35kV变电站综合自动化系统技术分析.docx

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1、35kV变电站综合自动化系统技术分析hesp导语：银田35kV变电站采用的JD2000综合自动化系统，具有3个主要特点：基于数字通讯网络的现场总线式控制系统；面向一次设备的一体化分层分布式设计思想；0引言银田35kV变电站采用的JD2000综合自动化系统，具有3个主要特点：基于数字通讯网络的现场总线式控制系统；面向一次设备的一体化分层分布式设计思想；灵敏丰富的硬、软件组态功能。JD2000系统采用了多项新的计算机技术，综合了国内外继电保护研究的新成果及算法，构成了新一代变电站综合自动化系统。b1功能概述/b本系统的基本任务是：将变电站运行的状态信息，迅速、准确、全面地进行收集，实现继电保护功能

2、，且把相关信息可靠地传送到县调主站端计算机系统，由计算机系统进行处理，通过人机对话方式在图形显示终端上显示，将处理和运算的结果及时告知调度员，以便及时作出有关决策或采取相应的措施，实现无人值班要求。为此本系统提供了数据收集、继电保护、开关遥控、事故追忆和事件顺序记录、人机对话、语言报警等功能。1.1数据收集本系统能对银田变电站进行实时数据收集、处理、转发、事故处理。1.2继电保护功能实现10kV线路的速断、限时速断、过流的三段式电流保护，三相一次重合闸及后加速；主变低压侧开关的三段式电流保护等。1.3遥控操作利用县调显示器上的显示画面，直接选择控制操作对象，进行遥控操作。操作员设置操作员口令字

3、后，系统及时进行返送校核操作，然后方可进行实际操作，力保控制操作正确无误。1.4事故处理事故发生时，县调终端显示器上及时推出相应事故厂站画面，显示事故发生的时间、事故的名称、状态、事故电流数值；并且根据事故的性质产惹事故报警音响或预告报警音响；同时还将事故记录下来便于日后查询。1.5广播时钟由县调向银田变各单元箱广播时钟，使系统时钟获得一致，避免在事故处理、事件顺序记录等方面因主、分站的时间误差而发生错误。本系统每5min向各单元箱广播1次。2主要技术特点2.1分层分布式系统构造系统采用模块化、分层分布式开放构造，确保各控制保护功能的可靠性与可升级性。该综合自动化系统分全站控制级站控层和现地控

4、制级间隔层2层构造，2层之间通过网络互联。本系统在功能分配上采用尽量下放的原则，但凡在现地控制级能够实现的功能绝不依靠通讯网。即便在通讯网完全退出的情况下，各子系统继续完成本间隔保护、测量和显示，同时开关的操作可由站内保留的简易手动操作开关进行。如系统配置图1所示，整个变电站二次系统构造非常明晰，所有设备仅由微机线路保护测控单元、微机主变保护测控单元等组成，面向设备的沟通采样微机保护测控装置等构成现地控制级，由远方县调监控系统实现全站集中控制。2级之间通过网络互联，实现无人值班。2.2面向一次设备的一体化综合保护测控装置所谓一体化装置，就是将一次设备某一间隔单元的保护、测量、控制、通讯等功能集

5、中在一个微机装置内来实现。充分发挥计算机的软硬件的通用性和灵敏性，实现资源分享,综合利用,以到达提高效率、运行可靠、维护方便的要求。img=339,344:/zszl.cepee/cepee_kjlw_pic/files/wx/hndl/2002-4/31-1.jpg/img各间隔单元的硬件构造标准化、规格化、互换性好，采用汇编语言编程，软件实现模块化、构造化、组态化，保护功能主要由CPU所运行的软件决定，而为软件提供运行平台的硬件系统都一样。以银田35kV站为例，其10kV出线保护测控装置具有下面功能：a.本线路有关模拟量IA，IB，IC，Ua，Ub，Uc和有关开关量的收集。b.正常运行时本

6、线路电流、电压及功率的计算。c.各种保护功能如速断、过流、重合闸及低周减载等。d.电能脉冲计量功能。e.经通讯网络传输各种测量计算结果及开关变位、保护动作报告及信息存储。f.接受远方县调下达的断路器分合闸操作命令等。由于装置集成度的提高及CPU功能的加强，该装置只要6种模件：沟通模件、保护CPU模件、逻辑模件、出口模件、电源模件、人机对话通讯模件、底板。这给生产和调试带来了方便。2.2.1沟通量输入插件该插件用于将系统电压互感器、电流互感器的二次侧强电信号转换成保护装置所需的弱电信号，电流量、电压量经电流互感器变为小电流信号，再经电压构成回路变为电压量，经低通滤波和限幅后输出。同时有电磁隔离的

7、抗干扰作用。本模件使用进口大电流端子，可有效防止TA回路开路，能带电插拔。2.2.2保护CPU模件该模件是一个完好的微机系统。主要功能：12路开关量输入、8路开关量输出、14路模拟量输入、串行口通信功能、频率跟踪功能、“看门狗自复位功能。构造如图2所示。输入模拟量经模数转换后，由微机处理器进行运算并与定值比拟，当某项保护动作时，则通过I/O口驱动信号、出口回路。该模件具有完好、严格的抗干扰措施：a.可抑制由电源线串入的干扰。b.采用MAXIM公司电源管理及“看门狗芯片，结合80C196芯片本身的监视定时器，使CPU在电源电压不稳、强大电磁干扰下程序出格、硬件损坏等情况下，能够复位CPU，使之恢

8、复正常。同时闭锁保护出口电源，在连续复位失败时发出告警信号。c.软件具有完善的动态自检功能，保护运行时定时对模数转换器、程序存贮器、数据存贮器、定值存贮器、出口驱动光耦等进行检查，发现故障可及时报警，并闭锁保护出口电源。2.2.3电源模块本模件为逆变电源，输入的直流220V电压首先通过一滤波回路，滤除高频干扰量后再引入；提供不共地的+24V，+5V及15V3组保护用电源；且采用浮空方式，与外壳不相连。同时提供1副常闭接点作电源电压降低或消失信号用；具有过压保护、欠压保护、过功率保护等。2.2.4人机对话模件通讯、显示面板该模件主要完成保护CPU信息的集中与人机对话功能，具有键盘接口、液晶显示、

9、采集CPU模件信息、人机对话功能、串行通讯接口、本地时钟功能、“看门狗自复位功能。2.2.5逻辑板为保护CPU板出口，具有防止误动作的起动继电器、可实现模件当地复归及遥控复归功能，当装置软硬件故障时能闭锁装置出口并告警，具有保护及遥控跳合闸出口的中间继电器等。2.2.6出口模件提供断路器的控制操作出口，具备完备的防跳功能和断路器位置指示功能，容易实现当地手动操作。2.2.7底板实现单元箱各模件之间的连接及装置的输入输出。2.3继电保护功能相对独立综合自动化系统绝不能降低继电保护的可靠性，本系统继电保护按保护对象独立设置，直接由相关的TV及TA输入电气量，动作后由接点输出，直接操作相应断路器的跳

10、闸线圈。装置内保护功能采用中断方式完成，其优先级最高，其它功能只是利用正常运行时CPU大量的空闲时间来完成。保护电流量取自保护专用的TA，以保证在线路故障下较大的电流动态范围。保护动作后通过站内数字通讯网向系统提供报告，但保护功能完全不依靠通讯网，即便网络失效后，各子系统的保护功能仍能独立运行。2.4站内通讯网对于分层分布式变电站综合自动化系统，网络的可靠性是整个系统的关键。选择一个网络主要基于下面几个考虑：网络的拓扑构造，通讯介质和媒介占有控制方式。本系统采用国际上最先进的现场总线LonWorks网络，通过LonWorks网络将各子系统连接起来，远方县调与本地系统通过调制解调器连接，接收调度

11、指令，向上传送实时遥测量、遥信量以及事件顺序记录，实现远方调度及无人值守功能；支持CDT或polling规约；站内通讯媒介选用屏蔽双绞线，整个站内通讯网，连接简单、可靠、明晰、实时性和抗干扰能力强。2.5完善的远动功能该系统提供了完善的远动功能，使县调能及时采集实时运行资料，其遥测、遥信、遥控及遥调功能显著地提高了实时调度效率。远动功能经智能接口单元通信管理机完成。在执行遥测、遥信功能时，通过现地通信网采集实时信息，经过数据整理、打包、上传至县调度所，在执行遥控功能时，将接收到的调度所控制或调度命令，通过现地通信网下传到各单元完成。2.6系统抗干扰能力强，可靠性高采用分层分布式系统构造，各保护

12、测控单元均相对独立是提高可靠性的重要因素，即便在通讯网完全退出的情况下，各间隔都能保证正常工作，十分是继电保护这一重要功能完全独立，进而保证系统的安全运行。设计上采用冗余与闭锁相结合的原则，在软硬件设计中采用了防误操作等措施。保留了简易强电控制回路等人工操作环节，在微机和通讯系统万一失效时，仍可进行人工操作。软件设有开关量变位消抖时间可调的功能，防止信号回路接触不良引起的抖动及电磁干扰影响。沟通采样采用动态频率跟踪技术，减小了由于频率变化带来的测量误差。采用信号隔离和滤波技术，过电压浪涌抑制，防雷击等一系列抗干扰措施，保证系统工作的可靠性和稳定性。装置有热恢复功能和断电保护措施，出现死锁和断电不会丢失内存已有的累计数据和重要的生成数据，自恢复时开关变位信息能反响开关实际位置，不会将错误开关位置信息上传调度，以上措施均提高了系统可靠性水平。该系统是集计算机技术、控制技术、通讯技术和图形显示及电力专业技术相结合的分层分布式综合自动化系统，由于在一些关键环节上采用了当今国际上的新技术，使该系统组态灵敏、可扩大性好、可靠性高、功能完善，是当今变电站综合自动化系统的发展趋势。实际运行表明，该系统具有良好的稳定性、可靠性，具有较大的推广应用价值。0