《NS3261AD合并单元技术使用说明书.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《NS3261AD合并单元技术使用说明书.docx（18页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、基于IEC61850合并单元NS3261AD技术使用说明书编写:版本号:V1.0目录第一章合并单元概述 1 1.1 简介 1 1.2合并单元定义 2 1.3合并单元功能结构图 31.4合并单元的采样值映射模型3第二章合并单元模件 6 2.1合并单元模件功能 8 2.2合并单元端子定义 12第三章合并单元人机界面(MMI 143.1LED显小 14 3.2 LCD 显小 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
2、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
3、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。间隔层合并II合传酶C T/FT.光C17PT. 一次设备Iw智能设普图1.1基于IEC61850的变电站自动化架构和合并器单元示意近年来，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，
4、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 D
5、ataSetName =01H时为通用用途的数据通道布局，如图1.2所示：右相电流传感湍输出二次交换f测显）口和电流传感器粉止二次变换（保护）|h相山流和腓器输山二次变换匚相电流传感港就山二枚变换保护）数字中性点Ell渔输；十一次变拯1合并单）匕明日印程unit）J * * i t -二相电压传辅濯摘出二次交换h相电1、传感器箱出二次变换M 傅医传械祸循山二次虫投中性戊电库输：1次交换用线电亟输出次变模图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数据通道布局(各数
6、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，合并单元给各路A/D转换器发送同步转换信号。(2多路数
7、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/IEC 8802-3，即通过以太网进行发送，速度可达100 Mbit
8、/、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
9、。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SCPEVT （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
10、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SCPVT （标度因子SV模拟额定值数字输出额定值2D41 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-
11、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“ SendMSVMessageB务外，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，
12、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内*/产冒1二中7帆1L帕1C I帚/HLWU也力16独”胤5G优.九级如二片/段壅1LU 人|1 V).1 klPMTT1O* FrrASIT. 1 * |. i. / I - rJ.22AS 重 TT JL 不 蛀 咖 Xk2皿打之/2-立*什ro?z *1L%u,胃1典割盘冬竹2瓢比才。也浓2:科峪叶一中,济i2的比帆1 iUFK2沛 J= 1
13、j 11J2重TJS13r 地 小 她架辰H W1-12 的 L”2 1132定件败瑞2E样地卓iBE1宣侬a 31. 5 D TJ 才足招 加 出ASDtrJW 九工睡”点也1壮掠懦*1也奉1 & tft产2个钛&拼研22机&*/保府4 + F川M撼3*F1电隼1自己阀阀本V14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
14、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图2.1、合并器单元的插件位置图（整机箱背视图背面端子图见图2.26NS3261背面端子图图2.2、合并器单元背面端子图P0兆Efwiwn iTH4Ima1 LU Lili ST：E出吕号j!lj aJTLCFD2.1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%,支持混合双电源输入模式，实现电源模块的热备用；输出:+5V(5A、 由2V(0.6A、+24V(0.6A 。POWER220V+220V-24V24VGDCCLODE+DCCLOSE-
15、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 。ACla Ib Ic labh Ibbh Icbh Ia Ib ICI0 Ua Ub Uc U0 UmI0UaUbUcU0UmACACS里IB1hECID：,阳51 口于El10TI判：rv.附1醒Rbh:L出Ide；LhJIDub1io-/IM般I n昭B宿方:佻33i,e：111s,
16、%111nrACS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（力0V , 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。U J.HCPU2.2合并单元端子定义背面端子图详见图2.21、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
17、 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232串口调试口下面为两对光纤以太网通讯口3、GPS及遥信开入量板（YX:上面为16路遥信：端子1为遥信1端子2为遥信2端子3为遥信3端子4为遥信4端子5为遥信5端子6为遥信6端子7为遥信7端子8为遥信8端子9为遥信9端子10为遥信10端子11为遥信11端子12为遥信12端子13为遥信13端子14为遥信14端子15为遥信15端子16为遥信16下面为两个光纤通讯口，分别对应1pps光纤输入和GPS时标输入4、交流采样 板（AC/ACS :AC板：端子401、401 为A相测量电流Ia、Ia输入
18、端子402、402为B相测 量电流Ib、Ib输入 端子403、403为C相电流Ic、Ic输入 端子404、404为A相 保护电流Iabh、Iabh输入端子405、405为B相保护电流Ibbh、Ibbh输入端子 406、406为C相保护电流Icbh、Icbh输入端子407、407为I0、I0输入端子 408、408为A相电压Ua、Ua输入 端子409、409为B相电压Ub、Ub输入 端子 410、410为C相电压Uc、Uc输入端子411、411为U0、U0输入端子412、 412为B相电流Um、Um输入ACS板端子定义：外端子 定义IN1 IA IN2旧IN3IC IN4 Iabh IN5 Ib
19、bh IN6 Icbh IN7 I0 IN8 UA IN9 UB IN10 UC IN11 U0 IN12 Um 13第三章合并单元人机界面（MMI ）合并器单元系列单元测控装置具有一个 MMI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。 键盘：用于翻阅LCD显示画面，进行当地控制操作。3.1 LED显示合并器单元系 列单元测控装置面板上有6个发光二极管，依次为：1PPS:装置通过光纤或 RS485与GPS同步对时模块相应的端子连接后，NSP100 GPS若 同步对时单元至少接收到一颗卫星信号，则该灯闪烁；GPS时标：装置通过光纤或 RS485与GPS同步对时模块相应的端子连接后，该灯闪 烁；运行：当CPU模件插在装置的相应 位置时，正常运行时，该灯每隔 1秒闪烁1次；网口 1:光纤以太网1通讯正常时 该灯闪烁 网口 2:光纤以太网1通讯正常时该灯闪烁 告警：当PMU1模件发生 SOE事件时，如卫星信号失步等，该灯被点亮；3.2 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）进行装置整定，可对装置进行采样自校以及参 数整定。14