变电站综合自动化系统研讨

变电站综合自动化系统

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NS2000)国电南瑞科技股份有限公司1目录概述系统结构主要功能技术特点系列产品2概述

变电站及其自动化电力系统：由电力生产、传输、分配、消耗组成,发电机、变压器、电力线、并联电容器、电抗器和各种用电设备组成的整体。

为保障电力系统的安全稳定运行，电力系统装备继电保护、自动装置、远程通信和调度管理等相应的系统和设备。电力系统是一个连续运行的系统，电能的生产、传输、分配和消耗都是同时完成的。因此，变电站的运行也是连续的。为掌握变电站运行状态，需要对有关电气量进行连续测量，供运行监视、记录；为了保障变压器、输电线路的安全运行，需要实现过流、过压等故障的安全保护；为了向电网调度提供系统运行状态，需要将表征电网运行的有关信息向上级调度传送；为了向用户提供合格的电能，需要进行有关的控制调节。所有这些，绝大部分不可能由人工来完成，需要采用自动化技术.3变电站综合自动化及其系统变电站一次系统：电能传输、分配和电压变换工作二次系统：对一次设备及其流经电能的测量、监视和故障告警、控制、保护以及开关闭锁等。通常，也将厂站远动系统纳入二次系统范畴。继电保护故障录波当地监控远动系统常规变电站二次系统4变电站综合自动化及其系统

变电站综合自动化是将变电站的二次设备（包括测量仪表、信号系统、继电保护、自动装置和远动装置等）经过功能的组合和优化设计，利用先进的计算机技术、现代电子技术、通信技术和信号处理技术，实现对全变电站的主要设备和输、配电线路的自动监视、测量、自动控制和微机保护，以及与调度通信等综合性的自动化功能。

变电站综合自动化系统指将变电站内实现控制、保护、信号、测量等功能的电气二次设备，应用自动控制技术、计算机及网络通信技术，对变电站进行运行操作、信息远传和综合协调的自动化系统。5变电站综合自动化的优越性1、提高变电站的安全、可靠运行水平。2、提高供电质量，提高电压合格率。3、简化了变电站二次部分的硬件配置。4、提高了电力系统的运行、管理水平。5、缩小变电站占地面积，较少总投资。6、减少维护工作量，减少值班员劳动量。7、有利于提高变电站无人值班管理水平。6NS2000变电站综合自动化系统变电站自动化系统的全面解决方案

适用于各种电压等级的变电站、集控中心/小型调度、发电厂等数千套运行设备的经验升华分层分布概念的全新演绎运用多项新技术7NS2000系统结构分层分布式“面向对象”设计思想站控层、间隔层适应不同电压等级、规模变电站的分层分布式变电站综合自动化系统8

远动工作站管理工作站服务器A10/100M双以太网服务器B保护工程师站五防工作站操作员工作站

远动工作站

上级调度高压1＃继电器小室Ⅰ网Ⅱ网WEB服务器

NSD500高压2＃继电器小室

四合一保护测控装置NSD500••••

保护装置保护管理机

NSD500NSD500••••

保护装置保护管理机

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GPS硬对时间隔层站控层高压/超高压变电站综合自动化系统典型结构图串口对时9

GPSNSD200系列NSD100现场总线NSR600系列以太网后台机第三方智能装置调度串口对时间隔层站控层硬对时中低压变电站综合自动化系统典型结构图串口10值班机1服务器A10/100M双以太网服务器B值班机2报表工作站Ⅰ网Ⅱ网工程师站网桥机值班机N路由器MIS网前置A机前置B机前置机柜双机切换RTU信息Teminal-serverMODEM插箱Teminal-server集控站综合自动化系统典型结构图(一）11集控站综合自动化系统典型结构图(二）值班机1服务器A服务器B值班机2报表工作站Ⅰ网Ⅱ网工程师站网桥机值班机N路由器MIS网前置A机前置B机前置机柜双机切换RTU信息MODEM插箱NSD500调度

保护装置保护管理机NSD200系列NSD100第三方智能装置现场总线总控测控装置12NS2000功能简介监控功能：数据采集与处理、报警、记录、报表等 远方、当地、同期、闭锁保护功能：线路、馈线、变压器、电容器通讯功能：远方、站内组态功能：功能、数据库、闭锁逻辑高级应用功能13NS2000监视功能数据采集与处理报警及事件记录历史数据记录图形显示及打印报表事故追忆14NS2000控制功能支持多个远方调度中心的选择控制控制室计算机监控系统的当地控制间隔层设备的当地控制同期检测与同期合闸基于IEC1131-3组态的自动控制基于IEC1131-3组态的全站逻辑闭锁电压无功自动调节15NS2000保护功能线路、馈线保护变压器、电抗器保护电动机保护发电机保护电容器保护16NS2000组态功能系统配置组态图形组态数据库组态基于IEC1131-3标准的PLC控制功能组态17NS2000通讯功能远动与测控单元的高速数据网络通信与多种微机保护的数据网络通信与多种智能电子设备的数据网络通信具有多个支持多种介质及多种网络的通信接口18NS2000高级应用功能电压无功自动控制小电流接地选线操作票及防误闭锁系统诊断与自恢复远程监视与维护19NS2000计算机监控系统系统原则开放性实用性先进性易用性可靠性防误性实时性20NS2000技术特点基于网络的变电站综合自动化全面解决方案可靠性：结构、工艺、隔离、闭锁、测试先进性：RTOS、全站实时闭锁、IEC1131-3、以太网开放性：标准化原则可裁剪性：系统、硬件、软件易用性：Windows2000、图模库一体化、组态21技术特点之一：

标准化的开放式系统标准的结构体系：参考IEC61850标准的通信接口标准的通信协议

22技术特点之二：

良好的可裁剪性系统的可裁剪性硬件的可裁剪性软件的可裁剪性23技术特点之三：

高可靠性的硬件平台（1）全面电磁兼容性设计，通过电磁兼容国际标准IEC61000-4中规定的最严酷等级的测试除一般结构，还有旋转框机柜、背插式机箱、全封闭单元机箱高集成度新器件全表贴及多层印制工艺24技术特点之三：

高可靠性的硬件平台（2）以太网及现场总线的应用多层次的冗余配置自检闭锁，防止误出口多级多样的隔离技术25技术特点之四：

异构网络无缝互连10M/100M自适应以太网基于CANBUS2.0B协议的现场总线间隔层设备直接上以太网间隔层数据实时共享不依赖于站控层的全站控制操作的逻辑闭锁26技术特点之五：

高可靠性的软件平台易学、易维护、具有丰富的第三方软硬件支持的Windows2000操作系统嵌入式实时多任务操作系统VxWORKs简洁高效的操作系统ThreadX先进的集成开发环境标准的协议模块及设备驱动27技术特点之六：

先进的计算机监控系统基于分布式组件技术的网络化数据库实时数据库与商用数据库相结合多机系统数据自动同步全在线式数据图表修改面向变电站设备的图模库一体化系统

以一次设备为单元，间隔为设备组构造变电站模型

图形设备制导辅助建库多厂站集控功能28技术特点之七：

基于IEC1131-3的PLC功能IEC1131-3：工业控制流程的标准语言，包括功能、功能块及流程全站控制操作的逻辑闭锁图形化组态界面，采用表达式、梯形图、顺序框图编辑控制闭锁条件

29技术特点之八：

全站控制操作的逻辑闭锁传统实现方式

繁琐的电气联锁独立的五防系统完成闭锁操作监控系统与五防系统共同完成闭锁间隔层增加单元化闭锁装置间隔层全站闭锁

控制闭锁的完备性控制闭锁的实时性控制闭锁的独立性30技术特点之九：

控制的可靠性控制电源单独控制使能多逻辑、多模块组合控制多继电器组合控制双CPU联合控制装置故障闭锁控制采用先进的网络通信技术

31NS2000产品系列

站控层

NS2000计算机监控系统、NSC200/NSC300系列通信控制器间隔层保护装置：NSR200系列、NSR300系列测控装置：NSD200系列、NSD500系列保护测控一体化装置：NSR600系列

32NS2000计算机监控系统硬件平台硬件平台：

SIEMENS工控机，ADVANTECH一体机、DELL、HP、IBM、SGI等PC机 工作站：SUN工作站，ALPHA工作站、服务器，支持多CPU配置

3COM、CISCO、D-Link等10/100MB网络设备33NS2000计算机监控系统软件平台软件平台：

MicrosoftWindows2000操作系统

UNIX操作系统

SQLServer、Oracle、Sybase、DB2关系数据库34NS2000计算机监控系统SCADA服务器

负责整个系统的协调和管理，保持工程数据库的最新最完整备份；负责组织各种历史数据并将其保存在历史数据库服务器；实现VQC等高级应用功能。

35NS2000计算机监控系统操作员工作站

完成对电网的实时监视和操作功能,它为操作员提供了所有功能的入口；显示各种画面、表格、告警信息和管理信息；提供遥控、遥调等操作/监护界面并进行人机交互；支持双屏显示。36NS2000计算机监控系统五防工作站通过主接线图交互生成操作票并可在图上模拟执行操作票；在制作操作票的过程中，进行操作条件检测；提供操作票模板，只需对模板中的设备对象进行编辑，既可生成新的操作票；按设备对象进行操作票查询、修改存储和管理；与电脑钥匙通讯。37NS2000计算机监控系统保护工程师站保护设备(故障录波器)的参数，工作状态，故障信息，动作信息的查询；故障录波矢量分析、录波谐波分析、录波阻抗分析；故障录波测距；故障录波综合分析不仅分析录波数据，还综合考察故障时的其它信号、测量值、定值参数等，提供多种分析手段，产生综合性的报告结果。38NS2000计算机监控系统设备管理工作站

根据用户制定的设备管理方法，设备管理程序对系统中的电力设备进行监管，比如根据断路器的跳闸次数提出检修要求，根据主变的运行情况制定检修计划，并自动将这些要求通知用户。39NS2000计算机监控系统远动工作站

负责与调度自动化系统进行通信，完成多种远动通讯规约的解释，实现现场数据的上送及下行远方的遥控、遥调命令。40NS2000计算机监控系统Web服务器

通过企业内Intranet，使用商用浏览器，实现远程浏览实时画面、报表、事件记录、保护定值、波形和系统自诊断情况；安装配置防火墙，确保访问安全性。41NS2000计算机监控系统前置通信工作站接收各厂站的实时数据，进行相应的规约转换和预处理，通过网络广播给后台机系统；对各厂站发送相应的遥控、遥调控制命令；双前置机工作在互为热备用状态，当其中一台工作站故障时，系统将自动进行切换。42NS2000计算机监控系统系统配置

因采用多进程、多线程操作系统，组件式模块设计，多个应用模块可以采用在一台计算机上运行，也可根据现场实际情况在不同计算机上运行，配置灵活。如当地监控因数据较少，只需一台计算机即可完成所有功能。43图形编辑界面44图元编辑界面45光字操作界面46光字47间隔操作图48监控装置巡检49遥控操作界面50保护定值操作51保护故障矢量分析52保护故障波形分析53历史事件查询54报表55自适应的电压无功控制划分更精细的控制区域，采用基于模糊算法的控制策略；充分利用监控系统的信息，闭锁考虑全面。可自动适应各种接线运行方式包括支持多台主变、母线并列运行时的电压、无功控制；可设置多组电容器、电抗器按指定的顺序投切；限值管理更加人性化，在画面上可以直接启停双休日限值、节日限值、季节限值；拥有全国数百个变电站，北京顺义、安定、重庆陈家桥等多个500kV变电站的投运经验；56区域控制策略图57自适应的电压无功控制集控站电压无功自动控制管理系统

（1）同时对多个变电站进行电压无功自动控制操作；（2）在系统内考虑电压无功限值，并给各个变电站当地的电压无功控制装置下装VQC定值。58操作票生成管理系统（1）先进实用的智能开票

手工开票、图形预演开票、调用典型票、调用历史票、调用票模板生成等多种开票方式，结合操作预演，满足用户的多种需求。采用基于面向设备组和设备对象的技术，应用网络拓扑分析，多重产生式推理系统（根据设备对象和操作任务得出操作结论），自动生成合格的操作票。59操作票生成管理系统（2）灵活多样的防误闭锁规则组态

根据五防原则，对开关、刀闸等一次设备的操作实现防误闭锁，对保护压板等二次设备操作进行操作提示，以满足电力系统安全操作的需求。采用友好方便的界面实现防误闭锁规则的维护和管理，面向脚本公式语言的闭锁规则的组态方法，针对设备组的通用规则组态，提示性操作能作为操作闭锁条件。

60操作票生成管理系统（3）票管理

具有操作票条件检索、操作票分类统计、操作票格式打印、操作术语维护、典型票维护、票模板维护、锁码管理等多项管理功能。钥匙通信

采用模块化编程方式，可以与多厂家实现实时数据通信和钥匙通信，一个集控站可同时接入多个五防厂家的电脑钥匙，保证了操作票管理的统一性。61在线开票62程控操作63其他功能

取消Windows桌面，封锁所有Windows控制键操作员无法进入Windows操作系统64NSC系列通信控制单元国电南瑞科技股份有限公司马新平

65NSC200/300概述

NSC200/300是基于嵌入式实时操作系统的多处理器通信控制单元，具有运行可靠、实时性强、人机界面友好、接口丰富、功能强大的特点。66NSC200/300主要特性１、先进性２、可靠性３、接口多样性４、界面友好性５、可维护性Next67

NSC200/300系列是在32位实时多任务操作系统软件平台和多处理器硬件平台下开发的多任务实时通信控制系统，系统包括通信控制单元NSC200/300，采用WINDML、Zinc实时图形技术开发了图形显示单元NSC221，符合IEC61131-3标准的顺序控制和逻辑控制，提供多种国外保护通信协议的规约转换器、电压无功自动控制和网络协议栈

NSC200/300先进性返回68NSC200/300可靠性

NSC200/300系列是在Intel工业CPU硬件平台和VxWorks软件平台基础上开发的通信控制系统，保证了系统开发平台的可靠性。在硬件上，采用电源关闭监视手段以及RAM盘技术，保证了文件系统的可靠性。在系统监护上，除采用硬件看门狗、软件看门狗技术外，还增加了任务监护，内存分离的技术，保证系统的可靠性。返回69NSC200/300接口多样性

NSC200/300通信控制单元可以提供多种接口

RS-232、RS-422、RS-485LonWorksCanbus2.0A、Canbus2.0B、

ProfibusEthernet.FiberEthernet

返回70NSC200/300友好性

NSC200通信控制系统的一个重要组成部分就是实时显示单元NSC221、NSC222，该单元选用彩色LCD液晶屏，为用户提供了系统运行工况、系统主接线图以及各种数据信息，并可以在显示屏上完成校时和遥控操作。

返回71NSC200/300可维护性NSC200/300通信控制单元本身就是Internet中的一个节点，其提供了WebServer和FtpServer的服务，通过IIS可以方便监视和维护系统，同时，系统提供了组态软件，通过组态软件可以灵活配置系统参数、设备参数和构造系统以及远方拨号维护。返回72NSC200/300主要功能１、系统配置组态功能２、提供彩色图形接口，可以监视系统运行情况和进行各种操作３、通过梯形图完成顺序控制和逻辑闭锁控制４、实现电压无功自动控制５、实现各种测控装置、保护控制设备以及各种智能设备的通信和控制，目前完成大约１８０多种规约６、采用GPS软件和硬件对时完成站内设备的时间统一

Next73NSC200/300组态软件返回74NSC200彩色界面返回75NSC200/300闭锁逻辑控制返回76

NSC200/300主要功能７、双机、双网的冗余控制以及多网卡、多网络协议８、通过数据通道或光纤接口实现远方通信９、支持多种国内、国外多种通信协议１０、提供Http，Ftp，Telnet等服务77NSC200/300软件结构VxWorksOS操作票管理系统驱动WindM/Zinc应用功能驱动网络协议栈系统调用显示程序函数库应用程序函数库闭锁控制系统监护远程维护各种协议网络应用图形应用78NSC200结构和类型

采用4U短机箱结构，各种功能模件安装于机箱中，模件间通过背板相连，各功能模件由一块或几块功能模板及其面板构成。NSC200类型：NSC201单机系统NSC202双机系统NSC203集成通信控制器79NSC200技术参数主处理器：

INTEL80486主频133MHz

内存３２

MBytes

电子盘16MBytes从处理器：

PowerPC860主频50MHz

内存16MBytesFlash4MBytes接口：网络四路10M/100M以太网接口现场总线两路25K-1MCANBUS

多路4MProfiBus

串口18路300-57.2KBPS80NSC200双机主视图81NSC200扩展机箱主视图82NSC203集成通信单元83NSC200人机界面84NSC200显示单元功能1、图形功能系统运行状态，显示主接线图２、数据显示显示遥测、遥信数据，设置系统参数３、操作功能当地做遥控４、监视功能显示串口通讯情况，显示历史数据，显示事件记录85NSC300结构和类型

采用6U短机箱结构，各种功能模件安装于机箱中，模件间通过背板相连，各功能模件由一块或几块功能模板及其面板构成。NSC300类型：NSC3011/36U系统NSC301V½6U系统NSC302V6U系统NSC311扩展机箱86NSC301VL通信单元处理器

INTEL80486

主频133MHz

内存３２

MBytes

电子盘16MBytes接口双绞线或光纤以太网络两路10M/100M

现场总线两路25K-1MCANBUS

串口6路300-57.2KBPS87NSC301V通信单元主处理器：

INTELPentium主频400MHz

内存64MBytes

电子盘16MBytes从处理器：

IXP425主频533MHz

内存64MBytesFlash32MBytes接口：光纤以太网络两路10M/100M

双绞线以太网八路10M/100M

现场总线两路25K-1MCANBUS

串口18路300-57.2KBPS88NSC302V通信单元89NSC302V通信单元90NSC302V通信单元主处理器：

INTELPentium主频400MHz

内存64MBytes

电子盘16MBytes从处理器：

IXP425主频533MHz

内存64MBytesFlash32MBytes接口：光纤以太网络两路10M/100M

双绞线以太网八路10M/100M

现场总线两路25K-1MCANBUS

串口18路300-57.2KBPS91NSC311扩展机箱

调制解调器远程拨号卫星钟92调制解调器信号直接进行调制或解调采用变压器隔离 Ａ、Ｂ路作为独立MODEM工作Ａ、Ｂ路互为备用互成双路信道备用93远程拨号远方参数修改远方维护远方诊断94卫星钟MOTOROLA公司的M12T提供6路485秒脉冲硬件对时4路485报文对时1路232报文对时95NSC300显示单元功能1、图形功能系统运行状态２、数据显示显示测测、遥信数据，设置系统参数３、操作功能当地做遥控４、监视功能显示串口通讯情况，显示历史数据，显示事件记录96NSD500V

超高压线路测控装置

97NSD500V设计思想满足超高压变电站自动化的需要基于模件的设计思想，硬件可组态，增加设计、维护的方便性和灵活性。基于以太网网络的通讯模式具有完全实时的全站逻辑闭锁功能装置硬件性能能满足将来更高的要求，如IEC61850

98NSD500V结构6U半机箱、整机箱采用背插式结构开入、开出、直流模件采用可方便拆卸的端子，并有标记直观表示具体对外接线整体面板设计

99NSD500V半机箱前视图100NSD500V整机箱前视图101NSD500V半机箱背视图102NSD500V整机箱背视图103NSD500V结构框图104NSD500V主要技术指标

交流信号采集精度：电压、电流、频率：0.2%；功率、功率因数：0.5%直流信号采集精度：0.5%SOE分辨率：≤1ms具有同期操作功能具有全站逻辑闭锁功能电磁兼容：最高电磁兼容等级工作条件及环境：

工作温度范围：-10℃—+45℃； 相对湿度：≤95%（无凝结）

86kPa～106kPa

105NSD500V主要性能（一）面向间隔（对象）设计-易维护、易扩充

线路 主变（高、中、低3侧） 主变（本体） 母线设备 母线分段

500kV断路器

106NSD500V主要性能（二）强大的网络功能 间隔级测控单元直接上网 采用快速以太网 双网完全独立冗余配置

107NSD500V主要性能（三）测控单元配置灵活

基于模件化设计思想 采用多CPU及实时多任务操作系统测点扩展方便装置内部采用CAN网通信

I/O模件插任意位置，维护方便

108NSD500V主要性能（四）完善的数据采集和控制功能 开关量信号采集与处理 控制输出（同期检测与同期合闸） 交流信号采集与处理 直流信号采集与处理

109NSD500V主要性能（五）人机界面新颖

采用大屏幕汉字液晶显示器实时显示本间隔一次接线图显示内容用户可定义

110NSD500V主要性能（六）NSD500单元测控装置控制策略--控制的安全性控制闭锁的可靠性控制出口回路的可靠性111NSD500V主要性能（七）控制操作的全站逻辑闭锁 控制闭锁的完备性 控制闭锁的实时性控制闭锁的独立性112NSD500V主要性能（八）控制出口的可靠性 控制电源单独控制使能 多逻辑、多模块组合控制 多继电器组合控制 双CPU联合控制 装置故障闭锁控制

113NSD500V主要性能（九）就地控制的可靠性 根据调度编号选择对象 防止走错间隔

“2011合确认执行”，则依次按键“2”、“0”、“1”、“1”、“合”、“确认”、“执行”，就地进行控制操作

114NSD500V主要性能（十）控制过程的状态显示 操作成功 操作超时 操作条件不满足115NSD500V主要性能（十一）装置自诊断

模件运行状态通讯状态装置电源状态控制出口状态

116NSD500V主要性能（十二）安全可靠

所有插件按EMC最高标准设计输入、输出分开，强、弱电分开采取多种隔离措施出口继电器直接返校 采用软、硬件对时，对时精度达1us

117NSD500V模件配置NSD500单元测控装置包括：

CPU模件

背板

电源模件

MMI人机界面模件

标准I/O模件

118NSD500VCPU模件采集I/O的数据通过以太网与后台系统通讯

对控制出口电源进行监控

接受GPS对时信号

119NSD500V-CPU模件NSD500V-CPU模件 接线示意图

：

120NSD500V电源模件额定输入电压

:

220VAC或220VDC或110VDC

输入电压范围:

176VAC~264VAC或85VDC~242VDC

121NSD500V-PWR电源模件NSD500V-PWR模件 接线示意图

：

122NSD500VI/O模件NSD500V-DIM模件：

输入信号点数:32点

输入信号电平:220VDC（默认) (或110VDC，订货时须注明）输入信号接法:共阴或共阳

123NSD500VI/O模件NSD500V-DIM模件 接线示意图

：

124NSD500VI/O模件NSD500V-AIM模件：

输入信号点数:8点

输入信号类型:0-5V或0-20mA

输入信号接法:差分接入

125NSD500VI/O模件NSD500V-AIM模件 接线示意图

：

126NSD500VI/O模件NSD500V-DLM模件(交流量输入采集及控制

)：

输入信号点数:5PT4CT

输入信号范围:

输入交流电压：AC57.74V