DAP平臺系列產(chǎn)品的特點及應(yīng)用實例研究

DAP平臺的產(chǎn)品包括：

·DCM/PCM系列：自動化系統(tǒng)通信服務(wù)器，支持多協(xié)議數(shù)據(jù)采集、處理和服務(wù)，可加載多種自動化功能模塊以實現(xiàn)完整的SA、DA應(yīng)用，PCM還可實現(xiàn)保護(hù)信息的采集和預(yù)處理。

·PowerView：與DCM/PCM的嵌入式SCADA功能配合，實現(xiàn)完整的SCADA/HMI應(yīng)用。

·PMS：保護(hù)管理系統(tǒng)，與PCM協(xié)作，對保護(hù)設(shè)備進(jìn)行全面管理，并對保護(hù)數(shù)據(jù)、信息進(jìn)行全面的分析和利用。

1、應(yīng)用方案

如下圖所示，是DAP平臺系列產(chǎn)品在中高壓變電站的應(yīng)用示例，圖中變電站為220KV電壓等級。系統(tǒng)采用分層分布式架構(gòu)，不僅完成變電站的綜合自動化功能，進(jìn)行實時數(shù)據(jù)的監(jiān)視、控制和管理，還可實現(xiàn)對變電站的準(zhǔn)實時信息、歷時信息的采集和處理。系統(tǒng)的基礎(chǔ)是間隔層的PCM，系統(tǒng)的核心數(shù)據(jù)處理和通信設(shè)備是DCM，上層應(yīng)用系統(tǒng)采用PowerView和PMS軟件平臺。系統(tǒng)中的各個智能設(shè)備和終端的時鐘通過通信層的DCM的串口硬輸出、NTP/SNTP服務(wù)等方式來校正，而DCM的時鐘可通過GPS模塊的IRIG-B、PPS、串口等接口來采集。

圖表 1 在中高壓變電站的應(yīng)用示例

系統(tǒng)配置：

·間隔層：采用PCM系列產(chǎn)品，完成數(shù)據(jù)采集、保護(hù)數(shù)據(jù)預(yù)處理的功能，并實現(xiàn)分布式的嵌入式SCADA的HMI服務(wù)?？梢酝ㄟ^PCM實現(xiàn)雙通道冗余數(shù)據(jù)采集方式，并可以實現(xiàn)雙機(jī)冗余和軟切換/硬切換的運(yùn)行方式，并可以通過光纖環(huán)網(wǎng)或以太網(wǎng)接入控制網(wǎng)絡(luò)。

·通信層：采用DCM系列產(chǎn)品，它通過PCM對全站數(shù)據(jù)進(jìn)行集中和處理，并通過多協(xié)議的轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)各信息、控制系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)共享，同時，實現(xiàn)各種上層管理、控制系統(tǒng)與現(xiàn)場采集網(wǎng)絡(luò)的隔離與安全訪問控制。通信層可以通過TCP/IP網(wǎng)絡(luò)或者傳統(tǒng)的串行接口與其它系統(tǒng)通信。一般情況下，通信層的DCM采用雙機(jī)冗余和硬切換的運(yùn)行方式。

·站控層：采用PowerView系統(tǒng)，實現(xiàn)變電站后臺監(jiān)控系統(tǒng)的SCADA/HMI功能；采用PMS實現(xiàn)專業(yè)的保護(hù)管理功能。站控層網(wǎng)絡(luò)可以采用雙以太網(wǎng)，HMI工作站的功能和數(shù)量可按需設(shè)置。

2、方案說明

高電壓等級變電站中，站內(nèi)不同電壓等級的線路及主變測控裝置、保護(hù)裝置分散組屏安裝于各小室中。對220 KV—500 KV的設(shè)備，保護(hù)相對獨(dú)立，控制和測量合一，保護(hù)多為雙備份配置，因此用一臺PCM通信服務(wù)器完成一個間隔設(shè)備的信息采集和處理，構(gòu)成一個相對獨(dú)立的子系統(tǒng)，以提高可靠性，220KV-500 KV等級內(nèi)的幾個間隔就有對應(yīng)的幾個子系統(tǒng)。110 KV及35 KV 設(shè)備多采用保護(hù)與監(jiān)控合一的微機(jī)保護(hù)裝置，組屏安裝在保護(hù)室內(nèi)，采用1臺2U的PCM與110KV線路保護(hù)和測控裝置通信，采用1臺1U的PCM與35KV線路保護(hù)和測控裝置通信。

2.1 系統(tǒng)通信

本方案中，系統(tǒng)通信結(jié)構(gòu)清晰，組態(tài)靈活，方便于運(yùn)行和檢修。冗余的通信系統(tǒng)分層分布，功能互不干擾，任何一臺DCM/PCM出現(xiàn)故障或者撤出運(yùn)行，都不影響系統(tǒng)的正常功能，整體的可靠性和安全性極高。

1、間隔層：

間隔層的PCM的通信接口支持：

·RS232串行接口的點對點連接；

·RS485/422總線式連接；

·CAN bus總線連接；

·Lonworks網(wǎng)絡(luò)連接；

·TCP/IP以太網(wǎng)絡(luò)接口連接；

PCM可支持的通信協(xié)議包括：

·CDT和擴(kuò)展CDT

·DNP3.0，兼容國際和國內(nèi)廠商的各種功能擴(kuò)展

·Modbus ASCII/RTU/TCP

·IEC-870-5-101/102/103/104，兼容國際和國內(nèi)廠商的各種功能擴(kuò)展

·部頒多功能電能表通訊規(guī)約（DL/T 645-1997）和ABB電能表規(guī)約

·SEL的FastMeter規(guī)約

·ABB的SPABus規(guī)約

·AREVA（ALSTOM）的Courier規(guī)約

·SC1801和μ4F規(guī)約

間隔層的通信能力滿足接入國際國內(nèi)廠商標(biāo)準(zhǔn)或自定義的多種通信協(xié)議要求。針對常用的各種智能設(shè)備，PCM/DCM提供完備的IED Library，方便用戶快速建立PCM與智能設(shè)備之間的通信連接。

2、通信層：

通信層DCM雙機(jī)采用以太網(wǎng)與SCADA/HMI系統(tǒng)、PMS系統(tǒng)，以及其它上級調(diào)度系統(tǒng)、集控站或其它保護(hù)管理系統(tǒng)等進(jìn)行通信。DCM支持的遠(yuǎn)動通信協(xié)議與PCM相同。

由于采用雙以太網(wǎng)，所以每個實際信息點的數(shù)據(jù)都有兩個獨(dú)立的通道發(fā)送至每個上層系統(tǒng)，可實現(xiàn)對多主站的多通道冗余。DCM與調(diào)度自動化系統(tǒng)及其它系統(tǒng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信時，相互交換的數(shù)據(jù)、信息，在安全機(jī)制下，可不受限制。

管理層以太網(wǎng)絡(luò)與間隔層的通信網(wǎng)絡(luò)之間的隔離與路由，通過通信層的DCM上綜合的IT應(yīng)用功能（包括NAT Server/防火墻、路由器）來實現(xiàn)。通信層與站外任何系統(tǒng)的“連通、隔離、安全”控制也由DCM完成，同時，DCM可與上層系統(tǒng)配合實現(xiàn)遠(yuǎn)動數(shù)據(jù)加密傳輸。

3、管理層：

變電站管理層后臺監(jiān)控系統(tǒng)通過DCM雙機(jī)冗余而組成冗余通信架構(gòu)，負(fù)責(zé)全廠的實時監(jiān)控和運(yùn)行管理。

如果SCADA、PMS等系統(tǒng)，需要通過DCM/PCM發(fā)送控制命令，冗余的DCM雙機(jī)、PCM雙機(jī)會通過內(nèi)部關(guān)聯(lián)的邏輯判斷來決定由哪一個主機(jī)下發(fā)命令，而另一個主機(jī)會截留控制命令，這樣就能保證雙機(jī)冗余時的控制輸出的安全。

2.2 SCADA功能

站內(nèi)220KV-500KV 部分按設(shè)備間隔，每一個間隔用PCM組成一個子系統(tǒng)，完成該間隔設(shè)備的綜合自動化功能：包括當(dāng)?shù)毓δ?；遠(yuǎn)動功能；閉鎖控制功能；監(jiān)測和報警。實現(xiàn)在采集實時數(shù)據(jù)的同時，采集保護(hù)定值、錄波圖等非實時數(shù)據(jù)。各種SCADA實時數(shù)據(jù)，可通過通信層DCM傳送到需要這些數(shù)據(jù)的各后臺系統(tǒng)，實現(xiàn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)共享，同時也完成對微機(jī)保護(hù)遠(yuǎn)方監(jiān)視，進(jìn)行遠(yuǎn)方透明訪問。

由PCM組成的220KV、110KV、35KV各子系統(tǒng)，都實現(xiàn)綜合自動化，包括設(shè)備的遙測、遙信、遙控等遠(yuǎn)動功能；當(dāng)?shù)毓δ芸蓪崟r顯示并記錄電氣設(shè)備的正常、異常運(yùn)行和事故狀態(tài)下的各種數(shù)據(jù)和狀態(tài)，實現(xiàn)斷路器及刀閘的就地控制。

這些子系統(tǒng)除采集SCADA系統(tǒng)所需的實時數(shù)據(jù)外，還可與直流電源、電能表進(jìn)行通信，也可以和自動裝置、故障錄波裝置等進(jìn)行通信，采集電度量、故障錄波圖等數(shù)據(jù)，采集這些常規(guī)RTU 無法采集的數(shù)據(jù)傳送到廠站層進(jìn)行必要的分析、處理；

如有必要，子系統(tǒng)也可以采用雙機(jī)冗余方式運(yùn)行，雙機(jī)切換通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行。

各子系統(tǒng)無需配備就地監(jiān)控PC工作站，平時通過網(wǎng)絡(luò)連接可直接訪問指定的PCM子系統(tǒng)。如維護(hù)或工作需要，可以用便攜機(jī)到現(xiàn)場與PCM通信，可方便地顯示該子系統(tǒng)畫面及各種數(shù)據(jù)，并可分析各通道的通信狀況，修改子系統(tǒng)接線圖和數(shù)據(jù)庫。在專門的管理工具PowerStudio配合下，這部分的系統(tǒng)組態(tài)及維護(hù)十分方便。

本方案中，間隔層的PCM提供嵌入式SCADA功能，使得上層管理系統(tǒng)可以通過PowerView來瀏覽PCM的HMI服務(wù)，實現(xiàn)遠(yuǎn)程對系統(tǒng)的訪問和控制?？梢詫崿F(xiàn)的功能如下：

·可配置的基于當(dāng)?shù)睾途W(wǎng)絡(luò)的嵌入式HMI

·單線圖

·告警信息生成，告警顯示

·實時告警和確認(rèn)

·SOE報告和數(shù)據(jù)瀏覽

·設(shè)備狀態(tài)、通信狀態(tài)監(jiān)視和記錄

·報告生成器，輸入/輸出工具

·Comtrade Viewer

·電能數(shù)據(jù)瀏覽

·全景和縮放

·帶口令的遠(yuǎn)程/當(dāng)?shù)乜刂?/p>

·向不同用戶授權(quán)不同級別登陸口令

·支持多種語言

系統(tǒng)的后臺操作按兩個操作員同時進(jìn)行考慮，一個值班員進(jìn)行操作，另一值班員進(jìn)行監(jiān)護(hù)，如發(fā)出重要操作指令（遙控、遙調(diào)等），只有兩個后臺協(xié)同，才能完成對設(shè)備的控制操作。

變電站的實時數(shù)據(jù)在線統(tǒng)計、VQC、 就地和遠(yuǎn)方控制、五防等功能，全部在DCM上完成。時段歷史數(shù)據(jù)庫存儲、實時數(shù)據(jù)共享庫的發(fā)布也由DCM實現(xiàn)，站內(nèi)后臺系統(tǒng)除了保護(hù)維護(hù)工作站，其它工作站可以實現(xiàn)瘦客戶端的要求。

2.3 保護(hù)管理功能

保護(hù)管理系統(tǒng)PMS，可以通過DCM或PCM來收集和轉(zhuǎn)發(fā)一般的保護(hù)實時信息，還可以管理DCM/PCM所收集、轉(zhuǎn)換、存儲和轉(zhuǎn)發(fā)的保護(hù)裝置事件信息、故障錄波信息等等。DCM/PCM提供透明端口功能，可用于保護(hù)裝置的遠(yuǎn)程在線維護(hù)。

而且，因為具有保護(hù)數(shù)據(jù)格式標(biāo)準(zhǔn)化轉(zhuǎn)換功能，經(jīng)由DCM、PCM的所有保護(hù)管理相關(guān)數(shù)據(jù)都可以為SCADA和專業(yè)保護(hù)管理系統(tǒng)所自然共享。

PMS的保護(hù)功能體現(xiàn)在以下方面：

·故障錄波處理：文件的讀取、COMTRADE 文件格式轉(zhuǎn)換和存儲、基于規(guī)約的故障錄波文件轉(zhuǎn)發(fā)、基于FTP的故障錄波文件服務(wù)。

·故障錄波分析和顯示：諧波分析、矢量分析、功角分析、曲線分析和分析結(jié)果圖形顯示。

·保護(hù)定定值管理：定值召喚、定值組別切換、定值組比較和定值保存，以及基于PMS的定值查詢。

·定值告警：發(fā)生保護(hù)定值被修改，定值組切換等事件，系統(tǒng)能夠自動產(chǎn)生相關(guān)告警信息。

·裝置告警指示復(fù)歸。

·軟壓板投退，電能質(zhì)量分析、斷路器觸頭磨損分析和預(yù)測。

·保護(hù)實時數(shù)據(jù)和時段數(shù)據(jù)的獲取、標(biāo)準(zhǔn)化轉(zhuǎn)換與發(fā)布等。

子系統(tǒng)中的各PCM具備透明端口（VPort）功能，允許保護(hù)管理系統(tǒng)在SCADA實時數(shù)據(jù)通信不中斷的同時，采集保護(hù)裝置內(nèi)的故障錄波記錄、保護(hù)定值，或者進(jìn)行軟壓板投切、定值組切換等保護(hù)維護(hù)和管理工作。

3、方案特點

簡單概括，DAP平臺提供的是一個技術(shù)先進(jìn)、結(jié)構(gòu)創(chuàng)新的綜合了計量、保護(hù)和控制系統(tǒng)的整體解決方案。除了具有傳統(tǒng)SCADA/HMI、PMS解決方案的優(yōu)點，本方案具有以下特點：

·全數(shù)字化：站內(nèi)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)通信在兼容傳統(tǒng)低速率的串行、總線通信方式下，全面采用基于IP網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實現(xiàn)現(xiàn)場智能設(shè)備←→PCM/DCM←→SCADA/PMS系統(tǒng)的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)通信，與其它上層系統(tǒng)之間也實現(xiàn)了全所未有的大規(guī)模數(shù)據(jù)共享模式。同時，可以實現(xiàn)實時遠(yuǎn)動數(shù)據(jù)、IP調(diào)度語音、視頻等多種數(shù)字信號的傳輸。

·嵌入式SCADA：一改傳統(tǒng)的C/S方式的數(shù)據(jù)服務(wù)結(jié)構(gòu)，采用最先進(jìn)的嵌入式SCADA系統(tǒng)和PowerView管理端，實現(xiàn)基于現(xiàn)場和網(wǎng)絡(luò)的HMI服務(wù)，使得上層系統(tǒng)無需因為現(xiàn)場通信接口、設(shè)備規(guī)模和結(jié)構(gòu)的更改而重新調(diào)整。也正因為此，采用DAP平臺搭建的變電站自動化系統(tǒng)具有良好的擴(kuò)展性。

·強(qiáng)大的保護(hù)管理系統(tǒng)PMS：DAP平臺的PMS保護(hù)管理系統(tǒng)，可以在DCM、PCM的支持下，十分方便地對不同廠家、型號，采用各種通信協(xié)議的保護(hù)、測控設(shè)備進(jìn)行全面管理。

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