1、NSD500 系列高压变电站单元测控装置 技术说明书- 1 -1. 概述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 模件和智能通讯模件。扩展的 I/O 模件均为智能模件。NSD
2、500 单元测控装置各部分功能框图见下图 1.1。图 NSC50单 元 测 控 装 置 功 能 框 图 时 钟 同 步调 试 口CAN网调 试 口 智 能人 机界 面 中 央 控 制 单 元 (MCU)双 以 太 网 接 口 IED接 口对 时 信 号NSD500 系列高压变电站单元测控装置 技术说明书- 2 -NSD500 模件功能如下表：表 1.1：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
3、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
4、 扩展继电器插箱 与 DOM 配套，扩展控制输出接点和容量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。表1.2 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LED LCD 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 1.2 NSD500 装置正视图 NSD500 系列高
5、压变电站单元测控装置 技术说明书- 3 -测点类型及容量。表 1.2：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) 2562 控制输出(DO) 2563 脉冲量输入(PI) 2564 模拟量输入(AI) 2565 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 DI DO AI PI1 NSD500-DIM 242 NSD500-DOM 123 NSD500-AIM 84 NSD500-ACM 165 NSD500-PTM 166 NSD500-DLM 2 16NSD500 系列单元测控装置主要特点
6、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NSD500 系列高压变电站单元测控装置 技术说明书- 4 -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、
7、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 s2. 主要技术指标和引用标准2.1 主要技术指标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 4-20mANSD5
8、00 系列高压变电站单元测控装置 技术说明书- 5 - 输入点数：8 点/板 继电器隔离 精度：0.5%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0.75VAd) 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 a，U b，U cb) 相电流： I a，I b，I cc) 线电压： U ab，U bc， Ucad) 有功功率：
9、 Pe) 无功功率： Qf) 功率因数： COSg) 频率： h) 不平衡电压： 3U 0i) 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%（3U 0、 ，3I 0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NSD500 系列高压变电站单元测控装置 技术说明书- 6 -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 a，U b，U cb) 线
10、电压： U ab，U bc， Ucac) 频率： d) 不平衡电压： 3U 0 采取变压器隔离 精度：a) 电压、频率： 0.2%（3U 0、 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-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：5A 250VAC；5A 30VDC7） 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：合、分操作出口：各两付独立接点合后、分后位置接点：各
11、两付独立接点输出接点容量：5A 250VAC；5A 30VDC8） 智能设备接口（NSD500-IED） 数量：4 口 规格：RS2322 口NSD500 系列高压变电站单元测控装置 技术说明书- 7 -RS422/4852 口 采用光电隔离 规约可选配9） 人机接口（NSD500-MMI） LCD 规格：128DOT128DOT 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：220VAC20%或 DC85DC242V 功耗：30W11） 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：
12、86kPa 106 kPa2.2 引用标准：1) IEC60870-5-103:19972) GB/T 13729-1992 远动终端通用技术条件3) GB/T 6162-85 静态继电器和保护装置的电气干扰试验4) IEC 61000-4-2 静电放电抗扰度试验5) IEC 61000-4-3 辐射电磁场抗扰度试验6) IEC 61000-4-4 快速瞬变电脉冲群抗扰度试验7) IEC 61000-4-5 冲击（浪涌）抗扰度试验8) IEC 61000-4-6 电磁场感应的传导骚扰抗扰度试验9) IEC 61000-4-8 工频磁场的抗扰度试验NSD500 系列高压变电站单元测控装置 技术说
13、明书- 8 -10) Q/DZ 410.1-1998 远动终端第 1 部分：直流采样远动装置11) Q/DZ 410.2-1998 远动终端第 2 部分：交流采样远动装置12) Q/DZ 431.1-1998 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.
14、1 NSD500 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。3.2 NSD500 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
15、 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NSD500 系列高压变电站单元测控装置 技术说明书- 9 -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。NS
16、D500 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
17、以很方便地接入本系统。3.3 NSD500 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
18、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NSD500 系列高压变电站单元测控装置 技术说明书- 10 -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。3.4 NSD500 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。3.7 GPS 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。3.8 MCU 外部接线端子定义
