最新DK3500简介.doc

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1、Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more.-author-dateDK3500简介DK3500简介DK3500电气化铁道牵引供电综合自动化系统是在总结国内外先进成功经验，结合电气化高速铁路科研创新，推出的新一代综合自动化系统，该系统覆盖了铁路牵引供电系统变电站的自动化运行范围，为无人值班牵引变电站提供了完善的综合自动化解决方案。 系统满足AT、BT、直供等各种供电方式，可分散安装也可集中组屏，可适应新上高速电气化铁路要求也可满足既有

2、旧线改造。装置的绝缘指标能满足我国高海拔地区的应用条件，设备的全密封、抗震动结构、宽温度工作范围使得装置能够可靠地在开关柜上运行。各装置模块人机界面友好，全汉化液晶图形界面，便于操作维护，透明数据管理机制，便于远程故障诊断，简便的数据库扩充描述方式，使后台监控配置简单方便；装置采用全封闭隐藏式安装机箱结构，美观实用。综合自动化系统配置有多种通讯规约和通讯接口，便于其他智能设备，如电度表、直流盘等纳入综合自动化系统进行统一管理。同时综合自动化系统与安全监控和一次在线监测系统进行有机结合，便于牵引变电站的整体智能化、自动化和高可靠性。系统装置通讯部分适合多种网络形式，如以太网、FDK-BUS现场总

3、线、485通讯网等，同时通讯媒介可选光纤、同轴电缆、屏蔽双绞线，装置采用层叠工业小卡结构实现不同通讯组网的要求，使得系统灵活性大大提高。为满足电铁较复杂的保护控制模式，系统各装置模块采用高速32位工业处理器和大容量存储资源，多层板表面贴装设计，使系统功能扩展非常方便，同时全方位的可靠性和贯彻始终的EMC设计理念，使得装置的电磁兼容性各项性能均达到IEC标准规定的最严酷等级的要求。系统应用WINDOWS2000/WINDOWSNT作为监控平台，PSOS实时多任务操作系统进行通讯调度，TCP/IP或FDK-BUS协议进行通讯，保护测控软件采用模块化面向对象技术编程，数据库结构严密且灵活，使得整个系

4、统移植方便，安全可靠，维护方便。系统充分引入最新的通讯前沿技术，使得在确保系统稳定可靠性的前提下，使得系统的信息资源可以进行外部网络浏览和进行数据分析，便于远程系统诊断和随时监视，即通过带防火墙及权限的WEB浏览方式进行系统运行信息了解和判断分析。为满足就地安装要求，必须将保护及测控功能集成在一个机箱内，同时考虑面向对象技术及施工接线方便性，也有必要保护和测控一体化设计，从而进一步减少不必要的线缆连接和维护难度。装置每个模块保护CPU和测量控制CPU及通讯CPU分别承担各自任务，使得系统的实时性和可靠性得到保证。 系统配置 DK3500电气化铁道牵引供电综合自动化系统采用分散化设计思想，即分层

5、分布式结构，保护测控模块功能独立，各模块采用面向对象设计，分为间隔层、通讯层、监控层。间隔层实现对现场一次设备进行保护、测量、控制和部分一次设备在线监测任务，主要包括变压器保护测控装置、并补保护测控装置、馈线保护测控装置，针对AT牵引供电特点还专门研制了AT测控装置，以实现AT保护、解列和故障测距要求，基于GPS同步的分散化故障录波功能便于系统故障分析事故抢修。通讯层主要完成信息传输、闭锁、联动、通道切换、信息远传、系统对时等任务，包括通讯处理单元和通讯切换单元；监控后台作为调度处理的后备措施，实现现场设备的遥控、遥测、遥信、遥调等任务。同时针对无人站视频安全监控子系统和一次系统在线监测考虑了

6、相应的综合自动化接口，系统与调度所规约丰富，通讯方式灵活，便于调度中心和基层站段的远动监控、信息共享及故障快速响应机制的落实。 综合自动化系统牵引变电站综合自动化分为间隔层设备、通讯层设备和后台监控设备三类，遥视及防火、防盗等功能由视频安全监控子系统实现，远方监控、信息管理等由调度所监控系统实现。 1）间隔层设备 间隔层包括主变保护测控单元、并补保护测控单元、馈线保护测控单元、备自投单元和针对AT系统的AT测控单元等设备。 变压器保护测控装置 该部分由DK3530电铁变压器差动保护装置、DK3531电铁变压器后备保护装置、DK3532电铁变压器本体保护装置和DF3670电铁变压器测控装置组成，

7、可实现对各种接线形式的牵引变压器、动力变进行保护和测控任务。 并补保护测控装置 该部分由DK3560电铁并补保护测控装置构成，可适用于固定电容器补偿、可调电抗器动态补偿和分组投切补偿等各种补偿形式。 馈线保护测控装置 该部分由DK3520电铁馈线保护测控装置构成，可适用于各种供电方式下的馈线保护测控任务。 AT测控装置 该部分由DK3571电铁AT测控装置构成，可适用于AT牵引供电系统自耦变故障解列、测距、状态监视任务。 备用电源自投装置 该部分由DF3382电铁备自投装置构成，可适用于进线失电、主变故障等条件下的多种自投模式。 2）通讯层设备 通讯层包括通讯处理装置和通讯切换装置及GPS模块

8、。 通讯处理装置 该部分由DF3610通讯处理装置构成，可实现通讯管理、规约转换、信息联锁、操作联动、软件智能备自投、AT故障解列等复杂系统操作和信息快速传递任务。 通讯切换装置 该部分由DF3611通讯切换装置构成，可实现双机热备切换、GPS对时、站内IED接口、安全监控和一次在线监测设备接口等任务。 3）后台监控层 该部分由后台监控主机构成，可作为远方调度机的后备机对站内及管辖子站范围内的设备进行数据采集和控制任务。 4）安全监控系统 该部分由调度端监控和站级视频监控组成。变电站内由摄像机组，编解码器、前端控制机、各类传感器阵列，画面分割切换器等组成，可实现对站内设备、场地的监视及报警连动

9、。调度端进行信息汇总、监控和报表及录像管理。 5）调度端监控系统 该部分由调度工作站、终端服务器、网络数据库服务器、视频监控工作站、工程师维护机、及相关网络构成，可通过网络互通过信息共享，实现远程监控、数据分析、统计，报表、数据库管理、事故辅助分析等功能。 1系统主要功能 1)数据采集功能 通过各间隔级通信处理机采集并发送来自生产过程的模拟量、数字量、脉冲量等输入量以及保护事项和变位信息等。生产过程设备包括变电所、开闭所、分区所内的主变压器、断路器、母线电流互感器、所用电系统、保护设备、直流系统等。对所采集的输入量进行处理，从而产生可供应用的电流、电压、有功功率、无功功率、有功电度、无功电度、

10、功率因数等各种实时数据，并实时更新数据库。 2)操作控制功能 可以实现对底层开关及电动隔离刀闸的遥控（控合、控分），对变压器档位的调节升降，远方保护功能的的投退以及装置复归命令等功能，遥控步骤包括预置、返校、执行（或撤销）过程，也可以下发直接遥控命令而不需要预制和返校过程。程控功能可以对变电所、开闭所、分区亭、AT所的所控对象(断路器,刀闸等)按预先设定的若干单控步骤实施一系列的控制过程。每一程控都包含若干步,每一控制步骤根据控制的动作类型和控制对象执行相应的命令，再根据判断标志检验控制命令的结果。程控过程可以设置程控的执行条件，以免误操作。程控执行前先检查各控制对象是否具备控制条件，不符合条

11、件的提示操作人员进行相应的处理。程控过程中出现不正常情况（如返校错误，遥信变位超时等）系统将提示操作人员做出相应的选择。程控参数可以根据需要实时进行修改。通过程控过程可以实现全所停电、全所受电、变电所至分区所供电臂受电等。采用程控过程大大简化了操作过程，提高了控制安全性，同时也加快了控制执行的速度。 3)SOE事项记录 可记录遥控、遥信、顺序控制等对应的动作信息和保护动作事项及数据报文。 4)故障录波及负荷录波 当供电系统发生故障时，保护装置将故障前后200个周波的电流、电压等值传送到后台，后台机对数据处理后保存起来，用户可以随时以曲线或数据形式查看，系统可以将某一故障的所有扰动数据以不同的颜

12、色显示在同一显示区内，以比较其相位差。对于馈线保护，系统还可以算出谐波份量及负荷点及实时记录负荷电量波形曲线， 5)动态负荷监视 通过后台可根据定值和谐波分量画出保护边界和进行负荷坐标描述，以分析机车负荷运行及保护情况。 6)远程维护及数据透明管理 系统对各模块的运行状态实时检测，并实现当地及远程显示，同时具备远程对主要系统参数、保护整定值等的修改和监视功能。 7)软件联动、连锁功能，软自投装置 按照程序控制操作关联遥信进行联动和连锁功能，考虑电铁备用电源自投特点和施工情况，设置软自投方式可取消现场的自投装置，减小投资、设计和施工接线工作量。 8)报表管理打印 站内运行的实时信息可以按运行需要

13、的时间间隔记录并按报表格式显示和打印。按变电站要求的日报表格式显示全天运行的实时数据及其统计值、计算值，并能查询系统一年内任意的日报表；按变电站要求的月报表格式制作月报表。月报表在月末形成，并能查询系统一年内的月报表。报表可根据需要设定定时打印。同时报表可以实现在线修改。 9)保护及自动装置功能 10)谐波监测分析功能 变压器测控装置实时采集高压侧三相电压、电流并计算各电量基波、2-19次谐波含量，根据GB/T14549-93电能质量公用电网谐波要求存储处理和向后台定时发送数据，后台在需要时调用谐波监测画面报表进行显示和存储打印，并且通过后台可进行全日负荷分析。馈线保护测控装置可实时分析2-1

14、1次谐波含量。 11)AT系统故障解列及故障测距功能 当AT所中AT变压器发生故障时，AT所测控装置将故障告警和测量数据作为一级数据通过通讯网络主动向通讯处理机传送，通讯处理机通过判断后，作出相应的遥控操作，可以快速将故障的AT变压器解列。在以牵引供电变电站两侧供电臂为单元形成牵引供电综合自动化系统情况下，对AT供电方式，由保护启动AT测控装置通过通讯网络传送实时吸上电流，通过GPS同步，由后台监控系统或调度主机完成AT测距功能。 12)系统既支持IRIG-B格式模块硬对钟方式，也可通过下行通道接收调度主站的对钟，实现全网的时钟同步； 13)操作方式具备站内微机与上级调度中心的远方操作、站内二

15、次设备的就地操作相互闭锁功能； 14)系统提供有与站内其它厂家智能IED设备的通信接口，可方便将其他智能设备纳入综合自动化系统进行统一管理； 15)各种动作及告警信号均具有就地显示和远传双重功能； 16)保护和安全自动装置系统的定值可独立整定(包括就地和远方)，对开关的操作具有就地和远方两种方式； 17)保护装置具有自检测功能，当保护装置内部的任一元件故障或损坏时，该保护装置的所有跳合闸出口会被闭锁，不会引起误动，并发装置故障信号； 18)自动化设备失电后，当电源恢复正常时，设备能够自动启动；通过主站下发重启动命令，或对面板的复位按钮进行操作，也可使设备重新启动； 19)每套保护的直流逻辑输入

16、回路都包括光电耦合元件或转换继电器，使装置内部元件与外部回路隔离，以防干扰引入保护内； 20)系统集成度极大提高，取消了各类中间继电器和信号继电器，可直接驱动机构回路； 21)模块通讯方式灵活组态，通讯媒介可选光纤、屏蔽双绞线或同轴电缆，组网方式可选以太网、现场总线或485总线方式； 22)每个保护出口分设硬压板、软压板； 23)所有保护动作数据信息自动上传后台和调度端； 24)二次重合闸满足高速电气化铁路运营的实际要求。 25)变压器绕组热状态实时监测 变压器运行状况直接关系供电的可靠，根据变压器油顶层温度和三相电流可间接确定变压器绕组热状态，绕组过热影响变压器寿命并会进一步影响供电的安全，

17、通过变压器测控装置向后台发送油温和三相电流数据，后台可确定三相绕组温度并根据设定值确定报警和向变压器测控装置发送风冷启动命令。 26)事故重演 事故发生后，后台监控系统可以记录事故前后保护动作、装置启动、开关、刀闸等变位情况，事后系统可以模拟事故过程中各种数据量的变化情况。事故重演时，操作员可以手动一步一步执行，亦可设定每一步的间隔时间自动向下执行，执行过程中伴随闪烁和语音提示报警。 27)通过接收间隔层的数据实现事故追忆和回溯显示 是对事故前后过程数据的处理。主要包括故障时相关电流、电压值的处理，包括：故障前后过程参数值的顺序记录；故障前后过程参数值的曲线显示；故障前后系统运行工况图的回溯。

18、 28)图像监控和防火保安及一次设备在线监测 变电站中的信息采集主要包括了模拟量、数字量、开关量等，这些信息解决了自动化的基本需要，构成了传统的以“四遥”为基础的变电站综合自动化系统。但有些问题依靠上述信息量难以妥善解决。利用变电站图像监视提供的视觉信息，可变“四遥”为“五遥”（遥测、遥信、遥控、遥调、遥视）。“遥视”功能还能在变电站发生事故时，自动启停录像设备，实现事故时图像的的自动记忆，捕捉现场发生事故过程的相关记录，以获得分析事故所需的宝贵资料。图像监控系统可以同防火保安等设备相联系，并设有报警联动措施。系统包括一部分在线监测功能，如断路器分合次数、遮断容量、主变绕组温度、PT、CT断线

19、检测等功能，结合其他相关一次智能在线监测系统设备，可真正实现变电站的无人值班要求。 29)操作票生成、模拟培训及五防闭锁 系统可自动开具变电站倒闸操作票，并具有图形化手动开操作票和点票式操作票选取功能，操作票库可分类管理并可对操作员进行模拟仿真培训，并可与防误操作闭锁连接以实现在线五防功能，使调度或后台操作提高准确性和可靠性，避免人为因素导致误操作，同时通过信息管理及开放式辅助分析系统可使信息共享，对人员操作进行统计，便于技术考核。 30)信息管理及辅助决策 通过调度端监控系统或站级后台机可自动对数据进行统计、报表管理，辅助事故分析及智能决策，对牵引变电站设备进行统一管理，同时保证信息共享。

20、间隔层模块基本功能 a)DK3530电铁变压器差动保护装置 差速断保护 二次谐波闭锁三段比率差动保护 交流采样异常告警 多套定值 故障录波 便携机维护 在线自诊断 GPS的IRIG-B格式对时 保护动作信号 装置工作状态信号 b)DK3531电铁变压器后备保护装置 高压侧低压启动三相过流保护 三相失压保护 低压侧低压启动过流保护 零序方向过流保护 反时限过负荷保护 五段五时限阶梯过负荷保护 零序过电压保护 PT断线检测 在线自诊断功能 故障录波 多套定值 便携机维护 GPS的IRIG-B格式对时 保护动作信号 装置工作状态信号 c)DK3532电铁变压器本体保护装置 两路重瓦斯 压力释放 超温

21、跳闸 两路轻瓦斯告警 冷控失电告警 温度过高告警 三组独立操作箱回路，直接控制变压器两侧断路器 d)DF3670电铁变压器测控装置 牵引变压器一次电压、电流测量及谐波分析 牵引变压器油温测量 牵引变压器二次电压、电流测量 牵引变压器单元断路器、隔开位置及机构遥信 牵引变压器单元变压器状态遥信 牵引变压器单元断路器、电动隔离开关的分合控制 在线自诊断功能 GPS的IRIG-B格式对时 装置工作状态信号 变压器绕组热状态在线监测 e)DK3560电铁并补保护测控装置 差电压保护 差电流保护 电流速断保护 过流保护 谐波过电流保护 过电压保护 低电压保护 PT断线告警 负荷及故障录波 自诊断功能（装

22、置可自检出硬件故障，并做出相应报告，点亮告警灯，同时信息远传） 故障记录（最新16次故障动作报告，16次故障告警报告，8次录波数据） 多套定值 遥测功能：母线电压、支路电流 遥信功能：装置共有20路开入量，其中：12路为采集外部遥信，8路为内部开关量信号。 控制功能：可以完成断路器手动/遥控分合操作，带自保持回路。 f)DK3520电铁馈线保护测控装置 四段自适应距离保护 二次谐波闭锁的电流速断 自适应电流增量保护 反时限过流保护 三段过电流保护 PT断线闭锁距离保护 低电压开放速断保护 二次重合闸 上下行联锁 后加速保护 开闭所、分区亭检有压 PT断线告警 故障测距 负荷及故障录波 自诊断功

23、能（装置可自检出硬件故障，并做出相应报告，点亮告警灯，同时信息远传） 故障记录（最新16次故障动作报告，16次故障告警报告，8次录波数据） 多套定值 遥测功能：母线电压、馈线电流 遥信功能：装置共有22路遥信开入量，其中：12路为采集外部遥信，8路为内部开关量 信号，两路为软件合成 遥控功能：可以完成1个断路器手动/遥控分合操作，带自保持回路。以及2路隔离开关 的手动/遥控分合控制 闭锁功能： 合分闸闭锁：断路器机构故障、控制回路断线时闭锁合分闸 闭锁重合闸：手控合分闸、遥控合分闸时闭锁重合闸；故障性质判别装置判别为永久性 故障时闭锁重合闸 g)DK3571电铁AT测控装置 完成2路AT吸上电

24、流采集 24路外部遥信 12路遥控 四路直流电压/电流（0-5V/4-20mA）测量 四路温度采集，三线制接入Pt100、Cu100或Cu50 h)DF3382电铁备用电源自投单元 进线失压自动切换 主变故障自动切换 多种梯形图逻辑编程 22路遥控 i)DF3610通讯处理单元 以多种方式实现变电站内通信信息汇总、处理及传送，规约丰富； 支持双以太网网络结构； FDK-BUS和CAN-BUS双网结构高速数据通信接口 FDK-BUS光纤冗余双环网通信； 双机热备功能（含串口切换、对钟源切换） 10个可自由配置（RS232、422、484）的串行接口，其中2个为可编程的 同步/异步RS232/RS

25、485/RS422接口，可用于通过同步/异步方式与调 度主站通信；8个为异步RS232/RS422/RS485接口，可用于其它智能设备间通信 可以对全站提供精度达0.1ms的IRIG-B格式或PPS对钟； 基于网络的AT故障解列功能 基于网络和GPS的AT故障测距功能 2个异步RS232维护口，用于当地维护调试，其中一个可接MODEM用于远程维护，可通 过电话拨号或WEB方式进行系统维护 j)DF3611通讯切换单元 调制解调器功能，即实现主站与RTU的远程通讯 具有自动纠正码元失真、通道切换功能 实现精确的卫星对时和驱动下发，完成授时的功能 实现变电站内智能通信装置的双机管理与故障切换 2系

26、统主要特点 1以供电臂为单元的设计模式，充分体现分散控制、集中管理的运行要求，可有效解决供电臂各设备的保护配合问题。这主要基于以下几点： 1）变电所馈线与分区馈线或负荷开关保护配置及动作时延需紧密配合以实现选择性； 2）供电臂停、送电控制开关操作时延和顺序需配合，保证控制操作正确安全； 3）馈线故障时各点采集及计算需配合，以满足数据的一致性和有效性； 4）将网上开关等遥控节点纳入自动化系统，使系统组网更完善、更灵活； 5）根据分区网压自动调节变电所变压器分接头有载开关，实现供电臂网压及无功的自动调整控制； 6）AT供电方式下自耦变保护、解列需相互配合，以实现保护动作选择和安全性。 2分散化分层

27、分布式组网形式，面向对象的设备架构和描述方法使系统更好地适应未来综自的发展。 3保护、测控、通讯多CPU独立处理模式，实时多任务调度机制，硬件完善的EMC设计，通讯组件的层叠结构，使系统安全可靠性、灵活性大大提高。 4最新网络事件驱动技术、开放数据库结构、嵌入式间隔层以太网技术的应用，使得信息传递无瓶颈，并且使得故障录波、负荷录波等大数据量传输非常容易实现且不影响关键事项的快速响应。 5远程维护诊断技术和WEB浏览，使得系统状态监视、系统调试、故障诊断处理、软件更新非常方便。 6保护测控一体化和透明数据机制、友好的汉化人机界面、实时多任务操作系统的应用，以及全密封无裸露螺栓结构，良好的抗电磁干

28、扰、抗振动性能，充分体现了保护测控模块的先进性。 7将变电站安全监控系统和一次设备在线监测系统、调度监控系统与站级保护测控、通讯自动化系统有机结合，构成完整的牵引供电综合自动化系统，使无人值班具备了可靠的技术保证。 3系统主要技术指标 1)间隔单元装置 环境温度：-25-+55 电源：AC220V偏差-20%-+20% DC220V偏差-20%-+20% DC110V偏差-20%-+20% 固有动作时间：15ms 定值误差：电压：3% 电流：3% 测量精度：0.5% 精工电流范围:0.220In 电压：0.5120V 触点容量：跳闸DC220V/DC110V5A 信号DC220V/DC110V

29、1A断开电流0.2A 功耗：直流电源：25W 交流电压：0.8VA 交流电流：0.5VA 额定输入：电压：100V 电流：5A或1A 2)通讯处理 环境温度：-25-+55 电源：AC220V偏差-20%-+20% DC220V偏差-20%-+20% DC110V偏差-20%-+20% 功耗：15W 3)后台监控系统 系统实时数据扫描周期2s； SOE分辨率：65535 模拟量：65535 遥信正确率：99.99% 遥控正确率：100% 开关量输入到画面显示时间2s； 模拟量越限到画面显示响应时间2s； 测量量综合误差0.5% 电网频率误差0.01Hz； 画面实时调用响应时间：动态画面响应时间

30、2s 其他画面响应时间3s； 系统对时精度（站内GPS）:1ms； 以太网通讯速率：10Mbps/100Mbps CAN网通讯速率：1.25Mbps FDKBUS通讯速率：187.5Kbps 4)视频监控系统 各监控点之间的视频切换时间3s 遥控命令传送时间2s 遥信变位传送时间2s 画面响应时间1s 遥控正确率99.99% 遥信正确率99.99% 视频传输速率：10-25帧/秒 通信传输速率不小于2Mbps 平均无故障工作时间(MTBF)：20000小时 系统可用率不小于99.95% 图像水平清晰度：彩色图像不应低于270线 图像画面的灰度不应低于8级 5)调度端监控系统 主、备机切换时间20s(备机完全接管系统的时间) 遥控命令传送时间1s 遥信变位传送时间2s 遥测总精度0.5% 画面响应时间2s 遥控正确率100% 遥信正确率99.99% 服务器负荷率50% 网络负荷率30% 内部网络通信速率：10/100Mbps 通信传输速率1200bps至64Kbps可调 平均无故障工作时间(MBTF)：20000小时 系统可用率不小于99.95% 工作环境： 温度：-10-+55 相对湿度：40%-90%窗体顶端窗体底端-