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XX 供电公司配网自动化系统技术建议书 北京科锐配电自动化股份有限公司北京科锐配电自动化股份有限公司北京科锐配电自动化股份有限公司 I XX 供电公司配网自动化系统 技术建议书 北京科锐屹拓科技有限公司北京科锐屹拓科技有限公司 20062006 年年 5 5 月月 XX 供电公司配网自动化系统技术建议书 北京科锐配电自动化股份有限公司北京科锐配电自动化股份有限公司北京科锐配电自动化股份有限公司 II 目目 录录 第一章第一章概述概述 1 第一节第一节 基本原则基本原则 1 第二节第二节 系统建设目标系统建设目标 1 第三节第三节 科锐方案特点科锐方案特点 1 3 1 技术先进 标准 成熟 1 3 2 独创的 网络式保护 与分布式智能相结合的技术和方案 2 3 3 SCADA 与 GIS 一体化的配电运行管理系统 2 3 4 主站平台具备最高的安全等级强度 3 3 5 采用标准化设计规范 3 3 6 技术先进 界面友好 工作可靠 3 3 7 产品具有很高的安全性和稳定性 3 3 8 多种通信方案 3 第四节第四节 主要设计思想主要设计思想 4 4 1 参考标准 4 4 2 标准化 4 4 3 开放性 4 4 4 安全性 5 4 5 易维护性 5 4 6 可扩充性 5 4 7 信息共享 5 第五节第五节 系统结构和层次模式系统结构和层次模式 5 第六节第六节 SCADA DMSSCADA DMS 与与 AM FM GISAM FM GIS 一体化一体化 6 6 1 AM FM GIS 系统 6 6 2 SCADA DMS 与 AM FM GIS 一体化设计 6 第二章第二章站端系统站端系统 8 第一节第一节 柱上柱上 FTUFTU 8 1 1 功能介绍 8 1 2 技术参数 9 第二节第二节环网柜环网柜 FTUFTU 10 2 1 功能介绍 10 2 2 性能介绍 11 第三节第三节配电变压器配电变压器 TTUTTU 11 3 1 功能介绍 11 3 2 性能介绍 12 第四节第四节多功能电度表多功能电度表 13 第三章第三章通信系统通信系统 14 第一节第一节 通信系统概述通信系统概述 14 XX 供电公司配网自动化系统技术建议书 北京科锐配电自动化股份有限公司北京科锐配电自动化股份有限公司北京科锐配电自动化股份有限公司 III 第二节第二节 光纤自愈环通信光纤自愈环通信 14 2 1 光纤自愈环示意图 14 2 2 光纤自愈环通讯优点 15 2 3 光端机功能和指标 15 第三节第三节 无线数传电台无线数传电台 15 第四节第四节 GPRSGPRS 16 第五节第五节 RS232 485 FSK 通信通信 17 第四章第四章主站系统主站系统 18 第一节第一节 系统概述系统概述 18 1 1 主站系统内容 18 1 2 主站系统实现的功能 18 1 3 系统规模及容量 18 1 4 系统可用性 18 1 5 系统可靠性 19 1 6 系统实时性 19 1 7 计算机资源利用率 19 1 8 系统主要功能 20 1 9 主站系统电源 20 第二节第二节 主站系统配置主站系统配置 20 2 1 方案设计原则 20 2 2 主站系统硬件配置 21 2 3 主站系统软件配置 23 第三节第三节 数据采集 监控 数据采集 监控 SCADASCADA 23 3 1 数据采集和处理 23 3 2 控制和调节 23 3 3 事件顺序记录 SOE 24 3 4 报警处理 24 3 5 系统时钟和时钟同步 24 3 6 通道监视与统计 24 3 7 网络拓扑和动态着色 24 3 8 人机界面 24 3 9 历史数据库 24 3 10 权限管理 24 3 11 WEB 浏览 WEB SCADA 25 3 12 远程维护 25 第四节第四节 主站系统与其它系统的信息交换主站系统与其它系统的信息交换 25 4 1 与调度 SCADA 系统的通信及数据交换 25 4 2 与 MIS 等系统的数据交换 25 第五节第五节 馈线自动化方案 主站 馈线自动化方案 主站 25 5 1 基本原则 25 5 2 在正常运行方式下的 FA 功能 25 5 3 在故障情况下的 FA 功能 26 第六节第六节 配电配电 GISGIS 管理管理 26 6 1 配网图形和属性的编辑管理 26 XX 供电公司配网自动化系统技术建议书 北京科锐配电自动化股份有限公司北京科锐配电自动化股份有限公司北京科锐配电自动化股份有限公司 IV 6 2 配网图形显示 操作 26 6 3 配网设备管理 26 6 4 配网统计查询 27 6 5 配网监测和控制 27 6 6 运行管理 27 第七节第七节 配电高级应用配电高级应用 27 7 1 网络建模 27 7 2 拓扑分析 28 第六章第六章站端馈线自动化方案站端馈线自动化方案 29 第一节第一节 网络式保护网络式保护 与分布式智能相结合的方案综述与分布式智能相结合的方案综述 29 第二节第二节 方案设计方案设计 29 2 1 分布式智能部分 29 2 2 网络式保护 部分 30 2 3 增加功能 30 第三节第三节 参数配置参数配置 31 第四节第四节 举例说明举例说明 32 XX 供电公司配网自动化系统技术建议书 北京科锐配电自动化股份有限公司北京科锐配电自动化股份有限公司北京科锐配电自动化股份有限公司 1 第一章第一章 概述概述 第一节第一节 基本原则基本原则 配网自动化系统实施的前提条件是一次网架结构合理 具有一定的备用容量和足够的负荷转供 能力 设备可靠技术先进 满足自动化条件或适合做自动化改造 配网自动化系统的实施与社会经 济发展对供电可靠性和供电质量的需求密切相关 设计要根据与社会经济密切相关的年用电量 电 量占全镇的比例 负荷 负荷分布 负荷增长率 负荷密度 负荷的分类需求和发展趋势等决定配 网自动化的区域 并确定分步实施计划 提高供电可靠性是配网自动化系统建设的一个重要目标 但不是惟一的目标 近几年随着改造 配网结构 更新设备 加强综合管理工作的有效开展 供电可靠性得到了有效的提高 配网自动化 系统的建设应在减少预安排停电及故障停电次数和停电时间 缩小停电范围的基础上 全面提高供 电企业的配网运行管理水平 尽快改变配网运行管理的落后状态 实现供电企业经济效益和社会效 益的统一 采用标准化的规划设计规范 是配网自动化系统实施成功的关键和基础 也是配网自动化可持 续发展的保证 系统设计要针对自动化终端设备 通信系统和主站系统制订可行的标准化设计原则 遵循的协议 接口标准 信息集成规范等 系统总体方案的确定要遵循 先进 稳定 可靠 实用 经济 的原则 根据这一原则确定系 统的总体及层次结构 技术手段 通信模式 设备配置 馈线自动化方案等 由于配网自动化系统规模大 监控点多 技术复杂 设备运行环境恶劣 工程量和资金投入量 较大等问题 配网自动化系统的统一设计 分步实施被普遍认为是行之有效的建设策略和原则 配网自动化系统的规划设计需要考虑系统的投入产出比 必须在考虑网络现有结构 设备现有 水平的基础上 处理好局部与整体 近期和远期的关系 以保证配网自动化系统的实施做到整体经 济利益最佳 设计具有实用性和超前性 具体实施中要遵循实用优先 易用优先 生产一线优先 循序前进 逐步完善的原则 第二节第二节 系统建设目标系统建设目标 以 先进 稳定 可靠 实用 经济 为原则 XX供电公司配网自动化系统的建设目标为 实现对配网系统运行的监控 提高配网系统运行的自动化水平 提高配网系统运行的可靠性 减少预安排停电及故障停电次数和停电时间 缩小停电范围 提高供电质量 优化配网运行 降低配网运行损耗 实现对重要用户的实时动态监测 为电力需求侧管理打下良好的基础 通过对配网设备的运行管理 提高供电设备利用率 增强供电能力 共享系统资源 为优化决策 提高管理水平服务和配电管理工作效率 系统总体规划 分布实施 在市区范围内逐步实现配网系统自动化 第三节第三节 科锐方案特点科锐方案特点 3 13 1 技术先进 标准 成熟技术先进 标准 成熟 国家电网公司颁布的 国家电网公司系统县城电网建设与改造技术导则 对县城电网建设与 改造的原则 目标 指标和技术要求等作出明确规定 其中在调度自动化 配网自动化及通信方面 要求如下 XX 供电公司配网自动化系统技术建议书 北京科锐配电自动化股份有限公司北京科锐配电自动化股份有限公司北京科锐配电自动化股份有限公司 2 1 保证系统具有较高的安全性 可靠性 实用性 开放性 扩展性和容错性 满足 5 8 年发 展要求 2 主站系统与调度自动化系统实行一体化设计 发达地区 电网规模较大时 可分别建设 3 配网自动化系统必须满足基本功能要求 条件具备时可考虑扩展配网自动化的管理功能 4 通信系统建设满足安全经济运行的需要 并适当留有余量 5 县城电网通信干线以光纤为主 可选无线 电力载波 通信电缆等作为备用通信方式 科锐公司提供的方案及系统完全符合国家电网公司提出的要求 高起点建设望奎电业局配网自 动化系统 采用国际先进技术和产品 使系统水平达到国内先进水平 缩小与国际先进水平的差距 科锐公司提供的技术 产品及方案全部都是经过多年的技术研究 产品研发和工程实践 向用户提 供技术先进 标准和成熟的系统产品 3 23 2 独创的独创的 网络式保护网络式保护 与分布式智能相结合的与分布式智能相结合的技术和方案技术和方案 科锐公司集多年配网自动化工程研究和实施的经验 针对国内配网线路的特点 创造性地提出 了采用 网络式保护及控制网络式保护及控制 技术以及与 分布式智能分布式智能 相结合的馈线自动化方案 应用于实际工 程后 在通信系统正常的条件下非常好地实现了 停电范围最小停电范围最小 仅发生故障的区段暂停供电 停电时间最短停电时间最短 全过程不超过 15 秒 的目标 在通信系统故障的情况下 不依赖通信 各开关 完全根据自身检测到电流 电压 开关状态 故障信息 自动完成故障隔离和网络重构 通信系统 的 正常 和 故障 状态由系统自动判断并自动执行不同的方案 使得此馈线自动化方案更加实 用和可靠 在通信系统正常的情况下 配电终端与断路器配合使用时 不需要试合闸 没有多余的开关动 作 在多级开关串联的环网中 故障时自动实现配电线路的上下级保护配合 可以让离故障点最近 的电源侧开关速断跳闸 不需上级和变电站出口跳闸 保证了保护的快速性和选择性 使得故障点 前的负荷不受故障影响 在没有通信通道或通信系统故障时 各配电终端独立工作 依靠分布式智能 自动确定故障位 置 隔离故障区段 恢复非故障段的供电 该方式经济 灵活 有效 综合检测电压和电流 开关 动作次数少 处理时间短 3 33 3 SCADASCADA 与与 GISGIS 一体化的配电运行管理系统一体化的配电运行管理系统 科锐公司集多年配电自动化系统 配电管理系统和配电高级应用等方面的研究 产品开发以及 工程建设运行经验和教训 追踪国际最新技术 采用国内外先进 成熟的技术 开发了新一代的配 电运行管理系统 Distribution Operation Management DOM CR6000 配电运行管理系统以其崭 新的配电运行管理理念 独特的系统结构 完善的应用功能 灵活的系统配置 开放式的软硬件平 台 真正一体化的设计思想 成功地构造了一个 SCADA DMS 与 AM FM GIS 一体化的信息平台 该平 台从平台底层完成配电网自动化和 GIS 管理功能的高度融合 并可以满足企业在地理信息系统上进 行实时系统监控 实时数据和管理信息的集成以及应用功能扩展的需要 当前 关于 SCADA 与 GIS 一体化化的问题众说纷纭 各专家学者从不同的角度提出各种技术上 的要求 各用户从自己的业务流程提出了不同的应用需求 各厂家从自己的产品出发提出软件应达 到的设计及性能指标 而我们现在提供给用户的配电运行管理系统平台 则是真正的真正的 SCADA 与 GIS 一体化信息平台 在各方面满足当前的专家学者 用户及厂家提出的全部的最高要求 运行稳定 具有极高的可靠性和安全性 符合SCADA实时监控软件的全部要求 系统的响 应速度和处理能力与当前标准的调度SCADA系统无异 这一平台是满足供电企业在地理信息系统上进行实时系统监控 配电GIS管理以及高级应 用功能扩展的应用平台 并非是这一平台仅作 一体化平台 在实现配电GIS则需要在其 他GIS平台上开发 完全实现底层数据设计一体化 功能一体化 界面一体化的要求 不需要将GIS的数据 转化生成 SCADA的数据 不需要将SCADA监控数据 传递 到GIS中才能显示 不需要 在GIS的界面下数据通过SCADA系统才能对配电网进行监控 这一平台就是完整的一个系统 可以根据权限及业务流程在任何的界面上完成所需的操作 并非是只能在地理信息的界面或其它单一性质的界面上对配电网进行监控 我们的系统给 XX 供电公司配网自动化系统技术建议书 北京科锐配电自动化股份有限公司北京科锐配电自动化股份有限公司北京科锐配电自动化股份有限公司 3 用户提供了基于地理电网图 全网单线图 厂站图 环网图 馈线图的全部的配电监控及 管理功能 各种图形以统一的图模库一体化设计 数据共享 解决了运行调度与管理的图 形差异而带来的系统运行和维护问题 我们的配电运行管理系统平台以及各项应用都具有完全自主的知识产权 但并不是一个封 闭的系统 我们遵循当前各项开放式国际标准 平台支持并实际采用了国际上标准的GIS 和CAD矢量图形 遵循国家电力二次系统安全防护专家组针对我国电网调度系统的具体情况制定的相关安全 防护总体方案的原则 按照各安全区的定义应用功能模块及相应的数据存储 安全区 与安全区 之间严格按照要求设置电力专用的安全隔离装置 保证系统的安全 3 43 4 主站平台具备最高的安全等级强度主站平台具备最高的安全等级强度 根据目前状况和安全要求 整个电力二次系统分为四个安全工作区 实时控制区 非控制生产 区 生产管理区 管理信息区 安全区 是实时控制区 安全保护的重点与核心 安全区 是非控制生产区 安全区 是生产管理区 安全区 是管理信息 按照国家经贸委 2002 第 30 号令 电网和电厂计算机监控系统及调度数据网络安全防护的规定 的要求 国家电力二次系统安全防护专家组针对我国电网调度系统的具体情况 制定了相关的安全 防护总体方案 在以往的配电主站系统中 无论是采用 Unix 系统或 Windows 系统 也无论是采用了防火墙或一 些防病毒软件 都无法从根本上保证主站监控系统的安全性 而我们在方案中遵循国家的有关规定 采用的电力专用安全隔离装置作为安全区 与安全区 的必备边界 要求具有最高的安全防 护强度 3 53 5 采用标准化设计规范采用标准化设计规范 整个系统的软件和硬件产品均采用国际规范及流行标准 其设备与功能配置采用了模块化设计 思路 接口技术开放 系统可分步实施 逐步升级 3 63 6 技术先进 界面友好 工作可靠技术先进 界面友好 工作可靠 采用国际 国内先进的设计和加工技术及高性能的 CPU 确保装置的可靠运行 具有友好的人 机界面和完善的维护监视软件 便于运行人员在短时间内掌握操作过程 采用模块化设计 方便维 护和更新 3 73 7 产品具有很高的安全性和稳定性产品具有很高的安全性和稳定性 装置的一 二次隔离安全可靠 抗干扰能力强 通过国家最高标准 具有自诊断及自恢复功能 具有多级看门狗 软硬件看门狗相结合 保证系统的稳定运行 元器件选用工业级或军品级产品 可在恶劣环境下稳定运行 温度为 40 70 具有多年寒冷地区和酷热地区的运行经验 系 统运行稳定 可靠 满足电力系统监视 控制的实时性要求 所有模块及设备均经过严格测试 确 保在最恶劣的情况下亦能运转正常 所采用的技术和产品全部是在电力系统自动化工程实践中已经 证明是成熟 先进的技术和产品 3 83 8 多种通信方案多种通信方案 根据我国城市与农村配电网的特点 提供了合理 灵活 有效的多种通信解决方案 主要有有 线通信 串行线 现场总线 以太网 拨号 modem 专线 modem 等 光纤通信 串行自愈环 光 纤以太网 SDH 无线通信 电力专频 微波 扩频 卫星通道 GSM GPRS 通道等 载波通信 中压载波 低压载波 XX 供电公司配网自动化系统技术建议书 北京科锐配电自动化股份有限公司北京科锐配电自动化股份有限公司北京科锐配电自动化股份有限公司 4 第四节第四节 主要设计思想主要设计思想 4 14 1 参考标准参考标准 所提供的硬件设备和软件产品均按如下标准的最新版本进行设计 制造 检验和安装 ISO国际标准化组织标准 IEC国际电工委员会标准 IEEE美国电气电子工程师协定标准 IEC60860 5 101基本远动配套标准 农网自动化及通信系统建设技术指导意见 国家电网公司县城电网建设与改造自动化设计技术规程 农网电网建设与改造技术原则 10千伏配电自动化发展规划要点 配电自动化及管理系统功能规范 配电自动化规划设计导则 配电自动化技术规范 配电自动化终端设备通用技术条件 远动设备及系统传输规约 电力系统实时数据通信应用层协议 电网和电厂计算机监控系统及调度数据网络安全防护的规定 计算机场地技术条件 4 24 2 标准化标准化 标准化包括自动化终端设备 通信系统和主站平台的标准化 自动化终端设备必须符合国家标准 需要有多年的运行经验 特别是在高温 酷热等恶劣 环境下稳定运行的经验 通信系统应该采用了标准的网络协议 是一个开放式的系统 可以和其他标准网络设备兼 容 主站平台的标准化关系到将来实时数据的接入 实时数据和管理信息的集成以及应用功能 扩展 平台的标准化主要表现如下 历史数据库 SCADA 的历史数据库使用大型的商用数据库 如 SQL Server Oracle 等 由于历史数据库中的历史数据是实时监控系统与管理信息系统集成最主要的数 据源 因此 历史数据必须按标准 并根据用户的需要 不同种类的数据按不同的存 储间隔 不同的保存周期存放在不同的数据表中 数据有标准的定义和描述 其他应 用系统可以很方面地根据数据的定义和描述很方面地读取 GIS 图形 支持国际上 GIS 的标准 如 SHP E00 MIF MID TAB DXF DGN TIGER TIFF GeoTIFF JPEG PNG BMP SPOT ECW GIF 等 支持关系数据库对 GIS 图 形的存储 提供标准的网络拓扑数据 支持第三方厂家在 GIS 系统上的应用开发 人机界面 按国际上标准的 GIS 定义 即保证了人机界面的标准化 通信 遵循 IEC 标准 计算机通信采用如下协议 ISO OSI TCP IP X 25 帧中继 Ethernet DECnet 符合 DL 的 CDT 同步和异步模式 RTU 规约 符合 IEC870 5 101 和 IEC870 5 104 的规约 4 34 3 开放性开放性 采用面向对象的支撑平台和运行 开发平台 提高软件的可靠性 可继承性 可维护性和可扩 充性 遵循当前各项开放式国际标准 并提供开放的应用编程接口 API 有利于系统今后的功能扩 充 系统将商用关系型数据库和实时数据库在设计上有机地结合在一起 提供对数据模式的建立 XX 供电公司配网自动化系统技术建议书 北京科锐配电自动化股份有限公司北京科锐配电自动化股份有限公司北京科锐配电自动化股份有限公司 5 数据存贮 报表系统以及对外部系统的数据接口 采用 自上而下 的整体设计方法 自下而上 的实现方式 即整体规划 分布实施 使得 系统按照系统工程的特点分期 分批逐步建设和完善 采用开放的开发工具 支持用户或第三方的二次开发 在遵循各种接口标准的基础上 可按照系统的需求对不同厂家的硬件和软件进行集成 并根据 实际情况进行灵活配置 逐步投入 扩展和升级 保护原有的投资 使系统具有良好的集成性和扩 充性 4 44 4 安全性安全性 采用双网配置和分流 冗余的双网机制 重要节点采用双机冗余热备用 提高系统的可靠性和 稳定性 系统采取措施确保数据存取的安全性 防止人为的破坏和病毒的侵害 系统有健全的权限管理功能 操作人员根据工作性质分为不同的级别 对应于不同的权限 无 权限的用户无法对系统进行操作 采用电力专用的网络隔离装置 既实现不同网络的数据通信 信息的共享和发布 又具备物理 隔离的特点 保证系统的安全 4 54 5 易维护性易维护性 系统的设备 软件 数据便于维护 各设备都应具有自检和联机诊断和校验的能力 系统能具有方便的数据备份和恢复功能 系统具有远程维护 调试和诊断功能 4 64 6 可扩充性可扩充性 硬件设备可根据实际需求逐步增加 主站系统适应通信方式的多样性 适合光纤 无线 有线等 软件功能可以逐步投入 系统可以逐步建设 逐步扩充和逐步升级 4 74 7 信息共享信息共享 配网自动化系统向调度 SCADA 系统发送 10KV 电网实时运行信息 线路信息等 从调度 SCADA 系统得到变电站出线开关和变压器状态信息 10KV 线路保护信息和高压输电网信息 并 通过调度 SCADA 系统对变电站出线开关进行监控等 与 MIS 等系统集成 MIS 网的用户可浏览配网 SCADA 的信息 可从配网自动化及管理系统中 得到配网和配网设备的运行信息 第五节第五节 系统结构和层次模式系统结构和层次模式 XX 供电公司配网自动化系统将建设成为功能完善 实用高效的配电自动化及配电管理系统 因此 必须有长远的总体设计 有分期逐步实现的可实施的计划 还要符合标准 具有良好的可扩 充性 在遵循统一规划 分布实施的建设原则基础上 采用主站和站端设备二层的系统结构 见图 1 2 对于 XX 供电公司的配电网现状及将来 5 10 年的发展需求 采用二层结构 具备投资省 系统效率高 系统更加稳定和可靠的优点 XX 供电公司配网自动化系统技术建议书 北京科锐配电自动化股份有限公司北京科锐配电自动化股份有限公司北京科锐配电自动化股份有限公司 6 图 配电自动化系统层次结构 主站层 配电主站设置在供电公司内 它主要完成配调 SCADA 馈线自动化 配电管理以及 与其他系统的接口等功能 主站从远方终端获取配电网的实时信息 从整体上对配电网进行监视和 控制 完成配网监控 故障处理和网络重构等 对整个配网运行进行有效的控制 管理 主站对配 网设备进行管理 将配网运行数据进行统计分析 主站将与其它计算机系统进行通信 完成各系统 的集成 该层计算机系统由一系列的工作站 微机 服务器 网络设备及其他服务设备等组成 终端层 终端设备主要有 FTU TTU 多功能电度表等 安装在柱上开关 环网柜和公用变压 器等上 主要对柱上开关 环网柜和公用变压器等进行数据采集和控制 数据直接与主站通信 各个层面起不同的作用 通过信息交换协调工作 形成一个有机的整体 共同完成配电自动化 任务 第六节第六节 SCADA DMSSCADA DMS 与与 AM FM GISAM FM GIS 一体化一体化 6 16 1 AM FM GISAM FM GIS 系统系统 传统的监控 管理等系统在应用发展可拓性 系统的网络互联应用接口开放性以及人机 GUI 交 互友好性等方面存在不足 这也是造成供电企业底层的生产运行容易与中间层的业务管理 高层的 决策支持 外层的电子商务相脱节的重要原因 现在提出的 数据电力 对于供电企业来说 则涵 盖了电网的自动监控 工作管理 数据分析 营销服务 业务辅助决策等功能 这是现代化供电企 业的基本要求 而空间数据是 数据电力 的重要基础 AM FM GIS 系统应用于供电企业 是基于先进的计算机网络技术 数据库技术 电力设备建模 技术 地理信息系统技术而建立的 并满足供电企业的行业规范 生产流程和管理机制 是一个智 能化的企业级的应用解决方案 是一个以 AM FM GIS 系统为基础的地理空间资源管理系统 能够模 拟真实的供电企业运作的模型 管理供电企业的基础设施数据 为供电企业提供运行 维护 管理 故障抢修 智能分析与辅助决策等应用 以 AM FM GIS 系统建立的地理空间设备模型为基础 一系 列按照合理的工作流程组织起来的面向地理空间数据的高级应用的集成系统 对于供电企业 一方面要求起点高 要用先进的技术建立高水平的供电企业的应用平台 另一 方面则要考虑供电企业的资金情况 需要平台具备低成本的特性 过去许多的供电企业都是购买了 国外昂贵的地理信息系统平台 在这基础上再建立 AM FM GIS 系统 因为需要的资金多 投入大 使得许多供电企业很难付诸实施 或者是把资金大部分都投入了地理信息系统平台的采购 对应用 系统投入不足 导致系统的实用程度低 因此 我们遵循国际上 GIS 的标准 开发研制了具有自己 知识产权 具有高投入产出比的 AM FM GIS 系统 6 26 2 SCADA DMSSCADA DMS 与与 AM FM GISAM FM GIS 一体化设计一体化设计 XX 供电公司配网自动化系统技术建议书 北京科锐配电自动化股份有限公司北京科锐配电自动化股份有限公司北京科锐配电自动化股份有限公司 7 配电网的特点是线路和设备数量及种类多 分布面广 且配电网的结构变化较多 从配电 SCADA 和配电 GIS 的关系上分析 在数据流程上 配电 GIS 需要配电 SCADA 采集的运行数据 配电 SCADA 的网络数据和运行参数需要从配电 GIS 上得到 从系统实施 运行和维护上分析 配 电 SCADA 的客户化以及配电网变化后配电 SCADA 的变化维护工作在配电 GIS 上进行才更为合理 和科学 随着系统及功能的扩展 需要一个数据化的环境 对于供电企业 即需要在地理信息系统 的环境下 完成实时数据接入 实时数据和管理信息的集成以及应用功能的扩展 如配电 SCADA 和配电 GIS 的分离很容易导致这两套系统维护不能统一 数据无法共享 不能有效满足配电自动化 系统实用化的要求 因此 我们的配电 SCADA 和配电 GIS 是一体化设计 即做到了数据设计一体 化 功能分布一体化和界面一体化 并且 地理信息系统完全符合国际标准 即采用目前国际上广 泛使用的数据存储格式 符合国际标准的拓扑结构 遵循国际上开放性的标准技术 SCADA DMS 与 AM FM GIS 一体化模式示意图见图 图 图 SCADA DMS 与与 AM FM GIS 一体化模式一体化模式 XX 供电公司配网自动化系统技术建议书 北京科锐配电自动化股份有限公司北京科锐配电自动化股份有限公司北京科锐配电自动化股份有限公司 8 第二章第二章 站端系统站端系统 第一节第一节 柱上柱上 FTUFTU 1 11 1 功能介绍功能介绍 RDCU 1A X 2A 系列配电控制器产品专为户外运行设计 配合重合器 断路器 1A 和负荷 开关 2A 以下简称开关 可用于架空线路 适用于城网 农网的自动化改造工程 可实现故障 自动隔离 自动转移供电 非故障段自动恢复供电的馈线自动化功能 本控制器以微型处理器为基础 采用模块化结构 由多块可拔插的功能模块构成 易升级 易 操作 易维修 是集继电保护 重合闸控制 网络重构 数据测量 事件记录 远方通信 四遥等 功能于一体的智能化装置 具有低功耗 全隔离 防尘 防潮等特点 内设后备电池 具备 UPS 功 能 交流失电后仍能维持 24 小时的正常工作 操作显示面板功能完善 编程接口及接口软件灵活 方便 支持光纤 有线 无线等各种通讯方式 支持通用远动规约 与配电管理中心的 DMS 系统通 讯 可实现四遥功能 因而成为电力自动化系统工程中的首选设备 控制器自诊断及自恢复功能 控制器自诊断及自恢复功能 对设备内部的存储器 SRAM 时钟 EEPROM 等的工作情况进行诊断 对于异常情况进行处理 并通过通信口上报后台主站 两级硬件看门狗 WACHDOG 和软件看门狗相结合对整个中央处理系统的工作情况进行监视 每个模块中用一级硬件看门狗 WACHDOG 和软件看门狗相结合进行工作状况的监视 从而使整个 系统具备很强的自恢复功能 重合器控制器基本功能 重合器控制器基本功能 保护功能 a 三相三段式定时限保护 b 三次重合闸 c 保护复归功能 逻辑功能 实现自动分段器 断路器方案 a 失电延时分闸 c 得电延时合闸 d 得电或单侧失压延时合闸时短时启动继电保护 e 自动合到故障立即跳闸并闭锁 b 单侧失压延时合闸 f 重合成功后短时闭锁继电保护 g 残压脉冲闭锁 h 双侧有压禁合 I 环网自动复归 j 联络开关位置自动判断 k 过流故障脉冲计数 M 次分闸闭锁 操作功能 a 本地按钮合 分闸操作 b 远方遥控合 分闸操作 测量功能 测量线路的三相电流 4 个线电压 三次谐波 五次谐波分量 有功 无功 功率 因数 系统频率等电力参数 监视功能 实时监测开关的状态及检测开关线路的过流故障状态与记录 通信功能 XX 供电公司配网自动化系统技术建议书 北京科锐配电自动化股份有限公司北京科锐配电自动化股份有限公司北京科锐配电自动化股份有限公司 9 对开关实现遥控 遥信 遥测 遥调 参数 对时 四遥 通信 事件记录 对各种保护 逻辑功能的自动动作和开关变位等事件生成标准的 SOE 和特殊的历史事 件记录 历史事件记录包括事件发生时的日期 年 月 日 时间 时 分 秒 事件 发生时的各相负荷或故障电流值及事件类型 可区分的各种事件类型如下 速断跳闸远方遥控合闸单侧失压延时合闸过流 M 次分闸闭锁 限时速断跳 闸 远方遥控分闸失电延时分闸自动合闸时短时启动继电保护 过流跳闸手动合闸单侧得电延时合闸重合成功后短时闭锁继电保护 零序跳闸手动分闸残压脉冲闭锁无逻辑通信自动闭锁继电保护 重合闸控制器自动复位短时闭锁 失电延时 分闸 有逻辑通信自动闭锁 失压延时 分闸 重合成功后 自动复位 广播闭锁自动合闸至故障后分 闸闭锁 逻辑遥控复归 逻辑动作后 自动复归 最多可存储 240 个事件 装置图片 1 21 2 技术参数技术参数 电流输入量 Ia Ib Ic 额定输入电流 1A CT 输入 变 比600A 1A 电压输入量4 路 PT PT 输入 兼作电源 额定输入电压 AC220V 标准信号接点1 对分 合闸状态 可扩 4 路开关量输入 接线方式空接点 回路电压 DC24V 开关量输入 回路电流3 15Ma 信号接点分 合闸控制 开关量输出 接线方式空接点 XX 供电公司配网自动化系统技术建议书 北京科锐配电自动化股份有限公司北京科锐配电自动化股份有限公司北京科锐配电自动化股份有限公司 10 回路电流 24VDC 15A 220VAC 15A 220VDC 5A 工作电源 与 PT 输入共用 AC220V 波动范围85 120 箱体防护等级 IP55 工作环境温度 25 55 整机功耗 25W 后备电池电压DC24V 2 节 7 2Ah 12V 铅酸电池 测量准确度0 5 级 通信协议 IEC60870 5 101 合分闸驱动回路直流 24V 第二节第二节环网柜环网柜 FTUFTU 2 12 1 功能介绍功能介绍 环网柜 FTU 适用 2 至 8 条线路开关的集中监控场合 集多种功能于一体 具有远方或本地控 制功能 多线路电流保护 过流故障检测与记录功能 多线路数据测量与负荷曲线记录功能 多 线路谐波分析功能 远方或本地数据通信功能 保护保护 三段式电流保护 网络式保护和分布式智能 故障时可保证快速性和选择性 三遥三遥 遥测 同时测量多条线路的电流 电压 三次谐波 五次谐波分量 有功 无功 功率 因数 系统频率等电力参数 遥信 同时监视多路开关的合分闸位置 接地位置 分支箱各分支线路上安装的短路故 障指示器或单相接地故障指示器 需要在变电站增加接地信号源装置 动作后经光纤或 有线输出的报警接点等信号 遥控 对多条开关线路开关进行远方合 分闸操作 报警 同时检测多路开关线路的过流故障状态 给出报警并形成事件记录 远方通信 远方通信 提供 2 个标准的 RS232 接口 用于远方通信和本地维护 采用 IEC60870 5 101 标准通 信协议 操作功能 操作功能 可以控制多个开关的分合闸操作 人机界面 人机界面 带 LED LCD 汉字液晶显示及键盘操作 可本地查询所有实时信息 包括扩展的分支箱 故障指示器动作状态 过流等报警状态 时钟和参数 人机界面友好 工作电源 工作电源 正常交流工作电压为 176V 264VAC 后备电源 后备电源 DC24V 16Ah 免维护电池组保证装置断电后 8 小时正常工作 当电池电压降至 19 5V 以下 时 自动断供电回路 此时 控制器断电不工作 直至线路交流恢复 整机功耗 整机功耗 正常工作时 整机直流功耗不大于 10W 自检与自恢复 自检与自恢复 带自检并形成自检状态字上报 可远方诊断 带软硬件看门狗 系统遇强烈干扰后可自 XX 供电公司配网自动化系统技术建议书 北京科锐配电自动化股份有限公司北京科锐配电自动化股份有限公司北京科锐配电自动化股份有限公司 11 复位 事件记录 事件记录 过流故障事件记录遥控合 分闸事件记录 事件记录数量 30 次事件记录数量 60 次 同线路事件记录处理能力 200ms同线路事件记录处理能力 50ms 同线路故障响应时间 20ms 不同线 路可同时响应过流故障 不同线路不可同时进行遥控合 分闸操作 2 22 2 性能介绍性能介绍 测量容量 测量范围及精度 电压测量容量 6 8 路 PT 信号 电流测量容量 12 18 路 CT 信号 系统频率测量范围 45Hz 55Hz 二次侧电压测量范围 0V 264V 额定 AC220V 二次侧电流测量范围 1A 档 0 1A 12A 或 5A 档 0 1A 60A 测量精度 电流 电压 有功 无功 功率因数 谐波系数 系统频率等测量精度 优于 0 5 级 故障时 二次侧电流测量范围 0 1A 12A 0 1A 60A 测量精度优 于 1 级 故障电流冲击不高于 20A 150A 温度 户外安装方式 45 85 宽温型 湿度 不结露 小于 95 防护等级 符合 IP55 等级 抗干扰性 在施加串模干扰为 1MHZ 500V 共模干扰为 1MHZ 1000V 情况下 测量偏差 10M 绝缘强度 交流工频输入信号端对机壳 2000V 交流电源回路对机壳 1500V 遥信遥测输入回 路对机壳 500V 冲击耐压 经受 5KV 1 2 50 s 冲击试验后 仍满足精度等级要求 MTBF 大于 20000 小时 FTU 尺寸 为便于安装在环网柜内部 FTU 尺寸 长 宽 高 不大于 800mm 500mm 273mm 第三节第三节配电变压器配电变压器 TTUTTU 3 13 1 功能介绍功能介绍 配变监测终端装置 TTU 主要完成配网 10kV 380V 配电变压器的无补偿和配变监测功能 可 对低压配电室 箱式变压器 户外杆上配电变压器进性数据采集 装置能在线测量三相电压 电流 谐波电压 谐波电流 有功 无功 有功电度 无功电度 功率因数等 测量零序电流 监视三相的不平衡状况 内部有时钟 可记录停电起止时间 停电时间 能采集电能脉冲表或多功能表的数据 可实现分时计费 XX 供电公司配网自动化系统技术建议书 北京科锐配电自动化股份有限公司北京科锐配电自动化股份有限公司北京科锐配电自动化股份有限公司 12 可记录月 日的整点数据 遥测量越限 电池异常报警 失电后参数及记录数据不丢失 自动累计每天电压上 下越限时间 计算电压合格率 谐波分析 3 5 7 9 11 次谐波 记录每天 A B C 三相相电压 相电流的最大值 最小值以及发生时间 精确到分钟 装置自检测及自恢复 记录终端的 RAM ROM EEPROM FLASH 内存 时钟 I O 参数等异常工作状态并上报 TTU 软硬 件都采用了 看门狗 功能 具备强干扰情况下或进程混乱时软件自恢复功能 RDCU 5 终端装置内部良好连接机箱 机箱外壳有接地端子及明显标识 有标准通信接口与主站通信 配置 RS485 或隔离 FSK 专线 MODEM 与附近 DTU FTU 组网通信 IEC870 5 101 规约 两线挂灯笼总线通信方式 时钟校时 参数设置 电容投切 可远方或本地对时 参数设置 功能投退 电容投切等 无功补偿功能 装置能正确控制电容器的投切 使变压器低压三相基本平衡 并使电网功率因 数调节至最优状态 本补偿柜基本控制策略是采用电压 无功井字形控制 自动跟踪负荷电流 无 功 有功 电压等 实时在线自动控制晶闸管投切电容器 减少无功电流 降低网损 在使用时 电压 无功 功率因数等限值是可以整定的 手动和自动投切功能 装置即能手动投切 又能自动投切 方便用户调试试验和操作 三相和单相综合补偿功能 装置能三相补偿 单相补偿和综合补偿 保证补偿方式最优 效果 最优 其中 电容容量用户在订货时可以自由选择 补偿方式也可以自由选择 即可以由用户指定 三相投切级数和单相投切级数 并指定各级容量 9 路输出容量 其他功能 本地汉字液晶显示及键盘操作 并具有远程维护功能 也可通过 TTU 实现低压抄表 功能 3 23 2 性能介绍性能介绍 MTBF 大于 20000 小时 测量 采样频率为每个周波 32 点或 64 点 0 2 0 5 级精度 每 15 分钟记录 1 个点测量值 整点数据 存储上报 自动判断并记录每天的峰鼓值 电压输入范围为 0 264V 相线 PT 信号额定 220V 相电压 380V 线电压 电流输入范围为 0 6A CT 信号额定 5A 电源 AC220V 相电压 或 AC380V 线电压 整机功耗小于 5W 温度 户外安装方式 45 度 85 度 宽温型 户内安装方式 15 度 80 度 常温型 湿度 不结露 小于 95 防护等级 符合 IP55 最严酷等级 抗干扰性能 在施加串模干扰为 1MHz 500V 共模干扰为 1MHz 1000V 情况下 测量偏差 0 5 电磁兼容性 在下列电磁骚扰中 设备无实质性影响 电压跌落及短时中断 静电放电 高频电磁场 电快速瞬变脉冲群 正负 1KV 浪涌 正负 1KV 阻尼震荡波 交流电磁场 绝缘耐压 各回路对地电阻大于 20M 1000V 兆欧表测 PT CT 回路 1000V 工频耐压 开关量 输入输出 500V 工频耐压 振动 经受频率 10 150Hz 如速度 1m s 频率 F 10Hz 时振动幅为 0 3mm 的振动后 装置结构 元件无松动及损坏情况 稳定性 高温室内连续运行 72 小时后正常 控制器尺寸 高 宽 厚 583mm 378mm 256mm XX 供电公司配网自动化系统技术建议书 北京科锐配电自动化股份有限公司北京科锐配电自动化股份有限公司北京科锐配电自动化股份有限公司 13 控制器芯体图片 见下图 第四节第四节多功能电度表多功能电度表 三相多功能电度表功能包括 分时计量正向 反向有功电量 感性 容性无功电量 多种事情 记录包括最近 5 次的编程 设置参数 记录 总清零记录 清需量记录 失压起始记录和恢复记录 掉电记录 报警跳闸记录 定时或立刻电量冻结与解除电量冻结记录等 失压记录 电压合格率记 录 预付费及超负荷报警 跳闸功能 RS 232 或 RS 485 串行通信接口 四路有功 无功脉冲输出 接口 具有自诊断功能 故障报警功能 停电抄表功能 参数设置等 XX 供电公司配网自动化系统技术建议书 北京科锐配电自动化股份有限公司北京科锐配电自动化股份有限公司北京科锐配电自动化股份有限公司 14 第三章第三章 通信通信系统系统 第一节第一节 通信系统概述通信系统概述 通信系统是整个配网自动化系统的重要组成部分 通信部分直接影响到配网自动化系统的整体 性能 通信系统应为配网自动化系统提供高稳定性 高可靠性 高速大容量的通信网络 并具备在 一定故障条件情况下自我修复能力 配网自动化通信系统采用分层结构进行配置 根据不同的情况 分别采用不同的通信介质和通 信方式 以经济合理的方式为配网自动化系统提供性价比高 稳定可靠的通信服务 主站系统 主站系统 主站系统采用客户 服务器体系结构 由 24 端口的 100M 以太网交换机 双 组成 主备及均衡局域网络 主站通过光纤以太网与 XX 变电站 XX 变电站和 XX 变电站进行通信 主站 变电站 主站 变电站 FTU FTU TTUTTU 多功能电度表 或其他终端设备 多功能电度表 或其他终端设备 可根据实际情况采用光纤 无线数传电台 GPRS 和 RS232 485 FSK 等多种方式进行通信 第二节第二节 光纤自愈环通信光纤自愈环通信 2 12 1 光纤自愈环示意图光纤自愈环示意图 采用 6 8 芯以上的单模光缆沿 10KV 线路铺设 在每个开关 或环网柜 等设备上安装 1 个 光缆终端盒 将光缆打断熔接在光缆终端盒内 将其中 2 芯用 4 根尾纤引出连接在安装在 FTU 内 的光端机内 连接成如下网络结构的光纤环 光端机 光端机 光端机 光端机 光端机 两芯自愈环光纤通道两芯自愈环光纤通道 运行串行通信协议运行串行通信协议 RS 232 RS 232 RS 232 RS 232 RS 232 FTU FTU 主站 主光端机 RS 232 FTU RS 232 保护子站 RS 232 FTU FSK TTU FSK TTU FSK TTU FSK FTU FSK TTU FSK TTU FSK TTU FSK XX 供电公司配网自动化系统技术建议书 北京科锐配电自动化股份有限公司北京科锐配电自动化股份有限公司北京科锐配电自动化股份有限公司 15 2 22 2 光纤自愈环通讯优点光纤自愈环通讯优点 采用自愈环光纤串行通信有以下优点 利用时分复用 TDM 技术 可以在一根纤芯上获得 2 8 可更多 根据需要确定 个独立的通信通道 每个通道数据速率达 38 4 57 6Kbps 可获得很高的总体带宽 用光纤通信的多通道 可以将 FTU 抄表 TTU 小区抄表 数据 开关状态数据 依据系统的整体要求 实时性要求高低 数据传输量的大小 分类分通道传送 这 有利于提高配电自动化系统的整体性能 采用 TDM 技术成本不会增加很多 利用光纤通信的高可靠性 可以的得到其他通信方式所不具有的低误码率 不受天气 及其他因素影响的高稳定性 仅用 2 根纤芯即可实现具备自愈环回功能的光纤自愈环路 在光纤断线或光端设备 出现故障时 可自行丢弃故障线段和故障光端机 重新组成新的环路继续完成通信 提高了通信可靠性 采用光纤通信 便于与以后的大面积光纤网络兼容 并网 扩充 随线路的调整所 作的变更 2 32 3 光端机功能和指标光端机功能和指标 光端机有多种型号 功能和指标也不尽相同 下面仅给出其中一种光端机供参考 光端机设备规格 设备使用条件 工作温度 40 75 特殊要求需说明 储存温度 45 90 工作湿度 10 90 功 耗 3 5W 供电方式 1 DC12V 范围 9 18V 2 DC24V 范围 18 36V 3 DC48V 范围 36 72V 设备外形尺寸 160mm x 120mm x 30mm 设备安装尺寸 180mm x 120mm x 30mm 安装孔间距 78 mm 也