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

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

Общее сведение о цифровой ПС

Цифровые измерительные трансформаторы

Цифровые измерительные трансформаторы имеют много преимуществ по сравнению с обычными трансформаторами:

Пункт Традиционные 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 Пренцип работы Примечание

ЭТТ

Закон электромагнитной индукции Фарадея

Катушка Роговского без насыщения, для защиты

Маломощная катушка

высокая точность(0.2s), для измерения и учета

ЭТНделитель конденсаторов/

делитель резистора/делитель реактанса

точность:0.2/3Р

ОТТэффект Фарадея

эффект Саньяка

Волоконно-оптический датчик

1.Структура не сложная, способность антивибрации хорошая2. Сварка оптического волокна имеет долговременную стабильность3. Все оптические элементы основны на оптическом волокне,технология зрелая

Магнито-оптическогостекло

1.Структура сложная, способность антивибрации плохая2. Сварка оптических элементов нестабильная3.Обработка элементов трудная.

ОТНэффект Поккельса

в этапе испытания, пока не используется на реальной ПС

эффект обратного напряжения

• 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)

Процесс применения цифровых ТТ/ТН

Применение электронных ТТ GIS

Электронный ТТ GIS

три фазы в одной коробке

каждая фаза в отдельной коробке

Комплектный электронный ТТ/ТН GIS, работающий на ПС 110кВ DONGJIAYAO в провенции Цзянси

Структура комплектного электронного ТТ/ТН GIS

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

Электронный трансформатор тока AIS

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 ТТ GIS(три фазы в одной коробке)

Оптический измерительный трансформатор

Оптический ТТ AIS

Применение оптического измерительного трансформатора

На вводах PASS

Применение оптического измерительного трансформатора

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)

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.

CPU

Выходы

Входы

GOOSE

IBC

ИЧМ

Оптический кабель

Выкл.

Разъед.

Электр.кабель

Команды операции

Сбор данных

GOOSE

Устройство защиты,

управ. и измер.

PCS-222

Электр.кабель

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 устано-виться на открытом воздухе рядом с первичным оборудованием, через оптическую GOOSE сеть обменивается информацией с устройствами РЗА в помещении защиты. Шкаф интеллек-туального 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.

Интеллектуальный терминал управления выключателем может отдельно устано-виться на открытом воздухе рядом с первичным оборудованием, через оптическую GOOSE сеть обменивается информацией с устройствами РЗА в помещении защиты. Шкаф интеллек-туального 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

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

Вариант2– Ителлектуальный шкаф для мониторинга и управляния GIS оборудованием

IEC61850-9-2: Сетевой интерфейс данныхФизический уровень: оптический Ethernet

Канальный уровень: адрес Ethernet, знак приоритета/ виртуальная локальная сеть, класс Ethernet

Уровень приложения: переменный набор данных

Поддерживается служба класса MSVCB

Протокол на шине процесса

MU

Ethernet

Устройство управления и измерения

Устройство защиты

MU

Точка к точке

Устройство управления и измерения

Устройство защиты

Реконструкция уровня процесса Цифровизация выборочного

значения(SV)

– Активный электронный ТТ/ТН

– Оптический измерительный трансформатор

– Обычный измерительный трансформатор + MU

Вариант измерительных трансформатора на уровне процесса

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.

• 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.

Выводы и перспективы

Спасибо за внимание!

http://www.nrelect.com

http://www.nari-relays.com/ru

E-mail: dongxp@nari-relays.com