( 电压无功综合控制) 、接地选线、一体化五防功能。
站控层与间隔层保护测控等设备采用iec61850 － 8 － 1 通信协议，双网以太网配置模式。
间隔层配置采用集中式保护测控一体化装置，按照不同电压等级母线段进行集中，考虑到集中式保护的检修方便和运行可靠性，所有集中式保护测控装置进行双重化配置。
间隔层从过程终端采样采用iec61850－ 9 － 2 通信协议，与过程终端单元采用goose 通信协议。
1) 110kv: 2 条110kv 线路的测控保护及进线备投功能由1 台集中式保护测控装置实现，双重化共配置。
2) 主变: 1 台主变的主保护、高中低压侧后备保护测控、录波等功能由1 台集中式保护测控装置实现，双重化配置共配置。
3) 35kv: 4 条线路、1 个分段的保护测控功能由2 台集中式保护测控装置实现，每段母线配置1 台，保护双重化2 段母线共配置4 台。
4) 10kv: 5 条线路、4 台电容、1 台所变、1个分段的保护测控功能由2 台集中式保护测控装置实现，10kv 部分保护双重化配置，每段母线配置2 套保护装置，10kv 共4 套保护装置。
智能变电站关键技术研究
智能变电站关键技术研究
一、智能变电站数据采集与传输
智能变电站的数据采集与传输是建立系统必备的重要基础。
其核心技
术是获取变电站各个部件的实时状态信息，及时传输至系统进行管理。
首
先要架构一个通信网络，由变电站现场设备各自采集的现场数据，通过变
电站网络传输给上位机，最终将所有的现场数据处理与分析集中存储，便
于管理控制使用。
二、智能变电站信息管理
智能变电站的信息管理是支撑变电站系统运作的核心内容。
它强调为
系统提供一个方便、高效的信息管理环境，充分提高系统的整体运行能力。
首先要配置一个信息管理系统，搭建一个合理的数据库服务器网络，将现
场采集的信息以对象形式存储在中央数据库中，实现信息的实时更新、管
理和动态调整，作为变电站不同级别的控制操作以及决策的基础。
三、智能变电站设备控制
控制是智能变电站系统关键的一环，是实现变电站自动化的重要技术。