综合自动化.docx
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综合自动化
2.4综合自动化系统配置
2.4.1系统结构与布置
1）系统结构
系统配置总体要求：
综合自动化系统按典型的分层分布方式系统结构配置，保护、自动装置采用微机型装置，测量单元采用交流采样。
设当地监控网络主站/操作员站、工程师网络主站、远动工作站、GPS功能、五防操作装置和UPS。
计算机监控系统采用分层分布式结构,共分为两部分：
站控层和间隔层，站控层为全所设备的监视、测量、控制及管理中心，通过光纤传输接收现场采集的数字量、模拟量与电度量信息，以及向现场发布控制命令，通过远动终端与调度中心进行远方数据通讯。
间隔层采集各种实时信息，监测和控制间隔内一次设备的运行，自动协调就地操作与站控层的操作要求，保证设备安全运行，并具有就地/远方切换开关，在站控层及网络失效的情况下，仍能独立完成间隔层的监测和控制功能。
间隔层的装置应具备闭锁功能，防止监控系统的操作失误造成的事故。
站控层设备主要包括两套主站/操作员站、一套工程师站、两套远动工作主站、一套五防工作站、电压无功自动控制功能、公用接口装置、打印机、音响报警装置、GPS对时装置和网络系统。
另外，配置一台外置式可读写光驱（可在线拔插），所有计算机均应配置USB接口。
间隔层按单元间隔划分，包括控制单元、I/O单元、网络部件和微机保护通讯接口单元等。
I/O单元按电气一次单元配置。
2.4.2配置说明
1）网络系统
网络系统应符合国际标准化组织OSI模型，站控层网络采用TCP/IP协议的以太网，传输速率≥100Mb/s。
间隔层采用以太网，构成全数字化、智能、双向、互联、多点、多变量、多站的通信系统.网络接点数应留有不少于40%的裕度，网络接口应有隔离措施。
通信网络必须安全、可靠并具有抗干扰措施。
站控层网络采用双以太网络，将各工作站互联，网络媒介采用光纤。
站控层与间隔层通讯网络采用双以太网，网络媒介采用光纤。
间隔层与间隔层通讯网络采用双以太网，不同安装地点网络媒介采用光纤。
同一安装地点网络媒介采用屏蔽双绞线。
全站监控系统通讯网络采用双网配置，其网络接口和网络媒介相对独立，但传输信息相同。
2）操作员工作站
操作员工作站是变电站内计算机监控系统的主要人机界面，用于图形及报表显示、事件记录及报警状态显示和查询，设备状态和参数的查询，操作指导，操作命令的解释和下达，系统时钟校正等。
运行值班员通过操作员站实现对全所生产运行设备的监视和操作控制。
操作员站应为性能优秀的原装进口工作站，带显示器、键盘、鼠标，具有高分辨率的图像处理能力。
3）远动工作主站
远动主站直接接收来自间隔层测控单元直采直送实时信息，按照调度端的远动规约，完成与白银地调、省调、集控中心的远程数据交换，并具备远方维护功能。
留有维护和调试用的便携机接口。
通信接口支持串口和EI接口的路由通信，两套远动主站分别接至两台以太网交换机来实现双机热备用方式。
远动工作站应配置足够的通信串口，通过组态能实现以不同波特率、不同规约、不同传送内容的远动通信。
远动工作站通过MODEM与通信设备连接，实现常规的点对点远动信息传输方式。
远动工作站通过数据网接入设备与电力调度数据网连接，实现数据网络的远动信息传输方式。
每台远动工作站提供2个远程10/100Base-TX以太网口。
每台远动工作站应提供3路四线/通信接口，实现二选一自动切换，通道需加装防雷器。
本站配1台路由器用于远方通讯，路由器选用国产产品。
配两台网络交换机。
数据网接入路由器及网络交换机功能及技术要求：
外接电源：
利用监控系统电源供电。
路由器为模块化结构，支持闪存，支持10/100BASE-T、RS-232接口。
支持mpls-VPN特性。
性能指标及参数参考如下（满足省、地调要求）：
序号
性能指标
要求参数
备注
1
支持闪存
8M
2
包处理（转发）能力
≥130kpps
3
冗余电源
2个独立
采用2个独立的电源模块按1+1冗余备份方式并联输出，并可提供网络交换机
冗余电源。
4
可配置机箱槽数
≥3
5
内存容量
≥256M
6
FE端口数
4
10/100Base-TX以太网口
7
E1端口数
4
4端口CE1/PRI
8
异步串口接口数
16
16AS
9
整机不间断工
作时间
≥99.99%
10
时延
≤100μs
11
用户协议
IP、ATM、FrameRelay
等
12
路由协议
OSPF、BGPv4、BGP4
ExtensionRIPv2等
13
服务质量
流量分类和流量监管
CAR/LR、流量整形GTS、拥塞管理PQ/CQ/WFQ/CBQ、
拥塞避免WRED
14
网络安全
用户认证、RADIUS认证/计费、IPSEC、IKE、硬件加密卡、防火墙支持（对接口/时间段/MAC地址的过滤）、高性能NAT。
15
流量工程
MPLS/TE
网络交换机支持10/100BASE-TX，线速三层路由交换能力，性能指标及参数参考如下（满足省、地调要求）：
序号
性能指标
要求参数
备注
1
交换容量
≥8G
2
最大转发性能
≥6Mpps
3
处理器内存
≥32M
4
可支持接口类型
百兆电口、百兆光口（单模、多模）、GE
5
接口数量
≥24
6
VLAN特性
支持基于端口的VLAN
802.lqVlan封装
802.IDSpanning-tree
最大Vlan数≥256
支持GVRP
7
基本功能
端口镜箱像
优先权/802.lp
流量控制/802.3x
端口聚集/802.3ad,≥8
堆叠数量≥16
8
协议特性
802.lX
RSTP
9
设备特性
SNMP
RMON1/2/3/9
Syslog
支持WEB网管，支持MIB-II
4）公用接口装置
与公用智能设备接口，并能采集公用设备需接入监控系统的数字量、模拟量。
主要的公用智能设备有：
火灾告警信号
电能计量系统
直流系统等
5）时钟接收和时钟同步系统（GPS时钟）
时间同步系统配置的GPS卫星同步时钟用于实现变电站内计算机监控系统、保护装置及故障录波器等设备的时间同步，提供满足这些设备需要的各种时间同步信号。
6）声响报警装置
由站控计算机驱动语音提示报警，并在计算机屏幕上能够显示光字牌并闪光，音量可调。
并且预告或事故信号能发出不同的声音报警，通知运行值班人员，以便及时处理。
7）打印机
站控层设置一台针式和一台激光打印机。
用来记录运行状态、报表、事故、异常报告，也可用于软件程序开发和修改后的打印输出。
8）UPS电源
全站配UPS电源系统1套，分别向以下范围负荷供电：
a）站控层工作站、远动主站及网络系统。
b）间隔层保护打印机及故障录波器等设备。
c）功率：
10KVA/2h
2.4.4.2支持软件
1）数据库及数据库管理系统
数据库的容量应能满足所有功能所需的全部数据，并适合所需的各种数据类型，数据库的各种性能指标应满足系统功能和性能的要求。
数据库应有良好的实时性、可靠性、可扩展性和适应性，便于数据规模的不断扩充和数据之间形成结构的不断完善，适应新应用程序的不断增加和旧应用程序的修改。
数据库管理程序的调用方式应全部提供给卖方，数据库管理系统必须满足以下要求：
a）实时性：
即对数据库的快速访问，对数据库的访问时间必须小于0.5ms，在并发操作下也应满足实时功能的要求。
b）灵活性：
应提供多种访问数据库的方式，其中至少有一种是直接、简便的访问方式。
c）可维护性：
应提供数据库维护工具，以便用户在线修改和编辑数据库内的各种数据。
d）可恢复性：
数据库在计算机监控系统事故后，能迅速恢复到事故前状态。
e）并发操作应允许不同程度（任务）对数据库内的同一数据集进行并发访问，要保证在并发方式下数据库的完整性和一致性。
f）具有建立多种数据集的能力，如训练用、测试用、计算用等。
g）提供安全的监控系统数据库生成功能，其生成方式应简便，数据库的结构应充分考虑分布式控制的特点，各个就地控制单元应具有独立执行本地控制所需的各种数据，以便站级控制层停运情况下，当地控制不受影响。
h）提供商用制表软件Microsoftexcel用于NOTEBOOKPC机与工作站进行数据交换的接口工具软件。
2）人机会话系统
用户应能在此系统的功能在画面上定义数据库和各种数据集的动态数据和各种动态字
符、汉字，并提供下列矢量字符、汉字表格和图形生成程序、背景画面及静态数据存放在工作站中，工作站可独立完成画面的在线编辑、修改及调用。
a）特殊字符和图符生成程序
此程序用于生成变电站监控所需的字符（如断路器、隔离开关等）和图符（如变压器等）。
字符状态应是动态的，与变电站实际状态相符，字符色彩应可由用户任意选择。
b）汉字库和汉字生成系统
在支持软件级提供中国国家标准二级汉字库，并且包括0-9区的图形字符，应支持相应的用于屏幕显示的矢量汉字库和24X24汉字字模库及输出打印用的24X24汉字字模库。
同时，应提供汉字生成工具，以便用户根据需要生成显示用的字模和打印用的字模。
c）画面生成和程序修改
此程序应提供作图工具，能在线地、方便直观地在屏幕上生成和修改画面，并直接在画面上定义动态点（包括动态汉字）。
d）打印报表的生成和修改
能在线地、方便直观地在屏幕上生成和修改打印报表，并直接定义动态点和动态汉字，报表宽度应为打印机的最大宽度。
3）应用软件
应用软件应满足本技术协议的所有功能要求。
应用软件的结构应具有灵活性，对各种功能采用模块式连接，当某一种功能运行不正常时，不应影响其它功能的运行。
具有良好的实时响应速度和可扩充性。
4）通讯接口软件
计算机监控系统有较多的通讯接口驱动软件，主要是：
a）与微机保护装置通信接口（实时保护定值及事件的显示、校时、投/退保护）；
b）与远方调度中心的通信接口
c）与电能计量系统的通信接口（E-RTU）
d）与智能直流系统的通信接口
e）与风力发电机组集控中心的系统
计算机监控系统与其它智能设备的通信规约应按行颁及IEC标准。
计算机监控系统供货商完成各种通信协议的转换，使计算机监控系统获得所需数据。
2.5综合自动化系统技术参数及性能指标
2.5.1技术参数
2.5.1.1额定参数
（1）交流电流：
5A50HZ
（2）交流电压：
100V50HZ
（3）直流电压：
220V
（4）温度：
0～150℃
2.5.1.2过载能力
（1）交流电流回路：
2倍额定电流，连续工作
（2）交流电压回路：
1.5倍额定电压，连续工作
（3）直流电源：
80%～110%额定电压连续工作
2.5.1.3测量精度
（1）模拟量
a）电流电压:
2%
b）温度:
1℃
c）计算:
0.5%
d）频率0.01HZ
（2）脉冲量
主要取决于电度表
a）有功电度:
0.5%
b）无功电度:
1%
（2）分辨率
a）开关量输入:
1ms
b）A/D转换:
14位
2.5.1.4功率消耗
（1）工作电源：
a）直流220V电源：
不大于1KW，
b）交流220V电源：
不大于1KVA。
2.5.1.5输出触点容量
触点长期允许电流为5A。
2.5.2系统性能
2.5.2.1一般电气特性
（1）绝缘
a）交流电路外部端子对地不小于10兆欧。
b）直流电路对地绝缘电阻不小于1兆欧。
（2）耐压
500V及以下导电端子与外壳间应该能承受工频2000V电压1min。
（3）抗电磁干扰性能
满足以上2.2中所引用标准的要求，电磁干扰极限应满足离设备机壳1m处其电磁辐射不超过1（V/m）/MHZ，电磁兼容性极限应满足设备所处环境的无线电干扰水平不超过电磁兼容性规定的允许极限（变电所的平均磁场），同时具有抗谐波的能力。
2.5.2.2实时性
a）开关量采集周期：
小于2s
b）电气量采集周期：
小于2s
c）非电气量采集周期:
2~20s
d）报警，状态量采集周期：
小于2s
e）事件顺序记录分辨率：
不大于5ms
f）调用新画面的响应时间：
不大于2s
g）画面数据刷新时间：
小于1s
h）操作指令发出到画面显示回答的时间：
不大于2s
2.5.2.3可靠性和可利用率
（1）系统中任何设备单个元件故障不应造成关键性故障（或造成外部设备误动作）。
（2）平均无故障时间
平均无故障时间（MTBF）不低于3万小时。
（3）平均修复时间
平均修复时间（MTTR）不大于1小时。
（4）系统可利用率不低于99.9%
2.5.2.4系统安全
（1）操作安全
a）对系统每一种功能和操作提供校核
b）当操作有误时，能自动被闭锁并报警
c）自动或者手动操作可作存储记录或提示指导
d）根据需要在人机通信中设操作员控制权指令
（2）通讯安全
a）通道传送误码率应达到不会导致系统出现关键性故障的要求,一般不大于10-7。
b）站内通信网络中包括有控制信息时，应对控制信息的响应与否有明确的表示，当出现错误时，应重发两到三次，如仍出现错误，应报警。
c）对通道应定期测试，进行通道质量校核。
（3）局域网有防病毒措施。
2.5.2.4GPS对时精度
（1）站级工作主站间、间隔层测控装置：
1ms
（2）继电保护装置：
2～3ms
2.6综合自动化系统功能要求
2.6.1监控
2.6.1.1控制功能
对于110kV及10kV断路器、电动刀闸等设备应具备：
（1）遥控功能
应在省调和地调端实验遥控功能。
（2）键盘操作功能
在110kV变电所微机室使用键盘可进行模拟操作，调试操作和正式操作。
在操作中应加入相应的闭锁条件：
a）手车未推入
b）两侧刀闸未合
c）接地刀闸未断开
d）其他应加入的闭锁条件
并在屏幕上显示相应的提示。
（3）常规操作
在10kV开关柜及110kV断路器柜保留常规操作按钮。
操作记录，每次操作都应打印和存盘记录操作员的姓名、操作时间和性质等信息。
2.6.1.2屏幕显示
画面一律采用中文显示
a）110kV变电所主接线图（分主画面和若干分画面），变压器及线路代号、汉字名称与带电部位。
画面颜色要求：
带电时应根据电压等级按照国家规定设置；不带电时（或未带电部分）设置为绿色。
b）接线图上显示断路器、刀闸的状态以及负荷显示。
c）各类报表显示（按照风电公司的要求制作）
d）各类记录的显示，包括模拟量参数显示，状态量参数显示，电度表量参数显示。
e）各类曲线图显示
f）各类棒图显示
g）事故显示及事故追忆显示
h）电网地理接线图
i）可由运行人员在接线图上摘挂各种检修标志并能自动闭锁操作
2.6.1.3报警功能
（1）在画面中设置报警框，框内显示相应的报警内容并给出相应的语音提示，同时还应打印记录相应的报警事件并存盘保存。
（2）报警内容
a）变位报警，画面中变位开关闪烁，并有提示的名称及当前变位状态。
b）越限报警，画面闪烁，显示当前的越限值和越限给定值。
（分为电流越限、电压越限和频率越限）
c）保护报警，显示相应的保护动作内容。
2.6.1.4历史数据存贮
（1）对于所采集的实时数据、计算数据、趋势分析数据、事故追忆及相关量记录数据以及各种运行曲线、生产报表、操作记录及事故故障记录等实时处理数据按照一定原则进行整理后存入历史数据库作为运行档案资料备查。
（2）对历史数据能任意进行日、月检索统计、打印。
2.6.1.5计算功能
（1）功率总加、电能总加计算（计费电能表分时累计），计算电度误差不大于0.5%。
（2）计算24小时最大值、最小值、平均值、月最大值、最小值、平均值。
（3）负荷率的计算和功率因素的计算。
（4）母线电压合格率计算（按月统计），总越限（过高，过低）时间（停电时间除外）。
（5）开关运行时间统计（正常操作，检修操作、事故跳闸及开断电流累加）。
2.6.1.6实时信息处理功能
将传送来的各种实时数据和批次信息刷新数据库，并根据信息特征进行处理，处理内容包括实时遥信、遥测功率总加值及定时电能总加值，以及遥信登录，报警信息的显示、记录和音响、语音响应、实时周期信息的更新以及各种请求响应等。
对于温度量，可以延长采集周期，或者在采集单元经过特征值计算处理后的温度实时特征值。
2.6.1.7在线编辑功能
（1）各类画面报表的在线编辑。
（2）前景数据的画面报表的在线修改、编辑。
（3）数据库内容的在线修改。
（4）部分运行参数及限额的在线设置和状态修改。
2.6.1.8打印功能
（1）根据设定的时间打印各种报表。
（2）对历史数据进行召唤打印和随机打印各种记录值。
2.6.1.9通讯功能
（1）满足与省调、地调的调度自动化系统的通讯要求，以便实现遥测、遥信、遥调和遥控功能。
（2）主用信息通道：
光通信线路，备用信息通道：
市话。
2.6.1.10系统自诊断，自恢复及掉电保护
（1）各工作主站故障自诊断（包括CPU、内存、I/O通道等）。
（2）外部设备故障监视（包括电源、CRT、打印机以及其他检测目标等）。
（3）软件任务检测。
（4）远程通讯通道检测。
（5）网络通讯故障检测。
当由于某种原因导致系统死机时，能实现无扰动的软、硬件自恢复，保证系统仍正常可靠的运行。
2.6.1.11五防操作
当监控系统与五防系统相连接时，监控系统根据五防系统发出的操作步骤一路开放控制操作。
操作结束后闭锁所有控制。
特殊情况时，也可在一定的安全检查下跳过五防系统直接操作。
2.6.2继电保护及自动装置
继电保护及自动装置均采用微机型，该部分包括110kV、10kV线路保护，备自投装置、主变压器、所用变压器等。
各个继电保护装置完成独立的继电保护功能，并通过现场总线与系统相连接。
继电保护功能的完成不依赖于通讯网络。
2.6.2.1本站对继电保护及自动装置总的要求如下：
2.6.2.1.1继电保护的配置与调试要求应符合继电保护与安全自动装置有关的规程规范。
2.6.2.1.2微机保护与监控系统通信的功能主要包括：
（1）接受监控系统查询。
（2）传送事件报告，包括跳闸时间（分辨率2ms）、跳闸元件、测距、故障波形等，且掉电后信息能保留。
（3）传送自检报告，包括装置内部自检和对输入信号的检查。
（4）修改保护定值。
定值要经过上传、下装、返校、确认等环节后，保护装置才予以修改。
（5）接受投退保护命令，保护信号应具有掉电自保持，能够远方或就地复归。
（6）接受查询定值并送出定值。
（7）实时显示保护主要状态（功能投入和动作情况及输入量值等）。
2.6.2.2保护部分全部采用微机型保护，应具备如下基本功能
（1）在管理单元上用小键盘在线调整整定保护整定值及投退保护压板，同时还具有在调度端远方在线调整与整定保护整定值及投退保护压板的功能。
（2）在人机接口或管理单元上可对开关进行独立操作以及对各保护进行传动试验。
具有友好的人机接口界面，并便于与计算机监控系统通信。
（3）具有事件顺序记录功能及事件追忆功能。
（4）数据巡检和越限报警功能。
（5）记录短路电流、电压值以及故障前、后一段时间内的电流、电压波形（数据）。
（6）保护装置具有抗干扰、自检、自恢复等功能。
（7）正常显示、召唤显示和召唤打印各段整定值与采样值（电流、电压）。
（8）装置在断电时，数据保护不能丢失，应具备保存数据的功能。
2.6.2.3保护及自动装置配置如下：
2.6.2.3.1110千伏线路保护测控根据景泰兴泉风电场接入系统二次设计报告，兴泉风电场~环东变线路的兴泉侧配置一面微机光纤纵差保护测控柜（具备抑制谐波插件、具备低频低压减载功能，以微机纵差保护为主保护，以三段式相间距离、三段式接地距离及四段式零序方向电流保护为后备保护）。
组柜方式为：
线路保护装置+三相操作箱+测控单元+打印机。
重合闸方式为检同期和无压的三相一次重合闸。
光纤纵差保护直接占用光纤纤芯。
110kV线路测控单元动能如下：
a）测量：
实时测量三相电流与电压（Ia、Ib、Ic、Uab、Uac、Ubc）
计算双向P、Q及COSΦ
测量精度≤0.5%（引到测量级CT）
间隔层单元能就地显示上述采集量和计算量
控制及I/O功能
实时反映断路器、隔离开关、接地刀闸的状态位置，运行状况及控制断路器及隔离开关分、合，收集其告警信号。
b）状态量：
断路器、隔离开关、接地刀闸的状态位置
c）告警量：
间隔单元故障及断路器分、合
d）控制量:
控制断路器和隔离开关的分、合
2.6.2.3.2主变保护测控
（1）主变保护的主要技术要求：
1）确保带负荷调压变压器在外部故障下的安全性。
在PT断线情况下，若发生区外故障，应可靠闭锁。
2）每套保护设一套出口，非电量保护另设一套出口。
设置保护跳闸出口连接片。
所有跳闸出口接点均能自保持。
3）保护装置在谐波、直流分量、励磁涌流以及穿越性短路电流稳态和瞬态影响下，不应误动作。
保护应该考虑瞬态时TA饱和的影响，即使在最严重的穿越性短路故障情况下，也不误动。
4）主保护与后备保护电源应分别由专用的直流熔断器供电。
组柜方式为：
主变保护装置+主变高、低压断路器操作箱+测控单元+打印机。
（2）主变保护配置
a）主保护：
差电流速断保护，二次谐波制动的比率差动保护，CT断线识别和闭锁功能；
b）后备保护：
高压侧复合电压闭锁方向过电流保护；
低压侧复合电压闭锁过电流保护；
间隙零序电流保护；
零序电压闭锁零序过电流保护；
零序过电压保护
各侧过负荷告警；
过负荷启动风冷。
c）非电量保护：
本体重、轻瓦斯；有载调压重、轻瓦斯；压力释放；温度高、温度过高、风冷电源消失、风冷电机故障。
（3）主变测控单元
a）主变高压侧测控单元
测量实时测量高压侧Ia、Ib、Ic三相电流、电压
计算双向P、Q、COSΦ
测量精度≤0.5%（引到测量级CT）
间隔层单元能就地显示上述采集量和计算量
控制及I/O功能
实时反映主变高压侧断路器、隔离开关、接地刀闸等的状态位置及相应的操作控制，且具备操作五防功能。
采集保护动作及断路器告警量。
测控装置通过接入相关同期母线电压，完成主变高压侧断路器同期检测。
b）主变低压侧测控单元
测量
实时测量低压侧Ia、Ib、Ic三相电流、电压
计算双向P、Q、COSΦ
测量精度≤0.5%（引到测量级CT）
间隔层单元能就地显示上述采集量和计算量
控制及I/O功能
实时反映主变低压侧断路器等的状态位置及相应的操作控制，且具备操作五防功能。
采集保护动作及断路器告警量。
c）主变本体测控单元
测量实时测量主变温度（当主变温度越限时告警）
控制及I/O功能
实时反映主变本体及主变档位等的状态位置。
2.6.2.3.3110kV母线保护：
110kV母线配置差动保护
2.6.2.3.410kV线路保护测控
（1）10KV线路保护
a）定时限电压闭锁方向电流速断
b）电压闭锁方向过电流
c）无检定三相一次重合闸
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