PCS系列微机变电站综合自动化系统技术说明书样本.doc

第一章．系统概述
PCS-型分层分布式变电站综合自动化系统是在总结以往成功投运200各种变电站5000各种单元设备基本上，吸取国内外微机保护和综合自动化技术之长，开发新一代高性价比变电站综合自动化系统。
该系统安照分层、分布式控制系统设计原则，符合国际电工委员会IEC/TC-57电力系统控制与通信技术委员会对变电站监控系统分层建议，符合国内无人值班变电站设计技术规程（DL/T5103-1999）和变电站监控系统技术规范规定。
PCS-型分层分布式变电站综合自动化系统广泛合用于110Kv及如下电压级别变电站新建及改造工程。
1．1 PCS-系统分层、分布、分散式构造如下：
分层：该系统提成两层：间隔层和站控层。层与层之间相对独立，通过具备冗余构造前置层设备连接通信。间隔层设备涉及保护设备、数据采集、控制设备及批示/显示某些等。PCS-系统间隔层由独立保护测控单元装置构成，通过CAN网络互联，并与站控层通信。PCS-系统站控层由站级计算机构成，也可由多机构成网络，站控层通过通信管理机与间隔层通信，实现站级协调、优化控制和本地监控功能；同步实现与远方调度中心通信。
由于采用了先进本地监控系统，取代了模仿控制屏，使所有操作更安全、可靠。同步也取消了中央信号控制屏，在相应单元装置上加上相应开关就地操作和位置批示信号，作为开关后备操作与监视。
分布：PCS-间隔层以站内一次设备（如一台主变或一条线路）间隔为对象，面向对象，综合分析变电站对信息采集控制规定，分布式配备小型化、高可靠性微机保护测控单元装置。各间隔单元完全独立，通过先进CAN网络互联。在功能分派上，凡可以在本间隔单元就地完毕功能，不依赖通信网。由于采用保护、测控一体化、小型化设计，屏柜数量较老式设计大为减少。
分散：PCS-系统对35KV及如下电压级别二次保护和监控单元设备，可选取就地分散安装在开关柜上，做到地理位置上分散。对于无人值班35KV及如下变电站，依照顾客需要，站控层设备也可移到调度中心或集控站，变电站内不设本地监控而只留接口，当维护人员进入变电站时，使用便携机即可代替后台机。这样分层、分布和分散式系统与集中式系统相此，具备明显长处：
l 提高了系统可靠性，任一某些设备有故障时，只影响局部；
l 站内减少了大量二次电缆和屏柜，节约了投资，也简化了施工与维护；
l 提高了系统可扩展性和灵活性，既合用于新建变电站，也合用于老站改造；
l 运营维护以便，为变电站当代化、无人值班管理提供了必要条件。

1.2 PCS-系统中保护与监控
由于继电保护特殊重要性，综合自动化系统绝不减少保护可靠性，在PCS-系统中依照继电保护设计原则规定，保证了继电保护功能独立性：
1）继电保护以被保护一次设备为对象，分别独立设立，直接由有关保护CT与PT输入电气量，动作后由接点输出，直接作用于相应断路器跳闸线圈。
2）继电保护绝不依赖通信网，只是在保护动作后通过通信网向站控中心报告动作信息。
3）对于110KV如下设备，保护与测控功能综合于一种单元机箱内，称为保护测控单元，但不会因而而减少保护装置可靠性：
l 保护功能与测控功能软件互相独立，或硬、软件均互相独立（2C系列），单元装置内没有增长保护装置硬件复杂性，并通过站内通信网供监控和运动使用。这样绝不影响保护速动性。2C系列设备保护功能则由独立专用CPU完毕。
l 保护电流量接保护CT，测量用电流量接仪表CT，保护和测量各具独立交流采样回路，既保证了保护所规定抗饱和性能，又满足了测量精度规定；
l 遥信和遥控执行元件也在相应单元装置中装设；
l 保护出口与遥控出口分别有独立地继电器输出，保证绝对可靠。
中、低压系统保护和测控综合是当今计算机技术发展典例。由一种保护测控单元独立完毕一种间隔保护、测量、信号、控制等所有功能是国内外各大继电保护制造商在90年代后期推出新一代中、低压系统保护、测控一体化产品，也是变电站综合自动化系统发展方向。
4）在110KV以上高压和超高压系统中，保护和测控装置机箱独立配备，以更符合“冗余”规定。也就是采用高压线路成套微机保护装置，再配以单独测控单元。

1.3 PCS-系统可靠性
PCS-综合自动化系统及各单元保护测控装置在设计上采用了多项新技术，符合国标GB14285-93（继电保护和安全自动装置技术规程）以及关于反事故办法技术规定，并以可靠、实用、简朴、价廉为目的。
1）系统构造上采用面向对象（间隔）分层分布式构造，这是提高全站工作可靠性重要因素。任一某些故障只影响局部，虽然发生了站内通讯网完全瘫痪状况，各间隔仍能正常工作，保证持续可靠安全运营：
l 继电保护及自动装置功能完全独立于通讯网，独立地监护电网安全运营。
l 各保护测控单元装置均有大屏幕中文液晶显示，不间断显示保护运营工况、测量电流、电压等数值，保证了通讯网中断或后台计算机“死机”状况下，运营人员依然可监视。
l 保存了简易强电控制功能。在各个单元就每个断路器设立了相应“分”、“合”操作开关和远方/就地操作转换，作为后备操作或检修操作手段，保证了在通讯网瘫痪甚至后台计算机“死机”状况下，运营人员依然可操作；同步保证了本级操作时，其她级操作处在闭锁状态，符合分层操作控制规定。
l 保存了强电中央事故和告警接点，启动事故音响和预告音响，保证了通讯网中断或后台计算机“死机”状况下发生故障时运营人员依然能听到音响信号。
因而，虽然在计算机系统彻底瘫痪时，仍可以通过单元装置实现就地人工操作和监视（听）。
2） 引进了国际先进德国Bosch公司CAN现场测控总线作为站内通讯网。该网络技术已经以其高度可靠、使用以便而著称，具备很高抗干扰性能，在强电磁干扰、恶劣条件下能可靠工作。
3） 构成分布式系统保护、测控单元装置CPU主板采用ALL IN ONE 设计原则，并采用了隔离、软硬件滤波、看门狗电路、抗干扰编码、智能诊断、各种开放、闭锁控制电路、抗震动、抗干扰新型构造设计等各种软硬件方面办法，提高了单元装置整体可靠性，进一步保证了全系统可靠。虽然系统内发生硬件损坏或软件故障时，也保证不会浮现控制命令误出口问题。

1.4 PCS-系统灵活性
PCS-变电站综合自动化系统采用面向对象分层分布式构造设计，决定了系统控制以便、灵活、极大地以便了变电站扩建和改造。
PCS-系统设计了系列化单元测控装置、微机保护装置和一体化保护测控装置。对于任何具备不同规模、不同一次接线、不同规定变电站均可实现综合自动化，可以以便应用这些面向对象设计单元装置，把它们象“搭积木”同样配备在一根双绞线构成CAN网络上，并可以依照一次系统变化，任意增、减或变化系统中单元装置达到改造和扩建目。
1.5 PCS-系统开放性
PCS-系统提供了各种网络接口和规约转换装置，如CAN、RS232、RS422、RS485等，可将其她单位提供各种智能装置接入本系统，如数字式电度表、微机智能直流屏等。
1.6 PCS-系统通信网
站内通信网是连接间隔层每一种面向对象独立设立智能单元装置网络，并向上与站控层计算机构成使系统协同工作有机整体。
1.6.1 先进网络技术—CANBUS网络
PCS-系统采用国际先进CAN（Controller Area Network）现场总线技术，它是德国Bosch公司为分布式系统在强电磁干扰、恶劣工作条件下能可靠工作而开发网络技术，是一种支持分布式和实时控制串行通信网络，具备很高实时解决能力，与以住Bitbus或RS485等通信网相比具备许多长处：
l 网上任一节点可在任一时刻向其她接点发信，而不分主从，实现真正多主式系统；
l 采用非破坏性总线仲裁技术，当两个节点同步向网上发信时，优先级别低信息自动停发，而不影响优先级别高信文发送。保证在网络负载很重时，不会导至网络瘫痪；
l CAN节点在严重错误状况下，具备自动关闭总线功能，使总线上其她节点不受影响；
l 通信速率可达1Mbps，通信距离可达10KM；
l 可支持110个节点，2032种数据帧；
l 通信介质可为双绞线、同轴电缆或光纤。
CAN网在通信上总体优势使得它在中、低压系统变电站监控系统中得到了广泛应用，也可用于220KV变电站间隔层网络（站控层用以太网）。
1.6.2 通信介质
CAN网通信介质可以是双绞线、同轴电缆或光纤，也可以采用光纤和双绞线混合方式，如：在相距较远间隔单元之间设光缆，而在光缆连接两端范畴，再用双绞线连成总线网，这样既运用光纤不怕干扰长处，用作远距离传播，又运用双绞线容易连接长处，既济经又可靠。

1.7 PCS-系统构造
PCS-按分层分布式构造设计，变电站层为站级计算机，实现本地监控主站和远动主站等功能，间隔层以间隔为对象，按回路体现功能，保护、测控功能单元化。一种微机保护、测控单元实现对一种变压器、电容器或一回线路保护和控制。这样一种变电站保护、控制系统便由若干个线路保护测控单元，若干个电容器保护测控单元，一种或数个变压器保护、测控单元构成。这样设计系统，运营和维护都非常以便、灵活。系统构造示意图如图1-7-1所示：

以太网（或其她网络）

MODEM
本地监控
调度中心/集控中心

其她设备
模仿屏
电度采集
直流电源
接地选线
故障录波
微机五防

通信管理机

GPS

CAN BUS
公共测控单元
备用电源自投单元
电压无功投切单元
后备保护测控单元
差动保护单元
测
控
单
元
线路保护测控单元

电容保护测控单元

图1-7-1 PCS-型微机变电站综合自动化系统构造示意图

第二章．技术参数及产品分类
2.1 技术参数：
2.1.1 额定参数
1） 额定直流电压
220V或110V（订货注明）
2） 额定交流数据
A．相电压 100/√3 V
B．线路抽取电压100V或100/√3 V
C．交流电流 5A或1A（订货注明）
D．额定频率 50Hz
3） 功率消耗
A．直流回路 不不不大于30W
B．交流额定电压值100V时交流电压回路 不不不大于0.3VA/相
交流额定电压值100/√3 V时交流电压回路 不不不大于0.1VA/相
C．交流电流5A时交流电流回路 不不不大于0.3VA/相
交流电流1A时交流电流回路 不不不大于0.1VA/相
4） 接点容量
A．信号回路接点载流容量 5A
B．电压切换回路接点载流容量 5A
C．信号回路接点断弧容量 60VA（直流220V）
D．电压切换回路接点断弧容量 60VA（直流220V）
5） 跳合闸电流
自适应于各种跳、合闸电流回路，不需更换继电器，不需跳线
2.1.2 重要技术性能
1） 采样回路精准工作范畴
保护：电流 0.2In-20In（小接地选线零序电流为0.05—1.0A）
电压 1V-120V(后备保护零序过压为1V—200V)
测量：电流 0.1In-1.2In
电压 1V-120V
2） 测量模仿量精度
电流、电压 ≤0.3%(不含主CT、PT误差)
功率 ≤0.5%
频率 ≤0.01Hz
功率因数 ≤0.01
3） 保护模仿量精度
电流、电压综合误差 ≤3%
频率误差 ≤0.02HZ
4） 过载能力：
交流回路 承受15倍额定电流，冲击间 隔2分钟，冲击持续5秒
交流电压回路 2倍额定电压持续工作
直流电源回路 70%-130%额定电压持续工作
5） 整组动作时间（涉及继电器固有时间）
不不不大于30毫秒（速断，2Iset）
6） 容许工作环境
监控系统 -4℃-50℃
继电保护 运营温度-5℃-45℃
极根工作温度-25℃-55℃
相对湿度 ≤95%
大气压力 86-106Kpa
2.1.3 绝缘性能
3．1 绝缘电阻
装置带电某些和非带电某些及外壳之间以及电气上无联系各电路之间用开路电压500V兆欧表测量其绝缘电阻，正常实验大气条件下，各级别回路绝缘电阻不不大于100兆欧。
3．2 介质强度
在正常实验大气条件下，装置能承受频率为50HZ，电压为V历时1分钟工频耐压实验而无击穿闪络现象。实验过程中，任一被试回路施加电压时别的回路等电位互连接地。
3．3 冲击电压
在正常实验大气条件下，装置电源输入回路、交流输入回路、输出接点回路对地以及回路之间，能承受1.2/50µs原则雷电波短时冲击电压实验，开路实验电压为5000V。
3．4 耐湿热性能
装置能承受GB7261第21章规定湿热实验。最高实验温度+55度、最大湿度为95%，实验时间为48小时，每一周期历时24小时交变湿热实验，在实验结束前两小时内依照3.1条规定测量各导电电路对外露非带电金属某些及外壳之间、电气上不联系各回路之间绝缘电阻不不大于1.5兆欧。介质耐压强度不低于3.2条规定介质强度实验电压幅值75%。
2.1.4 电磁兼容性能
4．1 静电放电抗干扰度
通过GB/T17626.2-1998原则、静电放电抗干扰3级实验。
4．2 射频电磁辐射抗干扰度
通过GB/T17626.3-1998原则、射频电磁辐射电抗干扰3级实验。
4．3 迅速瞬变脉冲群抗干扰度
通过GB/T17626.4-1998原则、电迅速瞬变脉冲群抗干扰3级实验
4．4 浪涌（冲击）抗干扰度
通过GB/T17626.5-1998原则、浪涌（冲击）抗干扰3级实验
4．5 射频场感应传导骚扰度
通过GB/T17626.6-1998原则、射频场感应传导骚扰度3级实验
4．6 工频磁场抗干扰度
通过GB/T17626.8-1998原则、工频磁场抗干扰度5级实验
2.1.5 机械性能
5．1 振动
通过GB/T7261中16.3规定严酷级别为I级振动能力实验。
5．2 冲击
通过GB/T7261中17.5规定严酷级别为I级冲击能力实验。
5．3 碰撞
通过GB/T7261中18章规定严酷级别为I级碰撞实验。
2．1．6 装置面板和背面端子示意图
NARI 南京西格曼自动化

图2－1单元机箱正面布置图 图2－2单元机箱背面端子排布置图
如图：机箱正面为液晶显示屏。工作批示灯和操作键盘。机箱背面为输入输出端子排。
2.2产品分类：
1.线路保护测控单元：PCS-2611
A.二相式线路保护测控单元：PCS-2611A
B.三相式线路保护测控单元：PCS-2611B
2. 分段保护测控单元：PCS-2612
A.二相式分段保护测控单元：PCS-2612A
B.三相式分段保护测控单元：PCS-2612B
3. 短线路差动保护测控单元：PCS-2613
4.电容器保护测控单元：PCS-2620
A. 常规电容器保护测控单元：PCS-2621
B． 差压电容器保护测控单元：PCS-2622
C． 差流电容器保护测控单元：PCS-2623
5.变压器保护测控单元：PCS-2630
A．二卷变压器保护测控单元：PCS-2631
B．三卷变压器保护测控单元：PCS-2632
C．变压器高压侧后备保护测控单元：PCS-2633H
D．变压器中低压侧后备保护测控单元：PCS-2633M/L
E．变压器三侧开关操作单元：PCS-2634
F．变压器三侧开关操作及非电量保护单元：PCS-2635
6.备用电源自投单元：PCS-2640
A. 备用电源自投单元：PCS-2641
B. 备用电源自投及分段保护单元:PCS-2642
7. 配变保护测控单元：PCS-2650
A.二相式配变保护测控单元：PCS-2651A
B.三相式配变保护测控单元：PCS-2651B
8.电动机保护测控单元：PCS-2660
A.电动机差动保护单元：PCS-2661
B.二相式电动机综合保护测控单元：PCS-2662A
C.二相式电动机综合保护测控单元：PCS-2662B
9.测控单元：PCS-2670
A.单线路测控单元（普通）：PCS-2671A
B.单线路测控单元（带同期功能）：PCS-2671B
C.双线路测控单元：PCS-2672
D.公用测控单元：PCS-2673
10.电压综合单元：PCS-2680
A. 电压并列单元：PCS-2681
B. 电压保护测控及并列单元：PCS-2682
11.变电站通讯总控单元：PCS-2690
A. 变电站单通讯总控单元：PCS-2691
B. 变电站双通讯总控单元：PCS-2692