智能变电站合并单元和智能终端调试.ppt

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1、智能变电站合并单元与智能终端及故障录波网络分析仪介绍及调试送变电调试所 王天锷提纲 合并单元介绍及调试 智能终端介绍及调试 检修问题 故障录波网络分析仪一、合并单元的介绍及调试智能变电站合并单元介绍合并单元的延时与同步介绍 合并单元等间隔离散性（抖动）介绍 合并单元延时及等间隔性（抖动）测试 对时精度及守时功能测试精度测试SV报文检查智能变电站合并单元介绍 合并单元最初是属于电子式互感器的附属品 目前智能变电站，合并单元更多的是A/D转换及电压并列、切换功能智能变电站合并单元介绍智能变电站的互感器采用两种方式：电子式互感器二次输出为数字量，弱信号二次输出规约 基于 IEC60044-8 的 F

2、T3 电磁式互感器（主要形式）二次输出为模拟量电流为1A/5A，电压为57V/100V智能变电站合并单元介绍微机保护测控装置交流输入组件交流输入组件A/D 转换组件转换组件保护逻辑保护逻辑(CPU)开入开出组件开入开出组件人机对话模件人机对话模件端子箱端子箱智能变电站合并单元介绍智能终端智能终端MU保护逻辑保护逻辑(CPU)人机对话模件人机对话模件ECT一次设备智能化IED数字化保护测控SMV光纤光纤GOOSE光纤光纤交流输入组件交流输入组件A/D 转换组件转换组件开入开出组件开入开出组件保护装置的辅助插件进行了前移二次在线监测智能变电站合并单元介绍两种不同的方式导致合并单元功能的不同：电子式

3、互感器+合并单元（Electronic Transformers &Merging Unit 简称ETMU 模式)电磁式互感器+合并单元 (Transformers &Merging Unit 简称TMU 模式）智能变电站合并单元介绍ETMU ETMU 模式模式为了将电子式互感器应用于变电站自动化系统，待解决的关键问题之一就是互感器与变电站二次设备之间的接口问题，而合并单元是数字接口的主要组成部分。合并单元是将现场电子式互感器输出的电流、电压信号合并并处理，然后按规定的帧格式传送给变电站的二次设备，是整个自动化系统的关键设备智能变电站合并单元介绍ETMU 模式FT3智能变电站合并单元介绍TMU

4、 TMU 模式采集电磁式互感器的二次电流电压，将模拟量转换为数字量后，以IEC61850-9-2的帧结构将电流、电压信号合并处理传输给间隔层设备智能变电站合并单元介绍TMU 模式合并单元介绍功能要求按间隔配置的合并单元应提供足够的输入接口， 接收来自本间隔电流互感器的电流信号； 若间隔设置有电压互感器， 还应接入间隔的电压信号； 若本间隔的二次设备需要母线电压， 还应接入来自母线电压合并单元的母线电压信号。 母线电压应配置单独的母线电压合并单元。 合并单元应提供足够的输入接口， 接收来自母线电压互感器的电压信号。 对于单母线接线， 一台母线电压合并单元对应一段母线； 对于双母线接线， 一台母线

5、电压合并单元宜同时接收两段母线电压； 对于双母线单分段接线， 一台母线电压合并单元宜同时接收三段母线电压；对于双母线双分段接线，宜按分段划分为两个双母线来配置母线电压合并单元 合并单元介绍 对于接入了两段及以上母线电压的母线电压合并单元， 母线电压并列功能宜由合并单元完成，合并单元通过 GOOSE 网络获取断路器、 刀闸位置信息， 实现电压并列功能。 合并单元应能提供输出 IEC 61850 9 协议的接口及输出 IEC 60044 7/8 的 FT3 协议的接口，能同时满足保护、 测控、 录波、 计量设备使用。 对于采样值组网传输的方式， 合并单元应提供相应的以太网口；对于采样值点对点传输的

6、方式，合并单元应提供足够的输出接口分别对应保护、 测控、 录波、 计量等不同的二次设备。 输出接口应模块化并可根据需要增加输出模块。 合并单元应能接收 12 路电子式互感器的采样信号， 经同步和合并之后对外提供采样值数据。合并单元介绍 合并单元应能够接收 IEC61588 或 B 码同步对时信号。 合并单元应能够实现采集器间的采样同步功能，采样的同步误差应不大于 1 s 。 在外部同步信号消失后，至少能在 10 分钟内继续满足 4uS 同步精度要求。 合并单元与电子式互感器之间没有硬同步信号时， 合并单元应具备前端采样、 处理和采样传输时延的补偿功能。 输出协议采用 IEC 61850-9-2

7、 时，合并单元的数字量输出宜采用 24 位有符号数值。 输出协议采用 IEC61850-9-1 或 IEC 60044-8 时，合并单元的数字量输出宜采用二次值方式。 合并单元应能保证在电源中断、 电压异常、 采集单元异常、 通信中断、 通信异常、 装置内部异常等情况下不误输出； 应能够接收电子式互感器的异常信号； 应具有完善的自诊断功能。 合并单元应能够输出上述各种异常信号和自检信息。 合并单元介绍 合并单元宜具备光纤通道光强监视功能， 实时监视光纤通道接收到的光信号强度， 并根据检测到的光强度信息，提前报警。 根据工程需要，合并单元可提供接收常规互感器或模拟小信号互感器输出的模拟信号的接口

8、。 合并单元与电子式互感器之间通讯速度应满足最高采样率要求。 合并单元与电子式互感器之间的通讯协议应开放、 标准，宜采用 IEC 60044-7/8 的 FT3 格式。 合并单元应支持可配置的采样频率， 采样频率应满足保护、 测控、 录波、 计量及故障测距等采样信号的要求。 合并单元应提供调试接口， 可以根据现场要求对所发送通道的顺序、 相序、 极性、 比例系数等进行配置。 合并单元介绍 电压并列功能：智能变电站没有专门的电压并列柜，并列功能在母线PT合并单元实现。由于A/D前移，且并列的隔刀位置也是通过采集GOOSE光信号，因此原理上不存在二次反送电问题 电压切换：在间隔合并单元实现母线电压

9、的切换合并单元的延时与同步介绍 智能变电站的电流电压采集是分布式采集由各个合并单元采集电流电压，再上送到间隔层，分布式最大的问题就是同步问题，而产生同步最根本的原因就是延时问题，合并单元的延时与同步介绍合并单元的延时是由于硬件和软件共同导致的，对于ETMU模式 的采样延时如下图所示： 合并单元的延时与同步介绍对于TMU模式的延时主要是由合并单元自身延时导致，即不考虑EVT和ECT的延时。因为合并单元前端采用电磁式互感器，输入的模拟量采样值经电缆直接并行送入合并，采样值传输延时固定且数值很小。但当电流电压经合并单元转换为SMV-9-2输出时就会产生延时，而且不同厂家的合并单元产生的延时不会完全相

10、同，特别对电压其延时更不好确定，因为电压到保护测控经过了PT合并单元和线路合并单元两及延时。合并单元的延时与同步介绍延时产生的后果： 电流电压之间的夹角可能就会出现误差。合并单元的采样是一个周波是80点，一秒钟50个周波，因此一个点是1 / 4 0 0 0 秒 即 2 5 0 u s ， 因 此 1 u s 相 差 的 电 角 度 为4.5/250=0.018，折算从分就是0.018x60=1.081，即1us误差就是1左右合并单元的延时与同步介绍延时产生的后果：影响距离保护的动作边界值对于母差保护延时问题显得更为重要，如果两个线路合并单元之间的延时过大就可能导致母差保护出现误动或拒动测控和计

11、量合并单元设定延时的目的为了消除不同合并单元延时不一致的问题，通常采用同步的方法来解决，即所有合并单元接收到电磁式互感器输入的电流电压后，都等待一定的时间后再同时将电流电压输出给保护测控装置，保护测控装置解析数据报文中的时标，在进行时间或相角补偿。合并单元的延时与同步介绍同步：合并单元的延时与同步介绍 单个常规变电站的电流电压本身就是个同步系统，电流电压通过一次母线进入变电站再通过互感器及二次电缆进入各个装置，其传播速度接近光速，且中间没有其他环节，因此对于线路保护、母差保护、变压器保护而言其电流电压之间保持同步合并单元的延时与同步介绍 智能变电站的二次电流电压没有直接到达保护装置，而是在前端

12、先进行A/D转换后再通过光纤传送到各个装置，特别是电压经过了两级合并单元，因此在传输过程中就会产生延时，导致不同步合并单元的延时与同步介绍智能变电站的同步方法包括： 软件：插值法、报文延时、报文时标 硬件：GPS、北斗外部对时，硬件时标合并单元的延时与同步介绍智能变电站时钟同步系统：合并单元等间隔离散性（抖动）介绍 调试人员不能将延时和同步混淆，延时反应的是信息的时差性，同步是解决数据延时的手段。延时长短将决定保护装置反应故障的快慢，同步性能将决定二次系统电流电压数据的质量。合并单元等间隔离散性（抖动）介绍 合并单元间隔离散性：对一个波形采样，采样点为n，输出设定延时为t，每个点对应的输出时标

13、为Ti，则等间隔离散性是指任意连续两个输出时标之差应10us，即Ti+1-Ti 10us。合并单元等间隔离散性（抖动）介绍 同步波形合并单元等间隔离散性（抖动）介绍 抖动波形合并单元等间隔离散性（抖动）介绍 智能变电站继电保护技术规范要求合并单元采样值发送间隔离散值应小于10s，对ETMU模式的额定延时要求是2ms，对TMU模式的要求目前没有明确，但一般参照ETMU模式2ms。 电子式电流互感器和电压互感器的技术规范中对不同精度的角度误差做了要求，对P级别如5P和10P级别的互感器要求相角差不大于1也就是60分，而前面介绍了1分的延时大概就是1us，因此保护用的电流电压的绝对延时一般要求t60

14、us；对精度为0.2S级别的互感器要求相角差不大于10也就是10us，因此对设备标定的延时测试即对合并单元绝对延时的测量结果要求：计量用的电流电压的绝对延时一般要求t10us，保护用的电流电压的绝对延时一般要求t60us。合并单元延时及等间隔性（抖动）测试 合并单元的单装置延时测试只针对TMU的模式，对于ETMU的模式需要和电子式互感器一起进行测试。 可以使用NT781模拟量输入合并单元测试仪进行测试。合并单元延时及等间隔性（抖动）测试 对于TMU方式的试验接线图如下图所示：对时精度及守时功能测试目前合并单元一般采用B码对时，如果合并单元和外部时钟已经对时稳定了，那么可以通过测试仪器比如DM5

15、000来解析报文中的时标（DM5000本身也和这个外部时钟对时稳定），来确定合并单元是否与外部时钟已经对时稳定。如果合并单元没有对上时，而凯默已经对上时，则凯默测量合并单元的延时将是一个相差很大的延时，如果合并单元对上时，则测量的延时和合并单元设定延时相差会小于1us。下图是某线路合并单元的延时测量（该合并单元设定的延时是2000us）。对时精度及守时功能测试测量的延时和合并单元设定的延时非常一致，误差小于1us。对时精度及守时功能测试守时功能测试：守时功能测试相对简单，将合并单元与外部对时系统断开后，继续使用DM5000（仍然保持B码对时）测量合并单元的延时，采样的同步误差应至少能在 10

16、分钟内不大于4uS 同步精度要求。精度测试 交流采样测量装置是将工频电量量值电流、电压、频率经数据采集、转换、计算的各电量量值（电流、电压、有功功率、无功功率、频率、相位角和功率因数等）转变为数字量传送至本地或远端的装置。 为了保证交流采样测量装置量值采集的准确、可靠，需要进行精度校验 TMU模式下的合并单元实际是将AD转换前置，因此有必要进行精度测试2023-3-28精度测试合并单元的精度测试相比传统的精度测试要复杂主要是因为：1，目前没有成熟直观的产品进行合并单元的精度测试2、电压的切换问题3、电压的输入文问题4、所有母线电压都要进行精度测试，测试的内容增加2023-3-28精度测试2023-3-28SV报文检查 SV通道与互感器二次绕组级别匹配问题 系统集成商对此没有认识，可能配错通道，导致保护或测控用的二次绕组用于计量通道 MAC、APPID、VLAN等检查在测量中应注意的事项 不能利用经过B码对时上后测量时标误差来测量绝对延时的方式。因为通过解析时标的并没有真实反映出合并单元A/D转换、数据处理、传输等方面的延时。 线路合并单元的输出电压是通过PT合并单元级联过来的，因此这里