300MW機(jī)組繼電保護(hù)信息子站系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案.doc

300MW機(jī)組繼電保護(hù)信息子站系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案華電國(guó)際十里泉電廠 邵波摘要 本文通過(guò)介紹華電國(guó)際十里泉電廠繼電保護(hù)故障信息子站系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案.詳述了繼電保護(hù)故障信息子站系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能及技術(shù)特點(diǎn)，客觀分析了建立該系統(tǒng)時(shí)應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題?！娟P(guān)鍵詞】 繼電保護(hù)；故障信息子站；設(shè)計(jì)方案 前言 目前電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化（SCADA/EMS）系統(tǒng)及相關(guān)技術(shù)已經(jīng)非常成熟，電力網(wǎng)絡(luò)一次系統(tǒng)運(yùn)行監(jiān)控、管理、分析的自動(dòng)化水平已經(jīng)得到空前的發(fā)展和進(jìn)步。繼電保護(hù)、安全自動(dòng)裝置和故障錄波器等（以下稱“二次設(shè)備”）作為實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的智能終端裝置，其本身的信息化、智能化水平也很高，但從調(diào)度運(yùn)行管理的角度講，對(duì)于二次裝置的設(shè)備管理、運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視、動(dòng)作定值整定、以及對(duì)二次裝置所記錄的電網(wǎng)異常或故障信息的綜合有效運(yùn)用分析等，仍然較普遍處于較低的自動(dòng)化水平，無(wú)法滿足調(diào)度運(yùn)行管理自動(dòng)化的要求。本文通過(guò)華電國(guó)際十里泉電廠現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，提出了適合我廠的繼電保護(hù)故障信息子站系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案?？陀^分析了建立該系統(tǒng)時(shí)應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題。 繼電保護(hù)故障信息子站系統(tǒng)的建立，實(shí)現(xiàn)了在電力系統(tǒng)發(fā)生故障后將完整的保護(hù)裝置動(dòng)作報(bào)告和錄波報(bào)告迅速傳送到省調(diào)、地調(diào)及相關(guān)繼電保護(hù)部門，使所有關(guān)心故障狀況的人員，能及時(shí)、準(zhǔn)確地掌握電網(wǎng)的故障情況，提高事故的分析處理水平。同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了基層保護(hù)人員在日常運(yùn)行中對(duì)全網(wǎng)微機(jī)型保護(hù)和錄波裝置運(yùn)行狀況的動(dòng)態(tài)、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，大大提高了系統(tǒng)保護(hù)裝置的健康運(yùn)行水平。目 錄一、繼電保護(hù)故障信息子站系統(tǒng)介紹4（一）主要功能 4（二）硬件系統(tǒng)說(shuō)明 5（三）軟件系統(tǒng)概要 6（四）主要技術(shù)特點(diǎn) 8二、設(shè)計(jì)方案 9（一）我廠簡(jiǎn)介 9（二）二次設(shè)備介紹 9（三）設(shè)計(jì)方案 9（四）調(diào)試方案 10三、信息子站在運(yùn)行中的問(wèn)題 10（一）舊型號(hào)保護(hù)問(wèn)題10（二）保護(hù)廠家通訊規(guī)約理解不一樣 11（三）施工分期進(jìn)行 11（四）施工分期行11（五）信息子站主機(jī)柜、采集柜本身問(wèn)題 11結(jié)束語(yǔ) 12參考文獻(xiàn) 12附錄 1211一、繼電保護(hù)故障信息子站系統(tǒng)介紹（一） 主要功能 我廠繼電保護(hù)故障信息子站系統(tǒng)選用山大電力有限公司生產(chǎn)的SDL-8003型繼電保護(hù)故障信息系統(tǒng)SDL-8003作為構(gòu)成繼電保護(hù)及故障信息系統(tǒng)（Power System Relay and Fault Information System , PRFIS。通常由主站系統(tǒng)、變電站子站系統(tǒng)、二次設(shè)備構(gòu)成）的變電站層的子站系統(tǒng)，其主要功能如下：1）數(shù)據(jù)匯集和轉(zhuǎn)發(fā)：作為變電站內(nèi)保護(hù)、錄波器等二次設(shè)備與PRFIS主站系統(tǒng)互聯(lián)的“通信網(wǎng)關(guān)”，可以在節(jié)省通信資源、減小通信處理瓶頸的前提下，實(shí)現(xiàn)主站與二次設(shè)備之間的有效數(shù)據(jù)通信。2)數(shù)據(jù)緩沖：其內(nèi)部配有小型數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)故障數(shù)據(jù)的緩沖處理，從而，增強(qiáng)整個(gè)PRFIS系統(tǒng)的安全可靠性。3)數(shù)據(jù)預(yù)處理：可實(shí)現(xiàn)部分信息預(yù)處理功能（如信息過(guò)濾等），一方面，減輕主站系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)，同時(shí)可以提高數(shù)據(jù)處理的效率。屏蔽設(shè)備的多樣性，提高整個(gè)PRFIS系統(tǒng)的可維護(hù)性和可擴(kuò)充性：SDL-8003配有通訊規(guī)約庫(kù)，可以“即插即用”式地接入不同廠家、不同型號(hào)的二次設(shè)備，同時(shí)對(duì)主站屏蔽接入二次設(shè)備的多樣性，以保證整個(gè)PRFIS系統(tǒng)的可維護(hù)性、可擴(kuò)充性及開(kāi)放性。由SDL-8003子站系統(tǒng)組成的繼電保護(hù)及故障信息系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖所示：錄波器N錄波器1子站主機(jī)省調(diào)中心遠(yuǎn)程接入設(shè)備或MODEM公用電話網(wǎng)或電力數(shù)據(jù)網(wǎng)串行線或以太網(wǎng)以太網(wǎng)或串行線以太網(wǎng)或串行線 國(guó)內(nèi)保護(hù)國(guó)外保護(hù) 地調(diào)中心GPSRS-232站內(nèi)終端站內(nèi)自動(dòng)化系統(tǒng)遠(yuǎn)程終端SDL-8003產(chǎn)品網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖（二）硬件系統(tǒng)說(shuō)明SDL-8003主機(jī)硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)系統(tǒng)采用了當(dāng)今最流行的嵌入式硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想，采用PC104 單板計(jì)算機(jī)作為系統(tǒng)運(yùn)算和管理核心，整個(gè)硬件系統(tǒng)大大減小了體積，同時(shí)提高可靠性。它具有以下特點(diǎn)：1) 主機(jī)裝置化:整個(gè)系統(tǒng)只有2U高度，具有典型的裝置化特點(diǎn)。功耗低。整個(gè)裝置功耗不超過(guò)15W，無(wú)需任何風(fēng)扇進(jìn)行散熱?？山渔I盤、顯示器。根據(jù)需要使用標(biāo)準(zhǔn)的顯示器和PS2鍵盤。支持220V交直流電。外形尺寸符合標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜要求，可直接安裝在機(jī)柜上。2) 板卡廠家:CPU板卡選用世界著名廠家的板卡，設(shè)計(jì)科學(xué)，保證了裝置的整體可靠性。3)接口板的特點(diǎn):接口板由專業(yè)人員進(jìn)行設(shè)計(jì)，具有以下特點(diǎn)：a)422/485/232多種通訊方式兼容?？梢酝ㄟ^(guò)不同的連接方式，在一個(gè)端口中實(shí)現(xiàn)多種通訊方式轉(zhuǎn)換，無(wú)需任何跳線。b)通訊串口與主板卡實(shí)現(xiàn)光電隔離設(shè)計(jì)。所有的通訊端口均采用了光電隔離技術(shù)，保證了SDL-8003主機(jī)運(yùn)行時(shí)不會(huì)受到外界的干擾，串口接口芯片均可以抗1500V靜電放電強(qiáng)度。c)串口聯(lián)接采用RJ45接口，方便可靠。使用該種接口方式，不僅能保證連接的可靠性，同時(shí)也能提供了連接的方便性。裝置外觀圖如下所示：（三）軟件系統(tǒng)概要為實(shí)現(xiàn)SDL-80003的整體設(shè)計(jì)目標(biāo)，充分保證系統(tǒng)的可靠性、可擴(kuò)充性、可維護(hù)性及開(kāi)放性，SDL-8003子站系統(tǒng)重點(diǎn)考慮其軟件體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，采用分層、分布式系統(tǒng)模型，對(duì)上（主站系統(tǒng)）可以實(shí)現(xiàn)裝置本身的“即插即用”，對(duì)下可以實(shí)現(xiàn)“即插即用”地接入任意廠家、任意型號(hào)的二次設(shè)備。SDL-8003軟件體系結(jié)構(gòu)如圖2所示，其關(guān)鍵軟件構(gòu)件包括：1）端口處理線程（含可配置的通信規(guī)約處理程序）2）主處理進(jìn)程3)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)4)事件處理程序5)基于IEC 61850 的 webservice 服務(wù)器SDL-8003同時(shí)提供了豐富的軟件工具，可以就地或遠(yuǎn)程實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)控、數(shù)據(jù)維護(hù)、遠(yuǎn)程調(diào)試、圖形編輯、數(shù)據(jù)分析等豐富、實(shí)用的功能。圖2 SDL-8003軟件系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)主處理進(jìn)程端口處理線程可配置規(guī)約處理端口處理線程可配置規(guī)約處理端口處理線程可配置規(guī)約處理子站 （基于IEC 61850 信息模型的） CORBA 對(duì)象組件IEDLDLNIEDLDLN端口處理線程可配置規(guī)約處理DBMS端口處理線程可配置規(guī)約處理至事件處理服務(wù)器CORBA 服務(wù)器（支持分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)）事件處理 抽象通信接口服務(wù)映射（支持基于IEC 60870 103等的通信服務(wù)）物理IED物理IED物理IED物理中間設(shè)備PRFIS主站系統(tǒng)子站應(yīng)用軟件向上通信服務(wù)界面向下通信服務(wù)界面（四）主要技術(shù)特點(diǎn)1）雙引導(dǎo)啟動(dòng)每臺(tái)SDL-8003主機(jī)均配有一塊DOM（電子盤），一塊硬盤。每塊盤中均可獨(dú)立啟動(dòng)和引導(dǎo)，保證了系統(tǒng)啟動(dòng)、運(yùn)行的可靠性。2）天生的病毒免疫能力由于SDL-8003主機(jī)采用嵌入式linux操作系統(tǒng)，幾乎沒(méi)有什么病毒能感染SDL-8003主機(jī)，從而保證了SDL-8003主機(jī)在健康的“綠色環(huán)境”下運(yùn)行。3）極高的安全性。SDL-8003主機(jī)系統(tǒng)本身自帶防火墻和數(shù)據(jù)加密功能，可以抵御網(wǎng)絡(luò)中其它程序?qū)ζ涞墓艉透`取。同時(shí)通過(guò)防火墻的設(shè)置，可嚴(yán)格限制未經(jīng)授權(quán)的用戶對(duì)SDL-8003主機(jī)的操作，保證了SDL-8003主機(jī)能在安全的環(huán)境下工作。4）信息采集的完備性。子站采集站內(nèi)保護(hù)/錄波器的信息，并完備地保存在本地。5）信息傳輸?shù)挠行?。采集的信息?jīng)過(guò)本地智能預(yù)處理，只把經(jīng)過(guò)濾后的信息上傳，從而實(shí)現(xiàn)信息傳輸和處理的有效性。6）管理/維護(hù)的便捷性。本系統(tǒng)可遠(yuǎn)程進(jìn)行維護(hù)與管理，完全滿足變電站無(wú)人值守化和網(wǎng)絡(luò)化信息處理的發(fā)展趨勢(shì)及要求。7）系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。系統(tǒng)完全裝置化，可象保護(hù)裝置一樣可靠運(yùn)行，無(wú)需人為干預(yù)。8）無(wú)需添加任何硬件設(shè)備，就能完全支持VPN技術(shù)。二、設(shè)計(jì)方案（一）我廠簡(jiǎn)介十里泉電廠是一座建廠32年的老廠?，F(xiàn)擁有 140MW機(jī)組一臺(tái)、300MW機(jī)組兩臺(tái)。升壓站系統(tǒng)分為110KV系統(tǒng)、220KV甲站系統(tǒng)、220KV乙站系統(tǒng).輸電線路：110KV線路5條、220KV線路11條.（二）二次設(shè)備介紹1）二次設(shè)備分布 我廠涉網(wǎng)二次設(shè)備主要集中分布140MW機(jī)組主控室、300MW機(jī)組集控室、220KV乙站網(wǎng)控室三處. 2）二次設(shè)備自動(dòng)化化水平較低二次設(shè)備經(jīng)過(guò)不斷更新改造，仍然不能適應(yīng)電網(wǎng)需求.有些保護(hù)裝置不具備聯(lián)網(wǎng)條件.十里泉電廠保護(hù)裝置一覽表如下屏編號(hào)保護(hù)屏名稱型號(hào)生產(chǎn)廠家安裝地點(diǎn)1#5發(fā)變組保護(hù)WFBZ-01國(guó)電南自140MW機(jī)組主控室2220KV甲站線路RCS-900、LFP-900南瑞140MW機(jī)組主控室3220KV甲站線路PSL-602、PSL603國(guó)電南自140MW機(jī)組主控室4220KV甲站母差RCS-915AS南瑞140MW機(jī)組主控室5220KV甲站高頻切機(jī)RCS-994南瑞140MW機(jī)組主控室6220KV甲站故障錄波器WDGL-山大電力140MW機(jī)組主控室7110KV線路保護(hù)CSL-162B四方140MW機(jī)組主控室8#6、#7發(fā)變組保護(hù)RCS-985南瑞300MW機(jī)組主控室9220KV乙站線路RCS-900、LFP-900南瑞220KV乙站網(wǎng)控室10220KV乙站線路PSL-602、PSL603國(guó)電南自220KV乙站網(wǎng)控室11220KV乙站母差RCS-915AS南瑞220KV乙站網(wǎng)控室12220KV乙站故障錄波器WDGL-V/X山大電力220KV乙站網(wǎng)控室（三）設(shè)計(jì)方案1）硬件安裝根據(jù)我廠實(shí)際，在140MW機(jī)組主控室、300MW機(jī)組集控室分別安裝子站采集柜一臺(tái)。在220KV乙站網(wǎng)控室安裝子站主機(jī)柜一臺(tái).2）布線施工a) 主機(jī)柜與采集柜之間用光纜聯(lián)接b) 主機(jī)柜與光端機(jī)房之間用光纖連接。在光端機(jī)房裝設(shè)接口轉(zhuǎn)換裝置.c) 主機(jī)柜、采集柜與保護(hù)之間用網(wǎng)線聯(lián)接（四）調(diào)試方案a)敷設(shè)光纖連接信息子站主機(jī)屏和各個(gè)小室采集屏，設(shè)備初步調(diào)試保證繼電保護(hù)信息管理系統(tǒng)各部分連接正常。b)敷設(shè)網(wǎng)線，連接信息子站至保護(hù)設(shè)備屏，盡量采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通訊，避免一個(gè)保護(hù)出現(xiàn)問(wèn)題造成通道堵塞。c)設(shè)置保護(hù)裝置通訊地址，裝置地址在設(shè)置的時(shí)候保證全站唯一，取值范圍在1254之間.重啟復(fù)歸保護(hù)設(shè)備，固化裝置地址。d)設(shè)置信息子站串口通訊及網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，和保護(hù)建立通訊連接，通過(guò)信息系統(tǒng)后臺(tái)軟件設(shè)置通訊點(diǎn)表，并核對(duì)點(diǎn)表的正確性保證設(shè)備正運(yùn)行。e)通過(guò)后臺(tái)軟件測(cè)試通訊，調(diào)取保護(hù)設(shè)備所支持的定值、模擬量、開(kāi)關(guān)變位信息獲取保護(hù)錄波，并核對(duì)正確性。三、信息子站在運(yùn)行中的問(wèn)題（一）舊型號(hào)保護(hù)問(wèn)題信息子站在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，尤其是像我廠改造的時(shí)候最麻煩的就是碰到一些老型號(hào)的保護(hù)，如： #1主變保護(hù)、#2主變保#5發(fā)電機(jī)保護(hù)采用南自WFBZ-01保護(hù)不具備通訊條件或者功能支持比較弱，無(wú)法滿足現(xiàn)在多繼電保護(hù)信息多樣化的支持。（二）保護(hù)廠家通訊規(guī)約理解不一樣我廠二次設(shè)備廠家很多，因?yàn)楦鱾€(gè)保護(hù)廠家對(duì)于通訊規(guī)約的理解不一樣，在通訊的時(shí)候會(huì)造成通訊的困難，信息子站系統(tǒng)提前和保護(hù)廠家協(xié)商提前做好相關(guān)規(guī)約的聯(lián)調(diào)測(cè)試工作，將會(huì)大大減輕工程難度。（三）施工分期進(jìn)行由于我廠二次設(shè)備眾多且分散.施工不可能在一期施工，所以子站在施工中一定要有完善的前期施工報(bào)告、設(shè)備調(diào)試報(bào)告，要把所敷設(shè)通訊線、網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、設(shè)備通訊地址、采用規(guī)約情況做一個(gè)詳細(xì)的報(bào)告以便后期進(jìn)行維護(hù)。（四）信息子站硬件和軟件選型信息子站對(duì)于保護(hù)及錄波器的信息采集量比較大，子站長(zhǎng)期穩(wěn)定性就顯得非常重要，所以對(duì)于子站硬件平臺(tái)和軟件平臺(tái)的選型、測(cè)試就顯得非常重要。（五）信息子站主機(jī)柜、采集柜本身問(wèn)題信息子站主機(jī)柜、采集柜本身發(fā)生故障，運(yùn)行人員無(wú)報(bào)警提示。施工時(shí)，將監(jiān)視上述裝置的直流電源。發(fā)生異常時(shí)，由DCS發(fā)出報(bào)警，提醒運(yùn)