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1 变电站自动化系统 CSC 2000 四方公司关于变电站自动化技术汇报 报告人宋占岭 2 变电站综合自动化的整体介绍 变电站综合自动化在110KV变电站中的具体实现 各功能主站的具体介绍 变电站综合自动化在实现过程中需要注意的事项及220 500KV综自站的结构 变电站综合自动化的信息发布系统 WEB服务器 专题讲座 内容介绍 3 一 变电站综合自动化的整体介绍 变电站综合自动化的主要特征 变电站综合自动化的发展历程 变电站综合自动化实现的功能及对应的产品 分层分布式综自系统的两种结构 常规变电站与综自站在设计理念上的差别 综自站的特点和优点 相关图片 4 全国第一套微机保护装置 1984华北电力大学 全国第一套分布式综合自动化系统 1994大庆 全国第一套就地安装保护装置 1995CSL200A 全国第一套220kv综合自动化变电站 1996珠海南屏 全国第一套全下放式220kv综合自动化变电站 1999丹东 全国第一套全国产500kv综合自动化变电站 1999南昌 国内第一家引进现场总线LonWorks 返回 5 变电站综合自动化的主要特征 以计算机技术为基础 以数据通讯为手段 以信息共享为目标 返回 6 综合自动化发展历程 1 全集中式阶段2 大RTU方式3 分层分布式阶段集中 分散式全分散式 返回 7 全集中式方案 返回 8 大RTU方案 返回 9 综合自动化实现的功能 保护和重合闸功能四遥功能电度采集五防功能自动装置 VQC 接地选线 低周减载 故障录波专家系统 CSL系列 CST系列 CSBD系列CSD系列 CSI系列CSN系列博瑞CSM系列采用分散录波基于WIZCON平台 返回 10 管理机模式 返回 11 两层式结构 返回 12 13 面向功能的设计 面向间隔的设计 返回 14 返回 15 返回 16 继电保护和微机监控的发展 中 低压保护走向功能综合 分散就地安装二次设备面向对象 电力系统间隔的设计对高压系统 保护强调完全独立测控系统按间隔设计 分散至间隔单元布置测控单元应直接连至变电站主网系统三种布置 就地 小间和控制室变电站实现无人值班或少人值班走向自适应 智能化 返回 17 南昌站500KV保护小间 返回 18 南昌站220KV保护小间 返回 19 220千伏丹东新兴变电站220千伏开关场小室 返回 20 辽宁丹东变66KV户外保护柜 返回 21 二 变电站综合自动化在110KV变电站中的具体实现 110KV变电站的典型配置 110KV变电站网络层主网的选择 LonWorks 相关图片 22 返回 23 外厂家设备的接入 110KV 110KV小间 返回 24 1 保护 过流 速断 重合闸 2 遥测 专用测量CT IA IC PT三相电压 3 遥控 由网络命令通过保护跳闸出口实现 4 遥信 监测手车位置 断路器位置 地刀位置等开关量输入 5 遥脉 监测脉冲电能电度表 有功 无功 脉冲输入 6 低周减载 独立低周定值 电压 滑差闭锁 7 小电流接地选线 专用零序CT电流和开口三角电压3Uo监测 8 其它附加功能 负荷管理 开关状态监测等 需要解决的问题 抗干扰 抗振动 抗潮湿 酸碱 抗高 低温 抗灰尘 返回 25 返回 26 返回 27 CSD22A专用测量单元 用于测量主变各侧关口的有功功率 无功功率 电流 COS 等 并接收脉冲表输出 返回 28 变电站综合自动化系统通讯的特点和要求是什么 1 快速的实时响应能力在电力工业标准中对系统的数据传送有严格的实时性指标 网络必须很好地保证数据通信的实时性 2 很高的可靠性电力系统是连续运行的 数据通信网络也必须连续运行 通信网络的故障和非正常工作会影响整个变电站综合自动化系统的运行 3 优良的电磁兼容性能变电站是一个具有强电磁干扰的环境 存在电源 雷击 跳闸等强电磁干扰 通信环境恶劣4 分层式结构这是由整个系统的分层分布式结构所决定的 只有实现了通讯系统的分层 才能实现整个变电站综合自动化系统的分层分布式结构 29 变电站通信网络及传输规约 一通信网的选择1RS422或RS485设备联网2现场总线3以太网二传输规约的选择站内采用的规约与调度通信规约 30 什么是现场总线 现场总线是用于现场仪表与控制系统和控制室之间的一种全分散 全数字化 智能 双向 互联 多变量 多点 多站的通信系统 可靠性高 稳定性好 抗干扰能力强 通信速率快 系统安全符合环境保护要求 造价低廉 维护成本低是现场总线的特点 现场总线技术的主要特点 完全替代4 20mA模拟信号 实现传输信号数字化 从而易于现场布线 且降低了电缆安装和保养费用 增加了可靠性 控制 报警 趋势分析等功能分散在现场仪表和装置中 简化了上层系统 各厂家产品的交互操作和互换使用 给用户进行系统组织提供了方便 实现自动化仪表技术从模拟数字技术向全数字技术的转化 自动化系统从封闭式系统向开放式系统的转变 返回 31 Lonworks的技术特点 Lonworks是由美国Echelon公司推出的实时测控网络 其主要技术特点有 1 采用LonTalk通信协议 该协议遵循国际标准化组织ISO定义的开放系统互连OSI全部七层模型 网络协议开发 可以实现互操作 2 可在任何通信介质下通信 包括双绞线 电力线 光纤 同轴电缆 射频电缆和红外线 并且多种介质可以在同一网络中混合使用 3 网络操作系统结构可以使用主从式 对等式或客户 服务式结构 4 提供总线型 星型 环型 混合型等网络拓扑结构 5 改善了CSMA 采用一种新的称之为Predictivep persistentCSMA 可以在负载较轻时使介质访问延迟最小化 而在负载较重时使冲突的可能最小化 6 网络通信采用面向对象的设计方法 LONWORKS技术将其称之为 网络变量 不但节省了大量的设计工作量 同时增加了通信的可靠性 7 通信的每帧有效字节数可以从0到288个字节 8 通信速率为78Kps 2700m 1 25Mbps 130m 9 一个测控网络上的节点数 可达32000个 LONWORKS的技术核心是神经元芯片Neuron 这种使用CMOSCLSI技术的神经元芯片使实现低成本的控制网络成为可能 在Neuron芯片中有3个8位的CPU 第一个CPU为介质访问控制处理器 处理LonTalk协议的第一层和第二层 它包括驱动通讯子系统硬件和执行冲突避免算法 第二个CPU为网络处理器 处理LonTalk协议的第三层到第六层 它进行网络变量的处理 寻址 事务处理 证实 背景诊断 软件计时器 网络管理和函数路径选择等 它还控制网络通讯口 物理地发送和接受数据包 第三个CPU为应用处理器 它执行用户编写的代码及用户的代码所调用的操作系统服务 返回 32 现场总线与RS232 RS485的本质区别 RS232 RS485只能代表通信的物理介质层和链路层 如果要实现数据的双向访问 就必须自己编写通信应用程序 但这种程序多数都不符合ISO OSI的规范 因此 通用性不强 在RS232 RS485设备联成的设备网中 如果设备数量超过2台 就必须使用RS485做通信介质 采用半双工方式 RS485网的设备间通信只能采用主从式网络或环形网络 采用主从式网络只允许有一台主设备 采用环形网络的设备通过令牌形式获得总线控制权 采用RS485接口通信抗干扰性能差 传输速率不高 如果不加中继 其可靠传输距离不超过200米 现场总线设备自动成网 无主从设备之分或允许多主存在 现场总线在带宽 抗干扰性 传输距离等方面均优于RS485总线 返回 33 以太网与现场总线的比较 Ethernet进入现场 实际是比较特殊的一种 与各种现场总线相比较 Ethernet优点 1 通用性强 TCP IP通讯协议已成为国际通用标准 2 成本效益 软硬件价格低廉 3 速度 快 带宽10M 100M 4 资源共享 网络连接与开发环境与主流市场相同 货源无虑 人力资源容易取得 5 TCP IP应用于Internet 因此Ethernet使得 WebEnabled 十分容易 缺点 1 较现场总线相比 在工业底层应用不是很广 没有优先上送机制机制 但其大带宽可以弥补 2 与其它现场总线相比 抗干扰能力有限 采用光纤传输使这一问题大大改善 返回 34 三 监控系统主站的具体介绍 面向间隔的实时库生成 当地监控的功能 工程师站 远动主站 自动电压无功调节 35 返回 36 监控系统硬件配置 工控机LONWORKS网卡或以太网卡研华开入 开出卡 PCL725或PCI1760 声卡 37 支持单机或多机方式 返回 38 返回 39 报表生成方便灵活 返回 40 返回 41 返回 42 返回 43 返回 44 返回 45 返回 46 返回 47 返回 48 返回 49 返回 50 返回 51 返回 52 返回 53 CSC2000规约介绍 1报文格式 长度 目标地址 源地址 报文类型 数据类型 数据1 数据2 遥信报文 3007 遥测报文 3030 3F 50 5F 60 6F 遥测和遥信混合报文 3040 4F 电度量报文 0A 0B电度量路数组号 2报文与后台控点的对应关系 54 四 变电站综合自动化在实现过程中需要注意的事项及220 500KV综自站的结构 接地选线的实现 防误闭锁的实现 录波的实现 对时的实现 220 500系统的实现 接入的实现 控制问题 55 装置原理 接地选线 接地选线判别后台 电压监视CSD12A 向量采集CSL169C 向量采集CSL169C 1 2 3 4 1 电压监视装置报告3U0值及越限或返回信号2 后台向向量采集装置发送召唤命令3 向量采集装置相应3U0 3I0向量4 接地选线判别结果报告调度 5 返回 56 返回 57 GPS对时 CSC2000的软对时方案GPS秒脉冲对时方案GPS分脉冲对时方案 返回 58 网络对时过程 报文格式 09H 目标 0FFH 源 3DH 秒 分 时 日 月 年203H 目标 0FFH 源 3EH 59 装置原理 分散录波 录波接收分析后台 分散录波CSL101B 分散录波CST221A 分散录波CSL169C MODEM LON 以太 LONWORKS LON 以太 LON 以太 以太网络 RS232 公用电话网络 远方录波数据分析 1 分散元件 启动设置方便 保证录波的可靠性2 以太网络集中数据 将分散元件的允许数目大大提高3 数据以IEEE标准二进制格式存放在录波后台中 可再现故障 返回 60 远动主站1 远动主站2 其它功能工作站 五防主站 当地监控主站1 当地监控主站2 工程师站 至调度1 至调度2 以太网1 以太网2 220 500kV变电站典型配置图 返回 保护1CSL101A 收发讯机 保护2CSL101A 收发讯机 测控单元CSI200B 远方跳闸CSI125A 间隔 保护小室1 测控单元CSI200E 远方跳闸CSI125A 间隔 LON1 LON2 61 CSI200E测控单元 继电保护CSL101A 继电保护间隔1 CSI200E测控单元 继电保护CSL101A LON1 继电保护间隔N 变电站一次开关场 远动主站1 远动主站2 其它功能工作站 五防主站 当地监控主站1 当地监控主站2 打印服务器 工程师站 至调度1 至调度2 以太网1 以太网2 以太网1 以太网2 至公共电话网 返回 LON2 LON1 LON2 62 远动主站1 远动主站2 其它功能工作站 五防主站 当地监控主站1 当地监控主站2 打印服务器 工程师站 至调度1 至调度2 以太网1 以太网2 继电保护1CSL101A 收发讯机 继电保护2CSL101A 收发讯机 分相操作箱 电压切换箱 测控单元CSI200E 测控单元 CSI200E 1 按间隔设计 分布式布置2 直接连接至监控主网3 承担间隔RTU功能4 功能配置 1 遥测 本线路电压 电流 功率等 2 遥信 断路器 刀闸位置信号断路器本体机构有关信号 3 遥控 断路器 刀闸的带防误闭锁的遥控输出 4 其它 用通讯方式收集继电保护的动作信号 收集脉冲或数字电度表的输出 返回 LON1 LON2 63 一个典型遥控过程11E报文 下行 05H 目标 02H 1EH 对象号 反码 功能码 反码 可能的回答 3CH或15H3C报文 上行 03H 02H 源 3CH1A报文 下行 05H 目标 02H 1AH 对象号 正码 功能码 正码 可能的回答 26H或15H26报文 上行 03H 02H 源 26H 64 外厂家设备的接入 220 500KV 220 500KV小间 返回 65 防误闭锁专题 66 实时库工具 WIZTOOL介绍 67 监控后台专题 68 工程师站专题 69 六 CSM 300E网络信息管理与控制装置 CSM300E是一种新型的变电站自动化信息综合管理主站 适用于各种电压等级 不同规模 不同功能要求的变电站自动化系统中 CSM300E采用功能强大的32位工业控制主机 基于国际领先的实时多任务嵌入式操作系统开发 返回 70 CSM 300E网络信息管理与控制装置 返回 71 硬件方案工控机CSM 300E CSM 300E网络信息管理与控制装置 返回 72 按需配置 灵活方便可以实现多路远动 协议转换 VQC 小电流接地选线 简单的当地监控等功能 这些功能全部可以按照工程需要配置 投退方便 CSM300E的远动功能支持多通道 多规约 接口丰富 扩展容易具有多个串口 4 8个 异步 同步 RS 232 RS 485 多个LonWorks网卡 多块以太网卡 支持CSC2000 DL T667 1999 IEC60870 5 103 等现场通信协议 还可以根据需要灵活增加 冗余设置 安全可靠硬件可以按照双冗余配置 如双LON网卡 双串口卡 双以太网卡 远动通道可以按照双信道冗余配备 两台CSM300E可以互为热备用 大大提高了其可靠性 CSM 300E网络信息管理与控制装置 返回 73 CSM 300E网络信息管理与控制装置 QNX是一个分布式网络操作系统QNX是一个多任务 多用户操作系统QNX是一个嵌入式实时操作系统 返回 74 CSM 300E网络信息管理与控制装置 返回 75 六 CSI200E数字式综合测量控制装置 返回 76 CSI200E数字式测控装置主要用于变电站综合自动化系统 也可单独使用作为普通测控装置 本装置按间隔设计 主要用于110kV及以上电压等级 这类间隔包括 主变 高 中 低压 间隔 110kV出线间隔 220kV出线间隔 500kV出线间隔 母联间隔 旁路间隔 小间间隔 整个变电站间隔 指一个站内公共部分 等 CSI200E数字式综合测量控制装置使用范围 返回 77 CSI200E数字式综合测量控制装置 返回 78 交流量采集直流 温度采集电度量采集遥信采集间隔装接线图显示 遥控有载调压同期功能就地操作间隔管理小电流接地选线备自投录波功能 CSI200E数字式综合测量控制装置主要功能 返回 79 配置灵活 可满足用户的不同要求 大屏幕显示 完全汉化 界面友好 可在装置上直接显示间隔主接线图 就地状态可直接对主接线上对应的开关 刀闸进行分合操作 完整的事件记录 便于事故分析 通讯功能强大 可直接对外提供光及电以太网 还可提供LON网 RS485接口与其它装置互联 插件出厂前经过专用设备的自动检测 无人工干预 装置内部无可调器件 完全实现现场免调 完善的自诊断功能 现场免维护 可按键调节液晶显示对比度 适用于不同环境 可显示当前装置内部工作温度 CSI200E数字式综合测量控制装置特色小结 返回 80 提供面板PC绘制主接线图辅助软件 配有相关说明文件 由工程人员或用户绘制间隔主接线图 下传给MMI 即可在CSI200E面板上显示 各开关 刀闸对应的开出端子号在此设置 CSI200E间隔主接线图下传 返回 81 定值整定大大简化 无需对照说明书即可整定 可直接在面板上整定也可通过面板PC进行整定 操作四方按键可直接调看定值 也可通过面板PC查询定值 定值整定完成后保存在各插件的EEPROM中 CSI200E数字式综合测量控制装置定值整定 返回 82 查看运行值 现场对点极其方便 可查看所有测量值 包括有效值 谐波 零漂 直流 温度等 返回 83 报告查阅 通过面板查阅运行报文及操作记录 最新报告 时间索引 日期索引 返回 84 五 变电站综合自动化的信息发布系统 WEB服务器 综自站信息发布系统的作用和意义 综自站信息发布系统的内容 综自站信息发布系统如何与综自系统和外部系统连接 综自站信息发布系统的具体内容 85 4 Web服务器1 同时支持电话拨号和INTRANET2 安全 可靠3 一次性投入小 返回 86 用于调度自动化系统尚未建立的地区适用于需要了解现场设备的运行状况的生产人员可方便地将综自系统接入到MIS网络中 综自站信息发布系统的作用和意义 返回 87 综自站信息发布系统的内容 综自站中的实时数据包括图形和数据综自站中的历史数据 返回 88 Web服务器远程浏览演示图 返回 89 WEB上的系统主接线图 返回 90 WEB上的变压器间隔细节图 返回 91 WEB上的公用信号图 返回 92 WEB上的录波波形分析显示 返回 93 WEB上的保护信息管理 返回 94 WEB上调南瑞901保护定值