NSD500技术说明书.docx

1、NSD500技术说明书1.概述NSD500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模件和智能通讯模件。扩展的I/O模件均为智能模件。NSD500单元测控装置各部分功能框图见下图。NSD500模件功能如

2、下表：表：NSD500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3NSD500-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，一条线路的交流量采集计算9NSD500-DLM智能断路器控制模件需同期的断路器控制10NS

3、D500-PTM智能交流电压采集模件6PT交流输入11NSD500-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DOM配套，扩展控制输出接点和容量菜单操作键盘调试口联锁/解锁切换开关图 NSD500 装置正视图 NSD500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NSD500装置的I/O可以灵活配置，因此每个NSD500装置的有效数据的长度可能不同。表给出了NSD500装置的最大测点容量

4、。表给出了每种智能I/O板对应的测点类型及容量。表：NSD500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)2562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：NSD500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-ACM165NSD500-PTM166NSD500-DLM216NSD500系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/100M自适应 支持光

5、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 采取多种隔离措施 可从出口继电器接点直接返读 同期操作PT自动选择 采用软、硬件同步，对时精度达1s2.主要技术指标和引用标

6、准主要技术指标 1) 以太网（NSD500-NET） 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：%4) 交流信号输入：（NSD500-ACM） 输入信号：a)电压信号：三相四线制或三相三线制0-100V交流b)电流信号：三相电流

7、或二相电流，0-1A或0-5A交流c)功耗：交流电压回路，每相 交流电流回路，每相d)过载能力：交流电流、电压回路倍额定值，连续工作 采样频率：32点/周波 计算输出量：e)相电压（三相四线）：Ua，Ub，Ucf)相电流： Ia，Ib，Icg)线电压： Uab，Ubc， Ucah)有功功率： Pi)无功功率： Qj)功率因数： COSk)频率： l)不平衡电压： 3U0 i) 不平衡电流： 3I0 采取变压器隔离 精度：m)电压、电流、频率： %（3U0、，3I0除外）b) 其余： %5） PT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-

8、100V交流 功耗：交流电压回路，每相 过载能力：交流电压回路倍额定值，连续工作 采样频率：32点/周波 计算输出量：n)相电压（三相四线）：Ua，Ub，Uco)线电压： Uab，Ubc， Ucap)频率： q)不平衡电压： 3U0 采取变压器隔离 精度：a) 电压、频率： %（3U0、除外）b) 其余：%6） 控制输出（不包括需同期的断路器对象）（NSD500-DOM） 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 30VDC7） 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

9、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：合、分操作出口：各两付独立接点合后、分后位置接点：各两付独立接点输出接点容量：5A 250VAC；5A 30VDC8） 智能设备接口（NSD500-IED） 数量：4口 规格：RS2322口 RS422/4852口 采用光电隔离 规约可选配9） 人机接口（NSD500-MMI） LCD规格：128DOT128DOT 带背光源 带键盘（minikeyboard） 可实时显示一次主接线。显示画面用户可定义10) 装置工作电源 电源电压：220VAC20%或DC85DC242V 功耗：30W11） 工作条件及环境要求 工作温度范围

10、：-10+45 相对湿度：95%（无凝结） 大气压：86kPa 106 kPa2.2引用标准：1)IEC60870-5-103:19972)GB/T 13729-1992 远动终端通用技术条件3)GB/T 6162-85 静态继电器和保护装置的电气干扰试验4)IEC 61000-4-2 静电放电抗扰度试验5)IEC 61000-4-3 辐射电磁场抗扰度试验6)IEC 61000-4-4 快速瞬变电脉冲群抗扰度试验7)IEC 61000-4-5 冲击（浪涌）抗扰度试验8)IEC 61000-4-6 电磁场感应的传导骚扰抗扰度试验9)IEC 61000-4-8 工频磁场的抗扰度试验10)Q/DZ

11、远动终端第1部分：直流采样远动装置11)Q/DZ 远动终端第2部分：交流采样远动装置12)Q/DZ 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 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

12、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。3.2NSD500单元测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

13、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，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

14、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。3.3NSD500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

15、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。3.4N

16、SD500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。3.7GPS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GP

17、S的秒同步信号以同步所有测控装置的时钟。3.8MCU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

18、总线引出。4.1LED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L4分分动作L5控制成功成功L6操作条件不满足不满足L7控制超时超时L8远方当地远方当地L9联锁解锁联锁解锁L10装置运行运行L11网卡通讯故障故障正常L12网卡通讯故障故障正常L13面板通讯故障故障正常L14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4.2LCD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

19、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。 按键装置菜单系统按键布置如图所示，它主要用于LCD显示内容的选择切换。光标上移键上翻一页键取消键图 NSD500装置菜单系统按键布置图装置操作按键布置如图所示。图 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

20、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”（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。 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

21、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。 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

22、信号为110V时，门槛值50V5.1.3 SOE分辨率：1ms5.1.4 抗干扰指标：a)快速瞬变：4级b)抗浪涌：4级5.1.5绝缘性能：a)绝缘电阻：50Mb)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50mS5.1.8输入端子及接线示意图： 开关量信号输出模块NSD500-DOM5.2.1 功能： NSD500-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

23、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

24、外扩NSD500-RLY插箱扩展。5.2.7 输出端子定义及接线示意图 直流模拟量输入信号采集模块NSD500-AIM5.3.1 功能 NSD500-AIM模块用于采集站内的直流模拟信号，例如主变温度、室温、直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：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：%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：50Mb)绝缘强度：1000Vrms5.3.6对外通讯口a)C

25、AN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（）5.3.8 输入端子及接线示意图 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 或100V Y、Y0、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：%b)功率、功率因数：%c)频率：%5.4.4抗干扰指标：a)快速瞬变：4级b)抗浪涌：4级5.

26、4.5 绝缘性能：a)绝缘电阻：50Mb)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EEPROM保存，掉电不丢失。5.4.8输入信号端子及接线示意图： 交流电压信号采集模块NSD500-PTM5.5.1 功能： NSD500-PTM模块用于采集6路交流电压信号5.5.2输入信号：a)输入信号点数：6路PT信号b)输入信号类型： 或AC100Vc)输入隔离措施：采用变压器隔离5.5.3

27、精度：%5.5.4抗干扰指标：a)快速瞬变：4级b)抗浪涌：4级5.5.5绝缘性能：a)绝缘电阻：50Mb)绝缘强度：2000Vrms5.5.6对外通讯口：a)CAN网络接口b)串行调试口5.5.7其它：a)每周波采样点数：32点b)具有在板地址拨码用以确定模件在CAN网络上的地址c)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EEPROM保存，掉电不丢失。 5.5.8 输入信号端子及接线示意图：智能断路器控制模件NSD500-DLM5.6.1功能： NSD500-DLM用于需检同期的断路器的控制，可自动检同期、无压。5.6.2.输入、输出信号：a)输入信号：4路单相PT信号， 或

28、AC100V。b)输出信号：DL控制信号（2合，2分）和DL合后，分后信号（各2对），继电器接点输出。c)输入、输出隔离措施：输入信号采用变压器隔离，输出信号采用继电器隔离。d)输出脉宽：可定义5.6.3抗干扰指标：a)快速瞬变：4级b)抗浪涌：4级5.6.4绝缘性能：a)绝缘电阻：50Mb)绝缘强度：2000Vrms5.6.5对外通讯口：a)CAN网络接口b)串行调试口5.6.6 其它：a)具有标准信号自动调节功能b)具有在板地址拨码用以确定模件在CAN网络上的地址c)操作电源由中央控制单元（MCU）控制，以保证即使在DLM板上任一元器件故障的情况下不误出口。5.6.7输入信号端子及接线示意

29、图6、SC500系列单元测控装置控制策略变电站是电力系统供电的关键环节，控制的安全性始终是首要考虑的问题。控制安全性包括以下两个方面的内容：a)控制闭锁的可靠性：变电站内设备的控制应遵循一定的原则，即五防措施，我们设计的系统应能完全替代常规五防的功能。b)控制出口回路的可靠性：控制出口应具备极高的可靠性，一方面能在装置正常工作时正确动作，另一方面应能在装置异常时不误出口。 NSD500系列单元测控装置在总结以往系统在控制方面特点的基础上，加以改进和提高，具有更高的安全性和可靠性。基于全站信息的完全实时控制闭锁NSD500系列高压变电站单元测控装置具备直接上网的功能，在一个单元装置中可以监听到网上其余装置的以态网报文，一个单元装置就可以获得变电站内全部的状态信息，从而使完全实时控制闭锁成为可能，它包括以下几个方面的内