乌苏市电站沟煤矿微机综合自动化系统技术方案.docx
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乌苏市电站沟煤矿微机综合自动化系统技术方案
乌苏市电站沟煤矿微机综合自动化系统技术方案
乌苏市电站沟煤矿微机综合自动化系统技术方案
保定四唯天创科技开发有限公司
2012年04月
电站沟煤矿微机综合自动化系统技术方案
1.总则
1.1本设备技术规范书适用于电站沟煤矿工程微机监控装置的功能设计、结构、性能、安装和试验及验收等方面的技术要求。
1.2本设备技术规范书提出的是最低限度的技术要求，并未对一切技术细节做作出规定，也未充分引述有关标准和规范的条文，乙方应提供符合本规范书和工业标准的优质产品。
1.3如果乙方没有以书面形式对本规范书的条文提出异议，则意味着乙方提供的设备完全符合本规范书的要求。
如有任何异议，都应以“对规范书的意见和同规范书的差异”为标题的专门章节中加以详细描述。
1.4本设备技术规范书所使用的标准如与乙方所执行的标准不一致时，按较高标准执行。
1.5本设备技术规范书经甲方及其技术代表、乙方三方确认后可作为合同的技术附件，与合同正文具有同等的法律效力。
1.6本设备技术规范书未尽事宜，由甲方及其技术代表、乙方三方协商确定。
1.7乙方所提供的设备应具有至少累计三套两年或一年一套连续成功的商业运行业绩。
2.技术要求
2.1应遵循的主要现行标准：
下列标准所包含的条文，通过在本技术规范书中引用而构成本规范书的条文。
下列标准出版时，所示版本均为有效。
所有标准都会被修订，使用本技术规范书的各方应使用下列标准的最新版本。
GB191-90《包装储运图示标志》
GB2423-95《电工电子产品环境试验规程》
GB4858-84《电气继电器的绝缘试验》
GB6126《静态继电器及保护装置的电气干扰试验》
GB7261《继电器和继电保护装置基本试验方法》
GB11287-89《继电器，继电保护装置振荡（正弦）试验》
GB14285-93《继电保护和安全自动装置技术规程》
GB/T14537-93《量度继电器和保护装置的冲击和碰撞试验》
GB/T15145-94《微机线路保护装置通用技术条件》
GB/T17626.2-1998《电磁兼容试验和测量技术静电放电抗扰度试验》
GB/T17626.3《射频电磁场辐射抗扰度试验》
GB/T17626.4《电快速瞬变脉冲群抗扰度试验》
GB/T17626.5《浪涌（冲击）抗扰度试验》
GB/T17626.6《射频场感应的传导骚扰抗扰度》
GB/T17626.8《工频磁场的抗扰度试验》[换行]GB/T17626.9《脉冲磁场的抗扰度试验》
GB/T17626.10《阻尼振荡磁场的抗扰度试验》
GB/T17626.11《电压暂降、短时中断和电压变化抗扰度试验》
GB/T17626.12《振荡波抗扰度试验》
DL478-92《静态继电保护及安全自动装置通用技术条件》
DL480-92《静态电流相位比较式纵联保护装置技术条件》
DL/T524-93《继电保护专用电力线载波收发信机技术条件》
DL/T670-1999《远动设备及系统第5部分第103篇继电保护设备信息接口配套标准》
DL/T720-2000《电力系统继电保护柜、屏通用技术条件》
GB/T13926《工业过程测量和控制装置的电磁兼容性》
GB—2887-89《计算机场地技术条件》
GB50171-92《电气装置安装工程盘、柜及二次回路结线施工及验收规范》
GB/T14598.9-1995《辐射静电试验》
GB/T14598.10-1996《快速瞬变干扰试验》
GB/T14598.13-1998《1兆赫脉冲群干扰试验》
GB/T14598.14-1998《静电放电试验》
DL/T667-1999《继电保护设备信息接口配套标准》
NDGJ8-89《火力发电厂、变电所二次接线设计技术规程》
GB50062-92《电力装置的继电保护及安全自动装置设计规范》
电安生[1994]191《电力系统继电保护及安全自动装置反事故措施要点》
国家电力公司《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求》
国电调[2002]138号《“防止电力生产重大事故的二十五项重点要求”继电保护实施细则》
《西北电网电气设备装备技术原则（试行）》
2.2环境条件
2.2.1环境温度：
-15℃~+45℃
2.2.2相对湿度：
95%;
2.2.3地震烈度：
8°
2.2.4地震动峰值加速度:
0.2g
2.2.5海拔高度：
2000m
2.3工程条件
2.3.1系统概况：
见附件
2.3.1.1电压等级：
35kV
2.3.1.2变电站电气主接线形式：
附图
2.4工程要求
2.4.1供货方提供的产品应满足如下要求：
符合国家和电力行业的有关规程规范（见2.1）。
产品应成熟可靠，有成功运行经验，满足变电所监控要求、数据远传要求、捕捉同期要求，防误操作要求。
间隔层设备、网络设备、站控层设备的软硬件及相关设备均应通过国家电力行业认证机构检验合格，取得国家级质量检测报告。
所购系统及设备应是全新的，技术先进、实用性好，功能强，运行维护方便，易于扩充，有良好的售后服务。
计算机监控系统应为分层、分布式布置、传输介质可采用屏蔽双绞线，计算机监控系统包括两部分：
站级控制层和间隔级控制层。
站级控制层计算机故障停运时，间隔级控制层应能安全运行，间隔级I/O单元必须按电气单元配置，一个元件故障不会引起误动，一个单元故障不会影响其它单元的正常工作。
计算机监控系统更换硬件或软件时，不应丢失历史数据。
供货方应保证所供货的计算机监控系统不存在侵犯知识产权问题。
2.4.2供货方应满足本工程的下述特点
本站以监视、测量、控制、运行管理以计算机监控系统为主要[换行]手段，计算机监控系统必须实现以往常规控制屏所具有的全部功能。
计算机监控系统应具有远动RTU功能，不再独立设置RTU装置，远动数据应直采直送，除采用专用通道传输外，还应用数据网络向县调传输信息。
所供设备在屏蔽、抗电磁场干扰、抗震等方面应满足本工程要求。
2.4.3系统性能指标
供货方提供的监控系统应具有如下最低性能指标：
（1）模拟量测量综合误差≤0.5%
（2）电网频率测量误差≤O.01Hz
（3）事件顺序记录分辨率（SOE）≤2ms
（4）遥测信息响应时间（从I/O输入端至远动通信装置出121）≤3s
（5）遥信变化响应时间（从I/O输入端至远动通信装置出121）≤2s
（6）控制命令从生成到输出的时间≤1s
（7）画面实时数据更新周期模拟量≤3s
（8）画面实时数据更新周期开关量≤2s
（9）双机系统可用率≥99.98%
（10）控制操作正确率=100%
（11）遥控动作成功率≥99.99%
（12）事故时遥信年正确动作率≥99%
（13）系统平均无故障间隔时间（MTBF）≥20000h
（其中I/O单元模件MTBF>50000h）
（14）间隔级测控单元平均无故障间隔时间≥40000h
（15）各工作站的CPU平均负荷率：
正常时（任意30min内）≤30%
电力系统故障（10s内）≤50%
（16）模数转换分辨率≥12位
3.设备技术要求
3.1电源、接地与抗干扰
3.1.1电源
交流电压：
220V（变化范围80%～120%额定电压值）
频率：
50Hz（频率47.5Hz～52.5Hz）
直流电压：
220V（变化范围80%～115%，纹波系数≤5%）
测控、保护装置采用直流220V电源方式供电，直流供电电压在80%～115%额定电压范围内变化，直流纹波系数≤5%时，装置应正确工作。
电源回路装快速开关保护，当供电回路出现故障或异常时，应发出报警信号，装置不应误动。
拉合电源及插拔熔丝发生重复击穿火花时，装置不应误动。
3.1.2接地
计算机监控系统不设置单独的接地网，遵照“一点接地”原则，接地线连接于变电所的主接地网的一个点上。
变电所主接地网的接地电阻≤5W。
机箱、机柜以及电缆屏蔽层均应可靠接地。
接地引线应独立并同建筑物绝缘。
计算机监控系统各间隔层之间，间隔层与站控层之间的连接，以及设备通讯口之间的连接应采用电磁隔离或光/电隔离。
不同接地点的设备连接一定要采用电气隔离措施，不破坏“一点接地”的原则。
对计算机监控系统使用的站用交流220V电源，应采用电磁隔离措施。
3.1.3抗干扰
设备应按安装于无电磁屏蔽房间内设计，设备自身应满足抗电磁场干扰及静电影响的要求。
在雷击过电压及操作过电压发生及一次设备出现短路故障时，供货方设备均不应误动作且不发生元器件损坏。
所有设备均应满足下列抗扰度试验等级要求：
对静电放电符合GB/T17626-4-24级
对辐射电磁场符合GB/T17626-4-33级（网络要求4级）
对快速瞬变符合GB/T17626-4-44级
对冲击（浪涌）符合GB/T17626-4-53级
对电磁感应的传导符合GB/T17626-4-63级
对工频电磁场符合GB/T17626-4-84级
对阻尼振荡磁场符合GB/T17626-4-105级
对振荡波符合GB/T17626-4-122级（信号端口）
3.2监测及控制范围
3.2.1监控规模要求
计算机监控系统间隔层的设备按变电所现有规模配置，并能方便扩充;站控层、网络、软件系统按变电所远期规模配置，并能方便扩充。
3.2.2监测规模要求
3.2.2.1输入/输出方式
（1）位置信号输入以无源接点方式输入;
（2）模拟量输入：
交流采样（本工程PT次级额定电压为100V或100/√3V，所用变压器低压侧交流电压采样380/220V，各侧CT次级额定电流为5A）。
计算I、U、P、Q、F、Wh、Varh电气量工程值。
对于要作合闸同期检测的断路器，应采集同期电压。
温度及直流量通过变送器采用4～20mA或0～5V输入。
（根据DL/T5065-1996尽量使用4～20mA）
（3）电度量输入：
智能电度表通过RS485串口通讯获得。
（4）控制以无源接点方式输出，接点容量为220V、5A。
（5）对于微机保护、直流系统、交流系统、消防系统等的信号采用串行通信方式接入监控系统。
（6）对于不能用通信方式接收的信号，则采用硬接点。
3.2.2.2信号量统计说明
（1）对重要的位置信号（如要求遥控的断路器、隔离开关）按双位置信号统计;
（2）开关量输出对同一设备的合闸/分闸，按一路控制量统计;
（3）需同期的断路器，应接入同期电压;
3.3系统配置
3.3.1系统结构
计算机监控系统包括两部分：
站控层和间隔层，网络结构为开放式分层、分布式结构。
站控层为全所设备监视、测量、控制、[换行]管理的中心，通过用屏蔽双绞线与间隔层相连。
间隔层按照不同的电压等级和电气间隔单元，以相对独立的方式分散在各个配电装置室中，在站控层及网络失效的情况下，间隔层仍能独立完成间隔层的监测和断路器控制功能。
站控层设备按工程最终规模配置，按功能划分为若干个互相独立而又共享资源的工作站，它包括后台监控主站、打印机及网络设备等。
间隔层设备按工程本期规模配置，并留有一定的裕度。
它直接采集处理现场的原始数据，通过网络传送给站级计算机，同时接收站控层发来的控制操作命令，经过有效性判断、闭锁检测、同步检测等，最后对设备进行操作控制。
间隔层设备由测控单元、通信单元和微机保护单元等构成。
测控、保护各单元相对独立。
3.3.2网络结构
3.3.2.1站控层设备
站控层网络按单网配置，可用总线型网络或环型网络，网络传输协议为TCP/IP，网络传输速率为≥100Mb/s，通讯介质为屏蔽双绞线。
它负责站控层各个工作站之间和来自间隔层的全部数据的传输和各种访问请求。
其网络协议应符合国际标准化组织OSI模型，具有良好的开放性。
网络配置规模需满足工程远期要求。
（1）主机/操作员站
主机具有主处理器及服务器的功能，为站控层数据收集、处理、存贮及发送的中心。
操作员站是所内计算机监控系统的主要人机界面，用于图形及报表显示、事件记录及报警状态显示和查询，设备状态和参数的查询，操作指导，操作控制命令的解释和下达等等。
通过操作员站，运行值班人员能实现对全所生产设备的运行进行监测和操作控制。
（2）远动工作站
远动工作站具有远动数据处理及通信功能。
远动工作站信息要求直采直送，即直接接收来自间隔层的I/O数据，进行处理后，按照调度端所要求的远动通讯规约，完成与调度端的数据交换。
（3）鉴于主控制室内配有较多公用智能设备，为了对这些设备进行监测、控制，需设站控层公用接口装置一套，放于网络设备柜中。
与公用接口装置接口的主要智能设备有：
电能量计费系统（根据DL/T5149-20016.15.3推荐使用DL/T719-2000规约）
直流系统
交流系统
其他智能系统
各类信息由公用接口装置统一接收、处理、上网传送，并至少留有4个串行通讯口备用。
（4）声响报警装置
所内计算机监控系统应提供一套声响报警装置。
系统根据事故信号和预告信号驱动声响报警装置发出不同的声音报警。
3.3.2.2间隔层设备
间隔层网络采用现场总线，也可与站控层采用统一的网络，传输速率为≥10Mb/s，通讯介质为屏蔽双绞线。
网络应成熟可靠，符合网络标准，
间隔层设备按工程本期规模配置，留有扩充。
它直接采集处理现场的原始数据，通过网络传送给站级计算机，同时接收站控层发来的控制操作命令，经过有效性判断、闭锁检测、同步检测等，最后对设备进行操作控制。
间隔层可独立完成对断路器的就地智能控制操作。
对间隔层设备的性能要求：
（1）单元封闭式结构设计，易于安装;
（2）所有器件均不低于工业级标准，工作电源为交流220V，直流220V。
（3）所有插件均采取锁紧措施，抗振性能好，并且更换拆卸方便;
（4）装置的抗干扰能力应通过电磁兼容性测试，达到规定标准;
（5）带“远方/就地”切换开关，可选择控制操作方式;
（6）对要求同步合闸的断路器，合闸控制输出应具有同步检测功能;
（7）采用带隔离的、可靠的、抗干扰能力强的网络结构;
（8）测控单元的输入/输出回路应具有电气隔离。
对于不能直接上网又不能直接与间隔层通信单元通信的微机保护装置，可视情况配置继电保护通信接口装置，它负责与微机保护装置通信，接收继电保护装置报警和动作信号，与保护装置通过接口装置实现与站控网络的通信，按要求进行保护定值管理等。
3.3.3软件系统
计算机监控系统应采用国际上流行的先进的、标准版本的工业软件，应为模块化结构、开放性好、可靠成熟、兼容、可移植、可扩充、方便适用。
用户能对软件系统进行安装和生成。
3.3.3.1系统软件
站控层各工作站应采用成熟的多任务操作系统（例如WindowsXP或更先进、稳定、通用的操作系统），它包括操作系统、编译系统、诊断系统以及各种软件维护、开发工具等。
编译系统应易于与系统支撑软件和应用软件接口，支持多种编程语言。
操作系统能防止数据文件丢失或损坏，支持系统生成及用户程序装入，支持虚拟存储，能有效管理多种外部设备。
3.3.3.2支撑软件
支撑软件主要包括数据库软件和系统组态软件。
数据库软件系统应满足下列要求[换行]：
（1）实时性：
能对数据库快速访问，在并发操作下也能满足实时功能要求;
（2）可维护性：
应提供数据库维护工具，以便用户在线监视和修改数据库内的各种数据;
（3）可恢复性：
数据库的内容在计算机监控系统的事故消失后，能迅速恢复到事故前的状态;
（4）并行操作：
应允许不同程序（任务）对数据库内的同一数据进行并行访问，要保证在并行方式下数据库的完整性;
（5）一致性：
在任一工作站上对数据库中数据进行修改时，数据库系统应自动对所有工作站中的相关数据同时进行修改，以保证数据的一致性;
（6）分布性：
各间隔层智能监控单元应具有独立执行本地控制所需的全部数据，以便在中央控制层停运时，能进行就地操作控制;
（7）方便性：
数据库系统应提供交互式和批处理的两种数据库生成工具，以及数据库的转储与装入功能;
（8）安全性：
对数据库的修改，应设置操作权限;
（9）开放性：
允许用户方利用数据库进行二次开发。
系统组态软件用于画面编程，数据生成。
应满足系统各项功能的要求，为用户提供交互式的、面向对象的、方便灵活的、易于掌握的、多样化的组态工具，应提供一些类似宏命令的编程手段和多种实用函数，以便扩展组态软件的功能。
用户能很方便的对图形、曲线、报表、报文进行在线生成、修改。
3.3.3.3应用软件
应用软件[软件根据技术水平的提高提供相应的升级版本（在特殊情况下提供补丁）满足本规范书各项功能要求。
模块化结构，具有良好的实时响应速度和可扩充性。
具有出错检测能力。
当某个应用软件出错时，除有错误信息提示外，不允许影响其它软件的正常运行。
应用程序和数据在结构上应互相独立。
3.3.3.4通信接口软件
计算机监控系统有较多的通信接口驱动软件，主要是：
（1）与微机保护装置的通信接口软件;
（2）与各级调度中心的通信接口软件;
（3）与电能量计费系统的通信接口软件;
（4）与智能直流系统的通信接口软件;
（5）与电力数据网通信接口软件。
（6）小电流接地选线装置的通信接口软件
（7）业主指定的集控站
计算机监控系统与智能设备的通信规约应执行国标、行标及IEC标准。
供货方应完成各种通信规约的转换，使计算机监控系统正确接收和发送数据。
3.4系统功能
计算机监控系统应具有如下的功能：
实时数据采集与处理
数据库的建立与维护
控制操作和同步检测
报警处理
事件顺序记录
画面生成及显示
在线计算及制表
电能量处理
远动功能
时钟同步
人-机对话
系统自诊断与自恢复
与其它设备接口
运行管理功能
3.4.1实时数据的采集与处理
3.4.1.1采集信号的类型
采集信号的类型分为模拟量、脉冲量和状态量（开关量）。
模拟量：
电流、电压、有功功率、无功功率、频率、功率因数和温度量。
状态量（开关量）：
断路器、隔离开关以及接地开关的位置信号、继电保护装置和安全自动装置动作及报警信号、运行监视信号。
3.4.1.2采集信号的处理
计算机监控系统对实时数据的采集按电气设备间隔单元（线路、旁路、母线、母联、分段、主变等）划分，每个测控单元为一个相对独立的智能小系统，对所采集的输入量进行数据滤波、有效性检查、工程值转换、故障判断、信号接点消抖等处理。
（1）模拟量的采集处理
定时采集：
按扫描周期定时采集数据并进行相应转换、滤波、精度检验及数据库更新等，扫描周期应满足性能指标要求。
越限报警：
按设置的限值对模拟量进行死区判别和越限报警，其报警信息应包括报警条文、参数值及报警时间等内容。
追忆记录：
对要求追忆的模拟量，应能追忆记录事故前1分钟至事故后3分钟的采集数据。
（2）状态量（开关量）的采集处理
定时采集：
按快速扫描方式周期采集输入量、并进行状态检查及数据库更新等，扫描周期应满足性能指标要求。
设备异常报警：
当被监测的设备状态发生变化时，应出现设备变位指示或异常报警，其报警信息应包括报警条文、事件性质及报警时间。
事件顺序记录：
对断路器位置信号、继电保护动作信号等需要快速反应的开关量应按其变位发生时间的先后顺序进行事件顺序记录。
（3）信号输入方式
模拟量输入：
间隔层测控单元电气量除温度通过变送器输入外，其余电气量采用交流采样，输入CT、PT二次值，计算I、U、P、Q、f、COSφ;对于要作合闸同步检测的断路器，还应采集同步电压。
交流采样频率≥32点/秒，变送器输出为4～20mA。
电能量输入：
对于[换行]智能电度表可通过串口通讯采集;
状态量（开关量）输入：
通过无源接点输入;断路器、隔离开关、接地开关等设备，断路器取双位置接点信号。
智能接口设备信号接入：
如微机保护、直流系统、交流系统、火灾报警等采用数据通信方式（RS232/RS422/RS485等通讯口）收集各类信息。
3.4.2数据库的建立与维护
3.4.2.1计算机监控系统应建立如下数据库
实时数据库：
装入计算机监控系统采集的实时数据，其数值应根据运行工况的实时变化而不断更新，记录着被监控设备的当前状态。
实时数据库的刷新周期及数据精度应满足工程要求。
历史数据库：
对于需要长期保存的重要数据将存放在历史数据库中。
历史数据应能在线存储12月，所有历史数据应能转存至光盘作长期存档。
3.4.2.2维护要求
数据库应便于扩充和维护，应保证数据的一致性、安全性;可在线修改或离线生成数据库;用人—机交互方式对数据库中的各个数据项进行修改和增删。
可修改的主要内容有：
各数据项的编号。
各数据项的文字描述。
对开关量的状态描述。
各输入量报警处理的定义。
模拟量的各种限值。
模拟量的采集周期。
模拟量越限处理的死区。
模拟量转换的计算系数。
开关量状态正常、异常的定义。
电能量计算的各种参数。
输出控制的各种参数。
对多个开关量的逻辑运算定义等。
可方便地交互式查询和调用，其响应时间应满足工程要求。
历史数据应能按用户的需要进行选择、组合，转储到光盘中长期保存。
3.4.3控制操作和同步检测
各侧断路器;
重要设备的启动/停止（如所内380V电动机的启动/停止、所内自动装置的投入/退出）;
3.4.3.1控制方式
控制方式为就地控制、站控层控制。
操作命令的优先级为：
就地控制→站控层控制。
同一时间只允许一种控制方式有效。
对任何操作方式，应保证只有在上一次操作步骤完成后，才能进行下一步操作。
在间隔层控制柜上设“就地/远方”转换开关，任何时候只允许一种操作模式有效;操作过程由计算机显示记录。
间隔层应根据操作需要具有防误操作闭锁和检同步功能。
“远方”位置，操作在操作员站上操作。
站控层控制为操作员站上操作，操作按“选择—返校—执行”的过程进行，具有防误闭锁及同步检测功能。
一个任务要对多个设备进行操作，计算机监控系统在保证操作的安全性、可靠性的前提下，可按规定的程序进行顺序控制操作。
3.4.3.2同期检测
计算机监控系统应具有同期功能，同期电压输入分别来自断路器两侧PT的单相电压。
当两侧均无压或一侧无压时，允许合闸;当两侧有压，必须满足同期条件时，才允许合闸，同期参数可在后台监视，以便对小水电进行调控。
同期判断在间隔层测控单元上进行，同步成功与失败均有信息输出。
3.4.3.3控制输出的接点要求
计算机监控系统控制输出时，提供的合闸或分闸接点数量如下：
（1）对35kV断路器提供1付合闸接点，1付分闸接点。
（2）对10kV断路器提供1付合闸接点，1付分闸接点。
控制输出的接点为无源接点，接点
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