PCS2000系列微機(jī)變電站綜合自動化系統(tǒng)技術(shù)說明書.doc

第一章系統(tǒng)概述PCS-2000型分層分布式變電站綜合自動化系統(tǒng)是在總結(jié)以往成功投運(yùn)200多個變電站的5000多個單元設(shè)備的基礎(chǔ)上，吸取國內(nèi)外微機(jī)保護(hù)和綜合自動化技術(shù)之長，開發(fā)的新一代高性價(jià)比的變電站綜合自動化系統(tǒng)。該系統(tǒng)安照分層、分布式控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則，符合國際電工委員會IEC/TC-57電力系統(tǒng)控制與通信技術(shù)委員會對變電站監(jiān)控系統(tǒng)的分層建議，符合我國無人值班變電站設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程（DL/T5103-1999）和變電站監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范要求。PCS-2000型分層分布式變電站綜合自動化系統(tǒng)廣泛適用于110Kv及以下電壓等級變電站的新建及改造工程。11 PCS-2000系統(tǒng)的分層、分布、分散式結(jié)構(gòu)如下：分層：該系統(tǒng)分成兩層：間隔層和站控層。層與層之間相對獨(dú)立，通過具有冗余結(jié)構(gòu)的前置層設(shè)備連接通信。間隔層設(shè)備包括保護(hù)設(shè)備、數(shù)據(jù)采集、控制設(shè)備及指示/顯示部分等。PCS-2000系統(tǒng)的間隔層由獨(dú)立的保護(hù)測控單元裝置組成，通過CAN網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，并與站控層通信。PCS-2000系統(tǒng)的站控層由站級計(jì)算機(jī)構(gòu)成，也可由多機(jī)組成網(wǎng)絡(luò)，站控層通過通信管理機(jī)與間隔層通信，實(shí)現(xiàn)站級協(xié)調(diào)、優(yōu)化控制和當(dāng)?shù)乇O(jiān)控功能；同時實(shí)現(xiàn)與遠(yuǎn)方調(diào)度中心的通信。 由于采用了先進(jìn)的當(dāng)?shù)乇O(jiān)控系統(tǒng)，取代了模擬控制屏，使所有操作更安全、可靠。同時也取消了中央信號控制屏，在相應(yīng)單元裝置上加上相應(yīng)開關(guān)的就地操作和位置指示信號，作為開關(guān)后備操作與監(jiān)視。 分布：PCS-2000的間隔層以站內(nèi)一次設(shè)備（如一臺主變或一條線路）間隔為對象，面向?qū)ο?，綜合分析變電站對信息的采集控制要求，分布式配置小型化、高可靠性的微機(jī)保護(hù)測控單元裝置。各間隔單元完全獨(dú)立，通過先進(jìn)的CAN網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)。在功能分配上，凡可以在本間隔單元就地完成的功能，不依賴通信網(wǎng)。由于采用保護(hù)、測控一體化、小型化設(shè)計(jì)，屏柜的數(shù)量較傳統(tǒng)設(shè)計(jì)大為減少。 分散：PCS-2000系統(tǒng)對35KV及以下電壓等級的二次保護(hù)和監(jiān)控單元設(shè)備，可選擇就地分散安裝在開關(guān)柜上，做到地理位置上的分散。對于無人值班的35KV及以下變電站，根據(jù)用戶的需要，站控層的設(shè)備也可移到調(diào)度中心或集控站，變電站內(nèi)不設(shè)當(dāng)?shù)乇O(jiān)控而只留接口，當(dāng)維護(hù)人員進(jìn)入變電站時，使用便攜機(jī)即可代替后臺機(jī)。這樣的分層、分布和分散式系統(tǒng)與集中式系統(tǒng)相此，具有明顯優(yōu)點(diǎn)：l 提高了系統(tǒng)可靠性，任一部分設(shè)備有故障時，只影響局部；l 站內(nèi)減少了大量二次電纜和屏柜，節(jié)省了投資，也簡化了施工與維護(hù)；l 提高了系統(tǒng)可擴(kuò)展性和靈活性，既適用于新建變電站，也適用于老站改造；l 運(yùn)行維護(hù)方便，為變電站的現(xiàn)代化、無人值班管理提供了必要條件。1.2 PCS-2000系統(tǒng)中的保護(hù)與監(jiān)控 由于繼電保護(hù)的特殊重要性，綜合自動化系統(tǒng)絕不降低保護(hù)的可靠性，在PCS-2000系統(tǒng)中根據(jù)繼電保護(hù)設(shè)計(jì)原則的要求，保證了繼電保護(hù)功能的獨(dú)立性： 1）繼電保護(hù)以被保護(hù)的一次設(shè)備為對象，分別獨(dú)立設(shè)置，直接由相關(guān)的保護(hù)CT與PT輸入電氣量，動作后由接點(diǎn)輸出，直接作用于相應(yīng)斷路器的跳閘線圈。 2）繼電保護(hù)絕不依賴通信網(wǎng)，只是在保護(hù)動作后通過通信網(wǎng)向站控中心報(bào)告動作信息。 3）對于110KV以下的設(shè)備，保護(hù)與測控功能綜合于一個單元機(jī)箱內(nèi)，稱為保護(hù)測控單元，但不會因此而降低保護(hù)裝置的可靠性：l 保護(hù)功能與測控功能軟件相互獨(dú)立，或硬、軟件均相互獨(dú)立（2C系列），單元裝置內(nèi)沒有增加保護(hù)裝置硬件的復(fù)雜性，并通過站內(nèi)通信網(wǎng)供監(jiān)控和運(yùn)動使用。這樣絕不影響保護(hù)的速動性。2C系列設(shè)備的保護(hù)功能則由獨(dú)立的專用CPU完成。l 保護(hù)的電流量接保護(hù)CT，測量用電流量接儀表CT，保護(hù)和測量各具獨(dú)立的交流采樣回路，既保證了保護(hù)所要求的抗飽和性能，又滿足了測量精度要求；l 遙信和遙控的執(zhí)行元件也在相應(yīng)的單元裝置中裝設(shè)；l 保護(hù)出口與遙控出口分別有獨(dú)立地繼電器輸出，保證絕對的可靠。 中、低壓系統(tǒng)的保護(hù)和測控的綜合是當(dāng)今計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展的典例。由一個保護(hù)測控單元獨(dú)立完成一個間隔的保護(hù)、測量、信號、控制等全部功能是國內(nèi)外各大繼電保護(hù)制造商在90年代后期推出的新一代中、低壓系統(tǒng)保護(hù)、測控一體化產(chǎn)品，也是變電站綜合自動化系統(tǒng)的發(fā)展方向。 4）在110KV以上高壓和超高壓系統(tǒng)中，保護(hù)和測控裝置機(jī)箱獨(dú)立配置，以更符合“冗余”要求。也就是采用高壓線路成套微機(jī)保護(hù)裝置，再配以單獨(dú)的測控單元。1.3 PCS-2000系統(tǒng)的可靠性PCS-2000綜合自動化系統(tǒng)及各單元保護(hù)測控裝置在設(shè)計(jì)上采用了多項(xiàng)新技術(shù)，符合國標(biāo)GB14285-93（繼電保護(hù)和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程）以及有關(guān)反事故措施技術(shù)要求，并以可靠、實(shí)用、簡單、價(jià)廉為目標(biāo)。 1）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上采用面向?qū)ο螅ㄩg隔）的分層分布式結(jié)構(gòu)，這是提高全站工作可靠性的重要因素。任一部分的故障只影響局部，即使發(fā)生了站內(nèi)通訊網(wǎng)完全癱瘓情況，各間隔仍能正常工作，保證連續(xù)可靠的安全運(yùn)行：l 繼電保護(hù)及自動裝置的功能完全獨(dú)立于通訊網(wǎng)，獨(dú)立地監(jiān)護(hù)電網(wǎng)的安全運(yùn)行。l 各保護(hù)測控單元裝置均有大屏幕漢字液晶顯示，不間斷顯示保護(hù)運(yùn)行工況、測量電流、電壓等數(shù)值，保證了通訊網(wǎng)中斷或后臺計(jì)算機(jī)“死機(jī)”的情況下，運(yùn)行人員依然可監(jiān)視。l 保留了簡易的強(qiáng)電控制功能。在各個單元就每個斷路器設(shè)置了對應(yīng)的“分”、“合”操作開關(guān)和遠(yuǎn)方/就地操作轉(zhuǎn)換，作為后備操作或檢修操作手段，保證了在通訊網(wǎng)癱瘓甚至后臺計(jì)算機(jī)“死機(jī)”的情況下，運(yùn)行人員依然可操作；同時保證了本級操作時，其他級操作處于閉鎖狀態(tài)，符合分層操作控制的要求。l 保留了強(qiáng)電中央事故和告警接點(diǎn)，啟動事故音響和預(yù)告音響，保證了通訊網(wǎng)中斷或后臺計(jì)算機(jī)“死機(jī)”的情況下發(fā)生故障時運(yùn)行人員依然能聽到音響信號。 因此，即使在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)徹底癱瘓時，仍可以通過單元裝置實(shí)現(xiàn)就地人工操作和監(jiān)視（聽）。 2） 引進(jìn)了國際先進(jìn)的德國Bosch公司CAN現(xiàn)場測控總線作為站內(nèi)通訊網(wǎng)。該網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)以其高度可靠、使用方便而著稱，具有很高的抗干擾性能，在強(qiáng)電磁干擾、惡劣條件下能可靠工作。 3） 構(gòu)成分布式系統(tǒng)的保護(hù)、測控單元裝置的CPU主板采用ALL IN ONE 設(shè)計(jì)原則，并采取了隔離、軟硬件濾波、看門狗電路、抗干擾編碼、智能診斷、各種開放、閉鎖控制電路、抗震動、抗干擾的新型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等多種軟硬件方面的措施，提高了單元裝置的整體可靠性，進(jìn)一步保證了全系統(tǒng)的可靠。即使系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生硬件損壞或軟件故障時，也保證不會出現(xiàn)控制命令誤出口問題。1.4 PCS-2000系統(tǒng)的靈活性 PCS-2000變電站綜合自動化系統(tǒng)采用面向?qū)ο蟮姆謱臃植际浇Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，決定了系統(tǒng)控制方便、靈活、極大地方便了變電站的擴(kuò)建和改造。 PCS-2000系統(tǒng)設(shè)計(jì)了系列化的單元測控裝置、微機(jī)保護(hù)裝置和一體化的保護(hù)測控裝置。對于任何具有不同規(guī)模、不同一次接線、不同要求的變電站均可實(shí)現(xiàn)綜合自動化，可以方便的應(yīng)用這些面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)的單元裝置，把它們象“搭積木”一樣配置在一根雙絞線構(gòu)成的CAN網(wǎng)絡(luò)上，并可以根據(jù)一次系統(tǒng)的變化，任意增、減或改變系統(tǒng)中的單元裝置達(dá)到改造和擴(kuò)建的目的。1.5 PCS-2000系統(tǒng)的開放性PCS-2000系統(tǒng)提供了多種網(wǎng)絡(luò)接口和規(guī)約轉(zhuǎn)換裝置，如CAN、RS232、RS422、RS485等，可將其他單位提供的各種智能裝置接入本系統(tǒng)，如數(shù)字式電度表、微機(jī)智能直流屏等。1.6 PCS-2000系統(tǒng)的通信網(wǎng)站內(nèi)通信網(wǎng)是連接間隔層每一個面向?qū)ο螵?dú)立設(shè)置的智能單元裝置的網(wǎng)絡(luò)，并向上與站控層的計(jì)算機(jī)組成使系統(tǒng)協(xié)同工作的有機(jī)整體。1.6.1 先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)CANBUS網(wǎng)絡(luò) PCS-2000系統(tǒng)采用國際先進(jìn)的CAN（Controller Area Network）現(xiàn)場總線技術(shù)，它是德國Bosch公司為分布式系統(tǒng)在強(qiáng)電磁干擾、惡劣工作條件下能可靠工作而開發(fā)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，是一種支持分布式和實(shí)時控制的串行通信網(wǎng)絡(luò)，具有很高的實(shí)時處理能力，與以住Bitbus或RS485等通信網(wǎng)相比具有許多優(yōu)點(diǎn)：l 網(wǎng)上任一節(jié)點(diǎn)可在任一時刻向其他接點(diǎn)發(fā)信，而不分主從，實(shí)現(xiàn)真正的多主式系統(tǒng)；l 采用非破壞性總線仲裁技術(shù)，當(dāng)兩個節(jié)點(diǎn)同時向網(wǎng)上發(fā)信時，優(yōu)先級別低的信息自動停發(fā)，而不影響優(yōu)先級別高的信文發(fā)送。保證在網(wǎng)絡(luò)負(fù)載很重時，不會導(dǎo)至網(wǎng)絡(luò)癱瘓；l CAN節(jié)點(diǎn)在嚴(yán)重錯誤情況下，具有自動關(guān)閉總線的功能，使總線上其他節(jié)點(diǎn)不受影響；l 通信速率可達(dá)1Mbps，通信距離可達(dá)10KM；l 可支持110個節(jié)點(diǎn)，2032種數(shù)據(jù)幀；l 通信介質(zhì)可為雙絞線、同軸電纜或光纖。CAN網(wǎng)在通信上的總體優(yōu)勢使得它在中、低壓系統(tǒng)的變電站監(jiān)控系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用，也可用于220KV變電站的間隔層網(wǎng)絡(luò)（站控層用以太網(wǎng)）。1.6.2 通信介質(zhì)CAN網(wǎng)的通信介質(zhì)可以是雙絞線、同軸電纜或光纖，也可以采用光纖和雙絞線混合的方式，如：在相距較遠(yuǎn)的間隔單元之間設(shè)光纜，而在光纜連接的兩端范圍，再用雙絞線連成總線網(wǎng)，這樣既利用光纖不怕干擾的優(yōu)點(diǎn)，用作遠(yuǎn)距離傳輸，又利用雙絞線容易連接的優(yōu)點(diǎn)，既濟(jì)經(jīng)又可靠。1.7 PCS-2000的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)PCS-2000按分層分布式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，變電站層為站級計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)當(dāng)?shù)乇O(jiān)控主站和遠(yuǎn)動主站等功能，間隔層以間隔為對象，按回路體現(xiàn)功能，保護(hù)、測控功能單元化。一個微機(jī)保護(hù)、測控單元實(shí)現(xiàn)對一個變壓器、電容器或一回線路的保護(hù)和控制。這樣一個變電站的保護(hù)、控制系統(tǒng)便由若干個線路保護(hù)測控單元，若干個電容器保護(hù)測控單元，一個或數(shù)個變壓器保護(hù)、測控單元組成。這樣的設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，運(yùn)行和維護(hù)都非常方便、靈活。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖1-7-1所示： 以太網(wǎng)（或其他網(wǎng)絡(luò)） MODEM當(dāng)?shù)乇O(jiān)控 調(diào)度中心/集控中心 其他設(shè)備模擬屏電度采集直流電源接地選線故障錄波微機(jī)五防通信管理機(jī)GPSCAN BUS公共測控單元備用電源自投單元電壓無功投切單元后備保護(hù)測控單元差動保護(hù)單元測控單元線路保護(hù)測控單元電容保護(hù)測控單元圖1-7-1 PCS-2000型微機(jī)變電站綜合自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖第二章技術(shù)參數(shù)及產(chǎn)品分類2.1 技術(shù)參數(shù)：2.1.1 額定參數(shù)1） 額定直流電壓 220V或110V（訂貨注明）2） 額定交流數(shù)據(jù)A相電壓 100/3 VB線路抽取電壓100V或100/3 VC交流電流 5A或1A（訂貨注明） D額定頻率 50Hz3） 功率消耗 A直流回路 不大于30W B交流額定電壓值100V時交流電壓回路 不大于0.3VA/相 交流額定電壓值100/3 V時交流電壓回路 不大于0.1VA/相 C交流電流5A時交流電流回路 不大于0.3VA/相 交流電流1A時交流電流回路 不大于0.1VA/相4） 接點(diǎn)容量 A信號回路接點(diǎn)載流容量 5A B電壓切換回路接點(diǎn)載流容量 5A C信號回路接點(diǎn)斷弧容量 60VA（直流220V） D電壓切換回路接點(diǎn)斷弧容量 60VA（直流220V）5） 跳合閘電流自適應(yīng)于各種跳、合閘電流回路，不需更換繼電器，不需跳線2.1.2 主要技術(shù)性能1） 采樣回路精確工作范圍 保護(hù)：電流 0.2In-20In（小接地選線零序電流為0.051.0A） 電壓 1V-120V(后備保護(hù)的零序過壓為1V200V) 測量：電流 0.1In-1.2In 電壓 1V-120V 2） 測量模擬量精度 電流、電壓 0.3%(不含主CT、PT誤差) 功率 0.5% 頻率 0.01Hz 功率因數(shù) 0.013） 保護(hù)模擬量精度 電流、電壓綜合誤差 3% 頻率誤差 0.02HZ 4） 過載能力： 交流回路 承受15倍額定電流，沖擊間 隔2分鐘，沖擊持續(xù)5秒 交流電壓回路 2倍額定電壓連續(xù)工作 直流電源回路 70%-130%額定電壓連續(xù)工作5） 整組動作時間（包括繼電器固有時間） 不大于30毫秒（速斷，2Iset）6） 允許工作環(huán)境 監(jiān)控系統(tǒng) -4-50 繼電保護(hù) 運(yùn)行溫度-5-45 極根工作溫度-25-55 相對濕度 95% 大氣壓力 86-106Kpa 2.1.3 絕緣性能31 絕緣電阻 裝置的帶電部分和非帶電部分及外殼之間以及電氣上無聯(lián)系的各電路之間用開路電壓500V的兆歐表測量其絕緣電阻，正常試驗(yàn)大氣條件下，各等級的回路絕緣電阻不小于100兆歐。32 介質(zhì)強(qiáng)度 在正常試驗(yàn)大氣條件下，裝置能承受頻率為50HZ，電壓為2000V歷時1分鐘的工頻耐壓試驗(yàn)而無擊穿閃絡(luò)現(xiàn)象。試驗(yàn)過程中，任一被試回路施加電壓時其余回路等電位互連接地。33 沖擊電壓 在正常試驗(yàn)大氣條件下，裝置的電源輸入回路、交流輸入回路、輸出接點(diǎn)回路對地以及回路之間，能承受1.2/50s的標(biāo)準(zhǔn)雷電波的短時沖擊電壓試驗(yàn)，開路試驗(yàn)電壓為5000V。34 耐濕熱性能 裝置能承受GB7261第21章規(guī)定的濕熱試驗(yàn)。最高試驗(yàn)溫度+55度、最大濕度為95%，試驗(yàn)時間為48小時，每一周期歷時24小時的交變濕熱試驗(yàn)，在試驗(yàn)結(jié)束前兩小時內(nèi)根據(jù)3.1條的要求測量各導(dǎo)電電路對外露非帶電金屬部分及外殼之間、電氣上不聯(lián)系的各回路之間的絕緣電阻不小于1.5兆歐。介質(zhì)耐壓強(qiáng)度不低于3.2條規(guī)定的介質(zhì)強(qiáng)度試驗(yàn)電壓幅值的75%。2.1.4 電磁兼容性能41 靜電放電抗干擾度 通過GB/T17626.2-1998標(biāo)準(zhǔn)、靜電放電抗干擾3級試驗(yàn)。42 射頻電磁輻射抗干擾度 通過GB/T17626.3-1998標(biāo)準(zhǔn)、射頻電磁輻射電抗干擾3級試驗(yàn)。43 快速瞬變脈沖群抗干擾度 通過GB/T17626.4-1998標(biāo)準(zhǔn)、電快速瞬變脈沖群抗干擾3級試驗(yàn)44 浪涌（沖擊）抗干擾度 通過GB/T17626.5-1998標(biāo)準(zhǔn)、浪涌（沖擊）抗干擾3級試驗(yàn)45 射頻場感應(yīng)的傳導(dǎo)騷擾度 通過GB/T17626.6-1998標(biāo)準(zhǔn)、射頻場感應(yīng)的傳導(dǎo)騷擾度3級試驗(yàn)46 工頻磁場抗干擾度 通過GB/T17626.8-1998標(biāo)準(zhǔn)、工頻磁場抗干擾度5級試驗(yàn)2.1.5 機(jī)械性能51 振動 通過GB/T7261中16.3規(guī)定的嚴(yán)酷等級為I級的振動能力試驗(yàn)。52 沖擊 通過GB/T7261中17.5規(guī)定的嚴(yán)酷等級為I級的沖擊能力試驗(yàn)。53 碰撞 通過GB/T7261中18章規(guī)定的嚴(yán)酷等級為I級的碰撞試驗(yàn)。216 裝置面板和背面端子示意圖NARI 南京西格曼自動化圖21單元機(jī)箱正面布置圖 圖22單元機(jī)箱背面端子排布置圖如圖：機(jī)箱正面為液晶顯示屏。工作指示燈和操作鍵盤。機(jī)箱背面為輸入輸出端子排。2.2產(chǎn)品分類： 1.線路保護(hù)測控單元：PCS-2611 A.二相式線路保護(hù)測控單元：PCS-2611A B.三相式線路保護(hù)測控單元：PCS-2611B2. 分段保護(hù)測控單元：PCS-2612 A.二相式分段保護(hù)測控單元：PCS-2612AB.三相式分段保護(hù)測控單元：PCS-2612B3. 短線路差動保護(hù)測控單元：PCS-26134.電容器保護(hù)測控單元：PCS-2620 A. 常規(guī)電容器保護(hù)測控單元：PCS-