18PA100+技术说明书总述V0540.docx

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18PA100+技术说明书总述V0540

PA100+系列微机综合保护测控装置总述

1概述

PA100系列微机综合保护测控装置是南京因泰莱电器股份有限公司（INT）在总结了现有系列产品运行经验的基础上，融合了国内外先进技术，采用了基于ARM9内核32位的闪存微控制器，根据中国电力系统的需求自主研制和生产的产品。

本系列装置采用了计算机技术、电力自动化技术、通讯技术等多种高新技术，集保护、测量、控制、监测、通讯、事件记录、故障录波、远程I/O等多种功能于一体。

可就地安装在开关柜上或集中组屏，是构成变配电所和发电厂厂用电综合自动化系统的理想智能终端装置。

2型号分类

PA100+系列微机综合保护测控装置针对被保护设备及保护要求的不同，分为以下各型号：

PA100+-B1适用于一般母联和带备自投功能母联的综合保护和测控

PA100+-C适用于中低压电容器的综合保护和测控

PA100+-D适用于发电机、电动机差动的综合保护和测控

PA100+-F1适用于馈线/母线分支的综合保护和测控

PA100+-F2适用于有低压方向闭锁三段保护和同期合闸的馈线综合保护和测控

PA100+-F3适用于一般进线和1主1备带备用电源自投功能的进线保护和测控

PA100+-F4适用于变压器的后备综合保护和测控

PA100+-M适用于发电机、电动机的综合保护和测控

PA100+-M1适用于发电机、电动机的综合保护和测控（带差动保护）

PA100+-R测控装置

PA100+-T适用于中低压变压器的综合保护和测控

PA100+-T1适用于中低压变压器的综合保护和测控（带差动保护）

PA100+-T2适用于大型双卷变压器差动保护和测控

PA100+-VTV监测装置

PA100+-V2同时监测两段母线电压的TV监测装置

PA100+-CZX操作箱

3主要特点及功能

3.1保护功能齐备：

各型号保护功能齐备，并可按照用户要求进行定制。

3.2逻辑功能：

各保护功能和继电器出口具有逻辑组态功能，可按用户要求进行设定，可设保护动作信号量输出功能；开关量可通过设定实现非电量保护功能；开关量可实现闭锁保护功能。

3.3测量功能：

高精度测量电流、电压、有功功率、无功功率、功率因数、频率、零序电流、计算电度。

3.4高度集成：

集保护、测量、控制、监测、通讯、录波、事件记录等多种功能于一体。

3.5友好人机界面：

超大屏幕图形液晶显示，蓝色背光，动态显示一次系统图、实时波形图、故障录波图、各种电气参数及保护信息。

中文菜单提示，操作快捷方便。

3.6强大的通讯功能：

采用两路RS485/RS422、以太网RJ45电口（或光口）以及第3路RS485/RS422接口（或CAN总线接口，注意该口与4~20mA输出不可同时兼得）；通讯协议支持IEC8705-103、modbusRTU、modbusTCP、INT-BUS等；通讯参数可设。

各功能单元可与主控计算机（或通信管理机）进行通讯，实现信息的远方传送和交换，可实现遥测、遥信、遥控、保护定值设定及查询、装置工作状态、SOE事件记录、录波数据等传输功能。

3.7多路状态监测及逻辑定义功能：

有多达16路开入量，开入量可由用户定义，解决了用户需监测多个开入量问题，不需再配其他装置。

3.8强大自检功能：

具备软、硬件实时自检与报警功能。

3.9在线编程功能（ISP）：

提供一个在线编程通讯接口，可自由下载各种保护软件模块、一次系统图，无须拆卸装置。

3.10SOE事件记录：

在线记录事件量达256条，先进先出（FIFO）动态刷新，带有时间标记，掉电不丢失。

3.11故障录波功能：

可将故障前、故障中、故障后的电流、电压、断路器状态和保护信息完整真实记录下来，记录长度100个周波，为用户进行故障分析提供依据。

3.12故障自动推画面功能：

当保护动作或者有告警信息时，装置自动弹出画面。

高亮度显示动作或者告警的保护。

3.13GPS校时功能：

提供时钟同步接口，接收GPS校时信号。

3.14外形美观大方：

前面板采用ABS材料，机箱采用薄钢（铁）板，结构紧凑、抗震动及电磁兼容性能更强。

4技术参数

4.1机械及环境参数

4.1.1机箱结构尺寸

参考“5.3装置外形及开孔尺寸”

4.1.2工作环境

指标名称

单位

指标

备注

海拔高度

m

<2000

GB6162

环境温度

℃

-10~55

GB6162

相对湿度

%

50~95

GB6162

大气压

kPa

86~106

GB6162

4.1.3贮存、运输极限环境温度：

装置的贮存、运输及安装允许的环境温度为-25～+70℃。

4.1.4机械性能

振动响应、振动耐久、冲击响应、冲击耐久、碰撞：

严酷等级为1级‘

4.2额定电气参数

4.2.1额定数据

电源

交流电压

交流电流

频率

220V，110V

57.7V（相电压），100V（线电压）

5A，1A

50±5Hz

4.2.2功耗

回路

交流电流回路

交流电压回路

电源回路

功耗

＜0.5VA/相（额定1A）

＜1VA/相（额定5A）

＜1VA/相

正常<15W

跳闸<20W

4.3主要技术指标

4.3.1实时性

内容

开关动作分辨率

数据采集

通讯

画面刷新

调画面时间

接口报

警时间

上位机到下位机命令

参数

＜2ms

模拟量

≤1s

波特率300～19200

（默认4800bps）

≤1s

≤1s

≤1s

≤1s

4.3.2电源：

类型

电压

波形

频率

功耗

纹波

波形失真

直流

100V~250V

直流

<20W

<5%

交流

85V~265V

交流

50±5Hz

<20W

<5%

4.3.3过载能力

内容

2倍的额定电流

10倍的额定电流

40倍的额定电流

电流回路

连续工作

允许10s

允许1s

4.3.4测量准确度

内容

条件

准确度

电流

0.1In~1.2In

<±0.2%

电压

0.2Un~1.2Un

<±0.2%

功率

<±0.5%

频率

45~55Hz

<±0.02Hz

4.3.5定值误差

内容

参数

电流及电压定值误差

<±3%整定值

频率定值误差

<±0.02Hz

时间定值误差

<35ms或整定时间±15ms

4.3.6绝缘试验

绝缘试验符合国标：

GB/T14598.3-2006的规定

冲击电压试验符合国标：

GB/T14598.3-2006的规定

4.3.7介质强度

对象

频率

时间

试验电压有效值

信号回路

50Hz

1min

2kV

交流回路

50Hz

1min

2kV

电源回路

50Hz

1min

1kV

4.3.8电磁兼容

试验项目

严酷等级

符合标准

震荡波抗扰度试验

级

GB/T14598.13

静电放电抗扰度试验

级

GB/T14598.14

射频电磁场辐射抗扰度试验

级

GB/T14598.9

电快速瞬变脉冲群抗扰度试验

A级

GB/T14598.10

浪涌抗扰度试验

级

GB/T14598.18

射频场感应的传导骚扰抗扰度试验

级

GB/T14598.17

工频抗扰度试验

A级

GB/T14598.19

传导发射限值试验

GB/T14598.16

辐射发射限值试验

GB/T14598.16

4.3.9出口继电器参数

内容

型号

接点容量

分、合闸出口继电器

ST2-DC12V

允许长期通过电流8A

切断电流：

0.3ADC220V

分、合闸保持继电器

ST2-DC1.5V

信号继电器1~4、告警继电器

DSP2a-DC12V

允许长期通过电流5A

切断电流：

0.3ADC220V

5装置硬件说明

5.1装置面板布置

5.2装置后端子定义（参见各型号说明）

5.3装置外形及开孔尺寸

侧视图开孔尺寸图

5.4各硬件原理说明

5.4.1硬件组成

组成装置的插件主要有：

电源插件、交流采样插件、继电器插件、主控板插件、通讯板插件、液晶控制及显示面板。

各部件独立插接安装，散热好，抗干扰能力强，便于更换维护。

1）硬件系统示意图

5.4.2硬件说明

主控板插件由基于ARM9内核32位的闪存微控制器、CPLD、专用高精度A/D采样器件、光电隔离输入输出接口、定值存储器、跳合闸逻辑电路、低通滤波器、高精度运算放大器、电流限幅保护、模拟通道接口、硬件看门狗、光电隔离通信接口等组成。

电源板插件采用小型开关电源，交直流两用，工作电压范围大、效率高。

交流采样插件采用小型精密电流电压互感器对电流电压等模拟量采样。

继电器板插件由分、合继电器，保持继电器，信号继电器组成。

本装置的继电器板分两种：

一种具有防跳功能，装置内部有防跳继电器，可取代老式微机保护所用的外部防跳操作箱，并予留有外接分合闸及就地/遥控切换功能；另一种不带有防跳继电器，以满足目前很多自带防跳功能的断路器使用。

液晶模块采用（320×240）超大屏幕液晶显示器，蓝色背光、全汉化显示，可显示一次系统图、测量数据、保护信息、故障波形等。

采用液晶低功耗运行方式，延长了LCD使用寿命。

面板按键的设计简洁明了便于操作；信号灯采用LED发光器件，使用寿命长，并且每个LED各表示一个工作状况，使用户对装置及系统的运行情况一目了然。

5.4.3工作原理简述

从电网一次设备TA及TV采样来的电压电流信号经精密电压电流变换器变换，经低通滤波后再经高精度运算放大器放大、限幅保护，变换成一定幅度的交流电压信号，经16位A/D转换产生的数字量通过单片机STR912FW44X6来运算、处理，MCU同时还接受经光电隔离的开入量和遥控输入信号量以及通过键盘查询、整定定值等操作产生的输入信号量。

所有这些经A/D转换的数字量以及外部输入的信号量经MCU综合运算、处理，当满足动作条件时便发出相应的跳、合闸信号和告警信号到驱动接口电路，接着驱动接口电路将这些信号送到出口继电器板，出口继电器板上的跳、合闸继电器触点接通断路器的跳、合闸回路，告警信号继电器接通告警回路。

同时，MCU发出相应的位置、状态信号。

所有信号测量、保护动作值、跳合闸变位记录、整定过程、查询过程、故障类型、故障波形、遥信量、电网频率、时间等均能在LCD上显示。

本装置再利用通信口（串口、以太网等）可以与远方调度中心进行通信，实现遥控、遥信、遥调、遥测等功能。

本产品具有定值的远方查询及整定、远方保护压板投退等远方控制功能。

6软件说明

6.1程序流程图说明：

要实现对保护装置的电参数的测量与监视，就必须实时地收集与处理电量，开关量状态等参数。

由于装置对测量的精确性，保护动作的可靠性、迅速性、安全性都有很高的要求，为了测量达到一定精度，就必须在测量点数上保证一定密度；为了使保护动作安全可靠，就要求保护的算法必须做到完整可靠，这样又会减慢装置的响应速度。

因此，在单片机上实现多种功能，软件的设计必须对实现功能占用MCU时间的分配上，作到有主有次，既要保证功能的完整性，又要保证实时性。

本装置采用实时多任务的调度方法，完成采样、A/D转换、显示、保护等功能。

对实时性要求很高的任务，采用中断方式实现，对一般任务用任务调度实现．

软件的整体结构如下：

初始化：

初始化各种变量，常量，中断等。

任务调度：

进行任务的调度算法和任务的调度。

通讯中断：

进行通讯的发送和接收。

采样中断：

进行A/D转换和有效值,基波值的计算。

定时中断：

时钟定时累加。

保护任务：

最高级任务，完成电流保护，电压保护的判断，保护定时的累加。

显示任务：

最低级任务，完成ＬＣＤ的显示和ＬＥＤ的显示。

测量任务：

完成测量计算的功能。

6.2主程序流程图：

任务调度

通讯中断

采样中断

定时器中断