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综合测控装置技术说明书FN841

FN-841综合测控装置

技术说明书

上海方能电力工程设备有限公司

2009年2月

1.概述1

1.1适用范围1

1.2功能配置1

1.3装置特点2

2.技术参数3

2.1环境参数3

2.2额定参数3

2.3主要技术指标4

2.3.1测量精度4

2.3.2时间定值指标4

2.3.3同期功能指标4

2.4接点容量4

2.5绝缘性能4

2.6机械性能5

2.7电磁兼容5

2.8通信接口6

3装置结构和硬件7

3.1装置结构7

3.2装置硬件9

4原理18

4.1原理概述18

4.2同期功能18

4.3遥控出口配置21

4.4异常检测22

5.整定说明24

5.1参数设置24

5.2定值整定27

5.3控制字位定义表27

5.4软压板清单及说明29

6.装置型号配置30

7.标准配置装置端子图31

1.概述

1.1适用范围

FN-841综合测控装置适用各种电压等级，实现一个间隔单元内一路断路器和多个电动刀闸的控制及间隔内的电气测量，具有遥测、遥控、遥信、事件记录和线路同期合闸等功能。

1.2功能配置

FN-841综合测控装置功能配置见表1.1

功能配置

控制功能

1路断路器控制

√

3路电动刀闸控制

√

2路扩展电动刀闸控制

选配

磁保持合后、分后位置信号

选配

测量功能

一个间隔单元测量（5路电压――Ua、Ub、Uc、Ux、3U0，4路电流――IA、IB、IC、3I0，功率、频率、积分电度）

√

8路直流量测量

选配

1～13次谐波测量

选配

遥信

19路遥信采集及防抖

√

同期功能

手合及遥合同期

√

其他功能

完整的操作回路（直流或交流）

选配

扩展开入开出功能（6路开入4路开出）

选配

智能开出功能（10路开出）

选配

智能开入功能（21路开入）

选配

智能开入开出功能（12路开入6路开出）

选配

录波

√

网络打印

√

通讯

√

表1.1FN-841综合测控装置功能配置

1.3装置特点

Ø模块化的软件设计思路，使保护功能配置灵活，可满足用户的不同需求。

Ø自适应的操作回路，用户不用关心断路器的跳合闸电流，方便生产及工程设计。

Ø装置采用4U标准机箱，流行的模块化后插拔式结构，电路设计通用性强，互换性好，可维护性好，技术升级方便。

主板CPU引入最先进的工业实时多任务操作系统，具备良好的软件平台，采用开放式规约库形式，大大提高互联能力。

Ø装置采用多级隔离和良好的屏蔽措施，从机箱到印制板的设计及器件的选择上都充分考虑了各种抗干扰措施；成熟的表面贴装技术的应用，生产过程严格遵循ISO9000:

2000版程序要求，使得整机具有优异的电磁兼容性能和现场运行的高可靠性，组屏不需任何外部抗干扰措施，简化了设计和运行维护。

Ø完善的故障录波功能，装置可以录取故障前三个周波和故障处理全过程的开关量数据，并且忠实记录保护动作时刻的整定值，与后台监控系统配合，或使用专门调试分析软件，可以对故障的情况进行有效的分析，并可实现故障过程再现和事故反演。

Ø远动测试功能，能实现遥信对点、SOE事件自动触发。

Ø远方定值召唤、修改功能。

Ø远方、就地信号复归功能。

Ø高分辨率人性化人机界面，图形式全中文显示界面和全程在线帮助系统，显示内容丰富直观友好。

Ø全中文信息打印，灵活的就地/远方打印输出模式选择，使得现场调试、运行更加方便，装置运行动作情况一览无余。

2.技术参数

2.1环境参数

正常工作温度：

-5℃～+40℃

极限工作温度：

-10℃～＋55℃

存储温度：

-25℃～＋70℃

相对湿度：

5％～95％无凝露

海拔高度：

0～3000m

2.2额定参数

直流电源：

220V，110V允许偏差:

+15％，-20％

交流电流：

5A，1A（额定电流In）

交流电压：

100V/

频率：

50Hz

过载能力：

电流回路：

1.2倍额定电流，连续工作

20倍额定电流，允许1s

电压回路：

1.2倍额定电压，连续工作

2.0倍额定电压，允许1s

功耗：

交流电流：

＜0.5VA/相（In=5A）

＜0.1VA/相（In=1A）

交流电压：

＜0.5VA/相

直流：

正常时小于20W

动作时小于30W

开关量和状态量输入电压：

DC220V/DC110V

GPS对时输入电平：

RS485差分电平

2.3主要技术指标

2.3.1测量精度

测量电流、电压：

0.2级

功率及功率因数：

0.5级

积分电度：

1级

事件分辨率：

±1ms

频率：

±0.01Hz

2.3.2时间定值指标

动作时间：

不大于±20ms

2.3.3同期功能指标

频差闭锁定值整定范围：

0.01Hz～2.00Hz

角差闭锁定值整定范围：

0.50°～60.0°

压差闭锁定值整定范围：

1.00V～20.0V

频差加速度定值整定范围：

0.1Hz/s～2.00Hz/s

断路器合闸时间定值整定范围：

0.01s～2.00s

同期整组复归时间定值整定范围：

0.10s～120.0s

2.4接点容量

信号接点容量：

允许长期通过电流8A，切断电流0.3A（DC220V，V/R1ms）

其它辅助继电器接点容量：

允许长期通过电流5A，切断电流0.2A（DC220V，V/R1ms）

2.5绝缘性能

2.5.1绝缘电阻

装置的带电部分和非带电部分及外壳之间以及电气上无联系的各电路之间用开路电压500V的兆欧表测量其绝缘电阻值，正常试验大气条件下，各等级的各回路绝缘电阻不小于100MΩ。

2.5.2介质强度

在正常试验大气条件下，装置能承受频率为50Hz，电压2000V历时1Min的工频耐压试验而无击穿闪络及元件损坏现象。

试验过程中，任一被试回路施加电压时其余回路等电位互联接地。

2.5.3冲击电压

在正常试验大气条件下，装置的电源输入回路、交流输入回路、输出触点回路对地，以及回路之间，能承受1.2/50s的标准雷电波的短时冲击电压试验，开路试验电压5kV。

2.5.4耐湿热性能

装置能承受GB7261第21章规定的湿热试验。

最高试验温度+40℃、最大湿度95％，试验时间为48小时，每一周期历时24h的交变湿热试验，在试验结束前2小时内根据2.5.1的要求，测量各导电电路对外露非带电金属部分及外壳之间、电气上不联系的各回路之间的绝缘电阻不小于1.5MΩ，介质耐压强度不低于2.5.2规定的介质强度试验电压幅值的75％。

2.6机械性能

机箱结构尺寸：

240mm（深）×241.3mm（宽）×177.8mm（高），嵌入式安装；

机械振动：

装置能承受GB/T11287-2000中3.2.2规定的严酷等级为I级的振动能力试验；

机械冲击：

装置能承受GB/T14537－1993中4.2.2规定的严酷等级为I级的冲击能力试验；

碰撞：

装置能承受GB/T14537-1993中4.3规定的严酷等级为I级的碰撞试验。

2.7电磁兼容

辐射电磁场干扰试验符合国标：

GB/T14598.9的规定；

快速瞬变干扰试验符合国标：

GB/T14598.10的规定；

脉冲群干扰试验符合国标：

GB/T14598.13的规定；

静电放电试验符合国标：

GB/T14598.14的规定；

浪涌（冲击）抗扰度试验符合国标：

GB/T17626.5的规定；

射频场感应的传导骚扰抗扰度试验符合国标：

GB/T17626.6的规定；

工频磁场抗扰度试验符合国标：

GB/T17626.8的规定；

脉冲磁场抗扰度试验符合国标：

GB/T17626.9的规定。

2.8通信接口

装置有以下通信接口：

两个RS-485通信接口（可选光纤或双绞线接口），通信速率可以整定；

一个标准的10M/100M以太网接口（可选RJ45或光纤以太网接口）；

一个可选配的10M/100M以太网接口（可选RJ45或光纤以太网接口）；

一个打印接口，RS-232方式，通信速率可整定。

通信规约可选择为电力行业标准DL/T667-1999（idtIEC60870-5-103）、IEC60870-5-101、IEC60870-5-104规约。

3装置结构和硬件

3.1装置结构

装置采用符合IEC60297-3的高度为4U、19/2英寸机箱。

装置为整体嵌入式安装，后接线方式。

装置结构以及安装开孔尺寸见图3.1。

图3.1装置外形尺寸及安装开孔尺寸

3.2装置硬件

装置最大可容纳7个插件，从左到右编号依次为1X～7X。

插件布置见图3.2.1。

图3.2.1FN-841综合测控装置插件布置图

3.2.1电源插件

图3.2.2电源插件端子接线图

装置编号1X插件为电源插件，保护装置的电源从106端子（直流电源220V/110V+端）、108端子（直流电源220V/110V-端）至内部DC/DC转换器，输出＋24V、±12V、＋5V，几组工作电压均相互隔离。

模块本身配备有完善的电源保护功能（欠压、过压、过流、过功率等）以防止电源故障造成装置损坏。

装置端子103、104为电源消失输出，常闭空接点，装置电源故障或电源输入消失后闭合，正常时断开。

屏蔽地为装置的接地点，必须将该端子可靠接至接地铜排。

3.2.2备用1插件

装置编号2X插件对标准配置是备用插件,装置内部为空插件。

可配置为操作回路插件（CZ）、智能直流插件（DC）、智能开入插件（DI）、智能开出插件（DO）、智能开出插件（DIO）中的一种插件。

图3.2.3备用1插件配置图

当配置为CZ插件时，16、18和17、18为跳闸位置、合闸位置信号；19、22为控制回路断线信号接点，可用于中央信号。

断路器操作回路中跳合闸直流电流保持回路，可自适应0.2A～8A，不需要更换插件。

图3.2.4操作回路插件原理图

智能开入插件支持21路开入，端子222为开入公共端。

智能开出插件支持10路开出，其中开出09为两付接点开出，其余为一付接点开出。

智能开入开出插件支持6路开出（3个对象）12路开入。

智能直流插件最多8路直流输入：

6路5V/1V直流电压或4～20mA直流电流和2路热电阻输入，具体路数由功能配置决定。

端子定义如下：

端子201、202、221、222为信号屏蔽地；

端子203、204为第一路直流输入；

端子205、206为第二路直流输入；

端子207、208为第三路直流输入；

端子209、210为第四路直流输入；

端子211、212为第五路直流输入；

端子213、214为第六路直流输入；

端子215～217为第一路热电阻输入；

端子218～220为第二路热电阻输入

注：

1．智能直流插件跳线说明

JP201～JP206：

确定直流通道输入类型，1～2短接：

直流电流，2～3短接：

直流电压。

JP3：

直流插件的地址标识，缺省为1～2短接。

装置使用一块智能直流插件时，JP3使用1～2短接；装置使用两块智能直流插件时，其中一个插件使用1～2短接，另一插件使用2～3短接。

2.信号电缆选型与铺设要求

信号电缆的选型与合理铺设可以有效地减少外部环境对信号的干扰以及各种电缆之间的相互干扰。

对于热电阻信号，必须采用屏蔽电缆，有条件时最好采用屏蔽双绞电缆；对于0～5V、1～5V、4～20mA、0～20mA等信号，尽可能采用屏蔽电缆。

严禁同一信号的几芯线分布在不同的几条电缆中（如三线制的热电阻）。

信号电缆铺设时，在有条件的场合，信号电缆和电源电缆应采用不同线槽走线，或尽可能相互远离，当这二种电缆无法满足分开走线要求时，它们必须都采用屏蔽电缆（或屏蔽双绞电缆）。

3.2.3通用开出插件

图3.2.5通用开出插件输出端子图

装置3X插件为通用开出插件，本插件为遥控功能开出逻辑插件。

出口1～出口9为空接点开出；装置故障开出为电保持信号开出；告警为磁保持信号开出；当装置故障开出时同时驱动告警开出和切除出口1～9的＋24V，以防止遥控误出口；中央信号的几组接点均需按信号复归按键或接收到远方信号复归命令才返回。

3.2.4备用2插件

装置编号4X插件对标准配置是备用插件，装置内部为空插件。

可选配置为6路开入4路开出插件（DIO1插件）、6路开入4路开出（DIO2插件，4路带磁保持的开出用于监视断路器的合后、分后位置）、智能开入DI插件、智能开出DO插件、智能开入开出DIO插件中的一种插件。

当备用2配置DIO1插件或DIO2插件，如果备用1配置CZ插件，则DIO1插件或DIO2插件上的6路开入自动切换到CZ插件上用于监视断路器信号，端子401～406不能再外接任何开入信号；如果备用1没有配置CZ插件，则DIO1插件或DIO2插件上的6路开入可以用作一般遥信开入，也可以用作断路器的监视信号输入。

401做一般开入使用为遥信20，可以复用为跳闸位置信号输入。

402做一般开入使用为遥信21，可以复用为合闸位置信号输入。

403做一般开入使用为遥信22，可以复用为合后位置信号输入。

404做一般开入使用为遥信23，可以复用为联跳信号输入。

405做一般开入使用为遥信24，可以复用为合闸闭锁信号输入。

406做一般开入使用为遥信25，可以复用为跳闸闭锁信号输入。

智能开入插件支持21路开入，端子422为开入公共端。

智能开出插件支持10路开出，其中开出09为两付接点开出，其余为一付接点开出。

智能开入开出插件支持6路开出（3个对象）12路开入。

图3.2.6备用2插件配置图

3.2.5保护主板插件

装置编号5X插件为保护主板插件，它是装置的核心插件，完成所有功能。

图3.2.7保护主板插件开入端子接线图

本装置开入为强电（DC220V或DC110V）开入，501端子为开关量电源监视，接遥信电源的正端，用于监视开入电源是否正常，也可以复用为一般遥信19输入。

522端子为开入公共端，与220V或110V开入电源负端相连。

端子508～519除了可以用作一般遥信开入外，还可以复用为其他功能的开入，通过测控参数中的控制字进行配置。

508做一般开入使用为遥信07，可以复用为刀闸5位置信号输入。

509做一般开入使用为遥信08，可以复用为刀闸4位置信号输入。

510做一般开入使用为遥信09，可以复用为刀闸3位置信号输入。

511做一般开入使用为遥信10，可以复用为刀闸2位置信号输入。

512做一般开入使用为遥信11，可以复用为刀闸1位置信号输入。

513做一般开入使用为遥信12，可以复用为闭锁操作信号输入。

514做一般开入使用为遥信13，可以复用为HWJ信号输入。

515做一般开入使用为遥信14，可以复用为TWJ信号输入。

516做一般开入使用为遥信15，可以复用为手合同期信号输入。

517做一般开入使用为遥信16，可以复用为手动信号输入。

518做一般开入使用为遥信17，可以复用为同期投入压板输入。

519做一般开入使用为遥信18，可以复用为弹簧未储能信号输入。

520检修状态有效时，将屏蔽记录的上传功能。

521为远方遥控的控制允许信号。

3.2.6管理主板插件

图3.2.8管理主板端子接线图

装置6X插件为管理主板插件。

它实现内部系统的管理、人机接口以及同综合自动化系统的通讯功能。

端子601、602为第一个RS485口通讯端子，601接RS485的A或＋端，602接RS485的B或－端。

端子604、605为第二个RS485口通讯端子，604接RS485的A或＋端，605接RS485的B或－端。

端子603为两个RS485口通信信号地端子，一般不接。

端子606、607为GPS对时输入端子，一般为RS485差分信号输入，606接GPS正极性端，607接GPS负极性端。

端子608～610为串行打印接口端子，608为打印输入信号，609为打印输出信号，610为打印信号地，必须与打印机的信号地相连。

本插件标准配置还提供一个10M/100M以太网接口（可选RJ45或光纤以太网接口），可用于与监控或保护信息管理系统相连。

此外，也可以根据需要扩展第二个10M/100M以太网接口（可选RJ45或光纤以太网接口）。

3.2.7互感器板插件

装置7X插件为互感器插件，包含测量所需的电流、电压变换器。

端子701、702为测量A相电压输入，701为正极性，702为负极性。

端子703、704为测量B相电压输入，703为正极性，704为负极性。

端子705、706为测量C相电压输入，705为正极性，706为负极性。

端子707、708为测量3U0电压输入，707为正极性，708为负极性。

端子709、710为测量Ux电压输入，709为正极性，710为负极性。

端子713、714为测量A相电流输入，713为正极性，714为负极性。

端子715、716为测量B相电流输入，715为正极性，716为负极性。

端子717、718为测量C相电流输入，717为正极性，718为负极性。

端子719、720为测量3I0电流输入，719为正极性，720为负极性。

端子711、712，721～726为空。

交流插件中电流输入，按额定电流可分为1A、5A两种，订货时请注明，投运前注意检查。

4原理

4.1原理概述

该装置主要功能是实现对一个间隔单元的遥测、遥控、遥信及线路同期功能，本节意在说明装置的基本原理。

4.2同期功能

FN-841综合测控装置的同期功能用于需要同期的手合及遥合操作，可实现一条线路的同期合闸。

4.2.1线路抽取电压选取

本装置的线路抽取电压Ux可以接任意相电压和线电压，通过定值表中的控制字KG.0、KG.1、KG.2进行整定，如表4.1所示：

KG.2

KG.1

KG.0

相别

Uab

Ubc

Uca

未定义

表4.1线路抽取电压选择

当同期功能投入（同期投入压板投入，并且配置测控参数控制字2的第11位为“遥信17同期投入”）并且检同期软压板或检无压软压板投入时，如果母线电压正常（三相线电压均大于70V），而线路抽取电压Ux异常（线电压小于30V或相电压小于17V），延时10s装置报“线路抽取电压异常”告警，同期放电并且闭锁同期功能。

该功能可由TV异常检测控制字投退。

4.2.2同期启动

当同期功能投入（同期投入压板投入，并且配置测控参数控制字2的第11位为“遥信17同期投入”）时，如果检测到手合同期信号输入或遥控对象1的遥控合闸命令则同期起动；如果同期功能没有投入，遥控合闸跟普通遥合一样，但手合同期不会被执行。

4.2.3同期充电

为防止手合于故障，开关跳开后手合开入未消失前再次合于故障上，设同期充电计数器，充电条件满足10s后置充电完成标志，开放同期功能。

同期充电的闭锁条件：

1手合同期开入存在持续60s以上；

2手合（遥合）充电未完成时有手合同期开入或遥合命令；

3手合（遥合）同期动作；

4控制回路异常；

5弹簧未储能告警；

6合闸闭锁告警

7跳闸闭锁告警

8线路抽取电压异常

上述条件不满足，断路器跳位或三相无流，同期充电定时器开始计时。

图4.1同期充电逻辑图

4.2.4同期方式选择

同期可选用检无压和检同期两种检定方式，这两种方式分别通过检无压软压板和检同期软压板来控制。

当检无压和检同期都退出时，判为自动满足同期条件；若检无压和检同期同时投入，则先检无压，当检无压不成功再进行检同期。

线路无压或母线三相无压均认为无压条件满足。

如果选用检同期方式，装置自动识别是同频并列还是差频同期：

当频差小于0.03Hz（内部定值，可以修改）则认为是同频并列，此时如果没有压差闭锁并且相位差（不考虑导前角的影响）小于角差闭锁定值（角差闭锁控制字投入）则发同期合闸命令；如果频差大于或等于0.03Hz则认为是差频同期，此时如果没有频差闭锁、频差加速度闭锁、压差闭锁等，并且相位差（考虑导前角的影响）小于0.5度（内部定值，可以修改）则发同期合闸命令。

4.2.5同期闭锁

检同期合闸具有频差闭锁、压差闭锁、角差闭锁、频差加速度闭锁等功能，这些闭锁功能均通过控制字进行投退，其中差频同期时角差需要考虑导前合闸角的影响，导前角可通过下式计算得到：

式中：

为频差

断路器合闸时间

为频差加速度

当母线和线路的角差

满足|

|<0.5度时发合闸指令。

4.2.6同期整组复归

同期合闸应在同期整组复归时间内完成，超过整组复归时间后，同期条件还不能满足，则取消同期操作，直到接收到新的同期命令。

4.2.7同期逻辑图

图4.2同期功能逻辑图

注：

当在配置了有同期功能时，遥控1的合闸出口固定为断路器的同期出口，手合同期出口、遥合同期出口用的是同一个出口；当没有配置同期功能时，手动合闸时应该将KK把手的合闸接点直接接入操作回路中，工程设计时应注意。

4.3遥控出口配置

FN-841综合测控装置不带智能开出板时最多可以支持13个遥控出口，6个遥控对象，每个遥控对象的合出口和分出口可以配置到13个出口中的任意出口上，但不能同时复用（即已经配置到某遥控对象上的出口不能再配置到其他遥控对象上）。

每个遥控对象有4个配置参数即合脉冲宽度、分脉冲宽度、合出口配置、分出口配置。

每个出口配置对应一个16位的控制字，每一位对应一个出口，目前只使用了D0～D12位，D13～D15备用。

出口默认配置如表4.2所示：

件

元

护

保

位

号

口

出

应

对

D12

D11

D10

出

口

出

口

出

口

出

口

出

口

出

口

出

口

出

口

出

口

出

口

出

口

出

口

出

口

遥控1合出口配置

遥控1分出口配置

遥控2合出口配置

遥控2分出口配置

遥控3合出口配置

遥控3分出口配置

遥控4合出口配置

遥控4分出口配置

遥控5合出口配置

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