TOP9700分布式變電站綜合自動化系統(tǒng)
1. 概述
TOP9700系列分布式變電站綜合自動化系統(tǒng)，用于變電站、電站保護、監(jiān)測和控制。是拓普公司在總結(jié)國內(nèi)外分布式測控保護產(chǎn)品和自動化系統(tǒng)的先進技術(shù)的基礎(chǔ)上研制開發(fā)的目前已在湖南、湖北、江西、貴州、廣西、河南、天津、山東、甘肅、新疆等省市的近百個變電站運行，得到用戶好評。該系統(tǒng)簡化了變電站的設(shè)計、安裝、調(diào)試，提高了運行、維護、管理水平，避免了人為操作的失誤，提高了變電站的自動化程度，使變電站運行更安全、更穩(wěn)定、更可靠。
TOP9700分布式變電站綜合自動化系統(tǒng)針對110KV及其以下電壓等級變電站專門設(shè)計，以實現(xiàn)最優(yōu)性能價格比和工程產(chǎn)品化為原則。TOP9700系統(tǒng)基于品種齊全的TOP9000系列分布式保護測控裝置，及可選配美國SEL保護作為變壓器主保護裝置。采用RS485/CAN工業(yè)現(xiàn)場總線，各裝置采用工業(yè)級進口器件、模塊組裝，采用了電磁兼容性設(shè)計，均具有寬溫、抗強電磁干擾、交/直流供電、自檢驗、通信功能強、智能化程度高(各裝置均可通過整定設(shè)置來適應(yīng)不同的現(xiàn)場情況)、帶顯示和操作面板按鈕(在遠方和就地均可完成各種操作)、高可靠性等特點，各裝置既可聯(lián)網(wǎng)運行，又可脫離系統(tǒng)獨立完成各項功能，既可集中組屏，又可分散安裝在開關(guān)柜上。由于采用高速單片機和多種新型器件和先進算法，使各裝置既具有很強的整體綜合功能(集保護、測量、控制、諧波分析、事件記錄、故障波形記錄、通訊、就地操作)，同時又使各功能能既相對獨立，又有機結(jié)合，既保證了各項技術(shù)指標(biāo)，又實現(xiàn)了二次裝置與一次設(shè)備的一一對應(yīng)。這種真正的完全分布、分散式模塊化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，使系統(tǒng)的設(shè)計、擴充、檢修、維護和現(xiàn)場施工變得簡便易行。由于各單元裝置的智能化程度高、互換性好、綜合功能強、操作簡便，從而可大大減少所使用裝置的品種、數(shù)量，使系統(tǒng)能真正作到簡單、實用、功能強、投資節(jié)省、運行安全可靠、操作維護簡便。
由于TOP產(chǎn)品有檔次和價格不同的多個品種可供選擇，同時通過TOP3200通訊機可方便地與其它智能裝置通訊，用戶可根據(jù)技術(shù)要求、費用和現(xiàn)場實際情況靈活配置，以最小投資達到最佳效果。
2.系統(tǒng)特點
在《TOP9800調(diào)度自動化系統(tǒng)》軟件(詳見第四章)的基礎(chǔ)上，TOP9700系列分布式變電站綜合自動化系統(tǒng)具有以下特點：
強大功能的通訊控制器，可接入不同公司的保護測控單元(如SEL、GE等)，作為后臺系統(tǒng)與分布式測控保護單元溝通的有力支持，使系統(tǒng)的性能更突出。
支持多調(diào)度以多種規(guī)約數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。
提供通用組態(tài)系統(tǒng)的優(yōu)點和有用工具，用戶可以按工程實踐的需要，進行自我風(fēng)格的人機界面的設(shè) 計，有超強的圖形動畫、文字工具與用戶界面， 大大地降低了系統(tǒng)的畫面數(shù)量，極大地縮短了系統(tǒng)集成的時間。
豐富的規(guī)約解釋庫(部頒CDT、Polling， IEC-870-5-101，DNP，ModBus等)，支持多廠家設(shè)備集成。
擁有實時報表、趨勢曲線、多媒體(聲音、圖像等)報警窗口。功能強大的報表生成器，可方便地生成日報、月報、年報以及用戶自定義等各種報表，并支持各種商用數(shù)據(jù)庫記錄和字段級實時無縫讀寫操作和過程級訪問。
獨特的小電流接地自動選線功能：分布式測控保護單元報告接地信息，系統(tǒng)判斷出接地線路，語音報告操作員。
獨特的事件語音報警，可報告遙測越限、遙信變位、事故等。報告到具體的事故點。
系統(tǒng)配置靈活：系統(tǒng)軟件除基本模塊外，應(yīng)用功能軟件均可由用戶根據(jù)具體需求選配，并提供用戶二次開發(fā)手段，硬件配置上有極強的伸縮性，整套系統(tǒng)既可在一臺PC機上獨立運行，又可分布在TCP/IP以太網(wǎng)的各工作站上運行，有效地保證了用戶投資的合理性。
與其他系統(tǒng)方便的接口功能：可與微機防誤系統(tǒng)、VQC等智能系統(tǒng)方便接口。
定值管理功能：可遠程查詢、修改保護設(shè)備的定值。
可實現(xiàn)自動電壓、無功控制。
3.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
一般情況按以下原則組成系統(tǒng)：
110KV線路：保護和四遙，各采用獨立裝置，對110KV終端站，可由對端線路保護裝置完成保護功能。
35KV及以下線路、電容器：采用TOP9720保護測控一體化裝置。TOP9720有雙CPU和單CPU兩種結(jié)構(gòu)，均自帶操作回路，保護CT和測量CT完全分開。雙CPU結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品采用二片80C196單片機分別獨立完成保護和測控，同時保護和測控的其他硬件、軟件也獨立分開，只共用通訊和顯示操作面板。單CPU結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品由一片80C196KC完成保護測控功能，但保護和測控的CT和數(shù)采、出口電路仍獨立分開。
主變主保護和后備保護：采用獨立裝置，按技術(shù)要求配置，亦可配備美國SEL保護。
主變非電量測控：采用TOP9730實現(xiàn)，或采用TOP9530和檔位變送器實現(xiàn)。
小電流接地選線：可由TOP9720實現(xiàn)，亦可由專門裝置實現(xiàn)。
數(shù)采和通訊轉(zhuǎn)發(fā)：由TOP3200實現(xiàn)，或由當(dāng)?shù)豍C機配置多串口卡實現(xiàn)。TOP3200既可與TOP系列產(chǎn)品通訊，亦可與其他廠家的智能裝置：如直流電源、VQC裝置、消弧裝置、智能電度表、保護裝置(如美國SEL、南瑞等保護產(chǎn)品)通訊。
當(dāng)?shù)豐CADA軟件：采用基于bbbbbbs NT 的TOP9700軟件，亦可由TOP3200按CDT、SC1801、DNP等規(guī)約與其他廠家的SCADA軟件接口。
本公司可提供以下多種系統(tǒng)配置方案，典型方案如下：
1. 方案一：TOP3200+單PC機圖43-1
2. 方案二：TOP3200+雙PC機(冷備用/熱備用)圖43-2
3. 方案三：當(dāng)?shù)豐CADA和采集轉(zhuǎn)發(fā)由一臺PC機實現(xiàn)圖43-3
4. 方案四：TOP3200+網(wǎng)絡(luò)模式后臺主站系統(tǒng)圖43-4
4.系統(tǒng)功能
4.1保護
1、 饋線(35KV及以下)：用TOP9720A微機線路保護測控裝置
2、 110KV線路：用TOP9720A做后備保護，美國SEL保護或其他公司產(chǎn)品作主保護實現(xiàn)
3、 電容器保護：用TOP9720B微機電容器保護測控裝置
4、 主變主保護及本體保護：用TOP9720-C1微機變壓器主保護裝置，或美國SEL-587、SEL-387微機變壓器主保護裝置。
5、 主變非電量：用TOP9730主變非電量測控裝置
6、 主變后備保護：用TOP9720-C2微機變壓器后備保護測控裝置
7、 備自投：用TOP9720D微機備自投測控裝置(進線、橋開關(guān))和TOP9720D微機備自投及母聯(lián)保護測控裝置(聯(lián)絡(luò))
8、 電壓切換：用TOP9720E電壓切換及監(jiān)測裝置
4.2測量
1、 各線路由TOP9720或TOP9520實現(xiàn)，
2、 每個所用變配一臺TOP9500
3、 主變溫度、檔位、直流母線電壓等由TOP9730或TOP9530采集
4、 直流系統(tǒng)詳細參數(shù)(如單只電池電壓、充電電流、交流輸入、動力母線、控制母線電壓等)由直流系統(tǒng)采集，以通訊口送TOP3200通訊機并轉(zhuǎn)發(fā)。
5、 電度：由電度表采集(脈沖方式或RS485方式)送系統(tǒng)，另外各TOP產(chǎn)品本身亦有電度參數(shù)可作遙測用，但不能作為收費依據(jù)。
6、 通訊電源和其他智能裝置參數(shù)由各裝置采集，由TOP3200通訊轉(zhuǎn)發(fā)。
4.3 遙信
按裝置與一次設(shè)備一一對應(yīng)的設(shè)計原則，遙信信號均優(yōu)先接入對應(yīng)的裝置，對中央信號、公共信號 和超出對應(yīng)裝置遙信量數(shù)量的信號，接入 TOP9560遙信模塊。
4.4 控制
可對各斷路器、電動刀閘進行分/合操作，對主變進行有載調(diào)壓(升、降、停)，可分三級操作：
A、調(diào)度主站端：通過主接線圖上點斷路器/刀閘，輸入遙控密碼，預(yù)令返校成功，以通訊方式控制斷 路器分合
B、變電所內(nèi)主站：在所內(nèi)主站主接線圖上點斷路器/刀閘，輸入遙控密碼，預(yù)令返校成功執(zhí)行。
C、保護裝置就地控制：在TOP9720、TOP9730操作面板上直接操作。
4.5 無功補償
電容器組開關(guān)可根據(jù)電壓或無功曲線自動投切。
4.6 低周減載
由各線路保護裝置實現(xiàn)。
4.7小電流接地選線
可由TOP9720與當(dāng)?shù)剀浖浜蠈崿F(xiàn)，亦可由單獨的小電流接地選線裝置實現(xiàn)。
4.8 VQC功能
由SCADA軟件和TOP9720、TOP9730實現(xiàn)或由獨立VQC裝置實現(xiàn)
4.9 系統(tǒng)自診斷告警
系統(tǒng)中所有設(shè)備和裝置均有很強的自診斷能力，局部故障時可發(fā)出告警信息，整機故障時除告警外，會自動閉鎖所有出口，絕不產(chǎn)生誤動。單個設(shè)備故障不影響其他設(shè)備和系統(tǒng)運行。
4.10 系統(tǒng)維護
系統(tǒng)可進行遠方診斷維護和就地診斷維護，單個設(shè)備故障可在系統(tǒng)運行時進行整機更換，設(shè)備互換 性好，更換并整定參數(shù)后可自動接入系統(tǒng)，從而大大提高系統(tǒng)可用率。
5.當(dāng)?shù)乇O(jiān)控系統(tǒng)功能
5.1數(shù)據(jù)采集
實時采集廠站遙測、遙信及智能電度表的電度、功率等數(shù)據(jù)信息。
5.1.1遙測量
?、僦髯兗拜旊娋€有功功率、無功功率、功率因數(shù)、有功、無功電度
?、谥髯兗拜旊娋€電流
?、?0KV饋線三相電流，線路有功、無功功率，線路有功、無功電量
?、芨鞣N母線電壓
⑤主變油溫、主變檔位、主變功率因數(shù)
⑥380V所用電：線電壓、三相電流、有功電量等
⑦直流系統(tǒng)：合閘母線電壓，控制母線電壓，單只電池端電壓
5.1.2數(shù)字量
數(shù)字量包括電網(wǎng)周波、脈沖電度等
5.1.3狀態(tài)量
①斷路器位置、隔離開關(guān)位置
?、谑鹿侍l總信號
?、塾休d調(diào)壓變壓器抽頭位置
?、茴A(yù)告信號
?、葜鞅Ｗo自動裝置動作信號
?、扪b置主電源停電信號
⑦所有保護動作狀態(tài)，運行監(jiān)視信號
⑧事件順序記錄
5.1.4脈沖量
采集現(xiàn)場脈沖電度表的脈沖值，亦可通過RS485方式采集智能電度表數(shù)據(jù)。
5.1.5時間處理
按標(biāo)準(zhǔn)時鐘源對整個系統(tǒng)統(tǒng)一時鐘(標(biāo)準(zhǔn)時鐘源可以是GPS時鐘、天文時鐘等).
5.2 數(shù)據(jù)處理
5.2.1遙測量
①將預(yù)處理數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為工程數(shù)據(jù)
?、跅l件為零：設(shè)定每個值的歸零范圍，將近似為0的值設(shè)置為0(用以消除不帶電線路殘余電量)
?、廴斯ぶ脭?shù)：遙測接收數(shù)據(jù)可人工置數(shù)，解除后恢復(fù)自動更新
?、茉较迿z查：對測量值進行取值比較，根據(jù)越限等級及類型進行處理
?、莘e分值和平均值計算：可以根據(jù)功率計算出相應(yīng)的電量
?、拮畲?最小值計算：將某遙測(包括功率、電壓、電流等)在某段時間內(nèi)出現(xiàn)的最大值及最小值 以及出現(xiàn)的日期和時間存入數(shù)據(jù)庫
⑦死區(qū)檢查：只有超出閥值范圍的值才認為是發(fā)生了變化，進行閥值檢查以避免不必要的擾動 ⑧根據(jù)電網(wǎng)運行方式的變化，自動進行旁路替換，倒對端等的計算
?、岽尜A數(shù)據(jù)庫：以提供進一步數(shù)據(jù)處理的依據(jù)
5.2.2狀態(tài)量處理(遙信)
狀態(tài)量處理任務(wù)完成描述狀態(tài)功能：
電網(wǎng)運行狀態(tài)
變電站開關(guān)狀態(tài)及主變分接頭位置
保護信號狀態(tài)
狀態(tài)量合理性檢查和誤遙信處理
5.2.3保護信息
TOP9700系統(tǒng)除完成遠動四遙功能外，還能處理保護信息.
接收并處理保護開關(guān)狀態(tài)量
接收保護定值信息
傳送、設(shè)定及修改保護定值
接收保護故障動作信息
前三項功能有良好人機界面用于監(jiān)視與操作，第四項功能在保護動作發(fā)生后，召喚故障前后電網(wǎng)相應(yīng)狀態(tài)信息讀出并顯示。
5.2.4 電度量
電度統(tǒng)計功能包括時電度、日電度、月電度、年電度、峰谷電度等計算功能
全網(wǎng)電度總加
積分電度計算
5.2.5 計算量
在系統(tǒng)中除大量的實測點外，還有大量的計算點，計算子系統(tǒng)是在線方式下需完成的所有計算任務(wù)的綜合，按照數(shù)值變化和規(guī)定的時間間隔不斷處理計算點。
對模擬量、數(shù)字量進行計算多種計算類型供使用:
由數(shù)值變化引起的計算
周期計算
累加值和平均值的計算
最大/最小值的計算
電度量的計算
開關(guān)、保護動作次數(shù)的統(tǒng)計
線損計算
合格率計算
按電壓等級計算拉電次數(shù)、負荷、電量和事故跳閘次數(shù)、負荷、電量。
5.3 電網(wǎng)控制
控制功能包括：
實時對斷路器或開關(guān)進行分合閘操作
調(diào)節(jié)有載調(diào)壓變壓器分接頭
電容器遠方投切
電抗器遠方投切
5.4 信息與報警
當(dāng)在系統(tǒng)范圍內(nèi)發(fā)生需引起操作員注意的情況時，系統(tǒng)自動產(chǎn)生一個報警，并能在相應(yīng)的打印機上 記錄
各種報警可通過操作來定義
對需要進行越限告警監(jiān)視的每一個數(shù)據(jù)，其上/下限值可人工設(shè)置或修改
每當(dāng)越限告警時，計算機會發(fā)出蜂鳴聲及語音提示，同時變色，并可根據(jù)需要打印記錄
發(fā)生事故時，自動推出事故廠站的畫面，并記錄事故時間、對象和性質(zhì)
在發(fā)生報警之后，操作員可以通過相應(yīng)操作來確認報警信息，即掛起或撤消.
提供語音告警的功能
5.5 安全子系統(tǒng)
為了系統(tǒng)能夠安全穩(wěn)定地運行，整個系統(tǒng)具有如下安全保護措施。
所有的系統(tǒng)操作員能根據(jù)其需要被賦予某些特性，這些特性規(guī)定各個操作員對系統(tǒng)及各自業(yè)務(wù)活動的使用范圍，如用戶名、口令字、操作權(quán)及操作范圍等特性。
操作員只有輸入正確的密碼，才能進入系統(tǒng)，即保證系統(tǒng)的安全性。進入系統(tǒng)后，通過劃分不同層次的操作來滿足各種操作員的使用需要，從最低級的只可調(diào)出畫面，到最高級的可以修改、訪問、維護數(shù)據(jù)庫并進行各項操作。
操作保護，對每個上崗操作員都有口令字控制，以限定各個不同操作員的操作權(quán)限和操作范圍，在執(zhí)行遙控操作時進行口令字校檢，以確保無關(guān)人員絕對不能進行遙控操作。
運行日志，對于操作員的重要操作，系統(tǒng)都應(yīng)能按時間順序在運行日志上給予記錄，存入運行日志文件中，并隨時可打印輸出
5.6 遠程維護子系統(tǒng)
“遠程訪問服務(wù)”可讓遠程的工作站透明地訪問當(dāng)?shù)刂髡荆缤瑢嶋H連接到網(wǎng)絡(luò)上一樣，可以利用公用電話線、x.25網(wǎng)絡(luò)、ISDIN網(wǎng)絡(luò)或PPTP連接創(chuàng)建遠程訪問的連接，通過遠程訪問服務(wù)，得到用戶單位的許可后，可在拓普公司的機房中直接觀察到用戶現(xiàn)場的實時數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)、告警資料等，不用到現(xiàn)場，就可以幫助用戶診斷并解決系統(tǒng)中存在的問題，提高系統(tǒng)的利用率，縮短工程維護的時間。
6.主要技術(shù)指標(biāo)
6.1 交流量輸入
測量內(nèi)容：U、I、P、Q、COSφ、F、Wh、Whvar
測量誤差：≤0.5%，f±0.01Hz
線性范圍：0～120%、IN=5A、1A、，UN=100V
輸出響應(yīng)：測量數(shù)據(jù)刷新時間tmax≤40ms
溫度影響：-25℃～70℃范圍內(nèi)誤差不超過±0.5%
6.2 其它電量輸入
測量內(nèi)容：220VDC，110VDC，380VAC，220VAC
測量誤差：≤0.5%
6.3 溫度測量:
測量范圍:0℃～100℃
電阻輸入:Pt100、Cu50
測量誤差：±1℃
6.4 開關(guān)量輸入
輸入方式：光電耦合輸入 220VDC、1mA，或無源接點(用裝置上的24VDC電源)
分辨率：站內(nèi)分辨率2ms
抖動抑制：接點抖動時間在線整定5ms～600ms
6.5 脈沖量輸入
脈沖方式：光電耦合輸入24VDC 1mA
最小脈寬：40ms
抖動抑制：測量脈沖寬度，其寬度可進行設(shè)定
6.6 遙控輸出
輸出方式：密封繼電器接點輸出
容量：接通負載能力5A，由開關(guān)輔助接點斷弧。
控制方式：接點返校，電源閉鎖
6.7 通道
與主站通道：可選2個模擬通道或2個數(shù)字通道。模擬通道調(diào)制方式FSK，速率可選;數(shù)字通道RS232方式。
與微機保護通道：RS485/CAN網(wǎng)。
其它通訊口：RS232、422、485、CAN任選。
6.8當(dāng)?shù)乇O(jiān)控主站
數(shù)據(jù)更新：主要遙測更新周期< 1S次要遙測量更新周期<2S一般遙測量更新周期5S
事故遙信變位傳送時間<500ms
事故推出畫面時間<2S
電能量廣播凍結(jié)和讀出周期<10min
畫面調(diào)用實際響應(yīng)時間<1.5S
模擬屏數(shù)據(jù)刷新周期遙信變位<1S、重要遙測<5S、次要遙測<8S
監(jiān)測高低壓保護動作及自檢情況，在線修改保護定值、召喚保護測量值、開關(guān)值
6.9工作環(huán)境
運行溫度：-25℃～+70℃
存貯：-40℃～80℃
濕度：<95%(20℃±5℃時)
周圍環(huán)境：無爆炸、無腐蝕氣體及導(dǎo)電塵埃、無冷凝
本文標(biāo)簽：TOP9700分布式變電站綜合自動化系統(tǒng)
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：鞏經(jīng)理
：13915946763
：南京塞姆泵業(yè)有限公司
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