智能变电站智能组件.docx
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智能变电站智能组件
智能变电站—智能组件
智能变电站分为设备层、系统层：
Ø设备层主要由高压设备、智能组件和智能设备构成，实现DL/T860（IEC61850）中所提及的变电站测量、控制、保护、检测、计量等过程层和间隔层的功能。
Ø系统层面向全站或一个以上高压设备，通过智能组件获取并综合处理变电站中关联智能设备的相关信息，按照变电站和电网安全稳定运行要求，控制各设备层协同完成多个应用功能。
系统层包含自动化系统、站域控制、通信系统、对时系统等子系统，实现DL/T860中所提及的站控层功能。
智能组件：
由若干智能电子装置集合组成，承担宿主设备（高压一次设备）的测量、控制和监测等基本功能，在满足相关标准要求时，智能组件还可承担相关计量、保护等功能。
可包括测量、控制、状态监测、计量、保护等全部或部分装置。
现阶段一次设备智能组件一般包括：
智能终端、合并单元、状态监测IED等。
智能终端：
与一次设备采用电缆相接，与保护、测控等二次设备采用光纤连接，实现对一次设备（如：
断路器、刀闸、主变等）的测量、控制等功能。
Ø采集本间隔开关设备位置信号、报警信号等实时数据，通过GOOSE服务发布至过程层网络；
Ø接收过程层网络的控制指令或继电保护装置的直接控制指令，并驱动相应的出口回路完成本间隔内各开关元件分合闸控制功能；
Ø接收授时命令，并准备对时、授时。
状态监测IED：
是一种带有处理器、具有以下全部或部分功能的一种电子装置：
Ø采集或处理数据；
Ø接收或发送数据；
Ø接收或发送控制指令；
Ø执行控制指令。
目前比较成熟的状态监测技术主要包括机构状态监测技术，SF6气体状态监测技术，局部放电监测技术、避雷器状态监测技术等。
机构状态监测包括断路器的分合闸时间的监测、分合闸速度、分合闸电流波形的监测等。
SF6气体状态监测主要包括SF6气体的密度和水分。
合并单元：
用以对来自二次转换器的电流和/或电压数据进行时间相关组合的物理单元。
其主要功能是通过一台合并单元（MU）,汇集/或合并多个互感器的数据，取得电力系统电流和电压瞬时值，并以确定的数据品质传输到保护/测控装置；其每个数据通道可以承载一台和/或多台CT和/或PT的采样值数据。
智能GIS解决方案
GIS智能化项目
功能组
项目
安装位置
实现功能
控制
网络化操动控制
GIS智能组件柜
GOOSE跳合闸
测量
GIS互感器
GIS智能组件柜
测量数字化
监测
位置信息
GIS智能组件柜
开关、刀闸的位置
气体密度
GIS智能组件柜
-
SF6气体水分
分合闸线圈电流波形
GIS智能组件柜
机械特性
分合闸时间
GIS智能组件柜
机械特性
储能电机工作状态
GIS智能组件柜
机械特性
局部放电
GIS智能组件柜
局放监测
避雷器状态
GIS智能组件柜
泄漏电流、动作次数
智能断路器解决方案
Ø信号测量
1）位置状态信息：
包括断路器，隔离开关，接地开关位置状态信号。
2）气体状态信号：
包括断路器气室低压力报警信号和闭锁信号。
3）断路器合分控制回路断线监测信号。
4）断路器机构的合分次数。
Ø智能控制
合分闸控制：
智能单元根据断路器及其同一间隔的其他开关设备时序和逻辑上的闭锁要求，发出合分闸控制指令。
Ø状态监测
状态监测子IED采集安装在断路器上的各传感器的数据，初步处理后传送给汇控柜内的状态监测主IED，状态监测主IED通过以太网实时地与监测中心服务器通信，上传状态参数。
监测中心负责控制和管理各监测单元并存储状态监测数据，对各断路器的运行状况进行综合评价和分析。
1）操作机构状态监测
在传动机构拐臂上安装位置传感器，实现动触头位移测量；通过安装在分合闸线圈回路上的穿心CT，进行分合闸线圈电流的测量；监测分合闸辅助开关接点状态变化，判断断路器分合闸动作的完成。
这些量由状态监测子IED采集并上传给状态监测主IED分析处理，此外还会记录断路器的动作次数，以此确定断路器的机械寿命。
2）储能电机工作状态监测
在液压机构上安装油压变送器，在储能电机控制回路上安装穿心CT，通过状态监测子IED采集油压值、储能电机工作电流和接触器启动状态，并上传给状态监测主IED分析处理，确定操动机构是否能正常储能及储能电机是否出现故障。
同时，还能统计储能电机的日启动次数和日累计工作时间，从而判断液压系统是否出现问题。
3）SF6气体状态监测
采用集成式SF6气体状态传感器，可同时定量监测SF6气体压力、温度和水分，经状态监测子IED采集并上传给状态监测主IED处理。
4）局部监测
局部放电是GIS绝缘缺陷的一种表现，也是绝缘缺陷进一步扩展的诱因。
局部放电监测系统能够有效地发现GIS早期绝缘缺陷。
5）环境监测
在机构箱内及外部加装温度传感器，监测箱内及外部温度，可及时了解传感器、装置的运行环境参数。
智能变压器解决方案
变压器智能化项目
功能组
项目
安装位置
实现功能
控制
冷却器
变压器智能组件柜
控制风扇
、控制结点
有载分接开关
变压器智能组件柜
有载调压的控制
测量
集成CT
智能组件柜
测量数字化
监测
顶层油温
智能组件柜
-
底层油温
智能组件柜
-
光纤绕组测温
智能组件柜
通道数
变送器接口
油中溶解气体
智能组件柜
-
油中水分
铁心接地电流
智能组件柜
-
变压器套管
智能组件柜
-
主油箱气体压力
主变本体
气体压力变送
局部放电
主变本体，智能组件柜
局部放电的超高频信号
智能变压器由变压本体和智能组件柜组成，变压器本体植入各种需要的传感器，同变压器本体一次性安装完成。
智能组件部分：
Ø在线监测的主IED完成主变在线监测的信息的计算、分析和汇总，并通过标准的IEC61850网络上送到专家分析系统。
Ø主变智能组件包含合并单元功能、智能终端功能和主变本体测控功能。
国电南自智能组件简介
国电南自在已经过长期工程适用的数字化电站系列产品储备基础上，已进入智能组件快速试制期，预计年底将推出基于标准要求的，适用于AIS、GIS、开关柜、大型主变压器等各种一次宿主设备的PSSC600系列智能组件产品。
系列智能组件具有以下功能单元：
1.测量单元
◆实现对全站遥测信息和遥信信息（包括刀闸、变压器分接头等信息）的采集；
◆对测量精度要求高的模拟量，采用高精度数据采集技术；
◆对有精确绝对时标和同步要求的电网数据，实现统一断面实时数据的同步采集；
◆采用基于三态数据（稳态数据、暂态数据、动态数据）综合测控技术，进行全站数据的统一采集及标准方式输出；
◆测量系统具有良好频谱响应特性；
◆具备电能质量的数据测量功能。
2.控制环节
◆支持全站防止电气误操作闭锁功能；
◆支持本间隔顺序控制功能；
◆遥控回路采用两级开放方式抗干扰措施；
◆支持紧急操作模式功能；
◆支持网络化控制功能。
3.保护环节
◆预留保护环节的能力；
4.状态监测单元
◆通过传感器自动采集设备状态信息（可采集部分）的能力；
◆从相关系统自动复制宿主设备其它状态信息的能力；
◆具备综合分析设备状态的功能，具备将分析结果与他相关系统进行信息交互的功能；
◆逐步扩展设备的自诊断范围，提高自诊断的准确性和快速性；
◆具备远方调阅原始数据的能力。
5.计量单元
◆预留计量环节的能力；
6.通信单元
◆采用完全自描述的方法实现站内信息与模型的交换。
◆具备对报文丢包及数据完整性甄别功能。
◆网络上的数据应分级，有优先传送功能，并计算和控制流量，满足在全站电力系统故障时保护与控制设备正常运行的需求。
◆按照IEC62351要求，采用信息加密、数字签名、身份认证等安全技术，满足信息通信安全的要求。
可以看出，以上单元的功能，现有的数字化变电站产品测控装置、保护装置、计量装置、在线监测产品实际上基本上都能予以实现，智能组件是一个新概念，但功能基本不脱离这些装置总体集合的功能，所以，系列智能组件如其说是新产品的研制，不如说是在智能变电站要求下，对现有数字化产品的功能梳理和分类，在梳理和分类中，如何符合现有的生产、管理体制，是智能组件必须慎重考虑的问题。
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