智能變電站基礎知識CONTENTS010203智能變電站概述傳統變電站設備功能分布GOOSE介紹目錄04SMV介紹01智能變電站概述智能變電站概述智能電網的特征1、堅強可靠是指具有堅強的網架結構、強大的電力輸送能力和安全可靠的電力供應；2、經濟高效是指提高電網運行和輸送效率，降低運營成本，促進能源資源和電力資產的高效利用；智能電網堅強可靠經濟高效清潔環保透明開放友好互動3、清潔環保是指促進可再生能源發展與利用，降低能源消耗和污染物排放，提高清潔電能在終端能源消費中的比重；4、透明開放是指電網、電源和用戶的信息透明共享，電網無歧視開放；5、友好互動是指靈活調整電網運行方式，友好兼容各類電源和用戶接入與退出，激勵電源和用戶主動參與電網調節智能變電站概述智能電網的內涵傳統變電站綜合自動化變電站IEC61850變電站數字化變電站智能變電站通信規約統一高級應用智能一次設備數字化和網絡化智能電網智能變電站概述智能變電站的演變和組成采用先進、可靠、集成、低碳、環保的智能設備，以全站信息數字化、通信平臺網絡化、信息共享標準化為基本要求，自動完成信息采集、測量、控制、保護、計量和監測等基本功能，并可根據需要支持電網實時自動控制、智能調節、在線分析決策、協同互動等高級功能的變電站。電子式互感器應用IEC61850標準的頒布和實施高速工業通信網絡技術發展斷路器智能接口技術應用一次設備智能化及高級應用要求數字化網絡化標準化

智能變電站智能變電站概述智能變電站的定義一次設備智能化高級應用智能變電站概述02傳統變電站設備功能分布傳統微機保護測控交流輸入組件A/D轉換組件保護邏輯(CPU)開入開出組件人機對話模件端子箱二次設備和一次設備功能重新定位。傳統變電站設備功能分布智能終端MU傳統微機保護交流輸入組件A/D轉換組件保護邏輯(CPU)開入開出組件人機對話模件端子箱ECTIEDSMV光纖GOOSE數字化保護智能變電站設備功能分布二次設備和一次設備功能重新定位：一次設備智能化服務器1RCS-9785系列GPS對時裝置RCS-9698H各級調度、集控中心以太網……服務器2操作員站五防工作站繼電保護工程師站GOOSE網光纖以太網PCS-221MUPCS-222智能終端220kV保護室打印服務器PCS-931PCS-915PCS-9705光纖GOOSE網PCS-221MUPCS-222智能終端110kV保護室PCS-943PCS-915一體化平臺智能變電站_方案03GOOSE介紹GOOSE介紹什么是GOOSE?面向通用對象的變電站事件(GOOSE---GenericObjectOrientedSubstationEvent)是IEC61850標準中用于滿足變電站自動化系統快速報文需求的一種機制GOOSE可以傳輸什么GOOSE傳輸的數據類型？可以傳輸開入（智能終端的常規開入等），開出（跳閘，遙控，啟動失靈，聯鎖，自檢信息等），實時性要求不高的模擬量（環境溫濕度，直流量）常見傳輸布爾量，整型，浮點型，位串010203GOOSE發送機制GOOSE采用多播方式傳送數據以太網傳輸方式有：點對點、廣播、多播GOOSE采用連續多次傳送的方式實現可靠傳輸：T1=2msT2=4msT3=8msT0=5s(默認值，由SCD確定)感性認識GOOSE（線路跳閘）測試儀輸入線路保護A線路保護B智能終端A智能終端BSV輸入1仿真故障2跳閘3新位置4重合5新位置電纜開關GOOSE電纜感性認識GOOSE（母差跳閘）測試儀輸入線路保護A線路保護B智能終端A智能終端BSV輸入1仿真故障2跳閘3新位置電纜開關電纜母差保護AGOOSE閉鎖重合閉鎖重合電纜GOOSE報文注釋1：stNum,sqNumstNum:sqNum:裝置重啟范圍（1-4294967295）狀態序號，狀態改變一次+1，溢出后從1開始；范圍（0-4294967295）順序序號，初始值為1，狀態不變化時，每發送一次+1，溢出后從1開始;0專為stNum變化時首幀傳輸保留。stNum,sqNum都從1開始注釋1：stNum,sqNumT0（心跳時間,Maxtime）T1（Mintime）生存時間（TAL（timeAllowedtoLive））GOOSE報文在穩定事件時的重傳時間，61850標準未說明具體時間，應根據當地實際來設定，建議為TAL的一半，國內工程一般5s.GOOSE報文有時間發生時的最短傳輸時間，61850標準未說明具體時間，應根據當地實際來設定，國內工程一般2ms.GOOSE報文的允許生存時間，即有效時間，用于通知接收方等待下一次重傳的最長時間。如果在該時間間隔內部沒有收到新報文，接收方將認為關聯丟失.61850標準建議為T0的2倍。整個地球分為二十四時區，每個時區都有自己的本地時間。在國際無線電通信場合，為了統一起見，使用一個統一的時間，稱為通用協調時(UTC,UniversalTimeCoordinated)。UTC時間（(UniversalTimeCoordinated）UTC與格林尼治平均時(GMT,GreenwichMeanTime)一樣，都與英國倫敦的本地時相同。北京時間比UTC時間早8小時，以1999年1月1日0000UTC為例，UTC時間是零點，北京時間為1999年1月1日早上8點整。04SMV介紹SMV介紹SampledMeasuredValue 采樣測量值，也稱為SV(SampledValue),一種用于實時傳輸數字采樣信息的通信服務從發展歷史來說，SMV的發展先后經歷：

IEC60044-8，IEC61850-9-1，IEC61850-9-2

目前主要采用IEC61850-9-2，IEC60044-8什么是SMV?相關標準發展0102030405IEC60044-8:InstrumenttransformersElectroniccurrenttransformersIEC61850-9-2:Communicationnetworksandsystemsinsubstations–Part9-2:SpecificCommunicationServiceMappingIEC60044-7:InstrumenttransformersElectronicvoltagetransformersIEC61850-9-1UCA9-2LE:ImplementationguidefordigitalinterfacetoinstrumenttransformersusingIEC61850-9-2IEC60044-8IEC60044-8是國際電工委員會為電子式互感器專門制定的一個標準，點對點光纖串行數據接口采用IEC69870-5-1的FT3格式，故常稱之為FT3格式傳輸延時確定可以采用再采樣技術實現同步采樣硬件和軟件實現簡單01020304050607通道傳送時標幺值固定12通道擴展FT3為了滿足變電站更加靈活的需求，國網公司在《Q/GDW441-2010智能變電站繼電保護技術規范》對60044-8所定義的通用幀格式從12通道擴展到22通道，一般稱之為擴展FT3格式IEC61850-9-2（點對點）01020304

05

0607無法準確采用再采樣技術IEC61850-9-2：是國際電工委員會標準《IEC61850-9-2：特定通信服務映射(SCSM)》中所定義的一種采樣值傳輸方式，網絡數據接口傳輸延時不確定硬件和軟件實現都將困難硬件軟件比較通用，但對交換機要求極高不同間隔間數據到達時間不確定，不利于母差、變壓器等保護的數據處理通道傳送一次瞬時值IEC61850-9-2合并單元應輸出電子式互感器整體的采樣響應延時，額定延時時間不大于2ms。123采樣值發送間隔離散值應小于10μS.通道延時需要在采樣數據集中作為一路通道發送。

為了滿足變電站更加可靠的需求，合并單元不再依賴時鐘源進行同步，國網公司在《Q/GDW441-2010智能變電站繼電保護技術規范》定義了點對點9-2的方式，具體技術要求如下：采樣方式的優缺點EC61850-9-1/2：IEC60044-8：缺點：物理接口專用接口；數據點對點傳輸，接線較復雜優點：物理接口標準以太網接口；可以組網傳輸，利于數據共享；缺點：依賴外部時鐘，時鐘丟失時影響二次設備功能。（組網）數據點對點傳輸，接線較復雜（點對點）VS44-8報文（借助儀器）9-2報文標注智能變電站基礎知識CONTENTS0102過程層技術智能組件及高級應用目錄01過程層技術過程層技術智能變電站過程層特點ABC智能變電站過程層網絡相當于常規變電站的二次電纜，各IED之間的信息通過報文交換，信息回路主要包括SV采樣、GO開入和開出。從結構上講，智能變電站可分為站控層設備、間隔層設備、過程層設備、站控層網絡和過程層網絡，即“三層兩網”。間隔層設備跨兩個網絡。從功能實現上講，智能變電站可分為過程層（含設備和網絡）和站控層。過程層面向一次設備，站控層面向運行和繼保人員。過程層技術過程層技術智能變電站過程層特點SVGO過程層設備可靠性要求：過程層技術

3.1智能變電站過程層特點過程層設備可靠性要求：過程層信息傳輸周期性采樣信號，要求保證傳輸的實時性和快速性事件驅動的開入開出信號，實時性和可靠性要求高過程層技術

3.2智能變電站過程層設備MU合并單元、智能終端和過程層交換機智能變電站過程設備：智能終端交換機過程層技術智能變電站過程層設備合并單元定義（MU：mergingunit）：MU的必要性：用以對來自二次轉換器的電流和/或電壓數據進行時間相關組合的物理單元。合并單元可是互感器的一個組成件，也可是一個分立單元。電子式互感器的遠端模塊輸出沒有統一規定，各廠家使用的原理、介質系數、二次輸出光信號含義不相同。因此，電子式互感器輸出的光信號需要同步、系數轉化等處理后，以統一的數據格式供二次設備使用。否則，電子式互感器無法與二次設備通信。合并單元是電子式互感器接口的重要組成部分。過程層技術智能變電站過程層設備一種智能組建。與一次設備采用電纜連接，與保護、測控等二次設備采用光纖連接，實現對一次設備的測量、控制等功能。過程層技術智能變電站過程層網絡過程層交換機的管理智能變電站過程層交換機要與繼電保護同等對待。將交換機的VLAN及所屬端口、多播地址端口列表、優先級描述等配置作為定值管理。交換機的定義：switch一種有源的網絡元件。交換機連接兩個或多個子網，子網本身可由數個網段通過轉發器連接而成。交換機為有源元件，降低了保護的可靠性。過程層技術智能變電站過程層網絡過程層技術

IEC61850的服務和協議棧：Client/Server

通訊

模擬量采樣值

(SAV)

模型

對象

服務

實時性要求以太鏈路層帶優先級的以太物理層IP

TCP

MMS特定通訊服務映射SCSM)通用變電站對象事件GOOSE

過程層技術智能變電站過程層網絡過程信息傳輸要求：準確、快速、可靠。過程層報文傳輸：IEC61850規范了過程層SV和GO的通信協議棧。應用層數據直接映射到數據鏈路層的MAC子層，傳遞給物理層發送，會話層、傳輸層和網絡層為空。輸出傳輸減少了協議棧的處理過程，增加強了數據的實時性。過程層技術過程層網絡的實時性網絡延時分析：網絡傳輸延時由以下幾部分構成：TALL=N(TSF+TSW+TQ)+TWLA（N為交換機級聯臺數）A、交換機存儲轉發延時TSF。以太網幀最長為1522B，加上8B同步幀頭。交換機TSF最長為120us左右。B、交換機延時TSW。不超過10us。C、光纜傳輸延時TWL。光纜光速約為2/3倍光速。D、交換機排隊延時TQ。過程層技術過程層網絡的可靠性SV報文傳輸的流量：

SV交換機主要考慮數據流量的控制，以我們的PCS222EA合并單元MU來計算：MU每秒數據流量（按照IEC61850-9-2協議、SMV數據集為21個數據通道為參考）

S（流量）=248Byte*8bit*4000點/S=7.568Mb/S過程層技術過程層網絡的可靠性防止網卡溢出的措施：（1）靜態多播配置。通過配置交換機靜態多播地址表實現多播報文過濾。其缺點是裝置連接的交換

機端口必須固定，擴建或更換交換機時，必須修改或設置交換機多播配置。（2）動態多播配置。由交換機根據實際情況分配多播報文路徑。動態多播管理協議還缺乏運行經驗。采取SV