ZX8600配电网馈线自动化装置DTU使用说明书.docx
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ZX8600配电网馈线自动化装置DTU使用说明书.docx
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ZX8600配电网馈线自动化装置DTU使用说明书
烟台正信电气自动化有限公司
编写:
正信电气
审核:
批准:
版本号:
V3.0
版本声明
本说明书适用于ZDP1120配变管理终端V1.1版本
1.软件
本说明书对应的软件程序最新的版本号分别如下表:
程序简称
版本号
校验码
备注
Vxwork.z
V1.10
0x7DC65728
操作系统
Dst326x_app.out.z
V1.10
0x7DC65728
核心程序
Dat3262.pof
V1.10
0x7DC65728
CPLD逻辑
2.硬件
产品说明书版本修改记录表
6
5
4
3
2
1
V1.0
原始版本
V1.0
2007.07
序号
说明书版本号
修改摘要
软件版本号
修改日期
*技术支持TEL:
(0535)4081018
FAX:
(0535)4081019
E-mail:
zxe@zxe-
公司主页:
www.zxe-
*本说明书可能会被修改,请注意核对实际产品与说明书的版本是否相符
*2009年6月第2版第1次印刷
*正信电气技术部监制
目录
版本说明
第一章安全准则1
第二章总体概述2
2.1引言2
2.2主要功能2
2.3技术特点3
第三章技术参数5
3.1基本功能5
3.1.1设置功能5
3.1.2事件记录及上报功能5
3.1.3电源失电保护功能5
3.1.4通信功能5
3.1.5自诊断、自恢复功能5
3.1.6调试功能6
3.1.7信息采集和处理6
3.1.8遥控功能6
3.1.9输入、输出回路安全防护功能6
3.1.10无功补偿功能6
3.2性能指标7
3.2.1基本性能指标7
3.2.2最大系统容量9
3.3安全特性9
3.3.1绝缘电阻9
3.3.2绝缘强度9
3.3.3冲击电压10
3.4电磁特性10
3.4.1电压跌落及短时中断10
3.4.2高频干扰10
3.4.3快速瞬变脉冲群干扰10
3.4.4浪涌干扰10
3.4.5静电放电干扰11
3.4.6工频磁场和阻尼振荡磁场干扰(当合同有此要求时进行此项)11
3.5环境条件11
第四章结构特征与工作原理12
4.1结构特征13
4.1.1模块组成13
4.2工作原理14
4.2.1电气原理图14
4.2.2CPUM主控模块14
4.2.3CPUC分控模块18
4.2.4CPUQ分控模块20
4.2.5液晶显示及键盘21
4.2.6电源模块30
4.2.7蓄电器模块31
4.2.8采样模块32
4.2.9遥控模块40
4.2.10遥信模块42
第五章故障采集和处理简介44
5.1配网馈线自动化原理44
5.2ZX8600故障识别策略44
第六章用户调试大纲46
6.1操作流程46
6.1.1运行前检查46
6.1.2确认电压等级并投入运行46
6.1.3系统检测46
6.2注意事项46
6.3使用和维护47
6.3.1开箱检查47
6.3.2现场接线47
6.3.3维护软件使用47
第一章安全准则
欢迎您使用我公司ZX8600配电网馈线自动化装置设备,为了避免使用中出现意外现象,请遵守以下安全准则:
现场安装调试时,请仔细阅读本使用手册的内容。
1、本装置发货到现场后,非专业人员请勿随意打开装置机箱,切勿更改机箱内的任何布线和单元模块,更不能改动任何跳线设置或拨码开关的位置,以免影响装置的正常工作。
2、避免废弃金属线头(丝)或其他金属物体遗留在机箱中,以防止短路或其他故障的发生。
3、对电源单元进行如下操作时:
1 更换电源单元;
2 更改电源单的对外接线;
3 维修电源单元。
4、为防止意外情况的发生应首先检查和进行以下操作:
请您首先断开外部电源输入,关闭电源单元的输出开关。
5、装置带电情况下不允许拆卸内部的任何部件。
6、装置运行时不可随意按动装置的任何按钮。
7、系统的配置参数不能随意更改或变换,必须由厂家指定的专业人员进行更换,更换后应进行严格的登记。
8、装置安装之前应检查机箱内的所有部件的紧固程度。
9、装置安装完毕后应认真检查接口连接是否正确,遥控继电器接点与一次设备的对应关系是否正确,尤其是电压回路不能短路,电流回路不能开路。
10、安装调试中若出现现场解决不了的问题或对装置本身有疑问请拨打如下的电话或传真,也可以通过发邮件的方式与我们联系以帮助您解决问题。
TEL:
(0535)40810184081019
FAX:
(0535)4081019
E-mail:
zxe@zxe-
公司主页:
www.zxe-
第二章总体概述
2.1引言
ZX8600配电网馈线自动化装置(FTU/DTU)是针对目前城市电网中应用越来越广泛的环网柜、小型开闭所,而开发的监控终端产品,可与配电网自动化主站和子站系统配合,实现多条线路的电量的采集和控制,检测故障、故障区域定位、隔离及非故障区域恢复供电,提高供电可靠性。
ZX8600配电网馈线自动化装置以高性能32位微处理器为硬件开发平台,以VxWorks嵌入式实时操作为软件开发平台。
产品在设计上保证稳定可靠、高性能、高精密、低成本、易安装。
通讯结构提供多个串口(根据需求可扩充),4个以太网RJ45口,主处理器有标准的RS232口可外接笔记本电脑,通过专用维护软件对其进行维护,也可通过公用电话网对主处理器进行远程维护,如参数修改、各程序模块更换升级等等,方便现场维护,提高系统的可用率。
各个CPU模件之间的通信通过母线板的RS485总线实现。
485通信采用半双工工作方式,主CPU模件作为主站方,管理整个通信过程,测控CPU模件作为从站方。
485通信驱动无需RTS信号。
通信速率不低于9600bps。
多台装置可通过内置的工业级工业交换机构成以太网总线,确保数据处理及数据交互需要足够带宽。
机械结构形式为双层机箱式,外层挂箱箱体一次成型防雨防尘,内层采用模件机箱,安装方便,结构清晰,外箱尺寸为1400mm×500mm×300mm,内箱采用标准6U机箱(如在某些有条件的开闭所,可以直接使用内箱嵌装在机柜上)。
2.2主要功能
ZX8600配电网馈线自动化装置主要具有以下功能:
Ø收集线路故障信息,完成故障识别。
Ø执行遥控命令实现故障隔离和恢复供电的功能。
Ø实现多条线路电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、频率或者谐波值的测量、采集直流量并向上级装置传送。
Ø接收并执行上级装置的遥控命令及返送校核。
Ø采集事件顺序记录并向上级主站传送。
Ø接收并执行对时命令。
Ø具有程序自恢复和设备自诊断功能。
Ø具有通道监视功能。
Ø可接入多路电源,并可在主电源失电时自动无缝投入。
Ø可与变电站内其他系统通信,进行信息交换。
Ø具有接收和执行复归命令的功能。
Ø具有蓄电池智能维护功能。
Ø具有与两个及以上主站通信的功能。
Ø支持电话拨号、无线、光纤、以太网、RS232/485等多种通信方式。
Ø通信规约丰富,支持目前流行的所有规约(如101、104、CDT、MODBUS)。
Ø无功补偿功能。
2.3技术特点
ZX8600配电网馈线自动化装置以高性能32位微处理器为硬件开发平台,以VxWorks嵌入式实时操作为软件开发平台。
其具有以下鲜明的技术特点:
1、软件方面
Ø采用最流行的VxWorks嵌入式实时操作系统,充分保证了系统的实时性、稳定性和可移植性。
Ø系统软件采用模块式设计,开放式体系结构,可以根据不同的设备和应用任意加载相应模块,具有很好的灵活性和可裁减性。
Ø预留功能接口,易与第三方功能模块(如规约模块)相驳接。
Ø提供功能丰富的组态软件接口,使得用户可以利用组态软件完成复杂的参数定制、工况显示和事件模拟(如模拟故障发生)。
2、硬件方面
Ø主CPU采用自主开发的32位主板,信息处理容量大,升级方便,其容量的扩充几乎不受限制。
Ø采用了微处理器的DSP高速采样技术,实现了对线路故障识别、三遥监控功能。
故障信息拥有独立的上传通道,保证故障信息的快速准确的上报。
Ø可接入多路外接电源并具有备自投功能。
3、维护方面
Ø预留WEB接口,运行人员可随时使用WEB浏览器进行工况显示和简单数据定制。
Ø采用大液晶汉显,菜单式界面,键盘操作,提供良好的人机交互环境。
Ø提供各种指示灯指示运行状态。
Ø提供远程和本地维护接口,使得运行人员可在本地或主站等远方对其进行维护。
4、通讯方面
Ø支持电话拨号、无线、光纤以太网、RS232/485等多种通信方式。
Ø可接入其他站端设备(如TTU等)。
Ø通信规约丰富,支持目前流行的所有规约(如101、104、CDT、MODBUS),还包括一些与微机保护、智能电度表通信的规约。
5、环境方面
Ø适应严酷环境,工作温度-40℃~+85℃,防磁、防震、防潮。
电磁兼容符合IEC61000-4、GB/T13729、DL/T630、DL/T721标准,可适应强电磁环境。
第三章技术参数
3.1基本功能
3.1.1设置功能
Ø时钟设置,接收上级的校时命令。
Ø参数设置,可设置电流、电压整定值等各种组态参数。
3.1.2事件记录及上报功能
Ø记录开关状态变化的时间并上报。
Ø记录馈线发生故障的时间并上报。
Ø记录电源发生故障的时间并上报。
3.1.3电源失电保护功能
Ø具有失电数据保护功能,记录的数据能长期保持,不丢失。
Ø具有主、副两个电源,实现电源无缝切换。
3.1.4通信功能
Ø与上级站或站控终端进行通讯,将采集和处理的信息向上发送并接受上级站或站控终端的命令。
Ø与配变检测终端等智能设备通信,收集、转发其数据。
Ø支持10M以太网络通讯。
3.1.5自诊断、自恢复功能
Ø具有自诊断功能。
Ø具有上电及软件自恢复功能。
Ø具有软、硬件watchdog。
3.1.6调试功能
Ø通过串行接口可以当地调试,通过以太网络可当地/远方调试。
Ø各种指示灯指示运行状态。
3.1.7信息采集和处理
Ø采集状态量信息,并具有重要状态量变位上报及时间记录功能。
Ø采集开关正常电流,实现电流量的测量。
Ø采集交流输入电压,监视供电状况。
Ø识别馈线发生的短路故障,以状态量变位的方式上报并有时间记录功能。
Ø谐波分析。
Ø开关两侧电压相位角计算。
3.1.8遥控功能
Ø接收并执行遥控指令,控制开关的开、合,并具有当地控制功能。
Ø采取“选择控制对象-返送校核-操作执行命令”的方式。
Ø在同一时刻只允许选择一个控制对象。
3.1.9输入、输出回路安全防护功能
Ø电压输入回路具有熔断器保护措施。
Ø电流输入回路具有防开路保护措施。
Ø控制输出端子板上提供保险刀闸,可以明显地断开控制回路并有熔断器保护。
Ø遥信输入回路采用光电隔离,并具有软、硬件滤波措施,可防止输入接点抖动或强电磁场干扰误动。
3.1.10无功补偿功能
Ø能够按照无功需量补偿模式实现无功当地自动投切功能。
Ø可以记录电容器动作日期和时间。
Ø可以记录电容器动作前、后电压、无功功率或功率因数。
3.2性能指标
3.2.1基本性能指标
Ø整机功耗
v单个模块功耗不大于50VA。
Ø串行接口
v异步RS232接口:
4个通用接口。
Ø以太网络接口
v10BASE-TRJ45接口2个(工业级交换机接口,可构成以太网总线)。
Ø通讯协议
v串行接口:
CDT、IEC60870-5-101协议。
v以太网络接口:
2个10/100BASE-TRJ45基于TCP/IP的IEC60870-5-104协议。
Ø介质转换接口
v全双工/半双工MODEM
传输速率300、600、1200BPS
发送电平0dB~-20dB
接收电平-40dB~0dB
最大传输距离6kM
比特差错率≤10-5
vRS485
传输速率≤19.2KBPS
最大传输距离1.2kM
比特差错率≤10-5
v光以太网
传输速率10MBPS
比特差错率≤10-10
转换接口ST/PC-ST/PC
v双环自愈光纤
传输速率≤19.2KBPS
比特差错率≤10-10
转换接口FC/PC-FC/PC
v无线电台
传输速率1200,2400,4800,9600BPS
比特差错率≤10-5
Ø交流采样
v电压输入标称值:
220V/100V50Hz。
v电流输入标称值:
5A。
v交流电压电流采样精度:
0.2级/0.5级。
v直流电压、频率采样精度:
0.2级。
v有功功率、无功功率、功率因数采样精度:
0.5级/1.0级。
v在标称输入值时,每一回路的功率消耗小于0.25VA。
v在所规定的标称值范围内,线性误差不超过±0.5%。
v短期过量交流输入电流施加标称值的2000%(标称值为5A),持续时间小于1s,系统工作正常。
v短期过量交流输入电压施加标称值的200%(标称值为100V),持续时间小于1s,系统工作正常。
v故障电流的输入范围为10IN(IN为额定输入电流)线性范围,故障电流的总误差不大于±3%。
Ø遥信采集
v输入回路采用光电隔离。
v接点电压:
DC24V。
vSOE分辨率小于2毫秒。
v事故时遥信变位传送时间小于1秒。
v软件防抖动时间0-60000毫秒可设。
Ø遥控
v输出方式:
继电器常开接点。
v接点容量:
AC250V,5A;DC30V,5A。
Ø脉冲量输入特性
v输入回路采用光电隔离。
v脉宽>10ms。
v接口电平:
(0~24)V。
v误差≤±1个脉冲。
Ø无功补偿指标
v有功、无功、视在功率测量精度于输入范围1%~120%范围须达到1级(1%)。
v按照无功补偿功能并结合控制策略和延长电容器的使用寿命,要求:
✧有任意相电压过高或过低(值可调,本次测试设定超出±10%),将所有电容切除;
✧有任意相电压略高(值可调,本次测试设定大于+7%且小于+10%),则不宜进行投入操作;
✧有任意相电压略低(值可调,本次测试设定小于-7%且大于-10%),则不宜进行切除操作;
✧三相电容的基值部分,先由共补电容尽量补偿,但绝不过补,剩余部分由分补电容补偿(如果有分补电容);
✧需做电容的投入时,只在当前空闲电容器中查找,不替换已投入电容器以追求最优;
✧电容器应循环投切使用,保证均匀使用,即投切次数均匀.先投先切防止某个电容器过度工作;
✧保证同一组电容的投切间隔,需闭锁300秒(参数可设);
✧设定投切门限,防止频繁投切电容;
✧为了减少对电网的冲击,要求:
实现延时分组投切,每隔5秒钟(参数可设),可投/切下一组电容器;
✧无功补偿遥测数据来源可本地采集也可通过通讯采集其他智能设备遥测值;
✧可以实现单母线或双母线无功补偿;
✧提供控制线与串口两种方式的控制投切,实现对电容器的直接控制与对无功投切控制装置输出控制。
3.2.2最大系统容量
Ø交流采样
v三表法采样:
12条线路电流,3组电压(可测量三段母线电压)或者9条线路电流,6组电压(可测量6段母线电压)。
v两表法采样:
21条线路电流,3组电压(可测量三段母线电压)或者12条线路电流,6组电压(可测量6段母线电压)。
v全电流采样:
48个电流。
v直流量采集:
12路。
注:
共48个量,采用灵活的多组态算法,电流电压可灵活设置,设置公式为:
X+Y+Z=48。
其中X表示电流量数量,Y表示电压量数量,Z表示直流量数量(小于等于12路)。
Ø遥控:
12路遥控。
Ø遥信:
96路遥信。
Ø无功补偿:
2段母线的全电量采集(6U6I)及无功补偿,可投切8路电容器
Ø通信接口:
3个以太网口(RJ45),3个异步RS232(9针串口),一个RS232维护口、1个USB主设备接口及一个USB从设备接口。
3.3安全特性
3.3.1绝缘电阻
输入、输出回路对地和各回路之间的绝缘电阻不低于20MΩ(正常条件下测试)和1.5MΩ(恒定湿热条件下测试)。
3.3.2绝缘强度
电源回路、交流遥测回路、信号输出触点对地及交流遥测电压回路对电流回路之间能承受额定频率为50Hz、有效值为2.0kV,时间为1分钟的交流电压试验,无击穿与闪络现象。
3.3.3冲击电压
电源输入、输出回路对地和各回路之间能承受1kV标准雷电波的短时冲击电压检验。
3.4电磁特性
ZX8600B配电网馈线自动化装置的设计符合以下电磁兼容试验要求。
3.4.1电压跌落及短时中断
装置在电压突降△U为100%,电压中断为0.5s的条件下应能正常工作。
3.4.2高频干扰
在正常工作大气条件下设备处于工作状态时,在信号输入回路和交流电源回路,施加表1中所规定的高频干扰,由电子逻辑电路组成的回路及软件程序应能正常工作。
高频干扰波特性:
波形:
衰减振荡波,包络线在3~6周期后衰减到峰值的50%;
频率:
(1±0.1)MHz;
重复率:
400次/s;
高频干扰电压值如表1中4级标准所规定。
3.4.3快速瞬变脉冲群干扰
在施加如表1中4级标准所规定的快速瞬变脉冲群干扰电压的情况下,装置应能正常工作。
3.4.4浪涌干扰
在施加如表1中4级标准所规定的浪涌干扰电压和1.2/50μs波形的情况下,装置应能正常工作。
表1高频干扰、快速瞬变和浪涌试验的主要参数
试验项目
级别
共模试验值(*)
试验回路
高频干扰
2
1.0kVP
信号、控制回路
3
2.5kVP
信号、控制回路和电源回路
4
2.5kVP
信号、控制回路和电源回路
快速瞬变
2
0.5kVP
信号输入、输出、控制回路
1.0kVP
电源回路
3
1.0kVP
信号输入、输出、控制回路
2.0kVP
电源回路
4
2.0kVP
信号输入、输出、控制回路
4.0kVP
电源回路
浪涌
2
1.0kVP
信号、控制回路和电源回路
3
2.0kVP
信号、控制回路和电源回路
4
4.0kVP
信号、控制回路和电源回路
注:
*差模试验电压值为共模试验值的1/2。
3.4.5静电放电干扰
装置应能承受8kV的静电放电电压值。
在正常工作条件下,在操作人员通常可接触到的外壳和操作点上,按规定施加静电放电电压,正负极性放电各10次,每次放电间隔至少为1s。
3.4.6工频磁场和阻尼振荡磁场干扰(当合同有此要求时进行此项)
装置应能承受如表2中4级标准所规定的工频磁场和阻尼振荡磁场条件下应能正常工作。
表2工频磁场和阻尼振荡磁场试验主要参数
试验项目
级别
电压/电流波形
试验值(A/m)
工频磁场
2
连续正弦波
10
3
连续正弦波
30
4
连续正弦波
100
特定
连续正弦波
与厂家协商确定
阻尼振荡磁场
3
衰减振荡波
30
4
衰减振荡波
100
特定
衰减振荡波
与厂家协商确定
3.5环境条件
Ø装置工作环境如下
v温度范围:
-40℃~+85℃。
v相对湿度:
5%~95%无凝露。
大气压力:
70kPa~106kPa。
第四章结构特征与工作原理
ZX8600配电网馈线自动化装置采用挂箱式结构,主要由ZX8600配电网馈线自动化装置、接口组件、蓄电池及机箱等部分组成。
箱体内余留通信模块的安装位置,可根据用户通信方式不同灵活配备相应通信模块。
ZX8600装置结构图如下:
图4.1模式一
图4.2模式二
4.1结构特征
ZX8600配电网馈线自动化装置主要实现对上位机的通讯和下挂模件的信息的采集,并根据实时数据进行故障的检测和隔离,可根据预案自动执行隔离方案或者执行上级主站的隔离指令。
4.1.1模块组成
ZX8600主要由以下分模块组成:
CPWM主控模块
CPUC分控模块
CPUQ分控模块
YK6遥控模块
JC16交流采样模块
POWER智能UPS模块
CPWM主控模块:
采用32位微处理器,主频达233MHZ,外围扩展6串行口、提供4个10/100M以太网交换机接口、RTC及WATCHDOG等。
采用大容量FLASH存储器,保证数据不丢失。
内置GPRS/CDMA通信模块。
CPUC分控模块:
采用32位微处理器,主频达233MHZ,每个分板CPU配置供32路遥信、一个10/100M以太网接口及两个串口,一个维护专用,一个用于和其他模件间通讯口。
遥信输入采取滤波、光电隔离等防干扰措施。
一块分板CPU同时可以处理32个遥测量的故障计算,6路遥控控制,32(或24)路遥信控制。
即一块分板CPU可带一块遥控模件、一块采样模件。
CPUQ分控模块:
采用32位微处理器,主频达233MHZ,每个分板CPU配置一个10/100M以太网接口及两个串口,两个维护专用,一个用于和其他模件间通讯口。
一块分板CPUQ同时可以处理16个遥测量的故障计算,8路无功投切。
即一块分板CPU可带8路无功投切、一块采样模件。
YK6遥控模块:
采用遥控部分采用三级电子锁看门狗,采用独立的供电电源。
确保遥控的高可靠性,高抗干扰性。
遥控输出采用预置-反校-执行的控制过程,提供继电器常开接点输出。
每块遥控模块配置6路遥控。
其中四路采用闭锁防跳回路,解除了因开关拒动对装置造成的致命破坏。
其余两路是常规遥控。
JC16交流采样模块:
本模块内置6片8路14位高速工业AD,主要用来采集交流电压、交流电流、零线电流、直流电压和直流电流。
可以采集交流电压(0-400V)、可以采集交流电流(0-100A)、可以采集零线电流(0-5A)、可以采集直流电压(0-5V)和可以采集直流电流(0-20mA/4-20mA)。
本模块采用组态软件设计,硬件采用兼容设计,可根据用户需求灵活配置容量生产。
POWER智能UPS模块:
电源模块为整个装置提供工作电源,提供两路电源输入,具有双电源无缝供电切换功能,任何一路有电,系统都可正常供电,当两条线路都无电的情况下,系统自动切换到后备蓄电池供电状态。
线路停电后,自动投入备用电源,装置正常工作不低于8小时。
4.2工作原理
4.2.1电气原理图
ZX8600电气原理如下图:
图4.3ZX8600电气原理图
4.2.2CPUM主控模块
具体的结构设计可以参见下图,后面会对本模块的相关信息进行说明。
图4.4CPUM原理图
图4.5CPUM模块实际结构(两个版本)
CPUM主控板说明见表4.1:
信号灯名称
功能描述
POWER
指示装置电源,正常工作时常亮
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- ZX8600 配电网 馈线 自动化 装置 DTU 使用 说明书