无人值班变电站自动化系统设计技术规定.docx
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1、无人值班变电所自动化系统设计技术规定(送审稿)1范围本规定适用于220kV终端变电所和110kV及以下无人值班变电所自动化系统的工程设 计,所涉及的内容只包括此类系统设计的基本配置、主要功能、信息采集、硬软件要求、电 源、二次回路接口、电缆及敷设、防雷保护与接地等要求。对扩建、改造工程和同类型的企 业自备变电所也可参照执行。2引用标准本技术规定参照以下主要规范和标准编制:2.0.1 35110kV变电所设计规范 GB 50059922.0.2 35110kV无人值班变电所设计规程(正编制中)2.0.3火力发电厂、变电所二次接线设计技术规定NDGJ 98(正编制中)2.0.4电力工程电缆设计规范
2、GB 50217942.0.5继电保护和安全自动装置技术规程GB 14285932.0.6电力装置的继电保护和自动装置设计规范GB 50062922.0.7电测量仪表装置设计技术规程SDJ 9872.0.8地区电网调度自动化设计技术规程 DL 5002912.0.9交流电量变换为直流电量的电工测量变送器GB/T 13850.113850.22.0.10水电厂计算机监控系统基本技术条件DL/T 578952.0.11交流采样远动终端技术条件(报批搞)2.0.12远动设备及系统IEC 870(14)2.0.13保护通信配套标准1(待批稿)2.0.14监控、数据采集和自动控制系统所采用的定义规范和系
3、统分析ANSI/IEEE C37.13总则3.0.1为了适应电力工业对发展现代化信息网络的需要,确保变电所安全优质经济运行。 实现电网调度自动化,逐步达到变电所运行管理科学化和企业现代化的目标,满足用户对电 网供电可靠性、供电质量的要求。统一无人值班变电所自动化设计技术标准,特制订本规定。 3.0.2无人值班变电所自动化系统设计应根据实际需要并经过技术经济比较采用相应水平 的“变电所自动化技术”;必须贯彻我国的技术经济政策;应符合安全可靠、技术先进、经 济适用的要求,并在保障系统能长期安全运行的前提下,采用经过鉴定的、有成熟运行经验 的标准化、系列化产品。3.0.3设计一个自动化系统,应在明确
4、变电所主接线的特点,运行管理方式,调度关系和通 道条件的基础上,提出系统的设计技术规范书,落实设备的型号、规范和远传方式,并编制 实时数据库资料清册、显示画面图册、打印报表图册,设计系统与现场间衔接部分的二次接 线和安装接线图。3.0.4无人值班变电所自动化系统设计,除应遵守本规程外,尚应符合国家、行业颁发的有 关设计规范、标准的规定。4主要术语4.0.1 变电所自动化(Substation Automatization):是指将变电所的二次设备(包括控制、保护、信号、测量、自动装置、远动终端等)应用 自动控制技术、微机及网络通信技术,经过功能的重新组合和优化设计,组成计算机的软硬 件设备代替
5、人工对变电所执行监控、保护、测量、运行操作管理、信息远传及其协调的一种 自动化系统。它具备统一规划、整体管理、功能综合化(其综合程度可以因不同的技术而异), 结构微机化,操作监视屏幕化,运行管理智能化等特征。实施变电所自动化,可以尽量避免 数据的重复采集,逐步做到数据和信息的共享,具有计算机高速计算能力和判断功能,能方 便地监视和控制变电所内各种设备的运行及操作,为变电所的安全经济运行提供更可靠的保 证。4.0.2 无人值班变电所(No-Man Attended Substation):是指在当地无固定值班人员进行日常监视和操作的变电所,它属于变电所的一种运行管 理模式。变电所的操作和监控主要
6、由上级调度所或控制中心通过电网调度自动化系统的三遥 或四遥功能进行。实现变电所无人值班,必须提高变电所一、二次设备的可靠性。所内简单 的、单项操作,可由自动化系统来完成,对那些复杂的和涉及到系统运行方式的操作,则应 由上级调度或控制中心来完成。4.0.3 主控级(Main Control Level):指变电所中央控制级,其作用等同于上位机、后台机、主站,主要用于完成变电所的 综合数据处理、远方通信、显示/打印输出等功能。4.0.4 单元控制级(Unit Control level):指变电所按单元划分被监控设备后在现场建立的控制级,其作用等同于按对象分布的子 站、控制/保护单元,主要用于完成
7、数据的输入/输出、保护、控制、信号、测量等功能。4.0.5 前置机(Field Unit):指变电所的数据采集装置,其作用等同于下位机、远程终端装置(RTU),主要用于完成 数据输入/输出、预处理、也可经其直接进行远方通信。4.0.6 人机接口(Man-Machine Interface):指操作人员与计算机系统设备的联系,等同于人机联系或人机通信。4.0.7 分布式(Distributed):指资源逻辑或拓扑结构上的分布(未强调地理分布),强调从计算机结构的角度来研究处 理上的分布问题和功能上的分布问题。4.0.8 分散式(Decentralized):相对于集中式而言强调了要面向对象和地理
8、位置上的分散(未强调必须具备分布式的各 种条件)。4.0.9 分层式(Hierarchical):是从控制理论的角度来研究多个相互影响的系统(或设备)间的控制方法(方向),属于控 制系统理论的一个分支。4.0.10 开放式(Open):是遵循国际公认的操作系统和通信接口标准,人机接口标准,应用程序标准,能在不同 厂商生产的支撑平台上实现彼此间的内部互操作。4.0.11 数据采集(Data Aquisition):将现场的各种信号,转换成计算机能识别的数字信号,并存入计算机系统。4.0.12 数据处理(Data Processing):对每个设备和每种数据所进行的系统化操作,用于支持系统完成监测
9、、保护、控制和记 录等功能。4.0.13 事件(Event):系统和设备状态的不连续改变(指离散变化)。4.0.14 事件顺序(Sequence of Event):用于识别每个预定事件,把每个事件与其发生的时间联系起来,并按事件发生的顺序提 供事件数据的能力。4.0.15 事件分辨率(Event Resolution):事件发生时间可识别的最小值。4.0.16 开关量(Diqital Value):由“0”或“1”逻辑状态所代表的二进制变量。4.0.17 模拟量(Analog Quantity Valne):反映数学变量和物理变量的一种用标量值表示的连续可变信号。4.0.18 脉冲量(Pul
10、se Value):反映在一个短暂时间内一个幅度的变化,是一种终值和初值相同的间断式电信号。4.0.19 监控(Supervise Control):采用通过较少数目连接通道的多路传送技术,由操作员控制和监视远方设备的一种方 式。4.0.20 信息(Information):根据数据表示形式中所用的约定赋予数据的意义。4.0.21 故障(Fault):会使设备或系统完成功能的能力受限制的事件。4.0.22 响应时间(Response Time):从启动某一操作到得到结果之间的时间(小时计)。4.0.23 远程终端装置(Remote Terminal Unit (RTU):指电网调度自动化系统的
11、远程终端设备。4.0.24 通信接口(Communication Interface):计算机与标准系统之间的接口。4.0.25 串行通信(Serial Communications):两台设备间(或称为点对点间)的所有信息通过单一通信通道串行传输的一种方法。4.0.26 通信规约(Communication Protocals):启动和维持通信所必需的严格步骤(指数据传送格式的约定和规则)。4.0.27 局域网(Local Area Network):局部区域计算机网络的简称,它遵循国际公认的开放式高速网络规则,能实现操作系统 互相间的通讯和计算机之间的互连。4.0.28 现场总线(Loca
12、l Bus):由不同公司推出,执行不同规约的现场设备之间连接的总线,能实现小批量数据的中、 低速率传输,在电气特性上,可互连(如采用RS-485实现连接)。4.0.29 电磁兼容性(Electromagnetically Compatibility (EMC):设备对外界电磁场容忍能力的一种量度。4.0.30 电磁干扰(Electromagnetic Interference(EMI):从设备中辐射出的电磁场的一种量度。4.0.31 平均故障间隔时间(Mean-Time-Between Failures (MTBF):工作设备的故障之间所能期望的(指一种统计学的期望值)的时间(h)。4.0.3
13、2 平均维修时间(Mean Time to Repair(MTTR):使故障设备恢复正常工作所能期望的时间(h)。4.0.33 可利用率(Sythesize Availability):可使用时间与可使用时间+故障时间之比。4.0.34 可扩充性(Expansibility):系统具有能增加容量或提供附加功能的能力。5系统要求及配置5.1系统要求5.1.1实施变电所无人值班,应配置相应的自动化系统,该系统是一项系统工程,设计方 案必须服从地区电网自动化规划的需要。它属于整个规划中最基础的环节,应围绕其在规划 中所承担的任务进行。5.1.2实现变电所的自动化应考虑实用,注重经济效益:(1) 有利
14、于全系统的安全、稳定控制和事故/故障处理,提高运行的可靠性、经济性,进 一步保证供电的质量;(2) 简化变电所自动化设备及有关二次设备的硬件配置,避免重复;(3) 减少变电所二次设备间的互连线,节约控制电缆和电流互感器、电压互感器的负载;(4) 减少变电所的建筑面积,减少安装施工和维修工作量,以期降低工程的总造价及运 行费用。5.1.3无人值班变电所可在调度所或控制中心(集控站)控制。对于无人值班变电所数量不多的调度所,宜采用调度端一变电所直接监控结构。对于无 人值班变电所数量较多的供电网,可设控制中心,该控制中心可单独设置或设在被监控变电 所群的某一中心变电所,也可与调度中心合投在一起,实现
15、调度端一控制中心一变电所间接 监控结构。调度与被控变电所之间必须提供必要的通信手段,以保证电网调度自动化系统、 控制中心自动化系统、变电所自动化系统互相之间的可靠通信。5.1.4应在已配置电网调度自动化系统的基础上,根据电网所在地区的经济发展水平和变电 所在电网中所处的地位,贯彻“实施变电所无人值班时应具备的必要条件”,确定自动化系 统的配置原则和设计方案。对新建的无人值班变电所,经过技术经济比较后可采用自动化系 统;对原有变电所再扩建或改建成无人值班变电所,应考虑在原有常规二次接线的基础上加 装可靠的自动化设备,以适应远动装置实现四遥功能(遥控、遥测、遥信、遥调)的要求。5.1.5应统筹兼顾
16、无人值班变电所自动化系统设计的整体一致性、设备可靠性和配套完整 性,合理规划变电所的一次、二次设备和接线。不仅应满足电网调度自动化的需要,还应规 划好无人值班变电所的运行、管理、维护模式。5.1.6在确定系统结构时,宜根据不同用户的实际需求和可能,以及维护方式的不同,谨慎 地选择冗余配置方式及开放式的支持环境。为避免系统中局部设备故障导致系统故障的扩 大,应提高各部分设备的可靠性,并应保持上下位(前后台)设备有一定的独立性。5.1.7变电所自动化的成功实施,很大程度上依赖电气一次设备的可靠性和可操作性,在可 能的条件下应选用可靠的一次设备和尽量简化主接线的设计。5.2 系统配置5.2.1无人值
17、班变电所的自动化系统可根据变电所的规模、容量和重要程度,采用不同结构 的自动化系统。逐步实现硬软件及元件设备的模块化、标准化、努力降低成本。5.2.2对供电连续性要求不高(指允许停电的)的10kV、35kV、66kV 一般城镇或农村变电所 (以下简称III类变电所):(1) 功能要求:宜包括遥测、遥信、防止误操作、人机联系、自诊断等功能,对重要的 断路器也可设遥控功能,不宜设遥调功能。(2) 结构配置:宜采用集中式系统结构,宜单机配置。(3) 保护配置:对简单的电流电压保护可采用微机型保护和监控合并的配置方式。(4) 布置方式:宜采用集中处理分散布置也可采用集中处理集中布置。5.2.3对110
18、kV终端用户变电所,35kV、66kV城镇居民、企业密集的区域变电所(以下简 称II类变电所):(1) 功能要求:同I类变电所,有具体需求时可增设遥调和管理功能。(2) 结构配置:可采用分布式系统结构,宜单机配置。(3) 保护配置:宜选用监控与保护独立配置的方式,并以微机型设备为主。(4) 布置方式:可采用分布处理集中布置,也可采用分布处理分散布置的方式。5.2.4对220kV终端变电所,110、66、35kV重要的负荷枢纽点区域变电所(以下简称I类 变电所):(1) 功能要求:同II类变电所。(2) 结构配置:可采用分布式系统,重要的场合也可采用分层分布式系统。宜以双机配 置为主。(3) 保
19、护配置:同II类变电所。(4) 布置方式:同II类变电所。5.2.5因系统规划需要也可采用水平相当的其它型式的系统配置方式。5.3 系统结构变电所自动化系统的结构可划分为以下类型;但也可选择其它类型的系统结构。5.3.1集中式系统:由单个或少量CPU(或单片机)组成的,采用硬软件结构连接比较紧密的 系统以完成变电所的全部功能:(1) 采用系统硬件、数据、处理等均集中配置的一台主机来完成变电所的全部功能。(2) 采用由前置机和后台机构成的集控式结构,由前置机完成数据的输入/输出的保护、控制、监测等数据收集功能,后台机完成数据处理、输出及远方通信等功能;(3) 采用集中式和分布式混合配置的系统:按
20、前端采集、处理采用分布方式,经串行通 信(或现场总线)连接至后台机再进行集中处理、输出及远方通信。5.3.2分布式系统:按变电所被监控、保护对象或系统功能,分布设置多台计算机单功能设 备,并将它们连接到能共享资源的网络(或现场总线)上实现分布式处理。5.3.3分层分布式系统:按变电所的控制层次、被控对象的要求分别设置主控级、分控级、 单元控制级设备,控制层之间可采用星形网络或总线网络实现通信连接。5.4 布置方式自动化系统可采用以下布置方式:5.4.1采用集中布置可包括以下方式:(1) 当变电所占地面积较小,主设备布置比较紧凑,可采用集中式系统、集中组屏,将 全部系统设备布置在控制楼的主控制室
21、内。(2) 虽采用分布式、分层分布式系统,但集中组屏,仍将全部系统设备集中布置在控制 楼的主控制室及继电保护室内。5.4.2当变电所占地面积较大,主设备布置比较分散,采用设备分散布置有比较明显的技术 经济效益,可选用分布组屏,分散布置的以下方式:(1) 在靠近配电装置处按电压等级设置少数几个继电保护室,将各侧的保护、监控设备 分别布置在相应的保护室内。(2) 按单元或按一串设备设置单元土建小室。分别布置各自的保护或监控设备。(3) 将保护、监控单元设备布置在靠近断路器设备及高压开关封闭柜近旁。(4) 将保护、监控单元设备布置在高压开关柜及断路器的控制柜内。5.4.3应考虑为分散布置的保护、监控
22、设备配置良好的运行、调试条件。(1) 继电保护室(含按单元配置的土建小室)应考虑防潮、防虫、通风、电磁屏蔽等条件。(2) 直接安装在一次设备近旁或安装在一次设备内的保护、监控单元盒尚应考虑抗干扰、 防振、温度等抗恶劣环境等问题。6 系统功能6.0.1自动化系统根据变电所的类型可包括下列功能:(1) 数据采集与处理;(2) 控制与电压、无功功率调节;(3) 保护;(4) 人机联系;(5) 通信与接口;(6) 安全防误操作闭锁;(7) 自诊断;(8) 管理;(9 )电源与保安设备监视。6.1数据采集与处理6.1.1收集变电所被监控设备的实时运行数据可按数据性质包括下列内容:(1) 模拟量;(2)
23、开关量(含状变量、异常报警量和保护动作信号量)(3) 脉冲量;(4) 通信数据。6.1.2变电所自动化系统的模拟量输入、脉冲量输入采集回路设计应符合SDJ9电测量仪 表装置设计技术规程和DL 5002地区电网调度自动化设计技术规程的要求。6.1.3对电气模拟量的采集宜满足如下基本要求:(1) 应符合交流采样远动终端技术条件(报批稿)的规定;(2) 交流输入端的变流器件严禁开路,变压器件严禁短路,上述器件应能经受高频干扰 波、耐压试验的冲击和满足系统测量精度的要求;(3) 满量程应有20%的裕度;(4) 在交流电压波动、电流突变、频率变化、振动、负载不平衡、温度影响、高频干扰、 冲击、超量限以及
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