DP3900矿用电站自动化系统说明书11.doc

DP3900 矿用电站自动化系统 说 明 书 南京弘毅电气自动化有限公司南京弘毅电气自动化有限公司 20092009 年年 1 1 月第一次印刷 月第一次印刷 本说明书内容如有修改 恕不另行通知 本说明书内容如有修改 恕不另行通知 目 录 第一章 系统概述 1 1 前言 1 2 系统特点 1 3 系统结构 3 4 DP3900 矿用电站自动化系统结构 5 5 主要技术参数 6 第二章 厂站层设备 8 第一部分 DPS301M 厂站自动化监控系统 8 1 系统概述 8 2 系统技术特点 8 3 系统结构 9 4 系统功能 11 5 技术参数 15 第二部分 系列通信服务器 16 1 概述 16 2 装置主要功能 16 3 主要技术性能参数 17 4 主要原理说明 17 5 装置使用说明 20 6 机械开孔尺寸 25 第三章 间隔层设备 37 第一部分 DPR391S 数字式矿用综合保护装置 37 1 概述 37 2 技术参数 37 3 装置硬件组成 38 4 主要功能 39 5 保护原理及整定说明 39 6 定值表 45 7 装置引脚说明 47 8 典型接线图 50 9 典型安装尺寸图 51 第二部分 DPR392S 数字式矿用综合保护装置 54 1 概述 54 2 技术参数 54 3 装置硬件组成 55 4 主要功能 56 5 保护原理及整定说明 56 6 定值表 63 7 装置引脚说明 65 8 典型接线图 68 9 典型安装尺寸图 69 第四章 装置使用说明 72 1 按键功能介绍 72 2 面板指示灯说明 74 3 命令菜单使用说明 74 DP3900 矿用电站自动化系统说明书 1 第一章 系统概述 1 前言 DP3900 矿用电站自动化系统是南京弘毅电气自动化有限公司针对目前煤矿系统电力控制系统自动化 的现状 自行开发 拥有完全知识产权的新一代自动化系统 弘毅电气开发了 DP3900 矿用电站自动化系 统 该系统包括用于煤矿井面的自动化监控系统及数据采集系统 井下用于防爆特殊应用场合的各种综合 控制器 井面及井下系统集成的网络通信控制器 DP3900 矿用电站自动化系统提供了矿用电力控制系统的完整解决方案 设备涵盖 10kV 6kV 3 3kV 等电压等级的矿用隔暴型高压配电装置及磁力启动器 1140V 660V 380V 220V 等电压等级的矿用隔暴 型低压配电开关及磁力启动器 大大提高了系统的自动化水平 是矿用电站自动化系统的最佳选择 开放 的通信平台 方便与各种通信分站连网 可以真正的实现煤矿井下电力自动化控制要求 本说明书对象包括 DPS301M 厂站自动化监控系统 DPR321CM 通信管理装置 DPR301MC 系列测控装 置及面向间隔设计的 DPR390S 系列保护测控装置 本说明书对象包括 DPS301M 厂站自动化监控系统 DPR321CM 通信管理装置及面向间隔设计的 DPR390S 系列保护测控装置 DPS301M 厂站自动化监控系统详细操作及维护说明见 DPS301M 厂站自动化监控系统说明书 DPR321CM 系列通信管理装置配置说明见 DPR321CM 系列通信管理装置说明书 2 系统特点 性能优越的硬软件平台性能优越的硬软件平台 1 装置模块化设计理念 在最基本的硬件平台上 根据用户需求增减功能模块 灵活配置 可 以满足用户的不同需求 2 装置结构紧凑 安装方便 适用于井下对于安装尺寸要求较高的防暴开关 3 采用 32 位浮点的数字信号处理器 DSP 芯片为保护处理器 150MHz 主频 300 兆次浮点运算能 力 具有很强的数据处理 逻辑运算和信息存储能力 是真正的数字式保护装置 4 装置配置转化速度为 12 5 MSPS 的 AD 采用高速采样 平滑滤波采样的方式 每周波 24 点 的采样密度以及频率跟踪技术使保护器具有很高的保护和测量精度 5 装置采用了现场可编程门阵列 FPGA 提高系统的集成度 大大提高系统的性能 6 厂站层采用双以太网通信 井下保护装置根据需求可选配两路 CANBUS 或两路 RS485 通信接 口 通信介质可选屏蔽双绞线或光纤 满足不同的用户需求 实现了通信系统的快速性 可 靠性和兼容性 具有广泛的适用性 7 装置内嵌高性能智能电度表芯片 用户不必安装电度表即能完成高精度电能计量 8 可选配 16bit 精度 4 20mA 输出模块 可节省传统变送器 9 高可靠性的高速存储器用于保存保护器动作事件 保证在装置动作同时掉电时所有数据不丢 失 装置记忆掉电前状态 方便事故追忆 大容量的存储器存储故障录波数据 10 保护器电源模块采用双回路供电 正常时由电压回路提供功率 故障时利用故障电流维持电 源输出 保证发生故障时可靠地分励脱扣 同时确保保护器在失电后能够可靠动作 11 安全可靠的漏电保护设计 对于系统 DP3900 矿用电站自动化系统说明书 2 叠加直流方式考虑完善 配合选择性漏电保护 完美解决井下漏电保护的可靠性问题 12 保护器的机械结构简洁紧凑 接触安全可靠 安装方便 适用于井下对于安装尺寸要求较高 的防暴开关 13 基于嵌入式实时多任务操作系统的软件平台 优异的抗干扰性能优异的抗干扰性能 硬件设计都充分考虑了保护器的抗干扰能力 所有接口均经过隔离 保护器的所有电磁兼容指标 都达到国家标准规定的最高等级 可广泛应用于各种运行工况恶劣的场合 完善的故障录波及分析功能完善的故障录波及分析功能 1 录波文件采用标准的 Comtrade 格式 与录波器格式完全兼容 2 单份保护动作录波若全部记录瞬时值 记录时间可以长达 10s 若记录向量可以更长 3 录波文件记录丰富的数字通道 记录各个保护动作的状态和相关的辅助判据以及开入量状态 通过丰富的数字通道的记录 使得保护装置 透明化 大大方便了事故分析 4 调试软件提供了完善的故障分析功能 可帮助分析保护动作过程中的模拟量和数字量变化过 程 提供各通道从直流分量到 12 次谐波分量的分析 可以生成正序 负序通道 阻抗通道 等各类虚拟通道 方便了事故分析 完善的自检及互检功能完善的自检及互检功能 1 装置内部各模块智能化设计 实现了装置各模块的全面实时自检 2 完备的硬件自我检测 以及硬件故障自动闭锁保护功能确保保护器能够一直处于正常的工作 状态 提高保护性能 3 可实时显示装置电源模块输出电压 机箱内温度 CPU 负荷率 网络状态等检测信息 便捷的调试手段便捷的调试手段 1 装置内部无调节回路 实现模拟通道 自动校准 功能 使装置调试更方便 2 可方便的进行保护整组传动及综自调试功能 可以对装置进行全面 完善的测试 3 尽心的电气设计体现了免调试观点 保护器内部无一个可调节元件 既方便用户使用又提高 了保护器的现场使用可靠性 友好的人机接口界面友好的人机接口界面 1 DP300 系列保护及自动化装置采用了 192 64 的大屏幕液晶 显示内容清晰 醒目 2 液晶操作可采用红外遥控方式操作 操作方便简洁 方便防暴场合使用 3 全部汉化的显示 使得装置的操作简单 维护方便 可以完全脱离使用手册 4 装置提供了在线谐波分析功能 可以实时监测系统电气量的谐波含量 提供了各通道从直流 分量到 12 次谐波分量的分析功能 DP3900 矿用电站自动化系统说明书 3 3 系统结构 3 13 1 系统结构系统结构 DP3900 矿用电站自动化系统采用分层分布式模块化思想设计 系统分成两层 厂站层和间隔层 厂 站层和间隔层通过以太网或 CANBUS 联接 充分考虑系统组态的灵活性 可根据现场和用户的不同需要实 现不同的矿用电站自动化系统模式 3 23 2 厂站层厂站层 DP3900DP3900 矿用电站自动化系统厂站层包括 矿用电站自动化系统厂站层包括 1 1 DPS301MDPS301M 厂站自动化监控系统厂站自动化监控系统 DPS301M 厂站自动化监控系统是我公司根据国内外厂站自动化的最新发展趋势而开发的厂站综合自动 化监控管理单元 可广泛应用于各种自动化系统 本系统结合实际情况 在总结国内外先进的控制和数据 采集系统基础上设计 利用网络技术打破了矿用电站自动化系统中信息流通的瓶颈 保证了系统的实时性 所有模块均用面向对象的程序设计方法 系统易于维护 扩展方便 系统完全摆脱了对具体硬件平台的依 赖 可分别支持微软的 WINDOWS NT 2000 XP 等多种操作平台 配置方便 灵活 系统采用了国际通用的 标准关系型商用数据库管理系统 Microsoft SQL SERVER2000 采用国际国内流行的面向对象的三层模型 结构 表示层 功能层和数据层 大大提高了系统的可缩放性 可维护性以及安全性 更加利于变更 维护应用技术规范 系统集成了各种先进的软件技术 具有开放的支撑环境 良好的维护性和可扩展性 提供了一个安全可靠的 能提供各种高级服务的开放式基础平台 与运行在该平台之上的多个相对独立的 应用子系统一起组成一个符合现代化厂站监控 管理要求的 分布式 开放式 模块化 可扩充的综合自 动化监控 管理系统 DPS301M 监控系统内嵌了微机防误闭锁一体化系统 可根据需要选配 该系统适用于发电厂 水电站 各大型厂矿企业变电站 配电室 微机防误闭锁模块能够融入各种防误手段 配置灵活 功能完备 操作 灵活方便 能够对所有的一次设备实行强制闭锁 特别是该系统强大的管理功能包含了变电站各方面的管 理需要 实现了变电站的无纸化办公 2 2 系列通信服务器系列通信服务器 DPR321CM 系列通信服务器为 DP3900 矿用电站自动化系统通信管理单元 采用以太网或控制局域网直 接和网上测量控制装置 保护装置等其他自动化智能设备交换数据 还具有多个串行通信口和调制解调器 接口 能同时与多个主站或其他串行通信设备通信 DPR371CM 通信服务器为 DP3900 矿用电站自动化系统网络转发单元 采用控制局域网和保护装置连接 将数据转换为以太网方式上传至厂站层 完成 DP3900 矿用电站自动化系统 CANBUS 网络与以太网的转化功 能 通信服务器按照功能模块划分为上位机模块和下位机模块两部分 上位机模块完成收集站内信息并向调度主站转发数据功能 下位机模块完成站内智能装置的转换功能 将其他非 DP3900 系统内装置通过规约及通信接口的转换 桥接入 DP3900 系统网络 上位机模块与下位机模块使用相同的硬件 将模块分开后便于工程维护及管理 3 33 3 间隔层间隔层 DP3900 矿用电站自动化系统的间隔层设备按间隔分散式配置 直接就地分散安装 各间隔层相互独 立 仅通过通讯网络连接 DP3900 矿用电站自动化系统说明书 4 3 43 4 通讯网络通讯网络 1 1 以太网以太网 DP3900 矿用电站自动化系统一般采用双以太网为站内通信的主干网 对于大型厂站 厂站层采用交 换型集线器 将间隔层分为若干个子网 保证每个冲突域的节点数不致过多以确保系统的响应速率 采用 TCP IP 协议栈 在保证传输效率的前提下实现了通信系统的可靠性和兼容性 实时信息利用平衡式的 TCP IP 进行数据传输 可靠地实现变化数据的主动上报 依靠 UDP 广播建立服务器和间隔设备间的初始 连接 实现了间隔层设备在网络上的即插即用 通信网络上的对时广播报文和 GPS 的对时脉冲 差分信号 传输的对时网 配合 实现了全网时钟的精确同步 由于采用了以太网技术和 TCP IP 组合 使得 DP3900 矿用电站自动化系统的通信网络成为一个具有快速性 可靠性 兼容性通信平台 a 通信带宽 厂站层 间隔层均为 100M b 通信媒介 双绞线 光纤 可混合使用 c 网络拓扑 总线型 星型 或两者混用 d 通信协议 基于 TCP IP 协议 2 2 CANBUSCANBUS 现场总线现场总线 DP3900 矿用电站自动化系统井下用保护控制装置采用双 CANBUS 现场总线 装置可选择为 RS485 接口 用于对通信网络要求经济 便捷的场合 可组成一个局部子网 再经由 DPR371CM 网络交换装置桥接到 站内主干网 CANBUS 也可用于与智能装置交换信息 a 网络上的节点信息分成不同的优先级 可满足不同的实时要求 b 非破坏性基于优先权的总线仲裁技术 大大节省了总线冲突仲裁时间 不会出现网络瘫痪情 况 c CAN 直接通信距离最远可达 10KM 速率在 5kbps 以下 d CAN 通信速率最高可达 1Mbps 此时通信距离最长为 40m e 信介质要求低 廉价的屏蔽双绞线即可 3 3 串行通信接口串行通信接口 DP3900 矿用电站自动化系统的通信服务器具备多个串行通信接口 接口型式有 RS485 RS232 RS422 等 可用于对主站的信息传输 由 DPR321CM 的上位机模块实现 或者用于与智能装置 IED 交换信息 由 DPR321CM 的下位机模块桥接到站内主干网 与主站 智能装置 IED 之间的通信 支持不同形式的通信规约 DP3900 矿用电站自动化系统说明书 5 4 DP3900 矿用电站自动化系统结构 4 14 1 系统结构系统结构 DP3900 CAN PLC AIPLCIOIOIO CAN CAN CAN CAN CAN DPR371CM DPR371CM DPR371CM DPR371CM DPR371CM DPR371CM PLC AIPLCIOIOIO PLC AIPLCIOIOIO PLC AIPLCIOIOIO PLC AIPLCIOIOIO PLC AIPLCIOIOIO DP3900 矿用电站自动化系统说明书 6 4 24 2 系统结构说明系统结构说明 矿用电站自动化系统一般主要包括的整个矿用电站的监控系统 相关保护 测控及安全自动装置 分 为井上 井下两部分 完成矿用电站的监控 保护装置信息的收集与管理和远动功能 DP3900 矿用电站自动化系统在在井面设置操作员站 工程师站等完成站内监控 含五防 功能 设 置若干台通信服务器分别与安全控制中心 远方调度管理系统等交互数据 在井下按间隔单元配置相应的 保护及测控装置以及服务于全站的井下测控分站 系统采用先进的分层分布式系统结构 一般采用如下组网方式 如 4 1 节系统结构 井下间隔层设备按照系统逻辑划分为若干组 分别与测控分站中的通信服务器连 接 装置信息经过通信转发服务器处理后接入厂站层网络 监控系统 通信服务器 在厂站层网络上采集 数据 其他智能设备通过规约转换桥接入系统网络 系统通过通信服务器与安全控制中心 远方调度管理 系统等交互数据 该方案系统结构按照逻辑单元组网 网络拓扑清晰 各个逻辑单元间相对独立 具有较 高安全性 根据现场的实际情况可以灵活采用不同的组网方式 5 主要技术参数 5 15 1 使用环境要求使用环境要求 环境温度 工作温度 20 55 贮存温度 40 85 相对湿度 5 95 最大绝对湿度28g m3 大气压力 66kPa 110kPa 5 25 2 功率消耗功率消耗 交流电源回路 整机不大于15W 交流电压回路 每相不大于0 5VA 交流电流回路 每相不大于0 3VA 5 35 3 接点容量接点容量 出口触点容量 8A 250VAC 8A 30VDC 5 45 4 过载能力过载能力 交流电流回路 2倍额定电流 连续工作 10倍额定电流 允许10秒 交流电压回路 1 2倍的额定电压 连续工作 2倍额定电压 允许10秒 5 55 5 各类元件定值误差各类元件定值误差 电流元件定值误差 2 5 电压元件定值误差 2 5 时间元件 20ms 方向元件角度误差 3度 5 65 6 整组动作时间整组动作时间 包括继电器固有时间包括继电器固有时间 速动段的固有动作时间 1 2倍整定值时 误差不大于35ms DP3900 矿用电站自动化系统说明书 7 5 75 7 绝缘性能绝缘性能 5 7 15 7 1 绝缘电阻绝缘电阻 保护器的带电部分和非带电部分及外壳之间以及电气上无联系的各电路之间 在正常试验大气条件下 用500V 的兆欧表测量其绝缘电阻值 各回路绝缘电阻不小于20M 5 7 25 7 2 介质强度介质强度 在正常试验大气条件下 保护器可以承受频率为50Hz 电压2000V 历时1分钟的工频耐压试验而无击 穿闪络及元件损坏现象 试验过程中任一被试回路施加电压时其余回路等电位互联接地 5 7 35 7 3 冲击电压冲击电压 在正常试验大气条件下 保护器的电源输入回路 交流输入回路 输出触点回路对地以及回路之间能 承受1 2 50 s的标准雷电波的短时冲击 电压试验开路试验电压5kV 5 7 45 7 4 耐湿热性能耐湿热性能 保护器能承受GB T 2423 9 规定的恒定湿热试验 5 85 8 抗电磁干扰性能抗电磁干扰性能 5 8 15 8 1 快速瞬变干扰快速瞬变干扰 保护器能承受GB T 14598 10 1996 标准规定的IV级快速瞬变干扰试验 5 8 25 8 2 静电放电静电放电 保护器能承受GB T 14598 14 1998 标准规定的IV级静电放电干扰试验 5 8 35 8 3 浪涌浪涌 保护器能承受GB T 17626 5 1999 标准规定的III级浪涌冲击抗扰度试验 5 8 45 8 4 脉冲干扰脉冲干扰 保护器能承受GB T 14598 13 1998标准规定的III级脉冲群干扰试验 5 8 55 8 5 辐射电磁场干扰辐射电磁场干扰 保护器能承受GB T 14598 9 1995 标准规定的III级辐射电磁场干扰试验 5 95 9 机械性能机械性能 5 9 15 9 1 振动振动 保护器能承受GB T 7261 2000 继电器及装置基本试验方法 中16 2 3 规定的严酷等级为1 级的振 动响应试验 保护器能承受GB T 7261 2000 中16 2 3 规定的严酷等级为1级的振动耐久试验 5 9 25 9 2 冲击冲击 保护器能承受GB T 7261 2000 中17 4 1 1 规定的严酷等级为1级的冲击响应试验 保护器能承受 GB T 7261 2000 中17 5 1 规定的严酷等级为1级的冲击耐久试验 5 9 35 9 3 碰撞碰撞 保护器能承受GB T 7261 2000 中18 4 规定的严酷等级为1级的冲击碰撞试验 DP3900 矿用电站自动化系统说明书 8 第二章 厂站层设备 第一部分 DPS301M 厂站自动化监控系统 1 系统概述 DPS301M 厂站自动化监控系统是我公司根据国内外厂站自动化的最新发展趋势而开发的厂站综合自动 化监控管理单元 可广泛应用于各种规模的矿用电站自动化系统 本系统结合实际情况 在总结国内外先 进的控制和数据采集系统基础上设计 利用网络技术打破了矿用电站自动化系统中信息流通的瓶颈 保证 了系统的实时性 所有模块均用面向对象的程序设计方法 系统易于维护 扩展方便 系统完全摆脱了对 具体硬件平台的依赖 可分别支持微软的 WINDOWS NT 2000 XP 等多种操作平台 配置方便 灵活 系统 采用了国际通用的标准关系型商用数据库管理系统 Microsoft SQL SERVER 7 0 2000 采用国际国内流行 的面向对象的三层模型结构 表示层 功能层和数据层 大大提高了系统的可缩放性 可维护性以及安 全性 更加利于变更 维护应用技术规范 系统集成了各种先进的软件技术 具有开放的支撑环境 良好 的维护性和可扩展性 提供了一个安全可靠的 能提供各种高级服务的开放式基础平台 与运行在该平台 之上的多个相对独立的应用子系统一起组成一个符合现代化厂站监控 管理要求的 分布式 开放式 模 块化 可扩充的综合自动化监控 管理系统 同时 DPS301M 系列监控系统内嵌了微机防误闭锁一体化系统 可根据需要选配 该系统适用于 220kV 及以下各电压等级的有人 少人 无人值班变电站 发电厂 水电站 各大型厂矿企业变电站 配 电室 微机防误闭锁模块能够融入各种防误手段 配置灵活 功能完备 操作灵活方便 能够对所有的一 次设备实行强制闭锁 特别是该系统强大的管理功能包含了变电站各方面的管理需要 实现了变电站的无 纸化办公 2 系统技术特点 全面的软硬件跨平台解决方案 基于软总线的分布式运行环境 可分别组成单机系统或多机系统 全面的各级数据共享解决方案 功能分布的多服务器应用模式 资源优化的客户 服务器机制 系统基于网络化设计 用以太网通讯为基础 实现分层分布式构架 强大的通信功能 拥有多个通道 多种规约 可以方便地与保护 五防闭锁装置等自动化设备接 口通讯 数据库超大容量设计 信息量丰富 可以实现对变电站全面充分的描述 双机冗余热备用技术 双以太网通信 每个装置都以双以太网接入系统 终端信息主动上传 是 真正的多主机构 不仅消除了传统的通信瓶颈 也便于以故障点对象为单位隔离故障 提高了整 个系统的可靠性 配有光纤以太网卡 整个系统可组成全光纤以太网 增加了系统运行的可靠性 面向对象开放式应用平台 内置完善的通信规约库 支持用户控制语言 提供 API 用户应用编程 接口 利用通信网络实现基于保护测控智能装置的分层分布式综合自动化功能 并行实时数据库 本系统应用并行实时数据库 每一个服务器和工作站都有自己完全同步复制的 面向对象的实时数据库 隐藏了进程的界限和系统结构 减少了局域网通讯量和带宽要求 使总 计算负荷分布到单个计算终端上 DP3900 矿用电站自动化系统说明书 9 3 系统结构 3 13 1 系统拓扑结构系统拓扑结构 可根据用户需求选择以下几种系统结构 独立主机运行 厂站层存在一个或多个监控系统 各监控系统独立运行 之间没有信息交互 各个监控主机之间没有 主从的关系 停掉其中任何一台主机 不影响其它监控主机的运行 多主机互为热备用 厂站层存在多个监控系统 其中一台监控主机作为主服务器 其他主机作为该主机的热备用 同一时 刻 只有一台主机与间隔层装置通信 有效减少了网络通信流量 同时其他主机从主服务器获取站内信息 可以充当操作站的角色 一旦主服务器停掉 立即从其他监控主机中选择一台作为主服务器 监控系统 1监控系统 2监控系统 3 间隔层装置 间隔层装置 监控系统 1 监控系统 2 监控系统 3 DP3900 矿用电站自动化系统说明书 10 一主机多操作站 厂站层通信网络 间隔层通信网络 厂站层存在一台监控主机作为主服务器 另外存在多个操作站在厂站层通信网络上与主服务器通信 获取主服务器上的数据信息 主服务器负责站内间隔层信息采集和控制 两个监控网络可以完全独立 也 可以作为一个网络存在 但操作站不与间隔层装置通信 这种结构是典型的客户机 服务器模式 很容易扩充一台监控主机实现对主服务器的热备用 操作站 与间隔层隔离 有效减少了厂站层网络队间隔层网络的影响 同时可以实现对站内信息的远程监视和控制 并且可以有效减少间隔层网络的通信流量 多主机多操作站 监控系统 主服务器 操作站 1 操作站 2 操作站 3 间隔层装置 监控主机 服务器 B 操作 站 A1 操作 站 A2 操作 站 A3 操作 站 B1 操作 站 B2 操作 站 B3 监控主机 服务器 A 间隔层装置 间隔层通信网络 网络 A 网络 B DP3900 矿用电站自动化系统说明书 11 厂站层存在多个监控主机服务器以及多个操作站 各个监控主机服务器独立运行 同时 每个监控主 机服务器可以配置备用服务器 多个操作站分组 每个组与一台监控主机服务器通信 每个监控主机服务 器同时与间隔层装置通信 图中虚线部分表示两个网络可能互联 也可能是独立两个网络 多个监控主机 服务器独立运行 互不影响 操作站通过分组与服务器通信 减轻了监控主机服务器的负担 3 23 2 系统软件配置系统软件配置 系统数据采集和监控软件有以下几种 图形编辑软件 数据库管理与维护 通讯规约管理 数据采集 数据通讯监视 通道配置 数据处理 数据计算 数据存储 报表软件 曲线显示 模拟盘驱动 数据转发 事项处理 SOE 处理 事故追忆 GPS 系统校时 保护信息 定值管理 故障录波 电压无功综合控制软件 VQC 顺控模件 微机五防管理 4 系统功能 4 14 1 数据采集数据采集 系统可采集和接收以下种类的数据 模拟量 数字量 状态量 带时间标志的事件顺序记录 电能量数据 保护报告 操作记录 故障录波数据 DP3900 矿用电站自动化系统说明书 12 保护定值 4 24 2 数据通信数据通信 系统采用标准商用通讯部件 自带智能通讯处理能力 各通道具有独立的通讯 I O 处理能力 系统不 仅支持以太网通信 还支持 RS232 等基本串口通信标准 4 34 3 数据处理 运算和存储数据处理 运算和存储 数据处理 运算和存储完成以下功能 1 1 遥信处理遥信处理 变压器档位遥信信号转变为遥测量上屏 仪表 数值多种画面显示 旁路代处理 开关量人工置数 挂牌及挂接地线 开关动作次数统计 对检修和不可用状态的开关进行屏蔽 告警和遥控操作 根据事故总信号是否动作 对开关作出事故跳闸或人工拉闸的告警 在没有事故总信号时 可根 据相关保护等进行判断 开关事故跳闸到指定次数 给出需要检修的提示 2 2 遥测处理遥测处理 数字滤波 规定数据的最大合法值和最小合法值 当数据超出范围时 视为不合格数据被滤掉 零漂处理 规定数据的零值范围 当数据处于该范围内时 视为零值 跳变滤波 规定数据的相邻两帧的最大跳变量 当数据一次跳变超量时 视为不合格数据被滤掉 测量值在开关分时归零处理 线路开关断开时 系统自动判断线路测量值的合理性 并将其归零 各类虚拟点计算 统计 控制 模拟量人工置数 完成连续模拟量输出记录 遥测类曲线 电压曲线 负荷曲线 频率曲线等 曲线可设置采样密 度 3 3 电量处理电量处理 接收并处理实测脉冲计数值 对有关有功 无功功率进行积分累计生成电度量值 包括送电 受电累计 调度员人工设置电度量值 能按峰 谷 平时段处理电度量 峰谷时段可定义选择 对累计的各种时段的电量进行日 月 年统计计算 对累计的各种时段的电量按不同费率进行电费的计算 4 4 统计计算统计计算 系统及各厂站有功功率总加 无功功率总加 电度量总加 电压合格率 频率越限时间累计计算 采用触发机制 完成日 月 年负荷峰谷值 平均值和负荷率计算 利用实测值计算出用户需要的各种值 如功率因数 发电出力 用电负荷 交换功率等 能实时计算总加负荷的超欠情况 并计算超欠值占计划值的百分比 用电负荷指标可任意设置时 段 安全天数自动计算功能 仅输入安全天数起始日期 即可显示当前安全天数 DP3900 矿用电站自动化系统说明书 13 能正确统计设备月停运时间 停运次数及动作率 能正确统计遥控 遥调次数和动作率 根据用户提供的各种公式进行计算 5 5 历史数据处理历史数据处理 系统具有数据库检索功能 各种历史数据均能保存一年以上的时间 事件信息最长保存时间可达十年 可按时间 按数据类别进行各种历史数据的查询 4 44 4 微机五防操作管理模块微机五防操作管理模块 本系统提供五防功能模块 五防模块与监控系统共用一个数据库 有相同的数据来源和画面 系统还 提供逻辑配置工具和操作票模块以及变电站管理模块 支持各种实遥信和虚遥信 能很好的实现各种变电 站五防需求 4 54 5 保护信息管理保护信息管理 1 1 保护报告保护报告 系统以音响 画面 语音等形式输出保护报告 2 2 保护定值保护定值 保护定值的召唤 修改 3 3 故障录波故障录波 以表格 图形方式输出故障录波数据 4 4 保护信号复归保护信号复归 5 5 接口功能接口功能 与微机五防 电源 电能表计 全球定位装置等IED的接口 6 6 电压无功综合控制功能电压无功综合控制功能 通过电压无功综合调节来控制电压水平 以保证电压质量和运行经济性 7 7 告警和告警抑制告警和告警抑制 a a 告警告警 遥测量越限告警 遥信变位告警 数据通信异常告警 事故告警 告警确认 b b 告警输出形式告警输出形式 告警输出形式有 音响告警 画面告警 语音告警 当前报警信息行 图形的变色与闪烁 所有事项 的列表 事项自动跳相关图 厂站图或远动系统监视图等 c c 告警抑制告警抑制 操作员可以根据需要任意组合指定报警方式 可根据需要屏蔽某些告警事项 设置某些事项的报警方 式 4 64 6 图形功能图形功能 系统提供丰富的电力系统图符 能在画面上直接显示各种信息 屏幕显示支持多种字体 画面可在线硬拷贝 图形画面能进行缩放 漫游等 DP3900 矿用电站自动化系统说明书 14 动态提示及动态曲线数据能在画面上显示 4 74 7 制表与打印制表与打印 系统报表具有 EXCEL 表格的格式及功能 报表制作简单 灵活 能打印各种数据报表以及各种异常记录和操作记录 报表能即时打印 定时打印及召唤打印 4 84 8 网络拓扑动态着色网络拓扑动态着色 通过网络拓扑分析 图上能以特定的颜色和图形动态地显示各种电力设备的特定运行状态 4 94 9 系统冗余配置系统冗余配置 多机系统多机系统 1 双机 双通道互为热备用 高效的双网络技术 系统的关键子系统节点 任务 均采用冗余配置 如数据采集 数据处理和实时库服务器 历史 数据库服务器 系统具有硬件设备和软件任务模块的运行自监视功能 能够自动通过热备用切 换等机制保证系统的正常运行 高效的双网络技术 2 支持双冗余高速局域网配置 当一个 LAN 出现错误时 系统可以把所有的网络通讯量转向另外一 个网络 对 100Mbps Ethernet 交换机 Hub 和其他技术都有完善的技术支持 4 104 10 遥控 遥调遥控 遥调 1 操作员可通过本系统对厂站内可控制元件进行遥控操作 系统具有遥控返校 超时取消 遥控条件 判断闭锁等功能 2 系统支持根据拓扑关系完成顺控功能 3 操作员可通过本系统对厂站内可调节元件 如变压器分接头 进行远方调节 4 114 11 系统对时系统对时 采用卫星同步时钟 GPS 进行 GPS 对时 可通过本系统对网内其他计算机及各种保护装置进行对时 对时周期可设 4 124 12 事故追忆事故追忆 系统具有事故追忆 事故信息再现及打印事故追忆报表等功能 事故追忆功能在电力系统发生事故后能自动启动 事故追忆的范围为事故前 1 分钟到事故后 2 分钟的所有相关的模拟量 采样周期可设置 4 134 13 并行实时数据库并行实时数据库 本系统应用并行实时数据库 每一个服务器和工作站都有自己完全同步复制的面向对象的实时数据库 1 并行实时数据库隐藏了进程的界限和系统结构 减少了局域网通讯量和带宽要求 提高了通讯效 率 2 软件模块没有必要知道实时数据库的地址 每台计算机都有实时数据库 3 实时数据库可以从任何的工作站或服务器直接访问 总计算负荷分布到单个计算机上 4 支持 SQL 结构化查询语言 和 ODBC 开放式数据库互连 数据库接口标准 5 当有数据改变的时候 这个消息将在网上广播出去 相连的主站和服务器都可以听见和接收 6 只有变化的信息通过网络传送 并且这种变化信息只需传输一次 使得网络数据传输量减少 在 每台工作站和服务器之间保留独立的对话来显示每份数据 包括从局域网上传输过多次的老的数据 每 条信息包含一序列号 丢失的信息会很快的被发现 然后会为丢失的信息重发请求以便它快速恢复 7 增加计算机而无须增加带宽 系统不受网络上计算机台数的影响 DP3900 矿用电站自动化系统说明书 15 4 144 14 系统自检功能系统自检功能 1 系统具有在线自检功能 能以图 表等方式来直观反映 并能报警 2 对各种命令和操作设置超时监视 3 对传输失败的处理 重发三次才确认为硬故障 4 自动启动 系统在上电或从严重故障中恢复时 能自动启动 5 通道状态监视 切换 系统实现对通道的监视 主用通道发生故障时可自动投入备用通道并具有手 动切换的功能 6 对运行设备的故障发生时间 恢复时间能自动记录 7 对系统中运行设备进行工况监视 4 154 15 安全功能安全功能 本系统的系统管理软件提供以下功能 1 操作员登录需要身份认证 2 操作员的任何操作 遥控 人工置数 修改数据参数 修改历史数据等 均要经过权限认证 3 系统对每一个重要操作均可形成操作记录 5 技术参数 5 15 1 系统容量系统容量 1 遥信64 64 可扩 2 遥测32 64 可扩 3 电度4 64 可扩 4 遥控2 64 可扩 5 SOE 64 64 可扩 6 采集设备个数 64 可扩 5 25 2 技术指标技术指标 1 开关变位传送至主站时间 1s 2 遥测变化传送至主站时间 1s 3 控制命令下行 1s 4 遥调命令下行 1s 5 画面响应时间 2s 6 画面刷新间隔 2 10s 可调 7 系统可用率 99 9 8 平均无故障运行时间 40000h 9 CPU 负载率 正常状态下 30 事故情况下 10 秒钟 60 注 具体使用说明见注 具体使用说明见 DPS301M DPS301M 厂站自动化监控系统使用说明书厂站自动化监控系统使用说明书 DP3900 矿用电站自动化系统说明书 16 第二部分 系列通信服务器 1 概述 DPR321CM 通信服务器为 DP3900 矿用电站自动化系统通信管理单元 采用以太网或控制局域网直接和 网上测量控制装置 保护装置等其他自动化智能设备交换数据 还具有多个串行通信口和调制解调器接口 能同时与多个主站或其他串行通信设备通信 DPR371CM 通信服务器为 DP3900 矿用电站自动化系统网络转发单元 采用控制局域网和保护装置连接 将数据转换为以太网方式上传至厂站层 完成 DP3900 矿用电站自动化系统 CANBUS 网络与以太网的转化功 能 DPR321CM DPR371CM 采用通用的 CPU 模件 配置不同的接口插件 安装方式不同 DPR321CM 及 DPR371CM 通信服务器配置说明见 DPR320CM 系列通信服务器说明书 2 装置主要功能 2 12 1 站内数据的收集站内数据的收集 1 本装置 CPU 插件均有两个工业级的以太网接口 可用于站内组网 装置通过以太网收集保护装置 的信息 以太网接口有两种形式 RJ45 插口 用于双绞线电缆连接 光纤插口 用于光缆连接 通讯规约 以太网 103 规约 通讯速率 10Mbps 2 本装置每块 CPU 板均有两个适合于工业现场的控制局域网 CAN 接口 组成双网络 也可将站内装 置平均分配到两个网络上 以降低网络负荷 CAN Controller Area Net 网的主要特点有 高速率 CAN 通信速率最高可达 1Mbps 长距离 直接通信距离最远可达 10 km 多节点 网上节点实际可达 110 个 低成本 通信介质无特殊要求 可采用廉价的双绞线 3 本装置接口板 1 均有四个串行通讯口 可以实现多主站通信或与其他自动装置交换信息 通讯方式 国标 101 CDT 等规约 通讯速率 300 9600 bps 可调 通讯接口 RS232 RS485 RS422 2 22 2 和远方主站的通信和远方主站的通信 DPR321CM 具有丰富的接口方式 可通过以太网口 以太网光纤口 RS232 RS485 调制解调器等与 主站通信或与其他控制系统交换信息 装置集成了丰富的规约库 并可根据用户要求单独进行特殊规约的开发 通讯规约 IEC60870 5 101 103 104 规约 DL451 91 部颁 CDT 规约 N4F POLLING 规约 DISA 规 约 DNP3 0 规约 MODBUS 规约 SC1801 规约 通讯速率 串口 300 9600bps 可调 以太网 10M bps 通讯接口 以太网口 以太网光纤口 RS232 RS485 调制解调器 DP3900 矿用电站自动化系统说明书 17 2 32 3 自诊断自诊断 具有在线监测功能 调试诊断直观方便 3 主要技术性能参数 3 13 1 以太网以太网 最远距离 100m 单段 无中继器 可通过适当手段延长 最大速率 10 Mbps 隔离电压 大于 1500V 3 23 2 控制局域网控制局域网 最远距离 10km 最大速率 1000kbps 隔离电压 大于 1500V 3 33 3 串行通信口串行通信口 通信速率 300 9600 bps 可调 实现与主站通信或站内其它串行设备通信 4 主要原理说明 4 14 1 站内通信网站内通信网 在矿用电站自动化系统中 目前常用的串行通信接口有 RS 232 RS 422 和 RS 485 等接口 而现在站 内的许多智能装置也只带有此类接口 如智能电度表系统 智能直流电源系统 小电流接地选线装置等等 为了满足现场信息采集的需要 此类接口必须具备 在自动化系统信息流中 从信息的重要性和数据的容量来看 数据采集和继电保护信息作为主要信息 RS232 通信有效距离短 而 RS485 为主从式通信结构 在多节点及大容量信息情况下 如果仅仅依靠传统 的 RS232 或 RS485 接口通信 信息的实时性和可靠性受到约束 因此 在分层分布式设计思想的指导下 采用网络技术来代替传统串口通信是国际国内自动化产品设计发展的一种必然趋势 DP3900 矿用电站自动化系统一般采用以太网为站内通信的主干网 对于大型厂站 厂站层采用交换 型集线器 将间隔层分为若干个子网 保证每个冲突域的节点数不致过多以确保系统的响应速率 采用 TCP IP 协议栈 在保证传输效率的前提下实现了通信系统的可靠性和兼容性 实时信息利用平衡式的 TCP IP 进行数据传输 可靠地实现变化数据的主动上报 使得 DP3900 矿用电站自动化系统建筑在一个更 快 更高 更好的通信平台之上 同时 DP3900 矿用电站自动化系统在井下用保护控制装置中采用在矿用电站自动化系统中已得到成熟 应用的现场总线 CANBUS 现场总线是一种多主方式的广播信道网 比传统的点对点通信有优势 价格上 比以太网便宜许多 为用户所能接收 而 CAN BUS 基于无破坏性的总线仲裁是其他现场总线不可比拟的 因此 本系统选用 CANBUS 作为间隔层设备的网络 构成站内数据采集和继电保护信息采集系统 同时根据用户及现场需要 为了采集站内其他智能装置的信息 装置还配有传统的 RS232 RS485 接 口 以实现站内信息的最大量采集和可靠远传 4 24 2 远传通信远传通信 考虑到调度远方主站对现场信息采集需要 通信服务器设计有 CPU 插件类型 1 板 CPU 插件类型 2 板 接口插件类型 1 板 接口插件类型 2 板板等多种插件类型 可满足多个远方主站以不同规约和不同通信方 式的信息传送 具体请看典型配置方案 DP3900 矿用电站自动化系统说明书 18 考虑到现行电力自动化市场上多种通信规约并存 通信问题一直困扰着自动化的发展 DP3900 矿用 电站自动化系统构成时充分考虑用户的需求及现场的实际情况 在 DPR321CM 通信管理机配备强大的内置 式通信规约 在基本不改动程序的情况下能兼容国内外各种装置 使困扰迎刃而解 其中内含 IEC60870 5 101 103 104 规约 DL451 91 部颁 CDT DISA 规约 DNP3 0 规约 MODBUS 规约 SC1801 规约 同时可根据用户要求单独进行特殊规约的开发 4 34 3 硬件组成硬件组成 DPR321CM 通信服务器由机箱 连线底板 显示面板 电源插件 CPU 插件 各种接口插件 调制解调 器 选配 光纤接口 选配 接线端子组成 基本配置为电源插件一块 CPU 插件一块 接口插件一块 连线底板 显示面板及机箱和相关接线端子 DPR371CM 通信服务器由机箱 连线底板模件 电源及接口模件 CPU 插件 接线端子组成 基本配置 为电源及接口插件一块 CPU 插件一块 连线底板及机箱和相关接线端子 各部件说明如下 CPU 插件为装置的网络及串行通讯控制处理板 主要包含 CPU 模块 大容量 ROM 和 RAM 网络控制器 等模块 集中了装置的网络管理 远程通信等功能 CPUCPU 插件插件 9 芯 D 型插座用于 RS232 通信 2 个 RJ45 水晶插座以太网口 8 芯凤凰端子用于 CAN 网通 信及 GPS 对时 接口插件为装置的通信接口板 有若干种形式 接口插件类型接口插件类型 1 1 通过 4 个 9 芯 D 型插座引出 4 RS232 RS485 通信接口 接口插件类型接口插件类型 2 2 通过 2 个 9 芯 D 型插座引出 2 RS232 RS485 通信接口 同时通过一个 8 芯凤凰端子 引出 2 路调制解调器接口 显示面板为装置的当地显示部分 将各 CPU 及相关通信接口的工作状况 用发光二极管指示出来 便 于监测装置的运行工况 调制解调器作为选配件 为 2 路调制解调器 根据现场情况最多可配 2 路以不同速率 不同规约远传 光纤接口也为选配件 可提供两路以太网光纤通信 电源插件包含装置的开关电源 可以任选交流 220V 或直流 220V 110V 作为电源 装置面板见附图 2 4 44 4 软件组成软件组成 本装置采用了以实时多任务操作系统为核心的软件结构 实现网络通信控制及串行口通信等任务的调 度管理 这样不仅提高了软件的运行可靠性 也具有更好的扩展性 同时装置配备调试软件 可以在 PC 上实现装置的所有参数配置 装置软件主要包括实时多任务操作系统 网络通信控制程序 串行通信管理程序 监控程序 自诊断 程序等 主要程序如下 1 1 实时多任务操作系统实时多任务操作系统 作为软件的核心部分 对装置的各项硬件 软件资源进行调度管理 保证各任务的实时响应和协调运 DP3900 矿用电站自动化系统说明书 19 行 2 2 网络通信控制程序网络通信控制程序 网络通信控制程序完成对局域网的控制及管理 实现本节点都可与网上各功能节点进行数据交换 3 3 通信管理程序通信管理程序 通信管理程序主要实现与主站或站内其他设备通信功能 本装置配有 6 个远传通信口 4 个 RS232 RS485 通信口 2 个 RJ45 以太网口 支持 CDT 101 104 等通信规约 并可根据需要支持其他类型 的通信规约 4 4 终端监控程序终端监控程序 终端监控程序具有强大的软件功能 不仅可以得到数据实时显示 还可以实现在线读写内存 在线读 写参数 实时通信报文监视 遥控调试操作 校对时钟日历等测试功能 5 5 自诊断 自恢复程序自诊断 自恢复程序 为了保证程序正常运转 程序中设置了自诊断 自恢复模块 在程序受干扰时 能及时诊断并结合硬 件复位电路恢复程序正常运行 6 6 装置调试软件程序装置调试软件程序 装置配备强大的调试软件工具 可以在 PC 机上以图形化的方式实现装置的规约选择 参数配置 在 线监视等功能 大大简化了装置的调试工作 4 54 5 以太网以太网 EtherNETEtherNET 本装置 CPU 插件类型板备有 2 个以太网接口 使用 TCP IP 协议 可以实现双网互相备用方式运行 TCP IP Transmission Control Protocol Internet Protocol 传输控制协议 网络协议 是一个工业 标准的协议集 包括 IP TCP UDP 等子协议 保证数据在网络上的正