智能化变电站自动化系统解决方案演示幻灯片.ppt

智能变电站智能变电站自动化系统解决方案自动化系统解决方案深圳南瑞科技有限公司深圳南瑞科技有限公司黎 强内容提要内容提要n智能化变电站综述智能化变电站综述nPRS7000系列保护装置系列保护装置n智能化保护解决方案智能化保护解决方案1相关定义相关定义n数字化变电站数字化变电站一次智能化电气设备一次智能化电气设备二次智能化电子设备（二次智能化电子设备（IED）通过计算机网络实现数字化通信通过计算机网络实现数字化通信全站具有统一的数据建模和实时数据平台全站具有统一的数据建模和实时数据平台实现智能设备间的实现智能设备间的互操作性互操作性和和互换性互换性n智能化变电站智能化变电站(技术导则技术导则)由先进、可靠、节能、环保、集成的设备组合而成由先进、可靠、节能、环保、集成的设备组合而成以高速网络通信平台为信息传输基础以高速网络通信平台为信息传输基础自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能可可根据需要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、协同互动等高级应用功能级应用功能n相互关系相互关系数字化是基础数字化是基础智能化是手段智能化是手段可靠、高效是目的可靠、高效是目的2智能化变电站建设宗旨智能化变电站建设宗旨n充分体现数字化设计理念充分体现数字化设计理念一次设备智能化和二次设备网络化。一次设备智能化和二次设备网络化。使变电站的整体设计、建设、运行成本降低使变电站的整体设计、建设、运行成本降低。n一次设备智能化主要体现在光电互感器和智能断路器的应用一次设备智能化主要体现在光电互感器和智能断路器的应用有效地减少变电站占地面积和电磁式有效地减少变电站占地面积和电磁式CT饱和问题。饱和问题。应用合并器解决数据采集设备重复投资问题。应用合并器解决数据采集设备重复投资问题。利用网络替代二次电缆，有效解决二次电缆交直流串扰问题，并简化了施工。利用网络替代二次电缆，有效解决二次电缆交直流串扰问题，并简化了施工。n系统结构分三层：变电站层、间隔层和过程层系统结构分三层：变电站层、间隔层和过程层（系统层、设备层）（系统层、设备层）变电站层和间隔层以基于变电站层和间隔层以基于IEC61850标准的互联互操作为重心，实现数据共享。标准的互联互操作为重心，实现数据共享。过程层以可靠性和稳定性为首要设计原则。过程层以可靠性和稳定性为首要设计原则。n高级应用：集约化、网络化、智能化的自动化功能高级应用：集约化、网络化、智能化的自动化功能保护保护/测控集成优化测控集成优化顺序控制顺序控制状态监测及检修状态监测及检修事故异常专家分析系统事故异常专家分析系统智能检测及控制智能检测及控制(物联网物联网)无人巡视支撑平台无人巡视支撑平台3与传统站比较与传统站比较nIEC61850不仅仅是规约，而是面向变电站建设的不仅仅是规约，而是面向变电站建设的体系文件体系文件。n只只是是对对变变电电站站的的建建设设和和综综合合自自动动化化系系统统结结构构制制定定规规范范，不不影影响响现现有综自技术规范的继续执行有综自技术规范的继续执行。n要求变电站综合自动化系统的智能设备，须进行要求变电站综合自动化系统的智能设备，须进行互操作测试互操作测试。n对间隔层装置的数据处理能力提出了更高的要求。对间隔层装置的数据处理能力提出了更高的要求。n与传统站相比较，差异主要体现在与传统站相比较，差异主要体现在过程层过程层的实现。的实现。n与与普普通通数数字字化化站站比比较较，差差异异主主要要体体现现在在功功能能的的集集约约化化、网网络络化化和和智能化智能化4与传统站比较与传统站比较IEC60870-5-1035内容提要内容提要n智能化变电站综述智能化变电站综述nPRS7000系列保护装置系列保护装置n智能化保护解决方案智能化保护解决方案6系统技术先进性系统技术先进性n面向智能电网、立足数字化电网、兼容传统电网面向智能电网、立足数字化电网、兼容传统电网n首家提出并实现首家提出并实现“虚端子虚端子”技术技术虚端子定义方法虚端子定义方法二次设计的变化二次设计的变化工程实施的变化工程实施的变化n国内首家实现基于国内首家实现基于IEEE1588的采样同步机制的采样同步机制n面向所有厂家的灵活的、开放的过程层接入方案面向所有厂家的灵活的、开放的过程层接入方案n集约化、网络化、智能化的自动化系统集约化、网络化、智能化的自动化系统7系统技术特色系统技术特色n多种采样同步方式多种采样同步方式采样点插值同步采样点插值同步全站秒脉冲同步，同步精度为全站秒脉冲同步，同步精度为1us全站全站IEEE 1588网络同步，同步精度为网络同步，同步精度为1usn全面灵活开放的过程层采样接口全面灵活开放的过程层采样接口IEC61850-9-1IEC61850-9-2其它：其它：IEC60044-8/FT38系统技术特色系统技术特色n全面开放的支持各种互感器全面开放的支持各种互感器传统互感器传统互感器Areva/NxtPhase珠海成瑞珠海成瑞南京新宁南京新宁西安华伟西安华伟广州伟钰广州伟钰n开放的支持互操作的过程层控制接口开放的支持互操作的过程层控制接口AIS/GIS平开平开/西开西开/常开常开/国电博纳国电博纳AREVA/ABB/SIEMENS9智能化变电站结构示意图智能化变电站结构示意图10组网原则组网原则n本间隔保护测控以及快速保护点对点方式直接采样本间隔保护测控以及快速保护点对点方式直接采样、GOOSE点点对点方式直接跳闸；同时通过对点方式直接跳闸；同时通过GOOSE网交互失灵及闭锁等信息网交互失灵及闭锁等信息n过程层过程层SV网络、过程层网络、过程层GOOSE网络、站控层网络应完全独立配网络、站控层网络应完全独立配置。置。n过程层过程层SV网络、过程层网络、过程层GOOSE网络按电压等级分别组网。网络按电压等级分别组网。变压器保护采用相互独立的网口接入不同电压等级的过程层变压器保护采用相互独立的网口接入不同电压等级的过程层GOOSE网。网。n继电保护装置采用双重化配置时，对应的过程层网络亦应双重化继电保护装置采用双重化配置时，对应的过程层网络亦应双重化配置；第一套保护接入配置；第一套保护接入A网，第二套保护接入网，第二套保护接入B网；网；110kV过程过程层网络宜按双网配置。层网络宜按双网配置。11保护双配置保护双配置GOOSE组网示意图组网示意图12保护装置的过程层接口示意图保护装置的过程层接口示意图13南网南网SMV点对点、点对点、GOOSE组网方案组网方案14南网南网SMV及及GOOSE组网方案组网方案15n数字化变电站、智能化变电站专用平台数字化变电站、智能化变电站专用平台n总线式架构，底板带板件编号，即插即用，最大可扩展总线式架构，底板带板件编号，即插即用，最大可扩展16个板件。个板件。n内部千兆数据总线，采用点对点内部千兆数据总线，采用点对点/组播方式进行数据交互，数据传组播方式进行数据交互，数据传输容量大，扩展性强。输容量大，扩展性强。n内部百兆管理总线，用于总线上各板件记录、配置和录波。内部百兆管理总线，用于总线上各板件记录、配置和录波。nLVDS IO总线，可接入总线，可接入WB800系列系列IO板件，即插即用。板件，即插即用。nLVDS 校时总线，通过校时主板的校时，整机各校时总线，通过校时主板的校时，整机各CPU板同步精度板同步精度大于大于0.1us。n全面支持全面支持IEEE 1588同步、校时同步、校时开放式的开放式的WB800系列硬件平台系列硬件平台16开放式的开放式的WB800系列硬件平台总线结构系列硬件平台总线结构17开放式的开放式的WB800系列硬件平台系列硬件平台-板件板件型号型号名称名称功功 能能 简简 介介WB821通讯板通讯板POWERPC CPU，双核，主频，双核，主频500M，内存，内存128M，可外接，可外接8个个100FX以太网接口，各口独立配置，支持以太网接口，各口独立配置，支持IEEE1588协议，协议，可接入可接入GOOSE网，可接入网，可接入61850-9-1/2。WB825CPU板板POWERPC CPU，双核，主频，双核，主频500M，内存，内存256M，2G CF卡，可外接卡，可外接3个以太网接口，个以太网接口，MMS协议，支持协议，支持IEEE1588。WB826保护板保护板32位浮点位浮点DSP，移植于深圳南瑞最成熟的产品，移植于深圳南瑞最成熟的产品PRS700系列。系列。WB83xIO板板可输出空接点，采集开入量。可输出空接点，采集开入量。WB86x电源板电源板支持双支持双CPU互闭锁，带互闭锁，带3付信号继电器和付信号继电器和8路开入采集路开入采集（15W/30W/50W）WB881接口板接口板6路路60044-8 ECT接入，接入，32位位DSP，标配提供，标配提供12路路IEC61850-9-1/2 100FX接口，支持接口，支持IEEE1588校时。校时。18PRS-7000系列保护测控装置系列保护测控装置(220kV及以上及以上)型号型号名称名称功能简介功能简介BP-2C-D母线保护母线保护实现母线差动保护、母联充电保护、母联过流保护、母联非全实现母线差动保护、母联充电保护、母联过流保护、母联非全相保护、母联失灵（或死区）保护、以及断路器失灵保护出口相保护、母联失灵（或死区）保护、以及断路器失灵保护出口等功能。等功能。PRS-7721断路器保护断路器保护数字式断路器保护及自动重合闸装置，完成断路器失灵保护、数字式断路器保护及自动重合闸装置，完成断路器失灵保护、三相不一致保护、死区保护、充电保护和自动重合闸等。三相不一致保护、死区保护、充电保护和自动重合闸等。PRS-7741单元测控装置单元测控装置220kV220kV变电站单元测控装置，具有四遥功能，具有和五防主机同变电站单元测控装置，具有四遥功能，具有和五防主机同规则的间隔五防闭锁遥控功能。规则的间隔五防闭锁遥控功能。PRS-7742公共测控装置公共测控装置220kV220kV变电站公共测控装置，具有四遥功能，具有和五防主机同变电站公共测控装置，具有四遥功能，具有和五防主机同规则的间隔五防闭锁遥控功能，且间隔层五防闭锁不依赖于监规则的间隔五防闭锁遥控功能，且间隔层五防闭锁不依赖于监控系统。控系统。PRS-7747微机电抗器成套保护微机电抗器成套保护220kV220kV及以上各电压等级高压并联电抗器全套电量保护。及以上各电压等级高压并联电抗器全套电量保护。PRS-7753超高压线路保护超高压线路保护以分相电流差动元件为全线速动的主保护，并集成了全套的距以分相电流差动元件为全线速动的主保护，并集成了全套的距离及零序（或过流）保护。离及零序（或过流）保护。PRS-7778变压器成套保护变压器成套保护500kV500kV及以下各种电压等级的变压器的主保护、高中低压侧后备及以下各种电压等级的变压器的主保护、高中低压侧后备保护功能。保护功能。19PRS-7000系列保护测控装置（系列保护测控装置（110kV 及以下）及以下）型号型号名称名称功能简介功能简介PRS-7311距离保护测控距离保护测控110kV110kV距离保护、测控。距离保护、测控。PRS-7323母联保护测控母联保护测控110kV110kV及以上母联或分段保护、测控。及以上母联或分段保护、测控。PRS-7387变压器差动保护变压器差动保护适用于多种接线方式的三卷和两卷变压器，提供差动、后备、测控功能。适用于多种接线方式的三卷和两卷变压器，提供差动、后备、测控功能。PRS-7388变压器后备保护测控变压器后备保护测控实现变压器的后备保护、测控等功能实现变压器的后备保护、测控等功能PRS-7358备自投装置备自投装置适用于两段母线、两条进线或两台变压器互为备用方式。也可适用于三台降压变、负适用于两段母线、两条进线或两台变压器互为备用方式。也可适用于三台降压变、负荷侧四段母线、中间一台低压侧有双分支的运行模式，可完成四段母线两两互为暗备荷侧四段母线、中间一台低压侧有双分支的运行模式，可完成四段母线两两互为暗备用和均分负荷功能。用和均分负荷功能。PRS-7341单元测控装置单元测控装置为变电站现场级的单元测控装置，具有遥测、遥信、遥控、遥调等远动功能，具有和为变电站现场级的单元测控装置，具有遥测、遥信、遥控、遥调等远动功能，具有和五防主机同规则的间隔五防闭锁遥控功能。五防主机同规则的间隔五防闭锁遥控功能。PRS-7342公共测控装置公共测控装置为变电站现场级的公共测控装置，具有遥测、遥信、遥控、遥调等远动功能，具有和为变电站现场级的公共测控装置，具有遥测、遥信、遥控、遥调等远动功能，具有和五防主机同规则的间隔五防闭锁遥控功能。五防主机同规则的间隔五防闭锁遥控功能。PRS-7378系统保护装置系统保护装置集成集成PRS-7387PRS-7387、PRS-7388PRS-7388、PRS-7358PRS-7358、PRS-7341PRS-7341的功能。的功能。一般按变压器双套配置。一般按变压器双套配置。可以选配母线保护功能。可以选配母线保护功能。PRS-7351馈线保护测控馈线保护测控实现馈线、变压器组、分段的保护、测控、操作等功能。实现馈线、变压器组、分段的保护、测控、操作等功能。PRS-7359电容器保护测控电容器保护测控零序差压差流型、分相差压型、分相差流型。零序差压差流型、分相差压型、分相差流型。PRS-7367线路保护测控线路保护测控实现输电线路的保护、测控、操作等功能。实现输电线路的保护、测控、操作等功能。PRS-7381所用变保护测控装置所用变保护测控装置实现所用变、接地变、曲折变的保护测控等功能。实现所用变、接地变、曲折变的保护测控等功能。20PRS-7000系列过程层装置系列过程层装置型号型号名称名称功能简介功能简介PRS-7390-1间隔合并单元间隔合并单元接入数字互感器，按接入数字互感器，按IEC61850-9-1/2格式输出，用于间隔单元格式输出，用于间隔单元PRS-7390-3电压合并单元电压合并单元接入电压数字互感器，按接入电压数字互感器，按IEC61850-9-1/2格式输出，实现电压并列。格式输出，实现电压并列。PRS-7391全站时钟源全站时钟源提供全站采样同步信号提供全站采样同步信号PRS-7392级联合并单元级联合并单元提供提供IEC61850-9-1/2报文的合并和预处理，用于系统保护报文的合并和预处理，用于系统保护PRS-7393模拟量合并单元模拟量合并单元(DAU)接入传统互感器信号或弱电模拟小信号，按接入传统互感器信号或弱电模拟小信号，按IEC61850-9-1/2格式输出格式输出PRS-7394弱模采集及合并单元弱模采集及合并单元接入弱电模拟微分小信号，完成信号采集并按接入弱电模拟微分小信号，完成信号采集并按IEC61850-9-1/2格式输出格式输出PRS-7361本体操作箱本体操作箱110KV及以下，提供及以下，提供IO，完成主变本体信号采集以及开出控制，完成主变本体信号采集以及开出控制PRS-7761本体操作箱本体操作箱220KV及以上，提供及以上，提供IO，完成主变本体信号采集以及开出控制，完成主变本体信号采集以及开出控制PRS-7389智能操作箱智能操作箱110KV及以下三相操作，提供及以下三相操作，提供IO，完成状态信号采集以及开出控制，完成状态信号采集以及开出控制PRS-7789智能操作箱智能操作箱220KV及以上分相操作，提供及以上分相操作，提供IO，完成状态信号采集以及开出控制，完成状态信号采集以及开出控制21电子式互感器电子式互感器型号型号名称名称功能简介功能简介NXCT纯光纤型电流互感器纯光纤型电流互感器数字输出；测量范围从数字输出；测量范围从1A 到到 6000 A；支持交流、直流；支持交流、直流NXVT纯光纤型电压互感器纯光纤型电压互感器数字输出；测量范围从数字输出；测量范围从110KV 550kVNXVCT纯光纤型电流电压互感器纯光纤型电流电压互感器组合式，数字输出；测量范围从组合式，数字输出；测量范围从1 6000 A、110550kV OPCT16-JFCBZW-220220kV电流互感器电流互感器基于罗氏线圈，数字输出基于罗氏线圈，数字输出OPCT16-LFCBZW-220220kV电压互感器电压互感器基于分压原理，数字输出基于分压原理，数字输出OPCT16-ZFCBZW-220220kV组合式电流电压互感器组合式电流电压互感器组合式，数字输出。组合式，数字输出。OPCT16-JFCBZW-110110kV电流互感器电流互感器基于罗氏线圈，数字输出基于罗氏线圈，数字输出OPCT16-LFCBZW-110110kV电压互感器电压互感器基于分压原理，数字输出基于分压原理，数字输出OPCT16-ZFCBZW-110110kV组合式电流电压互感器组合式电流电压互感器组合式，数字输出。组合式，数字输出。OPCT16-JFCBZW-3535kV电流互感器电流互感器基于罗氏线圈，弱模输出基于罗氏线圈，弱模输出OPCT16-LFCBZW-3535kV电压互感器电压互感器基于分压原理，弱模输出基于分压原理，弱模输出OPCT16-ZFCBZW-1010kV组合式电流电压互感器组合式电流电压互感器组合式，弱模输出组合式，弱模输出22BP-2C-D母线保护装置母线保护装置-特点特点n支持全数字化方案。支持全数字化方案。n支持支持GOOSE传输开关量。传输开关量。n支持支持DL/860.91/2、GB20840传输模拟量。传输模拟量。n支持基于以太网的支持基于以太网的IEEE 1588同步、校时方式。同步、校时方式。n支持支持DAU方案，最大支持方案，最大支持10台子机，每台子机台子机，每台子机36个个模拟量。模拟量。23BP-2C-D母线保护装置母线保护装置-系统示意系统示意24BP-2C-D母线保护装置母线保护装置-通讯口接线示意通讯口接线示意板件接口WB825板MMSWB821板主-1WB821板主-2WB821板主-31站控层网AG网A间隔05 MU间隔13 MU2 2站控层网BG网B间隔06 MU间隔14 MU3 3保护信息网电压MU#1间隔07 MU间隔15 MU4 4B码校时电压MU#2间隔08 MU间隔16 MU5 5间隔01 MU间隔09 MU间隔17 MU6 6间隔02 MU间隔10 MU间隔18 MU7 7间隔03 MU间隔11 MU间隔19 MU8 8间隔04 MU间隔12 MU间隔20 MU25PRS-7778变压器保护变压器保护-系统示意系统示意26PRS-7778变压器保护装置变压器保护装置-通讯口接线示意通讯口接线示意板件接口WB825板MMSWB821板MU(直连)WB821板GOOSE1站控层网A高侧MU高侧G网3 3保护信息网低侧MU中侧G网B4 4B码校时高间隙/零序MU低侧G网A5 5中间隙/零序MU低侧G网B6 6公共绕组MU高侧G直连7 7低侧套管DAU中侧G直连8 8低侧G直连27单间隔保护测控装置单间隔保护测控装置-系统示意系统示意PRS-7753光纤分相纵差保护28单间隔保护测控装置单间隔保护测控装置-通讯口接线示意通讯口接线示意板件接口WB825板MMSWB821板MU-11站控层网AG网A2 2站控层网BG网B3 3保护信息网本间隔MU4 4B码校时#1母PT MU5 5#2母PT MU6 6零序MU7 7零序PT MU8 829纯光电子式电流互感器纯光电子式电流互感器 产品示意图产品示意图控制机房光处理+数字接口传统接口30深圳南瑞316 analog outputs-either 1A or 5A(metering only)-or 200 mV 纯光电子式电流互感器纯光电子式电流互感器 产品示意图产品示意图Cablemanagement boxFeeder cables(in conduit)3 current sensorsPower supply&lifier chassis(2U)Sensor chassis(3U)Connector box(back of rack)Trunk cables(buried)Not required for digital output31纯光电子式电流互感器纯光电子式电流互感器 接口示意图接口示意图NXCTHV高压线或母线电压放大器(类型可选)NXT光处理+数字接口 NXVT计量电流放大器(类型可选)保护或计量设备 IEC 61850数字信号接口Fibers光纤Fibers光纤IEC 61850保护电流放大器(类型可选)传统保护或计量设备模拟信号接口二次电压/电流32电学电子式组合式互感器电学电子式组合式互感器 产品示意图产品示意图间隔合并器33电学电子式电流互感器传感头主要结构图电学电子式电流互感器传感头主要结构图一次测量线圈和保护线圈组件轴(导电杆)金具取能线圈采集器电源采集器电源34内容提要内容提要n智能化变电站综述智能化变电站综述nPRS7000系列保护装置系列保护装置n智能化保护解决方案智能化保护解决方案35智能变电站技术要点智能变电站技术要点n过程层采样值传输过程层采样值传输n过程层采样同步（站内、站间）过程层采样同步（站内、站间）n电压并列及切换电压并列及切换n保护算法、逻辑和冗错保护算法、逻辑和冗错n网络传输延时网络传输延时n电子互感器及合并单元测试技术电子互感器及合并单元测试技术n智能终端测试技术智能终端测试技术36 智能变电站应用方案要点智能变电站应用方案要点n保护保护/测控集成优化测控集成优化n顺序控制顺序控制n信息链路状态监测及定位信息链路状态监测及定位n变压器状态监测及检修变压器状态监测及检修n事故异常专家分析系统事故异常专家分析系统n智能检测及控制智能检测及控制(物联网物联网)n无人巡视支撑平台无人巡视支撑平台n下一代保护下一代保护系统保护系统保护网络化保护网络化保护区域智能保护区域智能保护其它其它37过程层采样值传输协议选择过程层采样值传输协议选择nIEC61850-9-2nIEC61850-9-1n其它：其它：IEC60044-838过程层采样值接入协议比较过程层采样值接入协议比较标准IEC61850-9-2IEC61850-9-1帧长度变长帧固定帧链接方式点对点，点对多点均可(组网或非组网)用点对点链接方式(实际也可点对多点、组播方式)采集通道数可变12优缺点灵活，但复杂简单，但不灵活实现与应用情况少目前大部分应用都是9-1标准标准现状LE版本正在推广使用已经撤销39APCI(应用协议控制信息应用协议控制信息)ASDU(应用服务数据单元应用服务数据单元)标记标记长度长度ASDU数数目目n(UI16)ASDU1ASDU2ASDUnIEC61850-9-2 APDU格式格式40IEC 61850-9-2报文示例报文示例41IEC 61850-9-2应用考虑应用考虑n网络带宽考虑网络带宽考虑组播组播适当划分适当划分VLAN选择合适的采样点数选择合适的采样点数按主变保护、母差保护组网（功能模块单元）按主变保护、母差保护组网（功能模块单元）n网络延时考虑网络延时考虑高优先级高优先级减低网络负载率减低网络负载率（35）高性能的工业级交换机（极短延时）高性能的工业级交换机（极短延时）42采样同步采样同步nIEEE1588 全站同步全站同步n全站时钟源同步全站时钟源同步全站使用同一个采样同步数据源全站使用同一个采样同步数据源采用采用B码码/秒脉冲，精度大于秒脉冲，精度大于2us全站时钟源采用双机模式，确保可靠性全站时钟源采用双机模式，确保可靠性n采样点插值同步采样点插值同步区域主机同步区域主机同步与外部时钟无关，可靠性高与外部时钟无关，可靠性高互操作性、一致性需协调（通讯物理层、同步方式、报文格式）互操作性、一致性需协调（通讯物理层、同步方式、报文格式）43IEEE1588在智能化变电站的应用在智能化变电站的应用n代号：代号：IEEE 1588 等同于等同于 IEC 61588n全称：全称：Precision clock synchronization protocol for networked measurement and control systems 精确网络对时协议精确网络对时协议n简称：简称：PTP（Precise Time Protocol）n版本：版本：2002、2008n对时精度：对时精度：1us44IEEE1588与几种常见对时方式比较与几种常见对时方式比较IEEE1588IRIG-BNTP对时精度100 ns100 us10 us Dedicated1100 ms网络类型EthernetcoaxialEthernet适用范围A few subnets1 mile over coaxialLAN/WAN实现方式Master/slaveMaster/slavePeer ensemble Client-Server协议UPD/IP组播-UDP/IP点对点(主要)延时补偿机制Yes随电缆长度不同而有差异，无法自动是系统时钟维护自管理配置配置客户端是否需要硬件支持要求高精度时需要需要不需要对时周期2 Seconds1 PPS随应用不同，分钟级45IEEE1588与与NTP同步方式比较同步方式比较NTP同步方式同步方式(ms级精度级精度)PTP同步方式同步方式(us级精度级精度)46IEEE1588的实现的实现n同步机制同步机制47IEEE1588的实现的实现n报文时标报文时标48IEEE1588的实现的实现n硬件实现硬件实现49IEEE1588的实现的实现n级联级联50IEEE1588报文报文n同步报文：用于对时同步同步报文：用于对时同步AnnounceSync/Follow_UpDelay_ReqDelay_RespPDelay_ReqPDelay_Resp/PDelay_Follow_Upn管理报文：用于对时系统管理与协调管理报文：用于对时系统管理与协调51IEEE1588协议状态机协议状态机52IEEE1588在在PRS7000平台的应用平台的应用n主要同步方式；主要同步方式；n以太网口硬件兼容于以太网口硬件兼容于IEEE1588；n可以采用全站同步方式；可以采用全站同步方式；n可以采用子机采样点插值同步方式；可以采用子机采样点插值同步方式；n同步精度为同步精度为1us经经RuggedCOM、Moxa交换机交换机点对点连接时精度更优点对点连接时精度更优53站间采样值同步站间采样值同步n涉及设备：涉及设备：线路差动线路差动n组合情况：组合情况：两侧都是传统互感器两侧都是传统互感器 一侧传统互感器、一侧电子式互感器一侧传统互感器、一侧电子式互感器两侧都是电子式互感器两侧都是电子式互感器54站间采样值同步站间采样值同步55站间采样值同步站间采样值同步nsynM-M站的同步时钟信号，间隔站的同步时钟信号，间隔1s；nsynN-N站的同步时钟信号，间隔站的同步时钟信号，间隔1s；nT -M站与站与N站同步时钟信号时间差站同步时钟信号时间差nTMA、TNA-本站差动保护装置收到对侧差动保护装本站差动保护装置收到对侧差动保护装置置“同步信号帧同步信号帧”的时刻相对于上一次同步时钟的时间；的时刻相对于上一次同步时钟的时间；nTMB、TNB-本站差动保护装置收到对侧差动保护装本站差动保护装置收到对侧差动保护装置置“同步确认帧同步确认帧”的时刻相对于上一次同步时钟的时间的时刻相对于上一次同步时钟的时间56站间采样值同步站间采样值同步nM侧：侧：nN侧：侧：n对点的间隔对点的间隔：n理论上最大相位差理论上最大相位差：57电压并列及切换电压并列及切换n电压合并单元同时实现电压并列电压合并单元同时实现电压并列电压合并单元采集所属母线段电压合并单元采集所属母线段EVT的数据的数据通过通过GOOSE网获取分段开关位置，通过本机采集板网获取分段开关位置，通过本机采集板获取把手位置获取把手位置两段母线的电压合并单元相互通信，并列时正确设两段母线的电压合并单元相互通信，并列时正确设置两路置两路EVT的数据的数据n双母线时，线路配置组合式电流双母线时，线路配置组合式电流电压互感器电压互感器58保护算法、逻辑和冗错保护算法、逻辑和冗错n严格采样帧号检测机制严格采样帧号检测机制间隔间隔DAU或间隔或间隔MU采样同步后，通过同步帧号发采样同步后，通过同步帧号发送报文。送报文。保护装置严格依靠帧号来判别模拟量的采样时刻保护装置严格依靠帧号来判别模拟量的采样时刻n采样点容错机制采样点容错机制单点缺失：插值单点缺失：插值两点以上缺失：告警两点以上缺失：告警通道无效容错：通道无效容错：(分类分类)瞬时闭锁，延时开放瞬时闭锁，延时开放网络中断：网络中断：(分类分类)瞬时闭锁，延时开放瞬时闭锁，延时开放59保护算法、逻辑和冗错保护算法、逻辑和冗错n采用自适应调整主机中断频率的技术采用自适应调整主机中断频率的技术根据收到根据收到MU连续报文的时序关系（全站秒脉冲校时方式），实现主连续报文的时序关系（全站秒脉冲校时方式），实现主机的保护逻辑中断间接全站同步。机的保护逻辑中断间接全站同步。n各个通道可以单独调幅、调相。各个通道可以单独调幅、调相。适应变压器各侧电子式互感器的采集差异适应变压器各侧电子式互感器的采集差异n对线路差动保护，一侧为传统站，一侧为智能化站时，对线路差动保护，一侧为传统站，一侧为智能化站时，传统站传统站CT饱和的问题需要特殊考虑。饱和的问题需要特殊考虑。n当两侧均为智能化站时，两侧电子式互感器特性不一致当两侧均为智能化站时，两侧电子式互感器特性不一致的问题，线路差动依赖制动系数保证选择性的问题，线路差动依赖制动系数保证选择性60网络交换机延时网络交换机延时n根据交换式工业以太网技术的特点，对实根据交换式工业以太网技术的特点，对实时数据启用时数据启用IEEE802.1Q，实时数据经，实时数据经过过N台工业以太网组成的网络后，所产生台工业以太网组成的网络后，所产生的总延迟时间（的总延迟时间（T）的计算方法如下：）的计算方法如下：T=（TS&F N）+（TdN）+Tt（N-1）TS&F 为单台工业交换机存储转发的时间，为单台工业交换机存储转发的时间，TS&F 5s；Td为等待在队列中背景流量传输时间；为等待在队列中背景流量传输时间；Tt.实时数据报文端到端的传输时间；实时数据报文端到端的传输时间；T=(Lb+)8bit/100000000bps61网络交换机延时网络交换机延时n无其他数据包时，实时数据产生的理论传输延迟无其他数据包时，实时数据产生的理论传输延迟实时报文长度（Byte）延时（us）128152562751247102486151812462网络交换机延时网络交换机延时n非实时数据非实时数据50%，实时数据，实时数据50%产生的传输延迟产生的传输延迟实时报文长度（Byte）非实时128 Bytes延迟(us)非实时256 Bytes延迟(us)非实时512 Bytes延迟(us)非实时1024 Bytes延迟(us)非实时1518 Bytes延迟(us)12814 23 40 72 112 25623 22 38 75 106 51241 41 41 78 110 102480 78 79 78 113 1518115 114 113 117 125 63电子互感器及合并单元测试技术电子互感器及合并单元测试技术 n采样精度测试（比差、角差）采样精度测试（比差、角差）n同步精度测试同步精度测试n采样率测试采样率测试(接收接收/发送发送)n通道合并功能测试通道合并功能测试nMU输出接口测试输出接口测试n信号告警测试信号告警测试64智能终端测试技术智能终端测试技术n开入测试开入测试n开出测试开出测试nGOOSE延时测试延时测试nSOE精度测试精度测试n出口时延测试出口时延测试n对网络广播支持能力测试对网络广播支持能力测试n状态发送机制验证以及时延测试状态发送机制验证以及时延测试n宽温工作测试宽温工作测试n信号告警测试信号告警测试65信息链路的状态监视和故障定位信息链路的状态监视和故障定位n站控层站控层n过程层过程层GOOSE设备组成设备组成:保护测控设备、智能操作箱和智保护测控设备、智能操作箱和智能一次设备能一次设备n过程层采样值过程层采样值66信息链路的故障分类信息链路的故障分类n严重程度严重程度不可恢复性不可恢复性可恢复性可恢复性n故障环节故障环节硬件故障硬件故障软件故障软件故障67信息链路的故障分类信息链路的故障分类n不可恢复性硬件故障、软件故障不可恢复性硬件故障、软件故障交换机电源故障交换机电源故障装置电源故障装置电源故障网络接口器件损坏网络接口器件损坏网络接口器件特性衰变网络接口器件特性衰变通信介质损坏通信介质损坏网络接口松动网络接口松动网络风暴等。网络风暴等。n可恢复性故障可恢复性故障网络驱动阻塞网络驱动阻塞网络报文丢失网络报文丢失68信息链路的故障定位和状态监测信息链路的故障定位和状态监测n设备状态检测设备状态检测 装置异常节点装置异常节点n变电站层变电站层MMS网络网络 n过程层过程层GOOSE网络网络 心跳报文心跳报文光信号转电信号的转换监视光信号转电信号的转换监视 n过程层过程层SMV网络网络69面向智能化变电站的下一代保护面向智能化变电站的下一代保护n背景背景数字化变电站数字化变电站智能电网智能电网/智能化变电站智能化变电站高速发展的网络通信技术高速发展的网络通信技术高速发展的计算机硬件技术高速发展的计算机硬件技术高速发展的计算机软件技术高速发展的计算机软件技术70面向智能化变电站的下一代保护面向智能化变电站的下一代保护n互锁信号互锁信号nMMS/SMV/GOOSE双网双网/电压数据网电压数据网/采样同步网采样同步网n统一数据源统一数据源 数据源共享数据源共享n发展：集中发展：集中分布分布下一代？下一代？系统保护系统保护网络化保护网络化保护区域智能保护区域智能保护71谢谢谢谢72