3110kV及以下电压等级变电站综合自动化解决方案.docx
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3110kV及以下电压等级变电站综合自动化解决方案
110kV及以下电压等级变电站综合自动化解决方案
1.方案背景
变电站是电力系统组成的一个重要环节，是电力网中线路的重要连接部分，其作用是变换电压、汇集和分配电能。
变电站能否正常运行关系到电力系统的稳定和安全，因此对变电站进行监控和保护具有十分重要的意义。
ISA-300综合自动化系统解决方案着眼于使电力企业降低运行成本、提高劳动生产率、增加安全经济效益，同时提高电网现代化控制和管理水平，以顺应现代电网运行管理发展和追求的目标。
2.应用场景
该解决方案应用于110kV及以下电压等级降压变电站、升压变电站、开关站等。
图1典型系统配置组网方案
3.方案实现
3.1.概述
综合自动化系统按照变电站实际结构配置相应线路保护、元件保护、测控装置、后台监控等。
按组网方式，典型配置为三层传统模式、两层直连模式、集控中心模式。
可根据现场实际情况，灵活配置、组态。
主控室间隔层设备一般按间隔或者装置类型组屏，高压室保护测控装置则分散安装于对应的开关柜上。
3.1.1.三层传统模式
站控层分布配置SCADA服务器（主、备）、操作员站、维护工程师站、保护工程师站及五防主机等，可按需求单独配置特定角色机器，也可将功能模块集成到少量机器上运行。
通信机ISA-301C双机互为热备用，兼作远动工作站连接调度，也可配置为单机。
间隔层装置可选择配置为双网或单网组网，按用户要求和设备间距选择CAN、485或工业以太网方式。
图2三层传统模式
3.1.2.两层直连模式
站控层分布配置操作员站/工作站、继保工作站、五防主机及远动工作站等模块。
主变保护、110KV保护、测控或保护测控装置通过工业以太网方式直接接入监控网；其他10KV/35KV分散部分，以CAN总线、RS-485总线或工业以太网组网，通过前置机接入站控层监控网，条件具备时也可通过工业以太网方式直接接入监控网。
远动工作站通过远动专线连接远方调度，或通过防火墙接入路由器，再通过网络通道与调度连接；继保工作站由网络通道经防火墙，再经网络通道与主站联接。
图3两层直联模式
3.1.3.集控中心模式
集控中心分布配置操作员站、工程师站、远动工作站等模块。
集控中心内，设备或直接连入监控网，或通过协议转换器接入监控网。
各子站/分站配置主备前置机，经转换设备和光缆连入集控中心监控主网交换机。
图4集控中心模式
3.1.4.典型组屏方案
1）典型110KV变压器保护测控组屏方案
方案1方案2方案3方案4
图5ISA-300G装置典型110KV变压器保护测控组屏方案
a）方案1：
用于两卷变，不带电压切换；
b）方案2：
用于两卷变，可带电压切换或桥侧操作；
c）方案3：
用于三卷变，不带电压切换；
d）方案4：
用于三卷变，可带电压切换或桥侧操作。
2）其他组屏方案
方案1方案2方案3
图6ISA-300G装置其它组屏方案举例
a）方案1：
为一条110KV线路距离保护，带测控、操作；
b）方案2：
为二条110KV线路距离保护，带测控、操作；
c）方案3：
为总控屏，带双机切换总控单元、GPS、公共测控、不间断电源（不含电池）。
3.2.设计原则
ISA-300变电站综合自动化解决方案遵循如下原则设计：
1）有利于全系统的安全、稳定运行和故障处理，提高运行的可靠性、经济性，进一步保证供电质量；
2）简化变电站自动化设备及有关二次设备的硬件配置，避免重复，实现资源共享；
3）减少变电站二次设备间互连线，节约控制电缆和减轻电流互感器、电压互感器的负载。
ISA-300变电站综合自动化解决方案在设计中参考了如下技术标准和重要规范：
1）GB/T17626-1998电磁兼容试验和测量技术
2）GB2887-89计算机场地技术条件
3）GB/T13850-1998交流电量转换为模拟量或数字信号的电测量变送器
4）GB/T15153-94远动设备及系统工作条件环境条件和电源
5）GB/T16435.1-1996远动设备及系统接口（电气特性）
6）GB/T17626.2静电放电抗扰度试验
7）GB/T17626.3射频电磁场辐射抗扰度试验
8）GB/T17626.4电快速瞬变脉冲群抗扰度试验
9）GB/T17626.5浪涌（冲击）抗扰度试验
10）GB/T17626.6射频场感应的传导骚扰抗扰度
11）GB/T17626.8工频磁场的抗扰度试验
12）GB50217-94电力工程电缆设计规范
13）DL/T621-1997交流电气装置的接地
14）DL/T630-1997交流采样远动终端技术条件
15）DL/T634.5101-2002远动设备及系统第5部分传输规约101篇基本远动任务配套标准
16）DL/T667-1999远动设备及系统第5部分传输规约103篇继电保护设备信息接口配套标准
17）DL/T634.5104-2002远动设备及系统第5部分传输规约104篇采用标准传输协议子集的IEC60870-5-101网络访问
18）DL/T719-2000远动设备及系统第5部分传输规约102篇电力系统电能累计量传输配套标准
19）DL5002-91地区电网调度自动化设计技术规程
20）DL5003-91电力系统调度自动化设计技术规程
21）DL/T5137-2001电测量及电能计量装置设计技术规定
22）DL/T5136-2001火力发电厂、变电站二次线设计技术规定
23）DL/T5103-199935-110kV无人值班变电站设计规程
24）DL451-91循环式远动规约
25）DLT672-1999变电站电压无功调节控制装置定货技术条件
26）电网与电厂计算机监控系统及调度数据网络安全防护规定（国家经贸委第30号令）
27）防止电气误操作装置管理规定（国家电网公司）
3.3.装置列表
表1110kV及以下电压等级变电站综合自动化解决方案装置列表
序号
装置型号
装置名称
1
微型计算机或服务器
SCADA服务器（主、备）
2
微型计算机或服务器
运行工作站
3
微型计算机或服务器
五防工作站
4
微型计算机或服务器
保护工程师站
5
ISA-301D
远动工作站
6
ISA-301DP
保信子站
7
ISA-311G
微机线路成套保护装置
8
ISA-323G
母联分段保护测控装置
9
ISA-341G
单元测控装置
10
ISA-342G
公共测控装置
11
ISA-347G
电动机保护测控装置
12
ISA-348G
电抗器保护测控装置
13
ISA-351G
馈线保护测控装置
14
ISA-353G
线路光纤纵差保护测控装置
15
ISA-358G
备用电源自动投入装置
16
ISA-359G
电容器保护测控装置
17
ISA-361G
本体保护测控装置
18
ISA-367G
线路保护测控装置
19
ISA-371G
母线电压测控装置
20
ISA-381G
所用变/接地变保护测控装置
21
ISA-387G
变压器差动保护装置
22
ISA-388G
变压器后备保护测控装置
23
ISA-378G
变压器综合保护测控装置
24
ISA-389G
通用辅助装置
3.4.功能列表
表2110kV及以下电压等级变电站综合自动化解决方案装置列表
序号
功能名称
功能定义
1
核心软件
SCADA服务器、HMI客户端，包含大部分核心功能
2
支撑平台软件
系统配置、图形组态，通信组态、报表管理、数据库维护等
3
高级功能软件
后台VQC、一体化五防主机、事故追忆、小电流接地选线、程序化操作、CVT功能，远程浏览、告警直传等
4
可选扩展软件
WEB发布、扩展系统接入
5
保信系统
保护工程师站核心功能、故障信息上送、保护动作行为分析、故障录波管理等核心功能包，及设备信息台帐、图纸资料管理等可选扩展包
6
保护及测控功能
系统保护、测控装置提供变电站各类型设备（如主变、线路、电容器、站用变、分段等）的保护及状态测量功能，并具有故障录波功能，主要用于分析保护装置的保护动作行为，便于查找事故原因，明确事故责任。
4.技术特点和优势
1）整体设计综合了千余座变电站综合自动化运行设计经验，采用当今最先进的软、硬件技术，装置整体性能高。
适用于有人值班或无人值班、新建或改建变电站的保护与测控系统。
2）间隔层设备采用32位浮点DSP和16位高精度AD采样，运算与逻辑功能强大。
3）分层分布式结构，多CPU的并行处理方式提高可靠性；单元化设计、模块化结构，可扩充性强。
4）装置具有保护段配置和出口配置功能，充分利用微机保护的优点，极大地方便用户的使用。
5）模拟回路采用高精度、宽范围器件，无幅值、相位调整电路。
由软件功能调幅、调相，回路简单可靠、无零漂，调试维护工作量低。
6）以高可靠性工业级器件为主体，采用自动监测、补偿技术提高硬件电路稳定性、可靠性。
7）封闭、加强型单元机箱，多层屏蔽等抗振动、强干扰设计，特别适应于恶劣环境。
4U半层机箱可分散安装于开关柜上运行。
8）通信管理单元系统规约处理模块功能强大，可广泛支持业界各类通信规约的处理解析和信息交互。
9）监控后台支持WindowsXP/UNIX等操作系统，基于网络技术构建应用，采用多进程、多线程方式，合理利用系统资源和调度模式；并采用软总线、状态机、DLL、模板化、脚本机等大量当今先进软件技术，共同确保了监控系统的可靠性高、实时性好、组态灵活、界面精美和操作方便等强大功能特点。
5.工程应用
整体设计综合了千余座ISA型变电站综合自动化运行设计经验。
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