kvcsc综自系统剖析课件

变电站综合自动化系统CSC-2000———四方公司关于变电站综合自动化技术汇报1◆变电站综合自动化的整体介绍◆变电站综合自动化在变电站中的具体实现-典型配置图◆监控系统主站的具体介绍◆变电站综合自动化在实现过程中需要注意的事项◆CSI200E和CSM300E

内容介绍2一、变电站综合自动化的整体介绍

◆变电站综合自动化的定义◆

变电站综合自动化的发展历程◆

变电站综合自动化实现的功能及对应的产品◆

分层分布式综自系统的两种结构◆

常规变电站与综自站在设计理念上的差别◆

综自站的特点和优点◆

继电保护和微机监控的发展趋势◆

相关图片3*全国第一套微机保护装置----1984华北电力大学*全国第一套分布式综合自动化系统----1994大庆*全国第一套就地安装保护装置----1995CSL200A*全国第一套220kv综合自动化变电站----1996珠海南屏*全国第一套全下放式220kv综合自动化变电站----1999丹东*全国第一套全国产500kv综合自动化变电站----1999南昌*全国第一套将专家系统应用到变电站综合自动化系统中--2000*国内第一家引进现场总线LonWorks返回4变电站综合自动化的定义*以计算机技术为基础*以数据通讯为手段*以信息共享为目标返回5综合自动化实现的功能保护和重合闸功能四遥功能电度采集五防功能自动装置(VQC,接地选线,备自投,低周减载)故障录波专家系统CSL系列,CST系列,CSBD系列CSD系列,CSI系列CSN系列博瑞CSM系列采用分散录波基于WIZCON平台返回6综合自动化发展历程1.全集中式阶段2.大RTU方式3.分层分布式阶段返回7全集中式方案DIDOAI返回8大RTU方案保护RTUAI板DI板DO板保护保护保护返回9分层分布式方案StationAB8B9C1T1T2B1B2B3B4B5B6C7C2B7DEC3000AXPAlpha1252123123123123123123123123123123123123123123123IEDIEDIEDIED10管理机模式保护测量控制保护测量控制保护测量控制保护测量控制RS232/484CONTROLCENTREStationAB8B9C1T1T2B1B2B3B4B5B6C7C2B7DEC3000AXPAlpha1252123123123123123123123123123123123123123123123网络返回11两层式结构CONTROLCENTRESUBSTATIONCONTROLGStationAB8B9C1T1T2B1B2B3B4B5B6C7C2B7DEC3000AXPAlpha1252123123123123123123123123123123123123123123123现场总线

返回12IEC61850的三层结构PROCESSINTERFACEPROCESSINTERFACE保护监控其他保护监控其他StationAB8B9C1T1T2B1B2B3B4B5B6C7C2B7DEC3000AXPAlpha1252123123123123123123123123123123123123123123123StationAB8B9C1T1T2B1B2B3B4B5B6C7C2B7DEC3000AXPAlpha1252123123123123123123123123123123123123123123123CONTROLCENTREStationAB8B9C1T1T2B1B2B3B4B5B6C7C2B7DEC3000AXPAlpha125212312312312312312312312312312312312312312312313模拟传输

点对点,无灵活性可言,且传输的信息量小,适用于全集中式阶段和大RTU方式基于RS232的传输

解决了传输信息量的问题,但仍然是点对点的传输,灵活性差,适用于大RTU的阶段基于RS485的传输 传输信息量大,可以连成网络,但网络的节点数减少,且为主从式,限制了传输的效率.适用于大RTU方式和小规模分布式网络基于以太网络的传输

传输信息量及速度极大，网络连接，平等结构，随着近年基于芯片的系统和光纤传输技术逐渐成熟，在变电站控制领域得到日益广泛的应用。适用于大规模的分层分布式控制系统基于现场总线的传输

信息量较大,网络传输,结点数较多,可靠性大大提高,平等式的结构和优先级的机制保证了重要信息的实时性,但信息传输的速度相对于录波数据传输等要求有差距.适用于中等规模的分层分布式阶段14至调度所保护装置故障录波当地监控远动计费电表高压开关场常规变电所二次系统结构图至调度所至公用电话网工程师站站内通讯网远动功能终端就地监控终端间隔功能终端#1变电站层网络层间隔层间隔功能终端#2变电站综合自动化系统结构图面向功能的设计面向间隔的设计返回15分布式变电站综合自动化系统的特征和优点特征：

综合的保护和控制综合IED（IntelligentElectronicDevices)装于开关设备上或离开关设备较近的地方IED与通讯网相连分散的数据采集(一般为交流采样)和输入输出功能RTU－主要承担规约转换(不承担数据采集和输入输出)大大减少二次电缆取消光字牌屏和中央信号屏，简化控制屏，减

少屏柜，节省占地空间大大减少硬件重复设置(一处采集全网共享)减少设计、安装、调试和维护工作量(系统简洁、有层次、标准化)系统实时性、可靠性高，灵活性好性能/价格比高提高自动化水平和管理水平优点：返回16继电保护和微机监控的发展趋势中低压保护走向功能综合,分散就地安装二次设备面向对象--电力系统间隔的设计对高压系统,保护强调完全独立测控系统按间隔设计，分散至间隔单元布置测控单元应直接连至变电站主网系统三种布置：就地.小间和控制室返回17南昌站500KV保护小间返回18南昌站220KV保护小间返回19220千伏丹东新兴变电站220千伏开关场小室返回20辽宁丹东变66KV户外保护柜返回21二、变电站综合自动化在各电压等级变电站中的具体实现◆110KV变电站的典型配置◆110KV变电站网络层主网的选择－－LonWorks◆相关图片22进线进线CSL216E出线所用电容器所用CSP215ECST312ECSB21ACSL207ECSB21ACST31ACST200BCSR22BCSI200ESCX-11JCSI200ECSL164B/CSL103CCSC161/CSC163CSC326CSR22BCSI200ECSX-11JCSI200E110KV变电站间隔配置图23变电站层网络层间隔层区调县调通道接口主站1通道接口主站2通道接口主站3通道接口主站4显示器PC机

打印机

主站5当地监控工程师站公用电话线PC机PC机主站6MODEM远方工程师站

10kV

线路保护

CSL216B

10kV

电容器保护

CSP200A主变保护CST213ACST31A

断路器控制单元

CSI301A

备自投

CSB21A

综合测量单元

CSD12A分段保护

CSL216B接地变保护

CST301A

专用测量单元

CSD12ALON双绞线网装于开关柜上主变保护柜备投柜公用柜

电度表柜

电度表1

电度表n辅助接口其它装置或系统110kV

变电站典型配置图返回24110/35kV变电站典型配置图返回CSL216ECSI200ECST231BCSP215ECSB21ACST312E远动CSM300EA当地监控CSM100CCSM300EB直流、电度表工程师站站控层设备网络层间隔层设备25工程师站以太网1以太网2220/500kV变电站典型配置图。。。保护1

CSL101A收发讯机保护2

CSL101A收发讯机测控单元

CSI200B远方跳闸

CSI125A间隔保护小室N。。。测控单元

CSI200E远方跳闸

CSI125A间隔LON1LON2保护1

CSL101A收发讯机保护2

CSL101A收发讯机测控单元

CSI200B远方跳闸

CSI125A间隔保护小室1。。。测控单元

CSI200E远方跳闸

CSI125A间隔LON1LON2远动主站1远动主站2其它功能工作站五防主站当地监控主站1当地监控主站2打印服务器至调度1至调度2DB1DB2至公共电话网返回26CSI200E测控单元继电保护CSL101A继电保护间隔1CSI200E测控单元继电保护CSL101ALON1继电保护间隔N变电站一次开关场远动主站1远动主站2其它功能工作站五防主站当地监控主站1当地监控主站2打印服务器工程师站至调度1至调度2以太网1以太网2至公共电话网LON2LON1LON2DB1DB2返回27工程师站以太网1以太网2继电保护1

CSL101A收发讯机继电保护2

CSL101A收发讯机分相操作箱电压切换箱测控单元

CSI200E测控单元（CSI200E）：1.按间隔设计，分布式布置2.直接连接至监控主网3.承担间隔RTU功能4.功能配置:（1)遥测:本线路电压、电流、功率等（2）遥信：断路器、刀闸位置信号断路器本体机构有关信号（3）遥控：断路器、刀闸的带防误闭锁的遥控输出（4）其它：用通讯方式收集继电保护的动作信号,收集脉冲或数字电度表的输出LON1LON2远动主站1远动主站2其它功能工作站五防主站当地监控主站1当地监控主站2打印服务器至调度1至调度2DB1DB2至公共电话网返回28什么是现场总线

现场总线是用于现场仪表与控制系统和控制室之间的一种全分散、全数字化、智能、双向、互联、多变量、多点、多站的通信系统。可靠性高、稳定性好、抗干扰能力强、通信速率快，系统安全符合环境保护要求，造价低廉，维护成本低是现场总线的特点。现场总线技术的主要特点

完全替代4－20mA模拟信号，实现传输信号数字化，从而易于现场布线，

且降低了电缆安装和保养费用，增加了可靠性。控制、报警、趋势分析等功能分散在现场仪表和装置中，简化了上层系统。各厂家产品的交互操作和互换使用，给用户进行系统组织提供了方便。实现自动化仪表技术从模拟数字技术向全数字技术的转化，自动化系统从

封闭式系统向开放式系统的转变。返回29现场总线的变革现场总线对当今的自动化带来以下7个方面的变革用一对通信线连接多台数字仪表代替一对信号线只能连接一台模拟仪表；用多变量、双向、数字通信方式代替单变量、单向、模拟传输方式；用多功能的现场数字仪表代替单功能的现场模拟仪表；用分散式的虚拟控制站代替集中式的控制站；用控制系统FCS代替集散控制DCS；

变革传统的信号标准、通信标准和系统标准；变革传统的自动化系统的体系结构、设计方法和安装调试方法。返回30LONWORKS技术简介美国Echelon公司推出的Lonworks网络该公司主要领导人:

Dr.OshmanChairmanandCEO曾是IBM副总裁

Mr.MarkkulaViceChairman是苹果计算机公司总裁网络芯片：

Neuron芯片由Motorola和东芝两大公司生产，含三个CPU其中两个CPU有固件承担了ISO规定的开放式计算机网络互联系统的七层规约的六层，仅应用层可由用户编程，由第三个CPU执行。目前拥有用户2500个公司，覆盖各行各业，包括：AT&T、GM、IBM、Motorola、英国NationalGridCompany、Bell…ABB等。截止98年底，已有1700万个Lon网络节点在各种应用系统中运行。返回31Lonworks的技术特点Lonworks是由美国Echelon公司推出的实时测控网络，其主要技术特点有：1.采用LonTalk通信协议，该协议遵循国际标准化组织ISO定义的开放系统互连OSI全部七层模型，网络协议开发，可以实现互操作。2.可在任何通信介质下通信，包括双绞线、电力线、光纤、同轴电缆、射频电缆和红外线，

并且多种介质可以在同一网络中混合使用。3.网络操作系统结构可以使用主从式、对等式或客户/服务式结构。4.提供总线型、星型、环型、混合型等网络拓扑结构。5.改善了CSMA，采用一种新的称之为Predictivep-persistentCSMA，可以在负载较轻时使

介质访问延迟最小化，而在负载较重时使冲突的可能最小化。6.网络通信采用面向对象的设计方法，LONWORKS技术将其称之为“网络变量”，不但

节省了大量的设计工作量，同时增加了通信的可靠性。7.通信的每帧有效字节数可以从0到288个字节。8.通信速率为78Kps/2700m、1.25Mbps/130m。9.

一个测控网络上的节点数，可达32000个。

LONWORKS的技术核心是神经元芯片Neuron，这种使用CMOSCLSI技术的神经元芯片使实现低成本的控制网络成为可能。在Neuron芯片中有3个8位的CPU，第一个CPU为介质访问控制处理器，处理LonTalk协议的第一层和第二层，它包括驱动通讯子系统硬件和执行冲突避免算法；第二个CPU为网络处理器，处理LonTalk协议的第三层到第六层，它进行网络变量的处理、寻址、事务处理、证实、背景诊断、软件计时器、网络管理和函数路径选择等，它还控制网络通讯口，物理地发送和接受数据包；第三个CPU为应用处理器，它执行用户编写的代码及用户的代码所调用的操作系统服务。返回32以太网与现场总线的比较

Ethernet进入现场，实际是比较特殊的一种。与各种现场总线相比较，Ethernet优点：

1、通用性强。TCP/IP通讯协议已成为国际通用标准。

2、成本效益。软硬件价格低廉。

3、速度“快”，带宽10M-100M。

4、资源共享。网络连接与开发环境与主流市场相同，货源无虑，人力资源容易取得。

5、TCP/IP应用于Internet，因此Ethernet使得“WebEnabled”十分容易。

缺点：

1、较现场总线相比，在工业底层应用不是很广。没有优先上送机制机制,但其大带宽可以弥补.2、与其它现场总线相比，抗干扰能力有限。采用光纤传输使这一问题大大改善。

返回33进线进线出线出线出线出线所用电容器电容器电容器电容器所用直流#1直流#2交流#1主变#1交流#2交流#3主变#2备投柜公用柜电度柜控制台主控制室布置图主接线图返回34CSL216B保护装置1.保护：过流、速断、重合闸。2.遥测：专用测量CT(IA、IC)、PT三相电压。3.遥控：由网络命令通过保护跳闸出口实现。4.遥信：监测手车位置、断路器位置、地刀位置等开关量输入。5.遥脉：监测脉冲电能电度表(有功、无功)脉冲输入。6.低周减载：独立低周定值，电压、滑差闭锁。7.小电流接地选线：专用零序CT电流和开口三角

电压3Uo监测。*8.其它附加功能：负荷管理、开关状态监测等。需要解决的问题：*抗干扰*抗振动*抗潮湿、酸碱*抗高、低温 *抗灰尘返回35

主、后备保护Ⅰ

主、后备保护Ⅱ

断路器控制单元

非电量保护

操作箱

操作箱

操作箱主变保护柜1.主、后备保护*主保护：速断、谐波制动比率差动。*后备保护：复合电压闭锁过流、零序闭锁零序过流、间隙零流、零压等。2.非电量保护：轻、重瓦斯、压力释放、温度过高等接点重动跳闸接点直接去操作箱，信号接点去CSI301A开入。

3.

断路器控制单元CSI301A*遥控：变压器各侧断路器和中性点地刀等。*遥信：主变各侧刀闸位置接点、开关报警信号、本体信号等。（注：用电子五防方案时，可不直接监视刀闸辅助接点，而由电子五防系统实现刀闸位置监视。）*遥调：主变分接头位置输入(8421码)主变分接头调节开出、升、降、紧急停。返回36

操作箱

分段备自投

CSB-21A

桥备自投CSB-21A

操作箱备用电源自投装置CSB21A由可编程逻辑实现，动作逻辑可由用户定义。程序定义若干种典型备投模式可由用户选用。备用电源自投柜返回37

CSD22A测量单元电度表柜W、Var应选用接点或空三极管输出的脉冲电度表。CSD22A专用测量单元：用于测量主变各侧关口的有功功率、无功功率、电流、COSφ等，并接收脉冲表输出。返回38三、监控系统主站的具体介绍◆面向间隔的实时库生成◆当地监控的功能◆工程师站◆远动主站◆自动电压无功调节39返回40支持单机或多机方式返回41快速准确地生成实时数据库面向对象的软件设计利用间隔对象组织实时库实时库自然关联装置模板描述不同类型的装置由装置模板派生测控点返回42返回43返回44返回45返回46返回47作图返回48报警窗口自动弹出，分级，分类显示返回49返回50多文档界面画面层次丰富返回51返回52返回53返回54历史数据查询方便按时间段检索按间隔名称检索按类型检索返回55返回56返回57报表生成方便灵活返回58返回59返回60返回61返回62返回63返回64返回65返回66返回67系统设置灵活多权限，多用户返回68返回69返回70返回71返回72返回73返回74返回75返回76返回77四、变电站综合自动化在实现过程中需要注意的事项◆接地选线的实现◆防误闭锁的实现◆录波的实现◆对时的实现◆接入的实现◆控制问题◆复归问题◆定值问题◆压板问题78装置原理——接地选线接地选线判别后台电压监视CSD12A向量采集CSL169C向量采集CSL169C12341：电压监视装置报告3U0值及越限或返回信号2：后台向向量采集装置发送召唤命令3：向量采集装置相应3U0，3I0向量4：接地选线判别结果报告调度5：判别后台向控制装置下达试跳命令5返回79返回80

对时CSC2000的软对时方案GPS秒脉冲对时方案GPS分脉冲对时方案返回81装置原理——分散录波录波接收分析后台分散录波CSL101B分散录波CST221A分散录波CSL169CMODEMLON-以太LONWORKSLON-以太LON-以太以太网络RS232公用电话网络远方录波数据分析1：分散元件，启动设置方便，保证录波的可靠性2：以太网络集中数据，将分散元件的允许数目大大提高3：数据以IEEE标准二进制格式存放在录波后台中，可再现故障。返回82外厂家设备的接入(110KV)110KV小间返回83外厂家设备的接入(220/500KV)220/500KV小间返回84六、

CSM-300E网络信息管理与控制装置CSM300E是一种新型的变电站自动化信息综合管理主站，适用于各种电压等级、不同规模、不同功能要求的变电站自动化系统中。

CSM300E采用功能强大的32位工业控制主机，基于国际领先的实时多任务嵌入式操作系统开发

返回85CSM-300E网络信息管理与控制装置返回86硬件方案工控机CSM-300ECSM-300E网络信息管理与控制装置返回87按需配置，灵活方便可以实现多路远动、协议转换、VQC、小电流接地选线、简单的当地监控等功能。这些功能全部可以按照工程需要配置，投退方便。CSM300E的远动功能支持多通道、多规约。接口丰富，扩展容易具有多个串口（4/8个、异步/同步、RS-232/RS-485）、多个LonWorks网卡、多块以太网卡，支持CSC2000、DL/T667-1999（IEC60870-5-103）等现场通信协议，还可以根据需要灵活增加。冗余设置，安全可靠硬件可以按照双冗余配置，如双LON网卡、双串口卡、双以太网卡，远动通道可以按照双信道冗余配备，两台CSM300E可以互为热备用，大大提高了其可靠性。CSM-300E网络信息管理与控制装置返回88CSM-300E网络信息管理与控制装置QNX是一个分布式网络操作系统QNX是一个多任务、多用户操作系统QNX是一个嵌入式实时操作系统返回89CSM-300E网络信息管理与控制装置返回90六、CSI200E数字式综合测量控制装置返回91测量控制功能产品系列低压保护测量控制合一CSL216B>CSL216E>CSC2××老测量控制产品