《幽默RTU原理》教学课件

1、iES-M80变电站自动化系统第1页，共44页。 系统概述 系统特点 功能部署 安全性iESLab第2页，共44页。系统概述iES-M80变电站自动化系统是根据变电站自动化的最新发展趋势，跟踪国际先进的计算机技术、网络通信技术和控制技术而研制开发的新一代变电站自动化系统。系统采用以太网为核心组建系统通讯平台，以分层方式部署系统功能，根据不同的变电站运行环境和要求，可以以不同的网络拓扑方式和网络通讯介质互联，根据用户的需求进行系统定制。iESLab第3页，共44页。系统按变电站层和间隔层两个基本层次构架，支持变电站按保护小室的方式部署系统。变电站层由操作员工作站、数据库服务器、保护工程师工作站、

2、五防工作站以及其它专用工作站组成；按照面向间隔对象的原则部署间隔单元构成间隔层，通讯接口装置作为间隔装置的映射可以看作间隔层的一部分。远动通讯工作站作为网关实现与各级调度的通讯。系统概述iESLab第4页，共44页。iESLab第5页，共44页。变电站层与间隔控制层之间采用双工业交换以太网络通讯。工业级交换机直流供电光纤以太网系统概述iESLab第6页，共44页。iESLab第7页，共44页。系统特点第8页，共44页。系统特点按变电站层、间隔层分层分布方式部署整个系统。采用嵌入式工业以太网通讯技术为核心构造间隔测控通讯网络，组建无瓶颈的快速响应系统。系统构建方式灵活，支持多种拓扑结构，配置简单

3、方便，可以根据不同的要求组建多种构架方案。 iESLab第9页，共44页。系统在工业以太网应用方面有精心设计，重点关注通讯实时性、设备互操作性、网络可靠性和网络安全性等几方面的应用性能。 每个屏单独配置工业级网络交换机来构建局域网，在网络安全性、可靠性、系统效率、施工维护及系统扩展方面有了质的突破，可以按照“屏内电缆，屏间光纤”的原则构建双光纤交换局域网。 间隔装置采用平衡式（主动上送、点对点）网络通讯方式，提高了数据的实时响应性能。系统采用双网热备用方式通讯。间隔层双网通讯采用负载平衡方式，有效利用双网通讯资源。 基于标准TCP(UDP)/IP协议基础上制定应用通讯规范，容易实现设备的互联。

4、在远动通讯工作站上采用网关方式对变电站局域内网和与调度通讯的外网实行物理隔离，提高网络安全性。系统特点iESLab第10页，共44页。点对点主动上送下级作为服务端，被动负载平衡UDP广播校时多主主辅机/多主站iESLab第11页，共44页。系统特点硬件平台采用先进可靠的符合工业级标准的部件，适应变电站运行环境和无人值班的要求。采用工业级交换机为网络互联设备，支持全直流供电方式，较一般商用网络设备有更高的电磁兼容性和可靠性。远动通讯工作站选用以低功耗免风扇嵌入式CPU和超大容量电子盘为核心器件的一体化工作站。间隔测控装置硬件采用高性能嵌入式CPU，高可靠的工业级嵌入式以太网芯片，自主版权的大规模

5、专用集成电路（ASIC）。系统各级电源模块专为变电站运行环境设计，支持交直流宽范围输入，电磁兼容性能达到IV级。iESLab第12页，共44页。系统特点间隔层和通讯层采用先进的、性能稳定的嵌入式实时多任务操作系统作为软件平台。站控层工作站采用当前主流的Win2000/xp操作系统，数据库支持软件采用Oracle或MS SQL，报表支持软件采用office xp。 应用软件基于先进的软总线（SOFTBUS）分布式计算技术，按client/server方式构建系统。针对变电站应用设计，交互简单方便。配置方式灵活，可以根据需要即插即用不同层次的功能模块。系统功能完备，包含从基本SCADA软件模块到高

6、层应用、管理等多层次应用软件。 iESLab第13页，共44页。系统特点通讯接口能力强通讯接口设备/远动工作站可配置多个以太网卡，支持32个以太网连接；通讯接口设备/远动工作站可配置到24路串口，支持RS232/422/485通讯方式。内置众多已经联调通过的通讯规约。具备和多家主站系统联调经验，如：DL451-91、扩展DL451-91、IEC870-5-101、扩展IEC870 -5-101、 IEC870-5-104、扩展IEC870-5-104 等规约。iESLab第14页，共44页。系统特点充分考虑无人值班和变电站工作环境要求，系统具有高可靠性保证。 变电站层各工作站、服务器采用高标准

7、的品牌机器，保证系统运行可靠。双机冗余热备用方式，自动切换，保证系统功能不间断运行。配备大功率直流逆变电源，支持系统异常掉电情况下保持运行。所有软件模块都有监视和自恢复功能。通讯网络平台采用双网冗余设计，干扰大的环境中可以采用光纤通讯。间隔装置所有输入输出回路均采用不同方式的隔离、滤波、过电压浪涌抑制等措施。装置采用背插总线式结构，强电信号经过隔离在物理空间上与弱电信号完全隔离，大大减小外部电磁干扰在弱电侧的耦合。电磁兼容测试通过国际标准IEC61000-4中规定的最严酷等级（IV级）的要求。iESLab第15页，共44页。系统特点间隔装置功能完备装置采用面向电气间隔单元对象设计，针对不同的对

8、象（线路、母联、分段、电容器、电抗器、变压器、断路器等）分别有对应的测控装置完成其所需的测控要求，可以根据电压等级、测控功能配置不同的监控装置 iESLab第16页，共44页。功能部署第17页，共44页。系统介绍：功能部署通讯接口功能GPS校时变电站层功能间隔层功能iESLab第18页，共44页。通讯接口功能智能装置接入串口（RS232/422/485）系统内置大量的通讯规约，如：保护系统、直流系统，消弧装置、五防系统、智能电表系统等双机切换装置完成串口的发送方向的二选一和接收方向的一分二。该功能一般部署在通讯接口装置上。可以在线开发和更改规约，可以非常方便地完成通讯接口功能；以太网接入系统系

9、统内置许多的通讯规约，如：保护系统、五防系统等可以在线开发和更改规约，可以非常方便地完成通讯接口功能；iESLab第19页，共44页。通讯接口功能对远方调度主站的通讯接口，可灵活多样，支持传统的载波、微波方式，支持网络方式，基于TCP/IP通讯。内置众多已经联调通过的通讯规约，如：DL451-91、扩展DL451-91、IEC870-5-101、扩展IEC870 -5-101、 IEC870-5-104、扩展IEC870-5-104 等规约。可以实现传统四遥通讯和远方保护管理功能，如：微机保护事项、测值召唤、定值整定等功能。iESLab第20页，共44页。通讯接口功能远动工作站双机切换实现功能

10、如下：如果没有多串口卡，使用SoftBus管理主辅机和主辅模块。SoftBus可以实现模块的自动切换和手工命令切换。如果使用多串口卡，则使用双机切换装置实现主辅机切换。每个双机切换装置负责8路串口的切换。双机切换装置实现串口接收信号的一路输入双机接收（物理信号一分二），发送信号在主辅机之间的物理切换（使用二选一开关实现）。iESLab第21页，共44页。通讯接口功能双机切换装置可以实现以下逻辑：a) 双机切换装置可以运行于手工或自动切换。b)如果只有一台机器的通讯模块运行，则这台机器肯定是主机，手动切换无效。c)如果有一台机器的通讯模块没有运行，则接收信号的不输入该机器。以防干扰另台机器的运行

11、。主辅状态的维护使用看门狗的原理实现，主机如果在设定的时间内（30s）没有发送复位看门狗的信号，则切换到辅机（硬件实现）。 iESLab第22页，共44页。GPS校时是系统中比较重要的一个环节，iES-70P系统提供GPS秒脉冲校时和规约校时两种方式。 间隔测控装置使用秒脉冲校时可以精确到1ms， 远动通讯工作站实现规约校时，同时对所有变电层工作站进行系统校时。 GPS校时功能iESLab第23页，共44页。变电层功能部署变电层软件基本层次操作系统、驱动程序、软总线通讯服务系统SCADA系统高层应用、专家系统、管理系统iESLab第24页，共44页。SCADA功能软件模块 通讯服务模块 数据库

12、服务模块 人机界面功能模块 保护管理模块 系统维护模块 变电层功能部署iESLab第25页，共44页。变电层功能部署变电站高层应用模块电压无功控制专家系统 操作票专家系统 微机五防专家系统 故障录波数据分析模块 iESLab第26页，共44页。变电层功能部署变电站管理模块 运行管理 一次设备管理 二次设备管理 缺陷管理 检修管理 两票管理 文件管理 生产管理 人员及培训管理 班组建设管理 iESLab第27页，共44页。间隔层功能CAM216系列高压综合监控装置CAM217主变本体监控装置CAM218所用变监控装置CAM215线路监控装置iESLab第28页，共44页。间隔层功能CAM216系

13、列高压综合监控装置采集11路交流模拟量 采集48路开关量输入 完成12路（24路DO）遥控操作 采集4路脉冲电度输入 具有线路的同期检测及手动同期控制操作功能 具有一个半接线方式下的断路器同期检测功能 具有双以太网或RS232/485串口通信能力 具有GPS秒脉冲同步时钟输入 iESLab第29页，共44页。间隔层功能CAM217主变本体监控装置采集2路直流温度量，无需另配变送器 采集8路直流模拟量 采集48路开关量输入 完成12路（24路DO）遥控操作 具有双以太网或RS232/485串口通信能力 具有GPS秒脉冲同步时钟输入iESLab第30页，共44页。间隔层功能CAM218所用变监控装

14、置采集7路交流模拟量，完成所用变电压、电流、有功、无功功率的测量 采集2路直流电压，用于采集直流控制母线、合闸母线电压，无需另配变送器采集。48路开关量输入 完成12路（24路DO）遥控操作 具有双以太网或RS232/485串口通信能力 具有GPS秒脉冲同步时钟输入 iESLab第31页，共44页。间隔层功能CAM215线路监控装置 采用交流采样方式对三相三线制或三相四线制线路所有电量进行 精确采集 采集24路开关量输入 完成4路（8路DO）遥控操作 具有双以太网或RS232/485串口通信能力 具有GPS秒脉冲同步时钟输入iESLab第32页，共44页。间隔层功能1.线路间隔测控装置 采用交

15、流采样方式对三相三线制或三相四线制线路的所有电量进行精确采集，具有线路的同期检测和控制功能以及手动同期操作功能，具有隔离开关、接地刀闸的防误闭锁功能 。35kv/10kvCAM215110kv/220kvCAM216iESLab第33页，共44页。2.变压器间隔测控装置 完成变压器三侧全电量以及温度量的采集，采集分接头位置信号，控制有载调压分接头升降，具有断路器的同期检测及控制功能，具有隔离开关、接地刀闸的防误闭锁功能 。主变三侧CAM216x3本体信号CAM217间隔层功能iESLab第34页，共44页。间隔层功能3.母线及母联间隔测控装置 主要完成母线相电压、零序电压以及母联三相电流的采集

16、，控制母联断路器及隔离开关分合闸操作。CAM216iESLab第35页，共44页。间隔层功能4.一个半接线方式下间隔测控装置 对于断路器间隔主要完成同期检测功能，具有近区优先原则选择同期电压功能，对于线路间隔主要完成线路全电量的采集及线路同期检测功能。每个断路器配置一个CAM216iESLab第36页，共44页。间隔层功能5.电容器间隔测控装置 主要完成电容器三相电流及无功电能测量，采集断路器、保护动作信号等位置信号。CAM215或CAM216iESLab第37页，共44页。间隔层功能6.所用变间隔测控装置 主要完成所用变压器低压侧三相电压、三相电流、有功、无功以及直流系统直流控制母线、直流合

17、闸母线电压的采集。CAM218iESLab第38页，共44页。间隔层功能组屏4/6装置交换机分布安装iESLab第39页，共44页。安全性第40页，共44页。实现特点：运行的安全性变电层软件系统的安全性考虑 运行于各个工作站、服务器的软件系统，底层操作系统和数据库满足C2级安全性，并配合系统设计的不同操作等级，设置多重权限管理和时限设置，满足严格的安全要求，重要操作支持监护口令和操作口令。 iESLab第41页，共44页。实现特点：运行的安全性通讯网络的安全性考虑 内部通讯网络按分层分段设计。不同层之间的通讯通过专用服务，而专用软件的访问和操作具有权限管理，保证安全性。和外部网络的互联通讯工作站作为外部部网络和内部网络的网关，实现物理隔离。而且远动通讯工作站以专用通讯规约进行信息转发，实现较高级别的安全性性防护。可以使用路由器实现与远方网络的隔离可以通过网络防火墙与外部网络互联，提高外部系统访问内部网络的安全性；iESLab第42页，共44页。实现特点：运行的安全性间隔层软件和硬件的安全性考虑 所有