数字化NS3560综合测控装置技术使用说明书

1、NS3000S智能变电站系统NARI国电鬲瑞NS3560变电站综合测控装置技术使用说明书圏电南瑞科技股份有限公司2010年9月NARI倒电高瑞#NARI倒电高瑞NS3560变电站综合测控装置技术使用说明书（资料版本号:V3. 02）编写:斌、闫承志、彭奇张敏、沈健、赵东坡 谢黎、梅德冬审核：黄国方批准：徐石明日期：2010年9月目 录第一章概述11.1主要功能112型号分类313硬件组成41.4技术指标61.5引用标准6第二章测控功能92.1交流晴采集92.2开关鼠采集1023遥控输出112.4检修功能11第三章同期合闸1231断路器合闸方式123.2幅值补偿和相角补偿1333断路器手动介闸闭

2、锁接点输出143.4断路器合闸同期功能投入和退出14第四章全站防误闭锁154.1防误闭锁逻辑154.2遥控闭锁1543防谋闭锁接点164.4联锁/解锁16第五章同步相量175.1同步相翁定义175.2同步相最计算1853计算相角校正因子185.4装置动态同步相最容最185.5装置功能19第六章暂态录波20第七章对时功能267.1对时系统介绍267.2 IEC61588 对时2673 IRIG-B 对时267 4系统对时源选择27第八章站控层通信283NARI国电启7瑞8.1与后台系统通讯288.2与数据集中器(DC)系统通讯28第九章 过程层数字化接口299.1. 数字化接1板总体框图299.

3、2. 装置虚端子定义309.2.1遥信虚端子定义309.2.2遥测虚端子定义309.2.3遥控虚端子定义309.2.4苴流最虚端子定义309.2.5 IEC61588 对时.30第十章人机界面3110.1 概述3110.2装置面板3110.3液品显示32第十一章装置结构4311.1 机箱4311.2 电源模件 DCDB (DCDB1) 44113 CPUS(CPUSF)模件4611 4交流变换模件ACS4811-5过程层网络接口模件DAC5011-6控制输出模件DOL50117开关翁信号输入采集模件DIA(DIAl)51第十二章.组态软件5312.1 概述5312 2操作说明53附录A NS3

4、560装置外形尺寸65#NARI国电高瑞第一章概述I询变电站稳态数据主耍苗远动系统（SCADA）采集、动态数据主耍仃广域测彊系统（WAMS）采集、暂态数据主耍冇继电保护、故障录波系统采集，各系统相互独立，时标不统 一，数据不能共享，不利爭故分析及调度系统进行状态佔计等髙级应用。在变电站间隔 12套测控装置屮实现个间隔的三态数据采集和控制，装宣既完成稳态数据采集、状态 信号采集、遥控操作、同期操作、防误闭锁操作等常规远动功能，又实现同步相定釆集计算、 故障求波功能、电能质届功能等。在间隔层装置统一三态数据的数据源，同步三态数据时标, 并进行标准化，实现数摇共享。NS3560系列变电站综合测控装置

5、是以变电站内一条线路或台主变为监控对象的智 能监控设备。它既能够实现木间隔的远动功能，如交流采样、状态信号采集、同期操作、刀闸 控制、全站防误闭锁功能,又能够实现广域同步相童的测鼠，同时具有故障录波功能,是 多功能间隔层智能电了设备。1. 1主要功能NS3560装置由一个标准6U机箱（半机箱和标准I/O模件等组成。其主要功能如F: 三态功能合一。 完善的变电站测控功能 完善的广域同步相昴测駅功能 完善的故障录波功能 强人的网络功能 站控层采川双T兆以太网和双百兆以人网，支持VLAN 过程层采用光纤以太网，支持GOOSE协议和IEC61850-9-2采样值标 准 比它智能设备与间隔层测控单尤共享

6、网络通道 支持IEC61850标准 支持IEC61588精确对时协议 支持IEEE std 1344标准 完善的对时和守时功能NARI倒电冻7瑞 支持光纤IRIG-B码对时 支持485电f- IRIG-B码对时 支持光纤秒脉冲对时 IEC61588网络对时协议 采用高精度温补晶振，支持长时间高精度守时 全站逻辑闭锁功能 全站数据共享，实现全站控制操作的逻辑闭锁 各出丨I操作都经过逻辑闭锁判断 各出I I对象典有独沉的逻辑闭锁接点输出 断路器同期介闸功能 支持断路器的差频合闸、同频合闸和无压合闸功能 支持同期点两侧电压的幅值补偿和相角补偿功能 支持同期电压口动切换功能 交流采样 支持数字采样和传

7、统模拟采样两种交流采样方式 数字采样支持IEC61850-9-2采样值标准协议 模拟采样根据对时信号同步采样 模拟采样频率高达10kHz,即每周波采样200点 采用16位高精度AD转换器。 采用数学算法，信号频率变化时仍然确保并态数据的测磧轿度 频率采用快速高精度软件算法，绝对精度优J： 0.003Hz,分辨率达 到0.001Hz 电网谐波监视功能 监视电压总谐波畸变率THDU和电流总谐波畸变率THDi 监视电压219次谐波含仃率HRS和电流219次谐波倉仃率HRH 精确的同步相帚测杲功能 动态计算三相电压、电流、正序电压、正序电流的相鼠 计算频率初定为毎10ms计算一点，即100Hz 相鼠时

8、标帶确同步，时标楙度优微秒，相位测灵谋差在0.2度 以内 高速相彊计算和传输，从相啟计算开始到送到主站的延迟时间约7 5ms15 5ms 完善的故障录波功能 完普的康动条件，支持暂态故障录波和动态扰动录波 貝有全域启动命令的发送和接收，以记录特定的系统扰动数据 符ANSI/IEEEC37. 111-1991 (COMTRADE)的耍求 录波时标将度优J： 1微秒 大存储容鼠：连续模式： 二14天，触发模式：=100次： 人机界而新颖 采用480*272人屏幕彩色触模液品显示器 实时显示本间隔一次主接线图 显爪故障录波波形 组态方便。 灵活的组态工几 可在当地或根据主站的命令来修改系统的构成 安

9、全可靠 继电器出丨I由以CPU共同控制 出丨I经过全站防误闭锁逻辑判断 所仃插件按EMC最高级标准设计 输入、输出分开，强弱电分开 采取多种隔离措施 出II继电器返校 硕件电源消失接点信号输出1.2 型号分类装置为单尤式三态综合测控装置，主要进行变电站内线路的稳态、动态、暂态数据釆 集和控制，可以进行电压、电流、功率、频率的测眩，同步相届的测吊，故障录波，交流采 样频率为每周波采样200点：状态杲的采集，SOE时间分辨率为1亳秒；控制最输出，断 路器可以进行同期介闸，每路遥控输出町以经过防谋闭锁逻辑判断，防谋闭锁逻辑町以组 态，同时装置还可以输出相应的防谋闭锁接点进行运行人员手动操作的防谋闭锁

10、。根据变 电站自动化的应用蛊求，NS3560测控装置主耍令以卜儿个标准配置。标准配置装置容彊如 衷1. 1所示。表1.1 NS3560系列标准测控装I/O容量及功能一览表型号NS3560AANS3560ADNS3560DD交流信号输入5PT+7CT5PT+7CT9-2采样值输入支持过程层GOOSE支持支持模拟开入60+515+560+5控制对象888同期功能有有有全站防谋闭锁有有仃闭锁输出888在线组态冇冇冇谐波监视同步相駅有有有故障录波有仃仃双千兆+双百兆 以太网有有IEC61850支持支持支持1) NS3560AA空：半层6U插箱结构，适用J： llOkV500kV线路、母线分段、主变单侧

11、等。 装置采集三路线电压Ua、Ub、Uc.线路同期电压Usa、零序电压3U0、三相测届电流 la、lb、Ic、三相保护电流la、lb、Ic、零序电流或电抗器电流等十二路交流信号。测 彊汁算各路电压、电流的仃效值、同步相吊、谐波总畸变率和219次各次谐波的畸 变率，并计算三和电压的仃效值、仃功功率、无功功率、功率因索、母线电压频率、同 期电压频率、同期电压和母线电压的相位差等电气氐 采集60+5点遥信信号(其 中60路外部遥信信号、5路内部开入信号)。控制八个对彖，对每个对象进行经过 防误闭锁逻辑的分、合操作和手动闭锁操作，防谋闭锁逻辑町以组态。装胃输出八 路防误闭锁接点进行相应手动操作的防误闭

12、锁。第一路控制对象的合闸貝冇同期功 能。对暂态故障和扰动进行故障录波。2) NS3560AD*!； NS3560AD型装鬼耳本功能和NS3560AA +|同，装炭采集路线电压 Ua.Ub.Uc.线路同期电压Usa、零序电压3U0、三相测量电流la、lb、Ic、三相保护电 流la、lb、Ic、零序电流或电抗器电流等十一路交流信号.Jt过程层支持GOOSE协议, 可以通过GOOSE协议采集遥信、遥测或进行控制输出。3) NS3560DD熨：NS3560DD熨装置呈本功能和NS3560AA相同，其过程层采用光纤或 以人网接收介并单尤发送的來门电子式互感器的采样值信号，可以通过GOOSE协 议采集遥信

13、、遥测或进彳J：控制输出。1. 3硬件组成NS3560测控装置结构框图见卜图11。图屮CPU模件通过内部总线与其它I/O模件数 据交换，通过光纤IRIG-B码対时或485电平IRIG-B码对时信号实现时间同步。NS3560模件 功能如表1. 2所示。5NARI国电高瑞HUG-BW对时信号1588 &PD 网双 SCADA 网图1. 1 NS3560测控装賢结构框图表1. 2 NS3560系列测控装置模件功能一览表型号名称上要功能1NS3560- CPUS （或 CPUSF）中央处理模件三态数据采集计算，故障录波控制出丨丨. 防谋闭锁，四路百兆以人网通信，实现 IEC61588对时，实现光纤IR

14、IG-B对时同 步。实中CPUSF支持两路ST接II的光纤 以太网和两路电以人网。2NS3560-MMI人机接口模件提供当地显示及操作人机接1 1界1何3NS3560-DIA （或DIA1）开入采集模件45点开入信号采集其中:DI A :220V 电源；DIA1:110V 电源4NS3560-ACS交流变换模件5PT+7CT交流输入（三相电压、三相测量 电流三相保护电流零序电压、线路同期 电床、零序电流或电抗器电流）5NS3560-D0L继电器输出接II模件8个控制输出对彖的分、介输出，于动同 期闭锁输出6NS3560-DAC过程层接II板实现會能变电站过程层接1丨，双路光纤 以A网，双路电以

15、太网，通过高速串丨1 和CPUS （或CPUSF）模件进行数据交换， 实现 IEC61588 对时，实现 IEC61850-9-2 采样值接收，实现GOOSE协议7NS3560-DCDB （或DCDB1）电源模件和开入模件提供装电电源，采集15点开入信号，同 时提供8个控制対象的闭锁输出接点 其中:DCDB:220V 电源;DCDB1:11O 电源8NS3560-BB机箱背板电源.信号线连接1. 4 技术指标NS3560测控装置主要技术指标如表1. 3所示。表1. 3 NS3560单元测控装置主要技术指标名称性能1交流借兮采集椅度电压、电流:0. 2%：功率、功率因数:0. 5%：频率：0.

16、005Hz2对时同步精度Wlus3相位测星精度W02度4相位测届频率每10ms计算一点,即100Hz5相量计算和传输速度从相磺计算开始到送到主站的延迟时间约7. 5ms-15. 5ms6录波存储容起连续模式： 二14天，触发模式： 二100次7SOE分辨率Wlms8同期操作功能具有9全站逻辑闭锁功能具有10输出继电器容呈8A 250VAC； 8A 30VDC11电磁兼容快速1瞬变：4级：抗浪涌：4级；静电放电：4级；辐射电磁场：3级：传导頤扰：3级：工频磁场：5级：脉冲磁场：5级：阻尼振荡磁场：5级； 振荡波（振铃波）：4级； 阻尼振荡波：3级12电源电压220V或110V 允许偏差：-20%

17、+15%13电源消欠信弓输出具有14功耗0)(ak 有效值或直流起越上/下限启动： 突变最启动； 序分量心动： 频率上/下趣限启动：频率变化率启动；21NARI国电启瑞开关量变位启动；网络命令启动等。6.1.3扰动记录的启动停止第6. 1.3节中定义的所冇心动方式均可启动录波。记录停止条件为：缓冲区满或者全部 启动元件复归并延时3秒。6.1.4定值整定离线整定定值。6. 2故障录波文件分析软件故障录波文件分析软件用读取Comtrade故障录波文件，并将打开的历史数期以波形、 表格等形式直观表现出來。6. 2.1故障录波分析软件主界面Comtrade故障录波分析软件主界面女II卜:标题栏，菜单栏

18、.和快捷匸具栏的功能和标准Windows使用相同：菜单栏各项功能将 稍后介绍。在丁具栏最右侧是翻页按钮，当数据文件通道个数超过8个时将分页显示并个通道， 这两个按钮用于前后翻页。主视图部分的分割线虫侧是名称视域，用J显示通道名称的相关信息，并H显示相关#NARI国电集7瑞NARI国电集7瑞1ItDCO1 U?)M4. n? 5；S jodo r|T 10ODC)JaLCh_rco2i-oo_aco:- MX)LCh_rCT25_O0_9WDLCLE：7JMLX0LCh.g： 3.00.000OLCh_rwJ_OD_OWa. .iiiiiiiiiliiiiiiiiiliiiiHiiiliiiii

19、iiiihiiiiiiiihiHiiiiihiiiiiiiihiiiiiiiihi iiiiiihimiiiihiiiiHiiliHiiiiiihiHiiiiihiiiHiiihiiiiiiiihiii 山 iihiiiuiDnw ?m 40nf. 6(lmft ROmn ir)n(nHOnn; lffimi; IMms PODmii 77Hmn ?4nms ?SOms ?R0m JOOmi; 370niNARI国电冻7瑞6.2.2菜单指引说明23NARI国电冻7瑞#NARI国电冻7瑞文件:打开打印设置报告预览 故障报告打印菜单指引：/弹出打开文件对话框,打开指定文件打印页面的设置预览耍打印的

20、文件页面使用打印机打印编辑：剪切通道复制通道粘贴通道删除通道同windows的剪切效杲，对彖是一个分析数 据通道/同windows的复制效果，对象是一个分析数 据通道/同windows的粘贴效果，对彖是一个分析数 据通道/将当前选定通道删除恢复波形原始形状 水平放大水平缩小注释框将波形显示视域波形恢复1:1的比例 /横向放大波形视图,上限是8:1 /横向缩小波形视图，卜限是1:8 /在波形显爪视域添加一个文字注释故障分析：谐波饼图基波矢最分析移动浏览/点击浏览显示值：瞬时值有效值直流分彊某波二次谐波二十次谐波波形计算：求和求差相乘/打开诸波分析子视图打开矢鼠分析图选择浏览方式，建议点击浏览以便

21、卩省系统 资源点击将在名称视域的选泄通道显示指定点 的数拥瞬时值点击将在名称视域的选定通道显示指定点的 数据有效值（均方根值）点击将在名称视域的选泄通道显爪指定点的 数据谐波直流分量值/点击将在名称视域的选定通道显示指定点 的数据基波值点山将在名称视域的选定通道显示指定点的数据二次到二十次谐波值/将选定的2个通道数据做欠吊加操作，画出 新的数据通道波形将选定的2个通道数据做欠杲减操作，師出 新的数据通道波形/将选定的2个通道数据做欠磺乘操作，曲出#NARI国电高瑞求商新的数据通道波形将选定的2个通道数据做欠届除操作，画出 新的通道波形负序将选定的3个通道数据做负序计算操作，画正序出新的数据通道

22、波形将选定的3个通道数据做正序序计算操作，零序画出新的数据通道波形将选定的3个通道数据做零序计算操作，画 出新的数据通道波形谐波计算220次谐波值，画出新的谐波通道波 形相角相角差/计算选定通道的相角，画出新的相角波形图 将选定的2个通道的相角数据做减操作，画功率因素出新的数据通道波形以选定的2个通道为某准计算功率因素，画有功功率出新的数据通道波形以选定的2个通道为妹准计算有功功率，画无功功率出新的数据通道波形以选定的2个通道为某准计算无功功率，画出新的数据通道波形延时将选定通道的波形滞后指定的时间，画出新 的数据通道波形绝对值/将选定的通道的数据做绝对值操作，価出新平方的数据通道波形/将选定

23、的通道的数据做平方操作，画出新的帮助：关于数据通道波形/软件版本和版权信息6.2.3快捷工具栏指引说明快捷工典栏指引： 菜单栏中的常用功能可以直接点击工眞栏相应图标实现，凰标悬浮在各个图标上 方可以看到该图标功能的注释，说明和功能实现均和菜单的相应项目相同。 在匸具栏最右侧是翻贞按钮，当数据文件通道个数超过8个时将分页显示各个通 道，这两个按钮用丁前后翻页显示相应通道。 快捷工口栏注释框按钮右侧紧挨的是：“左时标线，右时标线”按钮。讯标点击后 图标变更为“卜陷”样式，再点击“波形显示视域”即可画出时标线，如卜图： 此时右击限标，选择“锁圧时标”即町锁定时标线，作为初始时间标记。再点击另 i个时

24、标线图标至“卜陷”样式，即可心用另一个时标线，作为结束时间标记。如 下图： 再次点击时标线图标冋复原有样式即可取消时标线的显示。第七章对时功能7.1对时系统介绍测控装置能接收GPS模块IRIG-B码对时、IEC61588对时两种对时源并能根据两种对 时源状态门动切换到垠佳对时源，当所仃対时源均失效时装置门带的高辎度恒温晶振可以 守时。CPU板15881PPSCLK8313CLKvIPPSi4PP卜CLliCLKFPGA8313CMDLKPS1588DAC板图7.1对时系统图7. 2 IEC61588 对时IEC61588对时可以在主CPU fll DAC板的MPC8313实现,具有两路独立的对时网口。 两跻对时根据IEC61588对时原理分别处理对时报文，并计算MPC8313和主钟的时间差， 宙饋佳主时钟算法从两路对时中选择 路作为主对时源，并输出年刀口时分秒和lpps给 FPGA,如果经过算法判断两路对时均无效，则年月H时分秒输出为0oFPGA根据年月II时 分秒是否为0判断当前IE61588对时仃效性。7.3 IRIG-B 对时装置能接收光纤IRIG-B码对时信号和485电平IRIG-B码对时信 认CPUS(CPUSF)模件的J1为光纤IRIG-B码和485电f IRIG-B码対时信弓切换跳线开关.为J1的1、2対接时为27NA