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DSA8000系列组态型厂站自动化测控系统技术说明书1概述随着国家电力事业快速发展，各类发电厂、变电站自动化水平迅速提高。与之相对应，对厂站自动化系统的性能、速度、可靠性等各方面均提出了越来越高的要求。现代电子技术的快速发展及计算机网络技术的迅速成熟，为厂站自动化系统性能的整体提升提供了基础。新的功能，新的手段不断被引入厂站自动化系统中。本公司通过总结DSA系统数千个变电站的运行经验，分析当前厂站自动化的技术特点和要求，应用各种先进的嵌入式系统技术手段，运用全新的功能组织、信息处理、网络通讯方式，推出了功能强大、性能优异、配置灵活、维护方便的新一代DSA8000系列厂站自动化系统，主要用于500KV、220KV变电站及大型发电厂的监控系统。DSA8000系列厂站自动化系统系统组成上采用了分层分布式结构、硬件配置上采用智能模件自动组态、软件设计上采用了面向对象的程序设计方法，该系统较当前的监控系统有了一些明显的改善，首先，该系统按实际测控的对象建模，系统分工合理、配置灵活；其次，各装置广泛应用当今先进的电子技术成果，在精度、实时性、可靠性、安全性、灵活性等方面均达到全新的水平；再次，系统通讯以双10M/100M以太网为骨干网，扩展双CAN总线或以太网等辅助通讯网，多网分工或热冗余配置，通讯稳定可靠，信息共享快速方便。该系统的人机接口采用类Window风格界面，按照测控对象组织，更加简捷、美观直观、友好。DSA8000厂站自动化系统适用于各种容量的发电厂ECS系统、各种电压等级变电站自动化系统，将监视、控制、测量、录波、安全自动装置、通讯、远动等多种功能综合于一体，保证电力系统经济、安全、可靠、稳定运行。1.1设计思想DSA8000系列厂站自动化系统在设计思想上遵循DCS系统设计原则，以强化系统运行安全、简化系统维护操作、提高性能价格比为设计目的。1.面向对象的设计思想和面向间隔的设计方式，变电站的一次设备如一条出线、一个变压器等可看成一组信息和功能的组合，也就是一个对象，针对该间隔配置测控、保护等二次设备，使其信息和功能组成一个有机的整体，即逻辑节点，使变电站继电保护与控制系统功能按电力系统对象（间隔）重新组合与优化。这类对象在全系统可高度共享，在逻辑上形成相互的备份或冗余，可以根据不同的应用需求，通过对不同节点的信息和功能的抽取，形成—1—DSA8000系列组态型厂站自动化测控系统技术说明书一个新的对象，实现系统功能的扩充和完善。2.采用完全的分层分布式的方式进行组合，变电站层和间隔层设备之间、间隔层设备与设备之间都是通过共享的通信网络联系起来的，每个节点都具有信息或功能局部整合的能力和功能，通过合理的布置可以将系统根据地域、功能、维护等不同原则灵活地分解成多种形式的单层或多层的集散系统，这样系统的各个部分就能很容易地分散布置，形成高效的厂站自动化系统。3.多重冗余设计，基于信息的高度实时共享，逻辑节点可灵活地在系列内复制或生成，使信息、传输和功能实现的途径可灵活选择，从而实现信息或功能的多重备份、多重冗余，减少、消除通讯瓶颈和危害系统安全的环节。4.多网多总线设计，系统由双10M/100M以太网构成系统骨干网，间隔层装置和站级设备均通过骨干网实现数据交互、信息共享或功能执行，同时装置提供双CAN网、串口、光纤、以太网等各种接口以构成多种拓扑形式的局部通讯总线或扩展总线，极大丰富系统的信息、功能的分布和共享途径，保证信息交互的高效、高速和高可靠性。5.全系列装置由一组智能模件自动组态生成,各模件的自由组合，系统能自动识别装置的模件配置，可以通过对模件的不同组合，实现不同测控装置的功能要求。系统提供若干种由确定的智能模件组成的典型装置，可满足当前厂站自动化系统的一般要求，而对于特殊容量、特殊功能，则可通过灵活选用相应的智能模件组态成满足相应需要的装置。6.按照操作维护人员的思维组织装置人机界面，常见的自动化装置的人机界面多采用基于功能分类的界面组织方式，不利于操作人员使用，容易造成误操作。DSA8000系列厂站自动化系统按照操作对象组织各种人机界面，符合操作人员思维习惯，便于上手，避免误操作。1.2技术特点DSA8000厂站自动化测控装置由主功能CPU模件、交流测量模件、开关测量模件、直流遥控模件、协议转换模件、通讯接口模件及同期测控模件等多种智能模件组成。整个装置按照多CPU协同模式构建，各CPU分工明确，与主CPU之间通讯并口总线、串口总线等多种总线实现信息交换、功能传递。转子软件平台采用自主开发的嵌入式操作系统，支持实时多任务调度，兼顾标准接口，保留实时任务接口，性能稳定可靠，可维护性强，系统内置标准协议库，支持TCP/IP、SNMP、ICMP、ARP等标准以太网协议。装置的各个模件可以自由接插，—2—DSA8000系列组态型厂站自动化测控系统技术说明书通过软件自动识别、自动组态，在液晶上自动显示接插的模件及位置，灵活有效；●多核协同处理、内置自主开发的操作系统：主功能CPU模件使用SAMSUNG公司的S3C2500微处理器，主频166MHz，32位总线，寻址空间4G，内置各类标准接口，适用于实时性较高，容量较大的程序，内置自主开发的DSA嵌入式操作系统；交流测量与同期测控模件均采用AnalogDevices公司的ADSP219x系列数字信号处理器进行高速、高密度采样、数字信号处理，主频达到160MHz，具有快速的数字信号处理能力；协议转换模件采用SAMSUNG公司的S3C4510BARM微处理器，保证信息的高速处理；遥控直流、通讯切换和GPS模件均有各自的CPU完成功能分工，系统内的各个CPU在主CPU的统一协调下完成整个系统的功能分配和任务调度。●高密度、高精度的交流测量：交流测量模件采用高精密度、高温度系数的精密元件组成测量系统，CPU采用ADSP2191微处理器，166MHz的主频可以完成快速的数据采集和数据处理，AD采用TI公司的16位的AD8364模数转换器，可以实现6路模拟信号的同步采样，采样精度高、速度快(每周波256点)，数据处理采用FFT算法。电压、电流的测量精度达0.01级，功率精度达0.02级，测量系数、量程和相位补偿均可以在模件内或后台进行在线调节、修改。●多网、分段热冗余通讯配置：基于TCP/IP协议的10M/100M双以太网为通讯骨干网，配以其他通讯网协同完成整个系统的通讯，自动监测切换，通讯安全畅通。层内、层间均有多种总线，各自完成层内或层间的工作，每个接口规约可在线编程和设置，承担总线功能，从而消除单总线系统的通讯瓶颈，有效提高了整个系统的通信可靠性与实时性。●模块化设计、自由组态面向功能，以测控功能为对象设计各类智能模件，可灵活组态，各模件功能可以不依赖于系统独立实现，可根据现场的实际要求配置，组成“新”的测控功能对象，接入上级系统。软件能自动识别接插的模件，自动组态。●人性化、图形化的界面显示采用彩色大液晶显示技术，以图形的方式在线显示系统的装置结构、电力系统的一次接线、开关状态、事故信息以及系统的设置界面，色彩丰富饱和，界面友好。●功能丰富 —3—DSA8000系列组态型厂站自动化测控系统技术说明书DSA8000厂站自动化系统除完成相应的测控功能外，还具备丰富的通信接口、信息处理、操作保持、GPS等扩展功能。与DSA系统的现有装置配合，能够完成主变、进线、电容、馈线等间隔的测控、保护功能；与其他厂家的各种测控设备、智能设备通信，能够完成信息采集、规约转换；支持GPS对时，对时精度高；●配置灵活、在线编程 各个模件可以在线修改软件，在线设置功能，在线编程逻辑，实现系统的灵活配置、通讯协议的灵活修改、测量功能的完善以及各种功能的扩充。●通讯接口的多样性有RS232/RS422/RS485、光纤、以太网、CAN等多种通讯接口，可以在线修改通讯规约，遵守电力系统的各个通讯规约。与后台监控系统之间的通讯规约：电力行业标准DL/T667-1999(IEC60870-5-103)；与调度端之间的通讯规约：电力行业标准DL/T634-1997(IEC60870-5-101)、部颁；与保护装置、数据采集装置和智能测控装置之间的通讯规约：电力行业标准DL/T667-1999（IEC60870-5-103）、SCI1801等。●使用维护方便 同类模块满足一致性、互换性，装配维护简单，接插灵活。设置监控手段多样，支持在线编程。全面支持远方监控与维护。 ●结构设计先进 模块组装后成为具有相应功能的测控单元，密封性好，抗干扰、抗震动能力强，适合安装于各种恶劣环境。单元既可集中组屏，也可分散安装。—4—DSA8000系列组态型厂站自动化测控系统技术说明书2组态模件DSA8000厂站自动化系统是模块化设计的DCS系统，系列化装置主要有多种基本智能模件组成。主CPU采用SAMSUNG公司的基于ARM940T内核的S3C2500微处理器，内建有自主开发的DSA嵌入式操作系统，有丰富的外设接口，双10/100Mbits/s的自适应以太网接口，支持标准的TCP/IP通讯协议；多个UART异步收发器等其它通讯接口以及大容量的存储器接口，LCD大液晶接口；一个USB接口，支持USB1.1、USB2.0协议，最多可以接插6个标准模件。电源模块精度高，分级、分类供电可确保供电安全，各级各路电源之间进行了有效的隔离，1‰的纹波指标确保了采集测量的精度，同时该模块配置了一个GPS对时口、一个光纤收发口、两个以太网口（可配接光纤）、一个422串口和一个232串口。协议转换模件采用SAMSUNG公司的S3C4510BARM处理器，确保信息高速采集与处理。设计有3个串行接口、2个CAN总线口、一个以太网口。各接口可在线编程、在线设置，分别选接系统总线、智能设备接口。交流测量模块可实现12路交流量的同步采集测量，选择不同的运行方式，可分别实现二条线路（三表法）、三条线路（两表法）、五条线路（公用PT）的信息采集与测量。先进的采集测量技术可实现12800Hz的高密度采样，可以测量13次谐波，电流、电压的测量精度达1‰，功率测量精度达2‰。遥信模块可作64路模拟开关量（无源或有源）的采集，实现64路遥信或64路遥脉的测量。可通过在线选择设定单（双）接点、抖动抑制等不同的工作方式，可以在线设置消抖时间，适合现场不同设备的需求。遥控直流模块可控制10路遥控。遥控返回时间、选择返校时间在线设定，具有完善的遥控启动返校功能和允许多点同时输出功能。遥控直流模块还包含3路直流测量，可用于测量温度、充电电流、母线电压等。同期测控模块可以根据需要选择检同期、自动捕捉准同期方式，进行同期切换，有8路交流测量，8路遥信和2路遥控，具备独立的同期测控工作。通道模块通道多，具有多达12路串口，可以与各种装置进行通讯和调度。GPS模件可以进行系统时钟同步，与主CPU进行软对时（RS422/485总线）和硬对时(硬—5—DSA8000系列组态型厂站自动化测控系统技术说明书件脉冲)。人机接口采用大液晶彩色界面320x240，美观友好，界面丰富，可在线显示一次系统接线图和各种参数（电流、电压和各种开关状态信息），可直接显示在线的各个插件，同时可根据用户需要选用计算机对设备运行状况进行实时监测、控制和设置。以上同类模块在DSA8000厂站自动化测控系统中满足一致性、互换性，除了电源模块有固定的位置外，其余各种模块可以在任意位置按需排放，各种模块的数量可根据现场在线自由、灵活选配，现场组装，便于维护和备件选配。2.1主CPU模件2.1.1概述主CPU模件是DSA8000厂站自动化测控系统的枢纽指挥中心，它负责整个DSA8000测控系统的信息沟通、处理和调度，实现装置与外部的信息联络、通讯调度。与装置内的遥测模件、通道模件、协议转换模件、GPS模件、电源模件、遥控模件及通讯切换模件等进行数据交换，发布上送、下行指令。主CPU采用SAMSUNG公司的基于ARM940T内核的S3C2500微处理器，内建有自主开发的DSA嵌入式操作系统，它是32位的RSIC结构，内部主频