PCS系列微机变电站综合自动化系统技术说明书.docx

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PCS系列微机变电站综合自动化系统技术说明书

第一章．系统概述

PCS-2000型分层分布式变电站综合自动化系统是在总结以往成功投运200多个变电站的5000多个单元设备的基础上，吸取国内外微机保护和综合自动化技术之长，开发的新一代高性价比的变电站综合自动化系统。

该系统安照分层、分布式控制系统的设计原则，符合国际电工委员会IEC/TC-57电力系统控制与通信技术委员会对变电站监控系统的分层建议，符合我国无人值班变电站设计技术规程（DL/T5103-1999）和变电站监控系统技术规范要求。

PCS-2000型分层分布式变电站综合自动化系统广泛适用于110Kv及以下电压等级变电站的新建及改造工程。

1．1PCS-2000系统的分层、分布、分散式结构如下：

分层：

该系统分成两层：

间隔层和站控层。

层与层之间相对独立，通过具有冗余结构的前置层设备连接通信。

间隔层设备包括保护设备、数据采集、控制设备及指示/显示部分等。

PCS-2000系统的间隔层由独立的保护测控单元装置组成，通过CAN网络互联，并与站控层通信。

PCS-2000系统的站控层由站级计算机构成，也可由多机组成网络，站控层通过通信管理机与间隔层通信，实现站级协调、优化控制和当地监控功能；同时实现与远方调度中心的通信。

由于采用了先进的当地监控系统，取代了模拟控制屏，使所有操作更安全、可靠。

同时也取消了中央信号控制屏，在相应单元装置上加上相应开关的就地操作和位置指示信号，作为开关后备操作与监视。

分布：

PCS-2000的间隔层以站内一次设备（如一台主变或一条线路）间隔为对象，面向对象，综合分析变电站对信息的采集控制要求，分布式配置小型化、高可靠性的微机保护测控单元装置。

各间隔单元完全独立，通过先进的CAN网络互联。

在功能分配上，凡可以在本间隔单元就地完成的功能，不依赖通信网。

由于采用保护、测控一体化、小型化设计，屏柜的数量较传统设计大为减少。

分散：

PCS-2000系统对35KV及以下电压等级的二次保护和监控单元设备，可选择就地分散安装在开关柜上，做到地理位置上的分散。

对于无人值班的35KV及以下变电站，根据用户的需要，站控层的设备也可移到调度中心或集控站，变电站内不设当地监控而只留接口，当维护人员进入变电站时，使用便携机即可代替后台机。

这样的分层、分布和分散式系统与集中式系统相此，具有明显优点：

●提高了系统可靠性，任一部分设备有故障时，只影响局部；

●站内减少了大量二次电缆和屏柜，节省了投资，也简化了施工与维护；

●提高了系统可扩展性和灵活性，既适用于新建变电站，也适用于老站改造；

●运行维护方便，为变电站的现代化、无人值班管理提供了必要条件。

1.2PCS-2000系统中的保护与监控

由于继电保护的特殊重要性，综合自动化系统绝不降低保护的可靠性，在PCS-2000系统中根据继电保护设计原则的要求，保证了继电保护功能的独立性：

1）继电保护以被保护的一次设备为对象，分别独立设置，直接由相关的保护CT与PT输入电气量，动作后由接点输出，直接作用于相应断路器的跳闸线圈。

2）继电保护绝不依赖通信网，只是在保护动作后通过通信网向站控中心报告动作信息。

3）对于110KV以下的设备，保护与测控功能综合于一个单元机箱内，称为保护测控单元，但不会因此而降低保护装置的可靠性：

●保护功能与测控功能软件相互独立，或硬、软件均相互独立（2C系列），单元装置内没有增加保护装置硬件的复杂性，并通过站内通信网供监控和运动使用。

这样绝不影响保护的速动性。

2C系列设备的保护功能则由独立的专用CPU完成。

●保护的电流量接保护CT，测量用电流量接仪表CT，保护和测量各具独立的交流采样回路，既保证了保护所要求的抗饱和性能，又满足了测量精度要求；

●遥信和遥控的执行元件也在相应的单元装置中装设；

●保护出口与遥控出口分别有独立地继电器输出，保证绝对的可靠。

中、低压系统的保护和测控的综合是当今计算机技术发展的典例。

由一个保护测控单元独立完成一个间隔的保护、测量、信号、控制等全部功能是国内外各大继电保护制造商在90年代后期推出的新一代中、低压系统保护、测控一体化产品，也是变电站综合自动化系统的发展方向。

4）在110KV以上高压和超高压系统中，保护和测控装置机箱独立配置，以更符合“冗余”要求。

也就是采用高压线路成套微机保护装置，再配以单独的测控单元。

1.3PCS-2000系统的可靠性

PCS-2000综合自动化系统及各单元保护测控装置在设计上采用了多项新技术，符合国标GB14285-93（继电保护和安全自动装置技术规程）以及有关反事故措施技术要求，并以可靠、实用、简单、价廉为目标。

1）系统结构上采用面向对象（间隔）的分层分布式结构，这是提高全站工作可靠性的重要因素。

任一部分的故障只影响局部，即使发生了站内通讯网完全瘫痪情况，各间隔仍能正常工作，保证连续可靠的安全运行：

●继电保护及自动装置的功能完全独立于通讯网，独立地监护电网的安全运行。

●各保护测控单元装置均有大屏幕汉字液晶显示，不间断显示保护运行工况、测量电流、电压等数值，保证了通讯网中断或后台计算机“死机”的情况下，运行人员依然可监视。

●保留了简易的强电控制功能。

在各个单元就每个断路器设置了对应的“分”、“合”操作开关和远方/就地操作转换，作为后备操作或检修操作手段，保证了在通讯网瘫痪甚至后台计算机“死机”的情况下，运行人员依然可操作；同时保证了本级操作时，其他级操作处于闭锁状态，符合分层操作控制的要求。

●保留了强电中央事故和告警接点，启动事故音响和预告音响，保证了通讯网中断或后台计算机“死机”的情况下发生故障时运行人员依然能听到音响信号。

因此，即使在计算机系统彻底瘫痪时，仍可以通过单元装置实现就地人工操作和监视（听）。

2）引进了国际先进的德国Bosch公司CAN现场测控总线作为站内通讯网。

该网络技术已经以其高度可靠、使用方便而著称，具有很高的抗干扰性能，在强电磁干扰、恶劣条件下能可靠工作。

3）构成分布式系统的保护、测控单元装置的CPU主板采用ALLINONE设计原则，并采取了隔离、软硬件滤波、看门狗电路、抗干扰编码、智能诊断、各种开放、闭锁控制电路、抗震动、抗干扰的新型结构设计等多种软硬件方面的措施，提高了单元装置的整体可靠性，进一步保证了全系统的可靠。

即使系统内发生硬件损坏或软件故障时，也保证不会出现控制命令误出口问题。

1.4PCS-2000系统的灵活性

PCS-2000变电站综合自动化系统采用面向对象的分层分布式结构设计，决定了系统控制方便、灵活、极大地方便了变电站的扩建和改造。

PCS-2000系统设计了系列化的单元测控装置、微机保护装置和一体化的保护测控装置。

对于任何具有不同规模、不同一次接线、不同要求的变电站均可实现综合自动化，可以方便的应用这些面向对象设计的单元装置，把它们象“搭积木”一样配置在一根双绞线构成的CAN网络上，并可以根据一次系统的变化，任意增、减或改变系统中的单元装置达到改造和扩建的目的。

1.5PCS-2000系统的开放性

PCS-2000系统提供了多种网络接口和规约转换装置，如CAN、RS232、RS422、RS485等，可将其他单位提供的各种智能装置接入本系统，如数字式电度表、微机智能直流屏等。

1.6PCS-2000系统的通信网

站内通信网是连接间隔层每一个面向对象独立设置的智能单元装置的网络，并向上与站控层的计算机组成使系统协同工作的有机整体。

1.6.1先进的网络技术—CANBUS网络

PCS-2000系统采用国际先进的CAN（ControllerAreaNetwork）现场总线技术，它是德国Bosch公司为分布式系统在强电磁干扰、恶劣工作条件下能可靠工作而开发的网络技术，是一种支持分布式和实时控制的串行通信网络，具有很高的实时处理能力，与以住Bitbus或RS485等通信网相比具有许多优点：

●网上任一节点可在任一时刻向其他接点发信，而不分主从，实现真正的多主式系统；

●采用非破坏性总线仲裁技术，当两个节点同时向网上发信时，优先级别低的信息自动停发，而不影响优先级别高的信文发送。

保证在网络负载很重时，不会导至网络瘫痪；

●CAN节点在严重错误情况下，具有自动关闭总线的功能，使总线上其他节点不受影响；

●通信速率可达1Mbps，通信距离可达10KM；

●可支持110个节点，2032种数据帧；

●通信介质可为双绞线、同轴电缆或光纤。

CAN网在通信上的总体优势使得它在中、低压系统的变电站监控系统中得到了广泛应用，也可用于220KV变电站的间隔层网络（站控层用以太网）。

1.6.2通信介质

CAN网的通信介质可以是双绞线、同轴电缆或光纤，也可以采用光纤和双绞线混合的方式，如：

在相距较远的间隔单元之间设光缆，而在光缆连接的两端范围，再用双绞线连成总线网，这样既利用光纤不怕干扰的优点，用作远距离传输，又利用双绞线容易连接的优点，既济经又可靠。

1.7PCS-2000的系统结构

PCS-2000按分层分布式结构设计，变电站层为站级计算机，实现当地监控主站和远动主站等功能，间隔层以间隔为对象，按回路体现功能，保护、测控功能单元化。

一个微机保护、测控单元实现对一个变压器、电容器或一回线路的保护和控制。

这样一个变电站的保护、控制系统便由若干个线路保护测控单元，若干个电容器保护测控单元，一个或数个变压器保护、测控单元组成。

这样的设计的系统，运行和维护都非常方便、灵活。

系统结构示意图如图1-7-1所示：

以太网（或其他网络）

调度中心/集控中心

CANBUS

图1-7-1PCS-2000型微机变电站综合自动化系统结构示意图

第二章．技术参数及产品分类

2.1技术参数：

2.1.1额定参数

1）额定直流电压

220V或110V（订货注明）

2）额定交流数据

A．相电压100/√3V

B．线路抽取电压100V或100/√3V

C．交流电流5A或1A（订货注明）

D．额定频率50Hz

3）功率消耗

A．直流回路不大于30W

B．交流额定电压值100V时交流电压回路不大于0.3VA/相

交流额定电压值100/√3V时交流电压回路不大于0.1VA/相

C．交流电流5A时交流电流回路不大于0.3VA/相

交流电流1A时交流电流回路不大于0.1VA/相

4）接点容量

A．信号回路接点载流容量5A

B．电压切换回路接点载流容量5A

C．信号回路接点断弧容量60VA（直流220V）

D．电压切换回路接点断弧容量60VA（直流220V）

5）跳合闸电流

自适应于各种跳、合闸电流回路，不需更换继电器，不需跳线

2.1.2主要技术性能

1）采样回路精确工作范围

保护：

电流0.2In-20In（小接地选线零序电流为0.05—1.0A）

电压1V-120V（后备保护的零序过压为1V—200V）

测量：

电流0.1In-1.2In

电压1V-120V

2）测量模拟量精度

电流、电压≤0.3%（不含主CT、PT误差）

功率≤0.5%

频率≤0.01Hz

功率因数≤0.01

3）保护模拟量精度

电流、电压综合误差≤3%

频率误差≤0.02HZ

4）过载能力：

交流回路承受15倍额定电流，冲击间隔2分钟，冲击持续5秒

交流电压回路2倍额定电压连续工作

直流电源回路70%-130%额定电压连续工作

5）整组动作时间（包括继电器固有时间）

不大于30毫秒（速断，2Iset）

6）允许工作环境

监控系统-4℃-50℃

继电保护运行温度-5℃-45℃

极根工作温度-25℃-55℃

相对湿度≤95%

大气压力86-106Kpa

2.1.3绝缘性能

3．1绝缘电阻

装置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用开路电压500V的兆欧表测量其绝缘电阻，正常试验大气条件下，各等级的回路绝缘电阻不小于100兆欧。

3．2介质强度

在正常试验大气条件下，装置能承受频率为50HZ，电压为2000V历时1分钟的工频耐压试验而无击穿闪络现象。

试验过程中，任一被试回路施加电压时其余回路等电位互连接地。

3．3冲击电压

在正常试验大气条件下，装置的电源输入回路、交流输入回路、输出接点回路对地以及回路之间，能承受1.2/50µs的标准雷电波的短时冲击电压试验，开路试验电压为5000V。

3．4耐湿热性能

装置能承受GB7261第21章规定的湿热试验。

最高试验温度+55度、最大湿度为95%，试验时间为48小时，每一周期历时24小时的交变湿热试验，在试验结束前两小时内根据3.1条的要求测量各导电电路对外露非带电金属部分及外壳之间、电气上不联系的各回路之间的绝缘电阻不小于1.5兆欧。

介质耐压强度不低于3.2条规定的介质强度试验电压幅值的75%。

2.1.4电磁兼容性能

4．1静电放电抗干扰度

通过GB/T17626.2-1998标准、静电放电抗干扰3级试验。

4．2射频电磁辐射抗干扰度

通过GB/T17626.3-1998标准、射频电磁辐射电抗干扰3级试验。

4．3快速瞬变脉冲群抗干扰度

通过GB/T17626.4-1998标准、电快速瞬变脉冲群抗干扰3级试验

4．4浪涌（冲击）抗干扰度

通过GB/T17626.5-1998标准、浪涌（冲击）抗干扰3级试验

4．5射频场感应的传导骚扰度

通过GB/T17626.6-1998标准、射频场感应的传导骚扰度3级试验

4．6工频磁场抗干扰度

通过GB/T17626.8-1998标准、工频磁场抗干扰度5级试验

2.1.5机械性能

5．1振动

通过GB/T7261中16.3规定的严酷等级为I级的振动能力试验。

5．2冲击

通过GB/T7261中17.5规定的严酷等级为I级的冲击能力试验。

5．3碰撞

通过GB/T7261中18章规定的严酷等级为I级的碰撞试验。

2．1．6装置面板和背面端子示意图

NARI南京西格曼自动化

图2－1单元机箱正面布置图图2－2单元机箱背面端子排布置图

如图：

机箱正面为液晶显示屏。

工作指示灯和操作键盘。

机箱背面为输入输出端子排。

2.2产品分类：

1.线路保护测控单元：

PCS-2611

A.二相式线路保护测控单元：

PCS-2611A

B.三相式线路保护测控单元：

PCS-2611B

2.分段保护测控单元：

PCS-2612

A.二相式分段保护测控单元：

PCS-2612A

B.三相式分段保护测控单元：

PCS-2612B

3.短线路差动保护测控单元：

PCS-2613

4.电容器保护测控单元：

PCS-2620

A.常规电容器保护测控单元：

PCS-2621

B．差压电容器保护测控单元：

PCS-2622

C．差流电容器保护测控单元：

PCS-2623

5.变压器保护测控单元：

PCS-2630

A．二卷变压器保护测控单元：

PCS-2631

B．三卷变压器保护测控单元：

PCS-2632

C．变压器高压侧后备保护测控单元：

PCS-2633H

D．变压器中低压侧后备保护测控单元：

PCS-2633M/L

E．变压器三侧开关操作单元：

PCS-2634

F．变压器三侧开关操作及非电量保护单元：

PCS-2635

6.备用电源自投单元：

PCS-2640

A.备用电源自投单元：

PCS-2641

B.备用电源自投及分段保护单元:

PCS-2642

7.配变保护测控单元：

PCS-2650

A.二相式配变保护测控单元：

PCS-2651A

B.三相式配变保护测控单元：

PCS-2651B

8.电动机保护测控单元：

PCS-2660

A.电动机差动保护单元：

PCS-2661

B.二相式电动机综合保护测控单元：

PCS-2662A

C.二相式电动机综合保护测控单元：

PCS-2662B

9.测控单元：

PCS-2670

A.单线路测控单元（普通）：

PCS-2671A

B.单线路测控单元（带同期功能）：

PCS-2671B

C.双线路测控单元：

PCS-2672

D.公用测控单元：

PCS-2673

10.电压综合单元：

PCS-2680

A.电压并列单元：

PCS-2681

B.电压保护测控及并列单元：

PCS-2682

11.变电站通讯总控单元：

PCS-2690

A.变电站单通讯总控单元：

PCS-2691

B.变电站双通讯总控单元：

PCS-2692