X7000数字化变电站

一、 概述

数字化变电站是指变电站信息采集、传输、处理、输出过程全部数字化，其基本特征为设备智能化、通信网络化、模型和通信协议统一化、运行管理自动化。

X7000数字化变电站系统是在现有综合自动化变电站的基础上将一次设备数字化，即数字化的互感器、智能化开关。将这些数字化了的一次设备通过IEC 61850协议纳入到整个数字化变电站体系中。在确保现有电网“安全性”“可靠性”“经济性”的基础上采用最新的技术来实现整个变电站的数字化。

X7000数字化变电站系统是由站控层、间隔层、过程层三层设备所组成。站控层设备由传统意义上的后台监控系统、工程师站、远动服务器等构成。间隔层设备由按间隔对象配置的测控装置、保护装置、计量装置以及与接入其它智能设备的规约转换设备。单间隔设备有线路保护、测控装置、计量装置，跨间隔设备包括母线保护、故障录波、变压器保护等。过程层设备主要包括电子式电流电压互感器、智能一次设备等，现阶段智能化开关由传统开关+智能终端方式来实现开关设备智能化，电子式电流电压互感器采用罗氏线圈+激光供能的光电电流电压互感器来实现互感器设备的数字化。过程层设备具有自我检测、自我描述功能，支持IEC 61850过程层协议。传输介质采用光纤传输。 二、 实施方案

现阶段数字化变电站的发展已由理论研究走向工程实践的过程，为满足现今数字化变电站的现阶段的发展需求，数字化变电站的实施方案兼顾了技术的前瞻性与技术的实现性。X7000数字化变电站的实施方案包括了从站控层到间隔层再到过程层的一系列满足数字化变电站特点的设备以及网架结构。根据数字化变电站的特点，现在的数字化变电站的实施主要分为三方面，一、站控层与间隔设备间的通信，二、采样数据的传输，三、开关智能终端与间隔层设备间的连接。在站控层与间隔设备间的通信主要体现在协议层，现在有IEC 61850协议和IEC 61870-5-103协议。后台系统应能同时支持这两种协议的的间隔层设备接入并能将一些不能走IEC 61850协议的设备通过规约转换器转换后接入后台监控系统。采样数据的传输采用IEC 61850-9-1点对点传输协议，跨间隔间采用IEC 60044-8传输协议中规定的高速串行FT3传输协议。开关智能终端与间隔层设备间的连接

按照GOOSE报文进行传输，跨间隔间的传输根据变电站跨间隔规模分为2种模式，第一种为点对点传输开关智能终端设备与间隔层设备相连采用GOOSE协议或IEC 61850-9-1协议的开关量传输的特殊服务应用，跨间隔采用高速串行FT3光纤传输。此方案适合跨间隔设备不多的变电站，例如110kV变电站无母线保护架构下的数字化变电站。第二种方案为GOOSE单独组网模式即所有开关量信息、跳闸信息以及跨间隔跳闸信息通过交换机相连分别送至各间隔设备和开关智能设备。此方案适合与对跨间隔要求比较多的变电站，例如220kV数字化变电站。 三、 网架结构

以上网络架构为点对点方式的变压器的网络架构图。大量采用FT3传输协议来完成跨间隔间的传输。

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此方案站控层与间隔层网络间采用双星型网络，采用IEC 61850协议。过程层与间隔层网络，智能操作箱与间隔层间通信采用GOOSE组网。合并单元与间隔间通信采用IEC 61850-9-1点对点通信协议。跨间隔传输采用IEC 60044-8高速串行FT3通信协议。将开关量信息与模拟量采集分网传输已减轻网络的负担。 三、站控层设备

X7000系统站控层由变电站监控系统、远动系统、防误闭锁系统、保护信息管理系统、通讯监控系统、电量远传系统、安防监视系统及火灾报警系统等进行整合，达到网络共用、信息共享的目的。 各系统均以网络通讯方式接入间隔层网络，设置网络防火墙及网络物理隔离装置，经专用网络向相关部门传送数据。站控层设备与间隔层设备之间采用IEC61850进行通信。

监控后台主要用于实现当地功能，实现变电站内的就地监视和控制功能，在IEC61850中，监控后台与其它间隔层设备一样是一个逻辑设备，包含多个逻辑节点。并兼容IEC 61870-5-103通信协议的支持。

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远动工作站实现变电站与各级调度系统之间的通信功能，使调度端实现对变电站实现远方的监视和控制，远动工作站独立于监控后台系统工作，其工作不受监控后台运行的影响，从IEC61850的角度来看，远动机也是网络上的一个逻辑设备。 四、

间隔层设备

间隔层设备包括按间隔对象配置的测控装置、保护装置、计量装置以及与接入其它智能设备的规约转换设备。单间隔设备有线路保护、测控装置、计量装置，跨间隔设备包括母线保护、故障录波、变压器保护等。

测控装置包括有XR700系列测控装置，XR700系列测控装置具有按IEC 61850协议进行建模与站控层进行通信，并具备与间隔层设备间传递GOOSE信息的跨间隔联闭锁功能。XR700系列测控装置与过程层设备间通信具有支持IEC 61850-9-1协议的接口插件，支持来自不同合并器的多种采样速率与传输方式的数据，还具有支持GOOSE组网来实现的开关控制、遥信采集等功能的插件。为了整站的目的XR700还具有支持传统开关、传统互感器的遥信采集与模拟量采集的插件，也具有测温与直流采集功能的插件。

保护装置包括有X7100系列线路、X7200系列变压器保护装置 、X7300电抗器保护、X7400电容器保护、X7500备自投保护、X7600电动机保护装置等。所有保护装置跳闸信息与开关遥信采集信息，以及跨间隔间保护闭锁信息的均通过GOOSE组网来实现。模拟量采集采用点对点方式采集来自合并器的IEC 61850-9-1协议。跨间隔设备变压器保护接收来自合并器的高速串行光纤数据采用IEC 60044-8的FT3传输协议。保护功能设计以现在现有保护功能为准，为适应数字化变电站的需求更改保护的配置。保护按IEC 61850协议建模，组态方式开发。

计量设备为DTSD/DSSD 1056数字式电能表，按间隔布置。接收来自合并器的IEC 61850-9-1数据。并按DL/T645规约与集抄或规约转换设备相连。 五、

过程层设备

在现有技术基础之上过程层设备包括合并器（即互感器与间隔层的接口设备）、智能单元（即智能操作箱）。合并器与互感器的输出相连并完成与一些跨间

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隔合并器的数据传输。合并器配置原则是按间隔布置，考虑PT合并器的接入。跨间隔输出为母线保护、故障录波、变压器保护。采用IEC 61850 9-1点对点通信协议放弃过程层采样网络，支持跨间隔传输FT3输出。合并器具有6个独立的采集器输入、3路FT3输出（母线保护、变压器保护、故障录波）、同步信号输入、2路FT3输入（2个PT合并器输入、如可能更改为单路PT合并器输入）。智能终端按照IEC 61850协议GOOSE组网设计来考虑时，GOOSE协议单独组网。考虑可配置性，即IEC 61850协议映射关系。智能终端点对点传输时采用FT3协议传输跨间隔数据，可以使用私有协议也可采用采样传输协议。 六、

低压开关智能保护计量系统

1、10kV和35kV部分由于安装在开关柜内（智能终端可以不再单独配置），低压设备应集成保护与合并器的功能，IEC 61850-9-1接口协议输出至电度表。

DTSD 1056 电能表1 FT3传输 XA702-PT 1#线路 以太网传输 X7101X71012#线路 以太网传输 DTSD 1056 电能表2 XA702-PT I母PT II母PT

操作回路与传统操作回路一致。低压间隔保护装置具有采集电子式互感器和传统电压互感器的能力。通信协议采用IEC 61850协议与站控层通信。

2、如10kV和35kV部分保护集中组屏或需配置独立的智能终端设备则如下图所示。

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线路保护1 X7101 X7101 线路保护2 DTSD 1#线路 XA702 XA702 2#线路 DTSD 1056 以太网传输 电能表1 XA702-PT I母PT FT3传输 5

以太网传输 1056 电能表2XA702-PT II母PT