四、自动化系统.doc

变配电站综合自动化系统 2 系统的组成及功能：2. 1 组成 我公司有6KV变电所11个，110KV变电站2个，热电厂1个。电气综合自动化系统以监控系统（DS3000）为核心，实现对全部的一次设备进行监视、测量、控制、记录和报警为一体的综合自动化。变配电监控系统（调度主站）设置于压缩变电所（见所附通信网络图）。按照分层、分布式结构可划分为三层：即压缩主控制室层、各生产车间6kV变配电所和110kV总变电所及6kV发电厂的管理层和间隔层，各间隔层单元采用以太网将采集和处理后的数据信号，用屏蔽五类线送至各车间6kV变配电所的管理层，然后通过通信管理机用光缆与压缩主控制室的调度主站系统进行通信，压缩主控制室的调度主站系统与张家港供电公司调度中心及化工DCS进行通信，实现相互通信，资源共享。各间隔层单元相互独立，功能上不相互影响，不依赖于主机，增强了整个系统的可靠性和可用性。2.1.1 间隔层间隔层由微机保护装置、6KV综合监控电力仪表、0.4KV低压智能型电力仪表等内容组成。2.1.1.1 微机保护装置包括变压器保护、线路保护、电动机保护、母联保护等。它固定安装于现场高压开关柜内。它是集保护、遥控、遥测、遥信、遥调五大功能于一体的分布式单元机箱。2.1.1.2 6KV综合监控电力仪表由许继电度表厂提供，安装于现场高压开关柜内。它采用最先进的高精度的交流采样技术通过RS-485通信接口，由屏蔽五类线将每个监控电力仪表的数据上传至车间通信管理层。2.1.1.3 0.4KV低压智能型电力仪表（PDM-803型）由丹东华通测控公司提供，各路低压出线电度计量的数据通过各自的PDM-803电度表将数据由2000R+通信控制器上传至车间通信管理层。2000R+安装于低压进线柜内，PDM-803装置安装于低压抽屉柜上的各路出线上。每个2000R+可带40台PDM装置。2000R+具有支持Modbus通信协议和RS-485通信方式的通信接口。间隔层以以太网方式接入车间通信管理层，它是整个DS3000监控系统最关键部分，它是分散控制的核心，也是保证管理层得到正确数据的源头。该间隔层具有完善的监视及自检功能、软硬件故障告警功能、保护定值修改、保护投退、定值切换、保护信号复归、实时上传事故，状态，告警，事件信号、实时上传站内设备运行状况、实时上传测量值等功能。2.1.2 管理层该管理层由通信管理单元、光电转换接口装置、网络集线器、规约转换装置等组成。由这些元件进行组屏后设于6KV变电所现场。该管理层作用是完成间隔层与调度主站层之间的网络连接，转换和数据，命令的交换工作，将现场实时数据和事件信息经站内通信服务器PSX600集中后以光纤上传到调度主站层。每个管理层均设GPS对时功能，以求达到每个管理层之间时间的同步。2.1.3 压缩主控层（调度主站层）2.1.3.1 压缩主控制层包括DS3000监控系统、通信管理（主控）单元及光电转换接口装置等。DS3000监控系统一套主要有监控主机、服务器、打印机、UPS不间断电源、报警音箱、GPS卫星钟、物理隔离设备、交换机、终端服务器MOXA、通道测试箱、OPC工控机等设备。2.1.3.2 DS3000监控系统集中完成11个6KV变电所配电变遥控、遥测、遥信、遥调功能。2.1.3.3 全站GPS设置在通信服务器内，通过网络通信实现软对时。2.1.3.4 110KV变电所、热电厂内部自设一套PS6000后台系统，它将所需要远传的信息也由PSX600通信服务器通过光纤连接到DS3000监控系统。2.1.3.5 DS3000监控系统与武汉奥泰化工DCS系统通过OPC协议进行连接。2.1.3.6 DS3000监控系统集中收集110KV变电站2个，热电厂1个信息后，与张家港市局调度连接。该压缩主控层（调度主站层）完成接受管理层上传的数据，对这些数据分析、转换、存储，并以画面、数字，曲线、报表等形式显示在屏幕上，以便于对运行过程进行监控和管理。2.2 系统功能2.2.1 DS3000调度自动化系统属于分层、分布、开放式的能量管理系统。硬件平台包括数据库服务器、前置采集服务器、SCADA服务器、高级应用服务器、Web服务器、调度员工作站、工程师维护工作站、DTS培训仿真工组站、AGC（自动发电控制）工作站，以及打印设备、网络通讯设备、物理隔离设备等。2.2.2 采用全分布式的冗余双网体系结构，主网采用热备用的双网机制，把各个功能模块分配到系统的各个网络节点上，保证了系统的灵活性和可扩充性。正常情况下，双网同时工作，有效降低网络负荷。当两个通信节点间的两个网的状态发生变化时，系统将根据变化后的网络状态重新设置其通信路径。2.2.3 系统服务器以及网络通信设备均双机热备用，保证任一硬件故障，系统仍然能够安全稳定运行。两台数据库服务器实现历史数据的存储和备份。前置采集服务器采集部分采用独立采集网，接收RTU 传输的数据，处理数据通过双网传递给SCADA服务器。前置数据采集功能和后台实时数据处理功能分离，有效降低了网络负荷。WEB 服务器通过物理隔离设备和外网相连，在向MIS 及地调进行数据转发的同时，保证了系统的安全性。2.2.4 与MIS 等系统的通信通过WEB 服务器节点实现多个LAN 之间的互连。WEB 服务器节点中的通信服务程序使用标准的实时数据库访问接口可获得实时数据和SCADA 处理描述参数。获得历史数据和历史事项需访问关系数据库。MIS 网上的实时画面调用采用通用的Internet 浏览方式；这种方式使得MIS 网上的人机工作站只需安装标准的IE浏览器，即可对调度自动化系统的运行信息进行浏览。2.2.5 监控系统主要功能DS3000 系统采用面向对象的设计方法, 其强大SCADA 系统能够为用户提供以下主要功能:2.2.5.1 数据采集与处理通过间隔层单元、车间管理层单元采集来自生产过程的模拟量、开关量、脉冲量及温度量等。对所采集的输入量进行数字滤波，有效性检查，工程值转换、故障判断、信号接点抖动消除、刻度计算等加工。从而产生出可供应用的电流、电压、有功功率、无功功率、电能、功率因数等各种实时数据，供数据库更新。系统形成分布式的数据库结构，在就地控制单元中保留本地处理的各种实时数据。温度量输入为Pt100电阻。电流量输入是由CT直接输入，相位没有经过转换。电能计量由综合监控电力仪表及0.4KV低压智能型电力仪表通过RS485接口通信方式输入。2.2.5.2 在线统计计算 对实时数据进行统计、分析、计算，例如通过计算产生电压、有功、无功、电流、总负荷、功率因数、电量日/月/年最大值/最小值及出现的时间、日期、负荷率、电能分时段累计值、数字输入状态量逻辑运算值等，设备正常/异常变位次数并加以区分等，并提供一些标准计算函数，用来产生用户可定义的虚拟测点进行平均值、积分值和其它计算统计。2.2.5.3 画面显示与操作 通过站级控制器的两台21英寸彩色屏幕和人机联系工具显示各种信息画面，显示内容主要包括全部设备的位置状态、变位信息、保护设备动作及复归信息、直流系统及励磁系统的信息、各测量值的实时数据，各种告警信息、计算机监控系统的状态信息等。 画面显示的形式为显示器上显示的各种信息以报告、图形、声光等形式及时提供给运行人员。图形显示分为过程图形、趋势图形和表格等，图形由图形元素、对象标号、特性参数、文字和便笺等组成。电气主接线图：以移屏和分幅显示方式显示全厂电气主接线图、各车间电气高低压主接线图或局部接线图，并可按不同的详略程度分两层显示，内容包括出线、母线及其有关的断路器、隔离刀闸、主变压器、同步电动机、励磁、高低压异步电动机等，并表示出运行状态，测量参数：P、Q、COS、V、A、F、Wh、varh，所选择的“远方/就地操作”的位置在有关的远方/就地各处分别显示。保护设备配置图：图中能表示出各套保护设备的投切情况、整定值、压板位置等。显示画面的调用：运行人员在工作站上通过控制键盘、鼠标实现对监视画面的调用。调用方式简单，手动操作一次完成，最多不超过三次。2.2.5.4 报表管理 定时报表：站内运行的实时信息按运行需要的时间间隔记录并按报表格式显示。日报表：按变电站要求的日报表格式表示全天运行的实时数据的统计值，并能查一周内的报表。月报表：以全月变电站的负荷数据记录及断路器操作记录构成月报表。月报表在月末形成，并能查询一年内的月报表。年报表：按全年发变电站的分月报表数据记录构成年报表，年报表在年末形成，并能查询三年内的年报表。2.2.5.5 记录功能 记录功能指计算机站控系统通过打印机将各种要求的信息按指定的格式输出到打印纸上。状态变化记录：状态变化记录包括事故状态变化记录，响应状态变化记录和计算机监控系统异常状态记录，当状态发生变化时，立即打印出变化时间和变化信息。数据记录：将测量值按随机、定时、日报、月报等不同形式打印输出。画面记录：在工作站上显示的画面可按运行人员的要求，用打印机打印出相应画面。事故追忆记录：事故追忆表的容量能记录事故前10小时至事故后2小时全厂的模拟量，根据不同的触发条件可以选择必要的模拟量进行记录产生事故追忆表，以方便事故分析，事故追忆表可以由事故或手动产生，可以满足数个触发点同时发生而不影响可靠性。系统能够同时存放所有事故追忆表。其它记录：其它还有一些记录，如保护动作记录，控制操作记录等，也可打印输出。2.2.5.6 与远程通信接口及其它系统的数据交换监控系统通过通讯控制器提供下列数据通信口：提供独立的与张家港供电公司调度中心通信口；提供独立的与各间隔层单元装置通信口；提供独立的与车间管理层单元装置通信口；提供独立的与化工DCS通信口，规约为OPC协议；还具有与MIS/TMR等系统的接口。实现与上级调度SCADA 系统的数据交换：在两级系统之间采用网络连接方式，按照TCP/IP 协议，采用国家电力公司颁布的电力系统实时数据交换应用层协议进行系统间实时数据交换。通信规约依照电力行业标准规约。2.2.5.7 控制功能系统具有强大的系统控制功能，可以对所有可遥控设备进行远方控制操作。2.2.5.8 事件及事故报警处理事件及事故报警的内容：电力设备的运行状态改变；模拟量及累积量：量值越一、二级限值；主站设备、站端设备不正常操作和设备故障；通道故障报警；设备及程序运行事件；综合自动化保护事件；操作事件，包括库操作，人工置数，遥控、遥调操作等；用户定义的其它报警。所有报警均登录于报警表中，可即时在报警行中显示。2.2.5.9 事件记录顺序系统以GPS 时钟统一系统及RTU 时钟，事件顺序记录是以毫秒级精度(RTU 时间) 记录主要开关量的动作顺序形成动作顺序表；对历史SOE 记录可以多种检索方式在CRT 上显示、查询或打印。2.2.5.10 系统时间的统一系统可由GPS 全球定位时钟提供标准时间，同时向全系统发对钟命令，包括主站系统的各个节点的机器、RTU 等；可实现与网络上其它系统的对时服务；支持人工设置时间功能。2.2.5.11 维护功能 维护功能指主控室负责管理计算机监控系统的工程师通过工作站对该系统进行的诊断、管理、维护、扩充等工作。 变配电站综合自动化的应用，对变配电站进行现代化管理提供了一个很好的硬件平台，具有以下几点好处：变配电系统可靠、安全、经济和直观的运行，且实现了变配电系统的“三遥”、实现了中、低压供配电系统一体化的综合监控、统一管理，节约了人力资源。可以根据系统设备运行情况和运行数据，制订定期的设备检修计划，按计划检修，可以减少维修成本。可以对潜在的事故进行预报警，同时实现各种电量的越限报警，便于及时处理以避免事故或隐患的出现，减少了损失。如果供配电系统出现故障，可以及时了解相关故障信息，来指导维修，减少故障处理时间及停电时间。 间隔层单元技术要求(1). 间隔层单元以以太网方式接入车间通信管理单元。间隔层单元基于微机技术实现保护、测量、（自动）控制功能。集保护、遥控、遥测、遥信、遥调五大功能于一体的装置。(2).额定值： 额定交流电压： 380/220V额定交流频率： 50Hz额定直流电压： 220VCT二次额定电流：5APT二次额定电压：100V (线电压)，100V（相电压）(3).，间隔层单元在环境温度-1055能保证其测量精度，保护和控制单元不误动，不拒动（以下简称正常工作）。 (4).直流电源电压在80115额定值范围内变化时，间隔层单元能正常工作。直流电源纹波系数5时，间隔层单元能可靠地正常工作。(5).当交流电源电压在80120额定值范围内，畸变不大于2，频率在 47.5Hz525Hz间变化时，设备能可靠地正常工作。(6).间隔层单元在发生如下情况时不误动、不拒动和不损坏。直流电源系统一点接地； 15cm距离内使用任何功率小于5瓦的移动通信设备；相邻柜使用电钻或电焊；当直流电源缓慢上升、下降和瞬时跌落时。(7). 间隔层单元应有完善的监视及自检功能，把设备故障定位到便于更换的最小模块级，并有明确的故障指示。(8).间隔层单元 满足：间隔层单元发生任何软硬件故障能立即告警，视故障类别闭锁其出口；任何软硬件（元器件）一处故障不致导致间隔层单元误出口、误解除闭锁。(9).间隔层单元借助网络通信能实现以下功能：间隔层能实时上传事故、状态、告警、事件信号；间隔层能实时上传站内设备运行状况的变化；间隔层能实时上传测量值。 (10).间隔层单元能存贮二套以上继电保护定值，站级可以对保护定值修改、保护投退、定值切换选用，保护信号复归等操作。(11).所有开关应可控，且所选择的“远方就地”操作的位置在有关的控制端分别有指示及在功能上互锁。(12). 间隔层单元的直流电源输入均应设有带过电流保护的开关，并设有电源开关，以便把装置和直流电源隔离。间隔层单元必须具有电源消失报警。3.3.2.2二次回路基本要求：(1).制造厂商应完成屏柜内二次回路的完整组合设计，负责协调与其他厂商设备接口的二次回路完整性。(2).所有出口跳闸均应具备连接片。保护配置要求1. 5000kW(2300kW)同步电动机保护5000kW(2300kW)同步电动机（1） 纵联差动保护：差动电流速断，作用于6kV变配电所内的断路器瞬时跳闸；CT断线闭锁差动保护并发信号。（2） 过负荷保护：反时限作用于6kV变配电所内的断路器跳闸。（3） 失步保护（包括断电失步，带励失步，失励失步）：延时作用于6kV变配电所内的断路器跳闸。（4） 低电压保护：延时作用于6kV变配电所内的断路器跳闸。（5） 单相接地保护： 延时作用于6kV变配电所内的断路器跳闸，跳闸、告警可切换。（6） 非电量保护：延时作用于6kV变配电所内的断路器跳闸。（7） 机构参数异常非电量报警并闭锁。.2. 10kV保安电源进线保护(1) 速断保护，瞬时动作于跳闸。(2) 过流保护，延时动作于跳闸。(3) 机构参数异常非电量报警并闭锁。3. 6kV变压器保护（1）速断保护，瞬时动作于跳闸。（2）过流保护，延时动作于跳闸。（3）6kV单相接地保护，延时动作于跳闸。（4）0.4kV单相接地保护，延时动作于跳闸。（5）非电量保护：重瓦斯瞬时动作于跳闸，轻瓦斯或温度高动作于发信号。（6）过负荷延时动作于跳闸或动作于发信号。（7）机构参数异常非电量报警并闭锁。.4. 6kV电源进