PCS-222C智能操作箱说明书.doc

PCS 222C 智能操作箱 技术和使用说明书 南京南瑞继保电气有限公司版权所有 本说明书和产品今后可能会有小的改动 请注意核对实际产品与说明书的版本 是否相符 更多产品信息 请访问互联网 http www nari 目 录 1 概述概述 1 1 1 应用范围 1 1 2 功能配置 1 1 3 装置特点 1 2 技术参数技术参数 3 2 1 机械及环境参数 3 2 2 额定电气参数 3 2 3 主要技术指标 3 3 装置构成装置构成 5 3 1 装置硬件结构 5 3 2 面板布置图 5 3 3 背板布置图 6 3 4 输入输出端子定义 6 3 5 各插件简要说明 6 3 6 机械结构与安装 12 4 使用说明使用说明 13 4 1 指示灯说明 13 4 2 报警说明 13 4 3 安装注意事项 13 NARI RELAYS PCS 222B 智能操作箱 1 1 1 概述概述 1 11 1 应用范围应用范围 PCS 222C 智能操作箱是用于 110kV 及以下电压等级数字化变电站一次开关 设备操作的智能终端 它支持实时 GOOSE 通信 通过与保护和测控等装置相配 合能够实现对断路器 刀闸的分合操作 同时能够就地采集断路器 刀闸等一 次设备的开关量信号 装置经过严格的高低温和电磁兼容试验 可以在户外运行 专门为装置户 外运行而设计的屏柜 其防湿热 防尘 防水 防辐射等各项技术指标都能满 足户外安装的要求 1 21 2 功能配置功能配置 装置能够把保护和测控装置通过 GOOSE 网下发的分 合闸命令转换成硬接 点 通过自带的操作回路插件可实现断路器的操作 同时能够就地采集断路器 刀闸等一次设备的开关量信息并通过 GOOSE 网络上送给保护和测控装置 装置 的主要功能如下 1 断路器跳合闸 装置具有一组 TJQ 跳闸出口 TJR 跳闸出口以及重合闸出口 其中 TJQ 是 不闭锁重合闸的跳闸出口 TJR 是闭锁重合闸的跳闸出口 装置接收保护发来的各种 GOOSE 命令 包括 TJQ 跳闸 TJR 跳闸和重合闸 命令 然后驱动相应的出口继电器动作 把 GOOSE 命令转换成硬接点输出 PCS 222C 带有一块操作回路插件 具有跳 合闸自保持回路 能够直接动 作于断路器 2 遥控输出 装置具有 33 路开出 除了断路器跳 合闸出口外 还具有 4 把隔刀 4 把 地刀的遥控分 合及闭锁控制共 24 付出口接点 另外还有 1 付冗余出口 装置接收测控发来的各种 GOOSE 命令 包括断路器分合闸 隔刀和地刀的 分合闸及闭锁控制命令 然后驱动相应的出口继电器动作 把 GOOSE 命令转换 成硬接点输出 3 遥信输入 装置具有 36 路开入 能够就地采集断路器位置 刀闸位置 断路器和主变 本体信号等开关量 并通过 GOOSE 网上送给相应的保护和测控装置 1 31 3 装置特点装置特点 1 PCS 222C 智能操作箱是新一代全面支持数字化变电站的智能终端 装置采 用南瑞继保最新研制的 UAPC 平台 支持实时 GOOSE 通讯 2 UAPC 平台按照具有长达 10 15 年的生命周期设计 装置插件根据需要可以 在保持与平台兼容的情况下平滑升级 从而为用户的设备投资提供了长期稳 定的保障 3 装置采用了高性能 DSP 内部高速总线 智能 I O 硬件和软件均采用模块 化设计 灵活可配置 具有插件 软件模块通用 易于扩展 易于维护的特 点 将为用户带来备品备件种类少替换方便的优点 PCS 222 智能操作箱 NARI RELAYS 2 4 能够接收保护跳合闸 测控的手合 手分及闸刀 地刀控制的 GOOSE 命令 输出相应动作接点 能够采集并上送断路器 闸刀及地刀位置 断路器本体 信号等 5 出口动作速度快 从收到 GOOSE 报文到出口继电器动作 8ms 并且基本不 受 GOOSE 网络风暴的影响 6 出口继电器经启动 DSP 闭锁 可以有效保证装置动作的可靠性 7 装置采用全密封 高阻抗 小功耗的进口继电器 减少装置的功耗和发热 以提高装置的安全性 8 具有灵活的通讯方式 配有 2 个独立的 GOOSE 接口和 1 个 RS 232 调试口 支持新一代变电站通讯标准 IEC61850 9 支持光纤 IRIG B 码对时 可记录本地最新 256 次动作报告 10 具有环境温度和湿度的测量功能 11 装置采用整体面板 全封闭机箱 强弱电严格分开 抗干扰能力大大提高 达到了电磁兼容各项标准的最高等级 12 装置经过了严酷的高低温试验 可以在户外恶劣的环境中运行 为装置专门 设计的户外柜柜 其防湿热 防水 防尘 防辐射等各项技术指标都能满足 户外安装的要求 NARI RELAYS PCS 222B 智能操作箱 3 2 2 技术参数技术参数 2 12 1 机械及环境参数机械及环境参数 机箱结构尺寸 482mm 177mm 291mm 嵌入式安装 正常工作温度 25 70 极限工作温度 40 85 贮存及运输 25 70 2 22 2 额定电气参数额定电气参数 直流电源 220V 110V 允许偏差 15 20 直流功耗 正常时 35W 跳闸时 50W 2 32 3 主要技术指标主要技术指标 2 3 12 3 1 出口时间出口时间 从收到 GOOSE 报文到出口继电器动作的时间 8ms 2 3 2 3 2 2 电磁兼容电磁兼容 电压渐变抗扰度 IEC61000 4 29 20 20 电压暂降和短时中断抗扰度 IEC61000 4 29 50 0 2s 100 0 05s 浪涌 冲击 抗扰度 IEC61000 4 5 GB T17626 5 4 级 电快速瞬变脉冲群抗扰度 IEC61000 4 4 GB T17626 4 4 级 振荡波抗扰度 IEC61000 4 12 GB T17626 12 3 级 静电放电抗扰度 IEC61000 4 2 GB T17626 2 4 级 工频磁场抗扰度 IEC61000 4 8 GB T17626 8 5 级 脉冲磁场抗扰度 IEC61000 4 9 GB T17626 9 5 级 阻尼振荡磁场抗扰度 IEC61000 4 10 GB T17626 10 5 级 射频电磁辐射抗扰度 IEC61000 4 3 GB T17626 3 3 级 无线电干扰水平 在 160kV 下无线电干扰电压小于 2500uV 2 3 32 3 3 绝缘试验绝缘试验 绝缘试验 满足 GB T14598 3 93 6 0 的规定 冲击电压试验 满足 GB T14598 3 93 8 0 的规定 2 3 42 3 4 输出接点容量输出接点容量 跳闸保持继电器接点容量 允许长期通过电流 8A 切断电流 0 3A DC220V L R 40ms 不带电流保持 PCS 222 智能操作箱 NARI RELAYS 4 其它出口继电器接点容量 允许长期通过电流 5A 切断电流 0 2A DC220V L R 40ms 2 3 52 3 5 遥信输入遥信输入 遥信输入为 110V 220V 无源接点输入 经光耦隔离 2 3 62 3 6 通信接口通信接口 2 个独立的光纤 GOOSE 接口 支持基于新一代变电站通讯标准 IEC61850 的实时 GOOSE 通信 SC 或 ST 型接头可选 一个用于调试的 RS 232 接口 前面板 2 3 2 3 对时接口对时接口 1 个光纤 IRIG B 时间码输入接口 常有光工作方式 ST 型接头 NARI RELAYS PCS 222B 智能操作箱 5 3 3 装置构成装置构成 3 13 1 装置硬件装置硬件结构结构 PCS 222C 智能操作箱采用 4U 标准机箱 由电源插件 DSP 插件 智能开 入插件 智能开出插件和操作回路插件组成 DSP 插件负责 GOOSE 通信和装置运行管理 智能开入插件能够采集断路器 刀闸等一次设备的开关量信息 然后通过 DSP 插件发送给保护和测控装置 智 能开出插件能根据保护和测控装置通过 GOOSE 网送来的分 合闸命令驱动相应 的出口继电器动作 并且出口继电器经 DSP 启动控制 保证其动作的可靠性 智能开出插件的跳 合闸出口接点连接至操作回路插件 由操作回路插件完成 跳 合闸电流自保持功能 从而动作于断路器 装置通用硬件框图如图 3 1 所示 DSP GOOSE 启动 跳 合闸GOOSE命令 刀闸控制GOOSE命令 E OUT CPU 刀闸出口 继电器 LED CPU 遥信光隔 OPT CPU GOOSE信息上送 断路器出 口继电器 操作回路 图 3 1 装置通用硬件框图 3 23 2 面板布置面板布置图图 图 3 2 是装置的正面面板布置图 隔刀3合位 隔刀1合位 隔刀2合位 断路器合位 断路器分位 重 合 闸 报 警 PCS 222 智能操作箱 运 行 配置错误 GOOSE异常 检 修 保护跳闸 遥控分闸 遥控合闸 地刀2合位 隔刀4合位 地刀1合位 地刀3合位 备 用地刀4合位 图 3 2 面板布置图 PCS 222 智能操作箱 NARI RELAYS 6 3 3 3 3 背板布置图背板布置图 图 3 3 是通用的装置背面面板布置图 RX TX RX TX 44111 RX 图 3 3 通用的装置背板布置图 3 43 4 输入输出输入输出端子定义端子定义 图 3 4 1 为通用装置端子定义图 大地 NR1301A B00 12 11 10 09 08 07 06 05 04 03 02 01 DC DC 24V 24V BJJ2 BSJ2 COM2 BJJ1 BSJ1 COM1 备用 B10 B11 备用 B06 备用 B13 B15 NR1126B B02 备用 B03 地刀1遥合 隔刀3遥分 隔刀3遥合 地刀1遥合 隔刀3遥分 隔刀3遥合 地刀1遥分 地刀1遥分 01 03 05 07 09 11 13 15 17 19 21 02 04 06 08 10 12 14 16 18 20 22 NR1521A B07 TJQ TJQ TJQ TJQ 01 03 05 07 09 11 13 15 17 19 21 02 04 06 08 10 12 14 16 18 20 22 NR1521A 隔刀4遥分 隔刀4遥合 隔刀4遥分 隔刀4遥合 B08 电源 TWJ2HWJ2 COM KKJ TWJ1 COM 中央信号 COM TWJ3 COM HWJ1 COM NR1531A操作回路 公共 02 04 06 08 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 01 03 05 07 09 11 13 15 17 19 21 23 25 27 气压低 跳位监视 手跳 合位监视 跳闸线圈重合闸 保护跳闸 输入 KKJTWJ 1 HWJ 1 HWJ TWJ 3 TYJ TWJHYJ 操作 回路 手合 合压低入2930 HWJ 2 TWJ 2 B12 中央 信号 电源 合闸线圈 跳压低入 跳位 合位 操作 回路 地刀2遥合 地刀2遥合 地刀2遥分 地刀2遥分 地刀3遥合 地刀3遥合 01 03 05 07 09 11 13 15 17 19 21 02 04 06 08 10 12 14 16 18 20 22 NR1521A B09 TJR TJR 地刀3遥分 地刀3遥分 隔刀4联锁 地刀1联锁 隔刀4联锁 地刀1联锁 地刀2联锁 地刀3联锁 地刀3联锁 地刀2联锁 隔刀1遥分 隔刀1遥合 隔刀1遥分 隔刀1遥合 隔刀2遥分 隔刀2遥分 地刀4遥分 地刀4遥合 地刀4遥分 地刀4遥合 隔刀3联锁 隔刀3联锁 重合闸 断路器遥分 断路器遥合 重合闸 断路器遥分 断路器遥合 TJR TJR 开入27 光耦电源监视 地刀1合位 开入28 地刀1分位 地刀2分位 地刀4合位 地刀4分位 01 03 05 07 09 11 13 15 17 19 21 02 04 06 08 10 12 14 16 18 20 22 NR1504A B04 光耦电源监视 复归 检修 KKJ 01 03 05 07 09 11 13 15 17 19 21 02 04 06 08 10 12 14 16 18 20 22 NR1504A 地刀2合位 地刀3合位 地刀3分位 B05 开入31 开入30 开入29 开入34 开入35 TWJ HWJ 开入32 开入33 隔刀2合位 隔刀2分位 隔刀3分位 隔刀3合位 隔刀4合位 隔刀4分位 COM COM 跳压低 断路器分位 隔刀1分位 合压低 断路器合位 隔刀1合位 备用 开入36 备用 B01 隔刀2遥合 隔刀2遥合 重重合合闸闸 重重合合闸闸 隔刀2联锁 隔刀2联锁 隔刀1联锁 隔刀1联锁 地刀4联锁 地刀4联锁 图 3 4 1 通用装置端子定义图 3 53 5 各插件简要说明各插件简要说明 本装置基于本公司最新的软硬件平台而研制 新平台的主要特点是 高可靠 性 高抗干扰能力 智能化 网络化 3 5 13 5 1 电源插件 电源插件 NR1301NR1301 电源插件具有很宽的输入范围 为 88VDC 264VDC 两级高频 DC DC 变换 采用 BOOST FORWARD 电路 提高电源的稳定性 输出采用同步整流 提高效率 两级总效率 81 具有优良的抗干扰性能 电源插件的端子布置如图 3 5 1 所 示 电源插件的 001 003 端子为装置输出的闭锁和报警空接点 001 端子为公共 端 闭锁为常闭接点 报警为常开接点 电源插件的 004 006 端子为另外一组闭锁和报警空接点 电源插件的 007 008 端子为 24V 电源输出端子 NARI RELAYS PCS 222B 智能操作箱 7 电源插件的 010 011 端子为电源输入端子 其中 010 为 DC 011 为 DC 输入电源的额定电压为 220V 和 110V 自适应 其它电压等级需要特别订货 投 运时请检查所提供电源插件的额定输入电压是否与控制电源电压相同 电源插件提供 012 端子和接地柱用于装置接地 应将 012 端子接至接地柱 然后通过专用接地线接至屏柜的接地铜排 良好接地是装置抗电磁干扰最重要良好接地是装置抗电磁干扰最重要 的措施 因此装置投入使用前一定要确保装置良好接地 的措施 因此装置投入使用前一定要确保装置良好接地 接地铜排 001公共 002闭锁 003报警 004公共 005闭锁 006报警 00724 00824 009 010DC 011DC 012地 接地柱 图 3 5 1 电源插件接线端子图 3 5 23 5 2 GOOSEGOOSE 插件 插件 NR1126NR1126 DSP 插件也即装置的 GOOSE 插件 由高性能嵌入式 DSP 处理器 现场可编程 门阵列 FPGA 以太网控制器及其他外设组成 主要实现装置管理 跳合闸 逻辑 GOOSE 通讯 事件记录等功能 DSP 插件通过 CAN 总线与装置内其他插件实现数据交换 通过 RS 232 总线 实现显示和调试数据通信 此插件设计有两组光纤以太网接口 可以实现双网的实时 GOOSE 通信 负责 与保护和测控装置进行数据交换 一方面接收保护和测控装置的 GOOSE 动作命 令并进行解析处理 另一方面将开入插件采集到的一次设备状态量信号通过 GOOSE 报文传送给保护测控装置 如图 3 5 2 所示 最上方的 6 个 LED 指示灯用于显示 GOOSE 通信状态 指示 灯下方是两组光纤 GOOSE 网络接口 TX 是发送端 RX 是接收端 接头型 号可选 SC 或 ST 型 GOOSE 网口下方有一个开口 开口内侧有一个温湿度传感器 能够测量环境温度和湿度 最下方是一个光纤 IRIG B 对时接口 采用常有光工 作方式 ST 型接头 PCS 222 智能操作箱 NARI RELAYS 8 RX TX RX TX RX 图 3 5 2 GOOSE 插件图 3 5 33 5 3 智能开入插件智能开入插件 1 1 NR1504NR1504 装置有两块智能开入插件 用于采集包括断路器位置 刀闸位置以及断路 器本体信号 含重合闸压力低 在内的一次设备的状态量信号 然后通过内部 CAN 总线送给 DSP 插件 通过智能开入插件 可以把间隔内所有的开关量信号 进行就地集中采集 然后通过 GOOSE 网上送给保护和测控装置 这样能够省去 大量长距离的电缆 每块插件可提供 18 路开入 工作电压均为直流 110V 220V 由于采用了 A D 采样的方式来检测开入电压 因此当开入电压 额 定工作电压的 60 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 4 号插件是智能开入插件 1 其端子定义如图 3 5 3 光耦电源为装置电源 用作正常运行开关量的供电电源 其正端接外部无源 开入接点的一端 同时电源正需直接接入本板 401 端子以便让装置监视其是否 正常 电源负应与 422 端子直接相连 401 端子定义为光耦电源监视开入 状态为 1 表示装置光耦电源正常 状态为 0 表示装置光耦电源异常 402 端子是投检修输入 一般在屏上装设 投检修态 压板 在装置检修时 将该压板投上 在此期间进行试验的动作报告带有检修标志 运行时应将该压 板退出 智能操作箱的检修开入同时具有一个很重要的作用 在检修时可以根据需要 禁止或允许出口动作 说明如下 1 正常运行时 保护和智能操作箱的检修压板都不投 双方的检修状态 相同 此时智能操作箱的出口是允许的 2 当单独检修保护或智能操作箱时 双方的检修状态是不同的 此时智 能操作箱的出口是禁止的 以免导致一次设备误动 3 当保护和智能操作箱一起做传动试验时 双方的检修压板均投入 此 NARI RELAYS PCS 222B 智能操作箱 9 时双方的检修状态相同 智能操作箱的出口也是允许的 总之 只有在保护和智能操作箱的检修状态相同时 智能操作箱的出口才允 许动作 402 401光耦电源监视 检修 404 403复归 KKJ 406 405TWJ HWJ 409 407备用 跳压低 411 410合压低 断路器分位 417 416 隔刀2合位 419 418隔刀3分位 隔刀3合位 421 420隔刀4分位 隔刀2分位 隔刀4合位 断路器合位412 422110V 220V开入电源 110V 220V装置电源 110V 220V装置电源 4 NR1501A 401 402 403 404 405 406 407 408 409 410 411 412 413 414 415 416 417 418 419 420 421 422 010 011 408 413隔刀1分位 415 414隔刀1合位 图 3 5 3 智能开入插件 1 背板端子及外部接线图 403 端子是信号复归输入 用于复归装置面板的跳 合闸 LED 指示灯 一般 在屏上装设信号复归按钮 404 端子是 KKJ 输入 取自于操作回路插件输出的合后 KK 位置信号 送给 保护装置 405 和 406 端子是跳位和合位监视输入 分别取自于操作回路插件输出的 TWJ 和 HWJ 信号 送给保护装置 409 和 410 端子是跳闸压力低和合闸压力低输入 分别取自于操作回路插件 输出的 TYJ 和 HYJ 信号 送给保护装置 411 和 412 端子是取自断路器辅助触点的分位和合位监视输入 送给测控装 置作事件记录 413 414 端子分别是取自第 1 把隔离刀闸辅助触点的分位和合位监视输入 送给母线保护或测控装置 416 417 端子分别是取自第 2 把隔离刀闸辅助触点的分位和合位监视输入 送给母线保护或测控装置 418 419 端子分别是取自第 3 把隔离刀闸辅助触点的分位和合位监视输入 送给母线保护或测控装置 420 421 端子分别是取自第 4 把隔离刀闸辅助触点的分位和合位监视输入 送给母线保护或测控装置 3 5 43 5 4 智能开入插件智能开入插件 2 2 NR1504NR1504 5 号插件是智能开入插件 2 也是直流 110V 220V 强电开入 其接线方法同 4 号插件 PCS 222 智能操作箱 NARI RELAYS 10 如图 3 4 1 所示 该插件用于采集 3 把接地刀闸的位置状态 另外还提供了 12 路冗余开入 可以采集断路器或主变本体的其它信号 3 5 53 5 5 智能开出插件 智能开出插件 NR1521NR1521 7 9 号插件是智能开出插件 提供 33 路无源空接点开出 它们通过内部 CAN 总线接收 DSP 插件送来的动作命令 然后驱动相应的出口继电器动作 并且 出口继电器的正电源经 DSP 启动闭锁 如图 3 4 1 所示 输出信号包括 端子 701 702 703 704 是不闭锁重合闸的保护三跳 TJQ1 TJQ2 端子 705 706 707 708 是闭锁重合闸但启动失灵的保护三跳 TJR1 TJR2 端子 709 710 711 712 是保护重合闸 重合闸 1 重合闸 2 以上每种类型的断路器跳 合闸出口均给出了完全相同的两付接点 它们在 装置内部是由同一个信号驱动的 其中一付接点接至操作回路插件以驱动相应 的跳 合闸回路 另一付接点可引至本装置的开入端 用作返校接点 即把它 当作开入量采集 并通过 GOOSE 上送给测控装置和后台 以便运行人员检查智 能操作箱的出口是否正确动作 余下的端子均为遥控输出接点 包括断路器的遥控分 合闸 以及 4 把隔离 刀闸 3 把接地刀闸的遥控分 合和闭锁出口接点 另外还有 4 付冗余出口 3 5 63 5 6 操作回路插件 操作回路插件 NR1531NR1531 12 号插件是断路器操作回路插件 具有跳合闸电流自保持功能 跳合位监 视功能 跳合闸压力闭锁功能 以及防跳功能 装置开入部分直接由操作回路引入合后位置 KK 跳合闸位置 合闸压力 HYJ 和跳闸压力 TYJ 图中 KKJ 为磁保持继电器 合闸时该继电器动作并磁保 持 仅手跳该继电器才复归 保护动作或开关偷跳该继电器不复归 因此其输 出接点为合后 KK 位置接点 用本装置的操作回路 就不需要从 KK 把手取合后 KK 位置 也适应了无控制屏的无人值守变电站的要求 断路器操作回路中跳合闸直流电流保持回路 可根据现场断路器跳合闸电流 大小选择相应的并联电阻 R1 R2 跳合电流小于等于 4A 时可不并 NR1531 操作回路插件原理及输出接点如图 3 5 6 所示 NARI RELAYS PCS 222B 智能操作箱 11 R2 R1 D20 TWJ 1 KKJ D19D02 D24 TWJ 2 HWJ 2 D22D03 HWJ 1 D21D04 TWJ 3 D23D06 D01 D09 D13 D11D18 D12 D14 D16 D17 D15 D29 D30 D10 D26 D28 D27 HYJ TWJ 4 HWJ 3 D25D05 TYJ 图 3 5 6 NR1531 插件原理及接点输出图 3 5 73 5 7 显示面板显示面板 LED 板为一块相对独立的板卡 由 LED 指示灯和 ARM7 处理器组成 它通 过内部总线接收 DSP 插件的数据完成 LED 指示灯的显示控制 同时提供一个 RS 232 调试接口 便于调试人员通过 PC 机下载程序和