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整理监控系统培训
PS6000变电站自动化
监控系统
培
训
大
纲
国电南京自动化股份有限公司
PS6000变电站自动化系统的特点
PS6000综合自动化系统是我公司集多年电力自动化系统开发经验和最新的计算机技术于一体,推出的新一代综合自动化系统。
它的网络结构采用国际流行的双以太网、ICP/IP协议,软件设计思想采用面向对象的模块化设计和开放的国际软件接口标准,硬件选型灵活多样,可适用于不同规模,多种需求的综合自动化系统。
PS6000变电站综合自动化系统的开发研制,其根本基础是多年来变电站自动化技术的成功经验,特别是近年来基于以太网络结构下的分层分布式系统的实践,使变电站自动化系统的结构和性能发生了重大的变化。
在强化分层分布概念上,系统不但强化间隔层设备及功能配置的合理分布,同时也强调变电站层功能及配置的可组态、可移动性;通过采用高起点、大资源的硬件平台及多种运行维护分析工具,强化了变电站设备的运行信息透明化程度,消除不明原因的事故,提高产品设计水平。
系统强调保护、测控等单元设备,直接采用嵌入式以太网通信技术,并且在设备内部各模块之间采用无瓶颈的平衡式通信方式,从而实现了以往设备所无法实现的一整套快速响应系统。
因此PS6000变电站综合自动化系统除了具有一般分布式系统所具备的高可靠性、灵活性和可扩展性以及系统构成和维护的简易性外,还具有下述6个特点:
1.完整的解决方案
PS6000综合自动化系统从方案设计开始就始终贯彻“以高性能的子系统构筑变电站自动化系统”的思想,避免以往采用拼凑式构成的变电站自动化系统给整个系统所带来的从单元设备、通信网络到监控系统等诸方面的限制,以减少从工程设计、生产、运行到维护以及系统扩展等各个环节的协调工作量,从而使系统构成的方式更加清晰,使系统信息的获取更加快捷,使系统维护的工作更加简易,使系统扩展更加方便。
2.全以太网结构
在以太网出现之前,RS-232C、EIA-422/485都无法避免通信系统繁琐、通信速度缓慢的缺陷,这使得在以往的变电站自动化系统中,通信问题始终没有一个理想的解决方案。
Lonworks和CAN网的应用部分地缓解了变电站自动化系统对通信的需求,但在系统容量较大时依然显得捉襟见肘,以太网及其嵌入式的应用,使这一问题的解决变得豁然开朗,因为以太网的通信速度比此前的任何一种通信方式都提高了几个数量级。
3.兼容性和开放性
新系统在单元设备的接口设计中,除了以太网通信接口外,还提供了与现有通信方式(RS-232C、EIA422/485或现场总线)的兼容性设计,这使得变电站自动化的设计或改造选择性更多、更灵活。
由于以太网在各个领域被广泛使用,以太网络接口十分丰富,也很廉价,另外,使用开放式的TCP/IP协议,可方便地与广域网相联。
目前IEC制定的有关变电站自动化系统的内部通信协议体系,其目的在于使不同厂商的产品具备互操作性,其主干网就是以太网。
在强调以太网通信网络及基于以太网媒介的103通信规约(应用层)的同时,通过各种规约转换及通信服务设备,可方便地兼容不同通信接口、不同通信规约的其他保护或智能设备,其通信规约也可以采用电力行业标准DL/T667-1999(IEC60870-5-103)。
由于目前国内新研制的继电保护、测控等自动化设备均可按照该标准执行,故对于不同制造商的同种规约,系统可以实现完全开放。
计算机监控系统的核心采用了组件对象模型的系统架构,其规范为IEC61970、IEC61968,其中IEC61970为SCADA/EMS组件架构标准。
基础是美国电科院的CCAPI,IEC61968为DMS/LMS(配网、电能计量、负荷管理)的组件架构标准,这均是CORBA在电力自动化领域的实现,此实现的组成包括:
ACE(自适应的分布式异构平台上中间件),TAO(分布式组件服务)。
由于CORBA是OMG制定的关于网络上应用程序之间协同工作的一种规范,故克服了过去企业内部制定的企业标准(SOFTBUS)不够全面、难以开放的致命弱点,也为进一步开发高级应用软件包提供了开放的、通用的标准接口。
4.人性化设计
在单元设备中,采用“免调节”概念设计、“即插即用”的设计方法以及通用的软、硬件平台,并采用了全汉化显示/操作界面和图形化、表格化的输出界面。
过程全息再现技术的运用,使得使用者可以用配套提供的调试、分析软件非常方便地读取存储在单元设备中的信息,并清晰地再现设备的数据和逻辑处理过程。
5.高性能、可信赖的通用平台
单元设备的核心模件采用了32位微处理器,配置以大容量的RAM和FlashMemory,并进行了全方位的可靠性设计,从而使单元设备在提高了可靠性的同时又具有很强的数据处理、逻辑运算和信息存储能力。
此举不仅提高了产品的性能,更重要的意义在于使产品设计不仅在硬件上,而且在软件上彻底通用化。
这使系统的单元设备具有4个优点:
(1)单元设备的通用性和可继承性得到提高,产品的使用和维护变得更为简单、可靠。
(2)单元设备在诸如模数转换回路的精度和动态范围、测量回路的精度和稳定性等性能得以提高。
(3)单元设备可以记录完整的过程信息,并将此信息保存在非易失性存储器中,实现了过程的全息再现,为系统的运行和分析提供了有力的保障。
(4)以太网技术在单元设备中的嵌入式应用,为系统构架快速响应的通信网络提供了保障,这就从根本上提升了整个变电站自动化系统的性能。
6.高标准的电磁兼容性能
新系统的单元设备需通过了国家级电磁兼容实验室电磁辐射、瞬变干扰等9个项目的试验,其电磁兼容性能指标高于国家标准(IEC255-22,IV级),为单元设备彻底下放提供了可靠保障。
变电站综合自动化技术经过十几年的发展,进入了成熟的实用化阶段。
在我国电力系统中被广泛采用。
它的应用使变电站无人职守的运行模式得以实现,并直接保证了电力生产向着高质量、高效益的方向发展。
PS6000系统基于Windows2000操作系统、硬件以高档PC机为主,配合先进的软件系统,为用户提供可靠、安全、易用的操作平台。
PS6000系统的体系结构采用网络分布式,数据及进程可动态迁移,极大地发挥硬件资源的潜力,提高了系统的可靠性,优化了系统性能。
PS6000变电站自动化系统为全站设备监视、测量、控制、管理的中心,物理连接通过以太网与间隔层相连。
站控层网络为100M以太网,网络拓扑结构为总线型,网络传输协议为TCP/IP。
网络传输速率为100Mb/s,通讯介质为屏蔽五类线。
它负责站控层各个工作站之间和来自间隔层的全部数据的传输和各种访问请求。
具有良好的开放性。
站控层网络可按单网或双网配置。
间隔层网络采用10M以太网,网络拓扑结构为星型,网络传输协议为TCP/IP,网络传输速率为10Mb/s,通讯介质为屏蔽五类线。
监控主机是站控层数据收集、处理、存贮及发送的中心以及所内计算机监控系统的人机界面,用于图形及报表显示、事件记录及报警状态显示和查询,设备状态和参数的查询,操作指导,操作控制命令的解释和下达等等。
通过监控主机,运行值班人员能实现对全所生产设备的运行监测和操作控制。
工程师站主要供计算机系统管理员进行系统维护用,可完成数据库的定义、修改,系统参数的定义、修改,报表的制作、修改,以及网络维护、系统诊断等工作。
PS6000变电站自动化系统的功能
PS6000监控系统具有以下功能:
一.数据通讯与处理功能
1.数据通讯功能
PS6000后台系统采用PC机作为硬件平台。
本系统采用以太网与各通信处理装置相连,具有较高的通讯连接可靠性、抗干扰能力、数据缓冲处理能力,保证各通信处理装置的独立性。
各通道采用广为流行的TCP/IP通信协议,通讯技术先进、通用。
同时也可通过串行口与各通信处理装置通讯。
数据采集是SCADA与电力系统监视和控制对象的直接接口。
它通过与各通信处理装置的通讯实现对电网实时运行信息采集,将实时数据提供给各应用服务的实时数据库,并按照应用所下达的指令实现对变电站的监视功能。
数据采集作为系统数据源的关键地位,要求其具有高度的可靠性和强大的信息处理能力。
能够接受处理不同格式的遥测量、遥信量、保护信息和电度量,并处理为系统要求的统一格式。
能够接受处理站内装置记录的SOE事件信息。
能够接受处理通讯上传的保护动作事件和告警事件。
能实现对通讯处理装置的遥控、遥调等下行信息。
能实现对通讯处理装置的对时或接收时钟。
2.数据处理功能
(1).遥测量(模拟量)处理:
可处理带符号二进制数。
实时显示遥测量,实时统计日、月、年最大值、最小值、平均值及发生时间。
模拟量人工置数。
完成连续模拟量输出记录,遥测类曲线。
(2).遥信量(数字量)处理:
实时显示遥信量,实时统计动作次数。
变压器档位遥信信号转变为遥测量上送和画面显示。
开关量人工置数及挂接地线。
开关量动作次数统计。
(3).电度量(脉冲累计量):
接收并处理通讯上传发送的实测电度量(脉冲计数值)。
操作人工设置电度量值。
能按峰、谷、平时段处理电度量,峰谷时段可定义选择。
(4).统计计算功能
根据用户提供的各种公式进行计算,如功率总加等。
(5).事件顺序记录(SOE)、保护动作、告警事件:
各事件顺序记录以毫秒级时标记录线路开关或继电保护的动作状态并传送至后台监控系统。
后台机将接收到的事件顺序记录保存在历史事件库中。
本系统提供的历史事件浏览工具可用来按照时间顺序显示或打印事件顺序记录,并提供丰富的查询手段供操作人员按照设备动作的顺序分析系统的事故。
系统具有完善的报警机制,事故时可自动调图、随机打印、声光或语音报警等,并可保存事故信息并随时打印存档。
报警确认功能,系统出现报警信息后,调度员需进行人工确认,以表示已发现该报警,确认后的报警不再显示。
二.人机界面功能
1.画面类型
变电站接线图、棒形图、表形图、负荷曲线图、I、P、Q、U曲线图(实时/历史)、网络潮流图、系统配置图、常用数据表以及用户自定义各类画面等。
图形制作简单,提供专门用于电力系统使用的专用图形工具板绘制各种图形;提供移动拷贝、删除图元功能,改变颜色,改变图元宽度大小功能;提供改变文字字体、颜色功能,提供移动字符功能。
在线完成增加、修改、删除画面而不影响系统运行。
图元数目不受限制。
2.显示内容
遥测(I、P、Q、U、COS)、遥信(开关、刀闸、保护信号、变压器档位信号等)、电度量、频率、温度、系统实时或置入的数据和状态、计算处理量(功率总加,电度量累计值)等。
3.图元类型
各种静态图元,如线、矩形等。
常用电力对象动态图元:
数字量、模拟量、脉冲量和潮流等。
控件图元如表图、棒图、曲线图。
4.监视功能
系统配置画面可直观显示系统各模块运行状态和网络通讯状态,如用图形方式显示自动化系统各设备的配置和连接,并用不同的颜色表示出设备状态的变化等。
通信单元信息原码监视,显示报文格式数据。
以通信单元为单位分类组织的远动信息监视:
遥测、遥信、电度、通道、通信配置。
站内的SOE数据和通道事件。
站内的保护动作事件、告警事件、故障时的扰动数据。
5.各项操作
调图有关联按钮,可以在各个画面之间进行灵活的切换。
可以在线查看与修改保护定值,对保护软压板进行远方投退,进行故障录波分析。
可以在线查看事件信息,事件信息包括:
遥测越限,电度越限,遥信正常变位、事故变位,SOE,遥调、遥控结果,保护动作及运行信息等。
操作员执行的所有操作都严格受到权限的控制,没有相应操作权限的操作员无法执行相应的操作。
系统提供的主要操作员操作有:
挂牌操作、遥控操作、主变分接头的升降操作、人工置数等。
6.遥控和操作闭锁
对断路器分合正确控制;
对有载调压变压器分接头进行升降调节;
对其他可控点进行控制(电动刀闸等);
控制时具有防误闭锁功能(如接地刀没拉开时不能合闸);
操作使用对话框进行,安全可靠;
控制功能可增加监督认可功能;
每个操作步骤系统自动记录。
7.报表功能
操作员可交互式定义各种格式的报表,具有灵活的报表处理功能,可进行表格内的各种数学运算,运算公式可在线设置和修改;可在报表上对报表数据进行修改。
8.打印功能
定时打印日、月报表;
召唤打印实时和历史报表;
随机打印各种事项,如SOE、保护动作和告警事项等;
召唤打印历史事项和系统事项。
三.数据库功能
实时数据库:
实时数据库保存从各个间隔采集上来的实时数,其保存的实时值在每次系统扫描周期之后被刷新,在实时数据库中保存遥测量、遥信量、脉冲量计算、计算量等。
实时监视各种测量量和状态量的值,单个或成组增加,修改及删除数据的功能,各操作均在线进行,不影响系统运行的每一遥信、遥测量均可进行人工屏蔽或设置,一经人工设置后,就不再接受实时数据,直到人工撤除设置,设置时与实时量以颜色区分。
实时数据库具有查找、修改功能。
历史数据库:
所有历史数据库保存在系统管理机上,并保持数据的一致性。
历史数据库保存各遥测量的曲线值、整定值和各种统计量,事件顺序记录等。
四.系统的可靠性
系统可用率>99.95%
平均无故障时间(MTBF)>35000h,系统总体大于17000h。
系统CPU负荷率:
在电网正常情况下应<40%
在电网事故情况下任意10S内应<60%
开关量输入到画面显示的响应时间不大于2S
模拟量越限到画面显示的响应时间不大于3S
画面实时数据刷新时间2-10S,可以人工调节。
PS6000监控系统的培训要求
通过在系统集成组的学习,要求每个人必须掌握:
1.熟练掌握计算机的基本技术,包括安装Windows2000操作系统,驱动程序、PS6000系统程序的安装及简单的计算机故障处理。
2.根据本工程技术协议和设计任务书,核对后台系统的数量及配置是否与用户要求一致。
3.根据本工程技术协议和出厂图纸,正确配置本工程的数据库。
包括正确添加每个分支、RTU,正确选择和修改模板,能正确设置103规约,配置IP地址,遥信、遥控、遥测的设置。
通信监视遥信点和103.ini文件的配置。
4.根据用户提供的施工图纸,在数据库和画面编辑器中正确配置本工程的遥信,遥控,遥测,主变档位和对有载调压变压器分接头进行升降调节。
在数据库中正确设置遥测量的系数、允许标记、存储标记、越限值等。
正确设置遥信量的字符显示、和遥控关联、报警声的选择等。
正确设置计算点。
5.监控系统画面的绘制,包括全所电气主接线图(若幅面太大时可用漫游和缩放方式),分区及单元接线图,实时及历史曲线,棒图(电压和负荷监视),监控系统网络配置图,各种历史报表。
以及各画面之间的切换。
6.作图工具中各种图元的正确使用,图符的绘制和修改,各种外挂图元的使用。
7.监控系统画面和数据库的关联,电气主接线图和各分图中各电气量实时值,设备运行状态、开关、刀闸、地刀位置,“就地/远方”转换位置等。
8.在线计算,在线电气量一次值I、U、P、Q、F、COSΦ以及Wh、Warh,并能算出日、月、年最大、最小值及出现的时间。
9.在线操作,在线对各种画面的调看,在线对各种电气量的操作。
在线查看保护定值,定值区号,保护故障录波,保护压板,装置模拟量,报警事件和保护信息。
报警事件和保护信息的查询,在线修改保护定值和切换定值区。
10.能正确理解103.INI和NSPRO.INI文件,并能正确配置103.INI和NSPRO.INI文件,在103.INI文件中配置压板转遥信,保护事件转遥信,告警事件转遥信等功能。
11.各个外挂模块的配置和应用,包括VQC模块,小电流接地选线模块,五防模块(包括和其他五防厂家通讯模块、PSW五防系统模块),遥控确认模块,双位遥信模块,电压合格率统计模块,有载调压统计模块。
12.会在各种装置上正确设置装置的IP地址和单、双网的设置,并能正确进行网络连接和各个HUB之间的连接。
附录
附录一:
PS6000文件夹下各文件说明:
如果系统正确安装,在用户指定的目录下将产生下列目录和文件:
1、BIN系统运行目录,所有运行模块均存放在该目录。
2、DATA系统数据目录,所有系统数据均存放在该目录,目录下还有以下几个子目录:
HISTORY:
存放历史数据
EVENT:
存放事件数据
RECALL:
存放事故追忆数据
TUNE:
存放有载调压装置统计数据
VOLTAGE:
存放电压合格率统计数据
3、GRAPH系统画面目录,所有系统使用的画面,包括报表、列表均存放在该目录。
4、SYMBOL系统图符目录,所有画面使用的图符均存放在该目录。
5、BITMAP系统位图目录,所有画面使用的位图均存放在该目录。
6、MACRO图元组合目录。
7、MEDIA系统媒体目录,所有系统使用的声音、图像文件均存放在该目录。
8、OPNOTE操作票目录,所有用户定义的操作票均存放在该目录。
9、USERDB数据库扩展模块目录,此目录下将放置数据库扩展模块。
10、SRC存放部分系统文件,此目录下将放置系统转发配置文件,如cdt.src。
11、Protocol此目录下将放置规约处理模块目录,此目录下将放置规约处理模块,如103.DLL。
12、DOC说明文档目录,此目录下存放系统说明书、资料文档,使用MicroSoftWinWord7.0(OFFICE97/OFFICE2000)来查看、打印。
附录二:
NSPRO.INI文件说明:
在操作Windows2000的系统目录下(Winnt),必须有NSPRO.INI,否则,监控系统不能正常运行。
在系统成功地安装后,安装过程将自动将配置文件拷贝到Windows系统目录下,一般不需用户修改。
NSPRO.INI为普通文本文件,可以使用任何文本编辑器进行编辑修改,如E.不是所有的NSPRO.INI中的设置项都可以修改,不正确地改动会使系统行为不正常,因此不鼓励用户直接编辑该文件。
下面我们以一个例子说明NSPRO.INI文件中各项的意义.在该例子中,系统被安装在D:
\PS6000目录下。
下面各项中带有▽号的项为系统必须的且无缺省值的项;带有▼号的项为系统必须的但有缺省值的项;其它为选项性质的项,可不设置或系统自动设置。
[Settings]
▽GraphPath=D:
\PS6000\GRAPH\图形库路经
▽SymbolPath=D:
\PS6000\SYMBOL\图符库路经
▽BitmapPath=D:
\PS6000\BITMAP\位图库路经
▽MacroPath=D:
\PS6000\MACRO\图元组合库路经
▼LayerZoomRate=25缺省放大比率
在线监控系统中,每次放大接线图的比率,也是各层画面之间的放大比率,修改该项会影响系统中已经存在的画面,用户修改时应慎重。
▼MaxDisplays=8,1,4,1,1,2,0,0最大窗口数
分别代表可以打开的接线图窗口、事件列表窗口、列表窗口、报表窗口、保护信息窗口、动态曲线窗口、历史曲线窗口、保护窗口和操作票窗口的个数,即示例中可以打开最多8个接线图窗口。
Background=nicebk.dll平台底板模块
用于在线监控系统桌面位图的显示,可以不使用该项。
Controller=1,1,754,271遥控板的状态及位置,建议用户不要修改该项。
DTFlashTime=3动态曲线数据点采集频度,缺省为3秒钟一个数据点,有效值为1至3600秒。
TooTip=1自动提示是否打开,如为1打开、0关闭。
打开提示则当光标在画面上移动时,会有相应提示信息显示,缺省为打开。
DEBUG=1置0时,对于遥测点,关闭属性选择和所有的允许标记。
对于遥信点,除了关闭属性选择和所有的允许标记,如果此遥信点定义了相关遥控,还要关闭用于人工置数的编辑窗口。
RelayGuard=1进行遥控操作时,除了需要输入操作人的ID和密码,还要输入监控人的ID和密码。
CONTINUEALARM=1置0时,语音报警报一次。
置1时,语音报警要确认后才停止。
DbPro=1置0时,不使用数据库管理功能;置1时,使用数据库管理功能。
CompareProtval=1置0时,不使用保护定值比较功能;置1时,使用保护定值比较功能。
[DATAFILE]系统数据文件路径
▽DATAFILEPATH=D:
\PS6000\data\系统数据目录
▽HSTDATAFILEPATH=D:
\PS6000\data\系统历史数据目录
▽EVENTDATAFILEPATH=D:
\PS6000\data\EVENT事件数据目录
▽RECALLDATAFILEPATH=D:
\PS6000\data\RECALL事故追忆数据目录
▽MEDIAPATH=D:
\PS6000\MEDIA\系统媒体文件目录
▽OPNOTEPATH=D:
\PS6000\OPNOTE\系统操作票文件目录
[KEYHOOK]屏蔽开始菜单及WIN等快捷键功能(钩子)
flag=1flag=1时此功能有效,如不需要此功能,配置flag=0即可。
(如果此功能不能正常运行,请安装win2000sp3)。
[Proc]进程设置:
on表示启动,off表示不启动
History=on历史记录进程
Event=on事件记录进程
Recall=on事故追忆记录进程
ProtEvent=on保护事件记录进程
AutoPrint=off自动打印进程
[TimeOut]超时设置,以秒为单位。
SetPointTime=30遥调超时时间
发出遥调命令后,如果在指定时间内未收到结果,则认为超时。
ControlTime=30遥控超时时间
发出遥控命令后,如果在指定时间内未收到结果,则认为超时。
SelectTime=30遥调和遥控选择时间
DoableTime=0双遥时间
SelectIdleTime=30遥调和遥控选择超时时间
发出遥调或遥控命令后,如果在指定时间内未收到结果,则认为超时。
ScreenSaveTime=30屏幕保护时间
FlashTime=3闪烁间隔
ReserveDgtTime=0事故判断时间范围
即在事故总信号置位前多长时间内的变位都列为事故变位。
ReUerseDgtTime=0遥信取反允许标记
[TUNE]
TimeOut=20有载调压次数统计延迟时间,缺省时间为20秒
[Color]颜色设置
Alarm=255.0.0报警颜色
Manual=0.0.0人工置数的颜色
ProtectBk=255.255.255保护信息窗口的背景颜色
Ack=0.255.0报警确认的颜色
PanelText=255.0.0报警信息的颜色
使用该颜色在窗口中显示报警信息状态。
ProtectF1=255.0.128保护信息闪烁颜色
当系统保护信息时,以闪烁方式显示当前保护信息,其闪烁颜色为定义颜色。
Alam1=255.0.0预警颜色
Alam2=192.0.0报警颜色
Alam3=128.0.0有效值颜色
[Sound]定义系统使用的声音
声音可以使用自己录制的声音文件。
AnaOverHigh=Sample.wav遥测越上限报警声
设置缺省报警声。
如果遥测点未定义报警声,则遥测越上限时,系统使用缺省报警声;如果没有定义缺省报警声,则遥测越上限时系统不发声。
AnaOverLow=Sample.wav遥测越下限报警声
设置
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