無人值守變電站監控系統技術規范(GB/T 37546-2019最新標準)

GB/T37546-2019

前言

本標準按照GB/T 1.1——2009給出的規則起草。

請注意本文件的某些內容可能涉及專利。本文件的發布機構不承擔識別這些專利的責任。

本標準由中國電力企業聯合會提出。

本標準由全國電力系統管理及其信息交換標準化技術委員會(SAC/TC 82)歸口。

本標準起草單位:國網江蘇省電力有限公司電力科學研究院、國網江蘇省電力有限公司、南瑞集團有限公司、國電南瑞科技股份有限公司、國家電網有限公司電力調度控制中心、中國南方電網有限責任公司系統運行部(電力調度控制中心)、中國電力科學研究院有限公司、國網吉林省電力有限公司、國網浙江省電力有限公司、國網冀北電力有限公司、廣東電網有限責任公司電力科學研究院、國網四川省電力有限公司電力科學研究院。

本標準主要起草人:陸曉、張琦兵、彭志強、張海濱、王永福、張喜銘、蘇大威、周斌、霍雪松、劉翌、張小易、高磊、卜強生、倪益民、李勁松、楊松、杜奇偉、李金、胡春潮、韓鍇、鄭永康、李-、白玉東、騰云、鄭明忠周琦、許廣婷。

無人值守變電站監控系統技術規范

1.范圍

本標準規定了無人值守變電站監控系統的總體要求、系統結構及配置、功能要求、安全防護、性能要求和技術條件。

本標準適用于35 kV及以上電壓等級無人值守變電站監控系統設計、建設、設備研制、試驗及驗收。

2.規范性引用文件

下列文件對于本文件的應用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,僅注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。

GB/T13729遠動終端設備

GB17859計算機信息系統安全保護等級劃分準則

GB/T22240信息安全技術信息系統安全等級保護定級指南

GB/T25058信息安全技術信息系統安全等級保護實施指南

GB/T30155智能變電站技術導則

GB/T 33602電力系統通用服務協議

GB/T34132智能變電站智能終端裝置通用技術條件

DL/T 282合并單元技術條件

DL/T476電力系統實時數據通信應用層協議

DL/T 634.5104遠動設備 及系統第 5-104 部分:傳輸規約采用 標準傳輸協議子集的IEC60870-5-101網絡訪問.

DL/T 667遠動設備及系統 第5部分:傳輸規約第 103篇:繼電保護設備信息接口配套標準

DL/T860(所有部分)電力自動化通信網絡和系統

DL/T 1146 DL/T 860實施技術規范

DL/T1230電力系統圖形描述規范

DL/T 1241 電力工業以太網交換機技術規范

DL/T1403智能變電站監控系統技術規范

DL/T1404變電站監控系統防止電氣誤操作技術規范

DL/T 1512變電站測控裝置技術規范

DL/T1708電力系統順序控制技術規范

DL/T5149--2001220kV~500kV變電所計算機監控系統設計技術規程

電力監控系統安全防護規定(中華人民共和國國家發展和改革委員會[2014]第14號令)

3.術語和定義

GB/T 13729、GB/T 30155.DL/T 860及DL/T 1403界定的以及下列術語和定義適用于本文件。

3.1

無人值守變電站 unattended substation

站內不設置固定運行維護值班崗位,運行監視、主要控制操作由遠方主站完成,實現向主站上傳變電站電網運行及設備運行的遙測、遙信等信息,及接收并執行主站下發的遙控、遙調指令等功能的變電站。

3.2

變電站監控系統 substation monitoring and control system

通過系統集成優化和信息共享,實現電網和設備運行信息、狀態監測信息、輔助設備監測信息、計量信息等變電站信息的統一接人、統- 存儲和統一管理,實現變電站運行監視、操作與控制、綜合信息分析與智能告警、運行管理和輔助應用等功能,并為調度.牛產等主站系統提供統--的變申站操作和訪問服務。

4.縮略語

下列縮略語適用于本文件。

CIM:公共信息模型(Common Imformation Model)

CPU:中央處理器(Central Processing Unit)

GOOSE:通用面向對象的變電站事件(Generic Object Oriented Substation Event)

IED:智能電子設備(Intelligent Electronic Device)

QoS:服務質量(Quality of Service)

SCD:系統配置描述文件( System Configuration Description)

SNTP :簡單網絡時間協議(Simple Network Time Protocol)

SOE:事件順序記錄(Sequence Of Event)

UPS:不間斷電源( Uninterrupted Power Supply)

VLAN:虛擬局域網絡(Virtual Local Area Network)

5.總體要求

無人值守變電站監控系統滿足如下要求:

a)應支撐電網的調控運行業務,實現變電站的運行控制;

b) 應支撐變電設備的遠程集中監控業務,實現對變電站一二次設備的遠程集中監視與控制;

c) 應支撐變電設備的運維業務,實現對變電站設備的遠方/就地運行與維護;

d) 遵循DL/T 860系列標準,實現全站信息統- -建模和接人;

e)應遵循“告警直傳、遠程瀏覽、數據優化、認證安全”的技術原則;

f)應支撐遠程對變電站設備的安全可靠操作控制;

g)重要設備應冗余配置, 保障系統的可靠性;

h)應遵循《電力監控系統安全防護規定》。

6.系統結構及配置

6.1體系架構

無人值守變電站監控系統體系結構應滿足如下要求:

a) 采用縱向分層、橫向分區的體系結構,縱向分為站控層、間隔層及過程層,橫向分為控制區(安

全區I )和非控制區(安全區I),110 kV及以下變電站可只設置控制區;

b) 系統由站控層設備、間隔層設備、過程層設備、網絡通信設備及信息安全防護設備組成;

c)站控層網絡采用星形雙以太網絡結構,面向監測控制功能的過程層信息宜采用組網方式;

d)實時監控業務應部署在安全區I,不具備控制功能的業務可部署在安全區II。

6.2 硬件配置及作用

6.2.1站控層設備

無人值守變電站監控系統站控層設備配置及功能要求如下:

a)站控層設備包括監控主機、數據通信網關機綜合應用服務器、操作員站、工程師工作站及數據服務器等,其中操作員站、工程師工作站及數據服務器的功能宜由監控主機實現;

b) 監控主機負責站內各類數據的采集、存儲、處理,實現站內設備的運行監視、操作與控制、信息綜合分析及智能告警,集成防誤閉鎖和保護信息應用功能;

c)數據通信網關機直接采集站內數據,向主站傳送實時信息,同時接收主站的操作與控制命令，具備遠方查詢和瀏覽功能,支持遠方順序控制功能;

d) 綜合應用服務器接收站內一-次設備在線監測數據、站內輔助應用數據、設備基礎信息等,進行集中處理、存儲、分析和展示;

e)操作員站實現對 全站一二次設備的實時監視和操作控制,為站內運行監控的主要人機界面,具有事件記錄及報警狀態顯示和查詢、設備狀態和參數查詢、操作控制等功能;

f)工程師工作站安裝變電站監控系統配置工具與運維工具,實現變電站監控系統的配置、維護和管理;

g)數據服務器實現變電站全景數據的集中存儲,為站控層系統應用提供數據訪問服務。

6.2.2間隔層設備

無人值守變電站監控系統間隔層主要設備為測控裝置,實現站內一二次設備信息的實時采集、處理與傳輸,接收外部操作命令對開關、刀閘等一次設備進行實時操作控制,并具備防誤閉鎖、同期檢測等功能。

6.2.3過程層設備

無人值守變電站監控系統可采用合并單元與智能終端實現數字化采樣與網絡跳閘，合并單元與智能終端功能要求如下:

a)合并單元為電流、電壓互感器和保護、測控裝置的中間接口，實現電流和電壓信號的同步采集;

b) 智能終端為一次設備和保護、測控等二次設備的中間接口,實現對一二次設備的狀態測量、控制等功能。

6.2.4網絡通信設備

無人值守變電站監控系統網絡通信設備主要為交換機,包括站控層交換機與過程層交換機,提供網絡通信服務,支持網絡管理、VLAN .QoS、鏡像及組播等功能。

6.2.5網絡安全 防護設備

無人值守變電站監控系統網絡安全防護設備主要包括硬件防火墻與正反向安全隔離裝置,功能要求如下:

a)硬件防火墻實現變電站監控系統的控制區與非控制區之間邏輯隔離;

b)正反向安全隔離裝置實現生產控制大區與管理信息大區的物理隔離。

6.3 軟件配置

無人值守變電站監控系統軟件包括系統軟件、應用軟件及工具軟件,要求如下:

a)系統軟件主要包括操作系統、歷史數據庫和實時數據庫等;

b)應用軟件 主要包括畫面編輯軟件、監控實時運行軟件及實時告警窗等;

c)工具軟件主要 包括模型校核工具、系統配置工具、裝置配置工具及數據通信網關機組態配置工具等。

7功能要求.

7.1 數據采集

數據采集滿足如下要求:

a)應實 現電網運行信息的實時采集,采集內容參見附錄A中A.1;

b) 應實現一二次設備運行狀態信息的實時采集,采集內容參見A.2;

c)應實現輔助設備 監視運行數據的采集,采集內容參見A.3;

d) 斷路器及隔離開關信息應采集雙位置信息。

狀態及測量數據應含時標與品質信息。

7.2 數據處理

數據處理滿足如下要求:

a)應實現交流電氣量計算功能 ,包括電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數、頻率等電氣量;

b)應具備邏輯運算與算術運算處理功能;

c)應具備時標和品質的處理功能;

d)宜具備數據合理性檢測與不良數據檢測等數據辨識功能,標識出不良數據并告警。

7.3運行監視

運行監視包括站內運行監視和主站遠程瀏覽,滿足如下要求:

a)應包括電網實時運行信息、一二次設備和輔助設備運行狀態及網絡狀態監視信息等;

b)應具備圖元動態著色、動態閃爍及網絡拓撲等功能,實現電網和設備運行狀態直觀監視;

c)運行監視圖形界面應包括索引圖、主接線圖、間隔分圖、光字牌圖及網絡通信狀態圖等;

d)電網運行監視主接線圖及間隔分圖應遵循DL/T1230;

e)宜具備間隔層與過程層虛回路可視化功能,實現信息流的可視化展示;

f) e應支持主站遠程瀏覽變電站運行監視畫面，包括-一次接線圖、電網實時運行數據、設備狀態、曲線報表及網絡通信狀態等。

7.4智能告警

智能告警滿足如下要求:

a) 應按照事故、異常、越限、變位及告知等告警等級,實現告警信息的分級處理;

b) 應支持對單一-事件或多事件進行綜合分析生成標準告警條文,告警條文遵循CIM/E格式;

c) 應具備實時告警顯示功能,顯示內容應包括級別、時間、設備、行為及原因;

d)應支持告警信號按條件檢索功能;

e) 宜根據數據辨識結果生成告警簡報，支持告警簡報.上送至主站，告警簡報遵循CIM/E格式。

7.5操作控制

操作控制包括站內操作控制與主站遠方操作控制,滿足如下要求:

a) 操作控制包括遙控、遙調、投退軟壓板、切換定值區、修改定值及信號復歸等操作;

b)操作控制由高到低分為四級,分別為:設備本體就地操作、間隔層設備控制、站控層控制和遠方控制;

c) 全站同一時刻只執行一個遙控命令;

d)一次接線圖應屏蔽操作控制功能,遙控操作在間隔分圖進行;

e)斷路器 合閘控制應具備檢同期合閘、檢無壓合閘及強制合閘三種方式;

f)應 支持順序控制功能,順序控制技術要求遵循DL/T 1708;

g)操作控制應有完整 記錄,包括操作人,操作對象、操作內容、操作時間、操作結果等。

宜采用加密、身份認證、數字證書等技術實現遠方遙控的安全防護。

7.6.防誤閉鎖

防誤閉鎖功能應遵循DL/T 1404,并滿足以下要求:

a)防誤閉鎖分為站控層防誤閉鎖、間隔層防誤閉鎖和電氣機構閉鎖;

b)站控層防誤閉鎖、間隔層防誤閉鎖和電氣機構閉鎖的優先級應依次為從低到高,站控層閉鎖失效時不影響間隔層聯閉鎖,站控層和間隔層聯閉鎖均失效時不影響電氣機構閉鎖;

c)監控主機應具備站控層防誤閉鎖功能,具備閉鎖邏輯導出功能;

d)調控主站順序控制的防誤閉鎖應經過站控層防誤檢查;

e)站控層及間隔層防誤閉鎖具備解除閉鎖功能;

f)測控裝置應具備間隔層聯閉鎖功能,具備閉鎖邏輯導出功能,宜支持監控主機導出的防誤規則文件作為間隔層防誤規則;

g)監控系統防誤閉鎖應具備出錯報警、閉鎖原因日志記錄功能。

7.7 運行管理

運行管理包括權限管理、自診斷功能、日志功能及版本管理等,滿足如下要求:

a)應具備用戶管理功能，可對不同的角色分配不同的權限;

b) 應具備自診斷功能,至少包括進程異常、通信異常、硬件異常、CPU占用率過高、存儲空間剩余容量過低、內存占用率過高等;

c) 應具備日志功能,日志類型至少包括運行日志、操作日志、維護日志等;

d) 宜具備工具軟件集中管控功能,實現配置與維護的安全管控;

e) 宜實現對二次設備臺賬信息的版本管理:

f) 宜具備配置參數導人、導出、對比及校核功能。

7.8 輔助監控

輔助監控包括電源監測、安全防范及環境監測,輔助系統接人變電站監控系統應滿足如下要求:

a)應實現對輔助設備運行狀態的監視;

b)電 源監測應包括交流電源、直流電源、通信電源及UPS電源等;

c) 安全防范監測包括視頻、 消防、門禁及電子圍欄等安全警衛設施等;

d)環境監測應包括戶內外環境、照明、暖通、給排水及SF。氣體等;

e) 監測信息應包括輔助設備的狀態信息、量測信息及告警信息等;

f) 宜實現電網一二次設備和輔助系統間數據交互共享;

g)宜支持監控主機與遠方主站操作控制的視頻聯動功能。

7.9信息傳輸

信息傳輸包括站內信息傳輸及信息遠傳,滿足如下要求:

a) 測控裝置、保護裝置、合并單元、智能終端等設備信息傳輸遵循DL/T 860和DL/T 1146;

b) 輸變電設備狀態監測裝置及輔助設備信息接人監控系統遵循DL/T 860和DL/T 1146;

c)與調控主站數據通信遵循DL/T 634.5104、DL/T 476及GB/T 33602 ;

d) 告警直傳、遠程瀏覽與主站信息傳輸遵循DL/T 476;

e)狀態監測分析結果數據、電能量數據、輔助設備數據等非實時數據的信息遠傳應遵循DL/T 634.5104 或DL/T 860;

f)繼電保護管理信息(如配置信息、保護中間節點類信息等)及故障錄波的信息遠傳遵循DL/T 667或DL/T 860。

7.10時間同步

時間同步及時間同步狀態在線監測滿足如下要求:

a)計算機類設備宜采用簡單網絡時間協議(SNTP)對時方式;

b) 測控裝置、合并單元、智能終端等裝置應優先采用IRIG B對時方式;

c)測控裝置、合并單元、智能終端、數據通信網關機等裝置宜支持時間同步狀態在線監測。

8安全防護

無人值守變電站監控系統安全防護滿足如下要求:

a) 監控系統使用的對稱密碼、非對稱密碼、摘要算法、調度數字證書和安全標簽等,應符合國家有關規定,并通過國家有關機構的檢測認證;

b)監控系統應遵循“安全分區、網絡專用、橫向隔離、縱向認證”安全防護的基本原則,保障變電站監控系統的網絡安全與信息安全;

c)監控系統的控制區(安全區I)與非控制區(安全區II)之間通信應采用硬件防火墻實現邏輯隔離,生產控制大區中的業務系統應當具有高安全性和高可靠性,禁止采用安全風險高的通用網絡服務功能;

d)監控系統與管理信息大區之間通信應采用正反向安全隔離裝置,僅允許單向數據傳輸,禁止任何穿越生產控制大區和管理信息大區之間邊界的通用網絡服務;

監控系統與遠程通信應采用縱向加密認證裝置;

f)遠方控制功能的業務應采用加密認證安全防護措施;

g) 應根據GB 17859、GB/T 22240、GB/T 25058對監控系統進行分級、設計和研發;

h)監控系統控制軟件應通過國家有關機構的安全檢測認證和代碼安全審計,應采用滿足安全可靠要求的操作系統、數據庫、中間件等基礎軟件,應封閉網絡設備和計算機設備的空閑網絡端口和其他無用端口;

i) 監控系統應逐步采用基于可信計算的安全免疫防護技術;

j)監控系統應能對網絡安全事件進行感知、記錄與傳輸。

9性能要求

9.1系統性能

無人值守變電站監控系統主要性能指標如下:

a) 電流電壓測量精度≤0.2%;

b)功率測量精度≤0.5%;

c) 頻率測量精度≤士0.005 Hz;

d) 模擬量越死區傳送整定最小值≤0.1% (額定值),并逐點可調;

e)電網穩態數據的量測量時標精度≤200ms;

f)全站 事件順序記錄分辨率(SOE)≤2 ms,單裝置事件順序記錄分辨率≤1 ms;

g)模擬量信 息響應時間(從I/O輸人端至數據通信網關機出口)≤2 s;

h)狀態 量變化響應時間(從I/O輸人端至數據通信網關機出口)≤1 s;

i) 遙控執行響應時間(從數據通信網關機輸人至I/O出口)≤1 s;

j)告警直傳響應時間(從監控主機輸人端至數據通信網關機出口)≤3s;

k)遠程瀏覽畫面調用響應時間(從數據通信網關機接收到主站調閱畫面指令至數據通信網關機出口)≤5 s;

l)站控層平均故障間隔時間(MTBF)≥20000h;

m)間隔層測控裝置平均無故障間隔時間≥30000h;

n) 站控層各工作站和服務器的CPU平均負荷率:正常時(任意30 min內)≤30%,電力系統故障時(10 s內)≤50%;

o)網絡平均負 荷率:正常時(任意30 min內)≤20%,電力系統故障時(10 s內)≤40%;

p)畫面整幅調用響應時間:實時畫面≤2s,其他畫面≤3s;

q) 實時數據庫容量:模擬量≥5 000點,狀態量≥20 000點,遙控≥3 000點,計算量≥2 000點;

r)歷史數據庫存儲容量:歷史數據存儲時間≥3年,歷史曲線采樣間隔1min~30min(可調),歷史趨勢曲線數量≥300條;

s) 系統年運行可用率≥99.99%。

9.2 裝置性能

無人值守監控系統裝置性能應滿足如下要求:

a)數據通 信網關機性能要求如下:

1)遙測信息響應時間(從數據通信網關機輸人到數據通信網關機輸出)≤500ms;

2)遙信變化響應時間(從數據通信網關機輸人到數據通信網關機輸出)≤200ms;

3)控制命令的相應時間(從數據通信網關機接收到主站控制命令到數據通信網關機輸出裝置控制命令)≤200 ms;

4)在200點遙信每秒變化-一次，連續變化40次的情況下,變位信息記錄應完整,時間順序記錄時間應正確;

5)每個通道的SOE緩存條數≥8000;

6) 控制操作正確率100%。

b) 測控裝置遵循DL/T 1512要求。

c) 交換機遵循DL/T 1241要求。

d) 合并單元遵循DL/T 282要求。

e) 智能終端遵循GB/T 34132要求。

10技術條件

10.1電源要求

電源應滿足如下要求:

a) 交流電源

1) 應使用站內不間斷電源供電;

2)交 流電源電壓為單相220 V ,電壓允許偏差一20%~+ 15%;

3) 交流電源頻率為50 Hz,允許偏差士5%;

4)交流電 源波形為正弦波,諧波含量小于5%。

b)直流電源

1) 直流電源電壓為110 V或220 V,允許偏差為- 20%~+ 15%;

2)直流電源電壓紋波系數小于5%。

10.2場地與環境要求

場地與環境的要求如下:

a) 無人值守變電站監控系統部署環境應具備防火、防盜等措施，配置相應的視頻安防、消防、門禁、環境監測等系統,應能實現遠方監視與控制。

b) 環境溫度和濕度要求見表1。

c) 大氣壓力:試驗大氣壓力:86 kPa~106 kPa;正常工作大氣壓力:70 kPa~106 kPa。

d)設備的貯存、運輸極限的環境溫度一25 °C~+70 °C ,相對濕度不大于85%。

e)設備使用地點應無爆炸危險,無腐蝕性氣體及導電塵埃、無嚴重霉菌、無劇烈振動源,不允許有超過發電廠、 變電站正常運行范圍內可能遇到的電磁場存在。有防御雨、雪、風、沙、塵埃及防靜電措施。

10.3防雷與接地

10.3.1防雷與接地要求

應符合DL/T5149-2001第11章防雷與接地的要求。

10.3.2防雷措施

系統的防雷措施應滿足如下要求:

a)監控系統應設有防雷和防止過電壓的保護措施;

b)在各種裝置的交、直流輸人處應設電源防雷器。

10.3.3 接地措施

系統的接地措施應滿足如下要求:

a) 監控系統信號電纜遵循“一點接地"原則，接地線連接于變電站的主接地網的一個點上;

b)監控系統的機箱、機柜、打印機外設等設備均應可靠接地。

附錄A

(資料性附錄)

變電站監控系統數據采集內容:

A.1電網運行數據采集

A.1.1狀態數據采集

狀態數據采集內容主要包括:

a) 斷路器、隔離開關和接地刀閘的位置信息;

b) 主變分接頭的位置信息;

c) 保護等設備的動作信號。

A.1.2量測數據采集

量測數據采集主要包括:

a) 電流、電壓、有功功率、無功功率、功率因數、頻率;

b)三相基波電壓、三相基波電流、電壓電流的基波正序相量等;

c) 電能量數據;

d)統計計算數據。

A.1.3故障錄波數據采集

變電站監控系統采集保護裝置的錄波數據。

A.2設備運行狀態信息采集

A.2.1一次設備狀態數據采集

一次設備狀態采集數據主要包括變壓器、電抗器、斷路器及組合電器、容性設備、避雷器等一次設備的狀態信息及異常告警信號。

A.2.2二次設備狀態數據采集.

二次設備狀態采集數據主要包括二次設備運行狀態及告警信號,裝置軟壓板狀態,裝置的自檢及對時狀態,設備通信狀態,保護定值及區號,保護中間節點類信息。

A.3 輔助設備數據采集

輔助設備采集數據主要包括:

a) 輔助監視包括電源監測、安全防范及環境監測等;

b)輔助設備量測數據:交直流電源的各項電壓、電流量,環境溫度和濕度等;

c) 電源監測應包括交流電源、直流電源、通信電源及UPS電源等;

d) 安全防范監測包括視頻、消防、門禁及電子圍欄等安全警衛設施等;

e)環境監測應包括戶內外環境、照明、暖通、給排水及SF。氣體等;

f) 監測信息應包括輔助設備的狀態信息、量測信息及告警信息等;

g) 輔助設備狀態量信息包括交直流電源的狀態和告警信息、設備工況、異常及失電告警信號、安防、消防、門禁等設備運行狀態及告警信號、環境監測量異常告警信號等。