GD-100V3变电站监控系统.doc

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1、GD-100变电站监控系统6KV 110KV变电站综合自动化系统广东普瑞电力控制系统设备#GDEPRI Power Control Systems & Equipments,LTD目 录第一章 简介-3第二章 组网方式和特点-42.1. 组网原则-42.2. 组网方式-4第三章 系统单元设备-73.1. D20控制平台-93.1.1 概述-93.1.2 基本结构与特点-103.2. D25多功能智能电子装置-73.2.1 D25的结构-73.2.2 D25的功能-73.2.2.1 通信能力-73.2.2.2电能质量-73.2.2.3数字故障录波-83.2.2.4可编程逻辑控制 -83.2.2.

2、5操作闭锁-83.3PowerNet就地人机工作站-123.3.1概述-123.3.2 主要功能-123.3.2.1显示功能-123.3.2.2告警功能 -133.3.2.3历史数据处理-133.3.2.4打印功能-133.3.2.5计算功能-133.3.2.6在线维护功能-13第四章 系统的典型设计-13第五章 系统的供货范围 -17第一章 简介GD-100是一种应用于6KV 110KV变电站的综合自动化系统,它完全按照无人值守变电站的技术规范和运行要求进行设计,可由远方调度实现对整个变电站的一次设备进行遥测、遥信、遥控、遥调,以与对二次设备和辅助设备实现远方的整定、投退、诊断、维护和事故报

3、告的转送、显示、打印等功能.该系统还可以根据电网运行方式的要求,实现各种闭环控制功能,如备用电源自投、低周减载、线路合闸同期、防误操作闭锁等功能.GD-100系统采用GE-Harris公司的D20控制平台和/或D25多功能电子装置作为测控制装置,配合GE和/或SEL公司的微机保护装置,根据变电站控制系统与继电保护的技术规范而配置成一套适合设计的一套适合于国内6KV至110KV开关站、变电站的集中分散控制的变电站综合自动化系统.GD-100变电站综合自动化系统具有以下的主要特点：l 完整的无人值班变电站控制功能具有遥测、遥信、遥控、遥调,继电保护以与备用电源自投、无功电压控制、低周波/高周波、操

4、作闭锁等闭环控制功能.在远方可以进行保护装置的定值修改、事故报告的打印等远方维护和管理功能.l 高可靠、免维护性能的设备 无论是保护还是控制测量设备,都可以在-20+70的环境中运行；而对于直接安装在间隔层的保护和控制测量设备,可达到-40+85运行温度范围.设备的抗震动、防强电磁场干扰、过电压冲击干扰等指标,全部符合或超过IEC、IEEE的有关标准.所有设备的平均无故障间隔时间MTBF超过10万小时.l 严格的质量体系标准 保护、控制、测量的硬、软件产品的研究、开发、设计、制造都是在ISO9001的质量标准体系下完成；系统的工厂集成、测试和现场的安装、调试均按照严格的质量标准进行.l 开放与

5、可伸缩的体系结构GD-100系统可提供超过140种的通信规约与各种主站系统与IED设备进行通信,其中的DNP3.0和IEC870-5已成为国际工业界的标准；GD-100可以根据项目的规模由小到大进行系统配置,从而减少和保护用户的投资.GD-100适用于6KV开关站至110KV的变电站的监控. l 国际最先进的技术水平 无论是GE Harris公司的控制、测量产品还是SEL公司的保护产品,其硬件和软件技术始终处于国际同业中的最高水平,而不断推出的新产品,领导着行业的技术发展,因而可确保用户的设备和技术能跟上时代发展的潮流.l 成熟的运行经验GD-100所采用的保护、控制和测量设备,为国际上技术在

6、包括中国在内的世界各地的6KV760KV的电网中已有几万套投入运行.这些设备的稳定、可靠的性能和先进、实用的功能,为电力公司带来了巨大的经济效益和良好的服务声誉.第二章 组网方式和特点2.1组网原则GD-100变电站自动化系统作为电网调度自动化的一个子系统,应服从电网调度自动化的总体设计要求,其配置、功能,包括设备的布置,应满足电网安全、优质、经济运行以与信息分层传输、资源共享的原则.GD-100系统本着提高电网安全、经济运行水平,应用先进的计算机与网络技术,功能有机集成并相应协调,它提高了自动化水平,减少变电站的功能重复与基建投资,可满足变电站自动化与无人值班的工程要求.GD-100系统采用

7、代表国际技术发展潮流、先进的、标准的和成熟的通信网络技术.该系统采用国际标准通信规约协议,充分考虑到网络的开放性、可扩充性以与工程化的等相关问题.GD-100在设计时已考虑到与国内电力通信网的接口问题,其系统支撑软件符合ISO开放系统规定.系统的各类数据、通信规约与网络协议的定义、格式、编程、地址等与相应的电网调度自动化系统保持一致,以适应电力工业信息化的发展要求.GD-100系统能适应电力通信网的多种通信通讯方式,同时还考虑到与电网调度自动化系统、配电自动化系统以与电能计费系统等的接入问题.2.2 组网方式考虑到目前世界上变电站自动化系统的研制状况以与实际应用经验,在6kV 110kV变电站

8、自动化系统的设计中,考虑采用集中与分散相结合的网络构架.基本配置原则如下：- 变电站的主控单元D20或D25,一般采用集中安装在控制室的布置方式；- 保护装置与主控单元的通信采用RS485串行通信；- 对高压侧线路保护和主变压器保护,采用保护与测控设备相对独立配置方案,可采用集中或分散的布置方式；- 低压侧部分,包括出线采用保护和测控合一的配置方式,采用综合型微机保护装置,一般安装在中压开关柜上,也可以集中安装在控制室中.2.2.1 系统组网方式之一D20,GE/SEL该组网方式以D20M主控单元为中心,配合相应的D20 I/O模块、GE和/或SEL公司的微机保护装置,通过RS232和RS48

9、5串行口连接.适合中、小型新建和改造的6kV 110kV变电站应用场合.2.2.2系统组网方式之二D25,GE/SEL该组网方式以D25多功能电子装置为中心,配合相应的D25 I/O模块、GE和/或SEL公司的微机保护装置,通过RS232和RS485串行口连接.适合中、小型新建和改造的6kV 110kV变电站应用场合.D20M主控单元GE保护装置SEL保护装置就地工作站远程工作站调度D20 I/O图1. GD-100变电站综合自动化系统组网方式一图2. GD-100变电站综合自动化系统组网方式二GE保护装置SEL保护装置D25主控单元就地工作站远程工作站调度D25 I/O第三章 系统单元设备3

10、.1 WESDAC D20控制平台3.1.1概述WESDACD20是由GE-Harris公司在加拿大的工厂开发、制造和测试的世界上技术最先进、应用最广泛、运行数量最多的网络分布型控制平台.世界各地已有超过一万套、而国内电网中也有超过700套的D20设备在运行.国内一些OEM的型号,如GR-90、Indactic9033、8894等均为D20产品,但GE-Harris原厂制造和测试的正牌产品型号为WESDACD20.在硬件设计方面,D20采用了高速、低功耗、低噪音、高可靠性、超大规模CMOS控制器件和可编程阵列技术；其结构和性能参数,完全按照欧洲IEC和北美洲IEEE在高电压、强磁场环境中运行的

11、电子设备的抗过电压和强磁场冲击干扰的标准进行设计和试验的.因此,可广泛应用于电力、铁道、油气输送、供水等各类运行环境恶劣、可靠性要求高的应用场合.D20采用网络分布型体系结构,因而可针对各种应用场合按实际需要进行配置.D20系统的最小配置为16点DI、8点DO和8点AI,但可以非常灵活地扩展成一个有几千点或几万点I/O处理能力的数据采集或控制系统.D20主CPU模块采用了标准的VME总线和开放式软件平台,使得D20能够在标准的数据采集和控制功能的基础上,实现广泛的控制应用功能,如变电站的无功电压控制VQC、水轮发电机组的调节控制、配电网络的故障检测、隔离和恢复供电控制.目前,D20可以提供超过

12、二十种以上的标准控制应用,而其功能强大的可编程控制PLC和闭环控制调节PID工具软件,使得用户可以自己编程,实现各种不同的控制应用功能.D20的主CPU模块D20M有七个独立的通信接口和超过140种以上的通信规约库.因此,D20能够方便地与各种计算机主站系统、继电保护设备、自动控制装置、计量与测量表计等进行通信,并利用开放的软件平台和体系结构,构成一套变电站综合自动化系统、水轮发电机组调节控制系统、电度量采集和处理系统等.3.1.2 基本结构与特点基于一种开放的分布式处理配置,D20由以下主要部件组成：l D20M/D20ME 主CPU模块,完成通信与控制处理功能；l D20A 模拟量输入模块

13、,完成直流模拟输入处理功能；l D20S 数字量输入模块,完成数字输入量处理功能；l D20K 控制输出模块,完成控制量输出处理功能；l D20C 组合型输入/输出模块,完成模拟量、数字量输入/输出处理功能；l D20AC 交流模拟量输入模块,完成交流模拟量输入处理功能；l D20KI 控制输出中间继电器模块；l D20Link D20通信网络；l D20电源 D20的工作电源和信号电源；l D20Modem D20与其他计算机主站、卫星RTU或IED通信的调制解调器. 图3为D20控制平台的组屏示意图.辅助电源220V交直流至网、省调调制解调器D20M 主模块 网D20A遥测模块32AID2

14、0S 遥信模块 64DI调制解调器D20K 遥控模块 32DOD20C 多功能模块16DI、8DO、8AI、8A0D20AC 交流采样模块9CT、6PT 现场服务远程服务图3. D20控制平台组屏示意图D20的主要特点：l 作为一个网关Getway,实现各计算机主站、IED设备与RTU之间的信息交换处理.l 多达7个通信接口与计算机主站、IED、RTU进行通信.l 超过140 种的计算机主站和IED的通信规约库.l 多数据库管理实现多主站的通信处理.l 作为一个数据集中器实现与IED和卫星RTU的通信.l 完全集成化的可编程控制逻辑Prologic实现各种自动控制功能.l 提供Windows环

15、境下的组态工具软件,使得D20的数据库定义和参数设置非常方便.l 可方便地增加SCADA或自动控制功能,如PID控制、负荷频率控制、SOE记录仪等.l 可构成双CPU,实现高可靠性的应用.l 支持从最少的24个I/O点到几千甚至上万个I/O点的结构.D20可以适应不同的应用场合,比如：l 新建的变电站、发电厂.l 原有RTU设备更新,可直接安装在原来的机柜中,不需要重新架设电源.l 安装空间有限或电缆长度有限的老站改造、户外安装.3.2 WESDAC D25多功能电子装置D25是一个具备处理电力系统各种测量和控制功能,并具有强大通信能力的多功能智能电子设备,其领先的技术和完备的功能是国际国内同

16、类产品所无法比拟的.D25集成了多种控制、测量和保护功能,支持以太网通信LAN和TCP/IP/DNP、UCA、IEC 60870-5-104网络协议.D25具有的组态方便、可扩展的结构,可靠的性能和免维护特性,是电力系统自动化的各种应用方案的首选产品.3.2.1 D25 的结构D25可选择灵活的输入/输出配置,能适用于各种不同的自动化控制系统方案.D25支持： 最多96个状态量输入； 最多16个控制量输出； 最多16个模拟量输入； 外部系统的通信接口: 以太网或RS-232/RS-485； 两个与外部变电站智能电子设备通信的串行接口； 两个维护组态接口； 一个接收通用时间码信息的接口.3.2.

17、2 D25的功能与现在采用RTU技术的变电站自动化产品相比,D25可以提供以下强大的功能： 强大的通信能力 集成可编程逻辑控制功能 功率和电能计量 数字故障录波DFR 同期检测 顺序控制 操作闭锁 电能质量分析 保护功能3.2.2.1 通信能力- 二个10Mbps以太局域网,10Base-T,10Base-FL或10Base-2可选,支持DNP/TCP/IP、UCA、IEC 60870-5-104协议.- 当一个通道故障时通信功能不受影响.- 串口：二个标准的RS 232 或 RS 485/二个可选以太网接口,传输速率可达38.4Kbps.- 通信规约：支持所有D20规约包括100多种主站和I

18、ED通信规约库；支持UCA 2.0；支 持TCP/IP和ISO标准.- l GOMSFE应用.3.2.2.2 电能质量- 电压和电流对称分量；- 电压和电流不平衡分量；- 可测量谐波次数最高达21次；- 总谐波失真率的测量；- RMS 趋势、曲线；- 电压骤降/跃升记录；- 供电中断记录.3.2.2.3 数字故障录波DFR- 输入模拟量可达15路；- 输入数字量可达96路；- 模拟量每周波采样达64次；- 数字输入量采样频率1000 Hz；- 多种触发能力：输入状态和虚拟状态变化、模拟量越限等24种触发方式.3.2.2.4可编程逻辑控制- 软件PLC功能；- 配置文件可在PC机上运行,程序可远

19、方下载；- IEC 61131-3 应用和编程界面.3.2.2.5 操作闭锁利用D25的可编程逻辑功能,根据现场使用条件可编制出相应的逻辑实现操作控制,用于实现防误操作软件闭锁功能.D25提供的控制操作闭锁技术,简化了变电站的设计、安装、调试和维护工作,省去了相当多的屏位和工作量,减少了基建投资,降低了运行成本.3.3 PowerNet就地人机工作站3.3.1 概述PowerNet是一种基于工业控制机的变电站就地显示和操作的人机界面系统.它具有友好的、适应国内运行和操作习惯的人机界面.其基本运行平台采用目前最流行的.Windows 98或Windows NT多窗口、多任务操作系统,具有高的兼容

20、性和可扩充性,方便用户操作和在线维护.按照系统的要求,PowerNet系统可以采用单机或双机配置.3.4.2 系统主要功能3.4.2.1显示功能系统主接线图显示各电压等级的接线图显示.模拟量、状态量和电度表量参数表的显示.负荷曲线图显示.电压棒图显示.事故追忆显示.报警显示.3.4.2.2报警功能 开关变位报警l 电流越限报警l 电压越限报警l 周波越限报警l 保护动作与报警3.4.2.3历史数据处理l 日报数据保留一个月,月报数据保留一年.l 对历史数据进行日、月检索,并具备对历史数据进行库操作.l 对数据进行日、月统计,并指明该数据在该日的最大值、最小值与出现的时间等.l 保留报警事件开关

21、变位、线路越限、保护报警等200个事件.l 对历史数据库中一个月内的日报数据可进行回顾打印.l 对历史数据库中一年内的月报数据可进行回顾打印.3.4.2.4打印功能l 日负荷报表的定时打印、日负荷曲线的召唤打印,报表自动、召唤打印.l 电能日报、电能月报的定时打印.l 召唤打印.l 随机打印.3.4.2.5计算功能l 功率总加和电能总加计算；l 24小时最大值、最小值、平均值,月最大值、最小值和平均值；l 负荷率和功率因数计算；l 其他辅助计算.3.4.2.6在线维护功能l 各种类型的画面报表的在线编辑功能；l 前景数据的画面报表的在线编辑功能；l 数据库部分内容的在线修改；l 部分运行参数与

22、限额的在线设置、状态修改.第四章 系统的典型设计 变电站规模为110KV线路两回、110KV单母线、110KV/10KV主变压器两台、10KV母线分两段、每段母线接有10回馈线和一组电容器.41结构系统配置结构以下附图所示.4.2 110KV线路保护、控制、测量110KV线路保护由SEL-321-1距离继电器和SEL-351过流继电器组成,实现四段式相间和接地距离保护、零序过流保护、重合闸以与同期检测、振荡跳闸和闭锁逻辑、故障测距、故障录波等功能.SEL-321-1和SEL-351可以经高频通道与对侧保护设备构成输电线路高频纵联保护.若采用光纤或数字通道,SEL-321-1和SEL-351可以

23、与对侧保护设备SEL-321-1和SEL-351构成输电线路数字式镜像位双向通信的Mirrored Bit纵联保护. 110KV线路控制测量由D20AC、D20C和D20KI1构成,分别完成有功、电流、电压、频率、功率因数、电度的测量和状态输入、控制输出功能.D20AC为交流采样模块,因此可以直接接入CT、PT信号.一条110KV线路的保护、控制和测量设备组柜一个.4.3 主变压器保护、控制、测量 变压器保护由SEL-587电流差动继电器和SEL-351过流继电器组成. SEL-587提供二次和四次谐波制动的电流差动保护,与主变的非电量本体保护构成主变的主保护. SEL-351为主变提供过流后

24、备保护功能,包括有复合电压过流保护、110KV测中性点 电压保护、中性点和间隙放电过流保护. 主变压器的控制、测量由D20AC、D20S、D20C、D20KI1构成,分别完成有功、无功、电流、电压、频率、功率因数、电度的测量和状态输入、控制输出功能.D20AC为交流采样模块,可以直接接入PT、CT信号. 一台主变压器的保护、控制和测量设备组柜一个.4.4 10KV线路保护、控制和测量 10KV线路保护、控制和测量采用SEL-351过流保护装置,提供电流速断、定时限和反时限过流保护、重合闸和故障定位、录波以与低周减载等功能.对于非接地系统,SEL-351还可以检测10KV馈线单相接地产生的零序电

25、流.并接入D20完成小电流接地选线报警功能. SEL-351含有高精度的测量元件,可完成功率、电压、电流、频率、功率因数、电度和变电站直流电压的测量、断路器寿命监视等功能. SEL-351提供状态输入、控制输出功能. SEL-351直接安装在10KV开关柜上.4.5 10KV电容器保护、测量和控制 电容器的保护、控制和测量采用SEL-351过流保护装置,提供电流速断、过流、过压、失压、中性点不平衡电流保护、零序电压保护和故障录波等功能. SEL-351含有高精度的测量元件,可完成功率、电压、电流、频率、功率因素、电度和变电站直流电压的测量、断路器寿命监视等功能. SEL-351提供状态输入、控

26、制输出功能. SEL-351直接安装在10KV开关柜上.4.6 10KV分段保护、控制和测量 选用SEL-351作为10KV分段过流保护,与主变后备保护SEL-351配合构成备自投功能. SEL-351高精度测量完成功率、电压、电流、频率、功率因数、电度和变电站直流电压的测量、断路器寿命监视、录波功能. SEL-351完成状态输入、控制输出功能. SEL-351直接安装在开关柜上.第五章系统的供货范围51 GD-100 系统供货范围范例1说明：变电站规模为回110KV进线,桥开关结构；台100KV/10KV主变压器；10KV母线两段,每段有10回出线、1组电容器、1台消弧线圈、10KV母线由桥

27、开关相连.项名：城网/农网110KV终端变电站1.中央控制柜变电站主控制系统1D20 control systemD20 控制系统与软件WESDAC D20M_1 Wesdac D20M+ CPU 模块_1 D20 Power supply电源 WESDAC D20C+CAI1 MODEM11 机柜,辅助电源11 变送器1D20 软件,包括：D20 实时操作系统CCU 并行处理软件D20 实时数据库管理系统D.20链路通信软件PLC 可编程控制逻辑软件CDT PROTOCOL 循环传送通信规约POLLING PROTOCOL问答式通信规约2HUMAN MACHINE INTERFACE人机接口

28、工作站OPERATOR MMI操作员工作站1Intel P III /733/128M M/20G HD/52CDROM/1.44 FD1/20 Color CRT, PrinterSubstation SCADA SoftwareUPS 1KVA/3H Backup3110KV断路器保护,测量,控制,自投控制单元1 WESDAC D20ACL 9CT 5A/6PT 100V11 WESDAC D20C 16DI/8CO21 WESDAC D20KI121 WESDAC D20S1SEL-3513_四段相,负序,零序,残余电流保护_相方向元件,优化接地方向元件_电压与反负荷入侵控制逻辑Load

29、 encroachment_故障录波,故障测距_高/低电压,高/低周波保护_重合闸,断路器寿命监视,直流电源监视_SELogic_可编程控制逻辑_备用电源自投控制逻辑_高精度电流,电压,功率,频率,电度测量_遥信,遥控_3 GE52S 操作箱3_1 机柜14Transformer 主变压器保护、控制、测量柜1 WESDAC D20ACL 6CT 5A/6PT 100V21 WESDAC D20C 16DI/8CO21 WESDAC D20KI121 WESDAC D20S 64DI21 SEL587-T351主变压器保护SEL-587+SEL-3512_电流差动速断保护2_比例制动与可变比例制

30、动差动保护_二,五次谐波制动_四段相间,负序,零序,残余电流保护_相方向元件,优化接地方向元件_复合电压闭锁控制逻辑_中性点接地,间隙接地电流保护,零序电压保护_高/低电压,高/低周波保护_故障录拨,故障测距,事故报告_断路器寿命监视,直流电源监视_SELogic_可编程控制逻辑_备用电源自投控制逻辑_高精度电流,电压,功率,频率,电度测量_2 GE52S 操作箱2_1 机柜1510KV馈线、电容器、消弧线圈的保护、测量和控制单元SEL-351过流继电器24_四段相,负序,零序,残余电流保护_相方向元件,优化接地方向元件_电压与反负荷入侵控制逻辑Load encroachment_故障录波,故

31、障测距_高/低电压,高/低周波保护_重合闸,断路器寿命监视,直流电源监视_同期检测,同期合闸控制_SELogic_可编程控制逻辑_备用电源自投控制逻辑_小电流接地检测_高精度电流,电压,功率,频率,电度测量_遥信,遥控610KV分段断路器保护,测量,控制,自投控制单元SEL-351过流继电器1_四段相,负序,零序,残余电流保护_相方向元件,优化接地方向元件_电压与反负荷入侵控制逻辑Load encroachment_故障录波,故障测距_高/低电压,高/低周波保护_重合闸,断路器寿命监视,直流电源监视_同期检测,同期合闸控制_SELogic_可编程控制逻辑_备用电源自投控制逻辑_高精度电流,电压

32、,功率,频率,电度测量_遥信,遥控7RELAY COMMUNICATION INTERFACE保护通信控制器SEL-2020网络通信控制器3SEL-2800 WITH CABLE光缆与接口4电缆与配件18系统集成、工厂制造与调试19系统设计110现场调试111培训与资料广州与现场5人/3周1资料包括：D20 硬,软件手册1SEL-351,351-587,2020硬,软件手册2工程图纸与资料2MMI软件与使用手册25.2 GD-100 系统供货范围范例2项名: _石化110KV厂南变说明：变电站为2回110KV进线,内桥连接,2台分裂式110KV/6KV主变、4段6KV母线、桥接开关连接、48回

33、6KV出线、8台6KV电容器、3台6KV桥开关.110KV控制设备部分采用GEHARRIS 的D10 模块；6KV 部分中3000KW以上电动机配置光纤纵差保护24回,其余配置电流型速断保护24回.1变电站主控制柜变电站主控制系统D200 control systemD200 控制系统与软件1WESDAC D200M_2 Wesdac D20M+ CPU 模块_1 VME 8MB Memory共享内存储器_1 D200 VME bus assemble slot机箱_1 Westerm D20M VME Terminator总线适配器_1 D200 IRIG-B GPS 卫星时钟同步接口_1

34、D200 Power supply电源WESDAC D10S2MODEM11 机柜,辅助电源1D200 软件,包括：D200 实时操作系统CCU 并行处理软件D200 实时数据库管理系统D.20链路通信软件PLC 可编程控制逻辑软件IEC870-5-101 PROTOCOL问答式通信规约2HUMAN MACHINE INTERFACE人机接口工作站OPERATOR MMI操作员工作站1Intel P III /733/128M/20G HD/CDROM/1.44 FD1/20 Color CRT, PrinterSubstation SCADA Software3110KV Line河油线路保护、控制和测量柜11 WESDAC D20ACL 3CT 5A/3PT 100V11 WESDAC D10C 16DI/8CO11 WESDAC D10KI111 SEL321-1距离保护SEL-321-1+SEL-351R1_四段相间和接地距离保护MHO 和四边形特性_适合于