东瑞电气变配电自动化系统

1、35KV/10KV/0.4KV变配电监控系统方案单位：江阴东瑞电气有限公司地址：江苏省江阴市新华工业园区188号服务热线：F A X : E-mail广州热线 录概述1第一部分 设计原则及规范依据21.1 设计原则21.2主要设计依据与规范31.3产品适用环境4第二部分 系统的结构5第三部分 工程分析及解决方案93.1 工程分析93.2 系统功能133.3技术指标14第四部分工程进度16第五部分 工程案例17第六部分 其他事项215.1 项目实施细节和施工周期215.2 服务承诺及售后培训215.3 设备清单（见系统报价单）21概述随着计算机信息技术在电力行业越来越广

2、泛的应用，管理者已经不再满足于在固定的监控中心才能监控变配电现场的运行工况。东瑞电气电力监控组态软件基于网络浏览器的Web架构方式，作为www网络应用的软件，其分布式的结构保证了发挥系统最大的效率。东瑞电气为满足企业的管控一体化需求提供了完整、可靠的解决方案。TR3000 型电力监控组态系列软件以计算机、通讯设备、测控单元为基本工具，为配电系统的实时数据采集、开关状态监测及远程控制提供了基础平台，它可以和检测、控制设备构成任意复杂的监控系统，在变配电监控中发挥了核心作用，可以帮助企业消除信息孤岛，降低运作成本，提高生产效率，加快变配电过程中异常的反应速度。经过多年的实践与开发，东瑞电气有限公司

3、为企业在变配电监控、数据联网，电力调度等多个方面提供了系列软件产品，东瑞电气电力监控组态系列软件可以为企业提供“监控一体化”的整体解决方案，为企业MES系统提供核心历史数据“引擎”，东瑞电气电力监控组态系列软件包括企业级实时历史数据库Space、工业自动化组态软件Control、电力自动化软件NetPower、“软”控制策略软件Strategy、通信网关服务器FieldComm、OPC产品、Web门户工具等，同时具有英文版、繁体、简体版等版本，东瑞电气的这些产品不是孤立的，它是一个应用规模可以自由伸缩的体系结构，整个软件系统都是按照软件标准而严格设计的，其中实时历史数据库是全部产品数据的核心，

4、分布式的网络应用是东瑞电气电力监控组态软件的最大特点，该系列产品可以广泛的应用于企业信息化、DCS系统、PLC系统、SCADA系统、楼宇IBMS等监控系统中。第一部分 设计原则及规范依据1.1 设计原则根据可靠性和高效率配电管理的要求，综合智能配电系统的设计遵循下列原则：系统的实用性综合智能配电系统的组成和实际一定要符合现场配电的实际情况，不能追求华而不实，非重要的出线回路中一些不必要的电参数如果进行测量则必须配备具备该功能的电力仪表，这样势必造成投资过大，远超出实际需要。因此，在能够充分实现用户所需功能的情况下，系统的实用性是首先应遵循的第一设计原则。同时，系统的前端产品和系统软件均有良好的

5、可学习性和可操作性。特别是操作性，使具备电脑初级操作水平的管理人员，通过简单的培训就能掌握系统的操作要领，达到能完成值班任务的操作水平。系统的安全性配电网络的系统配置不同于其他的行业，任何一点的疏忽是巨大的安全隐患，这要求系统中的所有设备及配件在性能安全可靠运转的同时， 还应符合中国或国际有关的安全标准， 并可在非理想环境下有效工作。强大的实时监控功能和联动功能，充分保证使用者环境的安全性。系统的实时性电力系统中的电参量时刻都处在变化中，超负荷，不平衡等因素将会对配电设备造成巨大的损害，然而这些因素的产生并不是预期的，所以对系统的实时性要求非常关键，系统不仅能够实现实时性监测，还应对一些必要的

6、事件具有记录存储的功能。系统的稳定性由于综合智能配电系统是一项长期不间断运行的系统，肩负着监测配电网络的运行状况，并具有一定的处理事件的功能，所以系统的稳定性显得尤为重要。要求系统要有数年以上市场的成功应用经验，拥有相应的客户群和客户服务体系。系统的可扩展性系统的设计并不是一层不变的，如今后根据需要将工程扩建、改造、或者与其他系统的兼容、并入等，这要求系统的设计应预留多路与其他系统的通讯接口，当追加变配电子站系统及与上级调度系统，如楼宇自动化控制系统（BAS）、管理信息系统(MIS)、消防控制系统(FCS)等运行，可实现系统扩展。系统的易维护性综合智能配电系统在运行过程中的维护应尽量做到简单易

7、行。从计算机的配置到系统的配置，前端设备的配置都充分仔细地考虑了系统可靠性，并实施了相应的认证。我们在做到系统故障率最低的同时，也考虑到即使因为意想不到的原因而发生问题时，保证数据的方便保存和快速恢复，并且保证紧急时能迅速地打开通道。整个系统的分层管理保证了网络中一旦出现故障，不会因为某部分设备的维护，而停止所有设备的正常运作。1.2主要设计依据与规范系统的设计满足以下所列制造和试验标准：ISO/IEC11801国际综合布线标准JGJ/T 16-92民用建筑电气设计规范GA/T74-94中华人民共和国安全防范行业标准GA/T70-94中华人民共和国公共安全行业标准GB/50198-94监控系统

8、工程技术规范IEC-61131-3图形可编程标准GB502545996电气装置安装工程施工及验收规范GB/T17626.5浪涌（冲击）抗扰度试验GB/T17626.6射频场感应的传导骚扰抗扰度GB/T17626.8工频磁场的抗扰度试验GB/T17626.10阻尼振荡磁场抗扰度试验GB/T17626.11电压暂降、短时中断和电压变化抗扰度试验GB/T17626.12振荡波抗扰度试验GB/50171-92电气装置安装工作盘、柜及二次回路结线施工及验收规范GB/T13729-92远动终端通用技术条件GB/J63-90电力装置的电测量仪表装置设计规范GB/T15145-94微机保护装置通用技术条件GB

9、/T13729远动终端通用技术条件DL/T630交流采样远动终端通用技术条件GB/T13850交流电量转换为模拟量或数字信号的电测量变送器GB/T13730地区电网数据采集与监控系统通用技术条件GBJ63-93电力装置电测量仪表装置设计规程GB2887计算站场地技术要求1.3产品适用环境(1)海拔高度2000m(2)工作环境温度范围：-10+55。(3)存储环境温度范围：-25+70。(4)相对湿度95%（25），不结露，无腐蚀性气体场所(5)最大日温差：25(6)抗震能力 水平加速度0.2g 垂直加速度0.1g第二部分 系统的结构 东瑞电气TR3000综合智能配电系统基于Windows200

10、0/NT及以上系统的操作系统平台，采用面向对象的VC+编程、关系型数据库技术及“分层分布式”网络架构理念，双机热备，层次分明，布线清晰，便于管理和维护。现场设备层现场设备层主要是连接于网络中用于电参量采集测量的各类型的仪表和保护装置等，也是构建该配电系统必要的基本组成元素。不仅肩负着采集数据的重任，同时也是执行后台控制命令的终端元件。这些设备即为本公司各系列带通讯网络电力仪表、温湿度控制器、开关量监测模块和电动机保护器等。通讯控制层通讯控制层主要是由通讯服务器、接口转换器件及总线网络等组成。该层是数据信息交换的桥梁，不同的接口转换器件提供了RS232、485及以太网等各种接口，组网方式灵活，支

11、持点对点的通讯、现场总线网络、以太网等类型的组态网络。通讯服务器主要用于直接对现场仪器仪表转达上位机的各种控制命令，并负责对现场仪器仪表回送的数据信息进行采集、分类和存储等工作，如电压/电流等电参量、输入开关量状态、修改仪表内部参数或各种控制继电器断开/闭合的操作命令等；微机保护装置主要是为保证上位机的正常工作，避免网络中不稳定信号对其造成的干扰或破坏；接口转换器件则是由于现场仪表或其它系列的装置与上位机的通讯接口存在差异，需要进行转换方可进行数据交换。管理测控层管理测控层是针对配电网络的管理人员，该层直接面向用户。该层也是系统的最上层部分，主要是由综合智能配电系统软件和必要的硬件设备如计算机

12、、打印机、UPS等。其中软件部分具有良好的人机交互界面，通过数据传输协议读取前置机采集的现场各类数据信息，自动经过计算处理，以图形、数显、声音等方式反映现场的运行状况，并可接受管理人员的操作命令，实时发送并检测操作的执行状况，以保证供用电单位的正常工作；电能计量管理功能设计各种符合用户的报表格式，报表内数据严格按照各种标准进行计量，用户只需查找打印即可，极大的方便了操作，提高了工作效率。东瑞电气电力监控组态软件基本的程序及组件包括：工程管理器、人机界面VIEW、实时数据库DB、I/O驱动程序、控制策略生成器以及各种数据服务及扩展组件，其中实时数据库是系统的核心，图2-2为组态软件结构图：主要的

13、各种组件说明见下：工程管理器（Project Manager）工程管理器用于工程管理包括用于创建、删除、备份、恢复、选择工程等。开发系统（Draw） 开发系统是一个集成环境，可以完成创建工程画面、配置各种系统参数、脚本、动画、启动安科瑞电力监控组态软件其它程序组件等功能。 界面运行系统（View）界面运行系统用来运行由开发系统Draw创建的画面，脚本、动画连接等工程，操作人员通过它来实现实时监控。实时数据库（DB）实时数据库是东瑞电气电力监控组态软件系统的数据处理核心，构建分布式应用系统的基础，它负责实时数据处理、历史数据存储、统计数据处理、报警处理、数据服务请求处理等。I/O驱动程序（I/O

14、 Server）I/O驱动程序负责东瑞电气电力监控组态软件与控制设备的通信，它将I/O设备寄存器中的数据读出后，传送到东瑞电气的实时数据库，最后界面运行系统会在画面上动态显示。网络通信程序（NetClient/NetServer）网络通信程序采用TCP/IP通信协议，可利用Intranet/Internet实现不同网络节点之间的数据通信，可以实现东瑞电气电力监控组态软件的高效率通信。远程通讯服务程序（PortServer）该通信程序支持串口、电台、拨号、移动网络等多种通信方式，通过软件在两台计算机之间实现通信，使用RS232C接口，可实现一对一（1：1方式）的通信；如果使用RS485总线，还可

15、实现一对多台计算机（1：N方式）的通信，同时也可以通过电台、MODEM、移动网络的方式进行通信。Web服务器程序（Web Server）Web服务器程序可为处在世界各地的远程用户实现在台式机或便携机上用标准浏览器实时监控现场生产过程。   控制策略生成器（StrategyBuilder）控制策略生成器是面向控制的新一代软逻辑自动化控制软件，采用符合IEC61131-3标准的图形化编程方式，提供包括：变量、数学运算、逻辑功能、程序控制、常规功能、控制回路、数字点处理等在内的十几类基本运算块，内置常规PID、比值控制、开关控制、斜坡控制等丰富的控制算法。同时提供开放的算法接口，可以嵌入用

16、户自己的控制程序。控制策略生成器与东瑞电气电力监控组态软件的其它程序组件可以无缝连接。第三部分 工程分析及解决方案3.1 工程分析311监测范围本次监控系统的主要检测范围如下示意：120kV段A主楼主要监测20kV电源进线、母联、变压器出线共计22 个回路。各回路的微机综合保护装置采用ABB电气的SPAJ140C。20.4kV段主要监测变压器进线、电容补偿、联络、重要出线及馈线共计700个回路。其中进线、联络、补偿及重要出线共计29个回路采用江阴东瑞电气的PD204Z-9SY、馈线共计121个回路采用江阴东瑞电气的PD204Z-2HY 网络电力仪表。312 系统构成电力监控系统分为监控分中心和

17、现场部分。监控中心位于2楼中压配电室，综合控制台上设置电力监控计算机，用于实现对中压配电室及位于1楼的低压配电室进行集中监控。在变配电室所有高低压回路各安装一台现场测控装置，负责采集本回路的各种数据，包括U、I等电参量信息及各开关状态等；为保证本次电力监控工程的安全性、可靠性、实时性，整个系统网络采用分层分布式结构，将1楼低压配电室按配电柜划分为3个区域，采用屏蔽双绞线分别对现场测控单元进行组网，每个区域安装一台小型工业级通讯服务器，其可不依赖于监控中心的监控计算机独立运行，在极大减轻监控计算机负荷的同时，可提高整个系统的实时性。各通讯服务器通过以太网连接至位于2楼的监控中心，通过工业以太网交

18、换机组成局域网络，与监控主机相连。网络连接示意图如下：东瑞电气电力监控组态软件是真正的分布式网络系统，内部的程序组件是可以任意组合的，在工程项目中用户可以根据实际需要，灵活的应用组件来构建符合要求的网络结构，真正实现了实时与历史数据的分布处理，界面的集中监控与管理。 系统网络中的各个节点除可以构建标准的B/S和C/S等结构外，东瑞电气电力监控组态软件还支持多种冗余结构，包括：控制设备冗余、控制网络冗余、双机服务器冗余、管理网络冗余、客户端冗余等多种冗余模式。在冗余结构中，服务器与客户端间通信采用数据变化传输，效率高，支持报警、历史数据和网络时钟的同步，解决了一般国产软件在数据吞吐、安全性和容错

19、性上存在的这类问题。东瑞电气电力监控组态软件在大数据量吞吐、网络切换上得到了很大的提高，达到了进口同类软件的水平。设备冗余设备冗余一般要求控制站的电源、CPU、通信模块都需要进行冗余配置，主从控制器同时连接设备总线来保证数据通讯， 东瑞电气电力监控软件正常时与主控制器进行通讯，若主设备损坏或者通讯出现故障，软件会根据设备故障标识断开与主控制设备的通讯，而与从控制设备进行通讯的连接，保证了系统的及时切换 ，从而保证了在设备切换的同时，上位机也同时做到及时切换。控制网络冗余控制网络冗余是东瑞电气电力监控组态系统与控制站通过多条物理链路进行网络的连接，控制网络的任意一个节点均安装两块网卡或者多个网卡

20、，可以设置在多个网段内，网络分为主网络和从网络，正常时东瑞电气电力监控组态系统和控制节点通过主网络通讯，当主网络中断时，系统判断网络超时后会自动将网络通讯切换到从网，在主网络恢复正常时，系统的通讯又自动切换到主网线路，系统恢复到正常状况。监控层服务器双机冗余在SCADA系统中，一般意义上的双机冗余是指监控层服务器冗余，服务器冗余是比较广泛的应用模式，根据控制规模的大小也可以配置一定的客户端来保证操作人员监控、操作的需要，一般的小规模的控制系统可以不需要配置客户端。主机和从机的东瑞电气电力监控软件在冗余热备模式下，正常工作时只有主机和控制站通信，从机不和控制站通讯，从机的数据通过主站来进行备份和

21、同步，如果主机出现故障，从机接管主机工作。等主机恢复之后，可以通过自动或手动方式进行干预来进入热备状态，如果主机和从机都正常，用户可以手动地通过控制标志位把工作从当前工作机切换到热备机（原来的主机）上。监控层HMI客户端冗余在分布式的网络结构中，不同节点的东瑞电气电力监控系统可以互相通讯，可以互为服务器和客户端，客户端有标准的C/S网络方式客户端，也有“瘦”客户端，即B/S方式的客户端，东瑞电气电力监控组态软件的客户端支持服务器冗余方式，即主服务器因为故障，从服务器接管时，客户端能自动切换到从服务器上。由东瑞电气电力监控组态软件组成的服务器和客户端之间采用以太网通讯，采用双重网络配置，网络可以

22、是两个不同网段，服务器和客户端都有两套网络设备，如果其中一套网络出现故障，客户端会使用另外一套网络设备继续和服务器保持通讯，保证监控网络通讯的连续。3.2 系统功能电力监控计算机通过现场设备和通信系统提供的传输通道，完成对各变电所/变电站和各变压器的状态和温度等的数据采集，信息经分析、处理，以报表等多种形式供值班员参考，使值班员能够便捷的掌握供电系统的运行状况，包括相关设备的运行状况，在需要时，还可提供快捷的远程控制手段，完成对设备运行状态的改变以及事故情况的处理。1系统数据采集与处理 实时采集变电站及各个进、出线回路仪表的全部电参量，如I、U、P、Q、kWh、COSØ等；实时监视供

23、配电线路的状态量，如设备通讯状态、开关状态、断路器状态、操作电源故障等；2人机交互界面图形CAD提供实时主接线图（分一次系统接线图主画面和各分画面）；实时显示的设备运行状态及事故信号；主要电力参数的实时运行曲线，历史趋势曲线、及负荷曲线等；严格的操作权限控制功能，有效的保障系统的安全可靠运行；3事故报警与记录负载负荷越限的设定和超限报警；SOE事件记录；开关变位、操作、设置、异常及通讯故障记录；4统计分析、报表、打印时、日、月、年用电量统计；用户自定义报表格式和计算方法；所有报表的定时打印、召唤打印、和事件记录打印；数据库实时和历史记录保留2年以上；3.3技术指标 重要遥测更新周期：2S 一般

24、遥测更新周期：3S 事故时遥信变位传送时间：1S 事故推画面时间：2S 遥信变位：1S 遥控过程完成：3S 模拟量测量综合误差：0.5% 电网频率测量误差：0.01Hz 调用画面响应时间：1S3S 单元控制装置接受命令到开始执行时间：1S 网络速率：100兆或1000兆 事件记录正确率：99.9% 遥信正确率：100% 遥控正确率：100% 遥调正确率：100% 遥测正确率：99.9% 海拔高度：4000m 工作环境温度范围：-20+65 存储环境温度范围：-40+85 相对温度：95%（25） 在实时数据库容量支持到10000点基本保持以下系统指标： 系统使用寿命10年 系统平均无故障时间：

25、系统MTBF30000小时 CPU负载：正常情况下负荷率15%（任意5分钟内平均）事故情况下负荷率35%（任意1分钟内平均）第四部分 工程进度本工程的安装调试主要分为三部分：系统软件设计、硬件系统调试和系统验收。系统软件设计：本系统提供专业的配电自动化管理设计；系统设计以用户方的实际需求为主要设计依据，全面满足用户的实际要求，同时要考虑系统运行的稳定性和可靠性。系统设计采用专门的电力组态软件平台进行设计，大大缩短了软件的开发周期，方便及时用户使用；开发周期依据实际项目的大小和实现功能的工作量，一般在2-3周即可完成。软件系统设计可以在项目实施前进行前期的准备。硬件系统调试：开始时间主要依据配电

26、柜生产厂商安装调试进度，硬件调试开始时间一般在电气柜安装调试完毕，通过供电部门验收，安全上电开始。硬件调试阶段需要电气柜生产厂商提供详细二次接线图，硬件调试周期一般根据实际项目工作量和项目复杂程度2040个工作日不等。项目验收：系统软件功能验收和系统使用技术培训，软件功能验收主要确实系统设计是否符合客户方的功能要求，以便我们及时做出调整，最终满足客户需求为目的。验收完成后，由客户方组织现场运行人员进行系统使用技术培训，最终使现场运行人员的全面掌握系统的使用技术和进行简单的系统维护。第五部分 工程案例典型案例一： 苏州金墅国际公寓配电监控系统的监控范围为：主要监控1#，2#两个变电所，包括20k

27、v的中压系统和20/0.4kv的低压配出回路；系统采用ABB公司的REX521，SPAJ140C继电保护器和江阴东瑞气的PD204Z-9S4的网络电力仪表和RTU-K32智能遥信单元各自组成通讯网络，分别接入监控计算机。监控软件采用TR3000变配电监控系统（单机版），监控中心设置在运行人员值班室，所有传输介质为A类屏蔽双绞线，监控系统主要实现对中压及各回路的“四遥”功能。详见网络示意图，本系统包括2条20KV中压进线，4台变压器和多个低压配出回路；主要分布在1#，2#配电室，系统已投运。保护功能：进线回路：保护配置REX521，具有过流，速短以及零序保护；变压器回路：保护配置SPAJ140C

28、，实现过流，速短以及零序保护零设变压器过温跳闸保护。遥测功能：三相电流、电压、功率、功率因数、频率、有功电能、无功电能等电参量。遥信遥控：断路器位置、弹簧未储能、手推车位置、接地刀闸位。远方遥控合/分闸。典型案例二：青海油田供水供电公司配电监控系统用于监控制3个远距离的变配电室，8台10/0.4kv的变压器以及低压配出回路；其中有3台主供变压器，5台备用变压器，低压回路主要完成厂用电的配出。系统采用本公司的PD204Z-9S4K的网络电力仪表、电动机保护器、PD204I-AK4可编程数显仪表、RTU-K32智能遥信单元各自组成通讯网络，分别接入现场通讯服务器，再由光纤环网远传至后台监控系统。监

29、控软件采用TR3000型变配电监控系统（B/S模式）。监控中心设置在监控中心设备运行值班室，监测所有变配电的运行情况，各配电室进线柜嵌入式安装的HMI除监控本地配电情况外，还可通过浏览器查看其他配电室的运行情况。现场通讯传输介质为A类屏蔽双绞线，监控系统主要实现对中压及各回路的“四遥”功能。详见网络示意图，系统已投运。权限功能：权限防勿功能及远程就地切换功能。遥测功能：三相电流、电压、功率、功率因数、频率、有功电能、无功电能等电参量。遥信遥控：断路器位置、弹簧未储能、手推车位置、接地刀闸位。 远方遥控合/分闸。典型案例三： 上海金陵股份有限公司松江园区低压配电及电能计量管理系统，主要针对租用其

30、松江园区出租厂房的三家单位进行用电统计收费并监测配电状态，以保证用电单位的正常生产。监测的范围为一期、二期及三期3个变配电室，含进线及配出共计125个回路，计量的范围为所有出线回路共计119个。现场各回路采用江阴东瑞电气电子的PD204Z-9FY复费率液晶电力仪表进行监测及8个时段、4总费率的计量，监控平台采用TR3000型低压智能配电系统，系统除完成本地三个变配电室的检测外，还预留有上传数据接口，为今后系统扩容做好准备。监控室设在一期配电室旁的配电值班室内，所有通讯线路采用A类屏蔽双绞线。系统现已投运。遥测功能：三相电流、电压、功率、功率因数、频率、有/无功电能，开关状态等电参量；本月、上月

31、及上上个月的尖、峰、平、谷时段电能。报表及趋势分析：各回路定时抄表、按租赁单位统计所用回路月统计报表、各回路一天内电流及功率10秒一次记录值的趋势分析，所有报表及趋势历史记录可查询等功能。第六部分 其他事项5.1 项目实施细节和施工周期我公司在条件允许的条件下，至现场进行系统的安装调试，具体工作日按照与用户施工方协商解决。5.2 服务承诺及售后培训我公司的技术人员将负责系统工程的安装、调试及优化等工作，提供全面、及时的培训、维护、咨询服务，并配合用户管理系统的运行。在整个系统运行期内，系统所有故障问题的检测和恢复均由我公司负责，并作现场测试和恢复。在故障问题发生时，我公司将及时派出富有经验的工

32、程师（或工程师小组），利用有关工具和测试设备，检测问题所在，并及时提出解决方案。具体地说，我们公司将成立专项服务小组，由技术部工程师负责该项目所涉及人员的技术培训及解决日常出现的一些问题。我公司将免费接受用户的电话技术咨询和书函技术咨询，帮助用户解决在应用过程中遇到的各种技术问题。承诺：对于非设备性故障或一般性故障以及电话技术咨询，我公司保证在1小时内给予回应，必要时派专业技术人员到达现场处理故障。对于设备性故障，一方面在系统设计时，我们尽量避免单点故障，另一方面我们将利用我们公司的零备件应急供应体系，及时排除故障，保证不影响系统的正常运行。培训 系统调试验收后，对现场安排的管理人员进行培训，具体培训事宜将与用户方协商解决。5.3设备清单5.3.1经济型有线传输 此方案只用一个系统在主机房就可以实现监控6个变电室的每个回路的电流、电压、电度、开关状态等所有电参量，价格最经济。但是需要有线连接。(一)经济型 设备清单（见系统报价单）江阴东瑞电气有限公司系统报价单项目名称单位名称项目类型35kV/0.4KV变配电监控系统商务联系人项