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1、500kV变电站计算机监控系统变电站计算机监控系统目录三、站级控制层三、站级控制层 四、数据采集控制层四、数据采集控制层 一、概述一、概述 五、应用五、应用二、系统结构二、系统结构 一、概述传统厂站传统厂站面向面向“功能功能”的设计的设计运行人员运行人员控制屏表计报警屏计量控制接口控制接口(控制柜、端子箱）控制柜、端子箱）调度调度数据采集保护故障录波保护子站光纤/对绞线电缆说明：RTU综合自动化厂站综合自动化厂站面向面向“对象对象(间隔间隔)”的设的设计计运行人员运行人员数据采集和处理终端控制接口控制接口(控制柜、端子箱）控制柜、端子箱）运行人员SCADA系统计量调度调度保护故障录波保护子站光
2、纤/对绞线(红色：实时信号)控制电缆说明：综合自动化厂站综合自动化厂站面向面向“对象对象(变电站变电站)”的的设计设计运行人员运行人员数据采集和处理终端控制接口控制接口(控制柜、端子箱）控制柜、端子箱）运行人员SCADA系统计量调度调度保护故障录波保护子站光纤/对绞线(红色：实时信号)控制电缆说明：二、系统结构 分层结构分层结构站级控制层由系统服务器、操作员站、工程师站、远动接口设备等构成，面向全站设备进行运行管理的中心控制层。数据采集控制层(间隔层)由智能数据输入/输出单元（控制单元）、现场总线网络等设备构成，面向监控对象的就地数据采集控制层。多层网络分布式结构多层网络分布式结构 配置数据前
3、置机作为数据采集控制层与站级控制层设备之间信息交换的联系单元，数据前置机与站级控制层设备通过以太网通信，与I/O测控单元之间通过现场总线交换数据。单层网络分布式结构单层网络分布式结构 站级控制层和数据采集控制层设备经统一的计算机网络（以太网）通信，I/O测控单元直接接入站级控制层网络、直接与站级单元通信。三、站级控制层 基本功能基本功能监视对变电站所有生产运行设备的运行工况实现实时的在线监视管理对系统内设备以及采集的数据进行功能性的处理和管理，例如：历史数据存储、报表处理、报警信号处理、文档编辑、系统设备功能自检等。控制在中心控制室实现对站内所有受控对象可靠的、实时的遥控/遥调功能，具备批处理
4、控制功能。基本功能基本功能信息交换实现与就地数据采集系统之间的实时信息交换；实现与站内其他智能设备之间的信息交换；实现与各级调度之间的实时信息交换。资源共享硬件资源共享；软件资源共享；信息共享。基本功能基本功能系统的兼容性维护性能扩展性能安全可靠性系统冗余性；系统的容错功能；信息的安全性。基本配置基本配置双重化配置，互为热备用，宜组柜安装单套配置，宜组柜安装双重化配置，无主从关系根据业主要求选择配置双重化配置，互为热备用500kV变电站不配置双重化配置，站级控制层一般采用交换机设备，继电器室采用集线器系统功能系统功能控制操作a.手动控制 调度中心/集控站操作(预留方式)变电站控制室操作员站操作
5、(正常运行方式)就地继电器室/端子箱操作(后备方式)一次设备机构箱/控制箱操作(检修方式)各控制方式之间相互闭锁，同一时刻一个控制对象只允许处于一种运行方式。控制级别低高控制对象断路器隔离开关电动接地闸刀主变有载开关所变有载开关所用电系统进线开关保护复归智能设备的参数整定（可选）系统功能系统功能操作员站操作 操作权限：操作者输入口令，确认操作权限选点：操作者选择操作对象，程序校核该对象是否可控，并弹出遥控对话窗口，显示对象的属性描述，供操作员再确认 内部校验：校验数据库中相应开关状态，确认对该开关操作是否合法；返校：选择对象命令发送到测控装置，系统接受测控装置返回的返校信息，操作员根据返校结果
6、，确认执行或撤销命令，遥控超时、无校验返回将自动撤销本次操作；执行结果返回操作记录：操作人员姓名、操作时间、操作内容以及结果等记录下来，存档于操作记录中；在操作对象画面上进行，系统具有多种校核功能，保证远方遥控操作的安全和正确性：系统功能系统功能系统功能系统功能控制操作b.自动控制顺序控制：监控系统按预先设定的步骤顺序进行操作。调节控制：当控制目标值偏离预先设定范围，监控系统自动对相关设备进行控制，使控制目标值达到预先设定范围。自动控制功能可以由运行人员在操作员站选择投入/退出；在控制过程中，遇到任何软、硬件故障应停止控制操作，保持所控设备的状态，并发出报警信息。监视功能监视功能 系统主接线图
7、 监测信号 设备状态信号 事件顺序和中央报警记录 趋势记录 系统功能系统功能智能子系统的通信 接口联接方式网络互联串口互联 实现功能单向浏览功能程序级数据交换数据库级数据交换 系统功能系统功能系统功能系统功能调度通信常规串口通信远动功能调度数据网通信功能系统功能系统功能防误操作联闭锁方案一：通过监控系统的逻辑闭锁软件实现全站的防误操作闭锁功能，同时在受控设备的操作回路中串接本间隔的闭锁回路。方案二：监控系统设置“五防”工作站。远方操作时通过“五防”工作站实现全站的防误操作闭锁功能，就地操作时则由电脑钥匙和锁具来实现，同时在受控设备的操作回路中串接本间隔的闭锁回路。方案三：配置独立于监控系统的的
8、专用微机“五防”系统。远方操作时通过专用微机“五防”系统实现全站的防误操作闭锁功能，就地操作时则由电脑钥匙和锁具来实现，同时在受控设备的操作回路中串接本间隔的闭锁回路。专用微机“五防”系统与变电站监控系统应共享采集的各种实时数据。a.编码信号IRIG-B（DC调制）：脉冲宽度编码，包括年、月、日、时、分、秒；IRIG-B（AC）：用IRIG-B（DC调制）码对1kHz正弦波进行调幅形成的时码信号；时间同步对时b.时间报文 报文包括年、月、日、时、分、秒系统功能系统功能系统功能系统功能其它功能报警处理功能事故追忆在线计算和记录历史数据处理和统计报表生成及打印输出文件管理系统功能系统自诊断功能系统
9、容错功能四、数据采集控制层 1.1.数据采集数据采集模拟量采集模拟量采集模拟量采集模拟量采集接线方式接线方式对象对象采集信号采集信号备注备注CTCTCVTCVTU(SYN)U(SYN)TITI3/23/2接线接线母线母线1*U断路器断路器1*I1*U1*U线路线路3*I3*U电抗器电抗器3*IWTI/OTI变压器变压器3*I3*UWTI/OTI双母线接线双母线接线母线母线3*U母联、分段母联、分段1*I1*U1*UCT回路宜采集3*I线路线路3*I3*U变压器变压器3*I3*U单母线接线单母线接线母线母线3*U无功设备无功设备3*I3*UOTITI适用于油抗变压器变压器3*I3*U站公用设备站
10、公用设备所用变压器所用变压器3*I3*UOTI高压侧400V400V3*I3*U进线、分段直流系统直流系统Idc Udc单电流单电流单电流单电流和电流和电流和电流和电流1.1.数据采集数据采集交流电流回路交流电流回路交流电流回路交流电流回路1.1.数据采集数据采集交流电压回路交流电压回路交流电压回路交流电压回路直流采样，温度、直流电压、直流电流、其它直流采样，温度、直流电压、直流电流、其它1.1.数据采集数据采集-直流采样直流采样 数字量信号采集数字量信号采集数字量信号采集数字量信号采集1.1.数据采集数据采集 数字量信号采集数字量信号采集数字量信号采集数字量信号采集1.1.数据采集数据采集1
11、)1)1)1)状态量信号状态量信号状态量信号状态量信号a.a.a.a.断路器：采集断路器辅助接点，双态采集，对于保护需单相跳闸断路器：采集断路器辅助接点，双态采集，对于保护需单相跳闸断路器：采集断路器辅助接点，双态采集，对于保护需单相跳闸断路器：采集断路器辅助接点，双态采集，对于保护需单相跳闸的断路器，应分相采集信号。的断路器，应分相采集信号。的断路器，应分相采集信号。的断路器，应分相采集信号。b.b.b.b.隔离开关：采集隔离开关辅助接点（三相串联），双态采集。隔离开关：采集隔离开关辅助接点（三相串联），双态采集。隔离开关：采集隔离开关辅助接点（三相串联），双态采集。隔离开关：采集隔离开关辅
12、助接点（三相串联），双态采集。c.c.c.c.变压器分接开关：采集分接开关位置信号，对于有载开关，可采变压器分接开关：采集分接开关位置信号，对于有载开关，可采变压器分接开关：采集分接开关位置信号，对于有载开关，可采变压器分接开关：采集分接开关位置信号，对于有载开关，可采用用用用BCDBCDBCDBCD编码。编码。编码。编码。数字量信号采集数字量信号采集数字量信号采集数字量信号采集1.1.数据采集数据采集2)2)2)2)事件顺序记录信号事件顺序记录信号事件顺序记录信号事件顺序记录信号(SOE)(SOE)(SOE)(SOE)a.a.a.a.保护动作跳闸信号保护动作跳闸信号保护动作跳闸信号保护动作跳
13、闸信号 b.b.b.b.重合闸动作信号重合闸动作信号重合闸动作信号重合闸动作信号c.c.c.c.断路器位置信号断路器位置信号断路器位置信号断路器位置信号 数字量信号采集数字量信号采集数字量信号采集数字量信号采集1.1.数据采集数据采集3)3)3)3)告警信号告警信号告警信号告警信号a.a.a.a.断路器、隔离开关、接地闸刀就地操作位置信号断路器、隔离开关、接地闸刀就地操作位置信号断路器、隔离开关、接地闸刀就地操作位置信号断路器、隔离开关、接地闸刀就地操作位置信号b.b.b.b.断路器告警信号断路器告警信号断路器告警信号断路器告警信号 c.c.c.c.保护告警信号保护告警信号保护告警信号保护告警
14、信号d.d.d.d.其它设备告警信号其它设备告警信号其它设备告警信号其它设备告警信号4)4)4)4)电能脉冲信号电能脉冲信号电能脉冲信号电能脉冲信号电度脉冲信号电度脉冲信号电度脉冲信号电度脉冲信号 数字量信号采集数字量信号采集数字量信号采集数字量信号采集1.1.数据采集数据采集1.1.数据采集数据采集控制接口控制接口控制接口控制接口a.a.a.a.断路器断路器断路器断路器b.b.b.b.电动操作机构的隔离开电动操作机构的隔离开电动操作机构的隔离开电动操作机构的隔离开关和接地闸刀关和接地闸刀关和接地闸刀关和接地闸刀c.c.c.c.变压器有载开关变压器有载开关变压器有载开关变压器有载开关d.d.d
15、.d.站用电系统进线和分段站用电系统进线和分段站用电系统进线和分段站用电系统进线和分段开关开关开关开关e.e.e.e.保护复归保护复归保护复归保护复归 f.f.f.f.其它设备其它设备其它设备其它设备数据处理：数据处理：数据处理：数据处理：将相关设备的各种数据进行系统化操作，用于支持系将相关设备的各种数据进行系统化操作，用于支持系统完成监测、保护、控制和记录等功能。统完成监测、保护、控制和记录等功能。a.a.模拟量处理：对实时采集的模拟量进行有效性检查，计算转换成相模拟量处理：对实时采集的模拟量进行有效性检查，计算转换成相应的工程量：电流、电压、有功功率、无功功率、功率因数、温度应的工程量：电
16、流、电压、有功功率、无功功率、功率因数、温度b.b.开关量处理：对实时采集的状态开关量处理：对实时采集的状态/信号量进行消除接点抖动的滤波处信号量进行消除接点抖动的滤波处理，对电能脉冲进行分时累加，对分接头位置理，对电能脉冲进行分时累加，对分接头位置BCDBCD码进行转换码进行转换2.2.基本功能基本功能测量计算值显示2.2.基本功能基本功能控制显示2.2.基本功能基本功能LED显示：状态显示故障显示信号指示信号指示灯信号指示灯RUN：运行指示灯：运行指示灯ERROR：故障指示灯：故障指示灯2.基本功能基本功能对受控对象实现测控屏后备操作对受控对象实现测控屏后备操作对受控对象实现测控屏后备操作
17、对受控对象实现测控屏后备操作控制控制命令命令系统自诊断系统自诊断防误逻辑闭锁防误逻辑闭锁同期同期(断路器合闸操作断路器合闸操作)OKOKOKOKOKOK控制命令输出2.基本功能基本功能2.基本功能基本功能a.脉冲信号pps：秒脉冲ppm：分脉冲pph：时脉冲b.编码信号IRIG-B（DC调制）：脉冲宽度编码，包括年、月、日、时、分、秒；IRIG-B（AC）：用IRIG-B（DC调制）码对1kHz正弦波进行调幅形成的时码信号；时间同步对时1)配置原则测控装置按断路器单元配置，按控制区域分散布置2)组屏原则500kV按串或断路器组屏220kV按23个间隔组屏主变、35kV无功设备按主变组屏公用设备
18、按电压单元组屏3.设备配置设备配置4.性能性能1)模拟量输入输入方式：交流采样：PT：100V CT：1A，5A；系统频率：50Hz直流量输入：420mA，15V；采样频率：64/周波A/D转换器精度：12位+1位符号位(AC AI)14位+1位符号位(DC AI)4.性能性能交流电压测量精度：0.2%测量范围：02.5pu电压回路负荷：0.1VA过负荷：连续：2.5pu1分钟：3.5pu4.性能性能交流电流测量精度：0.2%(2pu)测量范围：0.0216pu电压回路负荷：0.01过负荷：连续：4pu10s：30pu1s:100pu直流模拟量测量接口板精度：直流电压：0.05%直流电流：0.
19、1%4.性能性能数字量信号输入输入方式：无源接点方式，输入回路有光电隔离措施信号电源：110V DC信号组态：双态输入量单态输入量SOE信号，1ms告警信号量脉冲量4.性能性能控制输出输出方式：无源接点方式；接点容量：直流250V，5A；输出组态：Latching(On/Off)Trip/Close输出脉冲保持时间：5（232-1）ms4.性能性能通信接口网络接口：10100Mbps串行接口：240038400bps维护接口 4.性能性能五、应用 ELINELIN系列系列系列系列500kV余姚变监控系统配置示意图SIEMENSSIEMENS系列系列系列系列SICAM PAS “Full Ser
20、ver1”100-Mbit/s Ethernet fiber-optic ringSICAM PAS “Full Server2”500kv1#保护小室保护小室双100兆光以太网工程师工作站工程师工作站报表管理机报表管理机切换切换MODEM调度中心调度中心调度中心调度中心中央控制室中央控制室500kV 南桥变电所之一（交流部分）南桥变电所之一（交流部分）500kv2#保护小室保护小室220kv1,2母保护小室母保护小室IEC104IEC101运行工作站运行工作站1共3台外设通讯处理外设通讯处理机机运行工作站运行工作站2主机主机1主机主机235kV&380V保护小室保护小室220kv3,4母保护
21、小室母保护小室500kV 南桥变电所之二（交流部分）南桥变电所之二（交流部分）SICAM PAS “Full Server1”SICAM PAS “Full Server2”IEC 104 to HMIIEC 104 to HMI调度中心调度中心调度中心调度中心MODEM100-Mbit/s Ethernet fiber-optic ring 500kv1#保护小室保护小室500kv2#保护小室保护小室光以太环网(单网)IEC61850协议220kv1,2母保护小室母保护小室35kV&380V保护小室保护小室220kv3,4母保护小室母保护小室RS8000T-ARS8000H-ARS8000T-BRS8000H-BIEC104D32D34D31D33光以太环网交换机2光口+6电口光以太环网交换机4光口+4电口SIEMENSSIEMENS系列系列系列系列500kV 南桥变电所之三（交流部分）南桥变电所之三（交流部分）SIEMENSSIEMENS系列系列系列系列500kV磁湖变磁湖变四方系列四方系列四方系列四方系列