D25多功能智能电子装置.docx
《D25多功能智能电子装置.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《D25多功能智能电子装置.docx（34页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
D25多功能智能电子装置
D25多功能智能电子装置
Version5.08
1.简介
2.电力系统的应用
2.1.D25外设
2.2.D25串行链路
2.3.D25智能节点
3.D25组态选择
4.硬件结构
4.1.D25DAC
4.2.D25AIF
4.3.D25S
4.4.D25K
4.5.D25A
4.6.D25WTC
4.7.D25端子板
4.8.D25XCOM模块
4.9.D25电源
5.功能
5.1.交流模拟量测量
5.2.线性滤波
5.3.线路频率
5.4.电能质量监测
5.5.电能测量
5.6.电能值
5.7.模拟事件/测量报告
5.8.需量测量
5.9.故障记录
5.10.故障检测
5.11.同期检测
5.12.交流模拟量报警
5.13.直流模拟量测量
5.14.状态量输入
5.15.控制量输出
5.16.辅助控制量输出
5.17.通用时间码
5.18.IED通讯
6.附加功能
6.1.可编程逻辑控制
6.2.保护
6.3.网络支持
6.4.通讯规约
6.5.其它应用
7.维护与组态
7.1.维护口
7.2.D25显示
7.3.ConfigPro
8.物理特点
8.1.外壳
8.2.现场接线
9.标准与保护
10.性能
11.D25选型表
1.简介
D25是GE公司生产的智能测控单元，它综合了全世界不同厂家测控单元的特点，在测控单元设备的网络通信，操作闭锁，可编程控制、数据和故障录波、电能质量和谐波测量、同期检测和控制，数据采集控制上都有其独有的技术特点。
可以广泛应用于变电站、发电厂、水电站、泵站以及铁路、交通、石油、化工等对可靠和安全有极高要求的设备监视、控制和数据通信领域。
D25多功能智能电子设备是一个具备了处理电力系统各种测量和控制功能并具有强大通信能力的产品，其领先的技术和完备的功能是国际国内同类产品所无法比拟的。
D25单一设备集成了多种控制、测量、保护功能，支持以太网通信（LAN）和TCP/IP/DNP、UCA、IEC60870-5-104网络协议，D25可靠的性能和免维护，易组态，可扩展的结构是电力系统自动化的各种应用方案首选的产品。
技术特点
COSSOE
T/C
R/L
3AUX.
网络DNP/UCA/IECLAN
Digital
Inpu
交流输入
CT
VT
•测量
•电能质量
•逻辑控制
•波形记录
•故障检测
•SCADA
T
数字输出
串行DNP/IEC和其它100种规约
Interface（DNPorother）
直流输入/输出
数字
输入
网络或串行接口
D25显示
GPS时钟
2IED串行接口
D25维护
AC&DC模拟量输入
2xIED
维护口
GPS
D25显示
●D25主CPU采用工业级32位Motorola68360和AD公司的数字信号处理器DSP芯片，交流信号每个周波采样为64次，精度为0.2极，可以测量全部的交流参数及21次谐波。
●D25作为间隔层控制单元能适用各种分离的输入点，如状态/数字量输入，SOE，脉冲累加器，AC或DC模拟量输入以及控制/数字量输出。
●D25作为间隔层控制单元具有强大而灵活的通讯结构和功能，两个以太网接口可以多种网络连接（TCP/IP/DNP，IEC，UCA）；两个RS232/485通信接口可以选配100种以上的通信规约；GPS时钟接口可以确保高精度的统一时钟。
●D25可以作为一个分散式的单元化“智能电子装置”，其完备的数据采集和控制功能、灵活的通信能力、强大可编程逻辑控制（PLC）手段、彩色图形显示控制的人机接口，使得D25能够作为一个可编程逻辑控制器、一个备用电源自投控制器、一个无功电压控制器、一个准同期装置、一个五防闭锁控制器、一个通信网关、一台单元控制器，一台FTU/DTU、等等。
●D25模块化的软硬件结构，其功能和配置可根据需要由组态软件在就地或远方进行组合，实现不同的应用。
●D25是一个智能的、分布I/O模块和通讯产品，它是变电站自动化和控制系统的一个基本的且极其重要的部分。
该产品的可扩展性与可组态性使得它经济实用，同时，给大容量的自动化应用提供了一个很好的解决方法。
●D25与现在使用RTU技术的变电站自动化产品有所区别，它与RTU技术的区别如下：
✧代替变送器
✧同期检测功能
✧非计费表计
✧故障测量和检测
✧保护控制
✧顺序控制
✧操作闭锁
✧电能质量测量
✧保护功能
✧集成的可编程逻辑控制（PLC）
2.电力系统的应用
D25的设计在以下三种电力系统自动化中应用上超过其它产品：
●作为GED20和D200变电站控制系统的外设
●作为一个串行链路
●作为一个变电站局域网上的智能节点
2.1D25外设
对于D20和D200变电站控制系统用户，D25可被作为一个外设安装在D.20通讯链路上。
在这种情况下，D25是一个具有D.20接口的模块，可以在D.20链路上与D20A，S，K和C等I/O外设联接。
2.2D25串行链路
通过RS-232或RS-485串行链路，D25可被放在远离D20或D200的地方。
D25可以直接接在RS-232/RS-485电缆上或在更长距离时，通过一个调制解调器连接。
这种应用主要用在子RTU中。
2.3D25智能节点
在用作变电站局域网节点时，可将多个D25联接起来，形成一个与D20或D200连接的自动的变电站控制系统。
D25智能节点可以作为间隔层控制器通过10M波特率的高速以太局域网在远方分布。
D25智能节点具有两个10Base2或10BaseF以太网接口。
D25智能节点的强大的网络能力使它可以在远方组态并支持GEPLC功能。
3.D25组态选择
D25提供四种基本组态以满足用户对不同点数的需求：
表3-1.D25组态选项
点型
选项1
选项2
选项3
选项4
模拟量输入
7
8
16
16
状态量输入
12
32
64
96
控制量输出（对）
2
8
8
16
辅助输出
3
3
3
3
使用这些组态选择，D25可以支持和检测如下的所示具有冗余模拟功能的三相线路：
表3-2.D25不同选项的模拟量点数的分布
选项
回路数
VT数量
CT数量
中性/接地电流
DC模拟量
1
1
3
3
0
1
2
1
3
3
1
1
3
2
6
6
3
1
4
3
6
9
0
1
4.硬件结构
D25具有积木式的结构，在D25上，每个外功能元件如通讯接口、I/O处理和现场终放置在
独立的单元。
这种设计使得D25易于组态和扩展，在扩展时只需按要求增加模块。
D25基本的结构特点：
●D25DAC，智能功能元件，包含系统的全部处理、储存、控制和主要通讯功能。
●D25XCOM，外部通讯模块，具有与外部主系统通讯处理与接口功能。
●D25S，状态量输入板，执行数字状态量输入处理。
●D25K，控制量输出板，执行数字量输出控制处理。
●D25AIF，模拟接口前端，D25DAC的插入式子板，用于处理模拟量输入信号。
●D25A，模拟量输入板，接收模拟量输入信号。
●D25WTC，兼容板，一个特殊应用模块，兼有12个状态量输入、2个控制量输出和7个
模拟量输入的端子和处理功能。
●D25端子板，向D25A、S和K板上各种类型的点提供物理端子。
图4-1D25端子板图
4.1.D25DAC
D25DAC是D25IED的主24要的智能功能块，它含有系统的全部处理、储存、控制和核心通讯
功能的智能功能元件。
该模块含有：
●物理连接、信号并支持WESMAINT接口
●物理连接、信号并向D25显示口的供电
●物理连接、信号并支持两个独立的智能电子设备通讯口
●物理连接、信号并支持统一的时间码输入
●物理连接、信号并支持三个可编程的一般目的的辅助控制输出
●物理安装、物理连接、信号并向D25XCOM外部通讯模块供电
●物理连接、信号并向三个D25S状态输入板供电
●物理连接、信号并向两个D25K控制输出板供电
●物理连接、信号并向两个D25A模拟输入板供电
●物理连接、信号并向一个D25WTC兼容I/O和端子板供电
●向集成板供电
4.2D25AIF模块
D25模拟接口前端是D25DAC模块的插入式子板，它含有模数转换和数字信号处理（DSP）
电路元件，用来处理模拟量输入端子板上的模拟信号。
4.3D25S板
D25状态输入板具有电路元件和处理多达32位数字状态量输入所需的D25DAC板和端子板的接口；最多可支持3块D25S板。
状态输入有以下几种：
●24VDC±20%
●48VDC±20%
●110VDC±20%
●125VDC±20%
●220VDC±20%
●250VDC±20%
●120VAC（50/60Hz）±25%
●240VAC（50/60Hz）±25%
4.4D25K板
D25K控制输出板具有电路元件和提供8/16/24/32路数字控制量输出对的动力所需的D25DAC和端子板接口。
控制输出继电器有以下几种额定电压：
●3A＠220VDCmax.,1FormC
●10A＠150VDCmax.,1FormC
4.5D25A板
D25A模拟输入板具有电路元件，能采集多达15路交流及8/16路直流模拟输入信号所需的回路及接口；包含及支持D25DAC的交直流输入接口物理连接、信号和电源。
D25A有以下种：
●支持如下交流电压输入：
●63.5－220VAC,50Hz
●69.35－120VAC,60Hz
●支持如下的交流电流输入：
●1.0A，50Hz
●5.0A，50Hz
●1.0A，60Hz
●5.0A，60Hz
●量程±5VDC的直流电压输入
●如下量程的直流电流输入：
●±1mA
●±5mA
●±10mA
●±20mA
4.6D25WTC
D25WTC是一块综合I/O并包括端子板，满足较少的点数、低成本、小包装的应用要求。
D25的Option1选择使用一个D25WTC。
该板是由物理端子和可容纳12个状态输入、两个控制输出对和7个模拟输入所需的信号组成。
可选择的电压、电流种类与D25A相同。
控制输出继电器有以下几种：
●3A＠220VDC
●10A＠150VDC
4.7D25端子板
D25端子板带有物理端子和所有I/O信号的SWC保护。
D25端子板包括端子条、控制继电器、当地/远方控制开关、电压和电流互感器、瞬变信号保护和到D25A，S，和K板的接口。
有六种端子板用于支持不同组态形式的D25。
4.8D25XCOM模板
D25XCOM外部通讯模块（XCOM）用于D25与主机如SCADA系统、能量管理系统、远方主站的通讯。
有四种XCOM模块提供特殊的通讯接口：
●串口XCOM
●以太网10Base2XCOM
●以太网10Base-TXCOM
●以太网10Base-FXCOM
所有的XCOM模块都设计成D25DAC模块的子板安装在D25DAC上，并且由D25DAC提供所需的信号和电源。
每种XCOM模块都支持特殊接口的电子和物理上的要求。
4.8.1串行XCOM
当D25用于串行链路时，串行XCOM模块有两个独立的RS-232和/或RS-485通道。
支持RS-232信号TxD,RxD,CTS,RTS,DCD和共同的接地，每个通道都是可编程的，支持：
●面向字节或位通讯约
●数据传输速率150、300、600、1200、2400、4800、9600、19200和38400波特。
当每个信号有效时，可视的指示灯亮起。
接口使用D-15孔型接头。
RS-232信号针型输出是由数据终端设备定义组成。
外部接口包括最大350mA,+12VDC和-12VDC供电，跳线器允许±12V电源从每个通道独立的跳开。
4.8.2以太网XCOM
当D25在变电站局域网中的作为智能节点使用时，以太网XCOM为它提供通讯接口。
所选的每种以太网XCOM模块都具有两个相同的通讯通道，媒介选择可为铜丝或光纤；两种形式都提供冗余的外部接口。
以太网XCOM通讯形式有10baseT，10baseFL或10base2可选，通讯协议有DNP/TCP/IP、UCA、IEC60870-5-101/104等；以太网XCOM的通讯，符合IEEE802.3以太网标准。
当一个通道故障时通信功能不受影响
以太网XCOM的通讯，符合IEEE802.3以太网标准。
4.8.3调制解调器XCOM
调制解调器XCOM给D25提供拨号和多调制解调器串行通讯。
4.9.电源
电源被固化在D25DAC模块中，它提供40到240VDC或240VAC的电压输入。
D25的ON/OFF开关控制到所有模块、端子板、继电器线圈及接点的供电。
输入的每端都有保险丝，并且有反极性保护。
当主电源开并且正在在线供电，则独立的可视指示灯点亮。
5.功能
5.1交流模拟量测量
D25可用于直接从CT和PT里接入交流模拟输入信号，而无需使用变送器。
D25在回路组态如表3-2的单相、两相或三相，所有模拟信息均通过交换采样获得。
从交流信号中，D25可以得到各种实时模拟量。
这些模拟量作为应用软件中的实时数据使用。
5.1.1电压
●额定交流有效值输入，以下之一：
●63.5VAC，50Hz
●69.3VAC，60Hz
●测量范围：
标称值的-50%到+250%
●负载：
小于等于0.1VA
●精度：
±0.2%
●连续过压：
标称值的250%
●频率响应：
✧50Hz系统，45Hz到1300Hz
✧60Hz系统，55Hz到1300Hz
●分辨率：
12位加符号位
5.1.2电流
●额定交流有效值输入，以下之一：
✧1.0A，50Hz
✧5.0A，50Hz
✧1.0A，60Hz
✧5.0A，60Hz
●测量范围：
标定值的2%到2000%
●负载：
小于等于0.01欧姆
●精度：
✧最小输入为基值的2%时，精度为±0.2%
✧最小输入为基值的5倍时，精度为±1.0%
✧最小输入为基值的10倍时，精度为±2.0%
✧最小输入为基值的20倍时，精度为±3.0%
●热负过荷：
✧在4倍标称值时连续
✧在30倍标称值时为10s
✧在100倍标称值时为1s
●频率响应：
✧50Hz电力系统，为45Hz到1300Hz
✧60Hz电力系统，为55Hz到1300Hz
●分辨率：
12位加符号位。
5.2线性滤波
电压和电流输入的频率响应是由软件组态的：
●60Hz电力系统，频率响应是55到65Hz整流，55Hz到1300Hz非整流。
●50Hz电力系统，频率响应是45到55Hz整流，45Hz到1300Hz非整流。
三相电路的每一相有独立电流和电压输入，回路的所有电压和电流输入都带有滤波功能。
5.3线路频率
D25具有并测量瞬时线路频率.基波频率，使用零差值诊断频率精度可达±0.1Hz
●60Hz电力系统，频率测量量程从55Hz到65Hz
●50Hz电力系统，频率测量量程从45Hz到55Hz
5.4电能质量监测
D25测量和记录总谐波失真、谐波频谱（图5.2,可分辨至21次谐波）、RMS趋势曲线、RMS分布曲线、电压骤降和骤升、停电等，允许运行和管理人员检查通过系统的电力和有问题区域的一致性。
总谐波失真以百分比表示，是由50Hz和60Hz系统的21个谐波的分辨率而计算出的。
总谐波失真用下面的公式计算，在这里，D代表电压或电流的谐波成份，
D1代表基波成份：
图5.4谐波分析
注释：
如果有基波频率的低通滤
器功能，则THD显示为0％。
5.5电能测量
D25计算有功功率，无功功率，视在功率和功率因素。
所有功率都可组态为1，2，2和3元件计量方式。
这些值的计算被作为线路滤波器的状态。
当低通滤波器有效时，这个值由基波频率决定。
当低通滤波器无效时，这个值包括多达21个谐波成份。
5.6电能值
D25具有一系列电能量计量用的累加器。
它也有独立的kWh,kVAht和kVARh的累加器，累加器的能力是232（4294967296）单位。
送进和送出的数量是可组态的。
5.7模拟量事件/测量量报告
D25报告同步模拟事件/测量值，包括对限值和故障检测的模拟量报警指示。
特点有：
●多达137个可组态的模拟测量值和带时标的计算的数量。
●与电力系统频率间隔（16.67ms或20.00）周期同步并相关的模拟测量值
●完全的模拟测量/事件同步采样支持的最小间隔为100ms
●在测量、转换、计算的电力系统周期的精度为±1.0ms时，模拟测量值的时标分辨率1.0ms。
●限值和故障检测的模拟报警指示的时标分辨率是1.0ms。
5.8需量测量
需量测量是指在一个抄表周期内对各个记录在一个严格的重复时间间隔（例如一般为15分钟）中对有功电能计数和算术平均得到平均功率的最大值。
D25可测量所控制三相回路的正反向有功、无功以及其它需量信息，并且有一系列的累加器和用户可组态路径来支持需量测量功能。
5.9故障记录
D25故障记录可以通过LAN自动传输到变电站监控计算机或直接传输到远方计算机。
系统维护工程师可以通过这些记录以保证继电器的整定值的整定正确。
D25故障记录功能包括：
●15个交流模拟量通道
图5.9数字故障录波
●每周波64次的采样率捕捉电流电压波形
●模拟量通道的采样速率：
>2500Hz每个通道
●状态量输入采样频率：
1000Hz
●记录长度：
1s（最大）
●故障前采集：
2-10周（可选）
●故障后采集：
48-40周
●单触发：
✧交流模拟量越限指示设定
✧交流模拟量故障指示设定
✧状态量输入变化。
D25通过D.20或当地WESMAIN口传送故障记录。
故障记录里包括触发事件，
故障记录的时间。
历史故障记录可被存储在D20或D200或PC主机上。
文件格式与IEEECOMTRADE支持兼容（图5.9）。
5.10故障检测
在三相电路中，D25通过分析不平衡条件来检测故障。
系统的每一相都被监视，对于以下故障D25可检测并报警：
●电压消失
●电流消失
●瞬间过流
●反时限过流
●零序电压
●正序电压
●负序电压
●零序电流
●正序电流
●负序电流
●
5.11同期检测
普瑞产品系列的GD-500变电站监控系统，可以将同期检测功能在每个控制单元D25中实现，每条母线的电压以及线路都被固定接入到间隔单元中。
在整个检测期间，当同期断路器两侧的电压，相位角与频率差值保持在整定范围之内时，同期检测功能就处于允许合闸状态，当其遥控命令下达时，I/O单元同时进行同期、闭锁条件、远方就地控制状态等条件来判定，若条件成立，则执行相应控制操作。
这样的同期检测功能取代了传统的专用装置，简化回路，节省投资，提高可靠性。
针对一个变电站来说，500KV所有断路器以及220KV线路、旁路、母联、分段断路器，均可作为同期并列点。
上述各断路器的D25测控单元配置同期检测软件，实时进行线路和母线的同期检定，实现自动同期检测合闸。
另外，手动合闸时，既可以进行同期检测，也可以由操作人员根据不同操作任务的需要手动解除同期闭锁进行合闸。
D25同期检测装置从待并列操作的断路器的母线侧和系统线路侧采集模拟数据。
利用这些数据，DTA在允许断路器合闸之前，保证二个系统在允许的同步限制以内。
为了保证二个系统处于同步状态，DTA计算母线侧和线路侧之间的滑差频率、相角差和电压幅值差。
计算结果然后与定义的整定值进行比较，以确定是否已经超出任何一个这些参数。
●D25同期检测装置完成的功能如下：
-完成同步检测计算；
-完成无压允许电压监视；
通过用户定义的二进制输出系统点监视断路器的手动和自动操作。
●D25同步检测DTA提供的主要性能指标如下：
-电压相位窗口，计算的准确度为0.1度。
-滑差频率，计算的准确度为0.06Hz。
-相角差，计算的准确度为2度。
-定时输出控制窗口，计算的准确度为1ms。
5.12交流模拟量报警
D25具有越限和故障检测的交流模拟量报警。
单点限值的设定是可组态的。
越限指示器一直被锁存到重新设定时。
D25监视电力系统回路中的每一相值，并可给出以下报警状态：
●过压
●低压
●高电流
●低电流
●电流方向改变
●高I2T
●高周
●低周
●高限
●高总有功功率
●高总无功率
●高总视在功率
●滞后功率因子
●超前功率因子
●kWh溢出
●kVARh溢出
●kVAh溢出
D25监视电力系统回路中的每一相，并可对以下故障检测并报警：
●电压消失
●电流消失
●瞬间过流
●反时限过流
●零序电压
●正序电压
●负序电压
●零序电流
●正序电流
●负序电流
越限指示五个周波（80到100ms）滤波检测有效。
故障检测指示1/4个周波（4到5ms）有效。
5.13直流模拟量测量
D25支持直流电流和电压模拟输入测量。
5.13.1电压
●输入类型：
差动
●电压输入：
±5VDC额定
●输入负载：
>10M
●精度：
满刻度的±0.05%
●温度系数：
±15ppm/℃
●过载：
●±30VDC（常模）
●200VDC（共模）
●分辨率：
最小12位加符号位
●共模抑制化：
90dB，50/60Hz
●常模抑制比：
60dB,50/60Hz
●动态范围：
额定值的125%满刻度
●参数：
±额定值的90%，零
●转换时间：
✧16.7ms（60Hz）
✧20.0ms（50Hz）
5.13.2电流
●电流输入如下：
✧±1mA
✧±5mA
✧±10mA
✧±20mA额定
✧±4～20mA
●输入负载：
5K到250K（1mA到20mA）
●精度：
满刻度的±0.10%
●温度系数：
±30ppm/℃
●分辨率：
最小12位加符号位
●共模抑制比：
90dB，50/60Hz
●常模抑制比：
60dB，50/60Hz
●动态范围：
额定值的125%满刻度
●参数：
额定值的±90%，零
●转换时间：
✧16.7ms（60Hz）
✧20.0ms（
升级会员 