DSU800系列现场采集器装置技术使用说明书讲解.docx

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DSU800系列现场采集器装置技术使用说明书讲解

DSU-800

系列采集器装置

技术使用说明书

2008.9

目录

1.概述4

1.1.应用范围4

1.2.产品特点4

2.技术指标5

2.1.基本电气参数5

2.1.1.电源5

2.1.2.功率消耗5

2.2.主要技术指标5

2.2.1.工作波长5

2.2.2.波特率5

2.2.3.光纤类型：

5

2.2.4.传输距离5

2.2.5.通道抗干扰：

5

2.2.6.采样率设置5

2.2.7.输出报文格式5

2.2.8.输出延时5

2.2.9.谐波准确度6

2.2.10.DSU-801装置的专有性能6

2.2.11.DSU-802装置的专有性能6

2.2.12.DSU-803装置的专有性能6

2.3.绝缘性能6

2.4.连续通电的稳定性7

2.5.机械性能7

2.6.抗干扰能力7

2.7.环境条件7

3.功能介绍8

3.1.参数可配置功能8

3.1.1.版本CRC校验8

3.1.2.采样频率与固定延时8

3.1.3.额定输入与输出8

3.1.4.调整零漂与系数8

3.1.5.实时浏览量值8

3.1.6.固化信息8

3.2.接入过程层网络8

4.装置说明及应用9

4.1.结构与安装9

4.2.装置前面板说明10

4.3.装置接线端子说明10

4.4.工程应用11

4.4.1.DSU-801典型应用11

4.4.2.DSU-802典型应用11

4.4.3.DSU-803典型应用12

5.配置操作说明13

5.1.装置信息查询13

5.2.采样设置13

5.3.通道设置14

5.4.调节控制14

5.5.浏览实时参数15

5.6.固化配置信息15

附录16

许继采集器与合并器间通信规约16

1光纤特性16

2数据传输16

3帧格式16

1.概述

1.1.应用范围

DSU-800系列采集器装置包括DSU-801电压采集装置、DSU-802电流采集装置、DSU-803电子式互感器采集装置三个产品，分别接入传统电压互感器、传统电流互感器和电子式互感器输出的模拟量，经过处理后按FT3格式输出，该格式遵循《许继采集器与合并器间通信规约》。

DSU-800系列采集器装置输出数据通过光纤接入合并器，合并器对各采集器同步处理，以符合IEC61850-9-1/2规约接至过程层网络或直接给数字化保护装置或数字化电表，用作保护或测量。

适用于变电站的数字化改造。

1.2.产品特点

1.2.1数据高精度

装置输出数据满足保护或测量需要。

其中保护电流达到《GB/T20840.8-2007》规定的5P20级，测量电流达到《GB/T20840.8-2007》规定的0.2级，保护电压达到《GB/T20840.7-2007》规定的3P级，测量电压达到《GB/T20840.7-2007》规定的0.2级。

1.2.2高速集成芯片

系统采用TMS320F2812作为CPU和信号处理器件。

2812是美国德州仪器公司（TI）推出的功能强大、性能优越的32位定点DSP，具有最大150MIPS的处理能力和强大的事件管理及嵌入式控制能力。

降低了系统成本，使系统功耗低，实时性高，灵活性强。

1.2.3灵活配置

通过USB上位机软件可灵活配置DSU-800的采样率、固定延时、额定输入等采集参数。

各通道可配置不同额定，方便不同用户的使用。

可调整输出为额定数字量输出，便于接入过程层网络，供保护装置和电表使用。

1.2.4安装方便

装置采用尺寸135×160×112，并配备安装孔，便于螺丝固定，可现场壁挂式或屏上安装。

1.2.5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，采取全封闭机箱，装置的抗震动能力大大提高，对外的电磁辐射也满足相关标准。

各模拟通道采取隔离措施，消除通道窜扰；光纤数字输出抗干扰能力强，可远距离传输。

1.2.6宽温工作范围

装置的适用环境温度范围宽，温度在－25℃～＋60℃环境均可正常工作，可在端子箱就地安装。

2.技术指标

2.1.基本电气参数

2.1.1.电源

额定交流或直流电压：

220V或110V（正常工作范围80%～115%）。

2.1.2.功率消耗

直流回路：

不大于15W。

2.2.主要技术指标

2.2.1.工作波长

820nm～860nm（典型值820nm）

2.2.2.波特率

2Mbps

2.2.3.光纤类型

62.5/125μm，ST接头

2.2.4.传输距离

小于1km

2.2.5.通道抗干扰

4通道性能指标完全一致且通道之间无窜扰

2.2.6.采样率设置

每周波50点到180点之间。

2.2.7.输出报文格式

FT3格式，标准UART，遵循《许继采集器与合并器间通信规约》。

2.2.8.输出延时

输出固定延时nTs，误差小于1us（n由上位机设置，1≤n≤3，Ts为采集器输出数据速率的倒数:

当采样率大于5000Hz时，n为2或3）

2.2.9.谐波准确度

2.2.9.1谐波次数最大13次

2.2.9.2准确度按《GB/T20840.8-2007》规定的功率计量的0.2级

2.2.9.3谐波含量按普通准确级

2.2.10.DSU-801装置的专有性能

2.2.10.1模拟量输入：

相电压额定57.74V，线电压额定100V，

2.2.10.2输出数据要求：

输出精度：

用作保护按3P标准，用作测量按0.2级，遵循《GB/T20840.7-2007》；额定输出为11585

2.2.11.DSU-802装置的专有性能

2.2.11.1模拟量输入：

额定电流：

5A或1A

2.2.11.2输出数据要求：

输出精度：

保护用标准按5P20，测量用标准按0.2级，遵循《GB/T20840.8-2007》；保护用额定输出463，测量用额定输出11585

2.2.12.DSU-803装置的专有性能

2.2.12.1模拟量输入：

各类型模拟量输出的电子式互感器

2.2.12.2输出数据要求：

输出精度：

电流标准按2.2.14，电压标准按2.2.13

2.3.绝缘性能

2.3.1.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。

2.3.2.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。

2.3.3.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。

2.3.4.耐湿热性能

能承受GB/T7261-2000第20章规定的湿热试验。

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1.5MΩ；介质强度不低于2.3.2.规定的介质强度试验电压值的75％。

2.4.连续通电的稳定性

装置完成调试后,在出厂前应进行100h（常温）或72h（+40℃）的连续通电试验，考核其稳定性，直流电压为额定值，正常运行负载条件下，各项功能和性能符合2.2的要求。

2.5.机械性能

装置应能承受GB/T7261-200016.3规定的严酷等级为Ⅰ级的振动耐久能力试验。

2.6.抗干扰能力

2.6.1射频电磁场辐射抗扰度试验：

能承受GB/T17626.3-2006中规定的严酷等级为Ⅲ级的射频电磁场干扰。

2.6.2快速瞬变干扰试验：

符合GB/T17626.4-1998规定的严酷等级为Ⅳ级的快速瞬变干扰。

2.6.3抗静电放电干扰试验：

符合GB/T17626.2-2006规定的严酷等级为Ⅲ级的抗静电放电干扰。

2.6.4工频磁场抗扰度试验：

符合GB/T17626.8-2006规定的严酷等级为Ⅴ级的工频磁场干扰。

2.6.5脉冲磁场抗扰度试验：

符合GB/T17626.9-1998规定的严酷等级为Ⅴ级的脉冲磁场干扰。

2.6.6阻尼振荡磁场抗扰度试验：

符合GB/T17626.10-1998规定的严酷等级为Ⅴ级的阻尼振荡磁场干扰。

2.6.7浪涌抗扰度试验：

符合GB/T17626.5-1999中规定的严酷等级为Ⅲ级的浪涌骚扰。

2.6.8射频场感应的传导骚扰抗扰度试验：

符合GB/T17626.6-1998规定的严酷等级为Ⅲ级的射频场感应传导骚扰。

2.6.9电压暂降、短时中断和电压变化试验：

应能承GB/T17626.11-1999中规定电压中断为100ms，电压暂降40%为1s的干扰试验。

2.6.10高频抗扰度试验：

应能承受GB/T17626.12-1998中规定的严酷等级为Ⅲ级的干扰试验。

2.7.环境条件

2.7.1工作环境温度：

－25℃～＋60℃。

2.7.2储运环境温度：

－40℃～＋85℃。

在极限值下不施加激励量，装置不出现不可逆变化，温度恢复正常后，装置的性能应符合2.2的规定。

2.7.3相对湿度：

5%～95%（无凝露）。

2.7.4大气压力：

80kPa～110kPa。

2.7.524小时内环境气温变化不超过35℃

3.功能介绍

DSU-800系列装置可同时进行4路电压、电流模拟量的数字变换，以可配置的固定延时，以固定帧格式通过光纤接口主动式发送。

输出格式按《许继采集器与合并器间通信规约》，通过多模光纤接至合并单元，进入过程层网络。

提供USB配置口，可以通过上位机配置工具“XJDSU-801Config”调整采集器各项参数。

主要功能有：

3.1.参数可配置功能

3.1.1.版本CRC校验

查看采集器程序的版本号、CRC校验码与FPGA的版本号。

3.1.2.采样频率与固定延时

装置可设置采样频率与固定延时。

采样频率的设置单位Hz，固定延时的设置，单位Ts。

（Ts为采样频率的倒数）

3.1.3.额定输入与输出

根据用户需要，可灵活设置模拟量的额定输入与相对应的额定输出的数字量。

3.1.4.调整零漂与系数

由于运放等模拟器件由于温度等因素会产生一定零漂，在使用前应进行零漂调整；在额定模拟量输入时，由于信号传输损耗等原因，采集器可能不是额定数字量输出，这时须调系数，使光纤数字量输出与互感器一次输入相对应。

3.1.5.实时浏览量值

装置可设置每隔一段时间浏览采集器输出的量值。

3.1.6.固化信息

为使已配置的采样率、零漂、系数等系统参数在装置掉电不至于丢失，在配置完成后应进行固化操作。

3.2.接入过程层网络

装置将4路模拟量转为固定帧格式的数字量，已精确的固定延时输出，通过合并单元转为61850-9-1或61850-9-2，接入数字化变电站过程层网络，实现数据共享，供间隔层保护装置或电表使用，减少二次电缆。

4.装置说明及应用

4.1.结构与安装

DSU-800系列装置为136×158.5×115机箱，面板使用LED显示装置接入电源状态，设1个USB口用于调试及配置；1个光纤ST接口用于数据输出，输入端子可接4路模拟通道；装置使用交流或直流220V电源供电；可就地壁挂安装。

图4-1装置的外形及开孔尺寸图

4.2.装置前面板说明

图4-2装置端子图

4.2.1“USB”为与上位机相连的配置口

4.2.2“OUT”为输出光纤接口。

820nm～860nm多模光纤，波特率2Mbps，标准UART串口

4.2.3“电源灯”为显示采集器接电源状态，绿色表示已接电源。

4.3.装置接线端子说明

DSU-801的接线端子如图4-2所示，Ua接传统PT的输出端，Ua’为传统PT的地端。

其它三路通道与Ua，Ua’完全相同，印字只是区分通道，工程安装可自由定义。

对于DSU-802，接线端子数目不变，但端子为电流接头，印字Ua和Ua’改为Ia和Ia’，其它各通道亦作相应改变。

对于DSU-803,接线端子数目不变，但端子为航空接头，A通道印字根据工程需要为Ua和Ua’或Ia和Ia’。

其它各通道亦如此.

电源端子的“电源+”、“电源-”接交流或直流220V，“屏蔽地”接地线。

4.4.工程应用

DSU-800系列采集装置为数字化过电站过程层设备，主要用于变电站的数字化改造。

主要功能是用模拟量转换成数字量，通过固定延时、采样率等的配置可几台采集器装置联合使用或独立使用，可送至保护装置或电表，用作保护或测量。

4.4.1.DSU-801典型应用

DSU-801将传统PT模拟量转为数字量，可用作保护测控与计量，通过合并单元和交换机把输出数据送至过程层网络，供数字化保护装置用作保护用。

需要同期合闸时，可将DSU-801接至线路抽取电压，4个通道可全部使用，也可只使用其中某几路通道。

图4-3DSU-801典型应用

4.4.2.DSU-802典型应用

DSU-802将传统CT输出模拟量转为数字量，通过合并单元和交换机把输出数据送至过程层网络，供数字化保护装置和数字化电表分别用作保护和测量。

4路通道可全部使用或部分使用，也可几台装置联合使用。

图4-4DSU-802典型应用

4.4.3.DSU-803典型应用

DSU-803输入为电子式互感器的输出模拟量，电压或电流均可，为弱电信号，通过合并单元和交换机把输出数据送至过程层网络，供数字化保护装置和数字化电表分别用作保护和测量。

图4-5DSU-803典型应用

5.配置操作说明

采集器配置工具”XJDSU-800”主界面如图5-1所示：

图5-1采集器配置工具主界面

采集器配置工具主界面主要使用菜单“采集器配置”项。

用来配置采集器的采样频率、发送延时、额定输出等参数。

在对DSU-800正确配置后，应关掉界面离开配置状态。

5.1.装置信息查询

在采集器配置工具主界面上点击“采集器配置”菜单，即可转到“装置信息查询”界面，查询程序CRC码、FPGA版本号。

如图5-2所示：

图5-2采集器信息查询页面

5.2.采样设置

在采集器配置工具主界面上点击“采样配置”菜单，即可转到“装置信息查询”界面。

默认采样频率4000Hz，固定延时1Ts（Ts为采样频率的倒数）。

DSU-800系列装置只支持a）项，即由定时器发采样脉冲，不支持外部同步脉冲。

在5000Hz以上采样时，延时应为2或3。

采样率设置应不大于9000Hz、不小于2500Hz；配置操作界面如图5-3所示。

图5-3采样设置界面

5.3.通道设置

在采集器配置工具主界面上点击“采样配置”菜单，即可转到“通道设置”界面。

DSU-800系列装置不支持积分。

DSU-801为电压采集，额定输出为11585，额定输入为1070或1850。

其中传统PT额定输出57.74V时，额定输入为1070；传统PT额定输出100V时，额定输入为1850；

DSU-802为电流采集，可接额定为5A或1A的传统CT，当接5A的CT时，额定输入为250；当接1A的CT时，额定输入为50；保护电流额定输出为463，测量电流输出为11585。

DSU-803用作输出为模拟量的电子式互感器的电压或电流采集，额定输入即为连接的电子互感器的额定输出，DSU-803的额定输出根据输出电压、电流的用途按DSU-801和DSU-802“通道设置”来设置。

图5-4通道设置界面

5.4.调节控制

在采集器配置工具主界面上点击“采样配置”菜单，即可转到“调节控制”界面。

“获取零漂”和“获取参数”为当前EEPROM存放的零漂和系数，“自动调节零漂”为调节使当前零漂为0；“自动调节系数”为调节系数使当前采样值为额定值；一般在装置上电十分钟后进行该项操作。

图5-5调节控制界面

5.5.浏览实时参数

在采集器配置工具主界面上点击“采样配置”菜单，即可转到“浏览实时参数”界面。

“实时查询时间”手工输入，单位为“秒”。

图5-6浏览实时参数界面

5.6.固化配置信息

通过固化操作，可将已修改好的参数存入EEPROM，保证装置掉电后参数不消失。

图5-7固化配置界面

附录

许继采集器与合并器间通信规约

本节是许继电气股份有限公司制定的电子式电流/电压互感器传感头（采集器）与合并器间光纤同步串行通信的规约文本。

1光纤特性

采集器合并器采用光纤传输系统，光纤为850nm多模光纤，物理接头方式采用ST接头。

采集器数据在保证可靠接收的前提下，传输距离不大于1km。

2数据传输

数据传输格式为UART通信方式，采用典型的11位（1个起始位、8位数据、1个奇校验位和1个停止位），起始位为“0”，停止位为“1”。

传输波特率为2Mbit/s。

两帧之间应传输空闲位。

空闲位是二进制“1”，光纤内“0”亮，“1”灭。

3帧格式

链接层帧格式：

起始符（2字节）+通道个数N（1字节）+数据（通道个数N×2字节）+状态（2字节）+采样序号（2字节）+CRC帧校验（1字节）。

合计8+2N字节，N最多为8路，为预先配置值，运行中N为常量。

双字节数据时，先传输高字节，每字节先传输低位。

（两帧之间空闲位最少33位，帧内字符间空闲间隔最大不超过12位）

起始符：

固定为0564H。

数据：

最前2字节为第1通道数据；依次类推；最后2字节为第N通道数据。

状态：

说明

注释

BIT0

要求维修

（LPHD.PHHealth）

0:

良好

1:

警告或报警（要求维修）

BIT1

LLNO.Mode

0:

接通（正常运行）

1:

试验

BIT2

激发时间指示

激发时间数据的有效性

0:

接通（正常运行），数据有效

1:

激发时间，数据无效

在激发时间期间应设置

BIT3

对同步的各合并单元

0:

样本同步

1:

时间同步消逝／无效

如合并单元用插值法也要设置

BIT4

CT输出类型

i（t）或d（i（t）/dt）

0:

i（t）

1:

d（i（t）/dt）

对空心线圈应设置

BIT5

RangeFlag

0:

标度因子SCP=01CFH

1:

标度因子SCP=01E7H

标度因子SCM和SV皆无作用

BIT6

供将来使用

BIT7

供将来使用

BIT8

对第1通道数据

0:

正常运行，数据有效

1:

数据无效

BIT9

对第2通道数据

0:

正常运行，数据有效

1:

数据无效

BIT10

对第3通道数据

0:

正常运行，数据有效

1:

数据无效

BIT11

对第4通道数据

0:

正常运行，数据有效

1:

数据无效

BIT12

对第5通道数据

0:

正常运行，数据有效

1:

数据无效

BIT13

对第6通道数据

0:

正常运行，数据有效

1:

数据无效

BIT14

对第7通道数据

0:

正常运行，数据有效

1:

数据无效

BIT15

对第8通道数据

0:

正常运行，数据有效

1:

数据无效

帧校验：

简单CRC校验。

CRC码生成多项式为：

X8+X2+X+1，CRC的计算数据内容为：

通道个数N+数据+状态+采样序号，不包括起始符。

采样序号：

此计数应在每出现一个新采样点时加1，溢出后从0重新开始计数（当采用秒同步脉冲进行同步时，计数器随每一个秒同步脉冲出现时置0）。