南京國電南自RS-640系列輔助保護裝置
適用范圍:
RS-6000綜合自動化系統(tǒng)是在總結國內外同類產品的優(yōu)點,充分考慮用戶需求并結合發(fā)電廠、變電站現狀及未來發(fā)展而開發(fā)研制的新一代系列化產品,涵蓋了220KV以下電壓等級的輸配電線路保護、主設備保護和測量控制系統(tǒng),提供了220KV以下變電站綜合自動化和各種容量的發(fā)電廠電氣自動化的完整解決方案。
RS-6000系列保護測控裝置采用了目前繼電保護領域全球最為先進的32位雙CPU硬件平臺,嵌入式RTOS系統(tǒng)構筑了強大的軟件平臺,基于TCP/IP協(xié)議的嵌入式以太網通信構建了全球最為可靠快速的網絡系統(tǒng),圖形化邏輯編程技術的應用避免了人為的軟件錯誤,裝置超強抗干擾能力遠遠高于國家標準,根本上杜絕了誤動拒動的可能。
本產品系列在總體設計及各模塊設計上均充分考慮了可靠性的要求,在程序執(zhí)行、信號指示、通信等方面均給予了詳盡的考慮。在裝置任何端子上實施4kV瞬變干擾脈沖,在裝置任何部位實施15kV空間靜電放電干擾或8kV接觸靜電放電干擾,保護不拒動、不誤動,抗干擾能力遠高于國家標準要求;裝置強調了超低功耗設計,整機不出現功率元件,從根本上解決了同類產品因長期運行發(fā)熱導致誤動拒動的現象,裝置在絕緣、震動、潮濕等各個方面性能指標也大大超過國家標準,遠遠領先國內同類產品。裝置組屏或安裝于開關柜上時,不需安裝任何另外的交、直流輸入抗干擾模件,可適用于任何惡劣的運行環(huán)境。
從方案設計開始始終貫徹的設計思想:以高性能的子系統(tǒng)構筑優(yōu)異的綜合自動化系統(tǒng),避免以往采用拼湊式構成的自動化系統(tǒng)從單元設備通信網絡到監(jiān)控系統(tǒng)等諸方面給整個系統(tǒng)帶來的限制,以減少工程設計、生產、運行、維護以及系統(tǒng)擴展等各個環(huán)節(jié)的協(xié)調工作量,從而使系統(tǒng)構成的方式更加清晰,使系統(tǒng)信息的獲得更加快捷,使系統(tǒng)維護的工作更加簡單,使系統(tǒng)擴展更加方便。
從間隔層的單元設備即采用以太網的通信方式,加之單元設備內部采用了高效率的平衡式通信方式,使得RS-6000 在信息的采集傳輸響應等各個環(huán)節(jié)都較以往的分布式系統(tǒng)有了質的飛躍。
嵌入式以太網的應用無疑是飛躍式的。在以太網出現之前無論是RS-232C、EIA-422/485 都無法避免通信系統(tǒng)繁瑣、通信速度緩慢的缺陷,這使得在以往的自動化系統(tǒng)中通信問題始終沒有一個理想的解決方案,現場總線的應用部分地緩解自動化系統(tǒng)對通信的需求,但在系統(tǒng)容量較大時依然顯得捉襟見肘,以太網及其嵌入式應用使這一問題的解決變得豁然開朗,因為以太網通信速度比此前的任何一種通信方式提高了幾個數量級,RS-6000綜合自動化系統(tǒng)在此方面又領先了一步,它將以太網的嵌入式應用直接延伸至單元設備中,配合設備內部的平衡式通信,使得整個系統(tǒng)的通信非??旖荨?
RS-6000的開放性極大地提高了它與其他設備之間的可互操作性,在單元設備的接口設計中除了上述以太網通信接口外,還提供了與現有通信方式(RS-232CEIA422/485 或現場總線)的兼容性設計,使用開放式的TCP/IP 協(xié)議可方便地與廣域網相聯。
a) 單元設備的通用性和可繼承性使得產品的使用和維護變得更為簡單可靠。
b) 單元設備在諸如模數轉換回路的精度和動態(tài)范圍測量回路的精度和穩(wěn)定性等性能得以提高。
c) 單元設備可以記錄完整的過程信息并將此信息保存在非易失性存儲器中,實現了過程的全息再現,為系統(tǒng)的運行和分析提供了有力的保障。
綜合自動化系統(tǒng)要求站內設備的信息可充分共享,并通過遠動通信接口實現與外部系統(tǒng)的信息共享,構建一個快速穩(wěn)定可靠和富有彈性的通信網絡是綜合自動化系統(tǒng)的基本要求,也是整個電力系統(tǒng)運行管理自動化的根本前提。
RS-6000 的通信子系統(tǒng)由站內通信網絡、遠動通信接口以及與其他智能設備接口等三個部分組成。
站內數據流通信要求自動化系統(tǒng)完成的功能分為7組:
上述各組功能對通信均有各自不同要求,其中1、2、4、6 需較高的實時性,2、3、5需較高的數據吞吐能力,對站內通信網絡的設計提出了很高的要求:
A) 通信技術的發(fā)展過程及趨勢
早期的自動化系統(tǒng)中由于當時技術條件的限制廣泛采用簡單串行通信技術來實現,通信網絡在實踐中暴露出以下問題:
現場總線是專為小數據量工業(yè)控制領域的通信設計的廉價網絡,當作為廠站自動化的主干網時,總體性能隨節(jié)點數的增長迅速下降,由于強調專用性而犧牲了通用性,長期缺乏統(tǒng)一的國際標準,在通信節(jié)點多、通信數據量大時不得不忍受其以下不足:
以太網具備壓倒性的優(yōu)勢成為自動化系統(tǒng)中通信技術發(fā)展的趨勢,經過二十年的發(fā)展,以其優(yōu)越的綜合性能成為網絡連接的標準,在全球占有90%以上的份額,并大量使用于工業(yè)控制領域。
站內使用以太網的優(yōu)越性:
以太網的帶寬高達10Mbps 以上,100M以太網也已廣泛使用,以太網的一個沖突域中可支持1024 個節(jié)點,節(jié)點數小于100 時,10M的以太網即使負載達到50%(500kB/s)響應時間也小于0.01 秒。由于用交換式集線器能把一個以太網分為數個沖突域,可以把節(jié)點數大于100 的變電站分為若干個節(jié)點數小于100 的子網來保證響應速率,完全能滿足實時性的要求。
通信介質可使用同軸電纜、雙絞線、光纖等,并能在一個網絡中混合使用,可根據需要靈活選用。
網絡拓撲結構可為總線型或星型,同樣也可兩者混用,基于集線器的星型拓撲結構和結構化布線技術使以太網的可靠性達到很高的標準,任何節(jié)點的故障因被集線器隔離而不會擴散。集線器是高可靠設備,MTBF 大于20 年,不會降低網絡的可靠性。集線器的運用使網絡的性能提高,站點擴展可通過集線器的升級或堆疊來完成,靈活方便。
以太網作為真正的開放型系統(tǒng),由于全球大量的使用,數不清的網絡工具和網絡設備及高層規(guī)約對以太網提供了充分支持,而且每天都有巨大的人力和物力資源用于以太網的研究,我們可不斷從以太網的技術進步中收獲喜悅。
B) RS-6000 以太網通信網絡的實現
RS-6000 仍采用分層分布的體系,變電站層使用100M以太網,間隔層使用10M以太網,均采用基于集線器的星型拓撲結構,傳輸介質根據需要選擇雙絞線或光纖,間隔層的保護裝置直接接入間隔層以太網,其它分布布置的智能設備通過規(guī)約轉換器轉接入間隔層以太網,根據設備所屬間隔和物理位置連接到適當的間隔層集線器,然后再將所有間隔層集線器接入廠站層集線器,所有的站級設備均直接接到廠站層集線器。
對于站點較多的站,廠站層集線器選用交換型集線器將間隔層分成若干子網,限制每個沖突域的站點數量不致過多,以確保系統(tǒng)響應速率。
與以太網在底層網絡技術占有的統(tǒng)治地位一樣,TCP/IP 協(xié)議在全世界范圍內從局域網到廣域網都得到了極其廣泛的應用,使用TCP/IP 協(xié)議保證了不同廠家異構網絡的互聯,網絡十分健壯,實踐表明,它可在參數變化極大、子網服務質量較差的廣域網如Internet 上工作得相當穩(wěn)定可靠,用在通信質量較好的局域網上自然更加得心應手。TCP/IP 與以太網技術的結合為RS-6000 的應用層通信規(guī)約提供了一個高速、靈活、可靠和開放的平臺。
由于電力信息分層管理的需要,RS-6000 站內網上流通的各種數據還需要根據使用者需要傳遞至各級調度系統(tǒng),即實現傳統(tǒng)意義上的遠動功能。
RS-6000綜合自動化系統(tǒng)利用專門的通信服務器完成自動化系統(tǒng)(運行TCP/IP 的10M以太網)和各種外部網絡的互連,可以收集站內所有智能裝置的信息,使用各種標準通信規(guī)約以一對多的方式進行發(fā)送,并對各上位機下達的各種控制命令進行分析后發(fā)往對應的設備,正確執(zhí)行。
RS-660 通信服務器在軟件上兼容多種廠商/國家/國際的遠動通信規(guī)約,也能在較短時間內實現使用者特殊的規(guī)約,遠動接口能為全站統(tǒng)一提供高精度的衛(wèi)星時鐘,并能在沒有GPS 的時候采用來自某個主站的信道時間統(tǒng)一全站時鐘。
RS-6000綜合自動化系統(tǒng)采用了開放式設計思想,不同廠家的智能設備完全可以通過RS-660通信服務器方便地將不提供以太網的微機化設備連接進RS-6000綜合自動化系統(tǒng)的站內骨干網。智能設備被虛擬為一個以太網節(jié)點。
RS-6000 保護與控制系統(tǒng)實現了統(tǒng)一硬件平臺、統(tǒng)一軟件平臺、統(tǒng)一操作界面、統(tǒng)一信息處理的設計思想。
RS-6000 的設計者們總結了十幾年微機繼電保護與控制系統(tǒng)的設計制造和工程應用的經驗,廣泛吸取了國內外同類產品的應用經驗和信息技術發(fā)展的最新成果,并對新技術的應用作了一系列帶有前瞻性和探索性的工作,使產品在技術上具有一系列的先進性,主要表現在以下新原理新技術的應用:
RS-6000自動化系統(tǒng)的保護與控制子系統(tǒng)各單元設備本著高起點大資源的設計理念,率先采用了先進的32 位微處理器,改變了緊湊型系統(tǒng)設計在功能改進和功能擴展時捉襟見肘的局面,實現了諸多先進技術的嵌入式應用(如實時多任務操作系統(tǒng)和TCP/IP 等),并且為功能擴展預留了足夠的資源。
受惠于高起點大資源的硬件平臺,軟件平臺采用了C 語言編程,完全的模塊化設計可以實現從一個硬件平臺向更先進硬件平臺的輕松移植,所做的工作不過是再編譯一次程序和詳盡的試驗驗證,保證了產品保護原理保護邏輯和保護功能的完美繼承性。
應該說保護和控制設備動作過程的再現和電力系統(tǒng)故障反演是每一個運行管理人員和保護開發(fā)人員共同的心愿,同時對于事后事故分析杜絕原因不明的事故也是至關重要的。RS-6000自動化系統(tǒng)每個單元設備都具有運行過程的全息再現反演功能,除提供一次系統(tǒng)電壓、電流、二次接線的開入信息外,裝置動作時刻的采樣值、裝置內各保護/控制元件的動作狀態(tài)都一覽無遺,系統(tǒng)故障情況、裝置動作正確與否及原因的分析不再困難。錄波數據在每個設備中可記錄8至50個,記錄的事件數不少于1000 條,且存儲的信息在掉電后不會丟失。
TCP/IP 技術的嵌入式應用實現了以太網直達間隔層每個單元設備,單元設備直接通過以太網交換機接入以太網而不需任何外部轉換設備,凡由多個微處理器模件構成的設備,其內部全部采用平衡式快速網絡通信,極大程度地消除了內部通信瓶頸,真正實現了全以太網無瓶頸快速響應系統(tǒng)。
困擾電力工作者已久的電磁兼容問題在RS-6000自動化系統(tǒng)放到了首先考慮的地位,始終如一貫徹在系統(tǒng)設計中,并在其保護與控制子系統(tǒng)中得到了徹底的解決:
在RS-6000 的電氣設計中,元器件的選擇、核心控制回路、輸入與輸出回路、乃至結構設計等方方面面,對電磁兼容性都給予了細致的考慮,在采樣數據傳輸、程序執(zhí)行、信號指示、通信等方面尤其注重。經試驗,在裝置任何端子上實施4KV瞬變干擾脈沖,在裝置任何部位實施15KV空間放電干擾或8KV接觸靜電放電干擾,裝置未出現數據傳輸錯誤,未出現CPU復位,未出現異常信號或異常液晶信息顯示,裝置不拒動,不誤動,高于國家標準要求。所有這些努力使RS-6000單元設備無需外加任何抗干擾措施的情況下,順利通過了全部最高等級的國家標準測試。全部的試驗結果表明,RS-6000的電磁兼容性能大大高于國家標準的要求或國內同類產品相應的性能指標,從根本上為全部單元設備徹底下放掃清了最大的障礙。
由于本系列保護測控裝置在抗干擾能力上有充分考慮,故在使用本系列裝置時不需要安裝另外的交、直流抗干擾模件。
額定數據
◆ 裝置電源: DC220V /110V(或AC220V/110V) 訂貨注明
◆ 交流電流: 5A/1A 訂貨注明
◆ 交流電壓: 100V,100/V(或380V/220V) 訂貨注明
◆ 頻 率: 50Hz/60Hz 訂貨注明
功率消耗
◆ 直流回路: < 10W 最大20W
◆ 交流電壓回路: < 0.5VA(額定電壓下)
◆ 交流電流回路: < 0.5VA(額定電流下)
***工作范圍
◆ 電 流: 0.5 ~100.0A
◆ 電 壓: 0.5 ~ 120.0V
◆ 頻 率: 45 ~ 55Hz
◆ df/dt : 0.5 ~ 10Hz/s
◆ 時 間: 0.00~ 20.00s
定值誤差
◆ 電流電壓: < 3%
◆ 頻 率: < 0.01Hz
◆ 時 間: < 1% 整定時間±10ms
接點容量
◆ 信號回路接點載流容量:400VA
◆ 信號回路接點斷弧容量:60VA
遙測
◆ 測量精度: U,I :0.2%
P,Q :0.5%
F : 0.1%
COSj:0.5%
KWh/KVarh:0.5%
◆ 線性范圍: 被測量0~120%額定值,相位0~360度
頻率: 45~55Hz內滿足要求
◆ 4~20mA輸出: Ia,(Ib),Ic,Uab,Ubc,Uca,P,Q可選
精度0.2級
負載電阻<250歐
遙信
◆ 掃描間隔: 1 ms
◆ SOE分辨率: ≤2 ms
◆ 防抖動: 1~255 ms
遙控
◆ 接點容量(接通): 8A/250V AC,8A/30V DC。
間隔層通信
網絡接口:裝置標準配置為通用的高速以太網通信接口,并集成了IEC 60870-5-103標準通信規(guī)約通信方式,裝置提供RJ45通信接口,以UTP5線為通信介質,特殊情況下,也可提供光纖接口。
網絡接口有三種方式可選:單以太網;雙以太網;單以太網+雙RS485串口。
通訊距離:以太網:100米單段(可通過適當方法延長);RS485:1200米。
通信速率:以太網:10/100Mbit/s。RS485:4800--19200bit/s可選。
遠程通信
1) 調制方式或光纖以太網
2)通訊規(guī)約:部頒CDT、POLLING、MODBUS、IEC-60870-5-103或其他規(guī)約
1)絕緣電阻
裝置的帶電部分和非帶電部分及外殼之間以及電氣上無聯系的各電路之間用開路電壓500V的兆歐表測量其絕緣電阻值,正常試驗大氣條件下,各等級的各回路絕緣電阻不小于50MΩ。
2)介質強度
在正常試驗大氣條件下,裝置能承受頻率為50Hz,信號輸入端子對地電壓為500V、其他回路對地電壓為2000V,歷時1分鐘的工頻耐壓試驗而無擊穿閃絡及元件損壞現象。試驗過程中,任一被試回路施加電壓時其余回路等電位互聯接地。
3)沖擊電壓
在正常試驗大氣條件下,裝置的電源輸入回路、交流輸入回路、輸出觸點回路對地,以及回路之間,能承受1.2/50μs的標準雷電波的短時沖擊電壓試驗,開路試驗電壓5kV。
4)耐濕熱性能
裝置能承受GB/T 7261第20章規(guī)定的濕熱試驗。最高試驗溫度+40℃、最大濕度95%,試驗時間為48小時,每一周期歷時24小時的交變濕熱試驗,在試驗結束前2小時內根據2.3.1的要求,測量各導電電路對外露非帶電金屬部分及外殼之間、電氣上不聯系的各回路之間的絕緣電阻不小于1.5MΩ,介質耐壓強度不低于2.3.2規(guī)定的介質強度試驗電壓幅值的75%。
a) 環(huán)境溫度:工作:-20℃~+55℃。
貯存:-25℃~+70℃,在極限值下不施加激勵量,裝置不出現不可逆的變化,溫度恢復后,裝置應能正常工作。
b) 相對濕度:最濕月的月平均最大相對濕度為90%,同時該月的月平均最低溫度為25℃且表面無凝露。最高溫度為+40℃時,平均最大相對濕度不超過50%。
c) 大氣壓力:(86~106)kPa(相對海拔高度2km以下)。
裝置和監(jiān)控系統(tǒng)直接通過以太網連接通信,站內其他智能設備的RS232、485等各種接口通過通信服務器統(tǒng)一轉化為以太網,作為全站以太網的一個節(jié)點。此種網絡結構簡單可靠,通信快速流暢,沒有任何瓶頸問題,是目前最為先進的網絡結構。
網絡說明:
1、RS485雙網結構一般僅用于大型電廠廠用電系統(tǒng),其他場合一般使用以太網通信。
2、智能設備接口和遠動接口一般可由一臺通信服務器或規(guī)約轉換器完成;
3、一般場合,硬件脈沖對時網可以省略,僅采取軟件對時;
4、通過以太網交換機相聯,可隨意擴展裝置數量;
5、當地監(jiān)控后臺隨意擴展數量,并可設置為主備自動切換方式或并行工作方式。
RS-601 適用于110KV以下電壓等級的大/小接地系統(tǒng)中的線路保護測控裝置,也可用于110KV及以下電壓等級的母聯或分段斷路器,帶兩段充電保護。
RS-601G 適用于110KV以下電壓等級的大/小接地系統(tǒng)中的線路保護測控裝置,帶光纖差動保護。
RS-602 適用于110KV以下電壓等級的大/小接地系統(tǒng)中的廠/站用變/接地變/整流變保護測控裝置。
RS-602H 適用于110KV以下電壓等級的大/小接地系統(tǒng)中的廠/站用變/接地變/整流變保護測控裝置。帶兩側差動保護功能。
RS-603 適用于110KV及以下大/小接地系統(tǒng)中裝設的并聯電容器保護測控裝置。適用于單Y,雙Y,△形接線電容器組。
RS-604A 適用于110KV及以下電壓等級的單母分段主接線中兩路進線及分段斷路器的互投,并帶有分段斷路器保護功能。
RS-604C 適用于110KV及以下電壓等級的廠/站用(變壓器/電抗器/線路)備用分支自投,帶有備用分支保護功能。
RS-604D 適用于110KV及以下電壓等級的單母分段主接線中兩路進線及分段斷路器的互投,并可實現第三進線(可機組)自動投入。
RS-605 適用于35KV及以下電壓等級大/小接地系統(tǒng)中高壓異步電動機的保護測控。
RS適用于35KV及以下電壓等級大/小接地系統(tǒng)中高壓同/異步電動機的差動保護。-605C
RS-605H 適用于35KV及以下電壓等級大/小接地系統(tǒng)中高壓異步電動機的綜合保護測控。
RS-605T 適用于10KV及以下電壓等級大/小接地系統(tǒng)中同步電動機的綜合保護測控。
RS-606 適用于110KV及以下電壓等級的兩臺TV的監(jiān)測,可以根據采集到的TV位置接點自動實現TV二次并列/解列功能。
RS-606C 適用于110KV及以下電壓等級的兩臺TV的監(jiān)測及電壓重動??梢愿鶕杉降腡V位置接點自動實現TV二次并列/解列功能。
RS-632 適用于集中式頻率電壓緊急控制或小電源系統(tǒng)間聯絡線的低周、低壓解列。
RS-632Z 振蕩解列裝置。
RS-611(F) 適用于220KV及以下電壓等級的雙圈、三圈變壓器、發(fā)電機-變壓器組、(分裂)電抗器等差動保護,滿足三側差動的要求。611F帶非電量保護,并可配置直流測量功能。
RS-612 適用于變壓器220KV以下電壓等級的大接地系統(tǒng)側后備保護測控。
RS適用于變壓器110KV以下電壓等級的小接地系統(tǒng)側后備保護測控。
RS-614 適用于220KV及以下電壓等級的主變本體保護,裝置配置CPU系統(tǒng),可完成13路非電量保護的跳閘或發(fā)信。
RS-640 可用作變壓器非電量保護(GAS1+GAS2)、三相操作箱(CZ)、雙母線電壓切換(YQH)或單母分段電壓并列(YBL)。
RS-651 適用于220KV以下電壓等級主變壓器、線路、100MW以下發(fā)電機組的公共測控。全組模擬量測量,26路外部遙信,16路遙控輸出。
RS-652 適用于220KV以下電壓等級主變壓器、線路、100MW以下發(fā)電機組的公共測控。全組模擬量測量,68路外部遙信,16路遙控輸出。帶同期合閘及五防邏輯功能。
RS-653 電能質量監(jiān)測儀。適用于220KV以下電壓等級,最多可接入4組電壓,12組電流。
RS-654 電壓監(jiān)測儀。
RS-655 適用于有人值班的發(fā)電廠或變電站內,帶預告及事故音響回路。可接入24路信號接點。
RS-655A 適用于有人值班的發(fā)電廠或變電站內,帶預告及事故音響回路??山尤?4路信號接點。
RS-655B 適用于有人值班的發(fā)電廠或變電站內,自帶光字牌及音響回路。最多可接入64路信號接點。
RS-660 通信服務器。采集全站信息并進行規(guī)約轉換,上傳監(jiān)控系統(tǒng)、DCS系統(tǒng)或調度系統(tǒng);也可作為規(guī)約轉換器將智能設備接口及規(guī)約統(tǒng)一轉化為以太網103規(guī)約。
RS-600 計算機監(jiān)控系統(tǒng)。
-612A
RS-621 適用于單機容量在100MW及以下汽輪/水輪發(fā)電機的縱聯差動保護。
RS 適用于單機容量在100MW及以下汽輪/水輪發(fā)電機的后備保護。-621A
RS-631 適用于110KV及以下電壓等級的串聯、并聯接線的干式或油浸式電抗器保護測控。也可做為
短線路差動后備一體化保護測控裝置。
RS-633 自動準同期裝置,每臺可對8個同期點控制,具備遙控并網功能,可擴展為16個同期點。
RS-644 同期選點裝置,每臺可對8個同期點自動選擇, 4臺機組調速調壓控制??蓴U展為16個同期點選擇,8臺機組調速調壓控制。
RS-635 廠用電快速切換裝置。