电力自动化系统-----变电站自动化系统

电力自动化系统·变电站自动化系统FW－500变电站自动化系统简介使用环境要求型号含义系统配置图工作原理订货要求主要技术参数设备外形与结构主要尺寸1.系统总指标生产厂2.主变保护装置3.线路保护装置4.母线保护装置5.故障录波测距装置6.GPS（一）简介top1．主要用途FW－500系统是为电力系统220～500kV及以上电压等级变电站设计的一套多级网络分布式变电站自动化系统，它由系统管理站、计算机网络、工控前置机、分布式网络型RTU、转发工作站、微机多功能接口单元、主变压器保护装置、线路保护装置、母线保护装置、故障录波装置、GPS等设备组成。2．系统特点1）多级网络分层分布式结构；2）采用UNIX/WindowsNT操作系统作为系统应用软件平台；3）采用国际标准的基于X－Windows的全图形用户界面（OSF/Motif）；4）软件结构模块化、全分布式数据处理；5）数据采集使用RISC技术、浮点协处理器、高速缓存的32位微处理器；6）使用DSP技术，高速交流采样，大容量储存，采集数据直接上网；7）双网冗余主备通信方式；8）在线召唤监视各类保护定值；9）数据转发支持8个主站；10）先进的工艺技术，全表面贴装，多达16层的印刷电路板。该系统主要用于电力系统设备、线路的实时监测、控制、保护、管理和数据通信。（二）型号含义topFW-500F表示分布式；W表示微机自动化；500是产品系列号（三）工作原理topFW-500系统是一个多级网络连接的分布式自动化系统，系统后台采用DEC/HP/SUN工作站，配置UNIX操作系统或采用高档工控机配置WindowsNT操作系统，采用X-Windows全国形用户界面和标准商用数据库。系统前置机采用工业控制机，前置单元负责接收各类保护、测量及控制信息，并对其进行必要的预处理，根据数据类型，采用广播方式或点对点方式，通过网络发往其它节点（如SCADA工作站、操作员工作站、工程师工作站等），供其显示、操作、控制、打印或进一步的处理。系统配置双前置机并在线自动切换。计算机网络采用双以大网将多台RTU、多台前置机、多台工作站及多台数据转发站连接在一起，实现网络数据共享。RTU数据直接上网，且为双网冗余主备方式。RTU选用RTSC技术、浮点协处理器、高速缓存的32位微处理器为CPU，利用DSP技术实现高速交流采样，采集现场各类实时数据、状态，通过双以太网将数据送到系统主网同时通过网络接收系统的各类命令，输出到现场控制设备。装置提供基于Windows界面友好的维护配置软件，所有功能、工作方式、数据类型、数据运算均可在线配置，具极大的灵活性。微机多功能接口单元通过串行总线网实现与站内多种微机保护单元及各种智能仪表的据通信，完成各类保护信息的采集、保护定值的召唤、表计信息汇总等功能，将预处理后数据送入系统主同。转发工作站通过网络获取所需的全部数据，实现向省级、地级及其它调度系统的数据远传。系统通过GPS或软件对时实现时钟同步。主变保护装置由三个独立的单元组成：主保护单元、后备保护单元、非电量保护单元。各单元在电气及结构上均相对独立，必需的连接处均经光电隔离。装置硬件采用STD标准总线V40系统Ⅱ工业控制机系统。保护软件采用模块化设计组态配置相当灵活。1）主保护单元可提供下列功能：①主保护为三段折线式（或二段式）比率制动特性差动保护，具备二次、五次谐波制动及TA断线闭锁功能，以及无制动的差流速断保护。②对3/2开关接线，主变停运时自动投入小区差动（短引线）保护③五次谐波制动差动可以由过激磁闭锁差动功能代替，这时可增设低电压加速功能④对自耦变可增设零差保护。⑤TA断线告警保护。⑥差流越限告警保护。⑦失灵保护⑧通风启动。⑨非电量保护记录2）后备保护单元可提供下列保护功能：①反应过激磁的反时限过激磁保护。②反应高、中侧相间故障的a．相间阻抗保护；b．复合电压闭锁方向过流保护及过流保护。③反应低压倒故障的a．方向过流保护或过流保护；b．复合电压闭锁过流保护；c．过流速断保护。④反应公共线圈侧的a．零序过流保护；b．过负荷告警保护。⑤反应直接接地侧接地故障的a．零序方向过电流保护及零序过电流保护；b．零序阻抗电流。⑥反应间接接地测接地故障的零序电流电压保护及零序过电压保护⑦反应变压器△侧一点接地故障的△侧接地保护。⑧各侧TA断线告警保护。⑨各侧TV断线告警保护。⑩各侧过负荷告警保护。⑾分接头调压闭锁。⑿非全相保护。⒀短路器失灵保护。3）非电量保护单元可提供下列保护功能：主变及调压变的轻瓦斯、重瓦斯、压力释放、冷却器故障、油位低、油温高、强油通风故障、线圈温度、冷源消失等非电量保护，电源及出口独立，并提供一副空接点给主保护单元作记录用。4）自适应功能：频率跟踪、变比跟踪。线路保护采用多单片机并行工作的硬件结构，设置了三个硬件完全相同的CPU插件，每个插件独立完成一种保护功能。每个插件上几乎包括了一种保护所需的所有电子器件，易受干扰的部分均不引出插件，从而提高了抗干扰性能。三个插件中任何一个损坏均不影响其它两种保护的工作。每个单片机只承当一种保护功能，确保了保护动作快速性。采用了电压频率变换原理（VFC）构成模数变换器，跳闸出口开放回路采用三取二方式，提高了整套保护装置可靠性。提供串行数据通信口与系统连网。装置提供距离保护、零序保护、三相重合闸。距离保护由三段式相间距离和三段式接地距离构成，用于切除出口短路故障的快速Ⅰ段的距离元件，动作时间不大于11ms。当系统发生第一次故障时,采用电压记忆保证方向性，如在振荡期间发生故障，则采用负序方向元件把关，仅在出口完全对称短路时采用偏移特性。阻抗特性采用四边形特性。零序保护由四段全相运行时的零序保护和两段非全相运行时的不灵敏段零序保护构成。三相重合闸设有三相重合闸和停用两种方式,三相重合闸可选择检无压、检同期、非同期合闸方式。母线保护采用STD总线工业控制机，主、从CPU间实现网络互联,并可与中央处理器一起实现更高级的协调管理，为全站自动化的实现创造了条件。采用分相式多微机系统结构，使整套保护装置对系统各种故障具有相同的灵敏度，大大提高了保护装置整组出口的速度。提出了抗TA饱和新方案。当系统发生区内故障TA饱和时，装置仍能迅速动作，区外故障TA饱和时，装置不会误动，对TA无特殊要求。结合对交流量的动态分析和隔离开关接点的实时检测，实时跟踪母线的运行方式，实现了双母线保护的自适应性，保证了母线运行的可靠。系统及母线发生相继故障时，保护能正确和迅速反应。独立的电压闭锁回路增强了装置抗误动能力。在母线倒闸过程中发生外部故障，保护不会误动。装置提供丰富的自检功能及人机对话功能，维护调试非常方便。故障录被测距装置根据系统工程最优设计思想按功能分为三层子系统：数据采集、存储管理、数据处理。其中每部分均有自己的CPU形成独立的子功能模块，而数据采集部分又按模拟量分组分成二到三个子智能模块。数据采集与存储管理两层子系统之间采用双口PAM实现高速数据缓冲连接，总称为前置机，主要用于实现数据采集、数据预处理、存储管理、启动判断及向后台处理机数据通信。后台数据处理机采用工业级控制计算机（配以7in工业显示器），通过并行口与前置机实现双向数据通信。主要完成故障数据存盘组织各种故障分析及数据远传。（四）主要技术参数top1．系统总指标（1）系统数据库容量模拟量8000点状态量16000点电度量1000点计算量1000点人工置数26000点事故追忆量400点(2)历史数据在硬盘中存储时间历史曲线采样间隔：5～30min，可调。历史曲线、日报、月报、年报：保存一年。（3）测量值指标测量值综合误差：＜0．5％。越死区传送整定最小值：＞0.5％额定值。（4）信号状态量指标信号正确动作率≥99.99％数采装置S0E分辨率≤2ms遥控正确率≥99．99％（5）系统实时响应指标模拟量数据响应时间＜2S状态量数据响应时间＜1S命令传送时间（从按执行键到RTU输出）＜1S全系统实时数据刷新周期3～10s，可调脉冲电度扫描周期5N(N=1,2~12min),可调打印报表输出周期按需整定(6)可靠性指标系统可用率＞99．99％计算机工作站平均无故障时间（MTBF）＞8000h设备平均无故障时间（MTBF）＞17000hSCADA系统时间与标准时间的误差＜2ms（7）CPU负荷率所有计算机的CPU负荷率：＜35％（在正常状态下任意30min内）；＜60％（在事故状态下10s内）。（8）SCADA系统LAN的负荷率LAN负荷率：＜10％（在正常状态下任意30min内）；＜30％（在告警状态下10s内）。2．主变保护装置top（1）额定参数直流电源电压：220／110V（定货注明）。交流额定电压：100／√3，开口三角电压：100V。交流额定电流：5／1A（定货注明）。交流额定功率：50/60Hz。（2）功率消耗直流回路：正常工作时，≤50W／V40系统；保护动作时，≤80W／V40系统。交流电流回路：≤1VA/相（额定电流下）。交流电压回路：≤1VA/相（额定电压下）。（3）过载能力直流电源回路：80％--115％额定电压，连续工作。交流电流回路：2倍额定电流，连续工作；20倍额定电流，工作10s；40倍额定电流，工作1s。交流电压回路：1．5倍额定电压，连续工作。（4）电流电压精确测量范围电流精确测量范围：0．2～100A（TA＝5A）；0．05～20A（TA=1A）。电压精确测量范围：0．5～100V（相电压）；5～300V（间隙电压）（5）主要保护的动作精度测量元件精度：刻度误差：≤2％温度变差：≤2％（在工作环境温度范围内）综合误差：≤5％差动（以四侧制动为例）：采样频率=800Hz采样频率=600H整组动作时间：差动速断≤20ms差动速断≤18ms(1.5Icp)差动≤30ms差动≤25ms(1.3Icp)动作精度：差动速断动作精度误差≤5％；差动及后备保护动作精度误差≤3%。过激励保护：上限1．45倍，下限1．08倍，定值精度＜2%。频率跟踪范围：25～75Hz。阻抗：定值精度＜2％，精确工作电流0.11e。(6）整定范围一般情况下：电流定值级差：0．01A；电压定值级差：0．1V；时间定值级差：1ms或0．1s或1s。3．线路保护装置top（1）额定参数直流电源电压：220V／110V（定货注明）。交流电压：相电压100V/√3V，开口三角电压100V。交流电流：5A／1A。频率：50Hz。（2）开关跳闸电流、合闸电流0.5A、1A、2A、4A（不是自保持电流）。（3）交流回路过负载能力交流电压：1．2Un，连续工作；交流电流：2In，连续工作：20In，Is。（4）功率消耗直流回路：＜50W。交流电压四路：＜0．5VA／相。交流电流回路：＜0．5VA／相（1A）；＜1VA相（5A）。（5）整定范围距离元件：0．05～99.9Ω。电流元件：0．05～99．9A。时间元件：1）保护跳闸时间接地故障0～12s相间故障0～4．5s（当不经三取二闭锁时，可整定至12s）2）其它：0～15．9s。（6）精确工作范围1）距离元件：精确工作电压0．5V精确工作电流（0．1～20）In或（0．2～40）In2）零序方向元件：最小动作电压2V（固定）最小动作电流＜0．1In（7）精度距离I段保护暂态超越＜5％零序I段暂态超越＜5％测距元件误差＜2．5％（8）整组动作时间相间和接地距离I段：Z测量/Z整定动作时间＜30％10～13ms＜70％＜25ms零序I段（I测量=1．21I整定）＜18ms。4．母线保护装置top（1）额定参数直流电源电压220V／110V（定货注明）交流额定电压100V交流额定电流5A／1A（定货注明）交流额定频率50Hz／60Hz打印机工作电压220V，50Hz（2）功率消耗直流回路：正常工作时，≤50w；保护动作时，≤80W。交流电流回路：≤1VA／相（额定电流下）。交流电压回路：≤1VA/相（额定电压下）。（3）过载能力直流电源回路：80％～115％额定电压，连续工作。交