综合自动化系统员工培训讲义

变电站综合自动化系统员工培训讲义前言本手册配合公司的综合自动化基础培训课程使用，供大家在课上、课后圈点及查阅。希望通过这个课程使大家对变电站综合自动化系统有一个总体的把握，同时对南瑞继保的综合自动化产品和功能有一个初步的认识。一般而言，变电站综合自动化知识涵盖面很广，内容众多。但从根源上讲，它又非常简单，系统最早的模型是由调度主站、采集控制模块、现场过程层设备组成，它们之间通过电缆的联系实现了信号的上送和指令的下达，一个监视、一个控制形成了综合自动系统最为基本最为重要的功能。在十多年的电力技术发展中，随着微机保护的出现和广泛的使用。我们发现，拥有微机核心的智能平台能做更多的事，除了实现保护功能之外，还有很强的数据采集和通信的能力。于是，面向对象的间隔层保护、测控单元出现了，它们完成了采集和控制的就地处理过程，通过通信技术把信息聚合起来，由后台监控系统加以处理。这种方式既简化变电站的接线，又提高变电站的自动化水平。不久的将来，通信技术还将进一步发展并成熟，实现间隔层和过程层间的全数字化通信连接，最终实现数字化变电站的梦想。现代变电站综合自动化系统实际上就是借助于通信技术、后台监控技术，将变电站内以微机保护为主体的一系列智能设备所提供的信息聚合起来，实现保护、控制、自动化的综合解决方案。本手册将把变电站监控系统运用这些技术后带来的功能和特点向大家讲述一二。目录1．典型结构...........................................................................................................................11.1数字化变电站典型结构..................................................................................................11.2变电站综合自动化系统典型结构....................................................................................21.3电厂网控系统（NCS）典型结构....................................................................................31.4电厂电气监控管理系统（ECMS）典型结构..................................................................42．站控层...............................................................................................................................62.1后台监控系统................................................................................................................72.2远动机........................................................................................................................162.3五防系统.....................................................................................................................193．网络设备.........................................................................................................................213.1通信管理单元..............................................................................................................213.2双绞线以太网交换机...................................................................................................243.3光纤以太网交换机.......................................................................................................253.4GPS对时装置.............................................................................................................263.5对时扩展装置..............................................................................................................274．间隔层测控设备..............................................................................................................30NARI-RELAYS变电站综合自动化系统培训讲义11．典型结构1.1数字化变电站典型结构数字化变电站的经典图示。图中描绘了一“群”采用相同通信规约，统一自描述规则的电子设备、电子互感器和智能一次设备组成的系统，它们的组合像搭积木一样简单，却可建立一个高效、可靠的电站自动化系统。数字化变电站与常规变电站相比，它在间隔层和站控层方面变化不大，只是通信接口和通信模型进一步统一。而在过程层方面却发生了很大的改变：由电子式互感器、智能化一次设备、合并单元、光纤连接代替了传统的电流、电压互感器、一次设备以及它们之间的电缆连接。目前，在数字化变电站的工程实施上，我公司采用如下模式：在过程层采用被称为ECVT的电子式电流、电压互感器作为采集端，通过被称为MU的合并单元对外提供信息，站内装置则通过与合并单元的通信获得交流采样实时信息，目前该方式为光纤直连，采用IEC60044-8传输标准以获得依赖性较小的同步采样数据。另外，通过高优先级的GOOSE传输方式在间隔层和过程层间的以太网上传送实时跳合闸信号及其他保护配合信号。总之，数字化变电站是由智能化一次设备、网络化二次设备在IEC61850通信协议基础上分层构建，在统一的规约框架下，各个智能设备间都能够充分的进行信息共享和互操作。过程层间隔层站控层光缆电子式互感器IEC61850MMS工作站1工作站2GPSNARI-RELAYS变电站综合自动化系统培训讲义21.2变电站综合自动化系统典型结构变电站综合自动化系统（SubstationAutomaticSystem）图示为现阶段最主要的工程实施模式。虽然和数字化变电站一样，也是分层分布式结构，但过程层与间隔层之间还是由普通互感器、辅助触点、继电器等通过铜质电缆把一次设备与间隔层设备连接起来。不过，在经历了串行通信、工业总线的使用后，高速以太网已经充分运用于间隔层与站控层的通信之中，并正由IEC870-5-103规约积极转向对数字化变电站规约IEC61850的全面支持。我公司总结了十多年变电站自动化系统工程经验，采用最先进的自动化和通信技术，以二次系统一体化设计为理念，提供各级变电站全面解决方案。系统已成功应用于近30个500kV变电站，200多个220kV～330kV变电站以及上千个110kV及以下变电站，为国内电力系统安全、稳定运行提供了坚实的保障。RCS-9700C测控单元RCS-9600C保护测控单元RCS-900保护单元IED智能单元外厂保护单元录波器RCS-9794通信管理单元RCS-9785CGPS天文钟服务器A操作员站维护工程师站RCS9200五防主机RCS9698H远动主机调度主站打印机对时总线100M以太网RCS9881/RCS9882交换机服务器BNARI-RELAYS变电站综合自动化系统培训讲义31.3电厂网控系统（NCS）典型结构电力网络计算机监控系统（NetworkcomputerizedmonitoringandControlSystem），简称NCS。发电厂的NCS是指用于电厂升压站的网络监控系统，究其本质和变电站综合自动化系统并无不同。所不同的只是间隔层的设备配置有所差别；另外网络监控系统的重要监控对象之一是发电机，所以对机端电压的调节（AVC功能）和对发电机出力的调节（AGC功能）的指令都可以经该系统发出。NCS系统完成以下主要任务：²对电力网络电气设备的安全监控；²满足电网调度自动化要求，完成遥测、遥信、遥调、遥控等全部的远动功能；²电气参数的实时监测，也可根据需要实现其它电气设备的监控操作；²当电厂无SIS系统（SupervisoryInformationSysteminplantlevel，厂级监控信息系统）时，可借助该平台实现各机组之间功率的经济分配和电厂运行管理功能。公司结合稳定可靠的全套保护解决方案和变电站综合自动化的成熟经验，针对电厂系统的特点，提供更加先进、稳定和易于使用的发电厂网控系统。至今，已有在国内外100多个电厂中得到应用主服务器A主服务器B操作员工作站系统维护工程师站RCS-9200五防主机RCS-9698D远动双机调度对时继电保护工程师站RCS-9881/9882以太网交换机RCS-9794通讯管理机RCS-9793保护管理机RCS-9765C/D对时装置对时总线RCS-9700C型测控装置RCS-9600C型保护测控装置其他智能装置转发调度AGC指令至DCS（4-20mA）PCS-9410励磁调节装置AVCRCS-900其他继电保护及继电保护装置故障录波装置（主变、线路等）NARI-RELAYS变电站综合自动化系统培训讲义41.4电厂电气监控管理系统（ECMS）典型结构面向发电厂的解决方案中还包括ECMS系统。该系统主要监视和控制发电机-变压器组、高低压厂用电等电气设备，由原来的EFCS（或FECS等）系统发展而来的早期，该系统名称不统一，且系统功能仅作为DCS电气部分的辅助，随着电气监控系统技术的发展，该系统的功能和职责有进一步增强的需要。因此在2007年11月中国电力工程顾问集团在北京召开的研讨会上将该系统统一命名为“火力发电厂电气监控管理系统”（ElectricalControlandManagementSysteminpowerplants，简称ECMS），并发文《中国电力顾问集团200820号文》推荐实际应用模式。在原有传统模式下，一般把电气控制纳入机组DCS，相比之下，新的ECMS更加倾向于在一定范围内的独立监控方案：即电源性负荷由ECMS监控，工艺性负荷由DCS控制的方案。推荐采用按机组划分监控区域的模式，这样既可以降低网络负荷，又能使系统结构清晰，同时也符合按机组值班的运行习惯。在系统装置较多的情况下，网络流量可由特殊的交换机实现控制，例如公用部分的信息可通过设置了VLAN的交换机实现共享，其他机组信息却可被设置了VLAN的交换机过滤掉。为满足面向电厂的全面解决方案，公司专门研发了有针对性的保护测控产品，产品系列的功能涵盖了快切、启备变、发变组、厂变、高压/低压厂用电、保安电源、励磁系统等保护和控