GB T 28815-2012 电力系统实时动态监测主站技术规范.pdf

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1、 ICS 27.100 N 22 中华人民-=H工/、道B和国国家标准GB/T 28815-2012 电力系统实时动态监测主站技术规范Specification for master station of real-time dynamics monitoring system for power systems 2012-11-05发布问中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会2013-02-01实施发布GB/T 28815-2012 目次, 噜田1112257889口口标指法价方法评理算频处叹调的四次秒贮n口一闰存)牛输录录录文运附附附、性性性叫时那服服她删战唰脚附围

2、范般统统用试验志气们川录录录言范规一系系应测检标4前123456789附附附I GB/T 28815-2012 目IJS:I 本标准按照GB/T1. 1-2009给出的规则起草。本标准由中国电力企业联合会提出。本标准由全国电力系统管理及其信息交换标准化技术委员会CSAC/TC82)归口。本标准起草单位:华北电力设计院工程有限公司、北京四方继保自动化股份有限公司、国电南瑞科技股份有限公司、中国电力科学研究院、国家电力调度通信中心、华东电网有限公司、国网电力科学研究院、南京南瑞继保电气有限公司、华北电力大学。本标准主要起草人:张道农、杨东、葛云鹏、李强、王永福、许勇、潘勇伟、于跃海、徐泰山、王英涛

3、、熊敏、陈根军、何江、毕天妹。mM GB/T 28815-2012 电力系统实时动态监测主站技术规范1 范围本标准规定了电力系统实时动态监测主站的系统要求、系统功能、性能指标、系统检测与测试方法以及与其他系统的数据交换方法等。本标准适用于安装在各级调度中心、发电厂控制中心的电力系统实时动态监测主站。2 规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T 2887-2000 电子计算机场地通用规范GB/T 3873 通信设备产品包装通用技术条件GB/T 9813-200

4、0 微型计算机通用规范GB/T 26862 电力系统同步相量测量装置检测规范GB/T 26865.2-2011 电力系统实时动态监测系统第2部分:数据传输协议3 -般要求3. 1 工作条件及环境条件3. 1. 1 工作条件a) 环境温度18.C28 .C; b) 相对湿度30%75%; c) 大气压力70kPa 106 kPa. 3. 1.2 环境条件a) 元爆炸危险、无腐蚀性气体及导电尘埃、元严重霉菌、元剧烈振动冲击源;b) 计算机机房符合GB/T2887-2000的规定。3.2 电源要求3.2. 1 交流电源应配备两路独立的交流电源。a) 额定电压220V，允许偏差一15%十10%;b)

5、谐波5%;c) 频率50Hz，允许偏差土5%。3.2.2 不间断电源应配置不间断电源(UPS)。交流电源失电时，UPS维持系统正常工作时间应大于1h。1 GB/T 28815-2012 4 系统要求4.1 系统构成电力系统实时动态监测主站应为分布式结构，由数据采集服务器、实时应用服务器、历史数据服务器、图形监视工作站等硬件及其支撑软件和应用软件构成。4.2 硬件要求飞飞/ / d) 事件标识;e) 动态数据文件。5.1.2 数据通信2 a) 应能以每秒1帧、10帧、25帧、50帧、100帧的速度接收、预处理子站上传的实时数据报文，主站应能对子站的上传数据进行配置;b) 应具有与子站、上下级主站

6、及其他相关系统交换数据的能力，通信协议应遵循GBjT26865. 2 2011; c) 主站与其他系统的互联协议，应遵循国家或行业标准;d) 应能对因通信失败等原因引起的缺漏数据进行检测、统计、重传pd 采用主备机或多机前置通信结构时宜具有负载均衡功能。5.1.3 数据处理与运算应能实现以下数据处理和运算的功能:a) 数据时标对齐;b) 数据合理性检查及处理;c) 异常数据处理;d) 各种常用运算，包括算术运算、代数运算、三角运算及逻辑运算等。5. 1.4 数据存储与管理a) 应具有设定历史数据存储对象的功能;b) 应具有设定历史数据存储周期的功能zc) 应具有历史数据统计和查询功能;d) 应

7、具有数据导出功能;e) 电网故障扰动时的动态数据应长期、完整保存;f) 主站保存的数据与子站上传的数据的精度应保持一致;g) 数据存储宜具有压缩功能。5. 1. 5 告警a) 计算机系统异常告警zb) 数据通信异常告警zc) 相量、模拟量异常告警Ed) 开关量变位告警;e) 子站时标异常告警;f) 电网扰动及故障告警;g) 应具有推画面、音响及提示窗等告警方式zh) 应能设定一般、严重、紧急等告警级别;i) 应能按厂站、事件类型等做分类告警检索zj) 应能有选择地实现告警闭锁。5. 1.6 图形功能a) 应具有地理接线图、系统接线图和厂站接线图等功能zb) 应具有画面缩放、平移等功能;c) 应

8、支持画面分层显示功能;d) 应支持表格、曲线、棒图、罗盘图等表达形式;的应支持画面和表格的在线生成和修改;f) 应具有与其他系统通过通用图形交换技术进行图形共享的功能。5.1.7 制表与打印a) 应具有电子报表的基本功能;b) 应具有各种报表、各种异常记录、操作记录的打印功能;c) 应支持多种打印机。5. 1. 8 通信监视管理a) 应能监视和解析主、子站通信的原始报文;GB/T 28815-2012 3 G/T 28815-2012 b) 应能管理子站实时帧传送速率;c) 应能筛选上传数据内容;d) 应能监视通道状态;e) 应能统计通道报文丢失率。5.2 动态监视功能5.2.1 监视内容a)

9、 三相电压基波相量、三相电流基波相量、正序电压基波相量、正序电流基波相量、频率、频率变化率和功率等;b) 发电机同步电势和功角;c) 发电机调节和控制系统的部分信号，包括励磁电压、励磁电流、一次调频动作信号等zd) 开关量pe) 相角差等实时计算量。5.2.2 监视方式a) 应能以表格、曲线、棒图、罗盘图等多种方式显示动态数据;b) 应能以地理接线图方式显示相对角度、电压、频率、功率的分布和潮流方向;c) 应能以厂站接线图方式显示相对角度、电压、频率、功率Fd) 应能根据优先级自动切换相对角度参考点;e) 应能以曲线方式监视连续动态过程;f) 应能监测、记录、重演动态扰动过程。5.3 远程维护

10、及故障诊断应具有对主站系统进行远程维护及故障诊断的功能。5.4 性能指标5.4.1 系统晌应时间a) 子站数据采集传输到主站并显示的时间1S; b) 实时画面调用响应时间:90%的画面1s，其他画面3S; c) 实时画面数据刷新周期1s10 s(可调); d) 实时数据服务主备用机自动切换时间3s 0 5.4.2 主站负荷率4 a) 电网正常情况下z服务器CPU的负荷率20%(5min平均值); 图形工作站CPU的平均负荷率20%(5min平均值h主站局域网的平均负荷率15%(5 min平均值)。b) 电网故障情况下:服务器CPU的负荷率50%(lOs平均值); 图形工作站CPU的平均负荷率5

11、0%(lOs平均值); 主站局域网的平均负荷率20%(lOs平均值)。GB/T 28815-2012 5.4.3 数据处理a) 查询得到的历史数据与子站本地存储数据的误差要求见表1; 表1历史数据与子站本地数据误差要求数据对象电压幅值误差电流幅值误差相角及发电机功角误差频率误差功率误差其他采集量误差b) 主站历史数据存储能力注14天zc) 查询单个量测1h数据的时间5So 6 应用功能6. 1 低频振荡监视与分析(基本功能)6. 1. 1 在线分析a) 应具有对实时数据进行低频振荡分析的功能;|历史数据一子站本地存储数据|主三0.1kV lA 主0.001。o. 001 Hz 0.5%子站本地

12、存储数值0.5%子站本地存储数值b) 应能检测出各种振荡模式，并给出各振荡模式的详细信息，包括振荡频率、振荡幅值、阻尼比、相位等;c) 应能辨识出主导低频振荡模式，给出各厂站的振荡相位关系、低频振荡相关厂站和分群信息。6.1.2 离线分析a) 应具有对历史数据进行低频振荡分析的功能;b) 应具有低频振荡频谱分析功能(宜采用PRONY等算法)，提供各振荡模式的振荡频率、振荡幅值、阻尼比、相位等分析结果;c) 应具有分析结果拟合的曲线和原始数据曲线的比较功能;d) 应具有分析结果、数据的导出功能。6. 1. 3 告曹与监视a) 应能对低频振荡进行告警;b) 应能推画面告警，显示振荡曲线，直至振荡消

13、失为止pc) 应能显示振荡分群、分布情况;d) 应能监视振荡幅值、振荡频率等特征。6. 1.4 数据存储a) 应能存储低频振荡告警信息;b) 应能存储低频振荡过程中的振荡模式信息;5 GB/T 28815-2012 c) 应能永久、完整存储低频振荡过程中的全部动态数据。6. 1. 5 性能指标a) 振荡频率的计算误差要求见表2;表2振荡频率计算误差要求频率区间o. lO. 2 Hz(含0.2Hz) 0.2lHz(含1Hz) 12. 5 Hz b) 低频振荡报警正确率注99.9%。6.2 电网扰动识别(可选功能)6.2.1 机组非正常退出a) 应能利用故障时机组电气量变化的特征识别机组非正常退出

14、zb) 应能区分机组正常退出和非正常退出。6.2.2 短路允许误差运二0.01Hz 骂王0.02Hz 0.05 Hz a) 应能根据三相电压和三相电流相量，提取表征短路扰动的特征信息，实时识别电网中的短路扰动;b) 对于有子站的线路发生短路故障，宜定位到故障线路，并检测出故障类型、故障相、故障时间等详细信息。6.2.3 非全相运行a) 应能根据三相电压、三相电流相量数据，实时计算相应的负序和零序分量，并识别设备的非全相运行zb) 应能识别子站数据异常造成的序分量大小越限，系统发生短路故障时短时序分量大小越限，单相故障重合闸期间的短时非全相运行，防止误判为非全相运行。6.2.4 离缘分析a) 应

15、具有对历史数据进行扰动分析的功能;b) 应具有扰动信息、扰动数据导出功能;c) 应具有扰动曲线绘制、导出和打印功能。6.2.5 告警与监视a) 应能对扰动事件进行告警;b) 应能通过告警信息查询扰动曲线。6.2.6 鼓据存储a) 应能存储扰动识别告警信息;b) 应能存储故障类型、故障相、故障时间等详细信息;6 c) 应能永久、完整保存扰动时故障点的全部数据。6.2.7 性能指标a) 电网扰动报警正确率二三95%;b) 扰动识别时间5s。6.3 发电机-次调频评价(可选功能)6.3.1 在线分析b) c) 1 , 飞白合比曰l件J国4陆品管拉回.e) 应能导出、打印调颇过程曲缆。6.3.3 统计

16、分析 / / b) 一次调频分析结果保存时间注1年。6.4 电力系统模型和参数校核(可选功能)a) 应能对线路、变压器等模型和参数进行校核;b) 校核结果应能以误差列表、拟合曲线等方式显示pc) 应能导出计算结果。7 测试方法7.1 功能及性能测试/ / / 按本标准中第5章、第6章、第7章规定的功能及性能要求逐项进行测试。GB/T 28815-2012 7 GB/T 28815-2012 7.2 连续运行试验系统基本设备同时投入运行，连续运行试验72ho试验过程中可抽测系统是否符合功能及性能要求。试验结束后应逐项测试系统是否符合功能及性能要求。如试验中出现关联性故障则终止连续运行试验，故障排

17、除后重新开始计时试验。如试验过程中出现非关联性故障，故障排除后继续试验。排除故障过程不计时。关联性故障及非关联性故障的定义见GB/T9813-2000的附录B。8 检验规则8. 1 出厂检验系统出厂前应通过出厂检验。按本标准中第8章对在厂内测试的功能进行测试，检验系统是否满足本标准中第5章、第6章、第7章规定的功能及性能要求。符合工厂条件下各项要求者为合格并附合格证书。8.2 现场检验系统投运前应通过现场检验。系统所有设备在现场安装、调试完毕后，按本标准中第5章、第6章、第7章规定的功能及性能要求进行在线检验。检验不合格者，供货单位应进行处理直至符合要求。9 标志、包装、运输、存贮标志、包装、

18、运输、存贮按GB/T3873规定执行。8 GB/T 28815-2012 附录A(资料性附录)Prony算法Prony算法针对等间距采样点，假设模型是一系列的具有任意振幅、相位、频率和衰减因子的指数函数的线性组合。即认为测量输入到0)，x(N-l)的估计值可以表示为:p .i: (n) = b.z n =0 ,1,. ,N-1 .( A.1 ) 式中zA. 一一一振幅;b. =A.马飞(alo+j2f;:J .2:,. = e -Il .-_. It. 飞飞nfq气UAA :fL u(n) = 时(n一的n=0,1 ,.,N-1 .( A.8 ) 则式(A.7)变为z抖(n)=一2卢(一h)+

19、u叫().川.川.叫.z()可以看作是噪声u以(n)激励一个P阶AR模型产生的输出。该AR模型的参数k(k=1，2，P)是待求差分方程的系数。AR模型的正则方程为、BJAU -A f飞. . . . 1lIll-Ill-Ill-lllL尸hu尸凹lIll-IIll-Ill-Ill-1P 门尸|回-k-11llIll-lIll-Ill-ll飞/、jn/PPJ , . olp r飞fkf飞rTr - . 、，飞/飞，1-1i1i 3 nu-1JJ 飞，、trr7 1J飞/山oorH , 3 nU唱ivIf飞/飞/飞仔-r-v9 GB/T 28815-2012 式中=N-l 巾，j)=艺工Cn-j)

20、.x*Cn-i) . C A.11 ) n=P P Nl p=的xCn - k) x Cn) . .C A. 12 ) 求解此方程可以得到AR参数问Ck=l，2，凹，代入式CA.日，求得ZkCk=l ，2，P)。求出zkCk=1，2，P)后，式(A.1)就简化为未知参数bkCk=1，2，P)的线性方程，用矩阵形式表示，有Zb =x .( A. 13 ) 其中z1 1 Zl Z2 z= N-l _N-l Zi Z2 Z为NXP维非奇异矩阵，方程的最小二乘解为zb = (ZHZ)-l zHi ( A.14 ) 根据马和可以求出振幅Ap相位仇，振荡频率力，衰减因子hAk =1 bk 1 陆=angl

21、eCbk) - - (k = 1 , 2 , ,P) Ifk =angleCzk)!2.t .( A. 15 ) lUk = ln(zk)! .t 10 GB/T 28815-2012 附录B(资料性附录)一次调频评价指标B.1 调差系数八fXPn，n/调差系数=一一一:XI00%f n X ,.P , . - - - , .( B.l ) h 式中zfn -50 Hz; Pn一一机组额定有功。B.2 调频死区调频死区是特指系统在额定转速附近对转速的不灵敏区。为了在电网周波变化较小的情况下，提高机组运行的稳定性，一般在电调系统设置有调频死区。但是过大的死区会减少机组参与一次调频的次数及性能的发

22、挥。B.3 动作延迟时间机组参与一次调频的动作延迟时间(图B.l中的，.t)，目的是要保证机组一次调频的快速性。fb _J_F-千一I I I I |川/1 圄B.1一次调频动作示意图11 GB/T 28815-2012 附录C(资料性附录)闰秒的处理方法世界时是基于地球自转的一种时间计量系统，原子时是基于原子物理技术的一种更加均匀的时间系统。世界时和国际原子时在时间尺度上存在差异，为应对这种情况，一种称为协调世界时的折衷时标于1972年面世。协调世界时是以原子时秒长为基础，在时刻上尽量接近世界时的一种时间计量系统。为确保协调世界时与世界时相差不会超过0.9s，在必要时会将协调世界时增加1s或

23、去掉1s，这一技术措施被称为闰秒。国际地球自转服务组织决定加入闰秒的时间。加入闰秒的时间只能是每年的六月或十二月的最后一天的最后一分钟。加入正闰秒时，当天23:59:59的下一秒记为23:59:60，然后是第二天的00:00:00;加入负闰秒时，23:59:58的下一秒就是第二天的00:00:00。由于北京时间比世界时早8h，因此闰秒发生时我国己是第二天上午的7:590截至目前，所有闰秒都是正闰秒。子站数据使用世纪秒作为时标，它是一个32位元符号整数，从1970年1月1日0:0:0开始计时。世纪秒的计数始终与协调世界时保持同步，闰秒不包含在世纪秒的计数中。当正闰秒发生时，将出现连续两个相同的世

24、纪秒时标;负闰秒发生时，将出现世纪秒时标跳跃1s的情况。闰秒通常若干年发生一次，对其处理较复杂。因此，主站宜摒弃闰秒发生时刻的子站数据，并满足如下要求:a) 在闰秒发生后5s内，将时标调整为与协调世界时一致;b) 在闰秒发生后5s内，实时数据和实时通信等功能应恢复正常。12 NFON|巳NH阁。r a 华人民共和国家标准电力系统实时动态监测主站技术规范GB/T 28815一2012国由 * 中国标准出版社出版发行北京市朝阳区和平里西街甲2号(100013)北京市西城区三里河北街16号(100045)网址总编室:(010)64275323发行中心:(010)51780235读者服务部:(010)68523946中国标准出版社秦皇岛印刷厂印刷各地新华书店经销 印张1.25 字数25千字2013年4月第一次印刷开本880X12301/16 2013年4月第一版铃21. 00元如有印装差错由本社发行中心调换版权专有侵权必究举报电话:(010)68510107定价书号:155066. 1-46356 GB/T 28815-2012 打印日期:2013年4月24日F002