深圳市国电南思系统控制有限公司张结

关于数字化变电站的研究关于数字化变电站的研究

数字化变电站的特征 一次设备的智能化 二次设备的网络化 变电站的信息化

数字化变电站的实质 数字化变电站的价值 数字化变电站的技术路线 设计、运行、维护管理的变革 需要的准备工作

数字化变电站所涉及的技术 过程数据的获取和过程通信 变电站信息建模和信息交换 运行、维护中的通信监视

报告内容报告内容

进一步发挥变电站效益的有效途径 “ 变电站自动化各专业技术的界线越来越模糊，对变电

站自动化采集的信息进行进一步处理，加以充分利用，是进一步提高变电站自动化效益的主要途径”。

“ 信息技术和自动化技术相结合是降低成本，提高供电可靠性，提高供电部门竞争能力的重要因素。”

技术进步提供的条件和带来的挑战 通信技术和网络技术的发展 基于全面的信息共享和信息交换的变电站自动化系统

目前的状况 适合于数字化变电站的自动化装置 数字化变电站的通信网络 变电站自动化系统的形态（进步缓慢）

变电站的发展变电站的发展

过 程

层

间 隔

层

站 控

层

数字化变电站特征数字化变电站特征

与传统的变电站相比，数字化变电站具有的特点 采用新型互感器，通过过程总线实现测量信息的全面共享 间隔层，甚至站控层自动化功能突破智能装置的“边界”，

实现自由分布和应用集成 取消传统的“硬接线”，自动化功能之间的逻辑配合关系

建立在信息交换的基础上 变电站作为电力自动化系统的信息源和控制终端，通过信

息传输为控制中心系统提供更加完整和丰富的信息，例如一次设备监测信息、二次设备监测信息、电网运行状态信息、电网故障信息、计量信息等

变电站自动化系统成为整体电力自动化系统的有机组成部分，通过变电站信息传输可以实现如区域无功优化策略、区域防误策略、区域备自投策略、电网故障分析系统等控制中心功能。

数字化变电站特征数字化变电站特征

数字化变电站特征数字化变电站特征一次设备的智能化 数字接口的电子式互感器 智能终端

=AD17-KB2Steuerung / SchutzFällanden

Feldsteuergerät REC216 mit Messung und Synchrocheck

LEITUNGSHAUPTSCHUTZ REL316*4 PRÜFSTECKER

I

0

SCHUTZ EIN/AUS

I

0

WE-BLOCK

I

0

STUFENVERL.

Reset

AUS

SAMMELSCHIENENSCHUTZ REB500 RESERVESCHUTZ

SCHUTZ EIN/AUSAUS

220VDC SPANNUNG SYS 1 220VDC SPANNUNG SYS 2

SYNCHRONISIERUNG HAND

VERRIEGELUNG

2 x 220/24V DC/DC SPANNUNGSVERSORGUNG

-X1

Control/Protection Cubicles=AD17-KB2Steuerung / Schutz

Fällanden

=AD17 FÄLLANDEN2a1a

100 3002000

MESSANWAHL

SPANNUNG

-240

+480-480

BLINDLEISTUNG

WIRKLEISTUNG

+240

-JA1( L2121 ) -JA2( L2122 )

-JA5( L2126 )

-JA6( L2136 )

LS HYDRAULIK

PUMPE

ZU VIELE ANLÄUFE

LEISTUNGSSCHALTER

EINSCHALTKREIS

BLOCKIERT (CO)

ANTRIEBSMODULE

AUSGANGSRELAIS

STÖRUNG

SCHALTHANDLUNG

UNVOLLSTÄNDIG

SAMMELSCHIENEN

SCHUTZGERÄT

STÖRUNG

ACHTUNG !

SCHALTHANDLUNG

VERRIEGELT

SAMMELSCHIENEN-/

SCHALTERVERSAGER

-SCHUTZ AUSGELÖST

LEITUNGS-

RESERVESCHUTZ

AUSGELÖST

LS AUSLÖSEKREIS-

ÜBERWACHNUNG 2

ANGESPROCHEN

LEISTUNGSSCHALTER

PHASEN-DISKREPANZ

AUSGELÖST

LEISTUNGSSCHALTER

AUSSCHALTKREIS

BLOCKIERT (O)

LS HYDRAULIK

PUMPENLAUFZEIT

ÜBERSCHRITTEN

HORN

QUIT

LAMPEN

TEST

ZUSTAND

EIN

EIN AUSRÜCK-

STELLEN

AUS-

FÜHREN

ANTRIEBSSTEUERUNG

NORMAL

DIREKT

FERN

LOKAL

LEISTUNGSSCHALTER/

TRENNER/ERDER

POSITION GESTÖRT

220V DC / 230V AC

SCHUTZ-STEUERSPG.

0 -SPANNUNG

LEISTUNGSSCHALTER

SF -GAS

NACHFÜLLEN

LEITUNGS-

HAUPTSCHUTZ

STÖRUNG

LEITUNGS-

HAUPTSCHUTZ

AUSGELÖST

24V DC

PROZESS INTERFACE

SPG. STÖRUNG

LS HYDRAULIK

FEDERSPANNUNG

STÖRUNG (OCO)

LS AUSLÖSEKREIS-

ÜBERWACHNUNG 1

ANGESPROCHEN

100 3002000100 3002000

FERN

LOKAL / NORMAL

LOKAL / DIREKT

SAMMELSCHIENENSPANNUNG

-JA4( L2111 )

PUMPEN

RÜCK-

STELLEN

R

S

T

SAMMELALARME BETRIEBSZUSTAND

R

S

T-JF1( L2151 )

( L2141 )

SPANNUNGSWANDLER

SICHERUNGSÜBERW.

ANGESPROCHEN

FELDSTEUERGERÄT

ALARM

QUIT

SIGNAL-/ALARMANLAGE

TRENNER/ERDER

MOTORSCHUTZ

ANGESPROCHEN

500 150010000R

T

S

STROM

RELAISHAUS 2

RELAISHAUS 3

RELAISHAUS 4

500 150010000500 150010000

WANDLERALARM

GASSCHUTZ

KOMBIWANDLER

FEDER / SF

EIN-BLOCKIERT

AUS-BLOCKIERT

Interbaybus

Star couplerABBPower Automation AG RER111

500SCM

01

Rx3

Tx3

Rx2

Tx2

Rx1

Tx1

500SCM

01

Rx3

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Tx1

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Rx3

Tx3

Rx2

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Rx1

Tx1

Network control centre

ABBPower Automation AG COM581

C

CommunicationConverter

d g tal

d gi tal

-Q1

-Q0

-Q8

Pro

cess

Inte

rfac

e

-Q9

-Q2

Process

HV Line bay

Substation Automation System

CT

VT

=AD17-KB2Steuerung / SchutzFällanden

Feldsteuergerät REC216 mit Messung und Synchrocheck

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I

0

SCHUTZ EIN/AUS

I

0

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I

0

STUFENVERL.

Reset

AUS

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VERRIEGELUNG

2 x 220/24V DC/DC SPANNUNGSVERSORGUNG

-X1

=AD17-KB2Steuerung / SchutzFällanden

Feldsteuergerät REC216 mit Messung und Synchrocheck

LEITUNGSHAUPTSCHUTZ REL316*4 PRÜFSTECKER

I

0

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I

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I

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Reset

AUS

=AD17-KB2Steuerung / SchutzFällanden

Feldsteuergerät REC216 mit Messung und Synchrocheck

LEITUNGSHAUPTSCHUTZ REL316*4 PRÜFSTECKER

I

0

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I

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STUFENVERL.

Reset

AUS

SAMMELSCHIENENSCHUTZ REB500 RESERVESCHUTZ

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2 x 220/24V DC/DC SPANNUNGSVERSORGUNG

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Control/Protection Cubicles=AD17-KB2Steuerung / Schutz

Fällanden

=AD17 FÄLLANDEN2a1a

100 3002000

MESSANWAHL

SPANNUNG

-240

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BLINDLEISTUNG

WIRKLEISTUNG

+240

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-JA5( L2126 )

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LS HYDRAULIK

PUMPE

ZU VIELE ANLÄUFE

LEISTUNGSSCHALTER

EINSCHALTKREIS

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ANTRIEBSMODULE

AUSGANGSRELAIS

STÖRUNG

SCHALTHANDLUNG

UNVOLLSTÄNDIG

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STÖRUNG

ACHTUNG !

SCHALTHANDLUNG

VERRIEGELT

SAMMELSCHIENEN-/

SCHALTERVERSAGER

-SCHUTZ AUSGELÖST

LEITUNGS-

RESERVESCHUTZ

AUSGELÖST

LS AUSLÖSEKREIS-

ÜBERWACHNUNG 2

ANGESPROCHEN

LEISTUNGSSCHALTER

PHASEN-DISKREPANZ

AUSGELÖST

LEISTUNGSSCHALTER

AUSSCHALTKREIS

BLOCKIERT (O)

LS HYDRAULIK

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ÜBERSCHRITTEN

HORN

QUIT

LAMPEN

TEST

ZUSTAND

EIN

EIN AUSRÜCK-

STELLEN

AUS-

FÜHREN

ANTRIEBSSTEUERUNG

NORMAL

DIREKT

FERN

LOKAL

LEISTUNGSSCHALTER/

TRENNER/ERDER

POSITION GESTÖRT

220V DC / 230V AC

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LEISTUNGSSCHALTER

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NACHFÜLLEN

LEITUNGS-

HAUPTSCHUTZ

STÖRUNG

LEITUNGS-

HAUPTSCHUTZ

AUSGELÖST

24V DC

PROZESS INTERFACE

SPG. STÖRUNG

LS HYDRAULIK

FEDERSPANNUNG

STÖRUNG (OCO)

LS AUSLÖSEKREIS-

ÜBERWACHNUNG 1

ANGESPROCHEN

100 3002000100 3002000

FERN

LOKAL / NORMAL

LOKAL / DIREKT

SAMMELSCHIENENSPANNUNG

-JA4( L2111 )

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RÜCK-

STELLEN

R

S

T

SAMMELALARME BETRIEBSZUSTAND

R

S

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( L2141 )

SPANNUNGSWANDLER

SICHERUNGSÜBERW.

ANGESPROCHEN

FELDSTEUERGERÄT

ALARM

QUIT

SIGNAL-/ALARMANLAGE

TRENNER/ERDER

MOTORSCHUTZ

ANGESPROCHEN

500 150010000R

T

S

STROM

RELAISHAUS 2

RELAISHAUS 3

RELAISHAUS 4

500 150010000500 150010000

WANDLERALARM

GASSCHUTZ

KOMBIWANDLER

FEDER / SF

EIN-BLOCKIERT

AUS-BLOCKIERT

=AD17-KB2Steuerung / SchutzFällanden

=AD17 FÄLLANDEN2a1a

100 3002000

MESSANWAHL

SPANNUNG

-240

+480-480

BLINDLEISTUNG

WIRKLEISTUNG

+240

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LS HYDRAULIK

PUMPE

ZU VIELE ANLÄUFE

LEISTUNGSSCHALTER

EINSCHALTKREIS

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STÖRUNG

SCHALTHANDLUNG

UNVOLLSTÄNDIG

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STÖRUNG

ACHTUNG !

SCHALTHANDLUNG

VERRIEGELT

SAMMELSCHIENEN-/

SCHALTERVERSAGER

-SCHUTZ AUSGELÖST

LEITUNGS-

RESERVESCHUTZ

AUSGELÖST

LS AUSLÖSEKREIS-

ÜBERWACHNUNG 2

ANGESPROCHEN

LEISTUNGSSCHALTER

PHASEN-DISKREPANZ

AUSGELÖST

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AUSSCHALTKREIS

BLOCKIERT (O)

LS HYDRAULIK

PUMPENLAUFZEIT

ÜBERSCHRITTEN

HORN

QUIT

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TEST

ZUSTAND

EIN

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NORMAL

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LOKAL

LEISTUNGSSCHALTER/

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220V DC / 230V AC

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LEITUNGS-

HAUPTSCHUTZ

STÖRUNG

LEITUNGS-

HAUPTSCHUTZ

AUSGELÖST

24V DC

PROZESS INTERFACE

SPG. STÖRUNG

LS HYDRAULIK

FEDERSPANNUNG

STÖRUNG (OCO)

LS AUSLÖSEKREIS-

ÜBERWACHNUNG 1

ANGESPROCHEN

100 3002000100 3002000

FERN

LOKAL / NORMAL

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SAMMELSCHIENENSPANNUNG

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R

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SAMMELALARME BETRIEBSZUSTAND

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SPANNUNGSWANDLER

SICHERUNGSÜBERW.

ANGESPROCHEN

FELDSTEUERGERÄT

ALARM

QUIT

SIGNAL-/ALARMANLAGE

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MOTORSCHUTZ

ANGESPROCHEN

500 150010000R

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STROM

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WANDLERALARM

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LS HYDRAULIK

PUMPE

ZU VIELE ANLÄUFE

LEISTUNGSSCHALTER

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STÖRUNG

SCHALTHANDLUNG

UNVOLLSTÄNDIG

SAMMELSCHIENEN

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STÖRUNG

ACHTUNG !

SCHALTHANDLUNG

VERRIEGELT

SAMMELSCHIENEN-/

SCHALTERVERSAGER

-SCHUTZ AUSGELÖST

LEITUNGS-

RESERVESCHUTZ

AUSGELÖST

LS AUSLÖSEKREIS-

ÜBERWACHNUNG 2

ANGESPROCHEN

LEISTUNGSSCHALTER

PHASEN-DISKREPANZ

AUSGELÖST

LEISTUNGSSCHALTER

AUSSCHALTKREIS

BLOCKIERT (O)

LS HYDRAULIK

PUMPENLAUFZEIT

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HORN

QUIT

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TEST

ZUSTAND

EIN

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FÜHREN

ANTRIEBSSTEUERUNG

NORMAL

DIREKT

FERN

LOKAL

LEISTUNGSSCHALTER/

TRENNER/ERDER

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-240

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BLINDLEISTUNG

WIRKLEISTUNG

+240

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-JA5( L2126 )

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LS HYDRAULIK

PUMPE

ZU VIELE ANLÄUFE

LEISTUNGSSCHALTER

EINSCHALTKREIS

BLOCKIERT (CO)

ANTRIEBSMODULE

AUSGANGSRELAIS

STÖRUNG

SCHALTHANDLUNG

UNVOLLSTÄNDIG

SAMMELSCHIENEN

SCHUTZGERÄT

STÖRUNG

ACHTUNG !

SCHALTHANDLUNG

VERRIEGELT

SAMMELSCHIENEN-/

SCHALTERVERSAGER

-SCHUTZ AUSGELÖST

LEITUNGS-

RESERVESCHUTZ

AUSGELÖST

LS AUSLÖSEKREIS-

ÜBERWACHNUNG 2

ANGESPROCHEN

LEISTUNGSSCHALTER

PHASEN-DISKREPANZ

AUSGELÖST

LEISTUNGSSCHALTER

AUSSCHALTKREIS

BLOCKIERT (O)

LS HYDRAULIK

PUMPENLAUFZEIT

ÜBERSCHRITTEN

HORN

QUIT

LAMPEN

TEST

ZUSTAND

EIN

EIN AUSRÜCK-

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AUS-

FÜHREN

ANTRIEBSSTEUERUNG

NORMAL

DIREKT

FERN

LOKAL

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TRENNER/ERDER

POSITION GESTÖRT

220V DC / 230V AC

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LEISTUNGSSCHALTER

SF -GAS

NACHFÜLLEN

LEITUNGS-

HAUPTSCHUTZ

STÖRUNG

LEITUNGS-

HAUPTSCHUTZ

AUSGELÖST

24V DC

PROZESS INTERFACE

SPG. STÖRUNG

LS HYDRAULIK

FEDERSPANNUNG

STÖRUNG (OCO)

LS AUSLÖSEKREIS-

ÜBERWACHNUNG 1

ANGESPROCHEN

100 3002000100 3002000

FERN

LOKAL / NORMAL

LOKAL / DIREKT

SAMMELSCHIENENSPANNUNG

-JA4( L2111 )

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RÜCK-

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R

S

T

SAMMELALARME BETRIEBSZUSTAND

R

S

T-JF1( L2151 )

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SPANNUNGSWANDLER

SICHERUNGSÜBERW.

ANGESPROCHEN

FELDSTEUERGERÄT

ALARM

QUIT

SIGNAL-/ALARMANLAGE

TRENNER/ERDER

MOTORSCHUTZ

ANGESPROCHEN

220V DC / 230V AC

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LEISTUNGSSCHALTER

SF -GAS

NACHFÜLLEN

LEITUNGS-

HAUPTSCHUTZ

STÖRUNG

LEITUNGS-

HAUPTSCHUTZ

AUSGELÖST

24V DC

PROZESS INTERFACE

SPG. STÖRUNG

LS HYDRAULIK

FEDERSPANNUNG

STÖRUNG (OCO)

LS AUSLÖSEKREIS-

ÜBERWACHNUNG 1

ANGESPROCHEN

100 3002000100 3002000

FERN

LOKAL / NORMAL

LOKAL / DIREKT

SAMMELSCHIENENSPANNUNG

-JA4( L2111 )

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RÜCK-

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R

S

T

SAMMELALARME BETRIEBSZUSTAND

R

S

T-JF1( L2151 )

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SICHERUNGSÜBERW.

ANGESPROCHEN

FELDSTEUERGERÄT

ALARM

QUIT

SIGNAL-/ALARMANLAGE

TRENNER/ERDER

MOTORSCHUTZ

ANGESPROCHEN

500 150010000R

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S

STROM

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WANDLERALARM

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STROM

RELAISHAUS 2

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WANDLERALARM

GASSCHUTZ

KOMBIWANDLER

FEDER / SF

EIN-BLOCKIERT

AUS-BLOCKIERT

Interbaybus

Star couplerABBPower Automation AG RER111

500SCM

01

Rx3

Tx3

Rx2

Tx2

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Tx1

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01

Rx3

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01

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Rx3

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Rx3

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Tx1

Network control centre

ABBPower Automation AG COM581

C

CommunicationConverter

ABBPower Automation AG COM581

C

CommunicationConverter

d g tal

d gi tal

-Q1

-Q0

-Q8

Pro

cess

Inte

rfac

e-Q1

-Q0

-Q8

Pro

cess

Inte

rfac

e

-Q9

-Q2

Process

HV Line bay

Substation Automation System

CT

VT

数字化变电站特征数字化变电站特征一次设备的智能化 数字接口的电子式互感器 智能终端

Interbaybus

Star coupler

ABB Power Aut omati on AG RER111

500SCM01

Rx3

Tx3

Rx2

Tx2

Rx1

Tx1500SCM

01

Rx3

Tx3

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Rx3

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Rx3

Tx3

Rx2

Tx2

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Tx1 d g a l

NetworkCentre

ABBPower Aut omati on AG COM58 1

C

Communication

Converter

d g a

-Q1

-Q0

-Q8

FeederMarshalling

-Q9

-Q2PISA

PISAA

PISAB

PISAA

-Q1 -Q2

-Q51

-Q0

-T1

-Q9

-Q8

ProcessBus

Process bus

Star coupler

ABB Power Aut omati on AG RER111

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Rx3

Tx3

Rx2

Tx2

Rx1

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Rx3

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Rx3

Tx3

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Rx3

Tx3

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Tx2

Rx1

Tx1500SCM

01

Rx3

Tx3

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Rx1

Tx1

SamplingAD-Conversion

Signal ProcessingSignal Filtering

=D04+R01225kV LIG NE ABO BO 1ABB

125VDC Dis tributuion Battery A125VDC Dis tributuion Battery B

BAY CO NT ROL RELA Y RE C316*4

1

ABBABB Net work PartnerREL316*4

2435678912111314151610

LO CAL CO NTRO L METERI NG

LINE PRO TE CTIO N R ELAY REL316*4

1

ABBABB Net work PartnerREL316*4

2435678912111314151610

BUSB AR P ROTECTIO N REB500

ABBABB Net work PartnerREB500

ABB

=D04 ABO BO 1

-Q 2SEL-Q 1SEL-Q 0SEL

=W1=W2

FERMERO UVRIREXEESC

LAMPETESTE

DISTA NCELO C

ABBPO WER MO NITO RING U NIT

? LO CALREMO TE

SETO PERATIO N

M

M

M

Drive control & monitoring

circuitry

Intelligent Primary Equipment Substation Automation System

LN forprocess images(process equipment)

LN forbay levelfunctions

LN forstation levelfunctions

YLTC

ATCCGAPC

IHMI

GGIO

CALH

XCBR

CSWI

XSWI

CILO

CILO IHMI

Generic AutomaticProcess Controlmeans a generic node for all notpre-defined functions

GenericInput and Outputmeans a generic node for all notpre-defined process devices

Interlocking(on station level)

Interlocking(on bay level)

Circuit Breaker

Tap Changer

AutomaticTap ChangerController

Isolator

Human Machine Interface

Alarm Handler

CircuitBreakerController

数字化变电站特征数字化变电站特征二次设备的网络化 信息流取代硬接线 自动化功能的分布和集成

Technical Services Remote control (NCC)

CONTR. PROT.

FCT. A FCT. B

PROT. CONTR.

Sensors Actuators

Remoteprotection

BAY/UNIT LEVEL

STATION LEVEL

PROCESS LEVEL

HV Equipment

Remoteprotection

Process Interface

1,6

3 3

7

9

8

1,6

3 34,54,5

数字化变电站特征数字化变电站特征二次设备的网络化 基于通信的信号流

控制中心 HMI 工程维护

以太交换机

路由器

保护 A

间隔控制

常规开关 常规CT / VT

保护 B

保护 A

间隔控制

常规开关

保护 B

常规CT / VT

数字化变电站特征数字化变电站特征二次设备的网络化 星型结构

控制中心 HMI 工程维护

路由器

保护A

间隔控制

常规开关 常规CT / VT

保护B

保护A

间隔控制

常规开关

保护B

常规CT / VT

以太交换环网

数字化变电站特征数字化变电站特征二次设备的网络化 环型结构

控制中心 HMI 工程维护

路由器

保护A

间隔控制

新型开关 新型CT / VT

保护B

保护A

间隔控制

新型开关 新型CT / VT

保护B

以太交换环网

数字化变电站特征数字化变电站特征二次设备的网络化 环行 + 过程共享结构

一次系统或设备

继电保护

安自装置

继电保护

安自装置

故障录波故障录波

专用通道

数据网络（ WAN ）

远方保护维护故障信息处理

远动、计量 远动、计量

调度自动化系统 电能量计量计费

厂站 LAN厂站 LAN

数字化变电站特征数字化变电站特征自动化系统的信息化

数字化变电站的价值 简化二次回路设计 , 使变电站自动化系统的可靠性得到了

进一步提高 减少自动化设备数量，节省建设投资，提高变电站自动化

的整体可靠性 利用新型互感技术，提高保护正确动作率 减少信号电缆，节省建设投资 方便设备的维护检修，减少二次设备的退出次数和退出时

间，提高设备的使用效率，降低运行维护成本 采用统一建模技术和通信接口，系统不再依赖于设备制造

商，方便了设备的升级维护，方便变电站的扩建及自动化系统的扩充

变电站信息得到统一规划、充分共享，发挥信息技术的优势、提高电力系统运行和管理效率

数字化变电站的实质数字化变电站的实质

技术路线 将通信与功能配合进行分离 功能配合——逻辑的信号交换——不依赖于物

理的接线（代价——不可见了）

自由分布和优化组合——依赖于过程数据共享（代价—— 时效的保证方法）

IEC61850 作为协议——优势为自身服务——作用并没有跨越 103

作为信息交换模型——可设计、支持功能配合的修改——代替了对端子的定义，及二次回路设计。

过程数据的数字化——必须的技术条件

数字化变电站的实质数字化变电站的实质

数字化变电站的实质数字化变电站的实质（ 1 ）

一致的约定

面向对象封装（ 2 ）

面向对象建模（ 3 ）

通讯服务通讯协议

数据

服务约定

语义约定

信息

互操作性

功能分解（ 4 ）

过程数据

最小信息语义

可共享的过程信息

功能自由分布

模型结构

数字化 信息化 自动化功能的彻底分布和集成应用

设计、运行、维护管理的变革 使信息交换过程可见——设计、运行、事后 使自动化功能的完备性可见——通信原因 对信息交换设计过程的支持和可控 对功能配合——互操作性的支持和可控——技

术、管理

数字化变电站的实质数字化变电站的实质

自动化产品——活的 功能范围确定——但可选择（设计阶段、运行阶段） 物理通信方法唯一——没有端子 逻辑通信（信息交换方法）——依赖设计可自动调整 功能及可交换信息、所获取信息——必须公布—— ICD 模型文件 根据设计结果—— SCD 、 CID文件——决定运行状态

设计——决定作用 以自动化整体性能的最优为目标——决定着自动化产品的实际运行能力 以自动化产品提供的 ICD 模型文件为输入 以变电站模型 SCD文件为输出 过程数据的共享范围——物理的、逻辑的 通信产品的选择——时效保证、可监视、可控制

运行 变电站运行 变电站整体、自动化装置局部——功能的完备性——是否出现降级 通信、信息交换的可靠性——监视

管理 调试、投运 自动化系统故障分析——通信、信息交换、功能配合 互操作性——信息模型、信息语义

数字化变电站的实质数字化变电站的实质

IED 配置

IED数据库

当地文件传输

远程文件传输

IED 能力描述 (LN, DO, 等 )

采用 IEC61850 服务进行文件传输和参数初始化

工程制作环境

变电站自动化系统

IED IED IED IED

变电站网关

单线图，预制报表等的关联工程工作站

系统配置

数字化变电站的实质数字化变电站的实质

需要的准备工作 数字化变电站功能规范和相关设备技术条件 对数字接口的电子式互感器、继电保护装置、

测控装置和计量仪表的调试和校验规程 数字化变电站的设计、施工、验收、管理规程

或指导书 数字化变电站安全性、可靠性评价规程 数字化变电站信息模型及信息语义一致性评价

规程

数字化变电站的实质数字化变电站的实质

过程数据的获取• 新型 non-conventional instrument transformer non-conventional instrument transformer

(NCIT)(NCIT) 互感器• 合并单元 Merging UnitMerging Unit (MU(MU)) ，，它可以提供所有相，

或整条线路的采样数据。• 辅助执行机构执行机构也可被智能化为 Breaker IEDBreaker IED.

• 组网方式（ IEC61850-9-1 、 IEC61850-9-2 ）• 同步技术• 时效保证

数字化变电站所涉及的技术数字化变电站所涉及的技术

组网方式• 站控层网络• 间隔网络• 间隔间网络• 过程网络

数字化变电站所涉及的技术数字化变电站所涉及的技术

数字化变电站所涉及的技术数字化变电站所涉及的技术

• OSI 模型的基本准则包括：• 网络设备之间如何联系，使用不同协议

的设备如何通信。• 网络设备如何获知何时传输或不传输数

据。• 如何安排、连接物理网络设备。• 确保网络传输被正确接收的方法。• 网络设备如何维持数据流的恒定速率。• 电子数据在网络介质上如何表示。• OSI 模型的组成，如右图。

数字化变电站所涉及的技术数字化变电站所涉及的技术

数字化变电站所涉及的技术数字化变电站所涉及的技术

基于 IEEE802.3 传统交换机的弊端 秒级线路故障恢复，可靠性低 逐级交换，报文传输时延长且不确定 没有对业务的通道隔离，服务质量差 无法有效承载包括 RS232/485 信号在内的多种业务

数字化变电站的要求 毫秒级环切换和线路故障恢复，可靠性高 快速转发，端到端时延、抖动高可控性 按业务类型分类并分道传输，服务质量高 可以同时有效承载多种业务，如 E1 、 RS232/485

等 双向传输，动态分配带宽，带宽利用率和传输效率高

数字化变电站所涉及的技术数字化变电站所涉及的技术

新的线路传输协议线路故障恢复时间小于 10 毫秒业务分道传输，传输通道可以物理隔离结合波分复用技术，可实现纳秒级端到端传输时延可提供从协议链路层到 IP 层的通讯记录，以及对设备自身性能的报告可提供以太网、 E1 、 RS232/485 等多种业务接口可对每个传输通道端到端的业务流量进行控制

数字化变电站所涉及的技术数字化变电站所涉及的技术

以太网、以太网、 E1E1 、、 RS232/485RS232/485 等业务接口等业务接口

光纤或双绞线光纤或双绞线

100100M-2.5GM-2.5G 线路带宽线路带宽

数字化变电站所涉及的技术数字化变电站所涉及的技术重点在于共享、可靠、同步

自动化装置信息模型 IEC61850 信息模型– 缺失的信息语义 : 选相功能 PSEP 、间隙接地保护 PIEF 、

合闸于故障的保护 PCOF 、非全相保护 PNCP 、非全相运行中故障保护 PONC 、充电保护 PCAG 、死区保护 PDEZ 、匝间故障保护 PCIR 、失磁保护 PLEX 、无电压检测功能RTUV 、收信跳闸功能 PPOS 、非电量保护 PNED

变电站互操作模型 二次信号流 对互操作语义的集中管理

一致性维护——语义字典、装置模型 装置模型的建立和集中管理

模型合法性、合理性分析——约束条件 变电站设计过程支持和模型生成 对一次系统和图形系统的兼容

数字化变电站所涉及的技术数字化变电站所涉及的技术

数字化变电站所涉及的技术数字化变电站所涉及的技术通信体系信息交换模型

信息模型

协议栈交换服务

建模描述

交换形式一致性

交换语义一致性

数据服务接口数据服务接口

信息模型

组件平台数据访问形式

建模描述

访问形式一致性

访问语义一致性

通信互操作性

数据访问互操作性

信息模型研究信息模型研究PNED 类型

属性名称 属性类型 解释 T M/O

LNName 继承 IEC61850-7-2 的逻辑节点类

数据对象Common Logical Node Information

继承 Common Logical Node Class 的所有强制属性

O

PNED 的数据对象状态信息TapHGas ACT 调压重瓦斯 OHGas ACT 本体重瓦斯 OLGas ACT 轻瓦斯 OPreRls ACT 压力释放 OCoPwOff ACT 冷却器电源停 OVenFault ACT 强油通风故障 OHTempTr ACT 绕组温度高跳闸 OHTempAl ACT 绕组温度高报警 OHTemp ACT 油温高 OAbOilLev ACT 油位异常 O

数字化变电站所涉及的技术数字化变电站所涉及的技术

数字化变电站所涉及的技术数字化变电站所涉及的技术

数字化变电站所涉及的技术数字化变电站所涉及的技术

数字化变电站所涉及的技术数字化变电站所涉及的技术

数字化变电站所涉及的技术数字化变电站所涉及的技术

数字化变电站所涉及的技术数字化变电站所涉及的技术

数字化变电站所涉及的技术数字化变电站所涉及的技术

传统变电站的需要数字化变电站的需要 对通信的集中监视——自动化功能的完备

性评估 对 IEC61850 以太快速报文的截获和分析 记录过程中的智能判断 记录和监视过程的集中控制 通信测试

无源信号获取

数字化变电站所涉及的技术数字化变电站所涉及的技术

通信监听记录仪

规约分析仪

RS232 、 485 、 CAN 、 Lonwork、 LAN 接口

远动通信机

规约转换装置保护测

控保护测

控

智能通信装置

LAN/Lonwork/CAN

RS485

RS232后台监

控

数字化变电站所涉及的技术数字化变电站所涉及的技术

数字化变电站所涉及的技术数字化变电站所涉及的技术

数字化变电站所涉及的技术数字化变电站所涉及的技术

数字化变电站所涉及的技术数字化变电站所涉及的技术

数字化变电站所涉及的技术数字化变电站所涉及的技术

数字化变电站的目的和所追求的价值决定了对 IEC61850 应用的内涵数字化变电站技术进步的同时所付出的代价——没有有效的得到全部的保障设计、运行、管理部门的责任的增加技术应用与管理方式的配合自动化的原理、甚至保护原理是否会有所改变？

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