kvcsc綜自系統(tǒng)剖析課件

變電站綜合自動化系統(tǒng)CSC-2000———四方公司關于變電站綜合自動化技術匯報1◆變電站綜合自動化的整體介紹◆變電站綜合自動化在變電站中的具體實現-典型配置圖◆監(jiān)控系統(tǒng)主站的具體介紹◆變電站綜合自動化在實現過程中需要注意的事項◆CSI200E和CSM300E

內容介紹2一、變電站綜合自動化的整體介紹

◆變電站綜合自動化的定義◆

變電站綜合自動化的發(fā)展歷程◆

變電站綜合自動化實現的功能及對應的產品◆

分層分布式綜自系統(tǒng)的兩種結構◆

常規(guī)變電站與綜自站在設計理念上的差別◆

綜自站的特點和優(yōu)點◆

繼電保護和微機監(jiān)控的發(fā)展趨勢◆

相關圖片3*全國第一套微機保護裝置----1984華北電力大學*全國第一套分布式綜合自動化系統(tǒng)----1994大慶*全國第一套就地安裝保護裝置----1995CSL200A*全國第一套220kv綜合自動化變電站----1996珠海南屏*全國第一套全下放式220kv綜合自動化變電站----1999丹東*全國第一套全國產500kv綜合自動化變電站----1999南昌*全國第一套將專家系統(tǒng)應用到變電站綜合自動化系統(tǒng)中--2000*國內第一家引進現場總線LonWorks返回4變電站綜合自動化的定義*以計算機技術為基礎*以數據通訊為手段*以信息共享為目標返回5綜合自動化實現的功能保護和重合閘功能四遙功能電度采集五防功能自動裝置(VQC,接地選線,備自投,低周減載)故障錄波專家系統(tǒng)CSL系列,CST系列,CSBD系列CSD系列,CSI系列CSN系列博瑞CSM系列采用分散錄波基于WIZCON平臺返回6綜合自動化發(fā)展歷程1.全集中式階段2.大RTU方式3.分層分布式階段返回7全集中式方案DIDOAI返回8大RTU方案保護RTUAI板DI板DO板保護保護保護返回9分層分布式方案StationAB8B9C1T1T2B1B2B3B4B5B6C7C2B7DEC3000AXPAlpha1252123123123123123123123123123123123123123123123IEDIEDIEDIED10管理機模式保護測量控制保護測量控制保護測量控制保護測量控制RS232/484CONTROLCENTREStationAB8B9C1T1T2B1B2B3B4B5B6C7C2B7DEC3000AXPAlpha1252123123123123123123123123123123123123123123123網絡返回11兩層式結構CONTROLCENTRESUBSTATIONCONTROLGStationAB8B9C1T1T2B1B2B3B4B5B6C7C2B7DEC3000AXPAlpha1252123123123123123123123123123123123123123123123現場總線

返回12IEC61850的三層結構PROCESSINTERFACEPROCESSINTERFACE保護監(jiān)控其他保護監(jiān)控其他StationAB8B9C1T1T2B1B2B3B4B5B6C7C2B7DEC3000AXPAlpha1252123123123123123123123123123123123123123123123StationAB8B9C1T1T2B1B2B3B4B5B6C7C2B7DEC3000AXPAlpha1252123123123123123123123123123123123123123123123CONTROLCENTREStationAB8B9C1T1T2B1B2B3B4B5B6C7C2B7DEC3000AXPAlpha125212312312312312312312312312312312312312312312313模擬傳輸

點對點,無靈活性可言,且傳輸的信息量小,適用于全集中式階段和大RTU方式基于RS232的傳輸

解決了傳輸信息量的問題,但仍然是點對點的傳輸,靈活性差,適用于大RTU的階段基于RS485的傳輸 傳輸信息量大,可以連成網絡,但網絡的節(jié)點數減少,且為主從式,限制了傳輸的效率.適用于大RTU方式和小規(guī)模分布式網絡基于以太網絡的傳輸

傳輸信息量及速度極大，網絡連接，平等結構，隨著近年基于芯片的系統(tǒng)和光纖傳輸技術逐漸成熟，在變電站控制領域得到日益廣泛的應用。適用于大規(guī)模的分層分布式控制系統(tǒng)基于現場總線的傳輸

信息量較大,網絡傳輸,結點數較多,可靠性大大提高,平等式的結構和優(yōu)先級的機制保證了重要信息的實時性,但信息傳輸的速度相對于錄波數據傳輸等要求有差距.適用于中等規(guī)模的分層分布式階段14至調度所保護裝置故障錄波當地監(jiān)控遠動計費電表高壓開關場常規(guī)變電所二次系統(tǒng)結構圖至調度所至公用電話網工程師站站內通訊網遠動功能終端就地監(jiān)控終端間隔功能終端#1變電站層網絡層間隔層間隔功能終端#2變電站綜合自動化系統(tǒng)結構圖面向功能的設計面向間隔的設計返回15分布式變電站綜合自動化系統(tǒng)的特征和優(yōu)點特征：

綜合的保護和控制綜合IED（IntelligentElectronicDevices)裝于開關設備上或離開關設備較近的地方IED與通訊網相連分散的數據采集(一般為交流采樣)和輸入輸出功能RTU－主要承擔規(guī)約轉換(不承擔數據采集和輸入輸出)大大減少二次電纜取消光字牌屏和中央信號屏，簡化控制屏，減

少屏柜，節(jié)省占地空間大大減少硬件重復設置(一處采集全網共享)減少設計、安裝、調試和維護工作量(系統(tǒng)簡潔、有層次、標準化)系統(tǒng)實時性、可靠性高，靈活性好性能/價格比高提高自動化水平和管理水平優(yōu)點：返回16繼電保護和微機監(jiān)控的發(fā)展趨勢中低壓保護走向功能綜合,分散就地安裝二次設備面向對象--電力系統(tǒng)間隔的設計對高壓系統(tǒng),保護強調完全獨立測控系統(tǒng)按間隔設計，分散至間隔單元布置測控單元應直接連至變電站主網系統(tǒng)三種布置：就地.小間和控制室返回17南昌站500KV保護小間返回18南昌站220KV保護小間返回19220千伏丹東新興變電站220千伏開關場小室返回20遼寧丹東變66KV戶外保護柜返回21二、變電站綜合自動化在各電壓等級變電站中的具體實現◆110KV變電站的典型配置◆110KV變電站網絡層主網的選擇－－LonWorks◆相關圖片22進線進線CSL216E出線所用電容器所用CSP215ECST312ECSB21ACSL207ECSB21ACST31ACST200BCSR22BCSI200ESCX-11JCSI200ECSL164B/CSL103CCSC161/CSC163CSC326CSR22BCSI200ECSX-11JCSI200E110KV變電站間隔配置圖23變電站層網絡層間隔層區(qū)調縣調通道接口主站1通道接口主站2通道接口主站3通道接口主站4顯示器PC機

打印機

主站5當地監(jiān)控工程師站公用電話線PC機PC機主站6MODEM遠方工程師站

10kV

線路保護

CSL216B

10kV

電容器保護

CSP200A主變保護CST213ACST31A

斷路器控制單元

CSI301A

備自投

CSB21A

綜合測量單元

CSD12A分段保護

CSL216B接地變保護

CST301A

專用測量單元

CSD12ALON雙絞線網裝于開關柜上主變保護柜備投柜公用柜

電度表柜

電度表1

電度表n輔助接口其它裝置或系統(tǒng)110kV

變電站典型配置圖返回24110/35kV變電站典型配置圖返回CSL216ECSI200ECST231BCSP215ECSB21ACST312E遠動CSM300EA當地監(jiān)控CSM100CCSM300EB直流、電度表工程師站站控層設備網絡層間隔層設備25工程師站以太網1以太網2220/500kV變電站典型配置圖。。。保護1

CSL101A收發(fā)訊機保護2

CSL101A收發(fā)訊機測控單元

CSI200B遠方跳閘

CSI125A間隔保護小室N。。。測控單元

CSI200E遠方跳閘

CSI125A間隔LON1LON2保護1

CSL101A收發(fā)訊機保護2

CSL101A收發(fā)訊機測控單元

CSI200B遠方跳閘

CSI125A間隔保護小室1。。。測控單元

CSI200E遠方跳閘

CSI125A間隔LON1LON2遠動主站1遠動主站2其它功能工作站五防主站當地監(jiān)控主站1當地監(jiān)控主站2打印服務器至調度1至調度2DB1DB2至公共電話網返回26CSI200E測控單元繼電保護CSL101A繼電保護間隔1CSI200E測控單元繼電保護CSL101ALON1繼電保護間隔N變電站一次開關場遠動主站1遠動主站2其它功能工作站五防主站當地監(jiān)控主站1當地監(jiān)控主站2打印服務器工程師站至調度1至調度2以太網1以太網2至公共電話網LON2LON1LON2DB1DB2返回27工程師站以太網1以太網2繼電保護1

CSL101A收發(fā)訊機繼電保護2

CSL101A收發(fā)訊機分相操作箱電壓切換箱測控單元

CSI200E測控單元（CSI200E）：1.按間隔設計，分布式布置2.直接連接至監(jiān)控主網3.承擔間隔RTU功能4.功能配置:（1)遙測:本線路電壓、電流、功率等（2）遙信：斷路器、刀閘位置信號斷路器本體機構有關信號（3）遙控：斷路器、刀閘的帶防誤閉鎖的遙控輸出（4）其它：用通訊方式收集繼電保護的動作信號,收集脈沖或數字電度表的輸出LON1LON2遠動主站1遠動主站2其它功能工作站五防主站當地監(jiān)控主站1當地監(jiān)控主站2打印服務器至調度1至調度2DB1DB2至公共電話網返回28什么是現場總線

現場總線是用于現場儀表與控制系統(tǒng)和控制室之間的一種全分散、全數字化、智能、雙向、互聯、多變量、多點、多站的通信系統(tǒng)?？煽啃愿摺⒎€(wěn)定性好、抗干擾能力強、通信速率快，系統(tǒng)安全符合環(huán)境保護要求，造價低廉，維護成本低是現場總線的特點?，F場總線技術的主要特點

完全替代4－20mA模擬信號，實現傳輸信號數字化，從而易于現場布線，

且降低了電纜安裝和保養(yǎng)費用，增加了可靠性?？刂?、報警、趨勢分析等功能分散在現場儀表和裝置中，簡化了上層系統(tǒng)。各廠家產品的交互操作和互換使用，給用戶進行系統(tǒng)組織提供了方便。實現自動化儀表技術從模擬數字技術向全數字技術的轉化，自動化系統(tǒng)從

封閉式系統(tǒng)向開放式系統(tǒng)的轉變。返回29現場總線的變革現場總線對當今的自動化帶來以下7個方面的變革用一對通信線連接多臺數字儀表代替一對信號線只能連接一臺模擬儀表；用多變量、雙向、數字通信方式代替單變量、單向、模擬傳輸方式；用多功能的現場數字儀表代替單功能的現場模擬儀表；用分散式的虛擬控制站代替集中式的控制站；用控制系統(tǒng)FCS代替集散控制DCS；

變革傳統(tǒng)的信號標準、通信標準和系統(tǒng)標準；變革傳統(tǒng)的自動化系統(tǒng)的體系結構、設計方法和安裝調試方法。返回30LONWORKS技術簡介美國Echelon公司推出的Lonworks網絡該公司主要領導人:

Dr.OshmanChairmanandCEO曾是IBM副總裁

Mr.MarkkulaViceChairman是蘋果計算機公司總裁網絡芯片：

Neuron芯片由Motorola和東芝兩大公司生產，含三個CPU其中兩個CPU有固件承擔了ISO規(guī)定的開放式計算機網絡互聯系統(tǒng)的七層規(guī)約的六層，僅應用層可由用戶編程，由第三個CPU執(zhí)行。目前擁有用戶2500個公司，覆蓋各行各業(yè)，包括：AT&T、GM、IBM、Motorola、英國NationalGridCompany、Bell…ABB等。截止98年底，已有1700萬個Lon網絡節(jié)點在各種應用系統(tǒng)中運行。返回31Lonworks的技術特點Lonworks是由美國Echelon公司推出的實時測控網絡，其主要技術特點有：1.采用LonTalk通信協議，該協議遵循國際標準化組織ISO定義的開放系統(tǒng)互連OSI全部七層模型，網絡協議開發(fā)，可以實現互操作。2.可在任何通信介質下通信，包括雙絞線、電力線、光纖、同軸電纜、射頻電纜和紅外線，

并且多種介質可以在同一網絡中混合使用。3.網絡操作系統(tǒng)結構可以使用主從式、對等式或客戶/服務式結構。4.提供總線型、星型、環(huán)型、混合型等網絡拓撲結構。5.改善了CSMA，采用一種新的稱之為Predictivep-persistentCSMA，可以在負載較輕時使

介質訪問延遲最小化，而在負載較重時使沖突的可能最小化。6.網絡通信采用面向對象的設計方法，LONWORKS技術將其稱之為“網絡變量”，不但

節(jié)省了大量的設計工作量，同時增加了通信的可靠性。7.通信的每幀有效字節(jié)數可以從0到288個字節(jié)。8.通信速率為78Kps/2700m、1.25Mbps/130m。9.

一個測控網絡上的節(jié)點數，可達32000個。

LONWORKS的技術核心是神經元芯片Neuron，這種使用CMOSCLSI技術的神經元芯片使實現低成本的控制網絡成為可能。在Neuron芯片中有3個8位的CPU，第一個CPU為介質訪問控制處理器，處理LonTalk協議的第一層和第二層，它包括驅動通訊子系統(tǒng)硬件和執(zhí)行沖突避免算法；第二個CPU為網絡處理器，處理LonTalk協議的第三層到第六層，它進行網絡變量的處理、尋址、事務處理、證實、背景診斷、軟件計時器、網絡管理和函數路徑選擇等，它還控制網絡通訊口，物理地發(fā)送和接受數據包；第三個CPU為應用處理器，它執(zhí)行用戶編寫的代碼及用戶的代碼所調用的操作系統(tǒng)服務。返回32以太網與現場總線的比較

Ethernet進入現場，實際是比較特殊的一種。與各種現場總線相比較，Ethernet優(yōu)點：

1、通用性強。TCP/IP通訊協議已成為國際通用標準。

2、成本效益。軟硬件價格低廉。

3、速度“快”，帶寬10M-100M。

4、資源共享。網絡連接與開發(fā)環(huán)境與主流市場相同，貨源無慮，人力資源容易取得。

5、TCP/IP應用于Internet，因此Ethernet使得“WebEnabled”十分容易。

缺點：

1、較現場總線相比，在工業(yè)底層應用不是很廣。沒有優(yōu)先上送機制機制,但其大帶寬可以彌補.2、與其它現場總線相比，抗干擾能力有限。采用光纖傳輸使這一問題大大改善。

返回33進線進線出線出線出線出線所用電容器電容器電容器電容器所用直流#1直流#2交流#1主變#1交流#2交流#3主變#2備投柜公用柜電度柜控制臺主控制室布置圖主接線圖返回34CSL216B保護裝置1.保護：過流、速斷、重合閘。2.遙測：專用測量CT(IA、IC)、PT三相電壓。3.遙控：由網絡命令通過保護跳閘出口實現。4.遙信：監(jiān)測手車位置、斷路器位置、地刀位置等開關量輸入。5.遙脈：監(jiān)測脈沖電能電度表(有功、無功)脈沖輸入。6.低周減載：獨立低周定值，電壓、滑差閉鎖。7.小電流接地選線：專用零序CT電流和開口三角

電壓3Uo監(jiān)測。*8.其它附加功能：負荷管理、開關狀態(tài)監(jiān)測等。需要解決的問題：*抗干擾*抗振動*抗潮濕、酸堿*抗高、低溫 *抗灰塵返回35

主、后備保護Ⅰ

主、后備保護Ⅱ

斷路器控制單元

非電量保護

操作箱

操作箱

操作箱主變保護柜1.主、后備保護*主保護：速斷、諧波制動比率差動。*后備保護：復合電壓閉鎖過流、零序閉鎖零序過流、間隙零流、零壓等。2.非電量保護：輕、重瓦斯、壓力釋放、溫度過高等接點重動跳閘接點直接去操作箱，信號接點去CSI301A開入。

3.

斷路器控制單元CSI301A*遙控：變壓器各側斷路器和中性點地刀等。*遙信：主變各側刀閘位置接點、開關報警信號、本體信號等。（注：用電子五防方案時，可不直接監(jiān)視刀閘輔助接點，而由電子五防系統(tǒng)實現刀閘位置監(jiān)視。）*遙調：主變分接頭位置輸入(8421碼)主變分接頭調節(jié)開出、升、降、緊急停。返回36

操作箱

分段備自投

CSB-21A

橋備自投CSB-21A

操作箱備用電源自投裝置CSB21A由可編程邏輯實現，動作邏輯可由用戶定義。程序定義若干種典型備投模式可由用戶選用。備用電源自投柜返回37

CSD22A測量單元電度表柜W、Var應選用接點或空三極管輸出的脈沖電度表。CSD22A專用測量單元：用于測量主變各側關口的有功功率、無功功率、電流、COSφ等，并接收脈沖表輸出。返回38三、監(jiān)控系統(tǒng)主站的具體介紹◆面向間隔的實時庫生成◆當地監(jiān)控的功能◆工程師站◆遠動主站◆自動電壓無功調節(jié)39返回40支持單機或多機方式返回41快速準確地生成實時數據庫面向對象的軟件設計利用間隔對象組織實時庫實時庫自然關聯裝置模板描述不同類型的裝置由裝置模板派生測控點返回42返回43返回44返回45返回46返回47作圖返回48報警窗口自動彈出，分級，分類顯示返回49返回50多文檔界面畫面層次豐富返回51返回52返回53返回54歷史數據查詢方便按時間段檢索按間隔名稱檢索按類型檢索返回55返回56返回57報表生成方便靈活返回58返回59返回60返回61返回62返回63返回64返回65返回66返回67系統(tǒng)設置靈活多權限，多用戶返回68返回69返回70返回71返回72返回73返回74返回75返回76返回77四、變電站綜合自動化在實現過程中需要注意的事項◆接地選線的實現◆防誤閉鎖的實現◆錄波的實現◆對時的實現◆接入的實現◆控制問題◆復歸問題◆定值問題◆壓板問題78裝置原理——接地選線接地選線判別后臺電壓監(jiān)視CSD12A向量采集CSL169C向量采集CSL169C12341：電壓監(jiān)視裝置報告3U0值及越限或返回信號2：后臺向向量采集裝置發(fā)送召喚命令3：向量采集裝置相應3U0，3I0向量4：接地選線判別結果報告調度5：判別后臺向控制裝置下達試跳命令5返回79返回80

對時CSC2000的軟對時方案GPS秒脈沖對時方案GPS分脈沖對時方案返回81裝置原理——分散錄波錄波接收分析后臺分散錄波CSL101B分散錄波CST221A分散錄波CSL169CMODEMLON-以太LONWORKSLON-以太LON-以太以太網絡RS232公用電話網絡遠方錄波數據分析1：分散元件，啟動設置方便，保證錄波的可靠性2：以太網絡集中數據，將分散元件的允許數目大大提高3：數據以IEEE標準二進制格式存放在錄波后臺中，可再現故障。返回82外廠家設備的接入(110KV)110KV小間返回83外廠家設備的接入(220/500KV)220/500KV小間返回84六、

CSM-300E網絡信息管理與控制裝置CSM300E是一種新型的變電站自動化信息綜合管理主站，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。

CSM300E采用功能強大的32位工業(yè)控制主機，基于國際領先的實時多任務嵌入式操作系統(tǒng)開發(fā)

返回85CSM-300E網絡信息管理與控制裝置返回86硬件方案工控機CSM-300ECSM-300E網絡信息管理與控制裝置返回87按需配置，靈活方便可以實現多路遠動、協議轉換、VQC、小電流接地選線、簡單的當地監(jiān)控等功能。這些功能全部可以按照工程需要配置，投退方便。CSM300E的遠動功能支持多通道、多規(guī)約。接口豐富，擴展容易具有多個串口（4/8個、異步/同步、RS-232/RS-485）、多個LonWorks網卡、多塊以太網卡，支持CSC2000、DL/T667-1999（IEC60870-5-103）等現場通信協議，還可以根據需要靈活增加。冗余設置，安全可靠硬件可以按照雙冗余配置，如雙LON網卡、雙串口卡、雙以太網卡，遠動通道可以按照雙信道冗余配備，兩臺CSM300E可以互為熱備用，大大提高了其可靠性。CSM-300E網絡信息管理與控制裝置返回88CSM-300E網絡信息管理與控制裝置QNX是一個分布式網絡操作系統(tǒng)QNX是一個多任務、多用戶操作系統(tǒng)QNX是一個嵌入式實時操作系統(tǒng)返回89CSM-300E網絡信息管理與控制裝置返回90六、CSI200E數字式綜合測量控制裝置返回91測量控制功能產品系列低壓保護測量控制合一CSL216B>CSL216E>CSC2××老測量控制產品