NSD500技术说明书.docx

1、NSD500技术说明书1. 概述NSD50C系列高压变电站单元测控装置是以变电站内一条线路或一台主变为 监控对象的智能监控设备。它一方面采集本间隔内的实时信号，另一方面可通 过智能通讯模件与本间隔内的其他智能设备（例如保护装置）通讯，同时通过 双以太网接口直接上网与站级计算机系统相连，构成面向对象的分布式变电站 计算机监控系统。NSD500装置由一个标准4U主机箱和多个扩展I/O模件组成，也可根据需 要扩展一个辅助机箱用以扩展I/O。主机箱内包括了电源、智能人机接口、以太 网通讯模件、CPU莫件和智能通讯模件。扩展的I/O模件均为智能模件。NSD50C单元测控装置各部分功能框图见下图 1.1

2、o双以太网接口图1 NSC50单元测控装置功能框图NSD5O0莫件功能如下表:表1.1 : NSD50C系列单元测控装置模件功能一览表序号型号名称主要功能1NSD500-NET双以太网接口模件提供双路以太网接口2NSD500-CPUCPU模件数据集成，控制闭锁3P NSD500-IED :智能通讯模件与智能设备通讯4NSD500-MMI智能人机接口模件提供当地显示及操作界面5NSD500-DIM智能开入采集模件24点开入信号采集6NSD500-DOM智能控制模件6个对象控制7NSD500-AIM智能直流采集模件8路直流模拟量信号采集8NSD500-ACM智能交流采集模件3CT+3PT交流输入，

3、一条线路的交流量采 集计算9P NSD500-DLM智能断路器控制模件需同期的断路器控制10NSD500-PTM智能交流电压采集模件6PT交流输入11P NSD500-PWR电源模块提供装置电源12NSD500-BB背板电源、信号线连接13NSD500-RLY扩展继电器插箱与DOMI己套，扩展控制输出接点和容量图1.2 NSD500装置正视图NSD50C测控装置的实时数据有两类，一类为本装置采集的实时数据，如接入 本装置的开关量输入信号、交流信号、直流信号等；另一类为通过以太网接收到 的其他装置的开关量信号，我们将这种数据称为虚拟开入。由于 NSD50C装置的I/O可以灵活配置，因此每个 NS

4、D500装置的有效数据的长度可能不同。表 1.2 给出了 NSD50C装置的最大测点容量。表1.3给出了每种智能I/O板对应的测点类型及容量。表1.2 : NSD50C系列单元测控装置最大测点容量一览表序号名称1开关量输入(DI)256 2控制输出(DO)2563脉冲量输入(PI)2564模拟量输入(AI)2565虚拟开入(VDI)256表1.3 : NSD50C智能I/O板对应的测点类型及容量一览表序号板类型DIDOAIPI1NSD500-DIM242NSD500-DOM123NSD500-AIM84NSD500-ACMP 165NSD500-PTM166NSD500-DLM216NSD5

5、0係列单元测控装置主要特点如下：强大的网络功能采用交换式以太网，支持VLAN所有端口 10M/100 M自适应支持光纤及双绞线双网完全独立冗余配置间隔层测控单元直接上网其它智能设备与间隔层测控单元共享网络通道全站数据共享，实现全站控制操作的逻辑闭锁 测控单元配置灵活面向对象设计采用多CPU及RTOS处理能力强测点扩展方便内部同时支持CAN及 RS485网络通信I/O模件可带电插拔，维护方便人机界面新颖采用大屏幕汉字液晶显示器及键盘实时显示本间隔一次主接线图显示内容用户可定义采用多级密码保护安全可靠所有插件按EMC四级标准设计输入、输出分开，强弱电分开米取多种隔离措施可从出口继电器接点直接返读同

6、期操作PT自动选择采用软、硬件同步，对时精度达1塚2. 主要技术指标和引用标准2.1主要技术指标1） 以太网（NSD500-NEJ接口数量：2个口，每个口光纤或双绞线可选传输距离：2000米（光纤）通讯频率：光纤 100M双绞线 10/100M自适应2） 开关量信号输入（NSD500-DIM输入信号电平：220VDC输入点数：24点/板分辨率：1ms光电隔离，软硬件滤波可共阴也可共阳具有浪涌电压抑制功能3） 直流模拟量输入（NSD500-AIM输入信号电平：0-5V或4-20mA输入点数：8点/板继电器隔离精度：0.5%4） 交流信号输入：（NSD500-AC）输入信号：a） 电压信号：三相四

7、线制或三相三线制 0-100V交流b） 电流信号：三相电流或二相电流，0-1A或0-5A交流c） 功耗：交流电压回路，每相v 0.5VA交流电流回路，每相v0.75VAd)过载能力：交流电流、电压回路1.2倍额定值，连续工作米样频率：32点/周波计算输出量：a)相电压（三相四线）：Ua，Ub，UCb)相电流： 1a，| b，I cc)线电压： Uab， Ubc，Ucad)有功功率： pe)无功功率： Qf)功率因数： COSg)频率：?h)不平衡电压： 3U0i)不平衡电流： 3I0采取变压器隔离精度：a） 电压、电流、频率：0.2% （3U0、，31。除外）b） 其余： 0.5%5） PT

8、信号输入：（NSD500-PTM输入信号：六个PT电压信号电压信号：三相四线制或三相三线制 0-100V交流功耗：交流电压回路，每相V 0.5VA过载能力：交流电压回路1.2倍额定值，连续工作米样频率：32点/周波计算输出量：a）相电压（三相四线）：Ua，u, ucb）线电压： Uab， Ubc， U cac）频率：?d）不平衡电压： 3U 0采取变压器隔离精度：a） 电压、频率：0.2% （3U0、除外）b） 其余：0.5%6）控制输出（不包括需同期的断路器对象）（NSD500-DO）输出点数（对象数）：12点（6个对象）输出方式：采用继电器接点输出输出接点容量：5A 250VAC 5A 3

9、0VDC7） 断路器控制（NSD500-DLM当断路器需做同期操作时，应选用 NSD500-DLM模件，该模件具有4路PT信号输入，可选择其中任意两个电压作为同期电压。控制出口如下：1 合、分操作出口：各两付独立接点2 合后、分后位置接点：各两付独立接点3 输出接点容量：5A 250VAC 5A 30VDC8） 智能设备接口（ NSD500-IED数量：4 口规格：RS2322 口RS422/485 2 口米用光电隔离规约可选配9） 人机接口（ NSD500-MMILCD规格：128DOX 128DOT带背光源带键盘（mi keyboard ）可实时显示一次主接线。显示画面用户可定义10） 装

10、置工作电源电源电压：220VACL 20%或 DC85- DC242V功耗：v 30W11） 工作条件及环境要求工作温度范围：-10 c +45C相对湿度：w 95% （无凝结）大气压：86kPa106 kPa10） Q/DZ 410.1-1998远动终端第1部分：直流采样远动装置11） Q/DZ 410.2-1998远动终端第2部分：交流采样远动装置12） Q/DZ 431.1-1998变电站综合自动化系统（监控部分）3、NSD500单元测控装置中央控制单元（MCU）中央控制单元（MCU ）是NSD500单元测控装置的核心。它有以下几个主 要功能：1） 采集智能I/O的数据2） 通过以太网与

11、后台系统通讯3） 支持与多个智能设备（IED ）通讯4） 支持与智能人机界面（MMI ）通讯5） 存储测控单元配置信息6） 对控制出口电源进行监控7） 接受GPS秒同步信号3.1 NSD500单元测控装置内部CAN网NSD500中央控制单元（MCU ）通过内部CAN网与装置内部的智能I/O通 讯。NSD500装置由多种智能I/O构成，每种I/O均做成标准模件，具有同一 种数据结构。当NSD500中央控制单元接受到装置的配置信息后，即按此配置 信息访问CAN网上的智能I/O。同时，MCU的CAN网还引出到插头上，这样，当需要扩展 I/O插箱时， 只需将CAN网联上即可。3.2 NSD500单元测

12、控装置与后台系统通讯NSD500单元测控装置具有直接上网功能。在实时多任务操作系统支持下， 每个单元测控装置具有二路全双工 10/100M自适应以太网接口，同时支持光纤 和双绞线，配置十分灵活。NSD500单元测控装置与后台及总控之间采用了交换式快速以太网， 比共享式以太网的端口带宽提高了 10倍以上，充分保证信息交换的实时性，同时也 使各种分布式功能成为可能，例如全站逻辑闭锁等。由于采用了实时多任务操作系统，NSD500单元测控装置实际上也是一台 WEB服务器，客户可在任何一台联网的主机上通过浏览器查阅本装置信息。NSD500单元测控装置与后台及总控之间更可采用双以太网配置， 利用双以太网，

13、可以实现双网冗余及动态流量平衡两种通讯方式，两种通讯方式可以在 线调整。NSD500单元测控装置与后台系统之间的通讯符合 TCP/IP协议族要求。值 得一提的是其传输层采用了 UDP/广播及UDP/点对点两种协议。没有采用TCP 的原因在于，我们电力系统实时监控的根本要求在于其实时性。 TCP虽然能保证传输质量，但其时延是我们所难以把握的。而 UDP恰好有实时性强的特点， 它能在同一时间将信息传递给所有的节点。 其传输可靠性差的缺陷可通过网络应用层的协议来弥补。NSD500单元测控装置与后台系统之间通讯的应用层采用国际标准 IEC60870-5-103的应用层。由于是等同采用，故具有极强的互操

14、作性。其他厂 家的支持IEC60870-5-103规约的智能电子设备可以很方便地接入本系统。3.3 NSD500单元测控装置与智能设备（IED ）通讯NSD500单元测控装置除了直接采集现场信号和控制操作外，还具备与智能 设备（IED）通讯的功能。变电站内智能设备很多，其中最多的是各种保护设备。变电站保护设备通 常以线路或变压器等站内一次运行间隔划分，因此从理论上讲，将每个运行间 隔的保护装置连接到各自间隔的监控设备而上网是合理的。 但实际操作中也有一定困难。例如保护、监控各自组屏时，如果采用一对一联通讯电缆势必造成 施工和维护的麻烦。另外，通常变电站内的保护设备和监控设备分属于不同的 职能部

15、门管理，采用上述方法也可能存在一些管理上的不便。除了保护装置外，还有一些智能设备需要接入计算机监控系统，例如小电 流接地选线装置、直流系统测量装置等，这些智能设备不属于任何一个运行间 隔。综上所述，NSD500单元测控装置中央控制单元（MCU ）与智能设备的通 讯功能主要针对几种常见的变电站保护设备。该部分具有四个串行通讯接口，其中两个为RS232,另两个为RS422/RS485 可选。3.4 NSD500单元测控装置与智能人机界面（MMI ）通讯NSD500单元测控装置采用智能人机界面用以显示装置信息。 MCU与智能人机界面间采用串口通讯。3.5配置信息的存储NSD500单元测控装置的配置信

16、息包括许多内容，如间隔序号、间隔名称、IP地址、CAN网I/O配置信息、控制闭锁虚拟开入等。这些信息均可通过配置 软件配置并通过调试串口下载到测控装置的 MCU中。3.6对控制出口电源的监控NSD500单元测控装置对于控制的安全性作了专门设计，其中一个最大的特点就是由MCU对控制出口电源进行监控。详细情况参阅第 6章。3.7 GPS秒同步接口为了实现全站SOE分辨率达到1mS, NSD500单元测控装置接受GPS的秒 同步信号以同步所有测控装置的时钟。3.8 MCU外部接线端子定义I/OMCU背 视）EDJ4NETCPUJ11 J21RXTX3RX：16TXJ丿：16PWRJ1 J41 CLK

17、+2CLK-3CAN+4CAN-5T+/B-6I-/A7R+8R-9101112131415161I1+/B1-2I1-/A1 3R1 +4R1-5T2+/B2-6I2-/A27R+8R-9IXD110RXD111DIR112GND113TXD214RXD215DTR216GND2图 MC外部接线端子定义4、智能人机界面(MMI )NSD500系列单元测控装置具有一个智能面板用于显示实时数据和当地 控制操作。它的主要功能如下：1) LED显示：用于显示装置的电源和主要部件的工作状态。当装置进 行控制操作时，指示所做的控制及结果情况。2) LCD显示：用于显示实时数据、记录、配置情况等。其中可由

18、用户 自定义8幅显示画面。当地控制操作时显示按键序列。3) 键盘：用于翻阅LCD显示画面，进行当地控制操作。4) “远方/当地”切换开关：用于切换装置的控制方式。5) “联锁/解锁”切换开关：用于切换控制闭锁状态6) 调试串行口：将NSD500插箱内部的调试串行总线引出。4.1 LED 显示：NSD500系列单元测控装置面板上有16个发光二极管，自上而下分别定义为L1-L16，其显示状态及内容如下表：序号显示内容亮灭L1Vcc正常故障L2控制使能使能不使能L3合合动作一L4分分动作一L5控制成功成功一L6操作条件不满足 :不满足一L7控制超时超时一L8远方/当地远方当地:L9联锁/解锁联锁解锁

19、L10装置运行运行一L11网卡1通讯故障故障正常L12网卡2通讯故障故障正常L13面板通讯故障故障正常L14I/O模件故障故障正常L15装置配置错错对L16装置电源故障故障正常4.2 LCD显示LCD显示内容如下：1） 显示实时数据：用于显示本单元采集的实时信息，包括开入状态、开出状态、模拟量和虚拟开入状态。2） 显示操作记录：用于当地操作的记录显示，包括操作对象、操作性 质和操作时间。3） 显示装置工作状态：用于显示基本插箱、扩展插箱的模件状态， “？” 表示模件故障，“.”表示模件正常。4） 显示配置情况5） 显示用户自定义画面：可用于显示由组态软件生成的 8幅自定义画 面，如单元接线图等

20、。4.3按键装置菜单系统按键布置如图3.1所示，它主要用于LCD显示内容的选 择切换。确认键光标上移键取消键上翻一页键菜单键光标左移键下翻一页键光标右移键光标下移键图3.1 NSD500装置菜单系统按键布置图 装置操作按键布置如图3.2所示。 O D C5 3 3图3.2 NSD500装置操作按键布置图操作按键主要用于就地的控制操作，操作规则由组态软件决定，如2011隔离刀闸合操作的组态操作规则为 “ 2011合确认执行”，则依次按键“2”、“0”、“ 1”、“ 1”、“合”、“ ”、“执行”，就地进行控制操作，在按 “执行”键前可采用“ ”（光标左移键）删除前一个按键输入，也可用“ C” （

21、取消键）删除所有输入。另外，只有在用户自定义画面上并且监控装置 处于“就地”态时方可在就地进行控制操作。4.4切换开关监控装置上有两把切换开关：“就地/远方”、“联锁/解锁”。它们用于 控制方式的选择。“就地/远方”切换打到“远方”时可进行调度遥控、站 级后台遥控；打到“就地”时只可在监控单元就地操作。 “联锁/解锁”切换开关用于进行控制操作时是否进行逻辑闭锁检查。打到“联锁”位置进 行逻辑闭锁检查；打到“解锁”则不进行逻辑闭锁检查。逻辑闭锁规则由 组态软件决定。5、智能I/O模块目前根据变电站的需要共开发了六种型号的智能 I/O模块分别用于采集开关 量信号输入，直流和交流模拟量输入、控制输出

22、和同期控制输出。在今后的实际 工程应用中还可根据需要增加模块类型。5.1开关量信号输入采集模块NSD500-DIM5.1.1功能NSD500-DIM模块用于采集站内的开关量信号，例如开关、刀闸的位置接点 信号、保护及各种告警信号等。5.1.2输入信号：a） 输入信号点数：24点b） 输入信号电平：220VDC （或110VDC，订货时须注明）c） 输入信号接法：共阴或共阳d） 输入信号隔离措施：采用光电隔离e） 输入信号门槛电平：输入信号为 220V时，门槛值110V输入信号为110V时，门槛值50V5.1.3 SOE 分辨率：w 1ms5.1.4抗干扰指标：a） 快速瞬变：4级b） 抗浪涌：

23、4级5.1.5绝缘性能：a） 绝缘电阻：50M Qb） 绝缘强度：2000V 50Hz /1分钟5.1.6对外通讯口a） CAN网络接口b） 调试串行口5.1.7其它a） 具有硬件时钟同步输入接口（秒同步）b） 具有在板地址拨码用以确定模件在 CAN网络上的地址c）软件滤波时间用户可定义，如不定义则缺省为 50mSS1S2S320Z.0匕冷025 CDS22S23、S24SCOMDIM现场信号5.1.8输入端子及接线示意图： 220V/110V+(-) -(+)外部接线图5.1 NSC500-DIM模件输入端子及接线信号电源示意图5.2开关量信号输出模块NSD500-DOM5.2.1功能：NS

24、D500-DOM用于控制站内的电动刀闸和不需同期的断路器，也可以用于 其它对象的控制，如变压器分接开关、风机组及保护装置远方复归等。5.2.2输出信号：a） 输出点数（对象数）：12点（6个对象）b） 输出类型：继电器接点c） 输出继电器容量：5A、30VDCd） 输出脉宽：可定义5.2.3抗干扰指标a） 快速瞬变：4级b） 抗浪涌：4级5.2.4绝缘性能：a） 接点间：1000Vrmsb） 相邻接点间：2000Vrmsc） 接点与线圈间：3000Vrms5.2.5对外通讯口a） CAN网络接口b） 串行调试口5.2.6其它：a） 具有在板地址拨码用以确定模件在 CAN网络上的地址。b） 操作

25、电源由中央控制单元（MCU ）控制，以保证即使在 DOM板任一元 器件故障的情况下不误出口。c） 输出接点数量和容量可以通过外扩 NSD500-RLY插箱扩展。527输出端子定义及接线示意图5.2被控对象2 1厉25DOM（背视）DO1 +DO1-DO2+DO2-内部隔离DO12+DO12-外部接线图5.2 NSC500-DQI模件输出端子及接线示意图5.3直流模拟量输入信号采集模块 NSD500-AIM5.3.1功能室温、直。NSD500-AIM模块用于采集站内的直流模拟信号， 例如主变温度、 流母线电压等经过变送器后输出的 0-5V或4-20mA（ 0-20mA）的信号 5.3.2输入信号

26、：a） 输入信号点数：8点b） 输入信号类型：0-5V 或 4-20mA（ 0-20mA）DCc） 输入信号隔离措施：采用继电器隔离5.3.3 精度：0.5%5.3.4抗干扰指标：a） 快速瞬变：4级b） 抗浪涌：4级5.3.5绝缘性能：a） 绝缘电阻：50M Qb） 绝缘强度：1000Vrms5.3.6对外通讯口a） CAN网络接口b） 串行调试口5.3.7其它：a） 具有在板地址拨码用以确定模件在 CAN网络上的地址b） 信号采集周期用户可定义（ 0.5s）5.3.8输入端子及接线示意图AIM26荡-厂一|0|葫-|迂迓-空|-匚厂-|0|一|-0厉AlAI1-AI2+AI2-AI3+AI

27、3-AI4+AI4-AI5+AI5-AI6+AI6-AI7+AI7-AI8+AI8-（背视）外部接线图5.3 NSC500-AIM模件输入端子及接线示意图5.4交流量输入采集模块NSD500-ACM5.4.1功能：NSD500-ACM模块用于采集站内一条线路的交流信号，并计算出相应的功 率、频率等。5.4.2输入信号：a） 输入电压：AC 57.74V 或100V 丫、丫0 V型接法b） 输入电流：AC 5A或1A（订货时须注明）c） 输入隔离措施：采用变压器隔离5.4.3精度：（全相角满足如下精度）a） 电压、电流：0.2%b） 功率、功率因数：0.5%c） 频率：0.2%5.4.4抗干扰指标：a） 快速瞬变：4级b） 抗浪涌：4级5.4.5绝缘性能：a） 绝缘电阻：50M Qb） 绝缘强度：2000Vrms5.4.6对外通讯口：a） CAN网络接口b） 串行调试口5.4.7其它：a） 每周波采样点数：32点b） 自动跟踪频率变化c） 具有在板地址拨码用以确定模件在 CAN网络上的地址d） 具有标准信号自动调节功能，没有电位器等可调节部件，参数由EE