DSU-800系列现场采集器装置技术使用说明书

1、DSU-800系列采集器装置技术使用说明书2008.9目 录1.概述41.1.应用范围41.2.产品特点42.技术指标52.1.基本电气参数52.1.1.电源52.1.2.功率消耗52.2.主要技术指标52.2.1.工作波长52.2.2.波特率52.2.3.光纤类型：52.2.4.传输距离52.2.5.通道抗干扰：52.2.6.采样率设置52.2.7.输出报文格式52.2.8.输出延时52.2.9.谐波准确度62.2.10.DSU-801装置的专有性能62.2.11.DSU-802装置的专有性能62.2.12.DSU-803装置的专有性能62.3.绝缘性能62.4.连续通电的稳定性72.5.机

2、械性能72.6.抗干扰能力72.7.环境条件73.功能介绍83.1.参数可配置功能83.1.1.版本CRC校验83.1.2.采样频率与固定延时83.1.3.额定输入与输出83.1.4.调整零漂与系数83.1.5.实时浏览量值83.1.6.固化信息83.2.接入过程层网络84.装置说明及应用94.1.结构与安装94.2.装置前面板说明104.3.装置接线端子说明104.4.工程应用114.4.1.DSU-801典型应用114.4.2.DSU-802典型应用114.4.3.DSU-803典型应用125.配置操作说明135.1.装置信息查询135.2.采样设置135.3.通道设置145.4.调节控制

3、145.5.浏览实时参数155.6.固化配置信息15附录16许继采集器与合并器间通信规约161 光纤特性162 数据传输163 帧格式161. 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

4、，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/T 20840.8-2007规定的5P20级，测量电流达到GB/T 20840.8-2007规定的0.2级，保护电压达到GB/T 20840.7-2007规定的3P级，测量电压达到GB/T 20840.7-2007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150 MIPS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

5、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

6、。1.2.6 宽温工作范围装置的适用环境温度范围宽，温度在2560 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820nm860nm(典型值820nm)2.2.2. 波特率 2Mbps2.2.3. 光纤类型62.5/125m，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、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，1n3，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/T 20840.8-2007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.

8、2级，遵循GB/T 20840.7-2007；额定输出为115852.2.11. DSU-802装置的专有性能2.2.11.1模拟量输入：额定电流：5A或1A2.2.11.2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/T 20840.8-2007；保护用额定输出463，测量用额定输出115852.2.12. 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2.2.132.3. 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

9、准试验条件下，不小于100 M。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50 Hz，电压2 kV（有效值），历时1 min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5 kV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/T 7261-2000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

10、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1.5M；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100 h（常温）或72 h(+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/T 7261-2000 16.3规定的严酷等级为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/T 17626.3-2006中规定的严酷等级

11、为级的射频电磁场干扰。2.6.2快速瞬变干扰试验：符合GB/T 17626.4-1998规定的严酷等级为级的快速瞬变干扰。2.6.3抗静电放电干扰试验：符合GB/T 17626.2-2006规定的严酷等级为级的抗静电放电干扰。2.6.4工频磁场抗扰度试验：符合GB/T 17626.8-2006规定的严酷等级为级的工频磁场干扰。2.6.5脉冲磁场抗扰度试验：符合GB/T 17626.9-1998规定的严酷等级为级的脉冲磁场干扰。2.6.6阻尼振荡磁场抗扰度试验：符合GB/T 17626.10-1998规定的严酷等级为级的阻尼振荡磁场干扰。2.6.7浪涌抗扰度试验：符合GB/T 17626.5-1

12、999中规定的严酷等级为级的浪涌骚扰。2.6.8射频场感应的传导骚扰抗扰度试验：符合GB/T 17626.6-1998规定的严酷等级为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/T 17626.11-1999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/T 17626.12-1998中规定的严酷等级为级的干扰试验。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.

13、3相对湿度：5%95%（无凝露）。2.7.4大气压力：80 kPa110 kPa。2.7.5 24小时内环境气温变化不超过353. 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“XJ DSU-801 Config”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

14、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

15、。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

16、.1“USB”为与上位机相连的配置口4.2.2“OUT”为输出光纤接口。820nm860nm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。

17、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

18、-3 DSU-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4-4 DSU-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4-5 DSU-803典型应用5. 配置操作说明采集器配置工具”XJ DSU-800”主界面如图5-1所示

19、：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

20、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

21、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

22、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à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

23、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