說明書煙台東方電子資訊產業股份****
2023年10月
目錄第1章概述 3
第2章系統設計原則 5
第3章系統組網結構 7
第4章系統的組成和特點 11
第5章系統後台管理功能配置 14
第6章系統主要技術指標 20
第7章裝置功能介紹 23
隨著我國經濟建設的高速發展，現代電網結構日趨複雜，電網容量不斷擴大，電網實時資訊傳送量成倍增多，對電網執行的可靠性要求也越來越高，而電力系統對變電站又提出了減人增效的要求，這兩者之間的矛盾可以通過變電站自動化技術來解決。實際上，隨著計算機及通訊技術的發展，資訊採集、處理、傳輸均可通過計算機完成，變電站自動化系統就是以計算機和網路通訊技術為基礎，將保護、控制、遠動、自動裝置及故障錄波等裝置功能整合在一起，從而實現電網的現代化，並可以給執行維護、設計施工等諸多方面帶來直接或間接的經濟效益和社會效益。
變電站自動化技術在國內的發展，已經走過了近10年的歷史，從早期的集控台方式、第一代全集中式、第二代功能分布式，到目前以裝置間隔為物件的分散、分層、分布式變電站自動化技術水平日趨提高，但還不夠規範，這與計算機和網路通訊技術的高速發展密切相關。當今以太網路技術發展日臻成熟，現場匯流排控制網路和基於乙太網的資料通訊網路逐步趨於統一，電力部門也推出了電力資料網的實施方案，，即採用具有開放式、全分布、可互操作性的工業控制以太網路通訊。物件導向的變電站自動化系統平台設計上考慮具有完善的網路支援，同時可與目前系統做到相容，支援現有的多種匯流排網路構架。
df3300變電站自動化系統是乙個綜合的有機裝置系統，它集電力系統、電子技術、自動化、繼電保護之大成，以計算機和網路技術為依託，面對變電站通盤設計、優化功能和簡化系統，用分散、分層、分布式結構實現物件導向的思想。它用簡潔的、利用高效能微控制器構成的數字智慧型電子裝置(ied)和計算機主機替代了數量大、功能結構單一的繼電器、儀表、訊號燈、自動裝置、控制屏。用計算機區域網路(lan)替代了大量複雜的連線電纜和二次電纜。
它在遵循資料資訊共享、減少硬體重複配置的原則下，做到繼電保護相對獨立並有一定的冗餘，提高了變電站執行的可靠性，減小了維護工作量並提高維護管理水平。
df3300變電站自動化系統可滿足國際大電網會議對變電站自動化所提出的7個功能要求，即：遠動功能(四遙功能)；自動控制功能(電壓無功綜合控制、低周減載、靜止無功補償器控制等)；測量表計功能；繼電保護功能；與繼電保護相配套的功能(故障錄波、測距、小電流接地選線等)；介面功能(與微機五防、電源、電能表計、全球定位裝置等ied的介面)；系統功能(與主站通訊、當地scada等)。
，吸收了其先進技術及設計經驗，並在以下方面所創新，正是本系統的特點及技術關鍵所在。
1)統一的新型結構工藝設計
2)模組支援irig-b格式硬對鍾
3)交流取樣外掛程式採用dsp處理器，可實現高次諧波分析、自動準同期、故障錄波等功能
4)遙控外掛程式考慮同期及防誤功能(帶cpu監視)
5)不同的通訊處理插板，可完成fdkbus、canbus、ethernet等不同的介面形式，可適應雙絞線、光纖等不同通訊介質
6)光纖通訊支援光纖雙環自癒配置，提高通訊可靠性
7)支援以太網路的snmp網路管理及web瀏覽查詢、裝置配置及管理功能
8)模組內的智慧型處理(可程式設計邏輯控制)功能
9)物件導向軟體平台及開放式監控應用平台，內建完善的通訊規約庫，支援使用者控制語言，提供api使用者應用程式設計介面
1) 變電站自動化系統作為電網排程自動化的乙個子系統，應服從電網排程自動化的總體設計要求，其配置、功能包括裝置的布置應滿足電網安全、優質、經濟執行以及資訊分層傳輸、資源共享的原則。
2)系統本著提高電網安全、經濟執行水平、採用先進的計算機及網路技術，功能有機整合、相互協調、提高自動化水平、減少變電站硬體的重複設定及投資費用，滿足變電站自動化及無人值守的工程需求。
3)單系統的構造按超高壓樞紐變電站(500kv～220kv)設計，同時簡化的結構模式應能使用於中壓變電站(含220kv終端站和10kv～35kv站)及低壓配電站(35kv、10kv站)的系統構造要求，同時兼顧考慮同西門子保護配合及電氣化鐵路(地鐵、城市軌道交通)的工程結構需求。
4)系統用分層分布式系統結構，系統設計體現物件導向，功能有機整合，系統各部分有機協調的思想。充分考慮工程的實用化(分散、就地安裝等模式)。分布式配置宜採用能下放的功能盡量下放的原則，凡可以在間隔層就地完成的功能如保護、備用電源自投、電壓控制等，無需通過網路及上位機完成。
5)系統採用代表國際技術發展先進潮流的、標準而成熟的通訊網路技術。對於220kv樞紐站及330kv、500kv超高壓變電站，其網路層及站控層宜採用雙重化、冗餘配置，如雙網網路、雙機熱備用、光纖雙環冗餘自癒系統等手段。採用國際標準通訊規約協議，充分考慮網路的開放性、可擴充性以及工程化的相關問題。
6)在系統設計時必須考慮同我國電力通訊網的介面問題，系統支撐軟體符合iso開放系統規定，系統的各類資料、通訊規約及網路協議的定義、格式、程式設計、位址等與相應的電網排程自動化系統保持一致，以適應電力工業資訊化的發展要求。系統能適應電力通訊網的多種通訊方式，還要考慮同電網排程自動化系統、配電自動化系統、電能計費系統等的接入問題。
7)站控層應能實現對全站進行監視、保護、控制以及裝置檢測功能的綜合管理。間隔層ied符合設計規範及技術指標要求，同時可以適應多種網路介面；在確保保護功能相對獨立和動作可靠性的前提下，部分模組採用保護、測量、控制一體化設計；同時為保障測量值的精度要求，保護和測量可分別採用不同的ct、pt繞組。
8)傳統的變電站自動化系統採用串形口通訊方式，其通訊速率和資源共享均受到限制。新系統採用匯流排型區域網路，其通訊速率高，傳輸可靠。
9)變電站內，特別是高壓保護小間內存在強大的電磁干擾。應充分考慮電磁干擾對ied(智慧型電子裝置)裝置要求。另外在通訊方式上優先採用光纖通訊方式，同時鑑於光纖安裝、維護複雜及費用較高，在中低壓變電站可選用遮蔽電纜為通訊介質。
同時保證經濟合理性及技術先進性。
考慮到現階段國際國內變電站自動化系統的研製狀況以及實際應用中所取得的經驗，新型變電站自動化系統考慮採用按物件設計相對分散的網路構架。針對不同變電站電壓等級、規模及具體要求的不同，系統可靈活組成不同的網路結構及應用方案。
1)現場匯流排方案1
圖3-1 現場匯流排方案1結構圖
如圖3-1所示，系統採用現場匯流排網路(fdkbus或canbus)連線，其中採用canbus最大通訊速率為1.5mb/s，採用fdkbus最大通訊速率為187.5kb/s，最大通訊距離為1200公尺(加中繼可擴充到5公里)，最大連線接點數為127個，通訊介質為遮蔽雙絞線或光纖。
系統採用通訊管理單元同保護、控制、測量模組構成最小單元的自動化系統，並同遠方排程主站通訊完成執行管理，以滿足中小型變電站自動化的需要。為了提高系統的可靠性，也可採用fdkibus或canbus雙匯流排冗餘或雙fdkbus方式構成雙重通訊網，系統特別適用於110kv及以下無人值班變電站的需要，也可相容單設當地監控系統，其後台機、維護工作站可通過乙太網口與通訊處理單元相連。
2)現場匯流排方案2(光纖環網技術)
如圖3-2所示，系統採用fdkbus現場匯流排技術，與方案1不同的是，為了充分發揮fdkbus高通訊速率的優勢，同時也為通訊媒介採用光纖時節省光纖長度，系統採用了光纖環網技術。這種網路實際上是由各裝置閉環串接而成，光纖用量少，只需一根2芯光纖，每點光傳輸外掛程式只需一發一收，但缺點是網路的存活性較差，網路上任一點出現故障都將導致整個網路陷於癱瘓，這種方式比較適用於全分散安裝、對通訊的連續可靠性要求較低的變電站。顯然，可以節省投資費用。
作為對光纖單環網的改進，各裝置由雙向閉環串接的光纖雙環網便應運而生，這是目前最受推崇的網路構架，其最大的優點是網路的存活性、可靠性高，可以組成光纖自癒環；**路或裝置故障時，無需人工干預，系統能在極短的時間內自動啟動路由，恢復通訊業務。這種方案適用於110kv及以上的中高壓變電站，每個環網上可以掛接的裝置多達100個以上。系統也可相容單設當地監控系統，其後台機、維護工作站可通過乙太網口與通訊處理單元相連。
圖3-2 現場匯流排方案2結構圖
3)嵌入式以太網路方案
如圖3-3所示，系統採用嵌入式以太網路技術，所有智慧型單元模組均通過以太網路連線。這種方式比較適用於220kv及以上的中高壓變電站。為提高網路傳輸效率，降低網路衝突，可採用交換式以太網路技術，並採用分段分流的方式。
具體應用上可在各裝置小間內用交換式集線器將各個智慧型單元連線，在主控制室用交換式集線器把監控主機同各智慧型單元相連，然後通過光纖把各交換式集線器互連，達到資訊交換、共享的目的。目前這種方案僅考慮了單以太網路方案，下一步將考慮雙冗餘以太網路方案。
圖3-3 嵌入式乙太網結構圖
4)混合型網路方案
針對大型高壓變電站的工程應用，系統設計還考慮了採用二級網路的方案。如圖3-4所示，系統按一次裝置電壓等級分別以間隔小室分散布局，總體可分為變電站層和間隔層二部分；變電站層的裝置由雙主機、雙操作工作站、主備通訊處理機、各間隔內通訊管理單元通過雙以太匯流排網路組成(物理連線為電纜或光纖星型)。通訊管理單元可通過現場匯流排同本間隔內的保護、控制、測量等智慧型單元相連，滿足高壓變電站雙重主機、雙重通訊處理機、雙重網路冗餘配置的要求。
此方案優先採用光纖星型以太網路，光纖優質的抗電磁干擾效能以及雙網路的拓撲結構為變電站可靠執行提供了強有力的保障。
圖3-4 混合型網路結構圖
1)變電站層的監控和管理系統。它的任務是收集全站的資訊並實時存入資料庫，並能通過友好的人機介面和強大的資料處理能力實現變電站內就地監控功能，是整個系統與執行人員之間的介面。
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