PSMU600合并单元说明书

1国 电 南 自 PSMU600 系列 合并单元使用说明书国电南京自动化股份有限公司GUODIAN NANJING AUTOMATION CO.， LTD2PSMU600 系列 合并单元使用说明书编写 审核 批准 V1.00国 电 南 京 自 动 化 股 份 有 限 公 司2009 年 03 月安全声明1. 说明安全声明与相关的装置文件构成了安全操作、调试与测试的完整信息。在对装置作任何操作之前，使用人员必须熟悉本安全声明的内容和装置铭牌的额定参数。2. 健康和安全装置的正常和安全运行，依赖于恰当的运输、搬运和正确的贮存、安装和调试，以及细心的操作、维护和维修。因此，只有合格人员才可操作或在装置上工作。合格人员是指：熟悉装置的安装、调试和运行，以及所接入的系统的人员；能够按照认可的安全工程惯例执行操作，并经授权可对装置进行带电、掉电、隔离、接地和挂牌操作的人员；经过安全设备使用培训的人员；经过急救培训的人员。装置的安装、调试和运行由装置文件提供了说明。但手册不能涵盖所有想得到的情况或所有的细节。在出现问题或特殊情况时，未经正确授权不得采取行动。3. 设备的安装、调试和维护警告！a) 严格遵照执行国家及电力行业相关安全规程。工作在高电压环境下，应严肃认真对待，以避免人身伤害或设备损坏；b) 在操作中不应触摸电路，可能会有致命的电压、电流；c) 在拆卸开装置面板后，应避免触及电路，装置包含电子电路，如果遭受静电，可能会受到损坏。电子电路也可能含有致命的危险电压；d) 不管运行条件如何，必须将装置与保护地相连。这也适用于一些特殊的场合，如在台桌上测试演示及离线配置。不经恰当接地操作装置，可能会损坏装置，也可能会发生事故引起伤害；e) 在正常运行期间，严禁断开或连接与端子相连的导线或连接件，可能会有致命的危险电压、电流，也可能会中断设备的运行，损坏端子及测量电路；f) 严禁不短接电流互感器的二次绕组就断开其二次回路的连接。运行的电流互感器在二次绕组开路时，会产生危险高电压，可能会损坏互感器，也可能引起人身伤害；g) 在装置带电或者与带电回路相连接时，严禁拆卸前面板，可能会有致命的电压、电流。小心！a) 在运输装置的模件时，应使用经过验证的防静电袋。在对模件进行操作或处理时，应使用导电腕环套与保护地相连，并在适当的防静电表面操作。静电放电（ESD）可能会引起模件损坏；b) 不得将装置与带电导线相连，这可能会使装置内部电路受到损坏；c) 在安装调试装置过程中，如果碰触装置或其连线要小心，以免受到电击。注意！a) 装置应运行于其规定的电气和环境限值之内；b) 装置上电前，应明确连线与正确示图相一致；c) 装置上电使用前请仔细阅读说明书，参照说明书对装置进行操作、定值整定和测试。如有随机资料，相关部分以资料为准。版本声明a) 本使用说明书适用于以下型号装置： PSMU 601 合并单元 PSMU 602 合并单元 PSMU 603 合并单元b) 本使用说明书适用于以上各装置的标准版本及工程更改版本，除非存在以下情况： 附加更改说明； 使用说明书更新，版本升级。* 技术支持 电话：（025）83537262传真：（025）83537200* 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* 2008 年 11 月 第 1 版 第 1 次印刷* 国电南自技术部监制 2目 录第一部分 概述 .31.1 主要型号及功能 31.2 技术参数 3第二部分 功能描述 .52.1 基本功能 52.2 面板说明 52.3 模件说明 62.4 同步信号 9第三部分 典型配置方案 1031 概述PSMU600 系列合并单元是国电南京自动化股份有限公司研发的数字化数据采集发送装置，它与电子式互感器配合使用，适用于数字化变电站和发电厂。1.1 主要型号及功能本系列产品包括下列装置：1.1.1 合并单元a) PSMU 601 合并单元，6U.21 机箱，提供最多 12 路激光电源模件；b) PSMU 602 合并单元，6U.10 机箱，提供最多 3 路激光电源模件；c) PSMU 603 合并单元，6U.21 机箱，提供最多 6 路激光电源模件，提供传统 AC 模件；1.2 技术参数1.2.1 电源a) 额 定 电 压 ： 交 /直 流 220V；b) 允 许 偏 差 ： -20% +10%；c) 波纹系数：不大于 5。1.2.2 输出数据额定值表一、输出数据额定值1.2.3 环境条件a) 环境温 度 ： 工 作 ： -25 +55 ，贮 存 ： -25 +70 。 在 极 限 值 下 不 施 加 激 励 量 ,装 置 不 出 现 不 可 逆 的 变 化 。温 度 恢 复 后 ， 装 置 应 能 正 常 工 作 ；b) 相 对 湿 度 ： 5% 95%（ 产 品 内 部 既 不 应 凝 露 ， 也 不 应 结 冰 ） ；c) 大 气 压 力 ： 66kPa 110kPa；d) 周 围 环 境 : 装置使用地点应无爆炸危险、无腐蚀性气体及导电尘埃、无严重霉菌、无剧烈振动源，不允许有超过发电厂变电站正常运行范围内可能遇到的电磁场存在。有防御雨、雪、风、测 量 用 电 流 互 感 器（ 参 比 因 子 SCM）保 护 用 电 流 互 感 器（ 参 比 因 子 SCP）电 压 互 感 器（ 参 比 因 子 SV）额 定 值（ 量 程 标 志 0）0x2D41（ 十 进 制 ： 11585）0x01CF（ 十 进 制 ： 463）0x2D41（ 十 进 制 ： 11585）额 定 值（ 量 程 标 志 1）0x2D41（ 十 进 制 ： 11585）0x00E7（ 十 进 制 ： 231）0x2D41（ 十 进 制 ： 11585）注 1： 输 出 数 据 额 定 值 （ 有 效 值 ） 用 16 进 制 表 示 。注 2： 测 量 用 电 流 互 感 器 能 测 量 2 倍 额 定 一 次 电 流 ， 不 发 生 溢 出 。注 3： 测 量 用 电 压 互 感 器 能 测 量 2 倍 额 定 一 次 电 压 ， 不 发 生 溢 出 。注 4： 量 程 表 志 置 0 时 ， 保 护 用 电 流 互 感 器 能 测 量 无 直 流 分 量 的 50 倍 额 定 一 次 电 流 或 有 100 直 流 分量 的 25 倍 额 定 一 次 电 流 ， 不 发 生 溢 出 。注 5： 量 程 标 志 置 1 时 ， 保 护 用 电 流 互 感 器 测 量 范 围 增 加 一 倍 。4沙、尘埃及防静电措施。场地安全要求应符合 GB 9361-1988 中 B 类的规定。接地电阻应符合GB/T 2887-2000 中 4.4 要求。装置使用地点的地震烈度应不大于 8 度。1.2.4 绝缘性能a) 绝 缘 电 阻正 常 试 验 大 气 条 件 下 ， 装 置 的 带 电 部 分 （ 通 信 接 口 回 路 除 外 ） 和 非 带 电 金 属 部 分 及 外 壳 之 间 以及 电 气 上 无 联 系 的 各 电 路 之 间 用 开 路 电 压 为 直 流 1000V 的 兆 欧 表 测 量 其 绝 缘 电 阻 值 ， 应 不 小 于50M ； 通 信 接 口 回 路 对 地 ， 用 开 路 电 压 为 直 流 500 V 的 兆 欧 表 测 量 其 绝 缘 电 阻 值 ， 应 不 小 于100 M 。b) 介 质 强 度在 正 常 试 验 大 气 条 件 下 ， 装 置 通 信 接 口 回 路 及 24V 弱 电 输 入 输 出 等 端 子 对 地 能 承 受 50 Hz、 500V 的 交 流 电 压 ， 历 时 1min 的 试 验 而 无 击 穿 闪 络 及 元 件 损 坏 现 象 ； 电 源 回 路 对 地 能 承 受2800 V 的 直 流 电 压 ； 其 余 的 各 带 电 导 电 电 路 分 别 对 地 之 间 ， 交 流 回 路 和 直 流 回 路 之 间 ， 交 流 电 压回 路 和 交 流 电 流 回 路 之 间 能 承 受 50 Hz、 2000V 的 交 流 电 压 ， 历 时 1min 的 试 验 而 无 击 穿 闪 络 及 元件 损 坏 现 象 。 试 验 过 程 中 ， 任 一 被 试 回 路 施 加 电 压 时 其 余 回 路 等 电 位 互 联 接 地 。c) 冲 击 电 压在 正 常 试 验 大 气 条 件 下 ， 装 置 通 信 接 口 回 路 及 24V 弱 电 输 入 输 出 等 端 子 对 地 能 承 受 开 路 试 验电 压 为 1kV 的 标 准 雷 电 冲 击 波 试 验 。 其 余 的 各 带 电 导 电 电 路 分 别 对 地 之 间 ， 交 流 回 路 和 直 流 回 路之 间 ， 交 流 电 压 回 路 和 交 流 电 流 回 路 之 间 能 承 受 开 路 试 验 电 压 为 5kV 的 标 准 雷 电 冲 击 波 试 验 。1.2.5 耐湿热性能装 置 能 承 受 GB/T 2423.9 规 定 的 恒 定 湿 热 试 验 。 试 验 温 度 +40 2 、 相 对 湿 度 （ 933） ，试 验 时 间 为 48h。 在 试 验 结 束 前 2 小 时 内 根 据 2.4.1 的 要 求 ， 测 量 各 导 电 电 路 对 外 露 非 带 电 金 属 部 分及 外 壳 之 间 、 电 气 上 不 联 系 的 各 回 路 之 间 的 绝 缘 电 阻 不 小 于 1.5 M ， 介 质 耐 压 强 度 不 低 于 2.4.2 规定 的 介 质 强 度 试 验 电 压 幅 值 的 75 。1.2.6 电磁兼容性能表二、电磁兼容性能试 验 项 目 要 求1 辐射电磁场骚扰试验 满足 GB/T 14598.92002（IEC 60255-22-3:2000，IDT）规定的级试验2 快速瞬变干抗试验 满足 GB/T 14598.101996（ idt IEC 60255-22-4:1992）规定的级试验3 1MHz 脉冲群干扰试验 满足 GB/T 14598.131998（ eqv IEC 60255-22-1:1988）规定的级试验4 静电放电试验 满足 GB/T 14598.141998（ idt IEC 60255-22-2:1996）规定的 4 级试验5 电磁发射试验 满足 GB/T 14598.162002（ IEC 60255-25:2000，IDT ）规定的 A 类试验6 浪涌（冲击）抗扰度 满足 GB/T 17626.51999（idt IEC 61000-4-5:1995）规定的 4 级试验7 射频场感应的传导骚扰度 满足 GB/T 17626.61998（idt IEC 61000-4-6:1996）规定的 3 级试验8 工频磁场抗扰度 满足 GB/T 17626.81998（idt IEC 61000-4-8:1993）规定的 4 级试验59 脉冲磁场抗扰度 满足 GB/T 17626.91998（idt IEC 61000-4-9:1993）规定的 4 级试验10直流电源电压突降和电压中断影响允许 GB/T 83671987（eqv IEC 60255-11:1979）中要求 100ms 的电压中断，30电压突降 0.5s1.2.7 机械性能表三、机械性能项目 要 求1 振动装置能承受 GB/T 11287-2000 中 3.2.1 规定的严酷等级为 1 级的振动响应试验，3.2.2规定的严酷等级为 1 级的振动耐久试验。2 冲击装置能承受 GB/T 14537-1993 中 4.2.1 规定的严酷等级为 1 级的冲击响应试验，4.2.2规定的严酷等级为 1 级的冲击耐久试验。3 碰撞 装置能承受 GB/T 14537-1993 中 4.3 规定的严酷等级为 1 级的冲击碰撞试验。1.2.8 机箱防护等级满 足 GB 4208-1993 对 外 壳 防 护 等 级 的 要 求 ， 其 中 装 置 背 面 符 合 IP10， 其 余 部 分 均 符 合 IP45。2 功能描述2.1 基本功能合 并 单 元 主 要 用 于 接 收 采 集 器 的 数 字 信 号 以 及 来 自 电 磁 式 互 感 器 的 模 拟 信 号 ， 对 这 些 信 号 合 并 、 处理 后 以 光 信 号 方 式 对 外 提 供 数 据 。 主 要 提 供 以 下 功 能 ：a) 接 收 并 处 理 多 达 12 路 采 集 器 传 来 的 数 据 。 合 并 单 元 的 A/D 采 样 部 分 ， 可 以 采 样 交 流 模 件 输出 的 最 多 12 路 的 模 拟 信 号 ；b) 接 收 采 集 器 的 工 作 状 况 ， 根 据 需 要 调 节 激 光 电 源 的 输 出 ；c) 接 收 站 端 同 步 信 号 ；d) 接 收 其 他 合 并 单 元 输 出 的 FT3 报 文 ；e) 合 并 处 理 所 采 集 的 数 据 后 ， 按 照 IEC 61850-9 标 准 要 求 、 以 100M 光 纤 以 太 网 方 式 输 出 数 据 ，还 可 以 用 FT3 格 式 输 出 IEC60044-8 规 定 格 式 的 报 文 ；f) 合 并 处 理 还 可 以 通 过 100M 光 纤 以 太 网 接 入 过 程 层 GOOSE 网 络 ， 接 收 刀 闸 位 置 信 号 用 于 PT并 列 或 切 换 。2.2 面板说明合并单元面板如图一。以 PSMU602 为例，PSMU601 和 PSMU603 同 PSMU602。6复 归合 并 单 元图一、合并单元面板图面板灯说明1.运行：装置正常运行。2.告警：装置检测到异常或数据通道异常。3.同步：同步状态。3.采集器 112：采集器接收通道状态，正常灯长亮，异常灯闪烁，通道不使用灯灭。4.合并器 14：FT3 接收通道状态， ，正常灯长亮，异常灯闪烁，通道不使用灯灭。5.备用：备用灯。2.3 模件说明装 置 由 以 下 模 件 组 成 ： 电 源 模 件 （ POWER） 、 数 据 处 理 模 件 （ CPU） 、 母 板 模 件 （ MB） 、 激 光 电 源 模件 （ LASER） 、 面 板 模 件 （ PANEL） 、 交 流 采 样 模 件 （ AC） 、 扩 展 模 件 （ EXT） 。72.3.1 电源模件（POWER）电 源 模 件 （ POWER） 用 于 提 供 装 置 工 作 所 需 电 压 。 本 模 件 接 收 一 路 电 源 输 入 ， 向 数 据 处 理 模 件（ CPU） 和 激 光 电 源 （ LASER） 分 别 提 供 独 立 输 出 ， 两 路 输 出 共 地 ， 电 源 模 件 还 向 激 光 电 源 散 热 风 扇 提供 12V 电 源 。 本 模 件 提 供 一 路 电 源 异 常 及 装 置 告 警 输 出 接 点 。电 源 模 件 的 端 子 定 义 如 下 。12装置告警34 +12V5 +12V 地6 风扇告警78 电源输入910 电源输入1112 机壳地图二、电源模件端子图2.3.2 数据处理模件（CPU）数 据 处 理 模 件 有 三 个 处 理 器 。 主 处 理 器 核 心 工 作 频 率 为 400MHz， 有 数 据 和 指 令 高 速 缓 存 、 内 存 管理 单 元 （ MMU） ， 可 以 提 供 100M/10M 以 太 网 、 HDLC、 UART、 SPI、 I2C 等 通 信 接 口 。 辅 处 理 器 为 FPGA。监 控 处 理 器 用 来 监 视 主 处 理 器 的 工 作 状 态 ， 当 主 处 理 器 工 作 异 常 时 ， 监 控 处 理 器 可 以 通 过 电 源 模 件 发 出告 警 信 号 。 数 据 处 理 模 件 具 有 A/D 采 样 模 块 ， 还 可 以 接 入 开 入 信 号 ， 输 出 开 出 信 号 。数 字 处 理 模 件 根 据 需 要 可 以 提 供 三 种 背 视 端 子 ， 如 图 三 。8S Y N CS 1S 2S 3S 4S R 1S R 2S T 1S T 2S T 3E T 4E T 3E T 2E R 2E T 1E R 1N E TS Y N CS 1S 2S 3S 4S R 1S R 2S T 1S T 2S T 3E T 4E T 3E T 2E R 2E T 1E R 1S T 4S T 5S T 6S T 7S T 8S T 9S T 1 0S T 1 1S T 1 2S T 1 3S T 1 4S T 1 5S T 1 6S T 1 7N E TS Y N CS 1S 2S 3S 4S R 1S R 2S T 1S T 2S T 3E T 4E T 3E T 2E R 2E T 1E R 1S T 4S T 5S T 6S T 7S T 8S T 9S T 1 0S T 1 1S T 1 2S T 1 3S T 1 4S T 1 5E T 5E T 6N E T模 式 一 模 式 二 模 式 三图三、数据处理模件端子图数据处理模件各个通信接口说明如下。a) SYNC：采样同步光纤接口；b) S1S4：互感器采集单元的光纤输入接口；c) SR1SR2：其它合并单元的 FT3 光纤输入接口；d) ST1ST17：FT3 数据光纤输出接口，为完全独立的接口；e) ER1、ET1：100M 光纤以太网接口，缺省情况下作为过程层 GOOSE 网络接口；f) ER2、ET2：100M 光纤以太网接口，缺省作为采样值传输端口；g) ET3ET6： ET2 的扩展接口。其中，SR2 、ST1ST17 可以通过更改硬、软件件灵活配置为 FT3 输入接口、FT3 输出光纤接口，同时，ST4ST17 还可以通过修改软件配置成采集器输入接口。2.3.3 母板模件（MB）母 板 模 件 用 于 为 各 模 件 提 供 电 气 连 接 。 根 据 机 箱 的 不 同 ， 提 供 三 种 母 板 以 供 选 择 。2.3.4 激光电源模件（LASER）激 光 电 源 模 件 包 括 驱 动 电 路 ， 激 光 管 和 激 光 控 制 回 路 ， 提 供 3 路 激 光 能 量 输 出 。2.3.5 面板模件（PANEL）面 板 模 件 是 合 并 单 元 的 人 机 接 口 ， 包 括 显 示 装 置 工 作 状 态 和 采 集 器 工 作 状 态 的 指 示 灯 ， 还 有 一 块 全汉 化 显 示 的 液 晶 屏 。 面 板 上 的 MCU 通 过 SPI 总 线 和 数 据 处 理 模 件 通 信 ， 解 析 送 来 的 数 据 ， 依 采 集 器 和数 据 处 理 模 件 的 工 作 状 态 点 指 示 灯 ， 详 见 2.2 部 分 。2.3.6 交流采样模件（AC）9交 流 采 样 模 件 提 供 12 路 交 流 量 输 入 ， 将 来 自 电 磁 式 互 感 器 的 电 流 和 电 压 转 换 为 数 据 处 理 模 件 中A/D 可 处 理 的 信 号 。 背 视 端 子 如 图 四 。U aU bU cU nU 0U 0 nU xU x nI 1I 1 nI 2I 2 nI 3I 3 nI 4I 4 nI 5 nI 5 nI 6I 6 nI 7I 7 n图四、AC 插件端子图2.3.7 扩展板模件（EXT）扩展板模件提供扩展的 FT3 光纤，主要用于 PT 合并器或 PT 并列装置，输出内容完全相同的 FT3 数据。同时还可以提供开关量输入、输出（DIDO）功能。端子图如图五所示。10图五、扩展模件端子图上部的 12 个光纤端口为扩展的 FT3 输出接口。下部为开入、开出端子，具体情况可以根据工程定制。2.4 同步信号如 果 一 台 二 次 设 备 同 时 接 收 若 干 个 合 并 单 元 输 出 的 数 据 ， 则 这 几 个 合 并 单 元 需 要 同 步 工 作 ， 当 同步 信 号 丢 失 时 ， 合 并 单 元 将 通 过 报 文 中 的 标 志 位 告 知 二 次 设 备 。同 步 信 号 输 入 采 用 光 纤 接 口 ， 图 六 显 示 了 光 信 号 的 形 状 ：合并单元中秒变化 合并单元中秒变化图 六 、 同 步 光 信 号 波 形同 步 时 刻 为 信 号 上 升 沿 ， 触 发 光 功 率 为 最 大 光 功 率 的 50 ；时 钟 频 率 ： 1Hz；合 并 单 元 检 查 信 号 的 合 理 性 ；脉 冲 持 续 时 间 th 10 s；11脉冲间隔 tl 500ms。3 典型配置方案3.1 PSMU 601机箱采用标准 6U.21 机箱，机箱模件配置及模件端子如图七所示。本机箱结构最多可以为 12 路采集器提供激光电源。当需要接入的采集器超过 4 个时，可以在数据处理器模件上插上附板，该附板可以提供多达 14 路的光纤输入输出接口，此时，ST4ST17 接口配置成采集器输入接口。备用插件可以根据需要采用 AC 模件或 EXT（DI/DO）模件。图七、PSMU 601 合并单元3.2 PSMU 602机箱采用标准 6U.10 机箱，包括电源模件、 CPU 模