dbu806开关智能单元技术说明书新背板.docx
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dbu806开关智能单元技术说明书新背板
DBU-806开关智能单元
技术说明书
许继电气股份有限公司
XJELECTRICCO.,LTD.
许继电气股份有限公司版权所有(Ver1.00)
本版本说明书适用于DBU-806/R1Ver1.00版本及以上
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许继电气股份公司保留对本说明书进行修改的权利,
当产品与说明书不符时,请以实际产品为准。
2013.1第一次印刷
1概述
应用范围
DBU-806适用于电力系统220kV及其以上电压等级多种开关间隔,包含敞开式断路器和组合高压电器,主要完成该间隔内断路器以及与其相关隔离刀闸、接地刀闸和快速接地刀闸的操作控制和状态监视,直接或通过过程层网络基于GOOSE服务发布采集信息;直接或通过过程层网络基于GOOSE服务接收指令,驱动执行器完成控制功能,并具有防误操作功能。
产品特点
●出口回路硬件双冗余
智能单元采用“DSP+FPGA”硬件框架,最重要的出口回路设计两个完全独立的硬件回路分别控制出口电源和驱动继电器,能够有效防止DSP或FPGA任一错乱导致误动作的问题发生。
●独创的逻辑双CPU软件设计
软件设计采用逻辑双CPU,两套完全独立的数据缓冲区、逻辑处理模块,完全可实现2个物理CPU的功能,杜绝了强干扰环境可能导致软件运行错乱而产生误动作的问题发生。
再加上TCP/IP和标准的GOOSE库对收发GOOSE的强校验,保证了软件的可靠性和健壮性。
●快速灵敏的响应速度
采用智能循检技术,设备从接收到跳闸GOOSE到开出继电器动作,延时≤4ms,大大提高了设备反应速度,克服了数字化改造后,保护动作到切除故障时间有所增大的问题。
●强抗干扰能力
软硬件设计上充分考虑过程层相对恶劣的运行环境,采取4U全封闭机箱,整体面板,强弱电严格分开,装置的抗干扰能力、抗震动能力大大提高,对外的电磁辐射也满足相关标准,完全满足户外柜安装需要。
●强大的自检功能
除提供完善的自检功能(包括出口继电器线圈自检、开入光耦自检、控制回路断线自检、断路器位置不对应自检、定值自检、程序CRC、电源等自检项目)外,充分考虑全数字化改造后,开关量、控制量采用光纤网络传输带来的误动和拒动问题,提供详尽GOOSE自检机制。
工程应用
DBU-806配置有分相断路器控制输出触点和三相刀闸控制输出触点以及多路开关量输入,常用于线路间隔。
220kV及以上电压等级断路器间隔对过程层设备双配置要求:
由2台开关智能单元构成,如图1-3-1。
图1-3-1过程层智能单元双配置示意图
2技术参数
基本数据
a)额定数据
额定电压:
DC220V或110V(正常工作范围80%~115%);
跳闸保持电流:
0.25A~4A(订货注明);
合闸保持电流:
0.25A~4A(订货注明)。
b)触点性能
操作回路的出口触点在电压不大于250V,电流不大于0.5A,时间常数为5ms±0.75ms的直流有感负荷电路中,断开容量为50W,长期允许通过电流为5A;
信号触点在电压不大于250V,电流不大于0.5A,时间常数为5ms±0.75ms的直流有感负荷电路中,断开容量为30W,长期允许通过电流为3A。
c)开关状态量
空触点方式接入,最大路数共64路;
输入电压:
DC220V/110V;
分辨率:
≤1ms。
d)开关量输出
分相断路器跳A/B/C,合A/B/C输出,测控跳闸、合闸输出;
分合7台刀闸出口;
断路器分闸动作延时:
≤4ms(包括继电器固有时间);
断路器合闸动作延时:
≤7ms(包括继电器固有时间);
刀闸动作延时:
≤7ms(包括继电器固有时间)。
e)直流采集
6路直流采集,输入范围:
电压源0V~+5V,电流源4mA~20mA;
基本误差:
±0.5%(外接温度变送器时,温度测量误差±2℃)。
f)通讯接口
光纤以太网接口×10:
带宽10M/100M,62.5/125um多模光纤,光波长1270nm~1380nm(典型值1308nm),ST/LC接口,传输距离:
1km,接收灵敏度-30dbm;
电气调试口×1:
带宽10M/100M,RJ45;
光纤串口×1:
波特率2M,62.5/125um多模光纤,光波长820nm~860nm(典型值850nm),ST接口,传输距离:
1km,接收灵敏度-30dbm。
g)功率消耗
装置工作时:
≤30W;
装置动作时:
≤50W。
h)重量
单个装置≤10kg。
环境条件
a)工作温度:
-40℃~+70℃;
b)储存温度:
-40℃~+85℃;
c)相对湿度:
5%~95%;
d)大气压力:
80kPa~110kPa。
绝缘性能
a)绝缘电阻
装置所有电路与外壳之间的绝缘电阻在标准试验条件下,不小于100MΩ。
b)介质强度
装置的导电部分对外壳或外露的非导电金属之间,以及电气上无联系的各带电的导电电路之间,能耐受交流50Hz,电压2kV(有效值),历时1min试验,而无绝缘击穿或闪络现象。
c)冲击电压
装置的导电部分对外壳或外露的非导电金属之间,以及电气上无联系的各带电的导电电路之间,在规定的试验条件下,能耐受幅值为5kV的冲击电压波形为标准雷电波的短时冲击检验。
d)耐湿热性能
能承受GB/T7261-2008中9.4规定的湿热试验。
试验温度为+40℃±2℃,相对湿度为(93±3)%,试验持续时间为48h(每一周期为24h)。
在试验结束前2h内,测量各导电回路对外露非带电导电部位及外壳之间,电气上无联系的各回路之间的绝缘电阻,其绝缘电阻不应小于10MΩ;介质强度不低于2.3b)中规定的介质强度试验电压值的75%。
2.1电磁兼容
2.1.1抗扰度要求
a)静电放电干扰试验:
应能承受GB/T17626.2-2006规定的严酷等级为Ⅳ级的静电放电干扰。
b)射频电磁场辐射抗扰度试验:
应能承受GB/T17626.3-2006规定的严酷等级为Ⅲ级的的辐射电磁场骚扰。
c)电快速瞬变脉冲群抗扰度试验:
应能承受GB/T17626.4-2008规定的严酷等级为Ⅳ级的电快速瞬变脉冲群干扰。
d)浪涌抗扰度试验:
应能承受GB/T17626.5-2008中规定的严酷等级为Ⅳ级的浪涌骚扰。
e)射频场感应的传导骚扰抗扰度试验:
应能承受GB/T17626.6-2008规定的严酷等级为Ⅲ级的射频场感应传导骚扰。
f)工频磁场抗扰度试验:
应能承受GB/T17626.8-2006规定的严酷等级为Ⅴ级的工频磁场干扰。
g)脉冲磁场抗扰度试验:
应能承受GB/T17626.9-1998规定的严酷等级为Ⅴ级的脉冲磁场干扰。
h)阻尼振荡磁场抗扰度试验:
应能承受GB/T17626.10-1998规定的严酷等级为Ⅴ级的阻尼振荡磁场干扰。
i)电压暂降、短时中断和电压变化试验:
应能承受GB/T17626.11-2008中规定电压中断为50ms的干扰试验。
j)振荡波抗扰度试验:
应能承受GB/T17626.12-1998规定的严酷等级为Ⅲ级的阻尼振荡波干扰。
2.1.2电磁发射试验要求
装置电源端口应符合GB/T14598.16-2002中4.1规定的传导发射限值,按GB/T14598.16-2002中4.1的电磁发射限值评定试验结果。
机械性能
a)振动:
装置能承受GB/T11287-2000规定的严酷等级为1级的振动试验。
b)冲击:
装置能承受GB/T14537-1993规定的严酷等级为1级的冲击试验。
c)碰撞:
装置能承受GB/T14537-1993规定的严酷等级为1级的碰撞试验。
寿命
a)电寿命:
装置输出触点电路在电压不超过250V,电流不超过0.5A,时间常数为5ms±0.75ms的负荷条件下,产品能可靠动作及返回1000次;
b)机械寿命:
装置输出触点不接负荷,能可靠动作和返回10000次;
c)整机MTBF时间大于50000小时,使用寿命大于12年。
3产品功能介绍
状态采集功能
装置提供经光电隔离的空触点开入,最大提供64路,用于本间隔内开关位置和一次设备告警信息的采集和监视。
信号采集回路具有防止接点抖动的能力,通过GOOSE上送。
同时提供6路独立的直流采集回路,满足采集油压、气体压力、柜内温湿度等监测量的需求,通过GOOSE上送值是经以下公式转换后的原始一次值
。
直流一次值计算公式:
其中:
——原始一次值;
——直流二次值;
——输入最小值;
——输入最大值;
——输出最小值;
——输出最大值。
表3-1-1直流采集定值表
序号
定值名称
整定范围
默认值
备注
1
6#直流1输入最小值
-100.000~1000.000
0
原始值
2
6#直流1输入最大值
-100.000~10000.000
100
原始值
3
6#直流1输出最小值
0.0~50.0
0
二次值
4
6#直流1输出最大值
0.0~50.0
5
二次值
5
6#直流1突变门限注1
0.001~10000.000
1
一次值的突变门限
6
6#直流1输出量选择注2
0、1
0
1:
电流0:
电压
7
6#直流2输入最小值
-100.000~1000.000
0
8
6#直流2输入最大值
-100.000~10000.000
100
9
6#直流2输出最小值
0.0~50.0
0
10
6#直流2输出最大值
0.0~50.0
5
11
6#直流2突变门限
0.001~10000.000
1
12
6#直流2输出量选择
0、1
0
1:
电流0:
电压
13
6#直流3输入最小值
-100.000~1000.000
0
14
6#直流3输入最大值
-100.000~10000.000
100
15
6#直流3输出最小值
0.0~50.0
0
16
6#直流3输出最大值
0.0~50.0
5
17
6#直流3突变门限
0.001~10000.000
1
18
6#直流3输出量选择
0、1
0
1:
电流0:
电压
19
6#直流4输入最小值
-100.000~1000.000
0
20
6#直流4输入最大值
-100.000~10000.000
100
21
6#直流4输出最小值
0.0~50.0
0
22
6#直流4输出最大值
0.0~50.0
5
23
6#直流4突变门限
0.001~10000.000
1
24
6#直流4输出量选择
0、1
0
1:
电流0:
电压
25
6#直流5输入最小值
-100.000~1000.000
0
26
6#直流5输入最大值
-100.000~10000.000
100
27
6#直流5输出最小值
0.0~50.0
0
28
6#直流5输出最大值
0.0~50.0
5
29
6#直流5突变门限
0.001~10000.000
1
30
6#直流5输出量选择
0、1
0
1:
电流0:
电压
31
6#直流6输入最小值
-100.000~1000.000
0
32
6#直流6输入最大值
-100.000~10000.000
100
33
6#直流6输出最小值
0.0~50.0
0
34
6#直流6输出最大值
0.0~50.0
5
35
6#直流6突变门限
0.001~10000.000
1
36
6#直流6输出量选择
0、1
0
1:
电流0:
电压
注1:
当传感器对应原始一次值变化幅度小于突变门限值时,GOOSE不会突变上送,例:
温度传感器的一次量程为0~100℃,突变门限整定为1,表示当温度变化低于1℃,GOOSE中温度值是保持不变的;
注2:
输出量选择1表示传感器以4~20mA电流方式输出,0表示以0~5V电压方式输出。
控制功能
3.2.1支持接收、解析保护或测控等智能设备发出的分合GOOSE信息,经由装置解析判断后,驱动开出触点,实现断路器和刀闸控制功能;
3.2.2装置设有手动跳闸、测控跳闸、分相跳闸继电器(具有保持功能),当手动跳闸或保护测控动作跳闸时,跳闸回路可向断路器跳闸线圈发出跳闸命令,使断路器跳闸;当手动合闸或保护测控动作合闸时,产品可向断路器合闸线圈发出合闸命令,使断路器合闸;
3.2.3装置提供不经附加判据直接启动跳闸回路,启动功率大于5W,动作电压为55%~70%额定电压,额定电压下动作时间为10ms~25ms,并具有抗220V工频电压干扰的能力;
3.2.4装置设有合闸位置继电器,分别经跳闸回路对断路器合闸位置进行监视;设有跳闸位置继电器,能对断路器跳闸位置进行监视;
3.2.5装置设有气压和液压监视闭锁回路,提供压力降低禁止重合闸、压力降低禁止合闸、压力异常跳闸、压力异常禁止操作继电器实现对跳闸回路和合闸回路的闭锁功能。
也可根据工程需要取消闭锁回路,选取机构本体的闭锁回路;
3.2.6装置提供重合闸压力监视继电器信号给微机保护或重合闸装置,而装置本身不具有重合闸闭锁功能;
3.2.7提供1~7台刀闸分合控制、电源控制、逻辑闭锁控制功能;
3.2.8装置的防跳回路可根据工程需要选配。
特别说明:
当工程采取双套智能单元配置又选用装置的防跳回路时,那断路器本体也应提供双套合闸线圈,以保证电气回路上的独立性。
如果断路器本体只能提供一套合闸线圈而智能单元又是双套配置时,则建议采用本体提供的防跳回路,而放弃装置的防跳回路。
逻辑闭锁功能
控制电源开出
为了保证控制出口的安全性,装置除了提供具有公共端的合闸分闸触点外,还提供独立的内部触点控制开出的电源,确保装置异常时,分合开出的可靠性。
防误操作闭锁逻辑
接收GOOSE通道中逻辑闭锁命令,驱动7路常开触点,最大可满足7台刀闸的闭锁逻辑需求。
设置有逻辑闭锁压板,作为逻辑闭锁功能投退使用。
对时功能
支持IEC61588或B码(DC)对时方式;
对时精度:
≤1ms。
通讯功能
装置适用于符合DL/T860标准的全智能变电站,状态信息和控制命令通过GOOSE服务在过程层设备和间隔层设备之间双向传递,实现过程层网络中智能设备之间的信息共享。
继电保护设备与本装置之间通信可采用GOOSE点对点通信方式,提供可灵活配置的保护点对点接口(最多8个,光口类型LC)和GOOSE网络接口。
记录功能
事件顺序记录
按时间顺序记录通用开入变位、来自过程层网络的GOOSE信息,包含时刻、GOOSE命令来源等信息。
异常告警记录
详细记录装置自检告警信息。
记录容量
可循环记录800次事件和告警信息。
装置检修功能
装置检修功能是指装置根据接收到的过程层网络信息及装置自身检修压板状态不一致,装置功能将会发生某些改变。
改变一:
检修压板投入后,装置上送所有GOOSE报文的品质Q及GOOSE帧头中的测试位Test置位;
改变二:
在对断路器或刀闸控制时,装置将接收的GOOSE报文中的Test位与装置自身的检修压板状态进行比较,只有两者一致时才视作为有效进行处理或动作。
当二者不一致时,视为“预传动”状态。
此时,装置将上送“保护测试跳”或“保护测试合”或“测控测试操作断路器”或“测控测试操作刀闸”GOOSE,同时DBU-806的相关告警灯将闪烁,见4.2告警灯示意,提示试验人员:
智能单元已正确收到某IED发出的控制命令,但由于检修原因并未实际驱动动作触点。
装置自检功能
装置自检功能包括开出回路、程序、电源等自检项目。
当在出现异常时,设备告警灯点亮,同时发送GOOSE告警信号,并根据其严重程度决定是否闭锁装置功能,防止事故的进一步扩大。
变电站全数字化改造后,光纤网络报文取代了传统电缆。
复杂的网络报文“看不到摸不着”,给调试维护工作带来了不便,因此装置提供了详尽GOOSE报文记录和网络自检机制,其自检告警如表3-8-1所示。
根据告警信息可快速定位故障,提高维护效率。
表3-8-1自检告警表
自检告警描述
告警原因
受影响功能
建议解决方案
装置异常或告警
告警灯亮和告警触点闭合
装置硬件或软件出错
根据出错的严重程度,是否危及安全运行,自动闭锁装置
1.查看插件是否有松动,通过调试工具细化告警原因
2.与厂家沟通解决方案
3.更换备用件
过程通道异常告警,网络异常告警灯亮
一个或多个GOOSE通道中断;
GOOSE品质因数为假;
GOOSE报文格式异常;
异常GOOSE通道中所有信息及相应功能无效;
其他通道收发均正常
1.尾纤跳线接口是否松动
2.通过抓包工具检查发送端设备异常或发送报文错误
对时异常告警
对时报文中断
采用自身时钟
1.检查GPS源是否正常
2.尾纤跳线接口是否松动
3.对时配置是否正确
信号灯处于循环显示状态
无有效配置文件
设备无正确动作行为
下载正确的配置文件
4装置硬件结构及典型接线
结构与安装
图4-1-1结构示意图
告警灯示意
a).“运行”灯为绿灯,装置正常运行时常亮;
b).“告警”灯为红灯,正常运行时熄灭,当装置异常或告警(硬件或软件自检或内部通讯异常)时点亮;
c).“网络异常”灯为红灯,正常运行时熄灭,当过程层网或直采直跳网口报文异常(中断或格式不正确、不对应)时点亮;
d).“跳A”“跳B”“跳C”“合A”“合B”“合C”灯为红灯,正常运行时熄灭,一一对应继电器接点,当装置接收到保护GOOSE命令断路器出口时点亮并保持,通过复归命令或按键熄灭。
当某保护做传动实验时,对应指示灯闪烁;
e).“测控操作”为红灯,正常运行时熄灭,当装置接收到测控GOOSE命令断路器或刀闸出口时点亮,命令消失后自动熄灭。
当某测控做传动实验时,对应指示灯闪烁;
f).“电缆直跳”为红灯,正常运行时熄灭,当有需要通过传统电缆方式进行跳闸时点亮并保持,通过复归命令或按键熄灭;
g).“手动操作”为红灯,正常运行时熄灭,当手动分合断路器时点亮,手动操作终止后自动熄灭;
h).“检修状态”为红灯,正常运行时熄灭,当检修压板投入时点亮,退出时熄灭;
i).“断路器合”灯为红灯,当各相断路器均为合位时点亮,任一相为低电平时熄灭;
j).“断路器分”灯为绿灯,当各相断路器均为跳位时点亮,任一相为低电平时熄灭;
k).“刀闸1~7合”灯为红灯,当各相刀闸合位时点亮,任一相为低电平时熄灭;
l).“刀闸1~7分”灯为绿灯,当各相刀闸跳位时点亮,任一相为低电平时熄灭。
背端子示意图
图4-3-1装置背视图
图4-3-2装置端子图
插件说明
电源插件(1#插件)
电源插件具有宽温,85VDC~300VDC宽范围输入,83%高效率,抗干扰性极强,并允许交流输入。
其中n01-n02端子为电源输出的失电告警常闭空触点,n03-n04端子暂为备用。
LED(+5V)常亮时表示电源5V输出正常;LED(+24V)常亮时表示电源24V输出正常。
网络扩展(E-Net)插件(3#插件)
工程可根据需求选择1~8路光纤以太网口,LC接口,作为直采直跳口。
CPU插件(6#插件)
提供2路光纤以太网口:
光口0和光口1,ST接口,作为组网口,均支持IEC61588对时;另1路电网口仅作为调试配置用;1路IRIG-B(DC)对时接口,光纤ST接口。
直流采集插件(8#插件,可选)
共提供6路独立的直流采集回路,输入支持0~5V或4~20mA,每路输入方式均可以通过直流插件上的对应跳针切换。
当插上跳针时,支持4~20mA电流方式输入;当取消跳针时,支持0~5V电压方式输入。
开入插件(10#、13~15#插件)
每块插件可提供16路开入,工作电压为DC220V或DC110V(插件上有电压规格的标注),当开入电压<额定工作电压的55%时,开入保证为0,当开入电压>额定工作电压的70%时,开入保证为1。
其中有些开入有固定定义,不可随意更改,如:
断路器位置、刀闸位置、检修压板等,详见4-3-2装置端子图。
扩展插件(11#、16#插件)
11#插件提供独立10副常开触点,用于7台刀闸逻辑闭锁,该功能投退由逻辑闭锁压板控制:
逻辑闭锁压板投入后,才可以通过GOOSE驱动逻辑闭锁开出。
16#插件提供独立10副常开触点,其中开出1为HHJ合后信号触点输出;开出2为重合闸放电信号触点输出,放电逻辑如图4-4-1;开出3为装置异常信号触点输出(同时面板告警灯亮),其他触点备用。
图4-4-1重合闸放电逻辑图
出口插件(12#插件)
提供14副常开触点,其中每一对分合触点共公共端,用于7台刀闸分合控制,并且提供电源控制回路。
操作插件(17#、18#、19#插件)
3块插件组成,用于分相断路器操作控制,提供手动跳合闸功能、保护跳合闸功能、跳合闸自保持功能、跳合闸压力闭锁功能、防跳跃功能(工程选型时请阅读3.2.8特别说明)、控制回路监视功能、合后监视功能。
注:
其中压力低闭锁重合闸触点2YJJ不参与操作回路的闭锁逻辑,而只是通过GOOSE报文发给重合闸装置,由重合闸装置处理。
图4-4-2操作回路原理图
操作电流选择说明:
根据工程现场不同断路器的操作电流规格,需要对照表4-4-1,在17#操作插件上用0Ω电阻短接焊盘。
表4-4-1操作电流对应选择表
序号
操作插件
断路器操作电流
操作插件更改要求
1
0.5A
0.5A~1A规格断路器
不短接
2
1A
1A~2A规格断路器
默认规格,短接1A档
3
2A
2A以上规格断路器
短接1A和2A档
图4-4-3三相不一致逻辑图
图4-4-4控制回路异常逻辑图
图4-4-5事故总逻辑图
5附录A配置工具使用说明
装置使用NDIman配置工具,可实现装置配置、装置报告读取功能。
5.1配置工具连接
首先,通过网线把装置电口和电脑网口连接起来,打开NDIman,在网络窗口里显示装置的信息,如图所示,如果看不到装置信息,请检查网络是否连接,装置是否下载过程序。
其中,ETH2为装置电口的信息,修改电脑的IP与ETH2在一个网段,就可以进行相关操作了。
在此窗口可以对网络参数进行配置,双击某一个网口参数,就会弹出网络配置页面,在该页面可以对装置的网络参数进行配置。
5.2装置配置
NDIman启动后会自动打开该装置的配置窗口,如果不小心关闭了该窗口,可通过点击网络窗口上面的
按钮,重新打开。
配置窗口有两个页面,分别为配置页面和配置操作页面。
5.2.1配置页面
配置页面包含GOOSE接收配置、GOOSE发送配置、对时配置。
a.GOOSE接收配置
点击配置窗口左边的列表,点击GOOSE接收配置进入GOOSE接收配置,如图所示,在该页面可通过添加、删除、修改按钮配置GOOSE接收组,可以为每一组GOOSE关联不同的网口。
其中开关量通道号为装置GOOSE接收配置表里的虚端子号。
b.GOOSE发送配置
点击配置窗口左边的列表,点击GOOSE发送配置进入GOOSE发送配置,如图所示,在该页面可通过添加、
- 配套讲稿:
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