斯里兰卡电力监控系统方案

斯里兰卡-汉班托塔港发展项目一期码头机电设备安装工程施工组织设计汇编第九篇：电力监控系统设备技术解决方案工程名称：汉班托塔港发展项目一期码头机电设备电气安装工程工程地点：斯里兰卡-汉班托塔港口建设单位：中港四航局二公司汉班托塔港发展项目经理部施工单位：广州港浚工程有限公司编制时间：2010年05月10日目录1、TP-SA系统简介41.1TP-SA系统概述4斯里兰卡变电站配电工程概况51.3TP-SA系统总体技术和性能指标6执行国家或部颁标准61.3.2工作环境7工作电源条件8电磁兼容性8抗干扰性能满足9系统主要性能指标91.4TP-SA系统网络拓扑结构图112、TP-SA软件系统12系统特点122.2TP-SA系统层次13间隔层13通讯层13监控中心层142.3TP-SA系统HMI界面信息142.3.1中压配电设备监控界面142.3.2低压配电设备监控界面15系统数据库查询界面16打印记录功能17读取各种参数界面182.4TP-SA系统功能19数据采集及处理功能19控制功能20显示、查询及打印功能：20计算、统计、分析功能22自动报警功能23主接线图及报表的制作、编辑功能23在线维护功能24自检功能242.5TP-SA系统接口和应用软件24智能设备接口软件24功能完善的应用软件242.6TP-SA系统扩展功能25网络扩展功能25多种通讯接口26企业信息管理系统（MIS）接口263、TP-SA系统硬件系统273.1TP-SA系统监控主机配置273.2TP-SA系统通讯设备274.服务及质量保证体系29服务29现场服务29售后服务304.1.3用户培训30质量保证体系301、TP-SA系统简介1.1TP-SA系统概述随着计算机技术(Computer)、网络技术(Network)、控制技术(Control)、通讯技术(Communication)、显示技术(Display)的发展和广泛应用，变电站综合自动化系统在广阔的工业技术领域和服务行业中的应用日益增多。事实上，完善的管理已经离不开状态监控和处理系统。作为变配电管理的各类变电站，其中枢管理系统早已纳入智能化监控管理的范畴。这类智能型变电站综合自动化系统既是现代化企业实施电力运行科学管理、减员增效的有力工具，也是企业网络化、信息化建设的重要组成部分。变电站综合自动化系统是提高供电系统可靠性的最有效手段，它不但可以减少停电范围，缩短停电时间（由原来的几天、几小时，缩短到几十分钟，甚至几十秒，采用该自动化系统后的配电系统，其可靠性可提高到99.99%）而且可以改进供电质量，改善公司企业形象，为用户提供更高质量的服务。若用人工值班，通过电话联系或人工巡视，工作量大，速度也很慢。但是采用变电站综合自动化系统进行监测、管理，能迅速发现故障，使设备按最佳工况运行，实现遥控、遥测、遥信，达到节约能源，减轻运行电工人员的劳动强度、改善工作环境、减少人力，提高劳动生产率，使供电系统安全、合理、经济运行。TP-SA变电站综合自动化系统是最新的变电站综合自动化系统。该系统是具有高效、安全、经济、可扩展的高、低压供配电系统微机监控系统，采用目前国际流行的面向对象的分层、分布式智能一体化结构，应用计算机控制、网络通讯等多项先进技术，将供配电系统智能型二次设备的各项功能（保护、监测、控制、通信等诸多功能）重新组合优化设计所推出的一种开放性、网络化、单元化、组态化的新一代电力监控管理系统。系统结构符合国际电工委员会(IEC)的技术规范，代表了当今变电站监控系统新的潮流和趋势。系统能够在主控室实现对各个变配电站的遥信、遥控、遥测及遥调“四遥”功能,对电气设备的运行状态进行实时监控，具有电气参数实时监测、事故异常报警、事件记录和打印、统计报表的整理和打印、电能量成本管理和负荷监控等综合功能。斯里兰卡变电站工程配电监控设备包括高压部分2个变电站所有高压开关以及2个变电站低压部分所有配备多功能智能电力参数仪表的分开关。同时如果系统内部有相应的带通讯功能的直流屏或者温控仪等，也可以接入到该系统中，同时监控。要实现系统电气监控，必须高压开关柜上配备具有通信功能的微机继电保护，低压开关屏上也配备具有通信功能的智能参数仪表。微机继电保护能够完成对开关设备的保护（速断、过流、接地、低频、低电压等）、测量（电流、电压、频率、功率、功率因数、电能等等）及监视控制（开关分合闸状态、遥控分合等），并且可以通过RS485网络的连接以实现远程“四遥”功能。智能通信仪表则能对开关进行全电量参数测量（电流、电压、有功、无功、功率因数、频率、电量）和必要状态监控（开关分合闸位置信号、故障报警信号），并且可以通过RS485网络的连接以实现远程监视功能。配电监控系统会完成对这些信息的采集和处理，反映真实准确可靠的信息，同时也可以通过网络接线，将报警信息链接到需要监控的系统品台上。系统直流电源和变压器的温控仪如需要接入到监控系统中，必须具备通讯功能的模块和设备，在设备正常工作时提供国际通用的标准通讯协议，才能方便准确的接入到监控系统中。监控系统工作电源采用UPS不间断电源装置，可在交流供电电源消失时不影响监控系统运行，仍能够保证实时数据的采集和控制。1.3TP-SA系统总体技术和性能指标遵照执行以下电力行业的相关规程、标准和要求GB／T13729远动终端通用技术条件DL5003－91电力系统调度自动化设计规程DL/T814-2002配电自动化系统功能规范DL／T630交流采样远动终端通用技术条件DL/T721-2000配电网自动化系统远方终端DL/T575-1999控制中心人机工程设计导则DL451-1991循环式远动规约GB/T17215-19981级和2级静止式交流有功电能表DL/T614-1997多功电能表GB/T15284-2002复费率（分时）电能表DL/T645-1997多功电能表通信规约IEC870－5－103继电保护设备信息接口配套标准DL478－92静态继电保护及安全自动装置通用技术条件DL／1994电力系统继电保护及安全自动装置反事故措施要点的要求GB／T13850交流电量转换为模拟量或数字信号的电测量变送器GBJ63-90电力装置的电测量仪表装置设计规范DL448－91电能计量装置管理规程GB50171－92电气装置安装工作盘、柜及二次回路结线施工及验收规范GBJ147-90电气安装工程高压电气施工及验收规范GBJ232-82电气安装工程施工验收规范GB50174-93电子计算机机房设计规范GB2887-89计算站场地技术要求GB9361-88计算站场地安全要求JGJ/T16-92民用电气设计规范1、运行温度：户内安装，环境温度－25℃～＋70℃；2、环境湿度：空气相对湿度不大于95％（非凝露）；3、高度：海拨高度不大于4000米；4、大气压力：86～108kPa；5、温差：日气温最大变化25℃；6、抗震能力：水平加速度不大于0.4g，垂直加速度不大于0.2g；7、倾斜度：安装倾斜度不大于5°；本系统是运行于高电压等级变电站中，由于其电磁环境非常恶劣，故设备要具备较强的可靠性及电磁兼容性，下面是对系统电磁兼容性的要求：●静电放电抗扰度：符合GB/T17626-4-24级●辐射电磁场抗扰度：符合GB/T17626-4-33级●快速瞬变电脉冲群抗扰度：符合GB/T17626-4-44级●冲击（浪涌）抗扰度：符合GB/T17626-4-53级●电磁场感应的传导骚扰的抗扰度:符合GB/T17626-4-63级●工频磁场抗扰度：符合GB/T17626-4-84级●脉冲磁场抗扰度：符合GB/T17626-4-95级●阻尼振荡磁场的抗扰度：符合GB/T17626-4-105级●振荡波：符合GB/T17626-4-122级●IEC255－22－1高频干扰试验标准●IEC255－22－2静电放电干扰试验标准●IEC255－22－3辐射电磁场干扰试验标准●IEC255－22－4快速瞬变干扰试验标准●采集模拟量总量（软件系统）：无限●采集开关量总量（软件系统）：无限●采集脉冲量总量（软件系统）：无限●输出控制量总量（软件系统）：无限●输出调节量总量（软件系统）：无限●广播命令：时钟对时●电流、电压误差：≤0．1％●功率、电能误差：≤0．5％●频率精度：≤●全系统实时数据扫描周期：≤5s●遥控接点容量:≥AC250V/8A●遥控遥调命令传送时间：≤1s●事件顺序记录数量(SOE)：≥512条●事件顺序记录分辨率(SOE)：1ms●画面调用响应时间：≤1s●事故画面推出时间：＜10s●双机切换时间：≤20s●画面实时数据刷新周期：2-30s可调●重要模拟量刷新周期：＜3s●次重要模拟量刷新周期：＜5s●一般模拟量刷新周期：＜10s●打印报表输出周期：按需整定●遥信变位传送时间：≤1s●遥信处理正确率：100％●遥控遥调正确率：100％●CPU负荷率：正常状态≤30％、事故情况下≤60％●网络负荷率：正常状态下≤25％●故障区隔离：＜1min●非故障区恢复送电：＜2min●系统可用率：≥99.99％●智能设备平均无故障时间（MTBF）≥100000小时●系统平均无故障时间（MTBF）≥50000小时1.6TP-SA系统网络拓扑结构图2、TP-SA软件系统TP-SA变电站综合自动化系统具有投资少、功能强、装置维护方便、扩充灵活、可靠性高等主要特点：●全简体中文操作界面，系统可靠性、运行效率高,数据共享性好；按每个电网元件（如进线、母联、馈出变压器等）为一个对象，集测量、保护、控制、和信号为一体，通过总线连成系统，节约投资。系统内装置间信息的传送均为数字信号，系统抗干扰能力强。系统独立性强，不同电气设备均单独安装对应的智能装置，任一或局部出现故障不影响系统运行,系统故障不影响就地单元的运行,在监控系统因故退出运行时各智能装置仍能安全、可靠独立运行；系统为多中央处理器工作方式，每个装置都具有数据处理能力，大大减轻了主控机的处理负担。●系统为多功能控制方式，扩充灵活，设备的运行管理十分简单，维护量少,调试简单；●具有操作员登录和管理人员登录等多种不同的权限方式，从而保证系统的安全管理和操作；●TP-SA变电站综合自动化系统具有良好的自诊断与自恢复功能,能在线诊断系统所有软件和硬件的运行工况。单个元件的故障,不会引起整套装置的误动，也不影响其它装置和自动化系统的运行，当发现异常及故障时能及时根据故障性质自动判别是否需要闭锁有关功能或设备，并显示和打印报警信息。2.2TP-SA系统层次TP-SA变电站综合自动化系统按结构和功能可分为三个层次：间隔层、站级层、监控中心层。所有智能装置如微机综合保护装置、智能型直流系统和干式变压器温控仪、智能测控单元、多回路监控单元等设备按一次设备对应分布式配置、安装，各装置相对独立，能够独立完成各进出线回路的保护、控制、监测和通讯等功能，同时具有动态实时显示开关设备工作状态、运行参数、故障信息和事件记录、保护定值等功能、各装置和仪表通过RS485通讯口接入相应的底层RS485子网，通过RS485网将有关信息传送至监控主机。考虑到供电系统可靠性的要求，并且有专用通讯线路通道，以及系统的有效保护和快速响应性，监控系统采用基于TCP/IP协议的网络和RS485网络,由485网络通过通讯管理机将数据打包后再经工业级以太网交换机上传至监控中心，同时考虑到系统以后的扩展要求，配置以太网交换机，为以后的扩展预留接口。监控主机采用高性能工控机，监控软件平台采用国际领先的进口电力监控组态软件，具有良好的可靠性、实时性及可扩展性，是完全符合国内供配电运行习惯和具有强大组态功能的变电站综合自动化管理系统，可完成供配电系统智能化运行管理。2.3TP-SA系统HMI界面信息2.3.1中压配电设备监控界面1.读取变电站中压系统图和单线图；2.显示中压开关设备的工作状态以及保护参数；3.显示中压电参量的直接、平均及峰值曲线和变化趋势图；4.过滤、筛选和打印中压系统各种统计报表；5.过滤、筛选和打印中压系统故障状态和事故报表；图1中压配电设备监控界面2.3.2低压配电设备监控界面1.读取变电站低压系统图和单线图；2.显示低压开关设备的工作状态以及保护参数；3.显示低压电参量的直接、平均及峰值曲线和变化趋势图；4.过滤、筛选和打印低压系统各种统计报表；5.过滤、筛选和打印低压系统故障状态和事故报表；浏览键实时数据浏览键实时数据存储数据1.系统数据库保存2年的全部运行和事故记录；2.提供系统内中压与低压各回路参数；3.提供系统软件系统操作说明书及技术文档；图3系统数据库查询界面变电站配置打印机，可定时、随机、召唤打印。1、各类故障与事故语音报警打印2、运行日志及报表打印；3、运行参数打印；4、事件顺序记录打印；5、事故追忆打印6、画面拷贝打印图4打印记录功能1.读取和设置中低压开关设备的保护参数。2.读取各种电参数：I、U、P、Q、W、PF、WP、WQ、F、S等等。图5读取各种参数界面2.4TP-SA系统功能系统能够对所有的模拟量（如三相电流、线电压、相电压、有功功率、无功功率、功率因数、频率、有功电能、无功电能、变压器绕组温度、柴油发电机的油压、水位、启动电池的电压、直流系统的电压及绝缘监察等）、开关量（如断路器的分合状态、故障跳闸信息、接地刀的分合状态等）进行实时和定时数据采集，所有的模拟量均采用交流采样，保证测量的高精度和实时性。定时数据可根据设定的时间间隔自动转存于硬盘，作为历史记录存档。能对模拟量进行合理性校验、上下限比较等。对开关量进行实时扫描，分辨率≤2ms，对开关变位作事件记录输出并告警，对重要历史数据进行如下处理并存盘：各线路及主变的有功、无功、功率因数及所需补偿无功的计算有功电度与无功电度的计算监视量的越限检查及告警开关变位的处理与告警事件顺序记录事故追忆运行参数的统计分析可人工定义和修改计算公式2.4.2.1监控系统具有严格的密码保护功能,控制操作具有操作权限等级管理功能，对不同级别的操作员（如一般操作员、数据库管理员、系统管理员）进行权限限制，只有当具有遥控操作权限的运行人员在输入正确的操作和监护口令后，才有权进行如断路器的分合、保护信号的远方复归、保护软压板的投切等操作控制，并且系统能够自动生成操作记录。2.4.2.2可通过监控主机的彩色大屏幕显示器由键盘和鼠标对变配电设备进行遥控操作，控制操作采用二级校验方式，即：选择（执行人选择执行的操作）一返校（监护人确认，输入正确口令）－执行（执行人执行操作命令）。遥控操作时，通过监控主机发出控制命令，系统自动校验操作者的操作权限及口令后，方能实现断路器和开关的合、分闸操作。对于每次遥控操作，系统均对操作人、操作时间及操作类型进行记录，自动生成遥控操作记录，并将记录存盘。2.4.3显示、查询及打印功能：2.4.3.1图形显示功能：动态刷新显示主接线图、实时显示各开关运行状态、在线运行参数等。●变电站工作状况接线图；●直流系统运行工作状况；●设备运行故障显示；●越限显示；●动态刷新显示：电气测量参数、运行参数和状态量参数，如电压、电流、功率、频率等，各线路按电压等级以不同颜色区分；●连续记录显示：负荷曲线，电压棒图等；●事件顺序记录显示(SOE)：将继电保护、监控装置的动作和开关跳、合闸按动作顺序进行记录；●保护定值的远方查看和修改；●保护装置软压板的远方查看和修改；2.4.3.2各类表格及曲线显示功能：能显示配电系统日负荷和电能量统计表、设备台帐、主要设备参数表、设备检修记录表、运行值班人员名单等，动态显示各配电回路负荷曲线和趋势图。2.4.3.3模拟量显示：动态显示各模拟量的意义、对应的开关号及实时测量数据(相电压、线电压、电流、有功功率、无功功率、视在功率、频率、功率因数、有功电度，无功电度等)。2.4.3.4开关量显示：包括开关量的含义、对应开关号及开关量的当前运行状态（如断路器的位置信号、继电保护动作信号、设备运行状态信号、直流系统故障信号、PT断线信号）。2.4.3.5运行报表：配电系统电气运行日报表：●24小时日负荷报表的显示、打印(可选择时间段)；●24小时日负荷曲线的显示、打印(可选择时间段)；●电能日报、电能月报的显示、打印(可选择日、月)；●召唤显示、打印历史数据库中任一天(一年内)、任一月(三年内)的日、月报表；2.4.3.6历史事件及数据的查询：历史事件包括报警事件(有定值越限报警触发的事件)、操作事件(监控主机对保护测控装置进行的整定、遥控操作、参数修改等)、一般事件(通信故障等)，历史事件查询显示应包括日期及时间、事件内容，对越限事件事件内容中还应包括越限值。●日报数据保留三个月，月、季报数据保留一年，年报数据可保留三年；●对历史数据可进行日、月、季、年检索，能够对历史数据库的数据进行操作，并按用户的要求定期将历史数据存盘；●对任一数据进行日、月统计，并指明该数据在当日的最大值、最小值及出现时间，该数据在某月的最大值，平均值；●保留200个告警事件(开关变位、电流、电压越限、保护报警)；●对历史数据库中一年内的日报数据和三年内的月报数据可进行回顾显示和打印；●事故后可从保护测控装置中调用显示故障录波图形并存盘；以上的图形、表格、查询结果等均能够打印，打印方式有定时打印和召唤打印方式，打印时应不影响程序的执行及系统响应能力。2.4.4计算、统计、分析功能2.4.4.1运行日志；2.4.4.2遥测量最大值、最大值时间、最小值、最小值时间、平均值统计、供电合格率统计；2.4.4.3开关分合闸次数统计；2.4.4.4遥信变位启动事故追忆记录；2.4.4.5按时间先后统计事故追忆记录并分析。当出现开关事故变位、遥测越限、保护动作和其它报警信号时，系统能发出音响提示，并在屏幕上显示报警内容。尤其当保护动作、开关跳闸等事故时，系统能连续发出报警音响，报警音响经操作员确认后方能手动复位，报警音响能根据不同类型的报警信号发出不同的声音。●开关变位：自动推出事件报警窗和故障相大画面，画面中变位开关应有变色提示，并在报警框内有简体中文汉字提示的告警语句及当前变位状态，并指明变位开关名称、回路编号和性质(正常操作或事故跳闸)；●电流、电压越限：画面闪烁提示，并在报警提示窗里显示当前越限值；●对于开关变位、保护动作、保护告警等事件除在报警提示框显示相应内容外，还有音响提示；所有告警事件可打印记录和写盘保存；2.4.6主接线图及报表的制作、编辑功能系统监控软件包含：主接线图和报表制作、编辑软件包，操作者可以根据配电系统的实际情况随时建立、编辑修改主接线图和报表格式，图、表制作灵活、易于修改并与监控软件自然接口。●各类画面、报表的在线编辑功能；●数据库部分内容的在线修改；●部分运行参数及限制值的在线设置，状态修改；系统及保护测控装置均具有自检功能，发生故障时，能自动在屏幕上显示故障单元、故障部位及故障性质，以便及时维修、更换。2.5TP-SA系统接口和应用软件系统配备多种完全开放的面向各种智能监控设备的通讯驱动程序，如：2.5.1.1智能继电保护接口驱动软件；2.5.1.2报警报表接口驱动软件；2.5.1.3直流系统的接口驱动软件；2.5.1.4智能网络电力仪表接口驱动软件；2.5.1.5开关状态信号采集器智能设备的接口驱动软件；系统配置许多功能完善的应用软件，如：2.5.2.1系统画面、图形编辑软件；2.5.2.2系统通讯管理软件；2.5.2.3事件记录及查询软件；2.5.2.4故障录波数据采集及分析软件；2.5.2.5电量统计、计算管理软件；2.5.2.6运行报表编辑及查询软件；2.5.2.7SQLServer大型数据库软件；2.5.2.8Office文档处理软件；2.6TP-SA系统扩展功能TP-SA变电站综合自动化管理系统具有组态灵活、适应性强和可扩展的特点,通信网络结构简洁、清晰，通讯接口规范，二次设备可随一次设备的变化而方便地改变内部控制逻辑，并且在改扩建工程安装时实现无扰动扩展，不影响整个系统的安全运行。系统具有网络扩展功能，将来进行系统扩展(如：变电站扩建、改造等)时，保持原有监控计算机上的监控界面不变，只需增加相应的硬件，增加新的监控界面和监控计算机站点即可实现系统扩展。系统扩展、增加新的监控界面后，可实现对扩展后的整个系统中的设备的监控。系统还预留有多种通讯接口，可以方便地与智能操作模拟屏，智能消防系统及其它智能设备进行通讯，还能够提供标准的通讯规约和协议与其它监控系统、MIS管理系统通信，如：DNP3.0、CDT、1801、IEC870-5、MODBUS、以太网TCP/IP协议等，可采用多种通讯介质，将采集到的设备运行状态和电气参数远传。企业信息管理系统（MIS）接口TP-SA变电站综合自动化管理系统与企业信息管理系统（MIS）之间的连接采用以太网方式，通过网络交换机实现数据交换。TP-SA变电站综合自动化管理系统提供单独的ODBC数据库接口与MIS系统进行信息交换，将变配电系统有关信息、数据传送到MIS系统。根据企业信息管理系统（MIS）对中、低压变配电设备提出的接口要求，监控系统提供单独的ODBC数据库接口与MIS系统进行信息交换，提供的主要参数有：三相电流、线电压、三相相电压、频率、功率因数、有功功率、无功功率、有功电能、无功电能各回路开关状态、故障状态变压器线芯温度等3、TP-SA系统硬件系统3.1TP-SA系统监控主机配置TP-SA的系统主机与办公室内常用的系统主机没有太大的区别，但是考虑到系统的可靠性和维修，主机必须采用品牌机，推荐使用IBM、