NSD500技术说明书.docx
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NSD500技术说明书
1.概述
NSD50C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莫件和智能通讯模件。
扩展的I/O模件均为智能模件。
NSD50C单元测控装置各部分功能框图见下图1.1o
双以太网接口
图1NSC50单元测控装置功能框图
NSD5O0莫件功能如下表：
表1.1:
NSD50C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
1
NSD500-NET
双以太网接口模件
提供双路以太网接口
2
NSD500-CPU
CPU模件
数据集成，控制闭锁
3
NSD500-IED
智能通讯模件
与智能设备通讯
4
NSD500-MMI
智能人机接口模件
提供当地显示及操作界面
5
NSD500-DIM
智能开入采集模件
24点开入信号采集
6
NSD500-DOM
智能控制模件
6个对象控制
7
NSD500-AIM
智能直流采集模件
8路直流模拟量信号采集
8
NSD500-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
9
NSD500-DLM
智能断路器控制模件
需同期的断路器控制
10
NSD500-PTM
智能交流电压采集模件
6PT交流输入
11
NSD500-PWR
电源模块
提供装置电源
12
NSD500-BB
背板
电源、信号线连接
13
NSD500-RLY
扩展继电器插箱
与DOMI己套，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
图1.2NSD500装置正视图
NSD50C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NSD50C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1.2给出了NSD50C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
类型及容量。
表1.2:
NSD50C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:
NSD50（智能I/O板对应的测点类型及容量一览表
序号
板类型
DI
DO
AI
PI
1
NSD500-DIM
24
2
NSD500-DOM
12
3
NSD500-AIM
8
4
NSD500-ACM
16
5
NSD500-PTM
16
6
NSD500-DLM
2
16
NSD50係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
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1塚
2.主要技术指标和引用标准
2.1主要技术指标
1）以太网（NSD500-NE）T
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：
0.5%
4）交流信号输入：
（NSD500-AC）
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v0.5VA
交流电流回路，
每相v
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）：
Ua，
Ub，Uc
b）
相电流：
I
a，Ib，
Ic
c）
线电压：
U
ab，Ubc，
Uca
d）
有功功率：
P
e）
无功功率：
Q
f）
功率因数：
COS
g）
频率：
?
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：
0.2%（3U0、，3I0除外）
b）其余：
0.5%
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0-100V交流
功耗：
交流电压回路，每相V0.5VA
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）：
Ua，Ub，Uc
b）线电压：
U
ab，Ubc，Uca
c）频率：
?
d）不平衡电压：
3U0
采取变压器隔离
精度：
a）电压、频率：
0.2%（3U0、除外）
b）其余：
0.5%
6）控制输出（不包括需同期的断路器对象）（NSD500-DO）M
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-DL）M
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：
RS2322口
采用光电隔离
规约可选配
9）人机接口（NSD500-MM）I
LCD规格：
128DOX128DOT
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：
220VACL20%或DC85-DC242V
功耗：
v30W
11）工作条件及环境要求
工作温度范围：
-10C—+45C
相对湿度：
w95%（无凝结）
大气压：
86kPa〜106kPa
10）Q/DZ410.1-1998远动终端第1部分：
直流采样远动装置
11）Q/DZ410.2-1998远动终端第2部分：
交流采样远动装置
12）Q/DZ431.1-1998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
3.1NSD500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。
3.4NSD500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GPS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
I/O
IED
J4
NET
CPU
J1
PWR
—
1
□J2
—
1
—
RX
—-
——
TX
—
——
□3
—
—
RX
…：
—
{）
——
16
TX
J丿…：
16
J1J4
~1~
~CLK+~
~2~
~CLK-~
~3~
~CAN+~
~4~
~CAN-~
5
T+/B
-6~
I-/A
~7~
R+
8
R-
9
10
11
12
13
14
15
16
1
I1+/B1-
~2~
~I1-/A1~
3
R1+
~4~
R1-
5
T2+/B2
-6~
I2-/A2
~7~
R+
8
R-
9
IXD1
10
RXD1
11
DIR1
12
GND1
13
TXD2
14
RXD2
15
DTR2
16
GND2
图MC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
L1
Vcc
正常
故障
L2
控制使能
使能
不使能
L3
合
合动作
一
L4
分
分动作
一
L5
控制成功
成功
一
L6
r操作条件不满足
不满足
一
L7
控制超时
超时
一
L8
远方/当地
远方
当地T
L9
联锁/解锁
联锁
解锁
L10
装置运行
运行
一
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
L14
I/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
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。
4.3按键
装置菜单系统按键布置如图3.1所示，它主要用于LCD显示内容的选择切换。
光标上移键
图3.1NSD500装置菜单系统按键布置图
装置操作按键布置如图3.2所示
5-T
n
1
D
D
D
3
■
DD■a
图3.2NSD500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。
4.4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。
5.1开关量信号输入采集模块NSD500-DIM
5.1.1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
输入信号为
110V时,
门槛值50V
5.1.3
SOE分辨率：
w1ms
5.1.4
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：
》50MQ
b）
绝缘强度：
2000V50Hz／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50mS
5.1.8输入端子及接线示意图：
220V/110V
+（-）-（+）
外部接线
图5.1NSC500-DIM模件输入端子及接线信号电源示意图
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
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：
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
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外扩NSD500-RLY插箱扩展。
527输出端子定义及接线示意图5.2
被控对象
2
<1
—
—
—
厉
—
25
DOM
（背视）
DO1+
DO1-
DO2+
DO2-
内部隔离
DO12+
DO12-
外部接线
图5.2NSC500-DO模件输出端子及接线示意图
5.3直流模拟量输入信号采集模块NSD500-AIM
5.3.1功能
室温、直
。
NSD500-AIM模块用于采集站内的直流模拟信号，例如主变温度、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）DC
c）输入信号隔离措施：
采用继电器隔离
5.3.3精度：
0.5%
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：
》50MQ
b）绝缘强度：
1000Vrms
5.3.6对外通讯口
a）CAN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（>0.5s）
538输入端子及接线示意图
+
1
Al
AI1-
AI2+
AI2-
AI3+
AI3-
AI4+
AI4-
AI5+
AI5-
AI6+
AI6-
AI7+
AI7-
AI8+
AI8-
••q一m1101葫-mlcl%-m@-slol-@lol©-0-lg）l
AIM
（背视）丢外部接线
i
图5.3NSC500-AIM模件输入端子及接线示意图
5.4交流量输入采集模块NSD500-ACM
5.4.1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：
AC57.74V或100V丫、丫0V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5.4.3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：
0.5%
c）频率：
0.2%
5.4.4抗干扰指标：
a）快速瞬变：
4级
b）抗浪涌：
4
升级会员 