Опыт внедрения цифровых подстанций в Китае

Опыт внедрения цифровых ПС в КНР
• Общее сведение о цифровой подстанции
• Применение электронных ТН/ТТ в Китае
• Применение GOOSE и интеллектуальных
терминалов управления в Китае
• Вариант конфигурации шины процесса на
цифровой ПС
• Выводы и перспективы
Общее сведение о цифровой ПС
Цифровая подстанция – новое направление развития в
энергосистемы. Цифровая подстанция в основном используется для
решения ниже существующих проблем на обычной подстанции:
• Проблемы насыщения, изоляции и ферромагнитного резонанса в
измерительных трансформаторах, и проблема интеллектуализации
первичных оборудований
• Длинное расстояние медных кабелей и сложные соединения
вторичных цепей
• Протокол связи не унифицированный
• Отсутствие онлайн-мониторинга и некоторых дополнительных
приложений
По сравнению с обычной подстанцией, на цифровой подстанции
главно обновляются оборудования на уровнях процесса и ячейки,
выполняется местная цифровизация аналоговых и дискретных
сигналов от первичных оборудований, и передаются цифровые
сигналы на оптических каналах.
Общее сведение о цифровой ПС
Общее сведение о цифровой ПС
Интеллектуализация первичных оборудований
- Цифровые ТТ и ТН
- Интеллектуальный терминал управления
коммутационными аппаратами
Сетезация вторичных оборудований
MMS、GOOSE/SV
Дополнительные приложения
Цифровые измерительные трансформаторы
Цифровые измерительные трансформаторы имеют
много преимуществ по сравнению с обычными
трансформаторами:
Традиционные
Пункт
ТТ/ТН
Электронные ТТ/ТН
Изоляция
Сложная
Простая
Объем и вес
Большой и
тяжелый
Компактный и
легкий
Динамический
диапазон ТТ
Узкий, насыщение
Широкий, без
насыщения
Резонанс ТН
Ферромагнитный
резонанс
Ферромагнитный
резонанс
отсутствует
Вторичные цепи ТТ
Обрыв цепей
недопустим
Обрыв цепей
допустим
Формат выходов
Аналоговый сигнал
Цифровой сигнал
Цифровые измерительные трансформаторы
Вид
ЭТТ
ЭТН
Пренцип работы
Закон
Катушка Роговского
электромагнитно
й
Маломощная катушка
индукции
Фарадея
делитель конденсаторов/
делитель резистора/
делитель реактанса
Волоконнооптический датчик
ОТТ
эффект Фарадея
эффект Саньяка
Магнитооптическогостекло
ОТН
эффект Поккельса
эффект обратного напряжения
Примечание
без насыщения, для защиты
высокая точность(0.2s), для измерения и
учета
точность:0.2/3Р
1.Структура не сложная, способность
антивибрации хорошая
2. Сварка оптического волокна имеет
долговременную стабильность
3. Все оптические элементы основны на
оптическом волокне,технология зрелая
1.Структура сложная, способность
антивибрации плохая
2. Сварка оптических элементов
нестабильная
3.Обработка элементов трудная.
в этапе испытания, пока не используется
на реальной ПС
Процесс применения цифровых ТТ/ТН
• Первая стадия
– Электронные измерительные трансформаторы
• GIS
• AIS
• Вторая стадия
– Оптические трансформаторы тока
• с использованием магнито-оптического стекла
• С использованием волоконно-оптического
датчика FOCT
• Третья стадия
– Оптические ТН(в процессе испытания)
Применение электронных ТТ GIS
Электронный ТТ GIS
каждая фаза в отдельной коробке
три фазы в одной коробке
Структура комплектного электронного ТТ/ТН GIS
Комплектный электронный ТТ/ТН GIS, работающий на ПС 110кВ
DONGJIAYAO в провенции Цзянси
Электронный трансформатор тока AIS
Электронный трансформатор тока AIS
Электронный трансформатор тока AIS
220кВ ТТ/ТН AIS, работающий
на ПС YANSHOU в городе
Харбине
Электронный трансформатор тока AIS
Встроенный ТТ на вводах трансформатора
Состояние эксплуатации электронных ТТ/ТН
До сих пор, уже около 500 комплектов электронных
трансформаторов GIS и более 300 электронных трансформаторов
AIS стабильно и надежно работают на различных цифровых ПС,
самое длинное время эксплуатации уже больше 5 лет.
ПС 220кВ WUSHAN
ПС 220кВ ZHIWUYUAN
Оптический измерительный трансформатор
Оптический измерительный трансформатор:
– Использовать оптическое волокно для передачи сигнала
датчика
– В датчике не нужно электронных цепей и питания.
– Это идеальное решение отдельного измерительного
трансформатора
По сравнению с электронным трансформатором ,
модуль датчика составляет из оптических элементов, не
содержит электронных схем, имеет несравненную
электромагнитную совместимость.
Оптический измерительный трансформатор
Оптический ТТ GIS(три фазы в одной коробке)
Применение оптического
измерительного трансформатора
Оптический ТТ AIS
Применение оптического
измерительного трансформатора
На вводах PASS
Состояние эксплуатации оптических
измерительных тр-ра
Интеллектуализация коммутационными
аппаратами
 Использовать существующие зрелые вторичные технологии, в
сочетании с традиционными коммутационного оборудования
для повышения уровня интеллекта
 Вариант осуществления
Вариант1: интеллектуальный терминал управления (IBC)+ GOOSE сеть
(для оборудования на открытом воздухе)
Вариант2: интеллектуальный шкаф управления GIS оборудованиями
+ GOOSE сеть (для оборудования в закрытых помещениях)
Сбор данных
CPU
Входы
Оптический кабель
Выходы
Команды операции
GOOSE
GOOSE
Устройство защиты,
управ. и измер.
IBC
Электр.кабель
Выкл.
Разъед.
Электр.кабель
ИЧМ
PCS-222
Интеллектуальный терминал управления выключателем (IBC) через
электрические кабели соединяется с первичными оборудованиями, и
через оптические кабели соединяется с вторичными устройствами для
выполнения функции мониторинга, управления и измерения.
Интеллектуальный терминал управления ячейкой
Функции:
• IBC являются переходными продукциями
интеллектуальных первичных оборудований
• GOOSE интерфейс
• Измерения положений выключателя,
разъединителя и зеземленного ножа
• Управления выключателем, разъединителем и
зеземленным ножом
• Измерение ступеней отпайки, температуры и т.д. от
трансформатора
• Сбор информации о онлайн-контроле
• Цепи управления выключателем
Вариант1– Шкаф с интеллектуальным терминалом
управления выключателем
Интеллектуальный терминал управления
выключателем может отдельно установиться на открытом воздухе рядом с
первичным
оборудованием,
через
оптическую GOOSE сеть обменивается
информацией с устройствами РЗА в
помещении
защиты.
Шкаф
интеллектуального
терминала
управления
выключателем может выдержить суровые
испытания на ЭМС и температуру, может
работать в наружной сложной среде.
Специальный
корпус
шкафа
может
защищать от влажности, пыли и излучения,
удовлетворяет требования к наружной
установке.
•Степень защиты шкафа：IP55
•Аппарат регулирования температуры и
влажности。
Вариант1– Шкаф с интеллектуальным терминалом
управления выключателем
Состояние эксплуатации на месте
ПС JINGUYUAN в провенции Хэнане
Вариант2– Ителлектуальный шкаф для мониторинга
и управляния GIS оборудованием
NR всегда обращает
большое внимание на
интеллектуальную
интеграцию
первичной и
вторичной частей, и
активно изучает
надежную,
современную и
экономическая
концепция цифровой
подстанции.
С 2003 года мы начали исследовать ителлектуальное устройство для
мониторинга и управляния GIS оборудования, и проектировали ителлектуальный
шкаф управления на основе этого устройства. Практическое применение
показывает, что вариант и идея проектирования на основе ителлектуального GIS
оборудования действительно сокращает инвестицию пользователя, облегчает
работу института проектирования и повышает уровень цифровизации подстанции
Протокол на шине процесса
 IEC61850-9-2: Сетевой интерфейс данных
Физический уровень: оптический Ethernet
Канальный уровень: адрес Ethernet, знак приоритета/
виртуальная локальная сеть, класс Ethernet
Уровень приложения: переменный набор данных
Поддерживается служба класса MSVCB
Устройство управления
и измерения
Устройство защиты
Точка к точке
MU
Устройство управления
и измерения
Ethernet
MU
Устройство защиты
Вариант измерительных трансформатора на
уровне процесса
Реконструкция уровня процесса
 Цифровизация выборочного значения(SV)
– Активный электронный ТТ/ТН
– Оптический измерительный трансформатор
– Обычный измерительный трансформатор +
MU
Требование к организации сети
Требование к организации сети на цифровой подстанции
1）Должны организовать независимые SV-сеть,GOOSE-сеть и
сеть станции.
2） Должны по классам напряжения организовать SV-сеть и
GOOSE-сеть на уровне процесса. Для подключения защиты
трансформатора к GOOSE-сетям разных классов напряжения,
должны использовать независимые интерфейсы данных в
устройстве.
3）При использовании дублированных устройств РЗА, должны
организовать соответствующие дублированные сети
процесса, первый комплект устройства РЗА должен
подключиться к сетиА, а второй комплект устройства РЗА
подключиться к сети Б.
4）Для класса напряжения 110kV и выше должны организовать
дублированные сети.
Выводы и перспективы
Направлением развития и неумолимой тенденцией
автоматизированной техники подстанции является
техника цифровой подстанции.
Цифровизация - это метод, а не окончательный цель.
Интеллектуализация – это процесс непрерывного
развития.
Строительство цифровой подстанции должно быть
основано на срочной необходимости в управлении и
производстве, и необходимо учитывать фактическую
возможность по технике и управлению,
активно
изучать и надежно двигать вперед.
Спасибо за внимание!
http://www.nrelect.com
http://www.nari-relays.com/ru
E-mail: dongxp@nari-relays.com