北京四方公司數(shù)字化變電站解決方案

1、北京四方公司數(shù)字化變電站解決方案北京四方繼保自動化股份 2008年2月 目 錄1.數(shù)字化變電站概述32. 數(shù)字化變電站的系統(tǒng)結構33. 北京四方公司數(shù)字化變電站研發(fā)情況44. 數(shù)字化變電站產(chǎn)品64.1 變電站層64.2 間隔層104.3 過程層115.工程業(yè)績121.數(shù)字化變電站概述隨著經(jīng)濟高速發(fā)展，我國電網(wǎng)規(guī)模不斷擴大，復雜度越來越高。為了保證電網(wǎng)安全、穩(wěn)定運行，需要以信息化推動生產(chǎn)自動化和管理現(xiàn)代化，建立數(shù)字化電網(wǎng)和信息化電力企業(yè)勢在必行。變電站是電網(wǎng)的主要信息源和最終執(zhí)行點，因此實現(xiàn)數(shù)字化變電站是實現(xiàn)數(shù)字化電網(wǎng)的必要條件，有利于實現(xiàn)電網(wǎng)的科學化管理與決策，有助于改善系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性。數(shù)字

2、化變電站的主要特征是“一次設備智能化，二次設備網(wǎng)絡化”。在數(shù)字化變電站中，一次設備的信號輸出和控制輸入均被數(shù)字化，利用網(wǎng)絡通信技術進行傳輸，變電站二次回路設計中常規(guī)的繼電器及其邏輯回路被可編程軟件代替，常規(guī)的模擬信號被數(shù)字信號代替，常規(guī)的控制電纜被光纜代替，節(jié)約了大量資源，簡潔的二次回路設計使變電站自動化系統(tǒng)的可靠性得到進一步提高。數(shù)字化變電站中信息統(tǒng)一建模，實現(xiàn)了信息共享，可以是變電站控制功能更加優(yōu)化。一次設備智能化也節(jié)約了大量變電站建設用地。因此，建設數(shù)字化變電站無論從技術上還是經(jīng)濟上都很有意義。數(shù)字化變電站是變電站自動化技術發(fā)展方向，是目前國內外研究的熱點技術。2. 數(shù)字化變電站的系統(tǒng)結

3、構網(wǎng)絡通信技術是實現(xiàn)數(shù)字化變電站的關鍵技術，IEC61850為數(shù)字化變電站提供了完整的網(wǎng)絡通信解決方案。目前國內外數(shù)字化變電站都是遵循IEC61850標準進行設計的。如下圖所示，IEC61850標準將變電站從網(wǎng)絡通信角度分為三層：變電站層、間隔層和過程層。3. 北京四方公司數(shù)字化變電站研發(fā)情況IEC61850標準是數(shù)字化變電站的核心技術，通過這個標準使不同廠家的一次、二次設備具有互操作性，能夠被集成為一個系統(tǒng)。北京四方公司從1999年開始就密切跟蹤研究IEC61850技術。當時IEC61850還處于CD（委員會草案版本）階段。北京四方公司發(fā)表了國內最早一批IEC61850研究論文，這些論文已被

4、美國EI索引，被同行多次引用。北京四方公司具有一支高水平的IEC61850研發(fā)團隊，該團隊一直積極參與IEC TC WG10、CIGRE（國際大電網(wǎng)會議）的相關活動，并與KEMA等多個國際機構有合作關系，熟悉并掌握IEC61850最近動態(tài)。對于數(shù)字化變電站，我們采取了“整體規(guī)劃，積極研究，分布推廣”的策略。我們對數(shù)字化變電站的3 層設備進行了統(tǒng)一的產(chǎn)品研發(fā)規(guī)劃，全面進行研發(fā)?？紤]到電網(wǎng)的安全性，在產(chǎn)品推廣方面，我們本著謹慎負責的原則，采取了循序漸進的方式。按照先2層（變電站層、間隔層）系統(tǒng)，后3層（變電站層、間隔層和過程層）系統(tǒng)，先低壓站，后高壓站的原則穩(wěn)步推進。北京四方公司2004年3月完成

5、IEC61850預研系統(tǒng)的研制，這是當時國內唯一能夠運行的IEC61850系統(tǒng)。通過該系統(tǒng)，驗證和探索了技術路線，培養(yǎng)了人才隊伍，為工程化開發(fā)積累了寶貴的經(jīng)驗。北京四方公司2005年完成工程化開發(fā)，開發(fā)出支持IEC61850的新一代變電站自動化系統(tǒng)CSC-2000（V2）。2005年11月該系統(tǒng)通過了中國電力科學研院的檢測和中國電機工程學會組織的技術鑒定。CSC-2000（V2）是國內第一套通過檢測和鑒定的IEC61850系統(tǒng)。2006年6月、8月北京四方公司在西安市投運行了2個110kV IEC61850變電站。這是國內最早投運的一批IEC61850變電站工程。2006年針對數(shù)字化變電站設計

6、的合并單元、變壓器保護、線路保護分別開始掛網(wǎng)運行。2007年6月北京四方公司在陜西電網(wǎng)成功投運330kV聶劉變（涇河變）電站工程。聶劉變是國內投運的第一個使用IEC61850技術的330kV變電站，是當時國內投運的電壓等級最高、系統(tǒng)集成度最高（4家設備）、間隔層設備數(shù)目最多（86臺保護/測控裝置）的IEC61850變電站。四方公司作為該變電站的系統(tǒng)集成商，不使用保護管理機等協(xié)議轉換設備，而通過IEC61850直接將其它3個廠家的保護裝置接入CSC-2000（V2）的監(jiān)控、遠動系統(tǒng)，實現(xiàn)了不同廠家設備的互操作。2008年7月北京四方公司將投運湖北武漢東500kV IEC61850變電站。2008

7、年12月北京四方公司將投運河北唐山郭家屯220kV全數(shù)字化變電站。該工程是華北電網(wǎng)公司重點科技項目，全面采用ECT/EPT，全面取消二次控制電纜，利用網(wǎng)絡通信完成信息采集和保護跳閘。北京四方公司作為系統(tǒng)集成商將為該工程提供絕大部分二次設備，并完成系統(tǒng)集成。北京四方公司積極參與國調中心組織的IEC61850互操作實驗，并取得了良好成績。2006年至今四方公司先后與ABB、SIEMENS、AREVA、SEL、GE成功進行了IEC61850互操作實驗。北京四方公司的CSC-2000（V2）系統(tǒng)和間隔層全系列設備通過了中國電科學研究院IEC61850一致性測試。 2008年1月北京四方公司間隔層全系列

8、產(chǎn)品通過國際權威機構荷蘭KEMA公司的IEC61850一致性檢測和認證。北京四方公司已成為國際上少數(shù)實現(xiàn)間隔層全系列產(chǎn)品通過KEMA測試和認證的公司。4. 數(shù)字化變電站產(chǎn)品北京四方公司研發(fā)了數(shù)字化變電站全系列二次設備，能夠提供數(shù)字化變電站完整解決方案。4.1 變電站層變電站層主要包括監(jiān)控系統(tǒng)、遠動系統(tǒng)、故障信息子站等設備。監(jiān)控系統(tǒng)適用范圍適用于1000kV及以下各個電壓等級的變電站。硬件平臺： DELL 、HP、IBM等32位PC機、PC工作站/服務器；研華、SIEMENS等32位PC工控機；各種 64位 UNIX工作站 /服務器軟件平臺：操作系統(tǒng)： UNIX；Windows NT/2000/

9、XP。支持UNIX、Windows混合架構數(shù)據(jù)庫： Oracle；MS SQL Server；Postgre SQL。 產(chǎn)品功能 實現(xiàn)四遙功能遙測量：可監(jiān)視的遙測量包括電壓、電流、溫度、頻率、功率等。遙信量：可監(jiān)視的遙信量包括斷路器、刀閘、手車位置、壓板狀態(tài)、分接頭位置、保護動作信號和告警信號等。電度量：監(jiān)視智能電度表和脈沖電度表上送的線路及主變各側的電度量。遙控量：對斷路器、電動刀閘實現(xiàn)遠方控制，對軟壓板進行遠方投退。支持雙席位遙控。 報警功能分類報警：對遙測越限、開關變位、保護信息等告警事件進行分類報警；支持用戶自定義報警分類的功能。聲光報警：可靈活設置鈴笛報警、語音提示報警、模擬光字牌閃

10、爍、遙信變位閃爍等報警方式。支持計時、計次報警和報警延時過濾等功能。具備短信告警功能。 事故追憶功能支持多種方式事故追憶，事故追憶間隔1-5S可配置。主接線圖上支持事故動態(tài)回放。 強大的圖形功能具備圖庫一體化功能。支持自動拓撲、動態(tài)著色功能。支持自動事故推圖。 強大的數(shù)據(jù)庫功能具備模板庫功能，減少組態(tài)工作量支持實時庫在線修改功能，便于系統(tǒng)的維護和擴展 報表、曲線功能在線管理報表、曲線，提供多種數(shù)據(jù)統(tǒng)計方式，充分滿足變電站對報表和曲線的需求。支持報表定時打印功能。支持報表導出為Excel格式文件。 報警瀏覽功能按間隔或事件類型，查看變電站曾經(jīng)發(fā)生過的所有告警事件。支持報警信息導出為Excel或者

11、Html格式文件。 自動電壓、無功控制（VQC）功能根據(jù)預定的控制策略，自動實現(xiàn)對母線電壓和進線功率因數(shù)的調節(jié)。 支持獨立五防功能通過與國內多個五防廠家（如珠海優(yōu)特、珠海共創(chuàng)、錦州拓新、南陽川光、南瑞農(nóng)電所、江蘇蘇源舜達等公司）配合，實現(xiàn)完善的五防功能。 一體化五防功能監(jiān)控系統(tǒng)支持一體化五防功能，具有完備的五防邏輯判斷、操作票組態(tài)、電腦鑰匙和鎖具支持等功能。 支持IEC61850標準便于實現(xiàn)各個廠家裝置的互操作；對于不支持IED61850標準的裝置可以轉為現(xiàn)有協(xié)議接入，解決了過渡期兼容問題。 具備繼保工程師站功能定值管理功能：包括定值召喚、修改、下傳、固化和切換。可以召喚裝置的版本號、采樣值和

12、動作歷史記錄?？梢哉賳静⒉榭幢Ｗo裝置的分散式錄波。 國際化支持已經(jīng)支持中文環(huán)境和英文環(huán)境。適用于國際市場的多語言環(huán)境。 加強的權限驗證功能支持密碼驗證、刷卡驗證和指紋驗證等多種權限驗證方式。主要技術指標a) 系統(tǒng)容量：遙信量：30000點遙測點：10000點遙脈點：10000點遙控點：5000點b) 各工作站CPU負載率：正常情況下：20；電力系統(tǒng)故障情況下：40； c) 畫面實時數(shù)據(jù)更新時間： 2s；d) VQC可控設備個數(shù)： 主變：無限制電容器/電抗器：無限制 CSC-1320站控級通信裝置 適用范圍CSC-1320站控級通信裝置是基于32位微處理器芯片的通信產(chǎn)品，采用領先的嵌入式操作系統(tǒng)

13、，多插件的設計方式，負載分擔支持多種協(xié)議間的靈活轉換，友好的人機交互功能及配置和調試工具，其主要用于變電站自動化系統(tǒng)的站控級通信設備，適用于各種電壓等級、不同規(guī)模、不同功能要求的變電站自動化系統(tǒng)中，具有運行方式靈活、易于擴展、適應協(xié)議多、調試維護方便等優(yōu)點。 產(chǎn)品功能 遠動應用：CSC-1320裝置可與遠動調度端通信，可實現(xiàn)多個通道、多種遠動協(xié)議同時運行，同一物理通道可以有多個邏輯RTU；支持各種遠動協(xié)議DL451-91（部頒CDT）、DL/T6342002（idtIEC60870-5-101）、DL/T6342002（idtIEC60870-5-104）、DNP3.0、DL 47692等常用

14、遠動協(xié)議。變電站內協(xié)議支持IEC61850、CSC2000協(xié)議、DL/T 6671999（IEC60870-5-103）等。CSC-1320裝置可以通過GPS時鐘同步裝置或者調度端的對時功能，還支持IRIG-B碼電平對時方式。并且能做到遠動遙測數(shù)據(jù)824小時斷面存儲。 保護及故障信息系統(tǒng)子站的應用：CSC-1320裝置可以作為RS-485、RS-232、以太網(wǎng)、LonWorks網(wǎng)絡等各種通信接口和各種應用協(xié)議的轉換裝置。保護接入支持的協(xié)議有CSC2000協(xié)議、DL/T 6671999（IEC60870-5-103）協(xié)議、LFP協(xié)議、1994協(xié)議、MODBUS協(xié)議、IEC61850標準等。主要技

15、術指標a) 測量精度：電流、電壓：0.2% ； 功率：0.5%；頻率：0.01Hzb) 刷新時間：CSC-1320上送到調度端的時間與協(xié)議、波特率、數(shù)據(jù)量有關系。以CDT協(xié)議在1200波特率條件下滿足：狀態(tài)變化1s 重要遙測2s 次要遙測5s 一般遙測10sc) 平均無故障時間MTBF：大于30000h；d) 環(huán)境：溫度-2540；濕度5%95%；氣壓 80kPa110kPae) 無硬盤、無風扇、低功耗設計。EMC全面通過四級。4.2 間隔層間隔層主要包括各種測控裝置、保護裝置以及測保一體化裝置。北京四方公司能夠提供適用于數(shù)字化變電站的全系列間隔層裝置。這些裝置采用統(tǒng)一軟硬件平臺設計，盡管各自

16、的應用功能不同，但對數(shù)字化變電站支持方面具有如下相似性。這些裝置位于變電站的間隔層，向上能通過雙以太網(wǎng)以IEC61850-8-1與變電站層的監(jiān)控、遠動、故障信息子站等設備通信，向下能與過程層的合并單元、智能單元等設備進行通信，取消電纜硬連接，簡化二次回路。裝置支持采樣值（SV）和面向通用對象的變電站事件（GOOSE）功能，滿足數(shù)字化變電站需求。裝置可以按照IEC61850-9-1與過程層合并單元通信，接入采樣值信息。裝置可以按照IEC61850定義的GOOSE服務與間隔層其它裝置進行信息交換完成邏輯配合，也可以與過程層智能單元進行通信，實現(xiàn)對一次設備的信息收集和保護、控制功能。這些裝置都通過國

17、際權威機構荷蘭KEMA公司IEC61850一致性檢測與認證，具備良好的互操作性。對每類裝置的詳細功能描述，可參閱裝置說明書。北京四方公司CSI-200EA系列測控裝置、CSC100系列高壓線路保護裝置、CSC160系列中壓線路保護裝置、CSC326系列變壓器保護裝置、CSC150系列母線保護裝置和CSC200系列低壓保護測控一體化裝置等6大系列裝置通過國際權威機構荷蘭KEMA公司的IEC61850一致性測試和認證。這說明北京四方公司的產(chǎn)品具有良好的一致性和互操作性。 4.3 過程層過程層設備主要包括合并單元和智能操作箱。 合并單元 合并單元負責接收整理ECT/EPT的模擬量采樣值，并將這些數(shù)據(jù)

18、按照IEC61850-9-1整理，發(fā)送給間隔層設備。北京四方公司的合并單元能夠與國內外主要廠家的電子互感器配合使用。4.3.2 智能操作箱JFZ-600系列智能操作箱按間隔配置，完成所在間隔的信息采集、控制以及部分保護功能。包括斷路器、隔離刀閘、地刀的監(jiān)視和控制。對于變壓器附近就地安裝的智能操作箱，完成對非電量接點、檔位、溫度等的采集。JFZ-600系列智能操作箱還可以完成部分就地實現(xiàn)的保護功能，如變壓器的非電量保護功能、斷路器的非全相保護功能（無電流判據(jù)）。裝置的主要特點(1) 配置靈活可靈活配置，它能滿足不同間隔的需求。裝置內部各插件按模塊化標準設計，相互之間通過內部總線連接，可根據(jù)實際工

19、程需要簡單地進行積木式插接。(2) 支持IEC61850標準 裝置支持IEC61850標準，具有面向通用對象的變電站事件（GOOSE）需要的100M以太網(wǎng)接口，可以通過GOOSE報文與保護、測控裝置進行通信，可提供符合IEC61850標準的模型。(3) 就地操作功能裝置面板上配有就地緊急操作按鍵，緊急情況下高級用戶可直接進入就地操作狀態(tài)，對主接線圖上對應的斷路器、刀閘等直接進行分合操作。(4) 完整的事件記錄裝置配有大容量FLASH芯片，可保存相關操作及事故、SOE記錄、告警記錄，掉電數(shù)據(jù)不丟失，便于事故原因分析。(5) 自動檢測裝置各插件出廠前經(jīng)過專用設備的自動檢測，無人工干預，可靠性高。(

20、6) 自我診斷裝置具有完善的自診斷功能，運行過程中如果有某塊插件工作異常，能馬上通知運行人員，并指明故障位置。裝置能夠監(jiān)視每一個開出節(jié)點的動作情況。(7) 結構特點內部插件設計為前插拔方式，現(xiàn)場調試、故障維修方便。強弱電端子分開，同樣具備背插拔方式的優(yōu)點。裝置接線方式為后接線方式，通過32針端子引出，直接接屏端子，取消了橫梁端子，減少了中間環(huán)節(jié)，提高了可靠性。(8) 通用硬件平臺，易升級，擴展性強5.工程業(yè)績5.1已投運工程方式工程名稱四方提供集成其他廠家保護系統(tǒng)集成商110kV西安曹李村變電站監(jiān)控系統(tǒng)，全四方保護含母差、中壓線路保護、變壓器保護、 母線保護、低壓饋線保護。無110kV西安朱雀

21、變電站監(jiān)控系統(tǒng)，全四方保護含母差、中壓線路保護、變壓器保護、 母線保護、低壓饋線保護。無330kV陜西聶劉（涇河）變電站監(jiān)控系統(tǒng)，高壓線路保護、中壓線路保護、變壓器保護、低壓饋線保護。南瑞繼保、國電南自、深圳南瑞220kV唐山曹妃甸變電站監(jiān)控系統(tǒng)，高壓線路保護、中壓線路保許繼220kV湖北沙湖變監(jiān)控系統(tǒng)，高壓線路保護、中壓線路保南瑞繼保，許繼，深圳南瑞保護供應商220kV 廣州鹿鳴變中壓保護、CSC246A備自投220kV唐山興隆莊變高壓線路保護、中壓線路保護220kV紹興外陳變110kV測保裝置，低壓饋線保護。5.2未投運工程方式工程名稱四方提供集成其他廠家保護系統(tǒng)集成商500kV湖北武東變

22、電站監(jiān)控系統(tǒng)，高壓線路保護，變壓器保護，低壓測保系列南瑞繼保，許繼，深南瑞220kV湖北潛東變監(jiān)控系統(tǒng)，高壓線路保護、中壓線路保護，變壓器保護，低壓測保系列110kV湖北全力變監(jiān)控系統(tǒng)，中壓線路保護，變壓器保護，低壓測保系列330kV寧夏石空變監(jiān)控系統(tǒng)，高壓線路保護，低壓測保系列南瑞繼保，許繼，深南瑞，220kV唐山郭家屯數(shù)字化變電站監(jiān)控系統(tǒng)，線路光纖縱差保護，變壓器保護，母差保護，中壓線路保護，低壓測保系列，斷路器智能操作單元國電南自，南京新寧保護供應商220kV浙江外陳變中壓線路、母聯(lián)測保一體裝置、低壓測保一體裝置廣州220kV伍仙門變CSC246備自投220kV唐山豐登塢變高壓線路保護、中壓線路保護湖北220kV香爐山變高壓線路保護，中壓線路保護，變壓器保護湖北武漢220kV洋橋低壓測保一體裝置湖北武漢220kV德勝堂/岱家山/李家墩工程高壓線路保護，低壓測保一體裝置湖北宜昌江南500kV變電站工程高壓線路保護，低壓測保一體裝置天津陳甫220kV數(shù)字化變電站線路光纖縱差保護河北保定安新220kV數(shù)字化變電站線路光纖縱差保護河北邯鄲大名220kV數(shù)字化變電站線路光纖縱差保護廣東佛山西江500kV數(shù)字化變電站線路光纖縱差保護，斷路器保護，變壓器保護，母差保護5.3 聶劉（涇河）330kV變電站聶劉（涇河）變系統(tǒng)涉及：l 變電站層：監(jiān)控系統(tǒng)，遠動系統(tǒng)，系統(tǒng)配