（电力系统及其自动化专业论文）华清嘉园小区配电自动化系统设计.pdf

华北电力大学硕士学位论文 第一章前言 1 . 1 课题研究意义 配电自 动化充分利用现代电子技术、通讯技术、计算机及网络技术来实现配电 系统正常运行及事故情况下的监测、保护、控制和配电管理的现代化。其任务是保 证电网能可靠安全供电，管理好负荷。随着城网改造的深入，配电自 动化的要求越 来越高 u z 1 北京地区的配电系统运行的可靠性和安全性直接关系到首都居民正常生活和 工作，关系到社会稳定，提高 l o k v配电网的自动化程度尤为重要。本课题是北京 地区第一个配电自 动化试点工程，它的完成与实施对于今后的配电自 动化工作具有 重要的借鉴意义。 1 . 2 国内外配电自动化系统的发展 在一些工业发达的国家，比如日本、欧美等国，配电自动化系统受到了广泛的 重视，国外的配电自动化系统已经形成了集变电所自动化，馈线分段开关测控、电 容器组调节控制、 用户负荷控制和远方抄表等系统于一体的配电网管理系统 d m s ) , 其功能以达百余种， 开放式、 一体化和集成化的综合自动化己成为发展的主要方向， 并且目 前己经具备相当的规模， 从提高配电网运行的可靠性和效率， 提高供电质量， 降低劳动强度，充分利用现有设备的能力，缩短停电时间和减少停电面积等方面， 均 带 来了 可观的 经济 效益 和社 会效 益。 3 1 4 5 就国内而言，从设备制造水平的角度看，国内不少企业己成功地研制出能够满 足配电自 动化要求的产品，比如可靠的柱上真空开关、重合器、馈线开关远程式终 端 ( f t u ) 、 变压器测控单元、 配电网地理信息系统 ( g i s ) 、负荷监控系统、 配网管 理信息计算机网络、智能式电能表及远方抄表计算机系统，以及各种数据传输设备 等。因此从技术上讲实现配电自动化没有任何困难。关键是要经历国外己经经历的 从各种单项自动化林立，号称为 “ 多岛自 动化”的配电系统，向开放式、一体化和 集 成化的 综合自 动化 方向 发展的 过 程， 并充 分吸 取国 外的 经验。 6 7 1 . 3 配电自动化系统存在的问题 配电自动化系统的技术虽然日 趋成熟，但是仍存在一些问题，从国外配电自 动 化系统采用的通信方式看，尚没有一种通信技术可以很好地满足于配电自 动化所有 华北电力大学硕士学位论文 层次的需要。在一个配电自动化系统内，往往由多种通信技术组合成综合的通信系 统， 各个层次按实际需要采用合适的通信方式。 国内需要面临的问题主要有两方面: 其一是供电企业应根据自己的实际情况，恰当地选用各种功能，寻求一种 “ 性能价 格比”较好，符合当代技术发展方向，能够 “ 统一规划、分步实施” ，不致因系统 发展或技术进步而 “ 推倒重来”的系统;其二是输电网自动化的许多成熟技术虽可 以借鉴，但配电自动化存在本身的特点，如容量大、故障记录信息、定值远传、远 方抄表等，传统的通信规约不能够很好地满足使用要求，因此要尽早提出满足配电 网 要求的 标准化的通信规约，以 免 造成各制造厂家自 行设置的 混乱局面。 $ 1 9 1 1 . 4 本论文研究内容 本论文借鉴国内外先进的小区自 动化系统设计思想和技术，针对华清嘉园住宅 小区配电自动化系统进行设计，主要包括该系统的一次配电系统接线、系统通讯方 式、测控系统以及集控中心的设计。 华北电力大学硕士学位论文 第二章华清嘉园配电自动化系统 2 1华清嘉园配电自动化系统设计要求和特点 华清嘉园位于北京市海淀区五道1 2 1 东升园地区，处于中关村科技园区的中心 区，周边多为高等院校、科研单位、高科技企事业单位。华清嘉园北至成府路，南 至东升园公寓，西至清华园货场铁路线，东至建设中的城市轻轨线。 图1 - 1 地理位置图 华清嘉园占地面积1 2 6 7 公顷，其中：建设用地7 5 公顷，市政用地3 9 公顷， 代征绿地1 2 7 公顷。规划建设成为环境优美，居住办公便利的，集住宅、学校于一 华北电力大学硕士学位论文 体的中、高档综合居住小区。 华清嘉园总建筑面积3 0 8 万平方米，其中住宅2 3 1 万平方米，配套学校、幼 儿园、商业7 7 万平方米。华清嘉园分为a 、b 、c 三个区，a 、c 区共1 6 万平方米 2 0 0 1 年8 月起陆续入住，b 区2 0 0 2 年6 月交付使用。 为解决华清嘉园及周边地区的用电，在华清嘉园西侧建设开闭站一座，开闭站 内同时安装6 3 0 千伏安变压器两台。在一期工程中，为解决a 、c 区的用电，共安 装1 2 台箱变，其中6 3 0 千伏安变压器6 台，5 0 0 千伏安2 台，4 0 0 千伏安4 台。箱 变1 0 于伏电源组成单环网供电。华清嘉园系统接线图如下所示： 在本期自动化工程中，在采用南瑞r c s 9 0 0 0 系列、双电公司s d 一9 5 2 0 装置的同时， 华清嘉园系统接线图示意图 采用了业扩处新开发的s d 9 6 3 0 塑壳开关运行状态采集装置，检测塑壳开关的运行 状态，并将运行状态传回到集控中心( 中间站) 。采用了业扩处新开发的s d 9 8 6 0 电缆故障指示器，完成电缆故障的识别。 本期工程配电系统自动化的组成如下： 在开闭站二层设立集控中心( 按中间站模式建设) ，安装了1 台计算机柜。柜 内装有一台c r t 显示器、一台主机( 以下简称“上位机”) 、键盘、u p s 不间断电源。 其中主机内i s a 插槽上装有2 块智能通讯卡，实现与子站测控装置的通讯。实现整 个小区配电自动化系统的集中通讯、实时监控、统计与管理功能。 测控装置主要包括：开闭站内高压柜上的r c s 9 0 0 0 综合微机测控保护装置， 通过r c s 9 6 9 3 通讯机由双绞线连至上位机的智能通讯卡：开闭站低压开关测控和 低压无功补偿和与上位机通讯由s d 9 5 2 0 电力综合测控仪实现。1 2 台箱变由 s d 9 5 2 0 q 电力综合测控仪实现高压开关的控制、状态检测和变压器电参量的检测 4 华北电力大学硕士学位论文 及低压无功补偿；由s d 9 6 3 0 实现塑壳开关运行状态采集；由s d 9 8 6 0 实现高压电 缆短路与接地故障检测；s d 9 5 2 0 q 电力综合测控仪借助o t r - 2 2 18 l 光纤数据收发 器实现光纤传输，组成光纤与双绞线混合的通讯网，将信号传至上位机。 华清嘉园配电自动化系统组成如下图所示： 华清嘉园自动化系统组成 2 2 配电自动化系统主要功能设计 华清嘉园住宅区配电自动化系统功能主要集中于五个方面9 1 0 1 ，即数据采集、 监视与控制、故障隔离与供电恢复、地理信息系统及数据统计与报表，这五方面及其 相互关系如下图所示： 华北电力大学硕士学位论文 配电自动化系统主要功能及其关系图 华清嘉园住宅区配电自动化系统基本功能： 2 】【3 】 满足无人值班、集中值班的要求。 数据采集与远传：电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、频率、电度 等。 开关位置信号远传：高压开关、低压主进开关及联络开关。 自动无功补偿功能：电容器的自动投切及电容器投切状态信号远传。 遥控开关：高压开关、低压主进开关及联络开关。 电缆故障信号远方传输。 故障隔离与恢复供电：实现电缆故障的自动隔离，迅速恢复非故障线路的供电 缩小事故范围，提高供电可靠性。 住宅电度表的远方传输( r t u 予留数据采集接口) 。 6 华北电力大学硕士学位论文 第三章华清嘉园配电一次系统设计 华清嘉园配电系统由 1 座开闭站和 1 2座箱式变电站组成。 3 . 1 开闭站 开闭站 l o k v电源由中关村 1 1 0 k v变电站、肖庄 1 1 0 k v变电站分别引单路电缆 供电，i o k v部分接线方式为单母线分段。 站内i o k v开关柜共2 1 面，其中: 2 面进线柜;2 面 p t柜:2面所内;1 面母联柜;1 面刀闸柜;1 3 面馈出柜， 其中含2面变压器馈线柜。 站内2 台变压器低压侧分别经母线桥引至低压进线开关柜， 共1 1 面低压开关柜， 其中: 2 面进线柜;2 面电容器柜;1 面母联柜;6 面出线柜。 开闭站一次接线如下图所示: ,u cv 琳口 t 1 串 州 哆 侧t pt移 丫 工今 i 穷 i 户 宜 肠 . . 盛 假 幼 劫住 月 . j，j、上了1? 洲 图2 - 1 开闭站一次接线图 3 . 2 箱式变电站 箱式变电站分三部分: 高压单元、 低压开关单元及电容器补偿与低压测控单元。 其中，高压单元采用 s f 6 绝缘的开关柜，包括 1 个进线开关、1 个变压器出线 华北电力大学硕士学位论文 第三章华清嘉园配电一次系统设计 华清嘉园配电系统由1 座开闭站和1 2 座箱式变电站组成。 3 1开闭站 开闭站1 0 k v 电源由中关村1 1 0 k v 变电站、肖庄1 1 0 k v 变电站分别引单路电缆 供电，1 0 k v 部分接线方式为单母线分段。 站内1 0 k v 开关柜共2 1 面，其中： 2 面进线柜：2 面p t 柜：2 面所内；1 面母联柜；1 面刀闸柜；1 3 面馈出柜， 其中含2 面变压器馈线柜。 站内2 台变压器低压侧分别经母线桥引至低压进线开关柜，共1 l 面低压开关柜， 其中： 2 面进线柜；2 面电容器柜：1 面母联柜；6 面出线柜。 开闭站一次接线如下图所示： 3 2 箱式变电站 图2 - 1 开闭站一次接线图 箱式变电站分三部分：高压单元、低压开关单元及电容器补偿与低压测控单元。 其中，高压单元采用s f 6 绝缘的开关柜，包括1 个进线开关、1 个变压器出线 7 华北电力大学硕士学位论文 开关、1 个馈线开关；低压开关单元包括5 个低压出线开关：低压电容器补偿部分 是5 8 组电力电容器自动投切，其中l # 、2 # 箱变补偿容量为7 5 k v a r ，3 辩卣变补偿 容量为9 0 k v a r ，4 群、5 # 、6 撑箱变补偿容量为1 2 0 k v a r 。 另外，该箱变外面覆以经过特殊防水处理的木板，外观颜色的可选择性使它能 更好的与居民小区的整体风格相协调。 箱式变电站一次接线如下图所示： 图2 - 2 箱变一次接线图 华北电力大学硕士学位论文 第四章华清嘉园配电自动化系统通讯方案 4 1自动化系统通讯网 华清嘉园配电自动化系统由1 座开闭站和1 2 座箱式变电站组成。 在开闭站和各箱式变电站运行的s d 9 5 2 0 或s d 9 5 2 0 q 在现场实时采集数据和 记录历史数据，其中部分数据可在s d 9 5 2 0 或s d 9 5 2 0 q 显示屏上显示，同时全部 的数据和记录可通过s d 9 5 2 0 或s d 9 5 2 0 q 提供的r s 2 3 2 r s 4 8 5 接口按照d n p - 3 0 通信规约进行远传。 s d 一2 0 0 0 配电自动化系统( 集控中心中间站) 负责基本数据通信的主机中有两 块智能通信控制卡，该通信卡具有c p u 和f l a s hr a m ，从而具备独立管理通信和 在线编程的强大功能。每个通信卡有两个r s 2 3 2 ，r s 4 8 5 通讯口( 可通过跳线来选择) ， 两个通讯口各自进行通信互不干扰，提高了通讯的效率。通信口为d 型9 针母接头。 4 2 小区开闭站通讯方案 1 1 】 1 2 1 开闭站高压侧的1 0 k v 进线柜、馈出线、变压器出线和母联开关采用 r c s 9 0 0 0 系列综合微机保护装置，实现高压开关状态的检测和l o k v 侧电参量的采 集，r c s 9 0 0 0 系列综合微机保护装置的数据通过r s 4 8 5 接口集中到通信集中器 r c s 9 6 9 3 上，再通过r s 2 3 2 r s 4 8 5 接口按照d n p 3 0 通信规约与智能通讯卡通讯， 所以采用r s 2 3 2 或r s 4 8 5 方式都可以。其原理框图如下所示： 9 华北电力大学硕士学位论文 图4 1 开闭站高压测控装置联网图 开闭站低压侧的电容器柜内的s d 9 5 2 0 电力综合测控仪和s d - 9 5 2 0 j d q 继电器 扩展单元，共同实现变压器低压侧所有电参量的测量、低压主进开关与母联开关的遥 控和8 组电力电容器的自动投切。 另外，开闭站每面低压出线柜内装有s d 一9 6 3 0 塑壳开关运行状态采集装置，检 测所有低压出线开关的运行状态。不同低压柜的s d 9 6 3 0 通过r s 4 8 5 接口连到相邻 柜内的s d 一9 6 3 0 ，由末端的s d 9 6 3 0 的主r s 4 8 5 接口连到装在电容柜内的s d - 9 5 2 0 的r s 4 8 5 接口。s d 9 5 2 0 的r s 4 8 5 接1 ：3 直接与主机上的智能通讯卡相连。 图4 - 2 开闭站低压测控装置联网图 l o 华北电力大学硕士学位论文 4 3 小区箱式变电站通讯方案 v j 根据箱式变电站的相对位置，可将它们分为相对比较集中的几个箱变组，为了 节约成本，我们将每个箱变组的多个r t u 的r s 4 8 5 口用双绞线相连，最后借助一个光 调制解调器将电信号转换成光信号；不同箱变组的光调制解调器之间用光纤连成双 环网；最后通过装在开闭站内的光调制解调器将光信号转换成电信号，由双绞线连 到中间站主机智能通讯卡上。该网络是以光纤网为骨干网络，以双绞电缆线为子网 的通讯网。箱式变电站的通讯网络如下图所示： 图4 - 3 箱式变电站的通讯网络 华北电力大学硕士学位论文 第五章配电网自动化测控系统设计 5 . 1 测控系统 需要安装的自动化测控设备如下表 名 称型号数量安装位置 工作电源 综合微机测控装置 r c s - 9 0 0 0 1 4 高压开关 柜 2 2 0 v d c 电力综合测控仪 s d - 9 5 2 0 2电容器柜2 2 0 v d c 继电器扩展单元 s d - 9 5 2 0 j d q 2电容器柜2 2 0 v d c 塑壳开关运行状态采集装置 s d - 9 6 3 06 低压出线 柜 2 2 0 v d c 名 称型号数量 安装位置工作电源 加强型电力综合测控仪 s d - 9 5 2 0 q 1低压侧2 4 v d c 电缆短路接地故障检测 器 s d - 9 8 6 0 3高压侧5 v d c 塑壳开关运行状态采集装置 s d - 9 6 3 0 1 低压侧 2 4 v d c 5 . 2 开闭站测控子站的自动化功能 在开闭站内 i o k v侧测控装置是r c s - 9 0 0 0 综合微机测控保护装置， 需要在每面 高压柜上安装 1 台。 r c s - 9 0 0 0 综合微机测控保护装置得主要测量与控制功能是: . 测量模拟量:开闭站实时参数 ( 母线电压、有功功率、无功功率、有功电度、 无功电度) . 测量开入量:各断路器和刀闸状态，高压柜保护信号。 . 控制开出量:断路器合/ 分控制. 华北电力大学硕士学位论文 . 通讯方式:装在直流屏上的 r c s - 9 6 9 3 通讯机是本站 r c s - 9 0 0 0 保护装置的集中 通讯控制机。用双绞线将它的通讯口直接与智能通讯卡相连，将数据传送到上 位机或接收上位机的控制指令。 在开闭站内3 8 0 v侧: 测控装置 :每面 电容器柜上装有一 台 s d - 9 5 2 0 电力综合测控仪和一台 s d - 9 5 2 0 j d q继电器扩展单元;每面低压出线柜上装有一台s d - 9 6 3 0 塑壳开关运行 状态采集装置。 主要测量与控制功能: 测量模拟量:开闭站内两台变压器低压侧实时参数，包括:三相电压、零序电 压、三相电流、零序电流、有功功率、无功功率、频率、功率因数、有功电度、无 功电度:直流系统的电压量。 测量开入量: s d - 9 5 2 0测量的量一一低压两路主进开关和低压母联开关状态、手车位置、电 容器投入或切除的状态、直流屏保护信号。 s d - 9 6 3 0测量的量一一低压出线开关带电状态。每面低压出线柜有4路出线， 将每路出线的三相电压接入 s d - 9 6 3 0 ，从而测得各路出线的三相电缆带电状态。 控制开出量: 低压两路主进开关和低压母联开关合/ 分控制;电力电容器组的自 动投切。 通讯方式: 不同低压柜的s d - 9 6 3 0 通过从r s 4 8 5 接口连到相邻柜内的s d - 9 6 3 0 ，由末端的 s d - 9 6 3 0 的主r s 4 8 5 接口 连到电容柜的s d - 9 5 2 0 的r s 4 8 5 接口。s d - 9 5 2 o r s 4 8 5口 直接与主机上的智能通讯卡相连。 5 . 3 箱式变电站实现的自动化功能 每台箱式变电站内安装 “ s d - 9 5 2 0 q电力综合测控仪” 、 s d - 9 6 3 0 塑壳开关运 行状态采集装置” 和“ s d - 9 8 6 0 电缆短路接地故障检测器” 各 1 套， 各自 的功能如下: s d - 9 5 2 0 q 电力综合测控仪实现高压开关的控制、状态检测和变压器电参量的 检测及低压无功补偿自动控制; s d - 9 6 3 0 实现塑壳开关运行状态采集;取每路出线的一相电压 ( 如取a相)接 入 s d - 9 6 3 0 ，从而测得各路出线的某相电缆带电状态，用单相电缆带电状态表示某 路低压出线的运行状态。 s d - 9 8 6 0实现高压电缆短路与接地故障检测:三个高压开关的短路与接地故障 检测。 箱变内配电自动化的功能包括: 华北电力大学硕士学位论文 1 ) 量模拟量 低压侧: 变压器低压侧所有实时参量，包括: 三相电压、零序电压、 三相电流、 零序电流、有功功率、无功功率、频率、功率因数、有功电度、无功电度。 高压侧:高压进线和高压出线电流，电池电压。 2 )测量开入量: i . 3 个高压开关状态; n. 3 路高压电缆接地与短路故障: ii i . 5 路低压出线开关带电状态; i v . 5 - 8 组电力电容器的状态. 3 )控制开出量 i . 遥控3 个高压开关合/ 分 1 1 . 5 - 8 组电力电容器自 动循环投切 i i i . 故障指示器遥控/ 当地复位 4 )通讯方式: 低压柜内的s d - 9 6 3 0低压开关带电检测器的串口 1 通过双绞线连到电容器柜的 s d - 9 5 2 0 q电力综合测控仪的r s 4 8 5 接口。 箱变内的s d - 9 5 2 0 q 电力综合测控仪与中间站的智能通讯卡通讯是光纤一电缆混 合网络结构。 邻近的几个不同箱变 ( 简称 “ 一个箱变群” )内的s d - 9 5 2 0 q电力综合测控仪的 r s 4 8 5 接口 用双绞线相连， 其中一个s d - 9 5 2 0 q的r s 4 8 5 口与光调制解调器的r s 4 8 5 口相连;不同箱变群内的光调制解调器之间用光纤连接;最终由距离开闭站最近的 箱变群内的光调制解调器通过光纤连到安装在开闭站电容柜内的光调制解调器，并 将光信号转换为电信号， 用双绞线连到主机上的智能通讯卡上， 从而实现s d - 9 5 2 0 q 电力综合测控仪到上位机智能通讯卡之间的数据通讯。 华北电力大学硕士学位论文 第六章集控中心设计 6 . 1 设计原则 1 )集控中心 ( 中间站)采用工控机构成的网络系统，软件选用技术先进成熟的 产品，与自动化系统工程整体配套，功能必须满足实用化要求。 2 )要保证自动化系统运行的可靠性、系统功能的实用性、系统功能扩充及升级 的适应性。要满足自动化系统功能分层的要求，有与m i s 系统和远程通讯接口。 3 ) 本系统的功能除满足配电自 动化系统实用化要求外，还要具有 ( 或予留)电 度量采集处理，开闭站、箱式变电站无人值班的功能，确定并考虑下一步高级应用 软件的基本连接方式方案。 4 )本自动化系统集控中心 ( 中间站)以运行寿命十年为设计目标。 5 )根据系统工程的特点，集控中心 ( 中间站)的硬件配置一步到位，不搞过渡 方案。 6 )设计范围 a .酉 己 电自 动化系统技术规范。 b .集控中心 ( 中间站)系统的安装设计。 d .远方终端r t u 系统方案设计。 e . c r t 显示画面和制表打印表格设计。 6 . 2 集控中心主要功能 6 . 2 . 1设计水平年的功能 一、数据采集 配电自 动化系统集控中心 ( 中间站)应具备以下数据通信规约: 1 ) i e c - 8 7 0 - 1 0 1 , d n p 3 . 0( 或其他) 、部颁p o l l i n g 、部颁c d t , 2 )在技术上支持新规约的接入，对其它有可能出现的 r t u规约 保证接入。 s c - 1 8 0 1 等。 应在有偿原则下 华北电力大学硕士学位论文 二、数据处理 ( - ) 遥测量 1 )将生数据处理成工程值。 2 )合理性校验 ( 对数据进行可用性处理，如平滑处理等) 。 3 )数据残差处理 ( 开关断开后，y c 值为零) 。 4 )统一极性 ( 极性可以设定改变) 。 口遥信量 1 )开关变位对事故跳闸，正常掉闸，检修做不同处理。 2 )报警处理 ( 显示、打印) 。 3 )统计开关两次检修之间的事故跳闸次数。 白电度量 1 )将生数据处理成工程值。 2 )合理性校验 ( 对数据进行可用性处理，如平滑处理等) 。 3 )送/ 受分时段累计。 4 )具有积分电量功能，同时积分电量可按时段统计，显示及打印。 5 )可人工输入。 0越限处理 1 )限值可在线修改。 2 )采用延时，越死区报警方式防止误越限。 3 )累计不合格时间，统计合格率。 三、配电系统监视与控制 ()配电系统运行状态的监视 1 )全系统母线电压监视。 2 )总供电负荷和分区供电负荷及其越限监视 ( 按规定公式计算) 。 3 )配电变压器有功功率、无功功率、电流、电度监视。 4 )断路器等运行状态监视。 5 )线路负荷 ( 电流)监视。 6 )继电保护投退状态监视。 7 )变压器负荷及过负荷告警监视。 8 ) 无人值班开闭站、配电室所需遥测量、遥信量、遥控量监视。 ( 配电系统事故状态监控、记录 配电 系统异常或事故时， 集控中 心 ( 中间站) 能由 人机界面迅速响 应， 并提供 华北电力大学硕士学位论文 实时信息，同时产生声/ 光报警，而且自动化系统做到: 1 )事故跳闸断路器监视 ( 自动显示事故状态组合画面) 、记录 ( 打印相应信息及报 警 ) 。 2 )显示故障指示器状态。 3 )继电保护及安全 自动装置动作监视，记录并统计。 4 ) 事件顺序记录 ( s o e ) 显示、打印，并形成 s o e记录表，记录表长度小于等于 5 0 0 条，可按站、室及时间段索引显示、打印。 5 )以上各记录可召唤打印。 6 )自 动故障隔离和自 动恢复供电。 7 )事故重演。 曰配电系统正常运行状态与操作记录 1 )电度量分时段方式记录。 2 )遥测量整点值统计、记录。 3 )极值记录。 4 )值班员、维护员操作记录。 5 )低压母线监视点电压记录与电压合格率统计。 6 )线路有功、无功、电量及负荷记录。 7 )典型日负荷记录。 8 )以上各记录可召唤打印。 侧配电系统异常监视、记录 1 )各类报警异常记录。 2 )配电变压器及线路过负荷记录。 3 )站、配电室母线电压越限记录。 4 )遥信变位 记录。 5 )以上各记录表长度不大于 5 0 0条，事件按点、站、室确认及删除，事件按点、 站、室分时段召唤打印。 ( 1 1)遥控 1 )从包含控制点的任一画面或表格显示中提供监控。 2 )满足无人值班站、室遥控技术要求: a . 状态输出控制 ( 带反送校核) ; b . 所有控制提供失灵、超时、逻辑保护、信息反馈及确认等保护措施。 3 )全部控制操作记录于数据库中，按人员、时间、事件索引显示及打印。 w故障隔离和供电恢复 根据故障指示器的状态和电网运行状态判定故障点，依照程序隔离故障段，恢 复非故障段供电. 1 7 华北电力大学硕士学位论文 四、历史数据存档及保存 1 )曲线数据 ( 分钟级可调) 。 2 )各类报表所需数据 ( 实时统计数据、分析数据) 。 3 )事故y x 变位、指定的s o e 记录、操作员对站、室的各种操作 4 )数据保存分类，分不同周期存档，并保持数据一致性。 5 )在线监视全部历史记录活动。 6 ) 在线投入、退出历史记录。 7 )具有方便灵活的历史数据库编辑、检索、存储、打印功能， 防止破坏及丢失。 8 )历史记录查询 a .按时间查询。 b .按类别查询。 c 按站、 室查询。 、上机登录记录。 并提供数据保护 五、自动化系统运行记录 1 )遥信信息表、遥测信息表等显示及参数修改。 2 )集控中心 ( 中间站)计算机系统各部分，运行故障报警、启停时间记录及计算 机月运行率统计记录。 3 )监视r t u 和通道运行状态，并在r t u 和通道故障时提供音响报警。 4 ) r u t 和通道故障报警及故障/ 恢复时间、次数、r t u 月运行率统计记录。 5 )监视通道原码数据 ( 双向) 。 6 )进程状态:启/ 停进程名、原因、启停时间记录。 六、在线维护 1 )提供用户编程手段。 2 )在线修改数据库，画面及报表。 3 )在线调整自动化系统配置。 4 )在线进行自动化系统组态。 5 )在线接入新站、室。 6 ) 在线接入新线路。 7 ) 在线选择或修改通讯规灼。 8 ) 在线修改站、室参数及其它参数。 华北电力大学硕士学位论文 6 . 2 . 2自动化系统技术指标 一、集控中心 ( 中间站)自动化系统容量 表6 - 1自动化系统容量 序号 信息内容 遥测量 遥信量 遥控量 电度量 事故追忆点 事件顺序记录 虚拟点 ( 含计算点) 通道数 2 0 0 1 年 3 2 0 5 7 0 6 7 0 5 0 全系统遥测、遥信 任意可设 二、自动化系统技术指标 表6 - 2自 动化系统基本要求 序号内容 指标 1电能量累积扫描时间l m - 2 4 h可调 2 s o e 分辨率 站内5 m s , 站间 1 0 - 2 0 m s 3遥测遥信扫描周期2 - 5 秒考虑 4变位到c r t显示2 秒 5遥控正确率 之 9 9 9 % 6 控制命令发出到返校在c r t 上 4秒 7控制执行命令发出到r t u 输出5 秒 8遥测量变化 ( 越死区)到c r t 显示 5 秒 9故障到c r t 报警及显示4 秒 1 0遥信正确动作率 之 9 9 . 9 % 1 1画面调出响应时间 2 秒 1 2正常状态下 c p u 负荷率 _ 2 0 % 华北电力大学硕士学位论文 故障状态下c p u 负荷率 3 0 % 三、自动化系统可靠性:自动化系统可用率:之9 9 . 9 % 6 . 3 集控中心计算机系统 6 . 3 . 1计算机选型与网络配置原则 1 )整体系统的设计，要求技术上成熟并符合当前新技术的发展，近期功能应满足 实用、 方便、 先进性的要求， 远期功能应满足自动化系统高级应用软件的功能扩充， 逐步形成d m s / e m s 系统功能的要求。 2 )系统符合功能和技术指标要求。 3 )系统具有转发或接收上下行信息功能。 4 )系统的软、硬件搭配应合理有效，保证整个系统的可靠性，可用性、可维护性。 5 )系统具有计算机通信及与其它系统通信功能。 6 )主机内存不小于 1 2 8 m b ，硬盘容量不于 l o g b ，硬盘容量在保证全部功能的基础 上预留 3 0 % 的备用容量。 7 )系统中任何局部故障时，仅使系统降级运行，但不使系统瘫痪。 8 )接收标准时钟，并对整个系统统一时钟。 9 )本系统的接口、计算机网络协议 ( 含转发)等要严格执行国家标准、行业标准 和部颁规定，软件设计要标准化、规范化。 6 . 3 . 2通讯及联网方式 集控中心 ( 中间站) 预设计算机柜一台，内装工控机一台，负责整个配电系统 的集中通讯和数据采集、整个配电网的集中监控、实现故障隔离与供电恢复、以及 历史数据存储与管理。 这台主机可通过调制解调器实现与远方主站或其他控制中心的通讯。 6 . 3 . 3计算机硬件配置 主 机 配 置 研 华 工 控 p i i i 9 3 3 华北电力大学硕士学位论文 内存2 5 6 m 硬盘2 0 g( 昆腾) 显卡3 2 m显存 网卡1 0 / 1 0 0 m 光驱 5 0 x c d 软驱 了 键盘 了 鼠标 丫 显示器1 7 ” 三星 其他8 个 i s a 槽 智能通讯卡2 个 ( 4 个通讯口) 6 . 3 . 4计算机软件配置 一、软件配置图 .|11:，|，|1 二、系统开发平台与应用软件简介 () 计算机操作系统及二级开发平 工作站采用w 工 n d o w s 9 8 操作系统 八 口 。监控系统采用工业级组态软件。 2 1 华北电力大学硕士学位论文 软件组成主要包含: 1 、通讯应用软件 通讯应用软件主要负责负责整个监控网络的通讯和管理，包括对所有子站进行 数据采集和数据处理:同时负责为监控程序及数据库服务器传送实时数据，并接受 监控程序发出的遥控信号。该软件采用d n p 3 . 0 / i e c 8 7 0 - 1 0 1 通讯规约。 2 , s c a d a 监控软件 s c a d a监控软件负责整个配电网的监视与控制并进行故障隔离与供电恢复。主 要配置软件有:s c a d a监控软件，故障隔离与恢复供电应用软件，网络实时接线分 析程序。 1 ) s c a d a 监控软件 在工业级组态软件开发系统平台上开发了华清嘉园配电监控系统，实现 1个开 闭站和 1 2 个箱式变电站的实时监视与控制、故障隔离与恢复供电等各项功能。 2 )故障隔离与恢复供电应用软件 故障隔离与恢复供电程序完成配网的保护功能， 即自动识别故障并发出隔离故 障的操作指令。在确认故障隔离之后，自 动发出供电恢复的操作指令，缩短停电时 间。在故障识别、隔离和供电恢复的全过程中向实时数据库发出相应的报警信号。 3 )网络实时接线分析程序 网络实时接线分析程序由开关变位信号分析系统中各元件的带电状态、划分子 网络并对元件进行动态着色。 3 、数据库软件配置 该软件包括从通讯软件获得的用户需要存档的各种遥测量、遥信量及事故情况 的历史数据库及报表系统。 该数据库是实时数据库，并支持: 1 )各节点网络进程直接对数据库访问。 2 ) 建立面向高级应用软件的s c a d a 数据库， 提供与高级应用软件数据库映射接口。 3)提供数据库维护工具:定义数据库结构、增加，修改、删除数据及记录，交互 式人机界面友好方便。 4)具有强大的实时数据吞吐能力，处理能力，实时性能优越。 5 )保障数据的一致性，安全性及透明度。 6 )提供标准的数据库查询语言 ( s q l 语言) 。 7)提供开放的数据库用户接口。 数据库服务器是集控系统的数据中心，还进行历史数据库查询、报表查阅与打 印、曲线生成与打印、报奢记录查询与打印等功能。 华北电力大学硕士学位论文 6 . 3 . 5人机联系系统 一、计算机显示器 根据需要，本设计配备一台 1 7 英寸显示器。 二、显示器画面类别和主要内容 约 各种接线、配置及电力系统图。 2 )各种正常及事故画面。 3 )各类表格 ( 记录.参数) 。 4 )趋势图 ( 多种曲线) 。 5 )棒图。 6 )检索表、功能表。 三、屏幕显示技术要求 1 )提供操作保护功能 a .全权操作。 b .遥控操作。 c .系统管理。 d .无修改权操作。 。 各种模式的控制与操作权限具有相应的约束，实施口令制。 2 )画面显示汉字化、并支持:窗口 平移及分层。 3 ) 画面操作技术要求 a 所有功能有在线帮助页面. b .具有任何屏幕画面硬拷贝功能，且拷贝时不影响自动化系统正常运行。 c .所有功能有标准菜单接口。 d .自 动化系统通用功能 ( 页面拷贝、页面向前向后操作、求助、刷新等)有专 用功能键。 e .前一页面和前一项功能有功能调用键。 f .送入文件名可以访问任何一幅画面或功能。 9 .报警确认、清除。 h .数值修改。 1 .运行操作 j .遥控操作。 2 3 华北电力大学硕士学位论文 k .在线修改各类动态、静态量。 1 .文档管理:所有的在线修改确认后，自 动化系统自动更新，保持一致。 三、电子报表系统 由于微机具有制表软件丰富，操作维护灵活方便等特点。本设计选用微机组成 电子报表系统。对电子报表系统技术要求如下: 1 ) 报表系统具有方便灵活的生成、 编辑及修改功能，主机数据库的修改不应影 响报表系统。 2 ) 报表系统具有完备的保护功能。 ， 3 ) 报表系统具有定时打印及召唤打印功能。 4 ) 报表内容包括 日、月、年报表。 6 . 4 机房及接地系统的技术要求 6 . 4 . 1接地系统 在计算机系统中，为保证计算机系统稳定可靠的工作，防止寄生电容祸合的干 扰，保护设备及人身安全，要求有一个良好的接地系统。 在集控中心应进行接地设计，根据国家标准 计算机场地技术要求中所规定 的四种接地方式的技术要求，本设计集控中心机房接地提出以下技术要求。 一、直流接地 各计算机的直流接地，用多股软钢线分到直接接入一块 2 0 x 5 0 x 5 0 0 m m的铜板 上， 此铜板用一根引线直接接入大地， 要求直流接地总接地电阻 ( 含引线电缆电阻) 小于1。，且直流接地与防雷接地之间的电位差小于1 v, 二、交流工作接地和安全保护接地 根据规程规定交流工作接地和安全保护接地可采用统一接地的方式，本设计将 此两个接地合在一起考虑。 具体做法为在机房四周 ( 活动地板下部)用 3 0 x 5 m m的扁铜做成与其它物体绝 缘的闭合接地带;计算机系统设备 ( 包括其它设奋)的外壳与交流工作接地均连接 于此接地带上，该接地带再用专用引线引至接地体。 华北电力大学硕士学位论文 三、防雷保护接地 集控中心机房防雷保护接地可与其所在大楼的防雷保护接地系统共用，机房不 另设独立的防雷保护接地系统。 6 . 4 . 2机房环境要求 计算机机房总面积m zm ，其中生产性房间 m zm ;包括机房m zm ，电 源间 斌 ， 服务性房间m 2 ( 包括值班室m 2 ，检修室m 2 ) 。机房设计应考虑以下几点: 1 ) 由于北方地区气候干燥，风沙较大，静电较高，要求机房内应有完善的静电 防护设施， 抗静电活动地板摩擦静电电压低于l o o v， 静电电压从5 0 0 0 v 衰减至1 0 0 v的时间小于0 . 1 s ，表面电阻率1 0 6 至1 0 8 ，反面电阻率 1 0 至 1 0 e 2 ) 相对湿度为 4 5 %至 6 5 %. 3 ) 机房温度冬季2 0 上 2 8 c ，夏季2 3 1 2 c 4 ) 尘埃小于3 5 0 0 粒/ m jmo 5 ) 温度变化率 5%，不结露。 6 ) 照度，机房内距离地面0 . 8 m 照度为3 0 0 1 x. 7 ) 静电地板下的电源插座，要离地面有一定高度以利于防水。 8 ) 机房内地面决不允许铺化纤地毯或人造革地板。 9 ) 机房内墙壁与吊顶不允许使用普通墙纸及塑料制品。 1 0 ) 在机房、电源间应安装有过滤器的通风设备，以保证室内的空气净化要求。 6 . 5 集控中心电源系统 6 . 5 . 1电源分类 集控中心电源按其工作性质分为两类电源。 1 )主设备电源 用于工作站、m o d e m 机柜、服务器、打印机、显示器和通讯接口设备等。 2 )服务性电源 ( 交流电源) 用于空调、照明、试验维护电源、变气净化设备、动力及辅助插座电源等。 3 )电源电压及频率 根据国家标准 计算机场地要求和 国家低压供电制式三相四线交流 3 8 0 v / 2 2 0 v ) ，供电参数允许的变动范围如下: 一!频 率 %( h 电压%( v) 波形失真率% z) 华北电力大学硕士学位论文 a级士5士0 . 0 5 h z蕊 5 b 级士 1 0士0 . 5蕊 1 0 c 级士 1 0士 1成 2 0 根据计算机及主设备对电源总体要求，电源系统应为 a 级。 6 . 5 . 2不停电电源供电方案 1 )集控中心设备均为交流2 2 0 v 供电，故u p s 额定输出电压为2 2 0 v . 2 )容量按各工作站、显示器、打印机、m o d e m 等所有耗电设备均为最大负荷同 时运行考虑，并留有 2 0%左右的余量。 3 )交流电源失电后不停电电源u p s 放电时间应保持 1 小时。 6 . 5 . 3交流电源供电方案 该系统应由两路交流 3 8 0 v，三相四线制电源供电并可自动切换。两台u p s为 三相输入，单相输出，输出端接入u p s 输出专用配电柜，电源由u p s 输出专用配电 柜接入。 6 . 5 . 4集控中心交流负荷统计 1 )工作站三台，服务器一台 2 )m o d e m 3 )打印机及其它 根据上述负荷统计以及 u p s电源的损耗，效率及远景容量，选用容量适当的不 停电电源设备。 6 . 5 . 5对up s电源的技术要求 1 ) 交流输入 a . 电压三相四线制，电压允许变动范围士1 0 %. b . 频率 5 0 h z 士0 . 5 h z o c . 功率因数 0 . 9 5以上。 2 )交流输出 ( 或接入直流屏