NS3261AD合并单元技术使用说明书

1、基于 IEC61850合并单元 NS3261AD 技术使用说明书目录第一章 合并单元概述 ··········································

2、83;·················································

3、83;··················· 1 1.1 简介 ·····························

4、;··················································

5、;················································1 1.2 合并单元定

6、义 ·················································

7、3;·················································

8、3;··········· 2 1.3 合并单元功能结构图 ····································

9、;··················································

10、;·············· 3 1.4 合并单元的采样值映射模型 ································

11、83;·················································

12、83;····· 3第二章 合并单元模件 ··········································&#

13、183;·················································&#

14、183;··················· 6 2.1 合并单元模件功能 ···························

15、3;·················································

16、3;··························8 2.2 合并单元端子定义 ·····················&

17、#183;·················································&

18、#183;······························12第三章 合并单元人机界面(MMI ················

19、··················································

20、······················· 14 3.1 LED显示 ························

21、3;·················································

22、3;········································· 14 3.2 LCD显示 ······&#

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24、183;·················································&#

25、183;········· 14第一章 合并单元概述1.1 简介IEC61850标准强调未来变电站自动化系统的开放性、互操作性以及技术发展和功能应 用的可扩展性,强调设备数据模型标准、完整、规范,可实现间隔层设备和站级设备对过程 层信息的共享,因此可以看出过程层设备是实现基于 IEC61850标准的变电站自动化系统的 基础。目前,实现传统变电站自动化系统向满足 IEC61850架构的变电站自动化系统方案有 两种过渡方法,一方面在站级应用如变电站和控制中心通讯中采用 IEC61850语义,站级应 用和间隔层

26、应用采用协议转换的模式和传统变电站自动化系统接口, 即从变电站自动化系统 的上端开始实现 IEC61850模式;另一方面直接从过程层开始研发满足 IEC61850标准的过 程层设备,奠定 IEC61850标准的数据基础,然后推动在 IEC61850架构下的各项功能应用; 本装置即是从后一思路出发而开发成功的过程层的主要设备:合并器单元(Merging Unit 。 按照对 IEC61850标准的理解和目前国内外基于 IEC61850标准的研究和试验, 推出 IEC61850的整体架构如图 1.1所示,合并器单元为该架构的过程层设备。 图 1.1 基于 IEC61850的变电站自动化架构和合并器

27、单元示意近年来, 电子式互感器的研究开发已取得了一定的成果, 国内也有一些公司研制的电子 式互感器已挂网运行, 但电子式互感器能大规模应用在变电站内的各种条件尚未成熟。 针对 这一情况,本合并单元主要面向传统的 PTCT ,将传统 PTCT 的电压电流量进行同步采样, 按照 IEC61850标准构建采样值模型和映射,并向二次保护控制单元上送同步采样值,奠定 IEC61850标准下的数据基础,以此来推动 IEC61850架构下的各种功能应用。MU 可下放安装在开关小室,利用光纤以太网向二次保护控制单元传输数字化的采样 值,使变电站二次接线概念彻底改观。 MU 的使用将简化施工现场的电缆连接,减少

28、占地面 积,具有较大的工程价值。1.2 合并单元定义合并单元(Merging Unit的定义在 IEC60044-7/8中首次给出,其主要功能是同步采集 多路(最多 12路电流、电压信息并按标准要求的格式组帧发送给二次保护、测控设备。 IEC60044-7/8规定数据集名称(DataSetName 只能为 01H 和 FEH 。当 DataSetName =01H 时为通用用途的数据通道布局,如图 1.2所示: 图 1.2 DataSetName=01H 时合并单元的数据通道定义为满足特定的用途, DataSetName = FE H允许制造厂自由分配各信号源的数据通道。 制 造厂必须提供特殊

29、数据通道布局(各数据通道的数值、参考值和标度因子的信息,以便正 确配置二次设备。IEC61850-9-1所定义的合并单元很大程度上参考了 IEC60044-7/8的定义,增加了以太 网传输模式以及状态量的数据集:DataSetName = 02 H。通用数据集 DataSetName = 01 H的 定义雷同 IEC60044-7/8的定义, 但对 IEC60044-7/8所规定的特殊数据集 DataSetName = FE H未做定义。从图 1.2可以看出合并单元有以下 3个功能模块 :(1同步功能模块。在正确识别外部输人的同步脉冲时钟信号(一般来自于 GPS 接收机的 输出后,合并单元给各

30、路 A/D转换器发送同步转换信号。(2多路数据采集和处理功能模块。这是与电子式互感器进行接口的主要功能模块。在合 并单元给多路 A/D转换器发送同步转换信号后, 将同时接收 12路通道的输出数据并对其有效性进行校验。(3数字通道输出模块。用于将各路采样值数据进行组帧并发送给保护测控设备。此功能 体现了 IEC 60044-7/8和 IEC 61850-9中合并单元功能实现的主要区别。前者是基于 FT3链 路层进行曼彻斯特编码发送,由于传输速率比较慢 (编码前为 2. 5 Mbit/s ,限制了采样率,不 适用于对采样率要求较高的计量和差动保护等, 后者是基于 IEEE8802-2和 ISO/I

31、EC 8802-3, 即通过以太网进行发送,速度可达 100 Mbit/、甚至更高,相对于 IEC60044-7/8,其应用更 为广泛。1.3 合并单元功能结构图 图 1.3 MU的功能接口示意图图 1.3为合并器单元的功能接口示意图。 MU-GPS 授时单元通过光纤或 RS485将 1PPS 和时标信号送入合并器单元的 GPS 模块进行时钟同步,大部分情况下,当地的变电站、发 电厂只需要一台 GPS授时单元给所有的 MU 提供同步时钟即可。同步数据采样模块(DSP 板有一个高速 DSP 芯片,由 GPS 模块进行时钟同步。传统的 CT/PT信号、 OCVT 的模拟 输入量全部由 DSP 板负

32、责处理, DSP 板上集成有高速以太网芯片,直接在链路层以 IEC61850-9-1格式将采样值单向传送到二次保护控制单元。 CPU 通讯模件采用 32位 CPU , 含实时操作系统,含有 2个光纤以太网通讯接口。1.4 合并单元的采样值映射模型1.4.1 基于传统 PTCT 的合并单元标度因子3根据 IEC60044-7/8标准,当电子互感器的一次输入为额定值时,其额定二次输出的标 准方均根值如表 1所示。当 rang-flag = 1时,保护用 ECT 的范围由 25倍额定电流变为 50倍额定电流。表1 电子互感器数字输出额定值测量用 ECT (标度因子 SCM 保护用 ECT(标度因子

33、SCP EVT (标度因子 SV 额定值 (range-flag = 02D41 H(十进制 1158501CF H(十进制 4632D41 H (十进制 11585额定值标度范围 (range-flag = 12D41 H(十进制 1158500E7 H(十进制 2312D41 H (十进制 11585本合并单元主要基于传统的 PTCT , 因此不能完全套用 IEC60044-7/8的标准。 根据实际 应用,我们制定的标度因子如表 2所示:表2 传统互感器的数字输出额定值测量用 CT (标度因子 SCM 保护用 CT(标度因子 SCP VT (标度因子 SV 模拟额定值数字输出额定值2D41

34、 H(十进制 1158500E7 H(十进制 4632D41 H (十进制 115851.4.2 合并单元的映射实现IEC61850标准对合并单元的采样值传输服务功能划分了两种不同的映射方法,即 IEC61850-9-1和 IEC61850-9-2部分。 IEC61850-9-1在很大程度上遵循了 IEC60044-7/8,输 入交流通道为 12路,数据帧格式固定,采用点对点或一点对多点的单向通讯方式,此外还 增加了反映开关状态的二进制输入信息和时间标签信息, 通讯采用以太网的链路层底层协议 完成。IEC61850-9-2除了支持直接映射到数据链路层的“ SendMSVMessage ”服务外

35、,还支持 向 MMS 的映射,可以重新配置输入通道数、采样频率等参数,支持对数据集的更改和对数 据对象的直接访问,可灵活配置帧格式。由于 IEC61850-9-2涉及到较为复杂的 MMS 协议, 同时对通讯网络性能有很高的要求,目前有一定的实现难度。本文主要采用 IEC61850-9-1, 待技术成熟后可过渡到 IEC61850-9-2。IEC61850-9-1通过特殊通信服务映射(SCSM 将合并单元的信息模型映射到以太网的 数据链路层,其 MSV 以太网帧格式如图 1.4所示。4 图 1.4 IEC61850-9-1的 MSV 帧格式5第二章 合并单元模件合并器单元为 1/3机箱,采用背插

36、式结构,插件从装置的背后插拔,带有插座的底 板位于机箱的前部。装置面板包括全汉化大屏幕液晶、工作指示灯、键盘等,安装于底 板的前部。装置的组成有以下几部分:主电源插件 (PWR、交流量插件 (AD、 GPS 对时插件 (GPS、同步数据采样插件 (DSP、通讯网板插件 (CPU、 、液晶键盘面板以及背板。各插 件的位置如图 2.1所示。 图 2.1、 合并器单元的插件位置图(整机箱背视图6NS3261背面端子图 图 2.2、 合并器单元背面端子图7 2.1 合并单元模件功能1、 电源插件 (PWR插件 :输入电源:220VAC(-15%+15%, 220VDC(-15%+15%,支 持混合双电

37、源输入模式,实现电源模块的热备用;输出:+5V(5A 、±12V(0.6A 、 +24V(0.6A 。POWER220V+220V-24V24VGDCCLODE+DCCLOSE-电源开关2、 遥信开入量 /GPS插件 (DI:16路遥信量输入(220V ,遥信分辨率达 2ms 。 同时接收 GPS 同步对时单元的 1PPS 信号和时标信号 YX3、 交流量插件 (AC/ACS:交流量插件有 AC 和 ACS 两种,其中 AC 为传统 PT 、 CT 板; ACS 为接光电互感器 模拟小信号板。 均为 12路模拟交流量输入(7I +5U 。ACIa Ib Ic Iabh Ibbh Ic

38、bh Ia' Ib' Ic'I0 Ua Ub Uc U0 UmI0'Ua'Ub'Uc'U0'Um'ACACS ACS 板端子定义 :外端子IN6IN12定义 Ibbh Icbh4、 同步数据采样及以太网通讯插件 (CPU:该模件是合并器单元的关键模块, 采用高性能数字信号处理芯片完成同步采样测量功能;采用大输入动态范围(±10V , 16位 采样精度的 ADC 完成高精度的交流采样。 CPU 通讯模件采用 32位 CPU ,含实时操作 系统,高速以太网芯片接口,用以高速发送 IEC61850格式的采样值数据到二次保护控 制设备。 CPU2.2 合并单元端子定义1、电源板 (PWR:端子 501为工作电源 220V+端子 503为工作电源 220V-端子 505为 24V端子 507为 24VG端子 509为 DCCLOSE+端子 510为 DCCLOSE-2、同步数据采样及通讯网板 (CPU板:上面为装置 2