SDZ802交流电气量测量装置 技术说明书.docx

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SDZ802交流电气量测量装置技术说明书

国电南自

Q/GDNZ.JB052-2007

标准备案号：

1591-2007

SDZ802

交流电气量测量装置

技术说明书

国电南京自动化股份有限公司

GUODIANNANJINGAUTOMATIONCO.，LTD

SDZ802

交流电气量测量装置

技术说明书

编写

审核

批准

（此页仅供审查签署用，不印刷）

V：

1.0

国电南京自动化股份有限公司

2010年6月

安全声明

警告：

请不要未经厂家允许打开模块外壳进行维修。

禁止徒手触摸印制电路板上的芯片和器件。

注意：

请使用合格的测试仪器和设备对装置进行试验和检测。

装置如出现异常或需维修，请及时与本公司服务热线联系。

版本声明

本说明书适用于SDZ802交流电气量测量装置V1.0版本

1．软件

本次软件为初始版本V1.0。

2．硬件

本次硬件为初始版本。

产品说明书版本修改记录表

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

V1.0

初始版本

V1.0

2010-06

序号

说明书版本号

修改摘要

软件版本号

修改日期

*技术支持电话：

（025）51858372

传真：

（025）51858389

*本说明书可能会被修改，请注意核对实际产品与说明书的版本是否相符

*2010年6月第1版第1次印刷

*国电南自技术部监制

目录

安全声明

版本声明

1概述4

1.1适用范围4

1.2功能配置及型号4

1.3性能特点4

2技术性能及指标5

2.1额定电气参数5

2.2主要技术指标5

2.3环境条件6

2.4绝缘性能7

2.5耐湿热性能7

2.6电磁兼容性能8

2.7机械性能8

3功能及原理8

3.1主要功能8

3.2基本原理9

4系统异常处理10

5系统连接10

5.1通信与规约11

5.2时钟同步11

6硬件构成11

6.1装置的构成特点11

6.2结构、外观及安装尺寸11

6.3面板布置12

6.4背板布置及端子说明13

6.5各模件说明15

7定值与整定16

8订货须知及其他18

1概述

1.1适用范围

SDZ802交流电气量测量装置，作为嵌入式平台的产品衍生应用，为满足更为高端的应用而研发设计。

能够提供更加快速、稳定、高精度的交流电气量的监测，适用于各种类型的水电站、火电厂，变电站也同样适用，可充分满足电厂、变电站实现自动化的要求，是与综合自动化配套的理想产品。

1.2功能配置及型号

SDZ802交流电气量测量装置具有4条线路的电压、电流、频率、有功、无功等数据的测量，可任意配置每一路电压、电流、有功功率、无功功率的工程变比；采用隔离式PT/CT；1个10/100Mbps高速以太网口，支持标准的ModbusTCPServer/Client协议，基于http协议Web服务器提供在线操作以及装置配置管理；2个RS485串口，支持标准的ModbusRTUMaster/Slave协议；低功耗液晶显示实时测量值和装置通讯参数；可选配GPS对时功能。

1.3性能特点

1．采用32位ARMv7-M架构的高性能Cortex-M3ARM芯片处理器和低功耗的信号处理器DSP为核心，内部SPI总线的嵌入式平台操作，具有强大的数据处理能力和通信处理能力；

2．交流电气量测量由片内集成了6个16位、快速、低功耗、逐次逼近型ADC完成，内置低噪声、宽带宽采样保持放大器，可实现处理最高8MHz的输入频率。

3．提供1个高速以太网接口和2个RS485串口，支持标准工业通讯协议，便于多装置的网络形式连接或与外部通信；

4．采用“前面板显示，后面板连线”结构，符合电力行业二次设备组屏安装要求；

5．通过了国家级电磁兼容实验室的抗干扰试验，全部的试验结果证明其电磁兼容性能指标完全满足相关技术条件标准的要求。

2技术性能及指标

2.1额定电气参数

2.1.1交流电源

a）额定电压：

220V

b）允许偏差：

－15%～＋10%

c）额定频率：

50Hz或60Hz

d）频率容差：

－6%～＋4%

2.1.2直流电源

a）额定电压：

220V或110V（订货注明）

b）允许偏差：

－20%～＋10%

c）波纹系数：

不大于5%

2.1.3过载能力

a）交流电源回路：

1.2倍额定电压，连续工作

b）直流电源回路：

80%～110%额定电压，连续工作

2.1.4功率消耗

不大于15W

2.1.5状态量电平

a）输入状态量电平24V（18V～30V）

b）GPS对时脉冲输入电平24V（18V～30V）

c）输出状态量允许电平24V（18V～30V）

d）输出状态量驱动能力150mA

2.2主要技术指标

2.2.1交流电气量输入技术参数

a）通道数：

4组3相电压+4组3相电流

b）电压输入范围：

0V～120V

c）电流输入范围：

0A～6A

d）测量精度：

电压、电流：

0.2级；频率：

0.1级；功率：

0.5级

e）隔离电压：

2kV

2.2.2以太网电接口参数

a）网口数目：

1

b）接口类型：

RJ45

c）传输速率：

10/100Mbps

d）通信协议：

ModbusTCPServer/Client，http

2.2.3串口参数

a）串口数目：

2

b）串口类型：

RS485

c）波特率：

4800～38400bps

d）数据位：

8

e）停止位：

1，2

f）校验方式：

无/奇/偶

g）通信协议：

ModbusRTUMaster/Slave

2.2.4输出信号

报警信号继电器输出：

AC220V/3A或DC24V/3A

2.2.5平均无故障工作时间

平均无故障工作时间（MTBF）：

≥50000h

2.3环境条件

2.3.1正常工作大气条件

a）环境温度：

－10℃～＋60℃

b）相对湿度：

5%～95%（产品内部既不应凝露，也不应结冰）

c）大气压力：

66kPa～110kPa

2.3.2正常试验大气条件

a）环境温度：

＋15℃～＋35℃

b）相对湿度：

45%～75%

c）大气压力：

86kPa～106kPa

2.3.3试验基准大气条件

a）环境温度：

＋20℃±2℃

b）相对湿度：

45%～75%

c）大气压力：

86kPa～106kPa

2.3.4贮存、运输的极限环境条件

装置贮存、运输允许的环境条件为－25℃～＋70℃，相对湿度不大于85%，在不施加任何激励量的条件下，不出现不可逆变化。

环境条件恢复正常后，装置应能正常工作。

2.3.5周围环境

装置使用地点周围环境应符合下列要求：

a）不允许有超过发电厂、变电站可能遇到的电磁场存在；

b）场地应符合GB/T9361－1988中B类安全要求；

c）使用地点不出现超过GB/T11287规定的严酷等级为1级的振动；不发生超过GB/T17742－1999

规定的烈度为Ⅶ度的地震；

d）使用地点应无爆炸危险的物质，周围介质中不应含有能腐蚀金属、破坏绝缘和表面敷层的介质

及导电介质，不应有严重的霉菌存在；

e）应有防御雨、雪、风、沙、尘埃的措施；

f）接地电阻应符合GB/T2887－2000中4.4的要求。

2.3.6特殊环境条件

当超出2.3.1～2.3.5规定的环境条件时，由供货合同约定。

2.4绝缘性能

2.4.1绝缘电阻

在2.3.2规定的正常试验大气条件下，装置的外引带电回路部分（通信接口回路除外）和外露非带电金属部分及外壳之间，以及电气上无联系的各回路之间，用开路电压为直流1000V的兆欧表测量其绝缘电阻值，应不小于50MΩ；通信接口回路对地，用开路电压为直流500V的兆欧表测量其绝缘电阻值，应不小于100MΩ。

2.4.2介质强度

a）在2.3.2规定的正常试验大气条件下，装置应能承受频率为50Hz，历时1min的工频耐压试验

而无击穿闪络及元件损坏现象；

b）工频交流试验电压值按表1规定进行选择，也可以采用直流试验电压，其值应为规定的工频交

流试验电压值的2倍；

c）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。

表1各回路试验电压要求

序

号

被试回路

额定绝缘电压

V

试验电压

V

泄漏电流

mA

1

整机引出端子和背板线——地

＞63～250

2000

5

2

直流输入回路

——地

＞63～250

2000

10

3

交流输入回路

——地

＞63～250

2000

5

4

信号输出触点

——地

＞63～250

2000

5

5

无电气联系的各回路

之间

＞63～250

2000

5～10

6

整机外引带电部分

——地

≤63

2000

5

7

通信接口回路

——地

≤63

500

5

a泄漏电流为参考值。

b指引至装置端子的回路和接线。

2.4.3冲击电压

在2.3.2规定的正常试验大气条件下，装置的直流输入回路、交流输入回路、输出触点等各回路对地，以及电气上无联系的各回路之间，应能承受1.2/50μs的标准雷电波的短时冲击电压试验。

当额定绝缘电压大于60V时，开路试验电压为5kV；当额定绝缘电压不大于60V时，开路试验电压为1kV。

试验后，装置应无绝缘损坏，装置性能应符合Q/GDNZ.JB052－2007中5.5的规定。

2.5耐湿热性能

装置应能承受GB/T2423.3－2006规定的恒定湿热试验。

试验温度＋40℃±2℃、相对湿度（93±3）%，试验时间为48h，在试验结束前2h内，用开路电压为直流500V的兆欧表，测量各外引带电回路部分对外露非带电金属部分及外壳之间、以及电气上无联系的各回路之间的绝缘电阻应不小于1.5MΩ；介质强度不低于表2规定的介质强度试验电压值的75%。

2.6电磁兼容性能

SDZ802交流电气量测量装置的电磁兼容性能参见表2。

表2电磁兼容性能

试验项目

要求

1

静电放电抗扰度

满足GB/T14598.14－1998（idtIEC60255-22-2:

1996）规定的IV级试验

2

辐射电磁场抗扰度

满足GB/T14598.9－2002（idtIEC60255-22-3:

2000）规定的III级试验

3

快速瞬变脉冲群抗扰度

满足GB/T14598.10－2007（idtIEC60255-22-4:

2002）规定的A级试验

4

浪涌（冲击）抗扰度

满足GB/T14598.18－2007（idtIEC60255-22-5:

2002）规定的试验

5

射频场感应的传导骚扰抗扰度

满足GB/T14598.17－2005（idtIEC60255-22-6:

2001）规定的III级试验

6

工频磁场抗扰度

满足GB/T17626.8－2006（idtIEC61000-4-8:

2001）规定的V级试验

7

脉冲磁场抗扰度

满足GB/T17626.9－1998（idtIEC61000-4-9:

1993）规定的V级试验

8

阻尼振荡磁场抗扰度

满足GB/T17626.10－1998（idtIEC61000-4-10:

1993）规定的V级试验

9

1MHz脉冲群抗扰度

满足GB/T14598.13－2008（idtIEC60255-22-1:

2005）规定的试验

10

电压暂降和短时中断抗扰度

满足GB/T17626.11－2008（idtIEC61000-4-11:

2004）规定的试验

2.7机械性能

SDZ802交流电气量测量装置的机械性能参见表3。

表3机械性能

项目

要求

1

振动

a）振动响应：

装置应能承受GB/T11287中3.2.1规定的严酷等级为1级的振动响应试验，

b）振动耐久：

装置应能承受GB/T11287中3.2.2规定的严酷等级为1级的振动耐久试验。

2

冲击

a）冲击响应：

装置应能承受GB/T14537中4.2.1规定的严酷等级为1级的冲击响应试验，

b）冲击耐久：

装置应能承受GB/T14537中4.2.2规定的严酷等级为1级的冲击耐久试验。

3

碰撞

装置应能承受GB/T14537中4.3规定的严酷等级为1级的冲击碰撞试验。

3功能及原理

3.1主要功能

1．提供4条线路的电压、电流、频率、有功、无功等数据的测量，并采用隔离式PT/CT保证了装置交流电气量输入与数据测量的稳定与可靠；

2．具备高速以太网接口，支持标准的ModbusTCPServer/Client协议和http协议；

3．提供Web服务器，可快速方便的在线实时进行测量数据查看、功能参数整定、工程变比配置、通讯参数设置、测量精度校准等；

4．具备2路串行RS485接口，支持标准的ModbusRTUMaster/Slave协议；

5．可任意配置每一路电压、电流、有功功率、无功功率的工程变比，满足工程应用中的实际需要；

6．采用新一代高防护等级IP20电压电流输入端子；

7．低功耗液晶配合按键能够实时显示全部测量值和装置通讯参数；

8．提供全面的状态指示，方便用户了解系统运行及工作状态；

9．可选配对时模件，实现三种不同方式的GPS对时功能。

3.2基本原理

图1基本原理

4系统异常处理

表4常见故障及处理

常见故障

排除办法

电源指示灯（24V/5V）不亮

检查插件与面板电缆有无断线，是否插好，或更换电源模件

运行指示灯（RUN）不亮

检查装置内模件是否安装正确

故障指示灯（ERR）常亮

检查装置内模件是否安装正确，模件通讯是否正常以及外部接线是否正确

以太网连接指示灯（Link）不亮

检查网络接线是否正确；停机检修，检查硬件是否完好

以太网数据指示灯（Ack）不闪烁

检查网口通信参数是否设置正确，并检查对端设备是否在线运行

串口数据指示灯（TX/RX）不闪烁

检查串口通信参数是否设置正确，并检查对端设备是否在线运行

电气量测量值异常

检查交流电气量量输入接线是否正确

液晶显示不正常

检查面板模件与交流电气量输入模件的连线是否可靠

按键操作不正常

检查面板模件与交流电气量输入模件的连线是否可靠，并检查按键安装是否合适

其他不明故障

与厂家联系

5系统连接

图2为SDZ系列装置典型的系统连接图。

图2SDZ系列装置系统连接图

5.1通信与规约

SDZ802交流电气量测量装置对外通讯接口包括1个RJ45的10/100Mbps以太网口，支持标准的ModbusTCPServer/Client协议，基于http协议的Web服务器提供在线操作以及装置配置管理；2个RS485串行接口，支持标准的ModbusRTUMaster/Slave协议。

5.2时钟同步

SDZ802交流电气量测量装置内置实时时钟芯片，可以通过Web服务器在线通信对时，但只能达到数十ms至1s精度；也可选配GPS对时模件进行精确时钟同步，精度达到1ms。

对时硬件接口支持三种方式：

①有源24V信号输入；②额定电压为24V的空接点信号输入；③RS485信号接口。

前两种接口和第③种接口需要订货时预先确定，以便选装不同接口模块硬件来实现对应接口功能。

对时码支持三种：

分/秒自适应脉冲、带年信息的IRIG-B（DC）码和不带年信息的IRIG-B（DC）码。

6硬件构成

6.1装置的构成特点

SDZ802交流电气量测量装置为19英寸1U机箱结构，采用适合电力行业使用的“前面板显示，后面板连线”结构，前面板提供液晶显示、电源指示、系统状态指示和通信口工作状态指示，后面板具有电源接线端子、通信接口和交流电气量输入接线端子。

6.2结构、外观及安装尺寸

机箱面板外形尺寸为482.6×45，如图3所示；机箱箱体尺寸为432×42.6×202，如图4、图5所示；机箱开孔尺寸为450×176.5，如图6所示。

单位：

mm。

图3机箱结构-正视图

图4机箱结构-侧视图

图5机箱结构-俯视图

图6机箱开孔尺寸图

6.3面板布置

装置前面板布置如图7所示，各指示灯、操作按键均在旁注有文字或标识，并配以液晶显示界面。

图7前面板布置图

6.4背板布置及端子说明

装置背板布置如图8所示，由左往右依次为以太网接口，1组12芯菲尼克斯端子，2组双排电压电流接线端子，电源接口，电源开关。

各端子定义详见6.4.1－6.4.4。

图8背板布置图

6.4.1以太网接口

以太网接口为10/100Mbps自适应RJ45端子，详见图9，图10；引脚定义详见表5。

RJ45端子为8芯母插座：

网线为8芯公插头：

ETH

图9RJ45插座外观图10RJ45插头外观

表5以太网接口端子定义

端子名

端子号

端子定义

端子号

端子定义

备注

ETH

1

Tx（+）

2

Tx（-）

以太网接口

3

Rx（+）

4

5

6

Rx（-）

7

8

6.4.212芯菲尼克斯端子

12芯菲尼克斯端子包括①2个串行RS485接口，②选配装有GPS功能模件时的对时接口，③报警信号输出接口，引脚定义详见表6。

表612芯菲尼克斯端子定义

端子名

端子号

端子定义

备注

串行RS485

接口

1

RS485A1

第1路RS485接口A

2

RS485A2

第2路RS485接口A

3

RS485B1

第1路RS485接口B

4

RS485B2

第2路RS485接口B

5

485_GND1

第1路RS485接口地

6

485_GND2

第2路RS485接口地

选配GPS

对时接口

7

GPS+

有源24V对时及空接点对时模式下，该信号用于输入输出信号的+

485对时模式下，该信号用于485信号的+

8

GPS-

有源24V对时及空接点对时模式下，该信号用于输入输出信号的地

485对时模式下，该信号用于485信号的-

9

GPS_GND

485对时模式时的485地

10

报警信号输出接口

11

ALM+

报警信号继电器输出+

12

ALM-

报警信号继电器输出-

6.4.32组双排电压电流接线端子

2组双排电压电流接线端子为4条线路的电压、电流输入接口，引脚定义详见表7。

表72组双排电压电流接线端子定义

端子名

端子号

端子定义

备注

端子号

端子定义

备注

第1组双排电压电流

接线端子

1

U1n

第1路外部电压a输入

3

U1n

第1路外部电压b输入

2

U1a

4

U1b

5

U1n

第1路外部电压c输入

7

I1n

第1路外部电流a输入

6

U1c

8

I1a

9

I1n

第1路外部电流b输入

11

I1n

第1路外部电流c输入

10

I1b

12

I1c

13

U2n

第2路外部电压a输入

15

U2n

第2路外部电压b输入

14

U2a

16

U2b

17

U2n

第2路外部电压c输入

19

I2n

第2路外部电流a输入

18

U2c

20

I2a

21

I2n

第2路外部电流b输入

23

I2n

第2路外部电流c输入

22

I2b

24

I2c

第2组双排电压电流

接线端子

25

U3n

第3路外部电压a输入

27

U3n

第3路外部电压b输入

26

U3a

28

U3b

29

U3n

第3路外部电压c输入

31

I3n

第3路外部电流a输入

30

U3c

32

I3a

33

I3n

第3路外部电流b输入

35

I3n

第3路外部电流c输入

34

I3b

36

I3c

37

U4n

第4路外部电压a输入

39

U4n

第4路外部电压b输入

38

U4a

40

U4b

41

U4n

第4路外部电压c输入

43

I4n

第4路外部电流a输入

42

U4c

44

I4a

45

I4n

第4路外部电流b输入

47

I4n

第4路外部电流c输入

46

I4b

48

I4c

6.4.4电源接口

电源输入为交流或直流220V。

引脚定义详见表8。

表8电源接口端子定义

端子号

端子定义

备注

1

＋220V

电源输入＋

2

－220V

电源输入－

3

接地

6.5各模件说明

SDZ802交流电气量测量装置硬件上由CPU模件、交流电气量输入模件、面板模件、电源模件以及可选配时钟同步模件五部分构成，下面对它们进行简要说明：

6.5.1CPU模件

CPU模件是整个装置的核心，主要实现系统运行、Web服务器、数据通信、界面显示等功能。

微处理器采用TI公司的32位ARMv7-M架构的高性能Cortex-M3ARM芯片处理器，主频为80MHz，具有256KBflash存储空间，96KBSRAM内存空间，保证了系统运行的高度可靠性和稳定性；配合内嵌式以太网媒体接入控制（MAC）层和物理（PHY）层，使得装置具有强大的通信处理能力。

6.5.2交流电气量输入模件

交流电气量输入模件主要完成电压、电流的选取、采集、转换和计算等功能，以低功耗的信号处理器DSP为核心，内部SPI总线与CPU模件相连，实现数据通讯；由快速、低功耗、逐次逼近型ADC和外围的多片模拟开关组合实现4条线路的电压、电流、频率的前端处理。

6.5.3面板模件

面板模件包括液晶显示、电源指示、状态指示、按键等，是该装置的人机交互部分，装置状态包括系统运行的基本信息和各通信口的通信状态，各指示灯定义及含义参见图11和表9。

图11指示灯颜色及定义

表9指示灯含义

指示灯

含义

RUN

装置正常运行时，绿色“RUN”灯亮。

ERR

装置有故障或报警时，红色“ERR”灯亮。

5V

装置5V电源正常工作时，绿色“5V”灯亮。

24V

装置24V电源正常工作时，绿色“24V”灯亮。

Link

绿色“Link”灯亮，表示以太网口处于物理连通状态。

Ack

绿色“Ack”灯亮，表示以太网口处于数据通讯状态。

Tx1

绿色“Tx1”灯亮，表示串口1有发送数据。

Rx1

绿色“Rx1”灯亮，表示串口1有接收数据。

Tx2

绿色“Tx2”灯亮，表示串口2有发送数据。

Rx2

绿色“Rx2”灯亮，表示串口2有接收数据。

6.5.4电源模件

电源模件为交直流220V输入逆变电源，输出5V和24V，