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南京国电南自RS-611(F)变压器主保护测控装置
适用范围:
RS-6000综合自动化系统是在总结国内外同类产品的优点,充分考虑用户需求并结合发电厂、变电站现状及未来发展而开发研制的新一代系列化产品,涵盖了220KV以下电压等级的输配电线路保护、主设备保护和测量控制系统,提供了220KV以下变电站综合自动化和各种容量的发电厂电气自动化的完整解决方案。
RS-6000系列保护测控装置采用了目前继电保护领域全球最为先进的32位双CPU硬件平台,嵌入式RTOS系统构筑了强大的软件平台,基于TCP/IP协议的嵌入式以太网通信构建了全球最为可靠快速的网络系统,图形化逻辑编程技术的应用避免了人为的软件错误,装置超强抗干扰能力远远高于国家标准,根本上杜绝了误动拒动的可能。
本产品系列在总体设计及各模块设计上均充分考虑了可靠性的要求,在程序执行、信号指示、通信等方面均给予了详尽的考虑。在装置任何端子上实施4kV瞬变干扰脉冲,在装置任何部位实施15kV空间静电放电干扰或8kV接触静电放电干扰,保护不拒动、不误动,抗干扰能力远高于国家标准要求;装置强调了超低功耗设计,整机不出现功率元件,从根本上解决了同类产品因长期运行发热导致误动拒动的现象,装置在绝缘、震动、潮湿等各个方面性能指标也大大超过国家标准,远远领先国内同类产品。装置组屏或安装于开关柜上时,不需安装任何另外的交、直流输入抗干扰模件,可适用于任何恶劣的运行环境。
从方案设计开始始终贯彻的设计思想:以高性能的子系统构筑优异的综合自动化系统,避免以往采用拼凑式构成的自动化系统从单元设备通信网络到监控系统等诸方面给整个系统带来的限制,以减少工程设计、生产、运行、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,使系统信息的获得更加快捷,使系统维护的工作更加简单,使系统扩展更加方便。
从间隔层的单元设备即采用以太网的通信方式,加之单元设备内部采用了高效率的平衡式通信方式,使得RS-6000 在信息的采集传输响应等各个环节都较以往的分布式系统有了质的飞跃。
嵌入式以太网的应用无疑是飞跃式的。在以太网出现之前无论是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,这使得在以往的自动化系统中通信问题始终没有一个理想的解决方案,现场总线的应用部分地缓解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,以太网及其嵌入式应用使这一问题的解决变得豁然开朗,因为以太网通信速度比此前的任何一种通信方式提高了几个数量级,RS-6000综合自动化系统在此方面又领先了一步,它将以太网的嵌入式应用直接延伸至单元设备中,配合设备内部的平衡式通信,使得整个系统的通信非常快捷。
RS-6000的开放性极大地提高了它与其他设备之间的可互操作性,在单元设备的接口设计中除了上述以太网通信接口外,还提供了与现有通信方式(RS-232CEIA422/485 或现场总线)的兼容性设计,使用开放式的TCP/IP 协议可方便地与广域网相联。
a) 单元设备的通用性和可继承性使得产品的使用和维护变得更为简单可靠。
b) 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。
c) 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。
综合自动化系统要求站内设备的信息可充分共享,并通过远动通信接口实现与外部系统的信息共享,构建一个快速稳定可靠和富有弹性的通信网络是综合自动化系统的基本要求,也是整个电力系统运行管理自动化的根本前提。
RS-6000 的通信子系统由站内通信网络、远动通信接口以及与其他智能设备接口等三个部分组成。
站内数据流通信要求自动化系统完成的功能分为7组:
上述各组功能对通信均有各自不同要求,其中1、2、4、6 需较高的实时性,2、3、5需较高的数据吞吐能力,对站内通信网络的设计提出了很高的要求:
A) 通信技术的发展过程及趋势
早期的自动化系统中由于当时技术条件的限制广泛采用简单串行通信技术来实现,通信网络在实践中暴露出以下问题:
现场总线是专为小数据量工业控制领域的通信设计的廉价网络,当作为厂站自动化的主干网时,总体性能随节点数的增长迅速下降,由于强调专用性而牺牲了通用性,长期缺乏统一的国际标准,在通信节点多、通信数据量大时不得不忍受其以下不足:
以太网具备压倒性的优势成为自动化系统中通信技术发展的趋势,经过二十年的发展,以其优越的综合性能成为网络连接的标准,在全球占有90%以上的份额,并大量使用于工业控制领域。
站内使用以太网的优越性:
以太网的带宽高达10Mbps 以上,100M以太网也已广泛使用,以太网的一个冲突域中可支持1024 个节点,节点数小于100 时,10M的以太网即使负载达到50%(500kB/s)响应时间也小于0.01 秒。由于用交换式集线器能把一个以太网分为数个冲突域,可以把节点数大于100 的变电站分为若干个节点数小于100 的子网来保证响应速率,完全能满足实时性的要求。
通信介质可使用同轴电缆、双绞线、光纤等,并能在一个网络中混合使用,可根据需要灵活选用。
网络拓扑结构可为总线型或星型,同样也可两者混用,基于集线器的星型拓扑结构和结构化布线技术使以太网的可靠性达到很高的标准,任何节点的故障因被集线器隔离而不会扩散。集线器是高可靠设备,MTBF 大于20 年,不会降低网络的可靠性。集线器的运用使网络的性能提高,站点扩展可通过集线器的升级或堆叠来完成,灵活方便。
以太网作为真正的开放型系统,由于全球大量的使用,数不清的网络工具和网络设备及高层规约对以太网提供了充分支持,而且每天都有巨大的人力和物力资源用于以太网的研究,我们可不断从以太网的技术进步中收获喜悦。
B) RS-6000 以太网通信网络的实现
RS-6000 仍采用分层分布的体系,变电站层使用100M以太网,间隔层使用10M以太网,均采用基于集线器的星型拓扑结构,传输介质根据需要选择双绞线或光纤,间隔层的保护装置直接接入间隔层以太网,其它分布布置的智能设备通过规约转换器转接入间隔层以太网,根据设备所属间隔和物理位置连接到适当的间隔层集线器,然后再将所有间隔层集线器接入厂站层集线器,所有的站级设备均直接接到厂站层集线器。
对于站点较多的站,厂站层集线器选用交换型集线器将间隔层分成若干子网,限制每个冲突域的站点数量不致过多,以确保系统响应速率。
与以太网在底层网络技术占有的统治地位一样,TCP/IP 协议在全世界范围内从局域网到广域网都得到了极其广泛的应用,使用TCP/IP 协议保证了不同厂家异构网络的互联,网络十分健壮,实践表明,它可在参数变化极大、子网服务质量较差的广域网如Internet 上工作得相当稳定可靠,用在通信质量较好的局域网上自然更加得心应手。TCP/IP 与以太网技术的结合为RS-6000 的应用层通信规约提供了一个高速、灵活、可靠和开放的平台。
由于电力信息分层管理的需要,RS-6000 站内网上流通的各种数据还需要根据使用者需要传递至各级调度系统,即实现传统意义上的远动功能。
RS-6000综合自动化系统利用专门的通信服务器完成自动化系统(运行TCP/IP 的10M以太网)和各种外部网络的互连,可以收集站内所有智能装置的信息,使用各种标准通信规约以一对多的方式进行发送,并对各上位机下达的各种控制命令进行分析后发往对应的设备,正确执行。
RS-660 通信服务器在软件上兼容多种厂商/国家/国际的远动通信规约,也能在较短时间内实现使用者特殊的规约,远动接口能为全站统一提供高精度的卫星时钟,并能在没有GPS 的时候采用来自某个主站的信道时间统一全站时钟。
RS-6000综合自动化系统采用了开放式设计思想,不同厂家的智能设备完全可以通过RS-660通信服务器方便地将不提供以太网的微机化设备连接进RS-6000综合自动化系统的站内骨干网。智能设备被虚拟为一个以太网节点。
RS-6000 保护与控制系统实现了统一硬件平台、统一软件平台、统一操作界面、统一信息处理的设计思想。
RS-6000 的设计者们总结了十几年微机继电保护与控制系统的设计制造和工程应用的经验,广泛吸取了国内外同类产品的应用经验和信息技术发展的最新成果,并对新技术的应用作了一系列带有前瞻性和探索性的工作,使产品在技术上具有一系列的先进性,主要表现在以下新原理新技术的应用:
RS-6000自动化系统的保护与控制子系统各单元设备本着高起点大资源的设计理念,率先采用了先进的32 位微处理器,改变了紧凑型系统设计在功能改进和功能扩展时捉襟见肘的局面,实现了诸多先进技术的嵌入式应用(如实时多任务操作系统和TCP/IP 等),并且为功能扩展预留了足够的资源。
受惠于高起点大资源的硬件平台,软件平台采用了C 语言编程,完全的模块化设计可以实现从一个硬件平台向更先进硬件平台的轻松移植,所做的工作不过是再编译一次程序和详尽的试验验证,保证了产品保护原理保护逻辑和保护功能的完美继承性。
应该说保护和控制设备动作过程的再现和电力系统故障反演是每一个运行管理人员和保护开发人员共同的心愿,同时对于事后事故分析杜绝原因不明的事故也是至关重要的。RS-6000自动化系统每个单元设备都具有运行过程的全息再现反演功能,除提供一次系统电压、电流、二次接线的开入信息外,装置动作时刻的采样值、装置内各保护/控制元件的动作状态都一览无遗,系统故障情况、装置动作正确与否及原因的分析不再困难。录波数据在每个设备中可记录8至50个,记录的事件数不少于1000 条,且存储的信息在掉电后不会丢失。
TCP/IP 技术的嵌入式应用实现了以太网直达间隔层每个单元设备,单元设备直接通过以太网交换机接入以太网而不需任何外部转换设备,凡由多个微处理器模件构成的设备,其内部全部采用平衡式快速网络通信,极大程度地消除了内部通信瓶颈,真正实现了全以太网无瓶颈快速响应系统。
困扰电力工作者已久的电磁兼容问题在RS-6000自动化系统放到了首先考虑的地位,始终如一贯彻在系统设计中,并在其保护与控制子系统中得到了彻底的解决:
在RS-6000 的电气设计中,元器件的选择、核心控制回路、输入与输出回路、乃至结构设计等方方面面,对电磁兼容性都给予了细致的考虑,在采样数据传输、程序执行、信号指示、通信等方面尤其注重。经试验,在装置任何端子上实施4KV瞬变干扰脉冲,在装置任何部位实施15KV空间放电干扰或8KV接触静电放电干扰,装置未出现数据传输错误,未出现CPU复位,未出现异常信号或异常液晶信息显示,装置不拒动,不误动,高于国家标准要求。所有这些努力使RS-6000单元设备无需外加任何抗干扰措施的情况下,顺利通过了全部最高等级的国家标准测试。全部的试验结果表明,RS-6000的电磁兼容性能大大高于国家标准的要求或国内同类产品相应的性能指标,从根本上为全部单元设备彻底下放扫清了最大的障碍。
由于本系列保护测控装置在抗干扰能力上有充分考虑,故在使用本系列装置时不需要安装另外的交、直流抗干扰模件。
额定数据
◆ 装置电源: DC220V /110V(或AC220V/110V) 订货注明
◆ 交流电流: 5A/1A 订货注明
◆ 交流电压: 100V,100/V(或380V/220V) 订货注明
◆ 频 率: 50Hz/60Hz 订货注明
功率消耗
◆ 直流回路: < 10W 最大20W
◆ 交流电压回路: < 0.5VA(额定电压下)
◆ 交流电流回路: < 0.5VA(额定电流下)
***工作范围
◆ 电 流: 0.5 ~100.0A
◆ 电 压: 0.5 ~ 120.0V
◆ 频 率: 45 ~ 55Hz
◆ df/dt : 0.5 ~ 10Hz/s
◆ 时 间: 0.00~ 20.00s
定值误差
◆ 电流电压: < 3%
◆ 频 率: < 0.01Hz
◆ 时 间: < 1% 整定时间±10ms
接点容量
◆ 信号回路接点载流容量:400VA
◆ 信号回路接点断弧容量:60VA
遥测
◆ 测量精度: U,I :0.2%
P,Q :0.5%
F : 0.1%
COSj:0.5%
KWh/KVarh:0.5%
◆ 线性范围: 被测量0~120%额定值,相位0~360度
频率: 45~55Hz内满足要求
◆ 4~20mA输出: Ia,(Ib),Ic,Uab,Ubc,Uca,P,Q可选
精度0.2级
负载电阻<250欧
遥信
◆ 扫描间隔: 1 ms
◆ SOE分辨率: ≤2 ms
◆ 防抖动: 1~255 ms
遥控
◆ 接点容量(接通): 8A/250V AC,8A/30V DC。
间隔层通信
网络接口:装置标准配置为通用的高速以太网通信接口,并集成了IEC 60870-5-103标准通信规约通信方式,装置提供RJ45通信接口,以UTP5线为通信介质,特殊情况下,也可提供光纤接口。
网络接口有三种方式可选:单以太网;双以太网;单以太网+双RS485串口。
通讯距离:以太网:100米单段(可通过适当方法延长);RS485:1200米。
通信速率:以太网:10/100Mbit/s。RS485:4800--19200bit/s可选。
远程通信
1) 调制方式或光纤以太网
2)通讯规约:部颁CDT、POLLING、MODBUS、IEC-60870-5-103或其他规约
1)绝缘电阻
装置的带电部分和非带电部分及外壳之间以及电气上无联系的各电路之间用开路电压500V的兆欧表测量其绝缘电阻值,正常试验大气条件下,各等级的各回路绝缘电阻不小于50MΩ。
2)介质强度
在正常试验大气条件下,装置能承受频率为50Hz,信号输入端子对地电压为500V、其他回路对地电压为2000V,历时1分钟的工频耐压试验而无击穿闪络及元件损坏现象。试验过程中,任一被试回路施加电压时其余回路等电位互联接地。
3)冲击电压
在正常试验大气条件下,装置的电源输入回路、交流输入回路、输出触点回路对地,以及回路之间,能承受1.2/50μs的标准雷电波的短时冲击电压试验,开路试验电压5kV。
4)耐湿热性能
装置能承受GB/T 7261第20章规定的湿热试验。最高试验温度+40℃、最大湿度95%,试验时间为48小时,每一周期历时24小时的交变湿热试验,在试验结束前2小时内根据2.3.1的要求,测量各导电电路对外露非带电金属部分及外壳之间、电气上不联系的各回路之间的绝缘电阻不小于1.5MΩ,介质耐压强度不低于2.3.2规定的介质强度试验电压幅值的75%。
a) 环境温度:工作:-20℃~+55℃。
贮存:-25℃~+70℃,在极限值下不施加激励量,装置不出现不可逆的变化,温度恢复后,装置应能正常工作。
b) 相对湿度:最湿月的月平均最大相对湿度为90%,同时该月的月平均最低温度为25℃且表面无凝露。最高温度为+40℃时,平均最大相对湿度不超过50%。
c) 大气压力:(86~106)kPa(相对海拔高度2km以下)。
装置和监控系统直接通过以太网连接通信,站内其他智能设备的RS232、485等各种接口通过通信服务器统一转化为以太网,作为全站以太网的一个节点。此种网络结构简单可靠,通信快速流畅,没有任何瓶颈问题,是目前最为先进的网络结构。
网络说明:
1、RS485双网结构一般仅用于大型电厂厂用电系统,其他场合一般使用以太网通信。
2、智能设备接口和远动接口一般可由一台通信服务器或规约转换器完成;
3、一般场合,硬件脉冲对时网可以省略,仅采取软件对时;
4、通过以太网交换机相联,可随意扩展装置数量;
5、当地监控后台随意扩展数量,并可设置为主备自动切换方式或并行工作方式。
RS-601 适用于110KV以下电压等级的大/小接地系统中的线路保护测控装置,也可用于110KV及以下电压等级的母联或分段断路器,带两段充电保护。
RS-601G 适用于110KV以下电压等级的大/小接地系统中的线路保护测控装置,带光纤差动保护。
RS-602 适用于110KV以下电压等级的大/小接地系统中的厂/站用变/接地变/整流变保护测控装置。
RS-602H 适用于110KV以下电压等级的大/小接地系统中的厂/站用变/接地变/整流变保护测控装置。带两侧差动保护功能。
RS-603 适用于110KV及以下大/小接地系统中装设的并联电容器保护测控装置。适用于单Y,双Y,△形接线电容器组。
RS-604A 适用于110KV及以下电压等级的单母分段主接线中两路进线及分段断路器的互投,并带有分段断路器保护功能。
RS-604C 适用于110KV及以下电压等级的厂/站用(变压器/电抗器/线路)备用分支自投,带有备用分支保护功能。
RS-604D 适用于110KV及以下电压等级的单母分段主接线中两路进线及分段断路器的互投,并可实现第三进线(可机组)自动投入。
RS-605 适用于35KV及以下电压等级大/小接地系统中高压异步电动机的保护测控。
RS适用于35KV及以下电压等级大/小接地系统中高压同/异步电动机的差动保护。-605C
RS-605H 适用于35KV及以下电压等级大/小接地系统中高压异步电动机的综合保护测控。
RS-605T 适用于10KV及以下电压等级大/小接地系统中同步电动机的综合保护测控。
RS-606 适用于110KV及以下电压等级的两台TV的监测,可以根据采集到的TV位置接点自动实现TV二次并列/解列功能。
RS-606C 适用于110KV及以下电压等级的两台TV的监测及电压重动。可以根据采集到的TV位置接点自动实现TV二次并列/解列功能。
RS-632 适用于集中式频率电压紧急控制或小电源系统间联络线的低周、低压解列。
RS-632Z 振荡解列装置。
RS-611(F) 适用于220KV及以下电压等级的双圈、三圈变压器、发电机-变压器组、(分裂)电抗器等差动保护,满足三侧差动的要求。611F带非电量保护,并可配置直流测量功能。
RS-612 适用于变压器220KV以下电压等级的大接地系统侧后备保护测控。
RS适用于变压器110KV以下电压等级的小接地系统侧后备保护测控。
RS-614 适用于220KV及以下电压等级的主变本体保护,装置配置CPU系统,可完成13路非电量保护的跳闸或发信。
RS-640 可用作变压器非电量保护(GAS1+GAS2)、三相操作箱(CZ)、双母线电压切换(YQH)或单母分段电压并列(YBL)。
RS-651 适用于220KV以下电压等级主变压器、线路、100MW以下发电机组的公共测控。全组模拟量测量,26路外部遥信,16路遥控输出。
RS-652 适用于220KV以下电压等级主变压器、线路、100MW以下发电机组的公共测控。全组模拟量测量,68路外部遥信,16路遥控输出。带同期合闸及五防逻辑功能。
RS-653 电能质量监测仪。适用于220KV以下电压等级,最多可接入4组电压,12组电流。
RS-654 电压监测仪。
RS-655 适用于有人值班的发电厂或变电站内,带预告及事故音响回路。可接入24路信号接点。
RS-655A 适用于有人值班的发电厂或变电站内,带预告及事故音响回路。可接入64路信号接点。
RS-655B 适用于有人值班的发电厂或变电站内,自带光字牌及音响回路。最多可接入64路信号接点。
RS-660 通信服务器。采集全站信息并进行规约转换,上传监控系统、DCS系统或调度系统;也可作为规约转换器将智能设备接口及规约统一转化为以太网103规约。
RS-600 计算机监控系统。
-612A
RS-621 适用于单机容量在100MW及以下汽轮/水轮发电机的纵联差动保护。
RS 适用于单机容量在100MW及以下汽轮/水轮发电机的后备保护。-621A
RS-631 适用于110KV及以下电压等级的串联、并联接线的干式或油浸式电抗器保护测控。也可做为
短线路差动后备一体化保护测控装置。
RS-633 自动准同期装置,每台可对8个同期点控制,具备遥控并网功能,可扩展为16个同期点。
RS-644 同期选点装置,每台可对8个同期点自动选择, 4台机组调速调压控制。可扩展为16个同期点选择,8台机组调速调压控制。
RS-635 厂用电快速切换装置。