NSD500技术说明书.pdf

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NSD500系列高压变电站单元测控装置技术说明书

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
,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、。
NSD500单元测控装置各部分功能框图见下图1。1。
双以太网接口
对时信号
中央控制单元(MCU)IED接口
智能
人机
界面
调试口调试口
时钟同步
CAN网
图1NSC500单元测控装置功能框图
-1-:.
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NSD500模件功能如下表:
: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
10NSD500-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
LEDLCD控制操作键盘远方/当地切换开关
菜单操作键盘调试口联锁/解锁切换开关

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。
给出了NSD500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
-2-:.
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类型及容量。
: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)256
2控制输出(DO)256
3脉冲量输入(PI)256
4模拟量输入(AI)256
5虚拟开入(VDI)256
表1。3:NSD500智能I/O板对应的测点类型及容量一览表
序号板类型DIDOAIPI
1NSD500—DIM24
2NSD500-DOM12
3NSD500-AIM8
4NSD500—ACM16
5NSD500—PTM16
6NSD500-DLM216
NSD500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
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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1μs


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
-4-:.
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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:三相电流或二相电流,0-1A或0-5A交流
c)功耗:交流电压回路,每相<0。5VA
交流电流回路,每相<0。75VA
d)过载能力:交流电流、电压回路1。2倍额定值,连续工作
采样频率:32点/周波
计算输出量:
a)相电压(三相四线):U,U,U
abc
b)相电流:I,I,I
abc
c)线电压:U,UU
abbc,ca
d)有功功率:P
e)无功功率:Q
f)功率因数:COS∮
g)频率:ƒ
h)不平衡电压:3U
0
i)不平衡电流:3I
0
采取变压器隔离
精度:
a)电压、电流、频率:%(3U,3I除外)
0、0
b)其余:%
5)PT信号输入:(NSD500-PTM)
输入信号:六个PT电压信号
-5-:.
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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<0。5VA
过载能力:交流电压回路1。2倍额定值,连续工作
采样频率:32点/周波
计算输出量:
a)相电压(三相四线):U,U,U
abc
b)线电压:U,UU
abbc,ca
c)频率:ƒ
d)不平衡电压:3U
0
采取变压器隔离
精度:
a)电压、频率:%(3U除外)
0、
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:5A250VAC;5A30VDC
7)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:5A250VAC;5A30VDC
8)智能设备接口(NSD500—IED)
数量:4口
规格:RS232——2口
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RS422/485——2口
采用光电隔离
规约可选配
9)人机接口(NSD500-MMI)
LCD规格:128DOT×128DOT
带背光源
带键盘(minikeyboard)

10)装置工作电源
电源电压:220VAC±20%或DC85—DC242V
功耗:<30W
11)工作条件及环境要求
工作温度范围:-10℃—+45℃
相对湿度:≤95%(无凝结)
大气压:86kPa~106kPa
:
1)IEC60870—5—103:1997
2)GB/T13729-1992远动终端通用技术条件
3)GB/T6162-85静态继电器和保护装置的电气干扰试验
4)IEC61000—4-2静电放电抗扰度试验
5)IEC61000—4-3辐射电磁场抗扰度试验
6)IEC61000—4-4快速瞬变电脉冲群抗扰度试验
7)IEC61000-4-5冲击(浪涌)抗扰度试验
8)IEC61000-4—6电磁场感应的传导骚扰抗扰度试验
9)IEC61000-4—8工频磁场的抗扰度试验
-7-:.
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10)Q/DZ410。1-1998远动终端第1部分:直流采样远动装置
11)Q/-1998远动终端第2部分:交流采样远动装置
12)Q/—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
,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。

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
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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,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/
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,,

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-,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。
(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

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
,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
-9-:.
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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。
(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。

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。

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.

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.

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MCU(背视)
J1J4
I/OIEDNETCPUPWR
J4J11CLK+1T1+/B1-
112CLK-2T1-/A1
J23CAN+3R1+
4CAN-4R1-
5T+/B5T2+/B2
RX
6T-/A6T2-/A2
7R+7R+
TX8R-8R-
99TXD1
1010RXD1
1111DTR1
J31212GND1
1313TXD2
1414RXD2
RX
1515DTR2
TX1616GND2
1616
图MCU外部接线端子定义
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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
.
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.
:
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
-12-:.
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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。

,它主要用于LCD显示内容的选
择切换。
光标上移键
取消键上翻一页键
菜单键下翻一页键
光标左移键光标右移键
确认键光标下移键

装置操作按键布置如图3。2所示。
-13-:.
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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”
(取消键),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.

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”
组态软件决定.
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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.
5。1开关量信号输入采集模块NSD500—DIM
。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50V
5。1。3SOE分辨率:≤1ms
5。1。4抗干扰指标:
a)快速瞬变:4级
b)抗浪涌:4级
:
a)绝缘电阻:≥50MΩ
b)绝缘强度:2000V50Hz/1分钟

a)CAN网络接口
b)调试串行口

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
-15-:.
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c)软件滤波时间用户可定义,如不定义则缺省为50mS
:
现场信号
1
R
S1
DIMS2
S3
1
2
S22
S23
25S24
26
SCOM
220V/110V
(背视)+(-)-(+)
光电隔离26
外部接线
-DIM模件输入端子及接线信号电源示意图
-16-:.
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5。2开关量信号输出模块NSD500—DOM
5。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、30VDC
d)输出脉宽:可定义

a)快速瞬变:4级
b)抗浪涌:4级
5。2。4绝缘性能:
a)接点间:1000Vrms
b)相邻接点间:2000Vrms
c)接点与线圈间:3000Vrms
5。2。5对外通讯口
a)CAN网络接口
b)串行调试口
。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外扩NSD500—RLY插箱扩展。
-17-:.
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被控对象
1
DO1+
DOMDO1-
1DO2+
2DO2-
DO12+
25DO12-
26
(背视)内部隔离26外部接线
-DOM模件输出端子及接线示意图
-18-:.
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—AIM
5。
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。:
a)输入信号点数:8点
b)输入信号类型:0—5V或4—20mA(0-20mA)DC
c)输入信号隔离措施:采用继电器隔离
:%
:
a)快速瞬变:4级
b)抗浪涌:4级
5。:
a)绝缘电阻:≥50MΩ
b)绝缘强度:1000Vrms
。6对外通讯口
a)CAN网络接口
b)串行调试口
。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)
-19-:.
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1
AI1+
AIMAI1-
AI2+
1
2AI2-
AI3+
AI3-
AI4+
AI4-
AI5+
AI5-
AI6+
AI6-
AI7+
AI7-
AI8+
AI8-
25
26
(背视)26外部接线
-AIM模件输入端子及接线示意图
-20-:.
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—ACM
。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.
:
a)输入电压:、Y0、V型接法
b)输入电流:AC5A或1A(订货时须注明)
c)输入隔离措施:采用变压器隔离
。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:%
c)频率:%
5。:
a)快速瞬变:4级
b)抗浪涌:4级
:
a)绝缘电阻:≥50MΩ
b)绝缘强度:2000Vrms
5。:
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。
-21-:.
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5。:
ABCN
ACM1
Ua
1
Ub
Uc
Un
Ia
Ia’
Ib
Ib'
12Ic
Ic'
12
(背视)
内部回路外部接线
-ACM输入信号端子及Yo接线示意图
ABCN
ACM1
Ua
1
Ub
Uc
Un
Ia
Ia’
Ib
Ib'
12Ic
Ic'
12
(背视)
内部回路外部接线
-ACM输入信号端子及Y接线示意图
-22-:.
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ABCN
ACM1
Ua
1
Uc
Un
Ia
Ia’
IX
接任意交流电流
IX'
12Ic
Ic'
12
(背视)
内部回路外部接线
-ACM输入信号端子及V形接线示意图
-23-:.
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—PTM
5。5。1功能:
NSD500—PTM模块用于采集6路交流电压信号
。2输入信号:
a)输入信号点数:6路PT信号