智能配电网通信技术及其应用
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1、 智能配电网通信技术研究及其应用智能配电网通信技术研究及其应用 学学 生：生： 丁炳旺丁炳旺 变电站的发展与电力系统的发展密切相关,承担着变换电压等级、汇集潮流、分配电能、调整电压等功能。随着电力系统的扩大,相应的变电站结构和运行方式越来越复杂,用户对用电可靠性的要求也日益严格。基于各种技术的进步和推广,原有的电磁型、晶体管型设备被变电站自动化系统所替代。变电站自动化系统采用各种设备通过交换信息、数据共享,从而达到对变电站的监视和控制。其技术的应用提高了变电站安全稳定运行水平,降低了运行维护成本,提高了经济效益,同时向用户提供了高质量的电能供应。 智能变电站的提出智能变电站的提出 中国智能电网
2、六个环节中,变电环节在实现智能电网运行数据的全面采集和实时共享,接入各类电源及用户,开展资产全寿命周期管理,支撑电网实时控制与保护、智能调节和各类高级应用等方面具有重要意义。因此，智能变电站充分体现了智能电网的核心理念和内涵,代表了变电站的先进技术和发展方向。智能变电站的概念智能变电站的概念 智能变电站是采用先进、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。 数字化变电站技术是智能变电站的技术基础，数字
3、化变电站强调实现手段的数字化，而智能电网的建设，对变电站自动化系统的一次设备智能化、高级应用、对智能电网的支撑等功能提出了新的要求，智能变电站是变电站整体技术的跨越和未来变电站发展的方向 自动化系自动化系统结构比统结构比较较与一次设与一次设备的连接备的连接比较比较与调度主与调度主站联系的站联系的比较比较通讯规约通讯规约的比较的比较高级应用高级应用功能比较功能比较对时系统对时系统要求的比要求的比较较 传统变电传统变电站站间隔层、站控层两层结构常规互感器及断路器，电缆连接仅传四遥信息内部规约IEC60870-5-103 等基本无高级应用仅限于SOE数字化变数字化变电站电站间隔层、站控层、过程层三层
4、结构非传统互感器、常规断路器及主变仅传四遥信息全面采用IEC61850支持设备互操作引入了网络分析等功能增加了对采样同步性的要求智能化变智能化变电站电站间隔层、站控层、过程层三层结构智能断路器、主变、一次设备智能组件，弱化一二次设备的界限上传全面的基础数据以及模型信息全面采用IEC61850支持设备互操作，并兼容 IEC61970集成了众多高级应用功能，采用一体化的数据平台绝对时刻要高度准确，全网时钟统一，采用IEC61588对时方式比比较较类型类型智能变电站结构智能变电站结构电子式互感器电子式互感器智能断路器智能断路器智能组件智能组件通信规约通信规约高级应用简介高级应用简介IEC61588I
5、EC61588对时方式对时方式智能变电站结构智能变电站结构： 过程层过程层：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组件以及独立的智能电子装置。 间隔层间隔层：间隔层设备一般指继电保护装置、系统测控装置、监测功能组的主智能电子设备（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。 站控层站控层：站控层包含自动化站级见识控制系统、站域控制、通行系统，对时系统等子系统，实现面向全站设备的见识、控制、告警及信息交互功能，完成数据采集和监视控制（SCADA）、操作闭锁以及同步向量采集、电能量采集、保护信
6、息管理等相关功能。传统变电站结构智能变电站结构电子式互感器电子式互感器 国际电工委员会（IEC）制定了电子式互感器的2个标准：EVT标准IEC60044-7和ECT标准IEC60044-8.根据标准中描述，电子式互感器是具有模拟量电压输出或数字量输出，供频率15100Hz的电气测量仪器和继电保护装置使用的电流 / 电压互感器。 IEC标准定义了电子式互感器的通用结构 ，如图，包括一次部分、二次部分和传输系统 3个部分。 P1、P2是一次输入端，S1、S2 是电压模拟量的二次输出端，数字输出与过程层的合并单元对接。 若一次传感器是半常规测量原理的，一次转换器就要将一次传感器的电输出信号转换为光信
7、号，此时的一次转换器是电子部件，需要一次电源供电，称为有源电子式互感器。 若一次传感器是光学原理的，无需一次转换器，即无需一次电源，直接输出到光纤传输系统，称为无源电子式互感器（又称光学互感器）。 数字化变电站首先要求便是在过程层实现测量输出数字化，而电子式互感器能够输出采样值的数字信号，最适合应用于数字化变电站中。 下图是电子式互感器在数字化变电站中的逻辑位置。处于过程层的EVT和ECT向间隔层的合并单元(MU)提供电压和电流测量数据，MU将测量数据提供给保护控制装置并上传到站控层。 数字化变电站中的电子式互感器 按照 IEC标准，在数字化变电站中，每个间隔拥有7路电流测量和5路电压测量如图
8、，是每个间隔中EVT和ECT的配置情况。IEC标准明确了MU的输出格式，却没有规定电子式互感器与MU的接口，因此，互感器和MU之间的光纤通信可以根据需要采取点对点或者过程总线传输方式。电子式互感器和合并单元的连接 IEC62063 标准对智能断路器设备的定义：“具有较高性能的断路器和控制设备，配有电子设备、传感器和执行器，还具有附加功能，尤其是在线监视和诊断方面。” 智能断路器是用微电子、计算机技术和新型传感器建立新的断路器二次系统。其主要特点是由电力电子技术、数字化控制装置组成执行单元，代替常规机械结构的辅助开关和辅助继电器。智能断路器实现电子操动，变机械储能为电容储能，变机械传动为变频器经
