CBZ-8000变电站自动化系统技术说明书

CBZ－8000变电站自动化系统技术说明书-1-CBZ-8000变电站自动化系统技术说明书2007-1CBZ－8000变电站自动化系统技术说明书-2-11、、系系统统概概述述随着我国电力事业的飞速发展，电网规模不断扩大，电网结构日趋复杂，高电压等级特别是500kV电压等级变电站得到了迅速发展并逐步成为区域电力枢纽或网架骨干节点，1000kV电压等级变电站也已经准备上马，电网运行需要传送的实时信息量成倍增多，对实时性要求更高。另外，随着电力系统市场化改革的不断深入，电力系统“公司化改组、商业化运营、法制化管理”的时代已经到来。这些都对变电站自动化提出了更高的技术要求。许继电气股份有限公司通过对客户需求的充分调研和把握，借鉴了业界许多优秀自动化系统的成功经验，以先进可靠的计算机技术、网络通信技术和许继多年在自动化领域的积累为依托，倾力打造开发了CBZ-8000变电站自动化系统。CBZ-8000变电站自动化系统遵循开放、先进、可靠、统一的设计理念，面对变电站需具备的功能和未来变电站自动化系统必然发展方向全面考虑，优化功能配置和简化系统结构，用分层、分布式的系统结构实现了面向对象的变电站自动化设计思想，完全兼容UNIX/Windows/Linux不同的操作系统。可以根据不同电压等级的变电站自动化系统对监控主站软件的需求选择不同的操作系统。系统实现了变电站功能的综合化、操作监视的屏幕化和运行管理的智能化。“系统的整体性能达到了国际同类产品先进水平”（摘自鉴定证书）。1.1系统设计目标：提高变电站自动化整体运行水平面向35kV～1000kV各电压等级变电站或开关站对自动化系统的功能需求，提供全面解决方案。系统结构、软件和硬件的设计代表当今自动化技术的最新发展水平。系统能适应变电站现场恶劣的运行环境，抗电磁干扰性好、可扩展性强。采用开放性的国际标准以保证系统的开放性和兼容性，为广大电力用户提供更好更经济的服务。提高设备利用率系统设计采用可持续发展策略，基于国际标准的开放性系统设计。保证系统能随着变电站自动化技术的不断发展可在原有设计的基础上方便地进行更新和升级，系统可不必随新技术的发展而完全淘汰，最大限度地保障用户的投资，体现系统经济性的特点。降低变电站误操作概率通过设置专用微机五防主站，配合站控层设备的逻辑闭锁和间隔层设备的自锁和互锁，变电站具备了多级防误操作闭锁，保证变电站的任何操作都在防误闭锁逻辑的监视下进行。降低变电站自动化系统整体造价利用系统集成技术，通过优化系统功能配置，简化系统结构，降低变电站自动化系统的整体造价。CBZ－8000变电站自动化系统技术说明书-3-1.2系统特点：（1）监控系统软件采用跨平台方案设计，采用一套软件即可完全支持UNIX、Linux及Windows各类操作平台。（2）监控系统软件设计采用平台化设计思想。系统设计采用技术平台+应用平台+工程配置的设计思想。把核心技术应用与应用开发及工程组态分层隔离。应用功能的扩充不会影响系统的核心业务，极大地提高了系统在扩展应用时的可靠性。（3）设计全过程面向对对象，更加适合电力系统用户。监控系统软件从系统建模、应用开发、工程配置到运行人员操作全过程体现面向对象思想。并且在设备对象建模上，遵循IEC61850对象模型，可以非常方便地兼容IEC61850的装置。（4）系统设计采用一体化设计理念，把变电站实时监控、故障信息系统子站以及变电站日常管理融为一体，并且这几个子系统在设计为逻辑上相互独立，这样即满足了信息共享的要求，又可以按照不同需求单独配置，满足功能灵活性要求。（5）提供智能化报警手段。可以根据用户的需求，对报警实施分级管理，对不同级别的报警信息可选择不同的报警方式，包括报警声音、报警颜色，并可以选择是否实时报警，以屏蔽一些不重要的报警信息。（6）系统设计了完备的网管功能，对全站网络各个节点提供实时在线监测和异常报警。有效地对变电站自动化系统中的通信网络系统实施管理。（7）系统内嵌脚本语言和符合IEC61131-3标准的可视化逻辑模块，可完成顺控、防误闭锁逻辑组态，在客户端可以实现功能丰富的动态画面展示。同时支持各类计算公式和表达式，可以实现各类统计计算功能的扩充。（8）监控系统具备网络拓扑分析功能，可以实现带电设备的颜色标识。（9）数据库设计采用自行设计的实时数据库和标准商业历史库相结合的方式。并提供一整套统一的数据访问接口以供外部应用调用。（10）监控系统软件设计采用C/S结构，模块化设计，便于扩充。系统设计能够灵活配置，从最小全部功能集于一体的单机系统到最大多台服务器和工作站组成的网络集群系统。（11）监控系统提供完备的软硬件自诊断、自恢复以及远程诊断功能，以确保系统的长期可靠运行。（12）系统设计有多级权限管理和严格的密码认证机制，并且信息的传递严格按照横向隔离、纵向加密的原则设计，确保系统的安全性。2、CBZ-8000变电站自动化系统构成CBZ-8000变电站自动化系统适用于35kV～1000kV各种电压等级变电站或开关站。系统在CBZ－8000变电站自动化系统技术说明书-4-物理和功能上均采用分层分布式结构，保证了系统组态的灵活性和功能配置的方便性，系统整体上分为站控层和间隔层两层，站控层和间隔层之间通过通信网络相连。站控层为全站设备监视、测量、控制、管理的中心，通过光缆与间隔层相连。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保护室中，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。系统在设计时充分地考虑了电力系统信息化的要求，设计了与MIS系统和继电保护信息管理系统等多种信息化系统的接口，提供变电站全面的信息服务支持。CBZ-8000系列变电站自动化系统结构示意图如下图所示：CBZ－8000变电站自动化系统技术说明书-5-CBZ－8000变电站自动化系统技术说明书-6-2.1结构特点（1）整个系统采用面向对象的设计原则，由站控层和间隔层两层构成，不设总控单元，简化系统结构。（2）系统主干网络采用光纤自愈环型以太网，站控层与间隔层设备之间直接采用以太网通讯，实现了平衡高速无瓶颈数据传输。（3）测控单元采用模块化结构，满足集中组屏式安装和全分散式安装的要求。对于其他具有以太网接口并提供IEC60870-5-104或IEC61850的间隔层设备可直接上网，否则通过网关接入系统。2.2通信网络通信网络是站控层和间隔层之间数据传输的通道，通信网络的性能直接影响着整个变电站自动化系统的性能。根据变电站电压等级和变电站规模的不同，通信网络可灵活配置。光纤自愈环型以太网－适用于110kV及以上电压等级的变电站；单（双）星型以太网－适用于110kV及以下电压等级的变电站；通信网络采用的通信方案有以下2种：（1）通信网络传输层协议采用TCP/IP协议，应用层通信规约严格等同采用国际标准IEC60870-5-103规约和IEC60870-5-104规约，IEC60870-5-103规约仅用于传送变电站继电保护信息，监控信息由IEC60870-5-104规约传送。（2）采用IEC61850通信规约。通信网络的特点◆主干网采用10/100M/1000M光纤自愈环形以太网；◆网络的抗故障能力强，即当网络中光纤断裂时，可通过光SWITCH实现主备环之间的自动环回，自动路由到正常的链路进行通信，并隔离故障点，网络故障自动愈合时间仅需50ms～500ms；◆通讯介质可可根据变电站实际情况灵活使用光纤、双绞线等。也可在一个网络中同时使用光纤和双绞线；◆网络拓扑结构可为星型或自愈环型，也可采用两者混合组网的模式；◆基于电SWITCH的星型网络拓扑结构和结构化布线技术使以太网的可靠性达到很高标准；◆站点扩展可通过集线器的升级或级连来完成，灵活方便；◆网络的智能化功能可准确定位通信网络的故障点，维护方便。2.3站控层站控层为变电值班人员、调度运行人员提供变电站监视、控制和管理功能，界面友好，易于使用。组件技术使用，实现软件功能“即插即用”，能很好地满足综合自动化系统的需要。是CBZ－8000变电站自动化系统技术说明书-7-整个变电站监视、测量、控制和管理的智能化中心。站控层设备包括：操作员站；远动主站；继保工程师站；微机五防系统网络接口。预留大型电气设备在线监测与诊断系统和遥视系统的网络接口。站控层的特点◆操作员站、远动主站、继电保护工程师站在逻辑上相互独立。◆支持Windows2000、Linux中英文系统及UNIX操作系统。◆支持局域/广域网用户Web浏览。◆核心级双机无扰动热备用。◆提供完善的上下文在线帮助功能。◆灵活的组态平台。◆可无缝嵌入大型一次设备状态在线检测及诊断系统。◆等同采用国际标准的IEC60870-5-104规约/61850规约，方便实现任何厂家可提供IEC60870-5-104规约/61850规约设备的无缝接入。◆可通过遥视系统动态监视电气设备的运行安全状态。◆可与专设的微机五防系统相配合，实现对远方控制操作、就地调试检修的防误闭锁。操作员站也具备完善的逻辑闭锁功能。◆可提供新型的多功能变电站仿真培训系统。◆远动主站可满足多种远动通讯规约的需要：IEC60870-5-101规约；DL/T634-2002规约；u4F规约；SC1801规约；部颁CDT规约，DNP3.0，RP570，CDC8890，VAN_COMM等10多种规约，以及基于高速数据网的IEC60870-5-104规约。◆可实现变电站继电保护及故障录波信息的处理；具有故障分析功能。2.4间隔层间隔层按照不同的电压等级、不同的电气间隔单元，不同的控制对象分散在各个保护小室中，或是下放到高压设备现场。在站控层或通信网络故障的情况下，间隔层仍能独立完成间隔层的监测和控制功能。间隔层设备包括保护装置、测控装置、自动化装置、操作切换装置以及其他的智能设备和附属设备。3、CBZ-8000变电站自动化系统通信网络3.1通信网络现状变电站通信网络是变电站自动化系统的关键组成部分，它是变电站自动化系统各种信息传输的通道，通信网络的性能直接影响着变电站自动化系统的整体性能。CBZ－8000变电站自动化系统技术说明书-8-变电站自动化技术从上世纪90年代初在国内应用以来，在中、低压变电站中已经得到了广泛的应用，并且取得了不错的运行效果。由于目前国内主流的变电站自动化系统都是面向中、低压变电站自动化系统的功能需求为目标进行开发设计的，所以构建的变电站自动化系统的通信网络从根本上（可靠性、实时性、网络规模和容量等）不能满足高压、超高压、特高压变电站对变电站自动化系统通信网络的功能需求。串行总线网技术早期的变电站自动化系统中，广泛采用串行通信技术来实现站内通信，在工程实践中暴露出以下问题：(1)通信速率低，一般不超过9.6kbps，在需实时传输大量数据时力不从心。(2)在采用星型拓扑结构时系统站点和功能的扩展困难。(3)若使用总线型拓扑结构，由于不能实现平衡传输，不能实现多主站共享网络资源。只能运行polling规约，开销大，效率低。(4)只能在通信网中设置一个主机，因而不能享有多主机技术带来的各种优越性能。(5)由于性能低下，要实现完整的功能，通信网的规模和复杂性令人生畏。随着用户对变电站自动化系统功能和性能不断提出新的需要，串行通信技术已经不能满足要求，各厂商便把目光转向现场总线技术。现场总线技术由于基于网络技术的现场总线无论在通信速率和实时性，可靠性和组网的灵活性上均远高于简单的串行通信技术，在很短时间内便成为变电站自动化系统主流通信技术。但现场总线技术自身的诸多局限性，又一次成为变电站自动化系统网络通信技术发展的瓶颈。（1）电站通信节点超过一定数量后，网络性能迅速下降，不能适应大型变电站对通信的要求；（2）有限的带宽不能满足通信速率的要求。（3）总线型拓扑结构在网络的任一点故障时均可能导致网络通信中断，且难以诊断故障点；（4）由于强调专用性而忽略了通用性，长期缺乏统一的国际标准，许多网络设备和软件需专门设计，因此系统是一个封闭的系统。以太网技术随着信息互通、共