1、 深圳地铁轨道交通一期主变电所电力监控系统改造深圳轨道交通一期工程主变电所电力监控系统改造技术方案深圳市华力特电气有限公司SHENZHEN FARAD ELECTRIC CO.，LTD2023年5月12日目 录1.工程概述31.1设计范围31.2工作条件41.2.1环境条件51.2.2电源.52.技术标准53.系统特点83.1先进性83.2高可靠性83.3可维护性83.4可扩展性93.5良好的实用性94.文化中心/城市广场主变电所电力监控改造技术方案94.1现有文化中心/城市广场主变电所电力监控系统结构94.2文化中心/城市广场主变电所电力监控改造技术方案114.2.1改造技术方案114.2.
2、2改造所增加的设备配置及功能185.电力监控PSCADA与供电系统设备接口方案215.135kV开关柜接口225.2电度计量接口226.试验、检验236.1工厂接口试验236.2光缆型式试验236.3出厂试验236.4现场试验256.5现场调试267.供货范围308.铭牌和标识318.1铭牌318.2标识321. 工程概述深圳市华力特电气有限公司在认真阅读和理解招标文件的基础上，提出了完全满足招标文件要求并有部分功能和性能指标优于招标书中所要求的功能和性能指标的投标技术方案-深圳轨道交通一期工程主变电所电力监控改造技术方案。一期工程文化中心/城市广场主变电所现有的电力综合监控自动化系统是由我公
3、司中标实施的，采用我公司自主知识产权的FARAD 200电力监控自动化系统，华力特公司对深圳地铁一期工程综合自动化系统和改造情况较为熟悉,有能力完成整个系统工期的技术要求和深圳地铁相关部门的协调工作。我公司指派一期项目参与的工程人员,在此基础上进行技术改造，实现与原有系统的集成，从改造工程工期的缩短、系统联调的方便性以及系统整体性能的发挥、系统兼容性等方面，我公司都有着无可比拟的优势。深圳华力特电气有限公司郑重承诺：我公司所投标的深圳轨道交通一期工程文化中心/城市广场主变电所电力监控改造系统集成于一期工程文化中心主变电所FARAD 200电力监控自动化系统，与现有系统兼容，完全满足深圳轨道交通
4、一期工程文化中心主变电所电力监控系统改造设备及相关服务采购的全部要求。1.1 设计范围深圳轨道交通一期工程主变电所的电力监控系统改造设备集成于现有主变电所的电力监控系统。新增设备包括电度表、新增35kV出线保护装置、光电转换装置、D20装置及通信电缆等。电力监控系统改造的设计范围为： 负责文化中心主变电所监控系统改造，以监控新增的微机保护（对6回新增35kV出线保护）、新增的电度表（对全所14回35KV出线计量）。 负责城市广场主变电所监控系统改造，以监控新增的微机保护（对6回新增35kV出线保护）、新增的电度表（对全所12回35KV出线计量）。各主变电所监控系统改造后可实现以下监控功能： 遥
5、信：现有主变电所内的110kV 线路、35kV线路及母联、主变压器、接地变压器各种保护信号、断路器位置信号、隔离刀闸位置信号、接地刀闸位置信号、自动装置投入及撤除信号、开关当地/远动操作位置信号；电压无功调节装置运行信号、故障录波装置运行信号、智能装置的各种报警信号等；0.38kV低压进线开关以及母联的位置、事故信号和预告信号，0.38kV低压出线开关位置信号，自动装置投入及撤除信号；所有直流电源信号；变压器温度报警信号、超温跳闸信号、开门信号等等；新增6回35kV开关柜各种保护信号、断路器位置信号、隔离刀闸位置信号、接地刀闸位置信号、开关当地/远动操作位置信号、保护装置报警信号等； 遥测：实
6、时采集和显示现有变电所内各进、出线开关回路的电流、电压、变压器过负荷情况、功率数值、电能累计和趋势图以及电流电压最大最小值及出现时间无功测量等，并达到业主所要求的精度；通过新增电度表屏实时采集和显示所有35kV出线的电流、电压、功率因数值、电能累计和趋势图以及电流电压最大最小值及出现时间无功测量等，并达到业主所要求的精度； 遥控：可以对变电所内的110kV 断路器、35kV断路器（包括新增加的六台35kV断路器）、0.38kV进线、母联断路器及其它有需要的开关、刀闸进行远方遥控操作；系统具有防误操作、互相闭锁功能，当分闸或合闸命令被给出时，联锁程序进行核查，然后确定此指令被执行或被取消； 遥调
7、：可以对现有和新增的电力保护装置进行保护定值的调整；电压无功补偿装置的调节； 安全闭锁：通过软件逻辑判定方式实现35KV线路的联锁控制； 故障录波：读取保护装置的故障录波数据，并显示、储存。1.2 工作条件本公司用于投标之各项设备，对于如下外部条件，均能安全、稳定、可靠地运行。1.2.1 环境条件 工作温度： -25+55； 相对湿度：常温下小于等于95%（不凝露）； 防尘、防腐蚀、防静电等级：IP52； 磁场干扰： 20V/M； 冲击干扰： 60dbV ； 接地电阻： 1，不设独立接地装置； 室内高度：机柜高度不高于2200mm； 控制室及设备室地面均负载：500Kg/m2。1.2.2 电源
8、 额定交流电压：220V； 额定直流电压：220V10%； 额定频率：50HZ5%。2. 技术标准本公司所提供的深圳轨道交通一期工程主变电所的电力监控系统改造工程及所有附属设备的设计、制造、测试、试验和运行除符合招标文件要求的最低技术标准外，还满足但不限于以下标准和规范：a)引用标准GB42081993外壳防护等级（IP标志）GB49431990 信息技术设备（包括电气事物设备）的安全GB61621985 静态继电器和保护装置的电气干扰试验GB93611988 计算机场地安全要求GB501721992 电气装置安装工程盘、柜及二次回路接线施工及验收规范GB142851993 继电保护和安全自动
9、装置技术规程GB/T2423.91989 电工产品基本环境试验规程 试验设备用恒定湿热试验方法GB/T5169.51997 电子产品着火危险试验 针焰试验GB/T112871989继电器、继电保护装置的振动（正弦）试验GB/T137021992 计算机软件分类与代码GB/T137291992 远动终端通用技术条件GB/T137301992 地区电网数据采集与监控系统通用技术条件GB/T145371993 量度继电器和保护装置的冲击和碰撞试验GB/T151531994 远动设备及系统工作条件 环境条件和电源GB/T155321995 计算机软件单件测试GB/T16435.11996远动设备及系统
10、接口（电气特性）GB/T17626.11998电磁兼容试验和测量技术抗扰度试验总论GB/T17626.21998 电磁兼容试验和测量技术静电放电抗扰度试验 GB/T17626.41998 电磁兼容试验和测量技术电快速瞬变脉冲群抗扰度试验GB/T17626.51998电磁兼容 试验和测量技术 浪涌（冲击）抗扰度试验GB/T17626.61998电磁兼容试验和测量技术 射频场感应的传导骚扰抗扰度 GB/T17626.81998电磁兼容 试验和测量技术 工频磁场抗扰度试验GB/T17626.101998电磁兼容试验和测量技术 阻尼振荡磁场抗扰度试验GB/T17626.111998电磁兼容试验和测量技
11、术电压暂降、短时中断和电压变化抗扰试验GB/T17626.121998电磁兼容 试验和测量技术 振荡波抗扰度试验DL4761992 电力系统实时数据通信应用层协议DL50021991 地区电网调度自动化设计技术规程DL50031991 电力系统调度自动化设计技术规程DL/T6211997 交流电气装置的接地DL/T6301997 交流采样远动终端技术条件DL/T6341997 基本远动任务配套标准DL/T6671999 继电保护信息接口配套标准DL/T6671999 电测量及电能计量装置设计技术规程DL/T51362001 火力发电厂、变电站二次接线设计技术规程DL/T7692001 电力系统
12、微机继电保护技术导则DL/T58495 3110kV电网继电保护装置运行整定规程D14782 静态继电保护及安全自动装置通用技术条件 GB6162-85 静态继电器和保护装置的电气干扰试验GB1428593 继电保护和安全自动化装置技术规程 IEC255-6 高频干扰电压测试： IEC870-5-103 继电保护设备信息接口配套标准： DL400-91 继电保护和安全自动装置技术规程电安生1994191号电力继电保护及安全自动装置反事故措施要点 GB50157-2003 地铁设计规范TB/T 3073-2003 铁道信号电气设备电磁兼容性试验及其限值GB/T13926-92 工业过程测量和控制
13、装置的电磁兼容性GB9254-1998 信息技术设备的无线电干扰极限值和测量方法GB/T7427-87 通信光缆的一般要求GB50045-95 智能建筑设计标准JGJ/T16-92 民用建筑电气设计规范Q/SZFARAD/Z001-2005 Farad 200变电站自动化系统Q/SZFARAD/Z002-2005 Farad 200变电站自动化系统出厂测试大纲Q/SZFARAD/Z003-2005 电气屏、柜测试大纲Q/SZFARAD/Z013-2005 外购元器件及外协加工件抽检标准Q/SZFARAD/Z014-2005 自动化系统常用配套成品设备进货检验规范b)执行国电公司防止电力生产重大
14、事故的二十五项重点要求c) 除非另作特别规定，所有设备都满足最新版本的国标及IEC标准，包括在投标时已生效的任何修改和补充。d)上述标准和规范仅规定了最低要求，只要供方认为有必要且经业主认可，即可超越这些标准，采用更好，更经济的设计和材料，以便供方的设备持续稳定的运行。e)所有保护与自动化的接口均符合新国标。f) 以上标准均执行最新版本。3. 系统特点3.1 先进性FARAD 200系统设计紧跟国际电力自动化领域的先进思想和技术，并结合深圳城市轨道交通供电系统应用场合的实情，既满足深圳地铁公司实际所需，又符合电力领域的发展趋势，为将来的大系统集成打下基础，较好地解决了当前投资与今后扩展升级的矛
15、盾。3.2 高可靠性系统主要硬件为GE-HARRIS公司的通讯、测控装置，为世界著名公司品牌产品。产品具有很高的可靠性，为整个系统的可靠性打下了坚实基础。系统的主要装置通信主控单元、通讯通道等设备都采用双机冗余配置，采用双机、双网冗余热备技术，通道自动切换。保护、测控装置分散式布置，不依赖于通讯主控单元、采集器和后台监控主机运行。系统内任何一个设备单点故障，均不会影响PSCADA的正常功能。3.3 可维护性Farad 200系统软件本身具有在线自检、自恢复及在线维护功能，并且支持通过电话线和Modem进行远程访问，工程师不必到现场就能进行远方整定的故障分析，同时可在远方进行故障诊断，修改配置等
16、工作，大大提高了工作效率。系统具有在线自检、自恢复功能。所内任何单元发生故障，均发出报警信号。单个间隔单元的故障，不影响整个网络的运行。故障单元修复后，自动返回原有模式。自诊断的范围包括：通信处理机、监控计算机等；网络及接口设备故障；各类通道故障；各类外设故障；软件运行出格等。在监控系统诊断到软件运行出格时，能自动发出报警信号，并能自动恢复正常运行，且不丢失重要数据；单个元件故障不会引起整套装置或子系统的误动。在系统诊断出硬件故障后，自动发出报警信号，在硬件故障排除后，系统能自动恢复正常运行，而不影响其它设备的正常运行。互换件和不可互换件均有保证识别的措施。任何插件可带电插拨，而不导致误动。3
17、.4 可扩展性Farad 200系统采用分层分布式结构设计，各种通讯装置、系统软件开发包采用模块化设计，易于扩展。系统硬件、软件均可升级。系统的设计遵循开放的原则,系统选用具有一定市场规模的标准化、通用化和系列化的硬件产品（GE、GE-HARRIS国际著名公司）和成熟可靠的软件产品（WINDOWS操作平台、MS SQL SERVER数据库、FARAD SEA4.0应用软件等）,系统具有良好的可扩展性。3.5 良好的实用性系统是一个实时监控系统，满足系统功能的稳定、准确，实时响应快的要求，同时根据可用户的具体要求，提供各种可能的功能扩充。4. 文化中心/城市广场主变电所电力监控改造技术方案4.1
18、 现有文化中心/城市广场主变电所电力监控系统结构现有文化中心主变电所FARAD 200变电站自动化系统结构分为分层分布式的三层结构：间隔层、总控及通讯层、站级层。站级层：配置监控计算机、打印机等设备，采用串口组网。监控主机实现自动判断来自两个D20的通道信息，对上传的各种信息进行分析处理，并通过人机界面对系统进行控制及管理。监控计算机是系统的人机接口界面，可以显示储存系统一次接线图、二次配置图、系统网络图、设备参数、以及各种统计报表，数据分析报表、事件记录、报警提示，故障录波数据并可通过监控计算机对间隔层的一次设备进行遥控操作。总控通讯层：配置两套GE-HARRES总控单元D20（编号分别为D
19、201、D202，以下分别称为D201、D202），形成一个总控通讯层。通信主控单元D201、D202冗余配置，两台互为热备用，分别向站级监控主机、地铁调度、深圳地调发送信息，D201、D202通过串行口分别同各间隔单元的保护装置和测控单元及D20采集集中器（编号为D203,以下称为D203）通讯，任意一台故障都不会影响系统数据的连续性。间隔层：间隔层主要包括110kV保护和测控单元、35kV接地变保护和测控单元、35kV线路保护和测控单元、备用电源自投装置、电压无功综合控制系统、直流电源系统、电度计量系统等，各智能设备采集监控系统所需要的各种保护、测量、监控信号，并提供智能通讯接口将采集的各
20、种信息上送至总控通讯层，与D203公用采集集中器通讯。公用采集器D203提供7路通道，现已全部占用,分配如下:a、 2路通道以DNP规约分别与两台主控单元装置D201、D202相接；b、 1路通道以CDT规约与直流装置通讯；c、 1路通以MODBUS规约与VQC电压无功综合装置通讯；d、 1路通道经7188D威胜表规约转器按485总线通讯方式与威胜表通讯； e、 2路通道以DNP规约与主变电站内35KV I、II部分的P541和P139 AREVA保护装置按485总线通讯方式进行通讯。系统结构示意图如下：4.2 文化中心/城市广场主变电所电力监控改造技术方案4.2.1 改造技术方案4.2.1.
21、1 现有主变电所PSCADA通过专用通道接入一号线OCC文化中心/城市广场主变电所PSCADA是我公司于2003年实施并已经投运，采用我公司的FARAD 200变电站综合自动化系统。系统通过地铁通信系统提供的专用光纤通信通道已经接入一号线OCC，实现了主变电所向深圳地铁一号线OCC综合监控系统传送保护、测量、监视信息，同时可以接收综合监控系统主站发送的控制命令。主变电所PSCADA中冗余配置的主控单元D201、D202装置各提供2路通道，通过光电转换器，提供2路光纤以太网，TCP/IP协议，通过地铁通信系统在行车调度控制中心与主变电站之间提供的主备2路通信信道，接入地铁通讯骨干网，进行再接入一
22、号线OCC综合监控系统。4.2.1.2 主变电所与三号线监控的通讯 我公司提供的后台监控系统有预留的串口和以太网口，可根据需要配置光电转换器通过光纤与三号线监控系统进行通讯。由于是在站级层进行的预留，所以全所的各种信息均可传送到三号线监控系统，对不需要的信息可设置不发送，确保通讯的高质量和高速度。工程实施时我公司会根据对侧需要配置相应的光电转化器，确保通讯通道的高可靠性。4.2.1.3 主变电所利用一期电力监控系统监察文化中心/城市广场主变电所PSCADA已经通过地铁通信系统提供的专用光纤通信通道已经接入一号线OCC，实现了主变电所向深圳地铁一号线OCC综合监控系统传送保护、测量、监视信息，同
23、时可以接收综合监控系统主站发送的控制命令。改造后新增加的35kV出线开关的保护、测量、监视信息以及电度计量信息，经后转发配置修改后，与现有传送的信息一并上送一号线OCC综合监控系统。4.2.1.4 主变电所PSCADA改造内容一期改造文化中心主变电所将增加六回35kV出线。改造增加设备如下：差动保护装置 6套（装于开关柜）电流保护和测控装置 6套（装于开关柜）电度表 14套（装于电度表屏）电平转换器（RS232/485） 11个（装于CCU屏）D20装置 1套（装于CCU屏）通信电缆 300米一期改造城市广场主变电所将增加六回35kV出线。改造增加设备如下：差动保护装置 6套（装于开关柜）电流
24、保护和测控装置 6套（装于开关柜）电度表 12套（装于电度表屏）电平转换器（RS232/485） 11个（装于CCU屏）D20装置 1套（装于CCU屏）通信电缆 300米4.2.1.4.1 新增35kV出线保护装置改造方案文化中心/城市广场主变电所改造新增加的35kV出线的保护装置安装于新增加的35kV出线开关柜上，综合保护的配置也与现运行装置一样，光纤差动保护的配置与对侧配合，综合保护装置可以分别挂接到原I段和II段RS485总线链路中，同样采用标准DNP3.0协议通信；也可以单独组成一条通讯链路接入新增的采集单元D204中。新增出线的光纤纵差保护涉及到AREVA、SIEMENS、ABB公司
25、的保护装置，AREVA保护可以接入原有的AREVA保护设备链路也可组成一条新的链路；SIEMENS和ABB保护可分别组成一条链路接入D204。在当地后台机人机界面上在线增加线路的信号和界面，完成D204采集器数据库的配置，实现新增出线回路保护、测控、监视功能。4.2.1.4.2 新增电度表改造方案文化中心/城市广场主变电所新增电度表安装于电度表屏上，采用GE公司的高端产品EPM6000，组成新的通信链路接入采集单元D204中。4.2.1.4.3 新增D204装置改造方案文化中心/城市广场主变电所现有的公用采集器D203最多提供7路通道，现已经全部占用,分别为：2路通道以DNP规约分路与两台主控
26、单元D201、202装置相接；1路通道以CDT规约与直流装置通讯；1路通以MODBUS规约与CVQCQ电压无功综合装置通讯；1路通道经7188D威胜表规约转器按485总线通讯方式与威胜表通讯；2路通道以DNP3.0规约与主变电站内35KV I、II部分的P541和P139 AREVA保护装置按485总线通讯方式进行通讯。本次改造方案新增1套采集单元D204，用它来将新增设备的数据采集进来，这样做的优点是不改动原有通讯链路，只需将新增设备的通讯链路搭建起来即可。由于两台主控单元的通道已全部使用，为将新增的D204接入，我们采用将原有D203与主控单元的RS232点对点通讯方式改为可将D203、D
27、204通过一个通道都接入的RS485总线通讯方式，这样需要在主控单元和公用采集器的相应端口加RS232/RS485转换器，完成通讯方式的转变。新增一台D204（型号为GE公司D20）的方案可增加通道和采集器的容量，更方便今后的扩充。GE-HARRIS公司D20装置主CPU-D20 ME以其性能优越的32位CPU模块为基础，它可以处理数据采集及与主站的通信、运行就地自动控制、维护装置数据库中I/O点的数据。每块D20 ME它可支持多达7个通讯口与不同的主站通信。D20遵循开放系统要求, 实现开放式网络通讯方案，可实现与SCADA主站和远方调度系统的网络通信，提高信息的传输容量和实时性。通信协议包
28、括OSI、TCP/IP、UCA、IEC870-6(ICCP、TASE2) 、IEC61850、DNP3.0、IEC60870-5-101(104)、DL/T634-1997、DL476-92等。同时支持多达70多种通信规约,采用多种数据通信方式。 新增采集单元D204装置直接安装于文化中心/城市广场主变电所的CCU屏内，提供7路通道，分配如下: 2路通道以DNP规约分别与两台主控单元装置D201、D202相接； 1路通道以MODBUS规约与新增电度表通讯； 1路通道与新增35KV出线综合保护AREVA装置及纵差保护中的AREVA装置（4号线）通讯（AREVA保护也可挂接在原有保护链路上）； 1
29、路通道与新增35KV纵差保护ABB装置（2号线）通讯； 1路通道与新增35KV纵差保护SIEMENS装置（3号线）通讯。D204另外提供1个通道可做扩展用。新增加的13套光电转换器、电平转换器安装在一期文化中心站的PSCADA电力监控屏上。4.2.1.4.4 文化中心/城市广场主变电所改造实施方案由于文化中心/城市广场主变电所现运行的FARAD200综合自动化系统由我公司提供并实施，增加设备型号与现有运行设备一致，现有系统结构、保护配置、主控单元D20配置、间隔测控单元D25配置等都有详实的资料，心中有数。所以我公司在文化中心/城市广场主变电所改造实施中方只需增加新增出线开关回路的人机界面图符和信息点表，完成新增保护测控装置的配置，更改后台监控软件和增加的D204采集器的配置，通过系统联调试验即可投入运行，完全能够保证与现有电力监控系统人机界面图符及识别标签一致，确保了文化中心主变电所电力监控改造后PSCADA的整体性、兼容性及可靠性。实施步骤：a、 新增35kV线保护装置单体调试
