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ASAT-DAP平台产品在中高压变电站的应用

供稿:asat-tech 2006/9/11 9:09:00

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DAP平台的产品包括:
 DCM/PCM系列:自动化系统通信服务器,支持多协议数据采集、处理和服务,可加载多种自动化功能模块以实现完整的SA、DA应用,PCM还可实现保护信息的采集和预处理。
 PowerView:与DCM/PCM的嵌入式SCADA功能配合,实现完整的SCADA/HMI应用。
 PMS:保护管理系统,与PCM协作,对保护设备进行全面管理,并对保护数据、信息进行全面的分析和利用。
1 应用方案
如下图所示,是DAP平台系列产品在中高压变电站的应用示例,图中变电站为220KV电压等级。系统采用分层分布式架构,不仅完成变电站的综合自动化功能,进行实时数据的监视、控制和管理,还可实现对变电站的准实时信息、历时信息的采集和处理。系统的基础是间隔层的PCM,系统的核心数据处理和通信设备是DCM,上层应用系统采用PowerView和PMS软件平台。系统中的各个智能设备和终端的时钟通过通信层的DCM的串口硬输出、NTP/SNTP服务等方式来校正,而DCM的时钟可通过GPS模块的IRIG-B、PPS、串口等接口来采集。

图表
图表 1 在中高压变电站的应用示例

系统配置:
 间隔层:采用PCM系列产品,完成数据采集、保护数据预处理的功能,并实现分布式的嵌入式SCADA的HMI服务。可以通过PCM实现双通道冗余数据采集方式,并可以实现双机冗余和软切换/硬切换的运行方式,并可以通过光纤环网或以太网接入控制网络。
 通信层:采用DCM系列产品,它通过PCM对全站数据进行集中和处理,并通过多协议的转换,实现各信息、控制系统之间的数据共享,同时,实现各种上层管理、控制系统与现场采集网络的隔离与安全访问控制。通信层可以通过TCP/IP网络或者传统的串行接口与其它系统通信。一般情况下,通信层的DCM采用双机冗余和硬切换的运行方式。
 站控层:采用PowerView系统,实现变电站后台监控系统的SCADA/HMI功能;采用PMS实现专业的保护管理功能。站控层网络可以采用双以太网,HMI工作站的功能和数量可按需设置。
2 方案说明
高电压等级变电站中,站内不同电压等级的线路及主变测控装置、保护装置分散组屏安装于各小室中。对220 KV—500 KV的设备,保护相对独立,控制和测量合一,保护多为双备份配置,因此用一台PCM通信服务器完成一个间隔设备的信息采集和处理,构成一个相对独立的子系统,以提高可靠性,220KV-500 KV等级内的几个间隔就有对应的几个子系统。110 KV及35 KV 设备多采用保护与监控合一的微机保护装置,组屏安装在保护室内,采用1台2U的PCM与110KV线路保护和测控装置通信,采用1台1U的PCM与35KV线路保护和测控装置通信。
2.1 系统通信
本方案中,系统通信结构清晰,组态灵活,方便于运行和检修。冗余的通信系统分层分布,功能互不干扰,任何一台DCM/PCM出现故障或者撤出运行,都不影响系统的正常功能,整体的可靠性和安全性极高。
1、间隔层:
间隔层的PCM的通信接口支持:
 RS232串行接口的点对点连接;
 RS485/422总线式连接;
 CAN bus总线连接;
 Lonworks网络连接;
 TCP/IP以太网络接口连接;
PCM可支持的通信协议包括:
 CDT和扩展CDT
 DNP3.0,兼容国际和国内厂商的各种功能扩展
 Modbus ASCII/RTU/TCP
 IEC-870-5-101/102/103/104,兼容国际和国内厂商的各种功能扩展
 部颁多功能电能表通讯规约(DL/T 645-1997)和ABB电能表规约
 SEL的FastMeter规约
 ABB的SPABus规约
 AREVA(ALSTOM)的Courier规约
 SC1801和μ4F规约
间隔层的通信能力满足接入国际国内厂商标准或自定义的多种通信协议要求。针对常用的各种智能设备,PCM/DCM提供完备的IED Library,方便用户快速建立PCM与智能设备之间的通信连接。
2、通信层:
通信层DCM双机采用以太网与SCADA/HMI系统、PMS系统,以及其它上级调度系统、集控站或其它保护管理系统等进行通信。DCM支持的远动通信协议与PCM相同。
由于采用双以太网,所以每个实际信息点的数据都有两个独立的通道发送至每个上层系统,可实现对多主站的多通道冗余。DCM与调度自动化系统及其它系统进行网络通信时,相互交换的数据、信息,在安全机制下,可不受限制。
管理层以太网络与间隔层的通信网络之间的隔离与路由,通过通信层的DCM上综合的IT应用功能(包括NAT Server/防火墙、路由器)来实现。通信层与站外任何系统的“连通、隔离、安全”控制也由DCM完成,同时,DCM可与上层系统配合实现远动数据加密传输。
3、管理层:
变电站管理层后台监控系统通过DCM双机冗余而组成冗余通信架构,负责全厂的实时监控和运行管理。
如果SCADA、PMS等系统,需要通过DCM/PCM发送控制命令,冗余的DCM双机、PCM双机会通过内部关联的逻辑判断来决定由哪一个主机下发命令,而另一个主机会截留控制命令,这样就能保证双机冗余时的控制输出的安全。
2.2 SCADA功能
站内220KV-500KV 部分按设备间隔,每一个间隔用PCM组成一个子系统,完成该间隔设备的综合自动化功能:包括当地功能;远动功能;闭锁控制功能;监测和报警。实现在采集实时数据的同时,采集保护定值、录波图等非实时数据。各种SCADA实时数据,可通过通信层DCM传送到需要这些数据的各后台系统,实现现场数据共享,同时也完成对微机保护远方监视,进行远方透明访问。
由PCM组成的220KV、110KV、35KV各子系统,都实现综合自动化,包括设备的遥测、遥信、遥控等远动功能;当地功能可实时显示并记录电气设备的正常、异常运行和事故状态下的各种数据和状态,实现断路器及刀闸的就地控制。
这些子系统除采集SCADA系统所需的实时数据外,还可与直流电源、电能表进行通信,也可以和自动装置、故障录波装置等进行通信,采集电度量、故障录波图等数据,采集这些常规RTU 无法采集的数据传送到厂站层进行必要的分析、处理;
如有必要,子系统也可以采用双机冗余方式运行,双机切换通过网络进行。
各子系统无需配备就地监控PC工作站,平时通过网络连接可直接访问指定的PCM子系统。如维护或工作需要,可以用便携机到现场与PCM通信,可方便地显示该子系统画面及各种数据,并可分析各通道的通信状况,修改子系统接线图和数据库。在专门的管理工具PowerStudio配合下,这部分的系统组态及维护十分方便。
本方案中,间隔层的PCM提供嵌入式SCADA功能,使得上层管理系统可以通过PowerView来浏览PCM的HMI服务,实现远程对系统的访问和控制。可以实现的功能如下:
 可配置的基于当地和网络的嵌入式HMI
 单线图
 告警信息生成,告警显示
 实时告警和确认
 SOE报告和数据浏览
 设备状态、通信状态监视和记录
 报告生成器,输入/输出工具
 Comtrade Viewer
 电能数据浏览
 全景和缩放
 带口令的远程/当地控制
 向不同用户授权不同级别登陆口令
 支持多种语言
系统的后台操作按两个操作员同时进行考虑,一个值班员进行操作,另一值班员进行监护,如发出重要操作指令(遥控、遥调等),只有两个后台协同,才能完成对设备的控制操作。
变电站的实时数据在线统计、VQC、 就地和远方控制、五防等功能,全部在DCM上完成。时段历史数据库存储、实时数据共享库的发布也由DCM实现,站内后台系统除了保护维护工作站,其它工作站可以实现瘦客户端的要求。
2.3 保护管理功能
保护管理系统PMS,可以通过DCM或PCM来收集和转发一般的保护实时信息,还可以管理DCM/PCM所收集、转换、存储和转发的保护装置事件信息、故障录波信息等等。DCM/PCM提供透明端口功能,可用于保护装置的远程在线维护。
而且,因为具有保护数据格式标准化转换功能,经由DCM、PCM的所有保护管理相关数据都可以为SCADA和专业保护管理系统所自然共享。
PMS的保护功能体现在以下方面:
 故障录波处理:文件的读取、COMTRADE 文件格式转换和存储、基于规约的故障录波文件转发、基于FTP的故障录波文件服务。
 故障录波分析和显示:谐波分析、矢量分析、功角分析、曲线分析和分析结果图形显示。
 保护定定值管理:定值召唤、定值组别切换、定值组比较和定值保存,以及基于PMS的定值查询。
 定值告警:发生保护定值被修改,定值组切换等事件,系统能够自动产生相关告警信息。
 装置告警指示复归。
 软压板投退,电能质量分析、断路器触头磨损分析和预测。
 保护实时数据和时段数据的获取、标准化转换与发布等。
子系统中的各PCM具备透明端口(VPort)功能,允许保护管理系统在SCADA实时数据通信不中断的同时,采集保护装置内的故障录波记录、保护定值,或者进行软压板投切、定值组切换等保护维护和管理工作。
3 方案特点
简单概括,DAP平台提供的是一个技术先进、结构创新的综合了计量、保护和控制系统的整体解决方案。除了具有传统SCADA/HMI、PMS解决方案的优点,本方案具有以下特点:
 全数字化:站内系统中的数据通信在兼容传统低速率的串行、总线通信方式下,全面采用基于IP网络技术,实现现场智能设备←→PCM/DCM←→SCADA/PMS系统的TCP/IP网络通信,与其它上层系统之间也实现了全所未有的大规模数据共享模式。同时,可以实现实时远动数据、IP调度语音、视频等多种数字信号的传输。
 嵌入式SCADA:一改传统的C/S方式的数据服务结构,采用最先进的嵌入式SCADA系统和PowerView管理端,实现基于现场和网络的HMI服务,使

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