中石化青岛大炼油工程全厂电力综合自动化系统设计 98页

'第98页中石化青岛大炼油工程全厂电力综合自动化系统设计摘要随着电力综合自动化的迅速发展，所有的企业都在对传统的电力继电保护装置进行更新、改造，大大地提高了电力系统及电气设备的安全运行可靠性，但由于更新、改造只是局部实施，往往一个电力系统的综合自动化改造完成需要几年甚至十几年，缺乏统一规划、设计，自动化系统运行后，存在着保护配置不合理、通讯系统经常产生拥堵现象，给电力系统的保护、监控造成了极大的不安全性和不可靠性；如何对新建企业电力综合自动化系统进行统一规划、设计，是企业和设计单位面临的同一个重大课题。本文针对中石化青岛大炼油一期工程1000万吨炼油厂，兼顾二期乙烯化工及其配套工程的电力综合自动化系统，结合目前其它石化企业自动化系统运行经验，考察调研了大量的具有国内、国际知名品牌自动化监控保护厂家，对青岛大炼油一期工程电力综合自动化系统进行统一规划、设计。 第98页针对目前大量电力综合自动化装置品牌，本文选用了深圳中电公司与SEL公司共同开发的TranSys系统。在TranSys系统中，主要硬件装置采用带远程通信接口的单元式PMC、PML监控装置、PMC、SEL微机保护装置、智能的IDE装置，软件采用深圳中电的PecStar，无论是硬件装置、还是系统软件，都已经是成熟化的产品。保护装置、监控装置、IDE、微机、通信介质，都有多种规格和配置供选择。本文详实设计了青岛大炼油变电站综合自动化系统架构，通讯规约网络架构、全厂自动化系统规约解决方案、综合自动化系统的保护、监控装置配置。目前中石化工程公司设计院按此设计方案已完成了基础设计，正在作施工设计，本变电站综合自动化系统计划于2007年6月投用。关键字：变电站综合自动化；TranSys系统；保护；监控； 第98页第1章前言1.1电力综合自动化系统的重要性及其发展历程1.1.1电力系统的特点和对电力系统运行的要求自动化诞生于工业生产，是指用自动进行调节、检查、加工和控制的机器及设备进行生产作业，以代替人工直接操作。一般说来，自动化可以增加产品产量、降低成本、提高产品质量、改善劳动条件等。随着科学技术，尤其是电子、计算机和通信技术的发展，自动化逐渐向非工业领域扩展，形成了诸如办公自动化、家务劳动自动化等许许多多的自动化，使得自动化有了更多的内涵。电力系统自动化是自动化的一种具体形式。它是指应用各种具有自动检测、决策和控制功能的装置并通过信号系统和数据传输系统对电力系统各元件、设备、局部系统或全系统进行就地或远方的自动监视、协调、调节和控制，保证电力系统安全经济运行和具有合格的电能质量。电力系统自动化是为电力系统服务的。电力系统同其它的工业系统相比有着明显的 第98页特点，主要有以下几个方面。⑴结构复杂而庞大一个现代化的大型电力系统装机容量成百上千万上瓦。世界上最大的电力系统装机容量达几亿千瓦，供电距离达几千公里。电力系统中各发电厂内的发电机、各变电站中的母线和变压器、各用户的用电设备等，通过许许多多条不同电压等级的电力线路结成一个网状结构，不仅结构十分复杂，而且覆盖辽阔的地理区域。⑵电能不能储存电力系统中的电能不能储存。电能的生产、输送、分配和使用是在同一时刻完成的。在任何时刻，电力系统中电源发出的功率都等于该时刻电力系统负荷和电能输送、分配过程中所消耗的功率之和。⑶暂态过程非常迅速电能以电磁波的形式传输，传播速度为3X105km/s。发电机、变压器、输电线路、用电设备的投入或退出运行都是在一瞬间完成的。电力系统故障的发生和发展以及运行方式改变所用的时间都是十分短暂的。⑷对国民经济有重要意义 第98页国民经济的各个部门、人民的文化和物质生活都离不开电能。供电不足或突然停电往往给国民经济造成巨大损失，给人民生活带来不便。根据电力系统的这些特点，对电力系统运行的基本要求如下：⑴保证供电可靠性供电中断会使生产停顿、生活混乱甚至危及人身和设备安全，造成十分严重的后果。停电给国民经济造成的损失远超过电力系统本身的损失。因此，电力系统运行的首要任务是可靠地向用户供电。⑵保证电能质量电能质量以电压、频率以及正弦交流电的波形来衡量。电压和频率过多地偏离额定值对电力用户和电力系统本身都会造成不良影响。这些影响是轻则使用户减产或产生废品，严重时可造成设备损坏或危及电力系统的安全运行。⑶保证运行的经济性合理分配每座电厂所承担的负荷，合理调度电力系统潮流，会降低生产每一度电能所消耗的能源，降低电能输送、分配时的损耗，从而提高电力系统运行的经济性。这样，就用最少的一次能源(水、煤、石油等)消耗获得最多的、有用的电能，使电能成本最低。 第98页1.2电力系统综合自动化控制的重要性通过对电力系统的特点及对电力系统运行要求的介绍，不难想像，控制与管理一个现代大型电力系统，使之安全、优质和经济地运行，将是十分困难而艰巨的。1.2.1被控制的对象复杂而庞大被控制的设备多，有成千上万台发、输、配电设备；被控制的设备分散，分布在辽阔的地理区域之内，纵横跨越一个或几个省；被控制的设备间联系紧密，通过不同电压等级的电力线路连结成网状系统。由于整个电力系统在电磁上是相互耦合和连接的，所以在电力系统中任何一点发生的故障，都会在瞬间影响和波及全系统，往往会引起连锁式反应，导致事故扩大，在严重的情况下会使系统发生大面积停电事故。因此在电力系统中要求进行快速控制。显然，对这种结构如此复杂而又十分庞大的被控对象进行快速控制，是十分困难的。1.2.2被控制的参数很多这些参数包括电力系统频率、节点电压和为保证经济运行的各种参数。为了保证电能质量，要求在任何时刻都应保证电力系统中电源发出的总功率等于该时刻用电设 第98页备在其额定电压和额定频率下所消耗的总功率。而电力系统用户用电却是随机的，需要用电时就合闸用电，而且用电量往往是变化的；不需要用电时就拉闸断电。这就需要控制电力系统内成百上千台发电机组和无功补偿设备发出的有功和无功功率等于随‘时都在变化着的用电设备所消耗的有功和无功功率。显然，监视和控制成千上万个运行参数是十分困难的任务。1.2.3干扰严重从自动控制角度看，电力系统故障是电力系统自动控制系统的扰动信号。电力系统故障的发生是随机的，而且故障的发生和切除是同时存在的，也就是说扰动的同时伴随着被控制对象结构的变化。这就增加了控制的复杂性。电力系统故障有时会使电力系统失去稳定，造成灾难性后果。因此，如何控制才不致使电力系统失去稳定，在电力系统失去稳定后又如何控制才能使电力系统恢复稳定，已成为当前电力系统控制研究的重大课题之一。通过以上分析，保证电力系统安全、优质、经济运行单靠发电厂、变电站和调度中心运行值班人员进行人工监视和操作是根本无法实现的，必须依靠自动装置和设备 第98页才能实现。实际上，电力系统规模的不断扩大是与电力系统采用自动监控技术、远动技术分不开的。可以毫不夸张地说，电力系统自动化是电力系统安全、优质、经济运行的保证之一。没有电力系统自动化，现代电力系统是不能运行的。1.3电力系统综合自动化控制的必要性电力系统被控制的对象是十分复杂而庞大的：被控制的发、输、变、配电设备多达成千上万台；这些设备分散在辽阔的地理区域内，往往要跨越数个省份；被控制的设备间联系又十分紧密，通过不同电压等级的电力线路连接成网状系统。由于整个电力系统在电磁上是互相耦合和连接的，所以仅有电气设备的常规自动装置是很不够的，还必须有整个系统(或局部系统)的综合自动化装置，通过信息共享和功能互补把电力系统自动化提高到一个新的水平。电力系统被控制的参数很多。这些参数包括电力系统频率、节点电压和为保证经挤运行的各种参数，如电力系统内成百上千台发电机组和无功补偿设备发出的有功功小率和无功功率，显然监视和控制成千上万个运行参数是十分困难的任务，仅靠常规的自动装置达不到实时性要求，也就不能完成复杂的控制任务。从启动控制学角度看，电力系统故障是电力系统自动控制的扰动信号。电力系统 第98页故障的发生是随机的，而且故障的发生和切除几乎是同时存在的，也就是说扰动的同时伴随着被控制对象结构的变化，这就增加了控制的复杂性。有时用电系统故障，故障使系统失去了稳定，会造成灾难性的后果。然而综合自动化具有极高的系统监控实时性，能做到精确测量，快速控制，如此，系统就不易失去稳定，即使在电力系统失去稳定后，通过快速自动调节，也能较快地使系统恢复稳定。总之，保证电力系统安全、优质、经济运行单靠发电厂、变电所和调度中心的常规、单一功能的自动装置是不够的。电力系统的实时性、快速性、稳定性要求，必须使系统的综合自动化才能实现。1.4电力综合自动化系统的发展过程：1.4.1单一功能自电力动化阶段在电力系统内的发电设备及其出力不断增加，供电范围也不断扩大的情况下，设备在现场人工就地监视和操作不能满足电力系统运行需要时，为了保证电力系统安全运行和向用户供应合格电能就出现了单一功能的自动装置。这些自动装置指继电保护装置、自动操作和调节装置(如断路器自动操作、发电机自动调压和自动调速装置)、远距离信息自动传输装置(Bp远动装置，也就是我们常说的四遥装置：遥测、遥信、遥调、遥控)。 第98页在单一功能自动化阶段，电力系统继电保护、自动监控、远动三者的理论和技术分别发展成了三门独立的技术。在电力系统继电保护和远动从电力系统自动化中独立出来后，电力系统自动化的内容就只包括电力设备的自动监视、控制及其有关的问题了。尽管如此，如果从高层次来分类，电力系统继电保护、远动、自动监控仍然同属于自动化的范畴。因此，单一功能自动化阶段的特点是：⑴电力系统继电保护、电力系统远动和自动监控三者各自自成体系，分别完成各自的功能；⑵对单个电气设备完成某种单一功能自动化过程；⑶电力系统中各发电厂和变电所之间的自然装置没有什么联系；⑷电力系统的统一运行主要靠电力系统调度中心的调度员根据遥信、遥测信息，加上调度员自己的知识和经验，通过电话或遥控、遥调来指挥。1.4.2电力系统综合自动化阶段 第98页随着电力系统装机容量和供电地域的不断扩大，电力系统的结构和运行方式越来越复杂而多变，同时对电能质量、供电可靠性和运行经济性的要求也越来越高。在这种情况下，单一功能的自动化装置已经不能使调度人员在很短的时间里掌握复杂多变的电力系统运行状态，并做出及时而正确的决策。甚至在复杂的情况下，大量的遥信、遥测的信息使得调度人员不知所措，以致延误了事故处理或做出错误的决定，导致事故扩大。电力系统的发展提出一个电力系统的自动监视和控制的问题，计算机科学技术的发展提供了一个十分有效的工具，使得电力系统综合自动化得以产生。大容量和高速度的大型计算机和微型计算机及其网络系统在电力系统的应用，发挥了计算机储存信息大、综合能力强、决策迅速等许多优点。电力系统综合自动化的目的就是利用计算机这些优点，把电力系统实时运行的能量管理系统(Eh4S)和配电网调度控制系统(D／S)以及在电力工业各部门中用于管理和规划的管理信息系统(MS)的结合起来，把不同层次的电力系统调度自动控制功能和日常生产的计划管理功能在信息共享和功能互补上很好地结合起来，使电力系统运行的安全性、经济性提高到一个新的水平。目前我国电力系统综合自动化已把EMS和DAS系统结合起来，有的已成功地与MIS结合在一起，电力系统综合自动化还在不断地完善和发展中。 第98页电力系统的运行结构、参数和事故状态通过电力系统远动装置的遥信(YX)、遥测(YC)和通信装置传送到调度中心的调度计算机。在调度计算机中，首先对远动传来的信息进行处理，得出表征电力系统运行状态的完整而准确的信息；然后根据电力系统的运行结构求出表征电力系统实时运行状态的数学模型；最后根据电力系统运行的要求求出对电力系统实施控制的决策。调度计算机做出的控制决策再通过远动装置的遥控(YK)和遥调(YT)及通信装置传送到电力系统。电力系统中的自动装置接到从调度传来的YK和YT信息之后，对电力系统的运行结构和参数进行控制和调节，使电力系统进入一个新的运行状态。这个新的运行状态和参数再通过远动装置的YX、YC和通信装置传到调度中心的调度计算机。上述过程周而复始不停地进行，实现了实时对电力系统内众多发电机组和电力设备进行监视和控制。1.5目前我国石油化工电力综合自动化系统状况到目前为止，全国各大石化公司的综合保护在大量改造中，已经使用了多家品牌产品，各自品牌的综保都有自己的后台系统，使用各自的通讯规约和后台监控系统进行通讯，各自的子站都形成自己独立的系统，这种独立性使得各子站成为自动化的孤岛，各种品牌形成各自的综保调试及后台运行系统，最后交付到企业的大量培训资料、对员工进行不同的培训、其后的使用、维护和厂家支持的联系等都有诸多的不便，特别是对于后续监控系统的升级，兼容扩充都是严重的瓶颈，某种程度上严重阻碍了全厂电力监控系统的自动化实现。 第98页1.6青岛大炼油工程简介青岛大炼油工程是中国石化集团公司的重点工程。建设项目的指导思想是，以建成二十一世纪世界先进水平炼油厂为目标，以大型化、系列化、集约化、信息化为标志，以生产成本低、占地面积小、职工人数少、安全环保标准高为特点，坚持低投入、高产出、适时投入、快速产出的建设原则，建成为新企业、新体制的先进管理模式的炼油企业。本期设计炼油能力为1000万吨，有15套炼油装置和复杂的公用工程系统，是目前我国单套设计炼油能力最大的炼油厂，总定员为500人，总用电负荷140MW，自发电12MW；规划一期半工程新建70万吨对二甲苯装置（正在作可研报告），二期工程新建120万吨乙烯装置，同时再新上一座1300万吨炼油厂，预计总用电负荷为700MW，因此，全厂的电力系统要求总体统一规划，同时具备高度的综合自动化水平。众多的大型生产设备和电力设施是石油化工企业的生产命脉，因而供电的安全、可靠和稳定成为整个企业动力供给和电气监测部门的核心工作。与此同时，这些大型生产设备和电力设施的不同地理分布以及电力网络的不同拓扑结构又为这项保障工作带来难度，一个能够分而治之，又能集中控制的分布式电力监控系统就成为大型企业迫在眉 第98页睫的需要。1.7青岛大炼油工程电力综合自动化系统进行统一规划和设计青岛大炼油工程由于是新建厂，管理先进，自动化程度高，有实现全厂电力综合自动化系统的条件，因此提前作好前期规划和设计，使全厂电力综合自动化系统一步到位，为公司的今后发展提供可靠保证。深圳中电电力技术公司是从事变电站综合自动化系统的专业公司，从九十年代初期开始，一直致力于开发具有自主知识产权的变电站综合自动化系统，在石油、化工、输油、电解铝、氧化铝、冶金、钢铁、电力等各个行业承接了大量的工程项目（请参阅部分用户名单），积累了十分丰富的工程经验和软件开发经验。深圳中电经过长期的技术开发，点滴积累，产品已经成熟，并已得到国内用户的认可，近几年来公司高速发展，尤其在石油、化工、输油、电解铝、氧化铝、冶金、钢铁、电力等企业变电所综合自动化方面，是国内投运系统最多的厂家；在此，深圳中电电力有着很多明显的优势。目前深圳中电公司投运中石化行业的TranSys综合自动化系统在山东济南炼油有限公司（110kV变电站及供电）、山东齐鲁石化橡胶厂（110kV变电站及全厂供电）、 第98页山东齐鲁石化氯碱厂（110kV、35kV变电站供电）、山东齐鲁石化烯烃厂（6kV变电站全厂供电）、山东齐鲁石化塑料厂（6kV变电站及全厂供电）、山东齐鲁石化（110kV变电站及供电）、中原油田（6kV变电站及供电）、巴陵石化热电厂（110kV变电站及全厂供电）、巴陵石化动力厂（110kV变电站及全厂供电）、巴陵石化烯烃厂（35kV变电站及全厂供电）、湖北荆门石化（110kV变电站及全厂供电）、湖北化肥厂（6kV变电站及全厂供电）、浙江镇海炼化（35kV变电站及供电）、东北输油管理局（5个66kV泵站）、浙江巨化离子膜（35kV）、兰成渝兰州首站（35kV）、兰成渝临洮分输站（35kV）、兰成渝成都站（35kV）、兰成渝内江分输站（35kV）、兰成渝重庆末站（35kV）、山东烟台万华MDI项目（35kV总变电站及4个10kV变电站）等业绩。深圳中电研制的变电所综合自动化系统应用数字保护、数字控制技术、计算机“集—控”型监控系统及强磁屏蔽措施，解决了超强时变交错磁场条件下元件的中国最庞大的下载资料库下载误动、拒动及发热问题。良好的实现了遥信、遥测、遥控、遥调功能，达到了国际先进水平。深圳中电公司开发的TranSys系统在技术性、可靠性、功能、服务等多方面均领先于国内同行。经过大量的工程应用经验，我公司的变电所综合自动化系统已经不是在电 第98页力系统中采用的一般意义上的变电站综合自动化系统。从整体上看，深圳中电开发的TranSys系统采用冗余、分散、分层技术，以SEL微机保护装置、PMC系列微机监控装置为硬件核心，以开发的具有完全自主知识产权的PecStarV2.0综合自动化系统组态软件为软件核心，系统结构简洁，功能全面，可靠性高。TranSys系统集中了变电所的所有功能，应用自动控制技术、计算机数字处理技术和数字化信息通信技术，将变电所相互有关联的各部分连接为一个有机的整体，完成变电所继电保护、安全监视、开关操作、生产过程控制、数据存储和处理等全部功能。TranSys系统遵循国际和国内电力行业的现有标准，同时为满足变电所的特殊功能要求和可靠性，进行了特殊的处理，是一个具有独特结构的计算机网络系统。TranSys系统中保护装置部分采用美国SEL公司进口的微机继电保护装置。SEL公司成立于1982年，其产品以高可靠性、功能配置灵活性、提供十年质量保证为特征，在北美微机保护市场占有率超过40%，在九十年代中期进入中国市场后，迅速取得推广应用。深圳中电公司于1997年取得SEL公司的中国一级代理及在全国的成套系统销售授权。TranSys系统中的监控装置一般采用加拿大PML公司进口的微机监控装置。PML公 第98页司始创于1969年，目前在北美同类产品的市场占有率超过60%。深圳中电公司于1992年取得PML公司在中国独家代理的授权，目前国内用户遍及各行各业。PMC的高档监控装置，按照高压变电站间隔分散设计，以测控、故障录波、电能质量分析、高次谐波分析、大容量I/O、电量瞬态波动记录、PLC逻辑控制为特征，特别适合在大型冶炼企业的变电站中使用。为满足国内用户对可靠性、功能和经济方面的综合要求，TranSys系统中的监控装置也采用已广泛使用的PML570PMC、560PMC、550PMC、530PMC、510PMC监控单元。570PMC、560PMC、550PMC、530PMC、510PMC监控装置具有测控、故障录波、谐波分析、电量瞬态波动记录、时间记录，需量测量和控制等功能。企业的变电站综合自动化项目不能照搬电力系统的综合自动化，必须在电力系统的基础上考虑企业变电站的种种特点，在原系统上扩展相关功能。首先，企业变电站与电力系统相比，对应的设备多，线路少，一次接线方式较固定，电力系统的停电损失多数在用户，企业是连续生产，短时间的停电会造成巨大损失。其次企业变电站的运行环境和工艺条件更为复杂，周围有空压机、电动机、静态电力电子设备（可控硅）、电炉，存在严重的电磁干扰、化工腐蚀气体，所有的监控保护 第98页设备都要有抗电磁干扰能力，在我们已运行的很多项目中，厂房内有些设备长期运行已经磁化，电网中存在大量的谐波和电压波动，铁制设备长期运行后出现磁化现象。针对这种情况系统应采取很好的抗电磁干扰措施，使设备在恶劣的运行环境下能够稳定可靠的运行，不会出现过保护误动、系统误报事件和系统管理混乱等问题。企业内部多数生产线是连续生产，一个环节因电源质量引起的产品质量问题，如果不及时发现会进入下一个程序，造成大批量的质量事故。所以在保护监控产品中特别设计了电能质量分析功能，如电网瞬间的事故引起的电压波动，引起电机出力变化，或自保持接触器不能自保持，引起电机停转等工业用户的特殊情况进行了考核电能质量。同时对于内部计量，预置了能量管理功能，避免了人员复杂的抄表。所以针对企业变电站的保护监控不能照抄照搬电力变的方式，不再是简单的通过保护动作实现对设备的安全保障，还要实时监视设备的运行工况和缺陷的发生，对保护过程和缺陷过程要有灵敏的记录和反应，实现预警功能。如谐波报警、反时限保护启动但未动作的事件，瞬时的电流波动，电量突变等都是实现设备预警功能的必须手段。中国石化青岛炼油化工有限公司是大型企业，有很多重要的设备包括大型电动机、变压器、电容器、变频器等生产设备对电能质量和供电的可靠性有非常高的要求，中电 第98页公司作为一个拥有强大技术实力和丰富工程实践经验的专业公司，除了提供给客户优秀完善的设计、高质量的产品和优质可靠的工程之外，也从实际情况出发，提供给用户的系统在功能、设备选型、结构等方面完全贴近用户的实际需求。针对青岛大炼油工程电力系统的特点，从综合自动化系统的功能性与经济性角度考虑，具有极高的性价比。TranSys系统中主要设备的选型及功能特点的细节，请参阅深圳中电公司提供的详细成套资料。第2章设备遵循的标准及选型2.1相关技术标准以现行国家及电力行业的有效标准为依据，国标未列入部分应参考IEC最新标准和规范。如标准间有矛盾时，以较高标准为准。主要有：序号标准代码标准名称1GB14285-93《继电保护和安全自动装置技术规程》2GB4858-84《电气继电器的绝缘试验》3DL478-92《静态继电保护及安全自动装置通用技术条件》 第98页4DL-99《火力发电厂、变电所二次接线设计技术规定》5GB6126《静态继电器及保护装置的电气干扰试验》6GB7261《继电器和继电保护装置基本试验方法》7GB2423-95《电工电子产品环境试验规程》8IEC870-1《远动设备及系统总则一般原理和指导性规范》9IEC870-2《远动设备及系统工作条件、环境条件和电源》10IEC870-3《远动设备及系统接口（电气特性）》11IEC870-4《远动设备及系统性能要求》12IEC870-5《远动设备及系统传输规约》13IEC60870-5.101《基本远动任务配套标准》14GB11287-89《继电器，继电保护装置振荡（正弦）试验》15GB/T14537-93《量度继电器和保护装置的冲击和碰撞试验》16GB/T14598.9-1995《辐射电磁场干扰试验》17GB/T14598.10-1996《快速瞬变干扰试验》18IEC255-22-1《高频干扰试验：4级》 第98页19IEC61000-4-2《静电放电抗扰度试验：4级》20IEC61000-4-3《辐射电磁场抗扰度试验：4级》21IEC61000-4-4《快速瞬变电脉冲群抗扰度试验：4级》22IEC61000-4-5《冲击（浪涌）抗扰度试验》23IEC61000-4-6《电磁场感应的传导骚扰抗扰度试验》24IEC61000-4-8《工频磁场的抗扰度试验》25GB50062-92《电力装置的继电保护及安全自动装置设计规范》26GB1T15145《微机线路保护通用技术条件》27部颁《继电保护及安全自动装置反事故措施要点》28国电公司《关于防止电力生产重大事故的二十五项重点要求》表中未将有关系统的有效标准全部列举，而仅将目前已经制定而为人们所熟知的国内、国外标准列入，以作为制造、运行、试验、维修等各方面遵循的标准。但不仅限于此，对于电气设计、安装等其它有关规程以及制造行业的国家工业标准中的相关部分也严格遵循实施。 第98页2.2电能质量监测与管理系统Transys变电站综合自动化系统的结构和设备选型典型的PQsys电能质量监测与管理系统有如下主要组成部分：（1）分散式电能质量监测(控)单元；（2）分散式微机保护单元；（3）连接单元式微机保护装置、单元式电能质量装置与监控计算机的通信链路；（4）综合自动化的计算机网络系统；（5）上位机综合自动化系统分析组态软件；2.2.1分散式电能质量监控单元的优点采用集中式的电能质量分析装置还是采用分散式单元式的装置是实现系统可靠运行的关键。单元式装置通过分散配置，分散故障风险。与单元装置对应的是集中式装置，集中式装置由于不能实现分散配置，一旦故障，全系统就瘫痪。采用单元式的装置，不存在集中故障的风险，同时便于分散安装，也便于系统投资的控制。采用单元装置的另一个显著优点是可对不同电压等级及不同重要性的负荷，可采用 第98页不同规格和档次的在线电能质量装置，做到配置合理。具体而言，在中石化重要的110kV变电站进线、重要设备（主变等），采用570PMC、7500ION分散式电能质量监测（控）装置实现事故记录、故障录波、波形采集、高次谐波、事故预报警等功能。在济南炼油厂（110kV）、齐鲁石化橡胶厂（110kV）、齐鲁石化氯碱厂（110kV）、巴陵石化（110kV）等石化用户成功运用。有的用户仅要求谐波监测，或在谐波畸变超标的时监测电流电压的波形，并需要少量的监控点及计算少量派生量，用PMC-560或PMC-570就满足要求。有的用户（如炼油厂）要求谐波治理和功率因数控制，可把其电能质量监测系统设计为变电站综合自动化系统的一个子系统，需要输入输出点多于PMC560，需要算术逻辑计算、需要大容量存储，可采用ION7700和ION7500。有的用户产品质量对电压敏感性非常强，如IC制造厂和精密电子加工厂，可采用ION7500，如果需要闪变监测，建议采用ION7600。如果用户既要监测电能质量，也要实现供电局认可的电能计费，可采用ION8500、ION8300关口计量表，除了电能质量分析功能外，其计量精度达到IEC606870.2S级，而且表计的外形符合ANSI和IEC标准。 第98页一般情况下，在一个变电站内，通常会采用多种装置，如同一段母线或进线，用功能和性能档次高的装置，而在出线则用功能和性能相对弱一些的装置。通过组合，既经济也不影响功能和性能。2.2.2SEL系列微机保护测控装置设备选型严格遵循IEC和GB，并结合丰富的工作经验，本着安全性、经济性、稳定性、可靠性的原则进行选型。本设计方案所有保护装置选用美国SEL®系列微机保护测控装置。采用在国内电力系统、石油、冶金、化工及天然气工业成功运行多年的SEL®系列微机综合数字保护装置。对SEL®其产品从保护方案设计、组屏、售后服务均严格按照ISO9001：2000质量保证体系。深圳中电公司在电力综合自动化领域具有非常丰富的管理经验和工程运作经验，具有很强的技术力量作技术支持。保护装置具有RS-232、RS-485和以太网口多个通讯口，以满足与变电所微机监控系统进行数据通讯要求，并配合通讯管理机实现与上级调度或集控中心监控的通讯功能。 第98页保护装置面板设有液晶显示，并具有自检功能，能方便的实现人-机对话：查看、修改保护定值；检查故障数据；测试测量数据；查看运行数据；实现保护装置的投/切功能；保护装置面板上设置有操作按钮，用于配合液晶显示器查看、修改保护定值，调看各种故障、事故数据等，进行面板上手动跳闸的操作；具有故障录波功能，故障和顺序事件报告简化了故障和系统扰动分析；继电器可根据用户设定的触发条件，自动记录30或60周波故障记录，故障前时间可设定。报告存储在不丢失存储器中。继电器存储最新的512条SER记录。快速SER协议，保护装置可以主动送出二进制的SER信息。IRIG-B继电器具有接收解调的IRIG-B时钟同步信号的接口。采用可选的大电流抗干扰动作接点，代替或减小了中间继电器，并增加动作可靠性；专用的后面板接线端子和电流短接端子，简化了试验接线并减小了引出的切换开关；具有多组独立定值组；可相互切换具有断路器监视功能全部采用军用级芯片和标准，使用环境-40～＋85℃ 第98页采用MotorolaMC6833232位微处理器，可靠的高度集成的整版硬件结构采用DSP技术对装置提供10年整机质量保证。第3章青岛大炼油工程全厂电力综合自动化系统概述3.1青岛大炼油工程全厂电力系统简介3.1.1220kV石化Ⅰ变电站供电系统根据青岛炼化公司统一规划：一期工程新建一座1000万吨炼油厂，总用电负荷140MW；一期半工程新建70万吨对二甲苯装置（正在作可研报告），二期工程新建120万吨乙烯装置，同时再新上一座1300万吨炼油厂，总用电负荷预计为700MW。青岛电网作出发展规划，即在青岛大炼油装置附近新建一座220KV石化Ⅰ变电站，计划于2006年9月达到送电条件。220KV石化I变电站一期工程规模为：220KV进线4回，双母线接线，2台240MVA的主变压器；110kV出线7回，双母线接线。二期工程规模为：220KV进线6回，双母线接线，4台240MVA的主变压器。 第98页石化Ⅰ变电站一期4回220KV进线：分别来自黄岛电厂2回，与系统连接的黄埠岭变电站1回、广源变电站1回，其中任何1回进线均可带全站负荷，即在1回出线检修另2回同时故障，或2回出线同时检修另1回故障时，仍可满足全站负荷需要。3.1.2青岛大炼油工程110KV总变电站供电系统青岛大炼油工程110kV总变电站的进线分别来自220kV石化Ⅰ变电站的两台220KV/110KV240MVA主变压器，110KV电力电缆进线，距离1公里；110KV进线开关选用GIS组合电器，双母线接线；2台110KV/35KV150MVA的主变压器；动力中心两台60MW的发电机组分别通过70MVA的变压器接入总变电站的110KV系统，20MVA起备变直接接入总变电站的110KV系统。其供电的整体可靠性满足N-1的要求。见附图一：青岛大炼油工程全厂供电系统示意图见附图二：青岛大炼油工程总变电站110KV供电系统主接线图见附图三：青岛大炼油工程动力中心110KV、10KV供电系统主接线图3.1.3青岛大炼油工程35KV总变电站供电系统总变电站35kV出线23回，单母线接线，一台19.5MW烟气发电机组，通过25MVA 第98页的变压器接入总变电站的35KV系统，18MW、7MW两台三相异步电动机分别通过各自的变压器接入总变电站的35KV系统；三座35KV区域变电站的14台35KV/6KV变压器（12X20MVA+2X25MVA）分别接入总变电站的35KV系统。3.1.4青岛大炼油工程10KV供电系统动力中心采用10KV供电系统，两台60MW的发电机组出口直接接入10KV供电系统。带动力中心的10KV变压器和电动机。3.1.5青岛大炼油工程6KV供电系统三座35KV/6KV区域变电站（14台主变压器）分别带14段6KV母线，组成三座区域变电站的7个独立6KV供电系统，带全厂的6KV各装置中压配电室和部分变压器；各装置6KV中压配电室，带全厂的6KV电动机和6KV变压器。3.1.6青岛大炼油工程380V供电系统来自各装置6KV中压配电室的6KV/380V变压器116台，带116段380V低压母线，组成全厂58个380V独立供电系统，带全厂380V低压电力负荷。附图四：青岛大炼油工程35KV区域变电站（一）供电系统主接线图 第98页附图五：青岛大炼油工程35KV区域变电站（二）供电系统主接线图附图六：青岛大炼油工程35KV区域变电站（三）供电系统主接线图3.2青岛大炼油工程主要监控的电气设备青岛大炼油全厂总用电负荷140MW，电力系统复杂且庞大：110KV总变电站1座，35KV区域变电站3座（7个独立6KV供电回路），6KV中压配电室12座（14个独立6KV供电回路），380V变电所25座（58个独立380V供电系统），动力中心发电站1座，2台60MW的蒸汽轮发电机组，1台19.5MW烟气发电机组，18MW、7MW三相异步电动机各1台；110KV组合电器GIS10个间隔，变压器143台；35KV高压开关柜33面，10KV中压开关柜69面，6KV中压开关柜701余面，380V低压开关柜1182余面，不间断供电电源UPS69套；应急电源EPS35套；智能照明控制柜53套；变频器38台，直流电源26套，电动机2600台；等等。3.3青岛大炼油工程变电站综合自动化系统设计依据青岛大炼油工程总体设计、基础设计， 第98页青岛大炼油工程（焦化方案）总体设计、基础设计审查意见。3.4青岛大炼油工程变电站综合自动化系统设计原则针对石油化工企业高温高压、易燃易爆、连生产的特点，要求电力系统全天候的安全、可靠、稳定运行，以确保装置连续、安全生产。由于电力、配电系统突发事故时间短，影响范围广，事故状态下，容易造成大面积（多套装置或全部装置）的半面或全面停电，由于全厂110KV以下的变电站无人值守，要求电气保护系统立即切除故障点，并通过变电站综合自动化系统发出报警信号，否则，极易造成事故的扩大，有可能造成装置停工或设备毁坏甚至装置爆炸着火等恶性事故的发生。因此，石油化工企业要求电力系统必须独立的双电源或三电源供电，变压器的负荷量控制在50%以下；鉴于全厂110KV以下的变电站无人值守，要求全厂电力系统必须实现变电站综合自动化。青岛大炼油全厂电力系统只在110KV总变电站设值班人员，其余各电压等级变电站均无人值守，全厂自动化程度很高，要求电力系统安全可靠运行，全厂的电气设备要统一集中监控，因此，将380V变电所、6KV中压配电室、35KV区域变电站、动力中心发电机组、总变电站内设备及全厂电气设备的保护、监视、控制系统，统一到总变电站集中监控，形成一套完整的变电站自动化监控系统。3.4青岛大炼油工程变电站综合自动 第98页化系统设计原则3.4.1全厂变电站综合自动化系统全厂建立变电站自动化系统。系统网络应严格按全厂电气自动化系统分层、分布的原则配置，总变应设置一个独立的后台操作系统作为全厂电气系统自动化的监控中心，110KV总变电站、35KV区域变电站㈠、35KV区域变电站㈡、35KV区域变电站㈢、动力中心分别作为一个独立的子站接入监控中心，6KV、380V变、配电室及其电气设备的监控信息进入各自对应的上一级子站。信息如下：⑴380V变电所的重要电机、进线、母联的保护、动作、参数、开关量等信息；⑵6KV配电室的电机、变压器、进线、母联的控制、保护、动作、参数、开关量等信息；⑶10KV配电室的电机、变压器、进线、母联的控制、保护、动作、参数、开关量等信息；⑷35KV变电站的电机、变压器、进线、母联的控制、保护、动作、参数、开关量等信息；⑸ 第98页发电机保护、动作、参数、开关量等信息（控制、保护、联锁、动作等信息进入动力中心子站）；⑹110kv系统控制、保护、联锁、动作、参数、开关量等信息；⑺UPS、变频器、直流电源的事故动作开关量、参数等信息；包括上述未涵盖而必需收集的信息，进全厂的自动化监控系统中心主站。全厂各电气自动化监控系统应统一遵守上述设计原则，做到各系统：统一的操作系统，统一的界面，统一的通讯规约。变电站继电保护与监控系统实现全厂品牌统一。3.4.2全厂电气工业电视监视系统在110KV变电站的开关室、配电装置控制保护室、动力中心继电保护室、操作控制室及各35KV、6KV、380v变配电室设置摄像机，信息图像统一上传至110KV总变电站的全厂电力系统监控中心，由110KV总变电站监控中心集中监控；同时信息图像上传自全厂集控中心――调度。3.4.3全厂电气火灾烟雾报警系统 第98页各生产装置及辅助设施的火灾烟雾报警系统总机设在中心控制室，由中心控制室集中监控；各装置变、配电室、动力中心继电保护室、操作控制室、电缆夹层、电缆隧道等的火灾烟雾报警系统，总机设在110KV总变电站，作为全厂电力系统监控中心，由监控中心集中监控。3.4.4全厂电气通讯系统在总变电站全厂监控中心设电气调度总机，与动力中心操作控制室、35KV各区域变、6KV各高压配电室、380V各电所之间设直通电话（电气操作），同时配备行政电话（不包括380V变电所）；调度与110KV变电站、中心控制室等分别设直通电话；中心控制室与现场仪表机柜室设直通电话。3.5青岛大炼油工程全厂电力综合自动化系统概述变电所均设分站级前台数采系统、公用总控单元和网络层、通信层、设备层设备及所有的通信网络配件，设110kV总降部分为中心控制室，中心控制室用于全厂110KV、35KV、10KV系统的控制，从而实现分散安装，集中控制，并由中心 第98页控制室统一管理。本工程综合自动化系统采用完全对等的双机双网分层分布式结构，集中控制，分散安装，实现网络上的文件传输、数据共享、数据库查询、集中监控等多种功能。系统具有极高的可靠性、可用率、冗余度。本综合变电站自动化系统的设计方案已充分考虑系统的扩展，并考虑综自系统接入电力调度信息系统和接入企业管理网络。各35KV、10Kv、6KV分配电所的进线、母联及变压器馈线设电流型保护，高压电动机设电流及低电压保护，目前每个分配电所为两路电源进线，正常分列运行，母联断开，当任一进线电源故障时能实现进线母联断路器自投进线母联备自投装置本方案已考虑。监控系统采用以太网结构，各分配电所均以以太网直接相连，网络介质采用冗余光纤电缆相连。主控网络层：中央控制室主要以上层网络的二台站级监控主服务器为核心，完成主站所有各类数据的分析、处理、命令的发布、数据库的建立及管理，并提供用户各类人机界面、数据报表。两台主服务器应具有完全相同的功能，同时工作，任何一台故障，不需要切换，不影响系统的正常运行，系统还设一台工作站服务器。 第98页主控网络层与各分站监控系统的连接采用双以太网结构,各站监控系统采用以太网结构。各分站监控系统仅负责本站各类数据的分析、处理、命令的发布、数据库的建立及管理，并提供用户各类人机界面、数据报表；并通过网络向中央控制室二台站级监控主服务器提供数据，并接受主服务器的各种操作命令以及向其他需要数据的监控系统提供数据源，若分站系统出现问题，主动向中央监控主站发送信息和音响报警。通讯管理层：系统通过光纤将各分站服务器和总控单元信息上送主控层两台监控主服务器，以实现对全站所有数据的统一管理。和主控层两台监控主服务器相连的两台智能通讯管理器具有完全相同的功能，互为冗余，任何一台通讯管理器故障，不需要双机转换，不影响系统的正常运行。现场控制层：各分站由SEL微机继电保护装置、PML智能监控装置、母联备自投装置、保护管理单元、保护监控通信单元、总控单元、网络交换机、各种通信连接器、通信端口、直流屏、电能计量计费装置、小电流选线装置和其它智能设备（电缆沟防火系统等,预留足够的接口）和当地前台数采、通信、组态软件等组成，负责设备的各类保护、现场遥测、遥信数据的采集、遥控命令的执行，并通过通讯执行数据的处理及传送，向主控层发送各类数据。现场控制层系统设备（详见设备清单）本方案已考虑，并提供相应的技术支持和现场服务。主控网络层和现场控制层均采用100M 第98页冗余网络方式连接和数据传输，以保证数据传输的可靠性、安全性和快速性。各种网络通信光口和连接配件等系统设备本方案已考虑，并提供相应的技术支持和现场服务。主控网络层为有人值班系统，系统配置双机双网，组态软件以中文Windows2000ServerWorkstation操作系统为操作平台。系统所有服务器均装设最新版KV2005和瑞星2005防火墙和杀毒软件，以保证监控系统的安全可靠运行。2台监控主机服务器配置在中央主控室内，采用高性能，高可靠性HP服务器，配置为当前主流配置P42.8G/512M/120G/DVD/100M双网卡，专用键盘和鼠标等配件，21英寸三星LCD液晶显示，安装有系统监控组态软件PecstarV2.0（双机网络版），可完成全系统全面监控和远动功能。所有服务器均装设防火墙和正版杀毒软件，以保证系统的安全可靠运行。系统两台监控主机配1台EPSON1600KIII针式宽行打印机，配1台EPSONA3幅面激光打印机。1台工作站服务器配置在主控室内，采用高性能，高可靠性HP服务器，配置为当前主流配置P42.8G/512M/120G/DVD/100M双网卡，专用键盘和鼠标等配件，21英寸液晶显示，以实现：⑴建立开放型生产管理信息网络数据库，存储实时、历史数据。 第98页⑵数据经过处理和组织以图形和报表等方式形象直观地表达出来。⑶当生产出现问题或事故时，及时准确地调出相关数据进行分析。⑷通过网络可方便地获得及时、准确、一致的各种信息。⑸改变传统的管理模式，由事后处理变为事先管理。⑹实时历史数据库能加入关系型数据库中，以便今后与信息网络实现无缝联结。分站监控服务器：配置一台HP工业标准机架式服务器（P42.8G/512M/120G/DVD/100M双网卡），作为配电所的后台监控主机完成分配电所监控系统全面的监控功能，也是操作人员或维护人员的人机接口界面，并选配1台飞利浦17寸液晶显示器显示各分站所有操作界面；监控服务器和液晶显示器均安装在每个分站总控通信屏柜上。分站总控单元：均选用1台高可靠性，技术先进的智能总控管理单元CEIEC-1280B，总控单元上连分站监控服务器，下连现场通信管理单元，构成整个通信网络；其向上通过以太网与监控主机相连，向下通过屏蔽双绞线与设备层通信控制器和连接器相连，依 第98页据技术要求，高级智能总控单元、保护通信管理单元、监控通信管理单元及通信连接器等均采用集中组屏。智能总控单元已预留有与电力调度部门的通讯接口，按电力部门调度所通讯规约接入系统，需要传送的信息在数据库中做好，并满足电力载波、微波、光纤、电缆等不同通讯方式的要求。各配电所数据除向中央主控室发送各类数据外,还向其指定的部门发送各类数据。所有总控单元，保护管理单元、保护、监控通信单元、智能通讯转换单元、集线器等均按要求预留有40%以上的接口余量。各分配电所综合微机保护、监控单元均分散安装于各分配电所的高压开关柜上。各分配电所的进线及馈线装设有多功能智能表，多功能智能表具有通讯功能，可实现和分站及主站系统的通信。分配电所均配直流屏和小电流选线带通信口，均可接入分站及主站监控系统中。各配电所逆变电源(一路直流电源输入,一路交流电源输入)由综自系统厂商配套提供，以确保监控系统的不间断供电。各配电所进线母联备自投装置本系统已考虑，以实现进线母联备自投的功能。第4章深圳中电产品的运行状况4.1 第98页已经投运众多企业综自系统，具有大量的现场运行经验TranSys系统在工业企业变电所成功投运了众多变电站，是目前稳定运行最多的变电所综合自动化系统。深圳中电积累了丰富的工程经验，配置的方案完整，技术服务细致周到，客户满意度高。4.2软件功能全面、成熟稳定、均一次性投运成功，所有系统运行至今没有出现过一次计算机死机或系统崩溃问题PecStar支持监控微机与工艺系统联网，在监控微机上通过网络实现数据采集和对控制环节进行控制和保护参数调节、设定和操作连锁，在上位机上实现对系统的监控，把系统统一联接成完整的变电所综合自动化系统。4.3保护和监控装置可靠所有保护监控装置具有极强的抗强磁场和强电场干扰的能力，实际应用证明了其极高的可靠性。4.4保护和监控装置功能全面实用系统中单元式监控装置选用了功能比较完善的7550570PMC560PMC，除独立完成一个回路或设备的所有监控，每个装置可记录故障录波、高速瞬态过程记录，并能连续监视63次以上谐波。根据我公司多年从事实际工作的经验，大型企业变电所综合自动化系统不仅应该具有完整的保护和监控功能，也应该具有全面的事故报警和记录功能，有效防止事故的发生，或在事故发生后准确查找事故原因，便于采取有效的预防措施，防止类似事故再次发生。而监控装置提供的运行状态监视、事故预警、事故瞬态过程连续记录等功能是一般综合自动化系统产品所不具备的。 第98页第5章TranSys的系统构成TranSys系统中主要硬件装置采用带远程通信接口的单元式PMC、PML监控装置、PMC、SEL微机保护装置、智能的IDE装置,软件采用深圳中电的PecStar，无论是硬件装置、还是系统软件，都已经是成熟化的产品。保护装置、监控装置、IDE、微机、通信介质，都有多种规格和配置供选择。5.1TranSys主系统的组成现针对青岛大炼油工程全厂供电工程的技术要求，说明TranSys主系统的几个主要组成部分。简单而言，归结为五个要点：⑴主系统双机双网对等；⑵主系统保护装置和监控装置分别采用独立的装置；⑶全部保护和监控装置都是单元式的装置；⑷保护通信网络和监控通信网络是独立的网络；⑸先进变电站群网和方便的WEB浏览功能。大型石油化工企业的用电均为一类负荷，可靠性要求非常高。用 第98页现代控制技术提高可靠性的理论基础就是采用冗余、分散、分层技术，兼顾冗余设计对经济性的影响，即考虑用冗余提高可靠性的同时，也要考虑节约投资。用双重化冗余提高可靠性，首先要分析变电所综合自动化系统的主要组成部分，分析哪些部分采用冗余设计在技术上可行，在经济上也可行。5.2TranSys变电所综合自动化系统的主要组成部分TranSys变电所综合自动化系统有如下主要组成部分：监控微机；保护装置；监控装置；系统IDE设备；连接监控微机与单元式保护装置和监控装置等设备的通信链路；运行在监控微机上的监控组态软件。5.2.1双监控机 第98页认真研究一套变电所综合自动化系统的各个组成部分，分层次从上往下，监控微机是面向运行人员的。监控微机有软驱、光驱等对外开放的接口，容易因人为的外部原因出现故障。按照INTEL公司的创始人摩尔提出的著名的摩尔定律，计算机的功能每18个月提高一倍，价格下降一半。因此选用高档次的工作站或者服务器，总体费用不多，用监控微机的双重化提高可靠性，对用户的投资增加相当少。5.2.2双通信网络网络通信介质主要有金属性通信电缆和光缆，价格都越来越低。通信介质因为需要远距离敷设，故障概率也比较高。通信介质的接口连接处也比较容易出现问题。综合考虑可靠性和经济性要求，通信网络也应该实行冗余配置。5.3保护装置和监控装置采用方式保护装置和监控装置是采用独立的装置分开设置，还是用保护监控一体的装置，在综合自动化系统的设计中通常有一些误解。主要原因是在电力系统有农村35kV变电所，可靠性要求比较低，为了节约投资，可以用保护监控一体化装置。电力系统中也有城市变电站和枢纽变电站，可靠性要求高，采用保护装置和监控装置独立设置来保证系统的可靠性。大型企业变电站可靠性要求高于一般城市变电站，因此不应该采用保护监控一体的装置。 第98页保护装置和监控装置分开的好处在于，保护装置接保护PT，监控装置接计量PT；保护装置接保护CT以满足高饱和倍数，监控装置接计量CT满足精度要求，功能上互补。因此，综合考虑可靠性和经济性要求，在变电所综合自动化系统中110kV、35kV、10kV、6KV系统保护装置和监控装置采用独立的装置。5.4采用按回路配置单元式装置的特点是否采用单元式的监控装置是实现系统双机、双网的关键。单元式的监控装置通过分散配置，分散故障风险。与单元监控装置对应的是集中式监控装置（CCU）。集中监控装置（CCU）由于不能实现分散配置，因此具有不能分散控制的风险。5.5保护通信网和监控通信网设置方式各保护和监控对象单元的保护和监控设备各自承担不同的工作，且其与上位监控主机的交换信息也有所不同，为全面及时监控并收集保护和监控设备的各种保护和监控信息，使运行人员及时掌握设备运行情况，采取相应措施防止事故发生或缩小事故范围，应将保护装置和监控装置通讯网相互独立。 第98页5.6先进的变电站群网络连接及系统扩充能力深圳中电开发的软件PecStar在技术上通过Microsoft的IIS技术及SQLSERVER2000标准的数据库配置的WEB服务器，实现变电站（群）数据的共享，局域网中的计算机可通过IE浏览器方便地访问数据，完成画面浏览、报表查询等功能。这样在技术上保障了系统有很好的扩充能力。深圳中电开发的电力自动化组态软件PecStar，支持各种装置的全部功能，支持从装置中读取电能质量分析的数据，通过网络共享，形成报表、图形，便于管理人员直观使用。在数据管理方面，软件支持Microsoft的IIS技术及SQLSERVER2000标准的数据库配置的WEB服务器实现数据的共享，在局域网中的计算机可通过IE浏览器方便地访问数据，完成画面浏览、报表查询等功能。这样在技术上保障了系统有很好的互联与扩充能力。青岛大炼油工程电力系统复杂且庞大，电压等级较多，须监控的电气设备量大，因此应采用变电站群网的系统结构。 第98页5.7青岛大炼油工程全厂变电站群网的TranSys系统结构基于冗余、分散、分层的设计思想，深圳中电掌握了各种智能装置的核心通信技术，自主开发了上位机直接通过两个独立的通信网络管理保护、监控、及IDE设备的系统软件，系统中取消了通信管理的可靠性瓶颈(CCU)，TranSys系统是完全实现了真正的双监控微机双通信网的分散式系统结构。在TranSys系统中，间隔层保护装置、监控装置、IDE设备都通过总控单元不同的通道与监控微机独立连接，通信通道和网络通道不仅是冗余的，而且是完全对等的，任何一个通路出现故障，或者任何一台微机出现故障，均不影响主系统的可靠运行，主系统的可靠性得到极大的提高。保护、监控装置中的所有数据都能上传给监控主机，并能够按照当地电力调度部门要求实现远动功能和企业管理网络的联网功能。青岛大炼油工程全厂供电工程变电站群和中心控制室综合自动化系统设计的分站系统结构和中央控制室网络结构图如下： 第98页图一：全厂电力集控系统图：图二：区域变电所自动化系统图 第98页 第98页图二：区域变电所自动化系统图图一是青岛大炼油工程全厂供电工程变电站群和中心控制室综合自动化系统设计的分站系统结构和中心控制室网络结构图，图二是区域变电所自动化系统图；可以看出，TranSys系统结构层次非常清晰简洁。5.7.1主系统采用以太网结构，保护装置和监控装置独立设置。系统结构分为三层：主控网络层、通信管理层和现场控制层。5.7.2 第98页现场控制层的保护、监控、IDE智能单元等用通信网络与总控通讯管理单元通信。SEL装置与PML、PMC装置的部分监测和控制功能是可以共同分担的。由于保护和控制输出接点都是通过断路器跳闸出口实现跳闸和遥控操作的。因此在TranSys系统中，保护装置和监控装置作为两个独立的装置，控制和监测功能存在一定程度的冗余。在完全不增加系统投资的条件下，SEL和PML、PMC装置的功能有冗余和互补，提高了系统的可靠性。5.7.3通信管理层用总控通讯管理单元管理所有现场控制层的保护装置和监控装置、IDE智能单元等。5.7.4主控网络层两台监控主服务器通过高速以太网，以Windows2000作为操作平台，采用标准的Client/Server方式。总控通讯管理单元预留有与当地电力调度部门的接口，按电力部门调度所通信规约接入系统。5.7.5各种带通信接口的IDE智能装置，如小电流接地选线、直流电源、计量计费电度表等均可接入综合自动化系统。 第98页第6章规约论述6.1规约论述我国是IEC的成员国，在我国，等同、等效采用IEC所制定的标准。IEC电力系统控制和通信技术委员会(TC57)是一个专门制定电力系统中远动系统和配电自动化系统传输规约和标准、变电站自动化系统的通信规约、通信网络和系统等标准的机构。其中有以下几种标准：传输规约IEC60870-5-101基本远动任务配套标准传输规约IEC60870-5-102电力系统电能累计量传输配套标准传输规约IEC60870-5-103继电保护设备信息接口配套标准传输规约IEC60870-5-104基本远动任务配套标准对于全厂监控这一课题中的规约选用上主要分歧在以下几点上：6.1.1继电保护设备信息接口配套标准论述焦点：IEC103所有综保都可以采用是IEC103通讯规约，目前IEC103为使用最普遍的综保通讯规 第98页约，IEC103是主流。所以与综保通讯的标准选用IEC103：既可以很好地挂接进监控系统，在后续的综保设备又可以形成一个稳定统一的序列。6.1.2基本远动任务配套标准论述焦点：DNP和IEC101、IEC104、CDT。6.1.2.1DNP规约DNP3.0不符合国际电工委员会国际标准IEC60870-5-1的FT3的帧格式。DNP3.0的文件中说明DNP3.0符合IEC60870-5-1的帧格式中的FT3帧格式，事实上有五个方面不一样：⑴IEC60870-5-1的FT3帧格式规定每个数据的八位字节没有启动位和停止位，也就是数据的一个八位字节和另一个八位字节是连续的，中间没有其他比特位(见IEC60870-5-1P.35(3))；而DNP3.0的每个八位字节都有一个启动位和停止位。⑵每个数据的八位字节由高位比特先传输，低位比特后传输(见IEC870-5-2的P.23(4))；而DNP3.0的每个八位字节都是低位比特先传输，高位比特后传输。⑶帧的数据区的CRC校验是从通道发送的数据码求得的，CRC码的高字节先传送，低字节后传送(见IEC60870-5-1的P49、P51(3))；而DNP3.0的CRC码的发送顺序正在 第98页好相反。⑷CRC码的每个字节的发码顺序是高位比特先传送，低位比特后传送(见IEC60870-5-1P.49、P.51)；而DNP3.0的传送顺序正好相反。⑸DNP3.0的应用数据元素的定义和编码和IEC60870-5-4完全不同。从上述可以看出，不能说DNP3.0符合IEC60870-5-1FT3的帧格式，或者说和IEC标准兼容。6.1.2.2101、104、CDT规约104规约完全采用国际标准IEC60870-5-104的标准。考虑到我国电力系统的地调、省调自动化系统中大多数采用点对点全双工通道，根据国际标准IEC60870-5-1~60870-5-5(3~7)传输规约的规定，状态变位时，远方终端可以主动触发传输状态变位帧，从而实现平衡传输的功能。主站主动启动的传输过程完全遵守IEC60870-5-104的规定。为了保证快速传输配电电力系统的故障状态，将负荷开关的状态和电力系统故障信号等重要信号作为1级用户数据，利用主动触发传输状态变位帧来主动传输，其他量如测量量和一般告警信号等作为2级用户数据，由主站召唤，即可实现快速传输故障状态 第98页的目的。104采用TCP/IP作为低层，104的传输在以太网上可达100mb/s。101、CDT均为串口模式，传输速度远比以太网慢。综上所述，调度规约首选IEC104。6.2青岛大炼油工程全厂自动化系统规约网络架构6.2.1全厂监控网络结构见下示意图，各个中央变电所和全厂监控通过光缆通过104协议进行通讯： 第98页示意图中，全厂监控通过星状连接和中央集中控制的分布式电力监控系统的结合，将电力网络结构和变电所的地理分布合理地表现出来，全厂监控和下面四个变电站的通讯通过104实现调度。每个变电站通过下面所描述的网络结构来实现与不同子站的集中监控。6.2.2中央变电所及其下属分所的网络结构 第98页 第98页中央变电所和下属的各变电子站形成如上的网络架构6.2.2.1各子站和中央变电所的连接：各子站通过串口联网通讯服务器（nport类）将本站的数据送到中央变电所，串口联网通讯服务器根据实际的现场情况采用光纤或者网线接入中央变电所的交换网内。6.2.2.2中央变电所和全厂监控的连接：中央变电所通过104规约根据实际的现场情况采用光纤或者网线接入全厂监控的交换网内。6.2.2.3全厂监控和厂内局域网的连接 第98页全厂监控主机房如上图所示，网络结构图中：全厂监控到各中变采用104规约通过光纤或者网线连接和厂内交换的连接采用带防火墙的路由器，以方便对全厂监控的网络进行保护和管理，通过对路由器的配置达到防护病毒和访问控制的管理目的。6.3全厂自动化系统规约解决方案从上面的描述可以看到作为全厂监控的解决方案需要确定以下几点：6.3.1规约的选定《二规约论述》中，和综保通讯的协议选择IEC60870-5-103规约，全厂监控和中央变电站的通讯采用IEC60870-5-104规约，两者均为IEC系列规约，从而形成一个从下至上一套系统的通讯规约族，使以后的能够很好的扩充兼容其他设备和系统。6.3.2网络结构的设计网络结构分为三层，第一层是中央变电所和全厂监控的交换网络，第二层是中央变 第98页电所和下面变电子站的交换网络，最后一层是综保设备和数据采集层的网络。6.3.2.1中央变电所和全厂监控的交换网络各个中央变电所和全厂监控通过光缆走104协议进行通讯，各中央变电所作为唯一网络节点接入到全厂监控机房的网络中。6.3.2.2中央变电所和下面变电子站的交换网络各子站通过串口联网通讯服务器（nport类）将本站的数据送到中央变电所。串口联网通讯服务器根据实际的现场情况采用光纤或者网线接入中央变电所的交换网内6.3.2.3综保设备和数据采集层的网络各综保设备根据不同的间隔、电压等级形成不同的工业现场总线链路，每条链路形成一个网络节点接入到串口联网通讯服务器（nport类）。中央变电所通过103规约和串口联网通讯服务器进行交换。6.3.3对于原有其他非103协议综保厂家子站的互连如：UPS、直流系统等厂家需要通讯的设备，可通过与各子站的后台系统通讯，然后转换为104规约和全厂监控进行互连。 第98页6.3.4全厂监控的网络结构实现上图就是全厂监控的网络规划结构图。其中可以看到4个子网涵盖了4个变电站中的所有网络设备和终端。为了高效，安全的实现该网络结构引进了以下两种技术：VLAN技术允许网络管理者将一个物理的LAN逻辑地划分成不同的广播域（或称虚拟LAN，即VLAN），每一个VLAN都包含一组有着相同需求的计算机工作站，与物理上形成的LAN有着相同的属性。但由于它是逻辑地而不是物理地划分，所以同一个VLAN内的各个工作站无须被放置在同一个物理空间里，即这些工作站不一定属于同一个物理 第98页LAN网段。一个VLAN内部的广播和单播流量都不会转发到其他VLAN中，从而有助于控制流量、减少设备投资、简化网络管理、提高网络的安全性三层交换（也称多层交换技术，或IP交换技术）是相对于传统交换概念而提出的。众所周知，传统的交换技术是在OSI网络标准模型中的第二层――数据链路层进行操作的，而三层交换技术是在网络模型中的第三层实现了数据包的高速转发。简单地说，三层交换技术就是：二层交换技术＋三层转发技术。　三层交换技术的出现，解决了局域网中网段划分之后，网段中子网必须依赖路由器进行管理的局面，解决了传统路由器低速、复杂所造成的网络瓶颈问题6.4TranSys系统中通信介质TranSys系统中的通信连接可采用光纤(Fiber)或屏蔽双绞电缆(STP相结合的方式。根据我公司的实际经验，屏蔽双绞电缆安装方便，造价低廉，只要采取适当的措施，具有完全满足要求的抗强电磁场干扰的能力。在齐鲁石化公司、济南炼油厂、中铝山东分公司、中铝贵州分公司、中铝广西分公司平果铝厂、中铝青海分公司、青铜峡铝厂等众多项目中，多数系统均采用光纤和屏蔽双绞电缆结合的方式。光纤通信可靠性高，但造价相对高一些。 第98页综合自动化系统整体的可靠性主要取决于微机保护装置和微机监控装置本体的可靠性和系统结构的可靠性，监控装置和保护装置本身具有数据和事件的存储和记忆功能，不依赖于通信方式。根据招标文件技术要求，本项目中通信连接可采用光纤与屏蔽双绞线相结合的方式，即在局部范围内，如：在各个10kV分配电所总控单元与分站前置机之间、主控室主站系统和分站系统之间均采用光纤连接，以提高系统传输速度、可靠性和抗干扰能第7章青岛大炼油工程全厂供电工程综合自动化的保护监控配置全厂变配电所自动化系统采用分层分布式结构，保护、控制、监测、通讯一体化产品。110kV及35kV变压器综合保护装置集中组屏，35kV/6kV、10kV综合保护装置直接安装在开关柜上。所有的综合保护装置通过通讯网络连接到SEL通讯处理器，各通讯处理器通过以太网接入变电站监控系统。各区域变电所通过SEL-1102变电站处理平台实现站内监控，并通过防火墙和通讯网络与全厂集控中心相连。位于110kV总变电所的的集中控制站和工程师工作站，通过网络交换机与各区域变电所和CFB动力中心相连。实现全厂的电力监控、设备运行管理和故障分析。 第98页7.1综合保护装置配置110kV变压器保护SEL-387A变压器综合保护装置110kV变压器后备保护SEL-351综合保护装置110kV母线保护SEL-487B母线差动保护装置35kV线路保护SEL-311L光纤电流差动保护装置35kV变压器保护SEL-387A变压器综合保护装置35kV变压器后备保护SEL-351综合保护装置6kV线路SEL-351综合保护装置6kV电动机SEL-749M电动机保护装置6kV大电机SEL-749M+SEL-587差动保护装置10kV同步大电机SEL-300G同步电动机保护发电机保护SEL-300G发电机保护装置发电机后备保护SEL-351A综合保护装置 第98页7.2监控系统配置加拿大PML公司OEM的专用于GIS的监控装置PMC-570或560PMC。遥测：实现Ua、Ub、Uc、Uab、Ubc、Uca、U平均，Ia、Ib、Ic、IN、I平均、kWa、kWb、kWc、总kW、kVARa、kVARb、kVARc、总kVAR、kVAa、kVAb、kVAc、总kVA、Cosφa、Cosφb、Cosφc、平均Cosφ、频率f、kWh（输入、输出、总和、净值）、kVARh（输入、输出、总和、净值）、kVAh（总和）遥信和遥控：PMC-570可以有138个自由组合的DI、DO、AI和AO点。用于现地/远方位置、断路器位置、隔离开关状态、地刀位置、SF6压力低报警、断路器弹簧未储能、断路器操作回路电源消失、保护动作信号、保护装置故障、保护装置电源消失、跳合闸回路故障等等；实现对断路器、电动隔离开关、电动地刀的遥控分合功能。监视：可提供正常监测、故障记录、谐波分析和电能质量监视等功能。通过这些功能可快速地分析问题的根源，提高系统可靠性。可连续启动故障录波、可在监控软件下显示和比较各输入波形、记录和分析高达63次谐波、动态过程、事故过程的监视和记录、启动2周波一次的高速越限记录和分析报警功能，可设定16组参数、多RS-485和以太网接口实现向不同监控系统通讯。 第98页7.3综保装置介绍7.3.1SEL-387A变压器保护装置双绕组电流差动和差速断保护谐波和直流闭锁独立的后备过电流保护灵活的保护和控制逻辑完备的测量和报告功能7.3.2SEL-351综合保护装置7.3.2.1保护特性相、负序、零序接地和中性点接地用于线路和设备保护（对于环路系统可加入方向控制）。订货时可选择同时适用于不接地系统、高阻抗接地系统、消弧线圈接地系统和低阻抗接地系统的非方向性的灵敏接地故障保护和方向保护。利用高/低频率和高/低电压元件可实现负荷减载和其它控制方案。7.3.2.2可编程的自动重合闸 第98页可编程的四次自动重合闸。包括远方和就地投退功能，并可选择经同期和电压检查。7.3.2.3保护和逻辑设定软件ACSELERATORSEL-5030软件大大方便了保护和逻辑设定。ACSELERATOR软件中的图形化逻辑设定工具，大大方便了SELOGIC控制方程的开发。测量、监视和故障定位。内置的高精度表计功能省去了单独安装的表计花费。利用断路器接点损耗和变电站直流电压监视信息，可优化设备的管理维护。通过分析顺序事件记录（SER）报告和故障录波报告，可加速验收试验、故障后分析工作。控制逻辑和集成。可编程的远方、就地和锁定控制开关，以及通过SELOGIC方程设定的前面板显示信息（16条）。主动上送的SER传输协议，支持站内二进制SER数据的采集。7.3.3SEL-487B母线差动保护装置SEL-487B母线差动保护装置母线差动动作时间小于一周波，可提高系统稳定并减少设备受损程度。灵活的差动保护区选择以及六个差动保护区可提供多母线应用的保护。灵敏的差动元件可监测CT开路或短路，用于告警以及闭锁。差动保护可适应最大为10:1的CT不一致，而不需要辅助的CT。差动保护在最小的CT要求情况下对区 第98页外故障可靠不动作。每个回路都具有断路器失灵保护，并与母线保护融为一体。瞬时和反时限的过电流元件为每个回路提供后备保护。负序和零序过电压和低电压元件为差动保护元件提供监视。7.3.4SEL-311L光纤电流差动保护装置SEL-311L光纤电流差动保护装置安全、可靠、高速动作的光纤差动保护为相间故障和接地故障提供完备的保护；完整的距离和过流后备保护；灵活的保护和控制逻辑；完备的测量和报告功能；7.3.5SEL-749M电动机综合保护装置真正基于测温的热模型电动机过热保护特别针对于循环过负荷运行中消除误跳.相对于传统过负荷继电器,电动机能够被更充分地利用.全面的起动报告和趋势分析 第98页完全的电动机启动报告和趋势数据提供电动机的性能跟踪,SEL能够为您提供如此有效的工具来跟踪电动机的性能.全面的数据报告增加运行的时间使用针对电动机存储的有效数据：包括电动机数据统计、示波图、事故报告、事件记录来进行故障处理。紧凑且坚固耐用的硬件设计7.3.6SEL-587差动保护装置双绕组电流差动和差速断保护谐波和直流闭锁独立的后备过电流保护灵活的保护和控制逻辑完备的测量和报告功能7.3.7SEL-300G发电机/同步电机保护装置百分之百接地故障检测元件保护发电机定子绕组 第98页可选的相或接地差动元件可选的同期检测元件可选的SEL-2600RTD模块兼容性内置的失步保护元件，具有1或2组小区方案电压/频率元件检测发电机过励磁灵敏的方向功率元件用于反向或低输出功率潮流正序阻抗偏移圆特性元件检测发电机失磁负序和中性点过流元件提供非对称及故障保护电压制动和电压控制的相反时限过流元件提供协调的系统故障后备保护相和序低压和过压元件增进了控制方案的灵活性六段式精确频率元件用于低频和过频跳闸和控制灵活的逻辑提供发电机意外加电保护电压断线功能检测电压回路熔丝断线事件报告和顺序事件记录简化了故障和系统扰动分析频率偏移操作时间累加器保护涡轮原动机 第98页断路器监视利用断路器生产厂商提供的数据用于检修计划电站电源电压水平特性监视和报告直流电压状态使用SELogic控制方程开发传统和用户专用的控制系统两个独立的整定值组可用于多种保护和控制情况完整的高精度测量表计排除了对外部测量表计的依赖7.4110kV保护配置选型热电事业部110kV变电站控制保护设备：采用美国原装进口SEL微机保护装置。7.4.1110kV线路光纤差动保护配置SEL-387L光纤差动保护装置2套⑴电流差动保护、DTT直传远跳⑵负序、零序电流保护功能⑶I/O数量：6DI、14DO⑷通道技术：光纤双通道互为热备用；单模光纤最大通讯距离可达80KM。⑸通讯口个数：3个RS-232/1个RS-485口 第98页7.4.2110kV线路距离保护配置SEL-311C距离保护装置2套⑴距离保护⑵4段相间圆阻抗距离保护、4段独立的接地圆阻抗和4段独立接地四边形阻抗保护，还有4段独立的反映相间和接地故障的负序、零序电流保护，且四边形阻抗特性充分保证了经过过渡电阻接地故障时可靠且有选择地切除故障。⑶相/线电流、电压以及输入/输出元件，频率、阻抗方向、同期等保护功能。⑷电量测量：Vdc、V、I、P、Q、f、COSφ、kWh、kVarh⑸I/O数量：6DI、8DO⑹通讯口个数3个RS-232/1个RS-485口7.4.3110kV低周逆功率解列、同期闭锁、负荷联切保护、备自投配置SEL-351微机保护装置2套⑴低周逆功率解列、同期闭锁、2段负荷联切保护、检同期备用电源自投⑵复合电压过流后备保护、过电压、低电压、方向过流（相、负序、零序）、过负荷、反时限过电流、低频/过频保护、同期检测、电压回路断线报警、三相四 第98页次重合闸、4个独立功率方向元件等⑶电量测量：Vdc、V、I、P、Q、f、COSφ、kWh、kVarh⑷I/O数量：14DI、20DO⑸通讯口个数：3个RS-232/1个RS-485口7.4.4110kV母差保护配置SEL-487B母线差动保护保护装置1套⑴电流差动保护、⑵零序电流保护功能⑶I/O数量：6DI、7DO＋1DO（ALARM）⑷通讯口个数：3个RS-232/1个RS-485口7.4.5110kV线路操作配置SZD-12操作箱2台实现断路器控制回路的操作合闸、跳闸以及合、跳闸回路监视功能，本操作箱内带防跳回路，其电流为0.5～8A自适应，满足各种操作机构跳闸电流的要求。 第98页7.4.6110kV1#、2#主变保护7.4.6.1主变保护：配置SEL-587两卷变压器差动保护装置2套⑴2和5次谐波制动差动、双折线比例制动、差动速断、高压侧速断、过流、负序、零序后备保护；⑵I/O数量：2DI、4DO＋1DO（ALARM）⑶通讯口：1个RS-485口7.4.6.2高低压侧后备保护：配置SEL-351A微机保护装置4套⑴复合电压过流后备保护、过电压、低电压、方向过流（相、负序、零序）、过负荷、反时限过电流、低频/过频保护、同期检测、电压回路断线报警、三相四次重合闸等⑵电量测量：V、I、P、Q、f、COSφ、kWh、kVarh⑶I/O数量：6DI、7DO＋1DO（ALARM）⑷通讯口个数：3个RS-232/1个RS-485口7.4.6.3非电量保护：配置SZD-11S重动箱，2套实现温度、瓦斯、压力释放开关等非电量保护。 第98页7.4.7110kV监控配置选型110kV进线、主变、35kV线路：配置加拿大PML-ION7500电能质量监测装置。⑴实时监控与计量功能：ION7500直接接PT、CT的二次侧，交流采样，测量Va、Vb、Vc、Vref、Ia、Ib、Ic、3Io、kW、kVAR、kVA、CosΦ、Hz、kWh、kVARh、需量、电压电流不平衡度、分时记费，8路DI（还可扩展８个DI）、7路DO，还有备选的V4和I5供用户接入测量量，计量精度通过KEMA认证的IEC606870.2S级。⑵基本电能质量监测功能：ION7500的实时谐波分析可到63次、电压上冲下陷、可靠性检测（9个9），三相电压不平衡度分析、电力系统频率漂移监测，接地电流监测。同时具有电能质量数据的定时记录（秒、分钟、小时可设定）、事件记录（分辩率1ms）。⑶电压波形捕捉和故障录波功能：ION7500最高每周波采样128点，能捕捉所有电压、电流通道的波形，分析干扰源。谐波分量超标、畸变率超标、电压有效值超标、冲击负荷投切、短路故障等均可启动电压波形与故障录波记录，捕捉电压波形细微的变化。ION7500在启动一次96周波（1.92秒）故障录波后进入10秒的高速定时记录，每半周波记录一次有效值或电压电流包络线。因此对于一次启动，可记录长达 第98页12秒的故障前后的电压波动。ION7500可连续启动10次，用于评估冲击性负荷的动态过程，及其对相邻电压敏感性负荷的不良影响。⑷谐波监视功能：包括电压、电流2～63各次谐波畸变率、总谐波畸变率、偶次谐波总畸变率、奇次谐波总畸变率，并且能在装置本体的大屏幕液晶显示屏上显示谐波棒图，也可通过上位机显示。⑸顺序事件记录容量选择：电能质量指标超标立即起动事件记录功能，会远传给监测管理中心存储。⑹通讯功能：ION7500有2个标准的RS-485通信口（其中一个可选配为RS-232通信口），还可选配一个10Base-T和一个10Base-FLEthernet通信口（或一个内置的33.6KModem），可同时与4个并行工作的监控中心通信。其提供DNP3.0、Modbus、ION、Lon通信规约，可作为独立的智能前端，融入大型电力系统，其中Modbus分别有主站和子站功能。⑺逻辑编程与控制：ION7500具有逻辑编程功能，能把模拟量和I/O状态结合逻辑编程。并能逻辑编程来实现比较复杂的分时记 第98页7.535kV线路光纤差动距离保护配置SEL-311L光纤差动保护装置；对侧相对应配置SEL-311L光纤差动保护装置⑴光纤电流纵差为主保护，完整独立的距离和方向后备保护，DTT直跳逻辑⑵（复闭）电流保护、过电压、低电压、过负荷、反时限过电流、低频/过频保护、同期检测、电压回路断线报警、三相四次重合闸等保护功能⑶通道技术：光纤双通道互为热备用；单模光纤最大通讯距离可达80KM⑷电量测量：Vdc、V、I、P、Q、f、COSφ、kWh、kVarh⑸I/O数量：6DI、14DO⑹通讯口个数3个RS-232/1个RS-485口7.6发电机保护7.6.1发电机保护配置SEL-300G发电机保护装置，实现发电机保护。7.6.1.1发电机保护•发电机定子接地保护 第98页•发电机复合电压过流保护•发电机定子过电压保护•定子绕组对称过负荷，•发电机机端PT断线保护•CT断线判别•失磁保护•热工保护等非电量保护•励磁一点接地保护•励磁二点接地保护•发电机励磁机过负荷保护•逆功率保护•发电机频率异常保护7.6.1.2发电机后备保护复合电压过流后备保护、过电压、低电压、过流、过负荷、三相四次重合闸等，由发电机保护SEL-300G实现。 第98页7.6.1.3分支电抗器保护配置SEL-587两卷差动保护装置1套⑴2和5次谐波制动差动、双折线比例制动、差动速断、高压侧速断、过流、负序、零序后备保护；⑵I/O数量：2DI、4DO＋1DO（ALARM）⑶通讯口：1个RS-485口7.6.1.4非电量保护配置SZD-11S重动箱1套实现温度、瓦斯、压力释放开关、实现发电机热工保护等非电量保护。7.6.2发电机监控配置加拿大PML-ION7500电能质量监测装置。7.6.2.1实时监控与计量功能ION7500直接接PT、CT的二次侧，交流采样，测量Va、Vb、Vc、Vref、Ia、Ib、Ic、3Io、kW、kVAR、kVA、CosΦ、Hz、kWh、kVARh、需量、电压电流不平衡度、分时记费，8路DI（还可扩展８个DI）、7路DO，还有备选的V4和I5供用户接入测量量， 第98页计量精度通过KEMA认证的IEC606870.2S级。7.6.2.2基本电能质量监测功能ION7500的实时谐波分析可到63次、电压上冲下陷、可靠性检测（9个9），三相电压不平衡度分析、电力系统频率漂移监测，接地电流监测。同时具有电能质量数据的定时记录（秒、分钟、小时可设定）、事件记录（分辩率1ms）。7.6.2.3电压波形捕捉和故障录波功能ION7500最高每周波采样128点，能捕捉所有电压、电流通道的波形，分析干扰源。谐波分量超标、畸变率超标、电压有效值超标、冲击负荷投切、短路故障等均可启动电压波形与故障录波记录，捕捉电压波形细微的变化。ION7500在启动一次96周波（1.92秒）故障录波后进入10秒的高速定时记录，每半周波记录一次有效值或电压电流包络线。因此对于一次启动，可记录长达12秒的故障前后的电压波动。ION7500可连续启动10次，用于评估冲击性负荷的动态过程，及其对相邻电压敏感性负荷的不良影响。7.6.2.4谐波监视功能包括电压、电流2～63各次谐波畸变率、总谐波畸变率、偶次谐波总畸变率、奇次 第98页谐波总畸变率，并且能在装置本体的大屏幕液晶显示屏上显示谐波棒图，也可通过上位机显示。7.6.2.5顺序事件记录容量选择电能质量指标超标立即起动事件记录功能，会远传给监测管理中心存储。7.6.2.6通讯功能ION7500有2个标准的RS-485通信口（其中一个可选配为RS-232通信口），还可选配一个10Base-T和一个10Base-FLEthernet通信口（或一个内置的33.6KModem），可同时与4个并行工作的监控中心通信。其提供DNP3.0、Modbus、ION、Lon通信规约，可作为独立的智能前端，融入大型电力系统，其中Modbus分别有主站和子站功能。7.6.2.7逻辑编程与控制ION7500具有逻辑编程功能，能把模拟量和I/O状态结合逻辑编程。并能逻辑编程来实现比较复杂的分时记费功能。7.76kV（10KV）系统保护7.7.16kV（10KV）进线备自投保护配置SEL-351A复闭电压电流保护装置 第98页⑴复合电压过流后备保护、过电压、低电压、方向过流（相、负序、零序）、过负荷、反时限过电流、低频/过频保护、同期检测、电压回路断线报警、三相四次重合闸等保护功能，利用SEL逻辑功能实现进线6kV备自投。⑵电量测量：V、I、P、Q、f、COSφ、kWh、kVarh⑶I/O数量：6DI、8DO⑷通讯口个数：3个RS-232/1个RS-485口7.7.26kV（10KV）出线、变压器保护配置SEL-351A复闭电压电流保护装置⑴复合电压过流后备保护、过电压、低电压、方向过流（相、负序、零序）、过负荷、反时限过电流、低频/过频保护、同期检测、电压回路断线报警、三相四次重合闸等保护功能，利用SEL逻辑功能实现进线6kV备自投。⑵电量测量：V、I、P、Q、f、COSφ、kWh、kVarh⑶I/O数量：6DI、8DO⑷通讯口个数：3个RS-232/1个RS-485口 第98页7.7.36kV（10KV）电动机保护配置SEL-749M专用电动机保护装置⑴电流速断保护⑵过负荷保护⑶欠/过电压保护⑷频繁启动保护（启动时间间隔保护）⑸低频率保护⑹堵转保护⑺I/O数量：5DI、7DO⑻通讯口个数：1个RS-232/1个RS-485口7.7.46kV（10KV）线路监控配置PMC-560电能质量监测装置。⑴实时监控与计量功能：PMC-560直接接PT、CT的二次侧，交流采样，测量Va、Vb、Vc、Vref、Ia、Ib、Ic、3Io、kW、kVAR、kVA、CosΦ、Hz、kWh、kVARh、需量、电压电流不平衡度、分时记费，12路DI、3路DO。 第98页⑵基本电能质量监测功能：PMC-560的实时谐波分析可到56次、三相电压不平衡度分析、电力系统频率漂移监测，接地电流监测。同时具有电能质量数据的定时记录（秒、分钟、小时可设定）、事件记录（分辩率1ms）。⑶电压波形捕捉和故障录波功能：PMC-560最高每周波采样128点，能捕捉所有电压、电流通道的波形，分析干扰源。谐波分量超标、畸变率超标、电压有效值超标、冲击负荷投切、短路故障等均可启动电压波形与故障录波记录，捕捉电压波形细微的变化。PMC-560在启动一次36周波（0.72秒）故障录波后进入10秒的高速定时记录，每半周波记录一次有效值或电压电流包络线。因此对于一次启动，可记录长达12秒的故障前后的电压波动。PMC-560可连续启动10次，用于评估冲击性负荷的动态过程，及其对相邻电压敏感性负荷的不良影响。⑷谐波监视功能：包括电压、电流2～56各次谐波畸变率、总谐波畸变率、偶次谐波总畸变率、奇次谐波总畸变率，并且能在装置本体的大屏幕液晶显示屏上显示谐波棒图，也可通过上位机显示。⑸顺序事件记录容量选择：电能质量指标超标立即起动事件记录功能，会远传给监测管理中心存储。 第98页⑹通讯功能：PMC-560有标准的RS-485通信口（其中一个可选配为RS-232通信口）。其提供DNP3.0、Modbus、PML通信规约。7.8中央控制室7.8.1中央控制室电源选择配置5kVA逆变电源，以保证交流失电后持续供电。(一路直流电源输入,一路交流电源输入)。7.8.2GPS校时系统为了统一系统的时间，使事故分辨率达到1ms。全系统配置一台带IRIG-B时钟码输出的高精度GPS同步时钟，对时采用硬件对时，对时精度1ms，机内无晶振，永无漂移之忧，脉冲定时精度1us。7.8.3中央主站监控服务器配置HP高性能、高可靠性服务器（P42.8G/512M/120G/DVD/100M双网卡），专用键盘和鼠标等配件，安装系统监控组态软件，可完成系统全面监控和远动功能。服务器装设防火墙和正版杀毒软件，以保证系统的安全可靠运行，也是中央操作人员或维护人 第98页员的人机接口界面，并选用2台三星21寸液晶显示器显示所有操作界面；2台服务器和液晶显示器均安放在中央控制室的控制工作台上。7.8.4中央主站工作站服务器配置HP高性能、高可靠性服务器（P42.8G/512M/120G/DVD/100M双网卡）作为工作站服务器，专用键盘和鼠标等配件，并选用一台三星17寸液晶显示器；以实现：⑴建立开放型生产管理信息网络数据库，存储实时、历史数据。⑵数据经过处理和组织以图形和报表等方式形象直观地表达出来。⑶当生产出现问题或事故时，能及时准确地调出相关数据进行分析。⑷通过网络可以方便地获得及时、准确、一致的各种信息。⑸改变传统的管理模式，由事后处理变为事先管理。⑹实时历史数据库能加入关系型数据库中，以便今后能与信息网络实现无缝联结。7.8.5中央控制室主站打印机选配一台EPSON1600KIII高速宽行打印机作为事故报警打印，再选配一台EPSON2020高速激光A3打印机作为报表打印和组态画面打印。 第98页7.8.6综合微机保护、监控单元综合微机保护、监控单元均分散安装于各分配电所的高压开关柜上，110kV部分在主控室内集中组屏。7.8.7多功能智能表各分配电所的进线及馈线装设有多功能智能表，多功能智能表具有通讯功能，并实现和分站及中央主站系统的通信。7.8.8直流屏、小电流选线和电能计量设备分配电所均配直流屏、小电流选线和电能计量设备，带通信口，均可接入分站及中央主站监控系统中。7.8.9实时监视配电所均可就地或者远方实时监视本站主接线图和设备参数和运行情况，并能够进行分合闸操作、参数设置等；分站就地LCD显示器可安放在就地的通信总控单元屏柜上。 第98页7.8.10网络交换机和网络配件配置网络交换机、光纤转换器、光纤接头、光纤跳线、光纤终端盒等，以满足100M以太网络的网络接口的连接和数据传输。7.8.11防火墙和杀毒软件选用瑞星和KV最新版防火墙和杀毒软件，以保证监控系统的安全可靠运行。7.8.12操作系统和监控软件操作系统采用Windows2000Server中文正版软件平台；系统监控组态软件采用具有完全自主知识产权的全中文PECSTAR2.0双机双网版软件；深圳中电的变电站综合自动化软件PECSTAR2.0是通过认证的专业软件，并获国家注册。深圳中电有众多电力和大型企业变电站业绩，充分了解企业用户的需求，系统应用软件功能开发方面也特别重视大型企业的特殊需要，比一般综合自动化软件增加了许多对大型企业有价值的功能，如电压波动等电能质量分析，分析报告和趋势报告等，可帮助用户提高运行安全可靠性。该软件是面向对象的程序设计，模块化程序结构；界面友好、简洁、直观，具有全中文的在线帮助功能；具有功能强大的编辑功能，可在线编辑 第98页各种画面；并具有多媒体声光报警信号系统。监控软件已全面考虑到系统的安全问题，分级用户操作口令；同时系统应有良好的容错能力和强大的扩展能力，当软、硬件功能与数据采集处理系统的通讯出错，以及当运行人员或工程师在操作过程中发生一般性错误时，均不会影响到系统的正常运行。对意外情况引起的故障，系统具备自恢复能力；该软件具有强大的扩展能力，如直流屏、小电流接地选线装置、电能计量计费装置等IDE智能设备均可接入该综合自动化系统，系统可经各种通信方式和各种国内标准规约实现远动功能，我们针对企业特点还可以以太网方式与企业的监控中心互联。7.8.13中央控制室工作台110KV变电站中央控制室配置木质中央工作台，规格为6000mmX800mmX700mm；HP主站服务器、工作站服务器、液晶显示器等放置在工作台上。7.8.14通信屏110KV变电站中央控制室配置通信控制屏，规格为600mmX800mmX2260mm；可将通信管理器、通信转换器、光纤收发器、网络配件设备等设备置于屏内。 第98页第8章系统主要功能TranSys以Windows2000为操作系统平台，全Windows中文界面。监控系统功能严格遵循电力系统行业标准，由我公司开发上位机组态软件，也支持特殊的功能模块。8.1数据采集功能每一间隔或设备的U、I、P、Q、Cosφ、KWH、KVARH、f、谐波、变压器温度等各种实时数据。开关和隔离刀闸状态、接点状态等各种状态量。保护信号，包括保护动作信息、事件顺序记录信息、保护装置工作状态。利用表格显示时实与整点数据。图形CAD提供实时主接线图、继电保护配置图、开关量状态、动态数据、主变的负荷及电流监视、主要参数趋势曲线、设备运行状态等显示。8.2事故报警和记录功能1ms顺序事件记录（SOE）上位机设定U、I、P、Q、Cosφ、f的上限、上上限、下限、下下限的限值，越限 第98页报警，限值可人工修改开关量变位报警，事故跳闸，并推出事故画面分类记录报警事件的日期和时间报警事件启动事故追忆控制操作记录、设备运行状态记录、保护动作记录、事故记录、系统异常记录、系统设置记录、通信故障等记录，可显打印电压、电流故障录波高次谐波测量和越限监视其它可能的记录8.3统计分析、报表、打印等功能提供计算工具，分类整理实时采集和记录所有电量分时计费小时、日、月、年电能统计用户定义的最大值、最小值、电压合格率、负荷率统计用户自定义报表格式和计算方法 第98页所有画面打印、报表定时和召唤打印、事件打印实时数据库和历史数据库保留3年记录8.4控制操作功能经键盘执行各110kV、10kV变电站断路器的控制，实现某线路送/停电等各项安全顺序操作。8.5人机接口人机接口LCD监视器能提供灵活的人机交互联系，能提供各110kV、10kV变电站正常的运行显示，调用各种数据、报表及运行状态图，参数图等画面（监视内容完全满足用户要求）。8.6事故报警、预告记录功能8.6.1在系统发生事故或运行设备工作异常时，进行音响报警，推出事故的主画面性质和异常参数值。8.6.2延时跳闸、延时发信号的事故进行实时记录。8.6.3预告信号发出音响报警。 第98页8.7技术统计与制表打印功能根据运行需要进行电流、电压、有功功率、无功功率、频率、有功电度、无功电度的整点抄表累计；设备的运行工况时间统计以及特征值、负荷率的技术统计。并且能定时自动地或召唤制表打印机输出重要电量的实时负荷曲线（瞬时、小时、班、日、月）。注：由用户方提供最终报表格式样本。8.8定值设定功能监控主机根据权限显示和设定保护定值、保护投入和退出情况。8.9遥测、遥信、遥控、遥调四遥远动功能支持新部颁CDT远动规约，按照电力部门的远动要求与调度中心通信；多级口令功能。各项操作均有确认信息，经确认方能动作。8.10并列操作票功能根据提供的典型操作票，进行操作票的编辑、打印。 第98页8.11系统自诊断功能监控系统具有在线自诊断能力。可以诊断出通讯通道、计算机外设（打印机等）、前置机电源等故障，并进行报警和在系统自诊断表中记录。8.12应用系统维护功能提供在线软件、用于维护监控系统，并具有远程维护功能。第9章系统的主要性能指标9.1系统的可用性系统的设计充分考虑了在整个工程环境中的不同因素，以保证在现场安装调试后立即适用并进入稳定可靠运行，系统年可用率大于99.99%。9.2系统的可维护性系统的硬件、软件设备便于维护，各部件都具有自检和联机诊断校验的能力。软件有备份，便于工程师安装启动，应用程序易于扩充。 第98页9.3系统的可靠性系统在工程现场运行具有很高的可靠性，其平均无故障时间MTBF≥50000小时。9.4系统的容错能力软、硬件设备具有良好的容错能力，当各软、硬件功能与数据采集处理系统的通讯出错，以及当运行人员在操作过程中发生一般性错误时，均不影响系统的正常运行。对意外情况引起的故障，系统具备恢复能力。9.5系统的安全性正常情况下，硬件和软件设备的运行均不会危及配电站的安全稳定运行和工作人员的安全。9.6系统的抗电磁干扰能力系统具有足够的抗电磁干扰能力，符合IEC标准，确保在配电站中的稳定运行。9.7系统技术指标模拟量测量精度误差≤0.5% 第98页模拟量测数值在数据库中的更新时间≤1S状态量测变位在数据库中的反映时间≤1SSOE分辨率≤1ms画面实时调用响应时间≤2S画面实时数据刷新周期≤1S报警产生时间≤1S控制命令回答响应时间≤1S控制命令执行响应时间≤1S系统平均无故障时间（MTBF）≥50000小时系统抗电磁干扰能力符合IEC标准系统主要控制设备冗措能力双机双网系统可维护性优，设备带自检功能系统可扩展性以太网无限扩展 第98页第10章质量保证和售后服务10.1硬件质量保证10.1.1严格按照公司的质量保障体系，提供PML、PMC、SEL装置10年质量保证。凡属于PML、PMC、SEL装置本身的故障，质保期内中电公司负责免费维护或彻底更换。10.1.2对于系统配套的计算机、显示器、打印机提供一年质量保证。10.2软件质量保证10.2.1中电公司负责应用软件的三年免费升级。10.2.2应用软件升级往往需要操作系统软件升级和计算机硬件的升级(如更高档的CPU、更大的RAM等)，需要用户相应的配合。10.3售后服务10.3.1在用户遵守操作规程和维护保养手册的前提下，整套系统的使用寿命不小于十五年。在寿命期内中电公司负责提供备品备件，且只收取成本费。10.3.2质量保证期内，中电公司在接到用户故障通知时，24小时内派人抵达现场分 第98页析事故原因并予以修复。10.4培训中电公司负责提供全面的技术培训，使用户技术人员从系统的硬件和软件的各个方面完全掌握系统的调试、运行、和维护的技能。10.4.1系统在厂里调试期间，甲方需要到制造厂参与联合设计，乙方应提供相应的食宿方便。10.4.2系统安装过程中，用户应派技术人员到现场指导安装。10.4.3系统在现场安装完毕后，乙方技术人员应及时到现场调试，满足现场运行、生产、设计人员对画面、参数及报表软件调整的要求。10.4.4培训内容：PECSTARV2.0组态软件：操作系统安装和设置、组态软件安装和设置、调试、画面编辑、数据库定义、报表生成、事件设置、故障录波设置等组态软件培训。PML、PMC电能监测装置：整定值设置、调试、测试等方面的培训。常见故障的诊断和排除方法、紧急情况下更换备品备件的实际操作。 第98页10.4.5本部产品进行出厂调试同时对用户技术人员进行培训，用户技术人员参与系统组态和产品出厂调试的全过程。结束语致谢本论文在顾幸生教授亲切关怀和悉心指导下完成的。近三年来，顾老师在我的学习和论文方面倾注了大量的时间和精力，给予了我多方面的关怀和指导。顾老师渊博的知识、宽广的胸怀、严谨的治学作风、无私的奉献精神、对科学事业的执着追求对我产生了深远的影响，并将终身受益。在此论文完成之际，谨向顾老师表示衷心的感谢！在论文写作期间，得到了企业指导老师青岛炼化公司李振民副总经理的精心指导和大力帮助，在此表示衷心的感谢！在论文写作期间，还得到了王文涛、刘洋的大力帮助，在此表示感谢！ 第98页深深的感谢我的家人，特别是我的妻子，为了使我专心做论文，默默的奉献。是在他们多年来的大力支持下，我才顺利完成本论文的。最后要对曾经关心和帮助过我的老师、同学、同事、朋友表示由衷的感谢！参考文献[4]秦华标，李心广，赖声礼等电网综合补偿技术的研究华南理工大学学报(自然科学版)2000（11）：35～40'