厂站自动化系统解决方案
作者:南京佳夫尼电气有限公司时间:2010-05-20 我要发布
关键词:
厂站自动化
FN8000变电站自动化系统
FN8000变电站自动化系统是南京佳夫尼电气有限公司集多年电力系统自动化产品的研发与工程经验,根据用户需求,结合变电站自动化最新技术和发展方向,采用最新的计算机技术、嵌入式微处理器技术、DSP数字信号处理技术、以太网络技术,推出的新一代高度集成、结构紧凑、功能强劲并充分优化的变电站自动化系统。
FN8000变电站自动化系统适用于220kV及以下各种电压等级的升压或降压变电站,提供了测量、控制、监视、保护、录波、通信、报表、小电流接地选线、电压无功自动补偿、五防、故障分析及其他自动化功能。本系统具有很好的开放性,可以通过各种现场总线接入其他智能设备,如智能电度表、直流电源系统等;并可以采用多种国际标准、行业标准的规约与多级调度自动化系统或集控站进行通信,实现远方测量、监视和控制。本系统用于集控站时,向下完成对多个变电站进行监控,向上实现与上级调度系统通信。
FN8000火电厂电气自动化系统
FN8000发电厂电气自动化系统为各种容量的发电厂提供了完整的电气自动化解决方案,其与 FN8000变电站自动化系统具有相类似的组成结构。在系统构成上,增加了发电机保护、电动机保护、机组测控、同期并网和信号指挥等功能。
FN8000发电厂电气自动化系统可完成测量、计量、监视、控制、继电保护、自动控制、运行管理等功能,并可通过以太网通信或串行通信与电厂DCS系统交换信息。
系统构成
FN8000自动化系统采用典型的全开放式的分层分布式系统结构,分为站控层和间隔层。两层相对独立,通过现场通信总线或网络连接。站控层可以包括操作员工作站、工程师工作站、五防工作站、通信工作站、Web工作站、GPS卫星对时系统,站控层设备采用100M工业以太网连接(可选择单网或双网),根据厂站规模和用户需求可以增加工作站(即将功能细分)或减少部分工作站(即将部分工作站合并使用),典型的结构形式为双机热备用,即两套主机/操作员工作站、一套五防主机工作站及GPS卫星对时系统(可选)。各工作站应用软件接口、网络通讯接口、和用户操作接口均符合开放系统的接口标准。
间隔层设备以一次设备为对象,采用单元式配置,根据厂站规模和用户需求,可选择采用保护测控一体化设备,或者选择采用保护和测控相互独立的设备。保护和测控设备独立组成间隔层通信网络,通过通信工作站接入主控层以太网。间隔层设备既可采取集中组屏柜安装方式,也可以分散安装到各开关柜上。各单元独立性强,系统组态灵活,具有高可靠性、高扩展性。装置维护简单方便。
站控层主要设备
站控层设置两套冗余配置的主机/操作员工作站,并采用主/从热备用工作方式,负责管理和显示有关的运行信息,供运行人员对站内的运行情况进行监视和控制。其中,一台为主机,负责采集、控制功能的实现,另一台处于热备状态,监视主机的运行情况,实时同步主机的数据库。热备机在检测到主机故障时,立即切换到主机状态,承担所有功能并报警。
计算机监控系统可配置一台或多台打印机,系统能够自动打印变电站正常运行、操作和事故情况下的报表和数据。当模拟量越限或出现SOE型开关量变位时,系统自动打印报警信息。
计算机监控系统可以根据需要选择配置GPS卫星时钟,全站事件记录的精度可达±1ms。
计算机监控系统可以选择配置用于防误闭锁的“五防”系统,进一步保证了操作的正确性。
站控层网络可以选择双以太网或单以太网配置,充分保证了站控层系统的实时性和可靠性。
站控层的主要设备包括:
(1)计算机及存储器
基本配置如下表所示:
名 称 主控机1 主控机2 五防主机
CPU Pentium IV 2.0G以上 Pentium IV 2.0G以上 Pentium IV 2.0G以上
存储器 ≥1G ≥1G ≥1G
硬 盘 ≥80GB ≥80GB ≥80GB
100M网卡 2块 2块 2块
光 驱 CD-ROM CD-ROM CD-ROM
显示器 21″液晶 21″液晶 17″液晶
(2)不间断电源UPS
为了保证在交流电源消失情况下,计算机系统继续工作,系统需配置不停电电源UPS。根据计算机及其外围设备的功耗和续航时间来确定容量,容量选择原则是在交流电源消失情况下计算机系统仍能正常工作的时间,建议不少于60分钟。也可采用直流电源逆变的方式提高供电可靠性。
(3)卫星同步时钟系统GPS
为了提高全系统时钟精度以及事件顺序记录的分辨率,系统可选择设置一台卫星同步时钟装置。
(4)网络设备
系统可选择单网或冗余的双以太网构成主控层网络,各台计算机均通过10/100M以太网接入,网络设备有16、24口交换机、光纤收发器等。
间隔层主要设备
间隔层设备以一次设备为对象,变电站内包括变压器、电容器、线路、分段、所用变等一次设备的保护和测控装置及其他辅助装置;火电厂内包括发电机、变压器、电动机、线路、厂变等一次设备的保护和测控装置及其他辅助装置。
间隔层设备保护包括:
高压线路保护测控装置:由独立的保护装置和测控装置分别完成成套的保护和测控功能。
变压器保护测控装置:由多个相互完全独立的保护装置组成成套变压器保护装置。主保护、后备保护装置独立;后备保护按侧配置,采用保护测控一体化配置。
电容器组综合保护装置:采用保护测控一体化装置,完成电容器组的保护、测量、控制等功能。可选择不平衡电流保护和不平衡电压保护功能。
低压线路综合保护装置:采用保护测控一体化装置,完成低压线路的保护、测量、控制等功能。
母联综合保护装置:采用保护测控一体化装置,完成母联的保护、测量、控制等功能,并可实现母联备自投功能。
电动机综合保护装置:采用保护测控一体化装置,完成电动机的综合保护、测量、控制等功能。
系统的主要功能
数据采集和处理
计算机监控系统与变电站内各种二次智能设备联网。智能设备(IED)(包括保护装置、测控装置、电度表等)采集各种运行状态信息后通过网络实时地传送给当地监控系统或远方调度系统。传送的信息包括常规RTU信息、保护信息、直流系统信息和电能量设备的信息等。系统将采集的信息按要求存入数据库并进行相应的处理。可采集的信息有:
模拟量:频率、电压、电流、有功功率、无功功率、功率因素、温度、直流等
状态量:开关、刀闸、主变分接头、保护信号等
电度量:有功电度、无功电度
保护事件记录:保护动作、保护告警、保护异常等
保护定值
故障录波
模拟量的采集
电气模拟量的采集一般采用交流采集方式,直流电压和电流、温度的采集用变送器直流采集方式。
状态量的采集
各种状态量的采集包括断路器、隔离开关以及接地刀闸的位置信号、继电保护和安全自动装置的动作及报警信号、运行监视信号等。状态量采集方式一般为无源接点,对特别重要的开关量采用双接点(一开一闭)方式。
电度量的采集
有功电度和无功电度量的采集一般采用与智能电度表通信方式实现。
运行监视和报警
运行监视
通过显示器对采集的电气设备运行参数、设备状态进行监视。
显示的主要画面包括:
电气主接线图,包括不同电压等级的分接线图
各类趋势曲线图,包括实际负荷曲线、模拟量变化趋势曲线及历史趋势图等
重要模拟量棒形图
电能量一览表
相关报警画面
直流系统图
运行操作记录统计一览表
事故及故障统计一览表
继电保护整定值一览表
事故追忆记录报告
事故顺序记录
其他画面
报警
以文字、图形、音响和语音方式提供电站的异常和事故状态的报警。包括变位告警、越限告警、偏差告警、变化率告警等。告警信息除了以窗口显示和打印输出外,还能够以短信和E-MAIL方式发送给相关人员。
控制与操作
可以针对不同的操作使用人员设置权限管理,操作时检查操作人员在当前的操作权限,满足操作权限才准许操作。具体操作包括:
开关、刀闸操作
电压调节,包含无功电压自动调节
其他操作
根据运行人员输入的命令实现断路器、隔离开关的正常操作,变压器档位调节。对需要同期的断路器实现捕捉同期合闸、检同期合闸或无压合闸。
实现操作出口的跳合闸闭锁、操作出口的并发性操作闭锁及键盘操作时的权限闭锁。
统计计算
根据所采样的电压及电流值计算有功功率、无功功率及功率因数
按运行要求,对电流、电压、频率、功率及温度量等进行统计分析
对电度量分时段和分方向进行累计
母线电压合格率统计
对断路器正常操作及事故跳闸次数、主要设备的运行小时数及各种操作进行统计
其他统计
报表处理及打印
使用系统提供的报表生成系统按用户要求设计各种形式的日报、月报、年报等历史数据报表和定时打印报表,报表设计符合“所见即所得”原则,良好的人机界面、丰富的制表功能、简便的操作方法使得用户只需配置一下参数即可生成自己所需要的报表。
历史数据报表支持跨日、跨月和跨年的统计报表,报表形式可事后设计,充分满足用户的实际需要。
报表可定时打印或召唤打印。
人机接口
通过人机交互可实现如下功能:
调画面、一览表、测点索引
模拟量定值的修改
对可控设备发出控制命令
日期和时钟的设置
各种参数的设置
操作票的显示、在线编辑和打印
报警确认
其他设置
时钟同步
系统可配置卫星时钟同步设备,它接受全球卫星定位系统(GPS)的标准授时信号,对系统内各有关设备的时钟进行校正。时钟同步设备与站控层设备采用通信对时方式;与保护测控设备采用软硬件混合对时方式。采用卫星同步时钟的系统,整个系统的时钟精度可达毫秒级。
远动信息传送
以全/半双工方式支持部颁标准及其他常用规约,如:IEC60870-5-101、IEC60870-5-104、DL451-91CDT、SC1801、μ4F、DNP3.0等。系统同时支持多路调度通信通道。将系统采集的信息可靠、实时地传送到各调度中心,同时将各级调度中心下达的控制、调节、对时等命令可靠、实时地传送到变电站的控制中心,实现调度自动化。
自检、互检及冗余管理
系统能在线检测监控系统中各设备的运行情况和软件运行状况,在检测到设备故障时自动进行冗余切换并告警。当计算机系统及各单元发生故障或错误时,自诊断程序能正确的判断出故障内容。能对外部设备和计算机硬件进行检测。当由于意外原因造成死机时,能使系统自动重启动,恢复到正常状态。检测结果可自动打印。
在双机系统中,主从机将实时地互检工作状态。当主机由于意外原因不能正常工作或退出时,从机将自动切换为主机,以保证系统工作不中断。
五防操作
当监控系统与五防系统相连接时,监控系统根据五防系统发出的操作步骤一路一路开放控制操作,操作结束后闭锁所有控制。特殊紧急情况时,可在一定的安全检查下跳过五防系统直接操作。
继电保护
继电保护装置完成独立的继电保护功能,并通过网络与系统连接。继电保护功能的完成不依赖于通信网络。
与其他系统的信息接口
DDE接口
TAS9000支持动态数据交换DDE(Dynamic Data Exchange),能够和其他支持动态数据交换的应用程序方便地交换数据。
SQL访问
TAS9000系统可以与其他外部数据库(支持ODBC访问接口)进行数据交换。
OPC接口
TAS9000系统可以通过OPC方式与其他应用程序交换数据,其OPC实现方式即可作为服务器,也可以作为客户端。
FN8000变电站自动化系统是南京佳夫尼电气有限公司集多年电力系统自动化产品的研发与工程经验,根据用户需求,结合变电站自动化最新技术和发展方向,采用最新的计算机技术、嵌入式微处理器技术、DSP数字信号处理技术、以太网络技术,推出的新一代高度集成、结构紧凑、功能强劲并充分优化的变电站自动化系统。
FN8000变电站自动化系统适用于220kV及以下各种电压等级的升压或降压变电站,提供了测量、控制、监视、保护、录波、通信、报表、小电流接地选线、电压无功自动补偿、五防、故障分析及其他自动化功能。本系统具有很好的开放性,可以通过各种现场总线接入其他智能设备,如智能电度表、直流电源系统等;并可以采用多种国际标准、行业标准的规约与多级调度自动化系统或集控站进行通信,实现远方测量、监视和控制。本系统用于集控站时,向下完成对多个变电站进行监控,向上实现与上级调度系统通信。
FN8000火电厂电气自动化系统
FN8000发电厂电气自动化系统为各种容量的发电厂提供了完整的电气自动化解决方案,其与 FN8000变电站自动化系统具有相类似的组成结构。在系统构成上,增加了发电机保护、电动机保护、机组测控、同期并网和信号指挥等功能。
FN8000发电厂电气自动化系统可完成测量、计量、监视、控制、继电保护、自动控制、运行管理等功能,并可通过以太网通信或串行通信与电厂DCS系统交换信息。

系统构成
FN8000自动化系统采用典型的全开放式的分层分布式系统结构,分为站控层和间隔层。两层相对独立,通过现场通信总线或网络连接。站控层可以包括操作员工作站、工程师工作站、五防工作站、通信工作站、Web工作站、GPS卫星对时系统,站控层设备采用100M工业以太网连接(可选择单网或双网),根据厂站规模和用户需求可以增加工作站(即将功能细分)或减少部分工作站(即将部分工作站合并使用),典型的结构形式为双机热备用,即两套主机/操作员工作站、一套五防主机工作站及GPS卫星对时系统(可选)。各工作站应用软件接口、网络通讯接口、和用户操作接口均符合开放系统的接口标准。
间隔层设备以一次设备为对象,采用单元式配置,根据厂站规模和用户需求,可选择采用保护测控一体化设备,或者选择采用保护和测控相互独立的设备。保护和测控设备独立组成间隔层通信网络,通过通信工作站接入主控层以太网。间隔层设备既可采取集中组屏柜安装方式,也可以分散安装到各开关柜上。各单元独立性强,系统组态灵活,具有高可靠性、高扩展性。装置维护简单方便。

站控层主要设备
站控层设置两套冗余配置的主机/操作员工作站,并采用主/从热备用工作方式,负责管理和显示有关的运行信息,供运行人员对站内的运行情况进行监视和控制。其中,一台为主机,负责采集、控制功能的实现,另一台处于热备状态,监视主机的运行情况,实时同步主机的数据库。热备机在检测到主机故障时,立即切换到主机状态,承担所有功能并报警。
计算机监控系统可配置一台或多台打印机,系统能够自动打印变电站正常运行、操作和事故情况下的报表和数据。当模拟量越限或出现SOE型开关量变位时,系统自动打印报警信息。
计算机监控系统可以根据需要选择配置GPS卫星时钟,全站事件记录的精度可达±1ms。
计算机监控系统可以选择配置用于防误闭锁的“五防”系统,进一步保证了操作的正确性。
站控层网络可以选择双以太网或单以太网配置,充分保证了站控层系统的实时性和可靠性。
站控层的主要设备包括:
(1)计算机及存储器
基本配置如下表所示:
名 称 主控机1 主控机2 五防主机
CPU Pentium IV 2.0G以上 Pentium IV 2.0G以上 Pentium IV 2.0G以上
存储器 ≥1G ≥1G ≥1G
硬 盘 ≥80GB ≥80GB ≥80GB
100M网卡 2块 2块 2块
光 驱 CD-ROM CD-ROM CD-ROM
显示器 21″液晶 21″液晶 17″液晶
(2)不间断电源UPS
为了保证在交流电源消失情况下,计算机系统继续工作,系统需配置不停电电源UPS。根据计算机及其外围设备的功耗和续航时间来确定容量,容量选择原则是在交流电源消失情况下计算机系统仍能正常工作的时间,建议不少于60分钟。也可采用直流电源逆变的方式提高供电可靠性。
(3)卫星同步时钟系统GPS
为了提高全系统时钟精度以及事件顺序记录的分辨率,系统可选择设置一台卫星同步时钟装置。
(4)网络设备
系统可选择单网或冗余的双以太网构成主控层网络,各台计算机均通过10/100M以太网接入,网络设备有16、24口交换机、光纤收发器等。
间隔层主要设备
间隔层设备以一次设备为对象,变电站内包括变压器、电容器、线路、分段、所用变等一次设备的保护和测控装置及其他辅助装置;火电厂内包括发电机、变压器、电动机、线路、厂变等一次设备的保护和测控装置及其他辅助装置。

间隔层设备保护包括:
高压线路保护测控装置:由独立的保护装置和测控装置分别完成成套的保护和测控功能。
变压器保护测控装置:由多个相互完全独立的保护装置组成成套变压器保护装置。主保护、后备保护装置独立;后备保护按侧配置,采用保护测控一体化配置。
电容器组综合保护装置:采用保护测控一体化装置,完成电容器组的保护、测量、控制等功能。可选择不平衡电流保护和不平衡电压保护功能。
低压线路综合保护装置:采用保护测控一体化装置,完成低压线路的保护、测量、控制等功能。
母联综合保护装置:采用保护测控一体化装置,完成母联的保护、测量、控制等功能,并可实现母联备自投功能。
电动机综合保护装置:采用保护测控一体化装置,完成电动机的综合保护、测量、控制等功能。
系统的主要功能
数据采集和处理
计算机监控系统与变电站内各种二次智能设备联网。智能设备(IED)(包括保护装置、测控装置、电度表等)采集各种运行状态信息后通过网络实时地传送给当地监控系统或远方调度系统。传送的信息包括常规RTU信息、保护信息、直流系统信息和电能量设备的信息等。系统将采集的信息按要求存入数据库并进行相应的处理。可采集的信息有:
模拟量:频率、电压、电流、有功功率、无功功率、功率因素、温度、直流等
状态量:开关、刀闸、主变分接头、保护信号等
电度量:有功电度、无功电度
保护事件记录:保护动作、保护告警、保护异常等
保护定值
故障录波
模拟量的采集
电气模拟量的采集一般采用交流采集方式,直流电压和电流、温度的采集用变送器直流采集方式。
状态量的采集
各种状态量的采集包括断路器、隔离开关以及接地刀闸的位置信号、继电保护和安全自动装置的动作及报警信号、运行监视信号等。状态量采集方式一般为无源接点,对特别重要的开关量采用双接点(一开一闭)方式。
电度量的采集
有功电度和无功电度量的采集一般采用与智能电度表通信方式实现。
运行监视和报警
运行监视
通过显示器对采集的电气设备运行参数、设备状态进行监视。
显示的主要画面包括:
电气主接线图,包括不同电压等级的分接线图
各类趋势曲线图,包括实际负荷曲线、模拟量变化趋势曲线及历史趋势图等
重要模拟量棒形图
电能量一览表
相关报警画面
直流系统图
运行操作记录统计一览表
事故及故障统计一览表
继电保护整定值一览表
事故追忆记录报告
事故顺序记录
其他画面
报警
以文字、图形、音响和语音方式提供电站的异常和事故状态的报警。包括变位告警、越限告警、偏差告警、变化率告警等。告警信息除了以窗口显示和打印输出外,还能够以短信和E-MAIL方式发送给相关人员。
控制与操作
可以针对不同的操作使用人员设置权限管理,操作时检查操作人员在当前的操作权限,满足操作权限才准许操作。具体操作包括:
开关、刀闸操作
电压调节,包含无功电压自动调节
其他操作
根据运行人员输入的命令实现断路器、隔离开关的正常操作,变压器档位调节。对需要同期的断路器实现捕捉同期合闸、检同期合闸或无压合闸。
实现操作出口的跳合闸闭锁、操作出口的并发性操作闭锁及键盘操作时的权限闭锁。
统计计算
根据所采样的电压及电流值计算有功功率、无功功率及功率因数
按运行要求,对电流、电压、频率、功率及温度量等进行统计分析
对电度量分时段和分方向进行累计
母线电压合格率统计
对断路器正常操作及事故跳闸次数、主要设备的运行小时数及各种操作进行统计
其他统计
报表处理及打印
使用系统提供的报表生成系统按用户要求设计各种形式的日报、月报、年报等历史数据报表和定时打印报表,报表设计符合“所见即所得”原则,良好的人机界面、丰富的制表功能、简便的操作方法使得用户只需配置一下参数即可生成自己所需要的报表。
历史数据报表支持跨日、跨月和跨年的统计报表,报表形式可事后设计,充分满足用户的实际需要。
报表可定时打印或召唤打印。
人机接口
通过人机交互可实现如下功能:
调画面、一览表、测点索引
模拟量定值的修改
对可控设备发出控制命令
日期和时钟的设置
各种参数的设置
操作票的显示、在线编辑和打印
报警确认
其他设置
时钟同步
系统可配置卫星时钟同步设备,它接受全球卫星定位系统(GPS)的标准授时信号,对系统内各有关设备的时钟进行校正。时钟同步设备与站控层设备采用通信对时方式;与保护测控设备采用软硬件混合对时方式。采用卫星同步时钟的系统,整个系统的时钟精度可达毫秒级。
远动信息传送
以全/半双工方式支持部颁标准及其他常用规约,如:IEC60870-5-101、IEC60870-5-104、DL451-91CDT、SC1801、μ4F、DNP3.0等。系统同时支持多路调度通信通道。将系统采集的信息可靠、实时地传送到各调度中心,同时将各级调度中心下达的控制、调节、对时等命令可靠、实时地传送到变电站的控制中心,实现调度自动化。
自检、互检及冗余管理
系统能在线检测监控系统中各设备的运行情况和软件运行状况,在检测到设备故障时自动进行冗余切换并告警。当计算机系统及各单元发生故障或错误时,自诊断程序能正确的判断出故障内容。能对外部设备和计算机硬件进行检测。当由于意外原因造成死机时,能使系统自动重启动,恢复到正常状态。检测结果可自动打印。
在双机系统中,主从机将实时地互检工作状态。当主机由于意外原因不能正常工作或退出时,从机将自动切换为主机,以保证系统工作不中断。
五防操作
当监控系统与五防系统相连接时,监控系统根据五防系统发出的操作步骤一路一路开放控制操作,操作结束后闭锁所有控制。特殊紧急情况时,可在一定的安全检查下跳过五防系统直接操作。
继电保护
继电保护装置完成独立的继电保护功能,并通过网络与系统连接。继电保护功能的完成不依赖于通信网络。
与其他系统的信息接口
DDE接口
TAS9000支持动态数据交换DDE(Dynamic Data Exchange),能够和其他支持动态数据交换的应用程序方便地交换数据。
SQL访问
TAS9000系统可以与其他外部数据库(支持ODBC访问接口)进行数据交换。
OPC接口
TAS9000系统可以通过OPC方式与其他应用程序交换数据,其OPC实现方式即可作为服务器,也可以作为客户端。