7110 第二章节单元的硬件结构、安装、接线(改)

第二章 装置的硬件结构、安装、接线 22-12 第二章 装置的硬件结构、安装、接线 2-1. 装置的硬件结构 EDCS-7100(Ⅲ)系列电力系统综合自动化装置采用通用硬件平台。整个装置由模拟量输入电路、开关量输入电路、开关量输出电路、分合闸驱动电路、通信接口、人机界面电路及电源等几大部分构成。 1. 模拟量输入电路 装置可采集15个交流模拟量和6个直流模拟量,整个电路由信号变换电路、多路电子开关和A/D 转换器等几部分构成。 A . 信号变换电路 信号变换电路的功能是将系统送来的交、直流模拟信号变换成适合于A/D 转换的低电压信号,并完成对信号的隔离。 a . 交流电压变换电路 由电力系统TV 二次侧送来的交流电压信号,经电压变换器隔离并变换成0~4V 、0~5V 低电压信号,电压变换器变比采用100/4V 、125/5V 或150/4V ,图2-1a 。 b . 交流电流信号变换电路 由电流互感器二次侧送来的测量电流或保护电流信号,经电流变换器隔离并变换成0~4V 低电压,电流变换器变比采用1A/4V 、10A/4V 、50A/4V 或100A/4V ,图2-1b 。 c . 直流信号输入 装置支持带光电隔离的0~5V 或4~20mA 标准直流信号输入,用于连接各种温度、 湿度、压力等非电量变送器。要求变送器的输入功率不小于0.1W ,为了减小电磁干扰引起的测量误差,连接变送器的电缆应采用屏蔽双绞线。 B . A/D 转换器 装置的数据采集由高可靠性、高精度的A/D 转换器、多路开关及滤波回路组成,具有转换速度快、采样偏差小、功耗低及稳定性高的特点。 2. 开关量输入电路 开关量输入回路共有20路,外部开关状态监视由被监视设备提供空接点,开关量信号采 交流量 模数转换 低通滤波低通滤波 低通滤波微处理器 图2-2 模数转换原理图 图 2-1a 电压变换电路原理图 电压变换器 压输出 图2-1b 电流变换电路原理图 电流变换器 交压输出 用DC220V 电平信号。 3. 控制输出电路 开关量输出回路共有16个开关量出口,输出接点容量为DC24V/1A (若要驱动AC220V 或DC220V 的控制对象,需外加中间继电器),用以驱动其它断路器分合闸时,需另加操作继电器模块。 4. 分、合闸控制回路 由控制电路和操作回路两大部分组成。控制电路比较简单,本装置的保护或操作分、合闸出口直接驱动操作回路的分合闸继电器KTR 与KCL 的线圈,操作回路则由驱动回路、防跳回路、手动与外部分/合闸输入回路、分/合闸回路监视电路与控制电源监视回路等几部分组成。分、合闸驱动电路原理如图2-4所示: 5. 人机对话模块 本模块主要用于人机界面管理,由CPU 、存贮器、实时时钟及键盘操作等外围电路构成,主要功能实现人机对话、信号指示、与调试计算机通讯等。 6. 通讯接口 主要功能为方便接入上位机监控系统,提供2个CAN 口(其中CAN2口可作为RS485的备用口)、1个RJ45口(用于程序下载、功能配置)。 7. 电源模块 电源模块是一个宽稳压范围、抗干扰能力强的开关电源,有4个不同的输出5V/1.60A 、 图2-3a 开关量输入电路原理图 V CC 至CPU +- 图2-3b 开关量接线原理图 *:虚线框内为装置内部设备 图2-4 分、合闸驱动回路原理图 操作分闸 保护分闸 操作合闸 重合闸 KTR KCL 24V+ +KM 合闸回路监视 分闸回路监视分闸 分 闸 回路 合闸 防跳合闸回 路 -KM 保 护装置 -220V 开入公共端 +220V ±12V/0.30A 、24V/0.42A ,其中5V 、±12V 三组电源共地,24V 电源单独输出,并且每组电源都具有输出短路及过载保护的功能。 2-2. 装置的尺寸及安装 注:在安装EDCS-7100装置过程中,装置若带电安装,会引起设备损坏或人员伤亡。这些电源主要分 布在装置的交流输入回路、工作电源、控制电源以及继电器输出等端子。安装、调试和检修操作应限于经严格的工程技术人员。 在安装装置过程中,安装人员可能会碰到紧挨装置的开关或断路器,应该对这些开关或断路器做上相关标记或采取其它保障安全的措施。 所有接线必须严格按照接线图纸进行,根据导线电气编号按顺序接线。一旦接线完成,严禁他人更改或触碰端子。 装置的继电器输出涉及到断路器分/合闸操作,因此需要特定的防范措施。 1. 装置的安装外形尺寸 6U20结构EDCS-7110(Ⅲ型)装置采用铝合金箱体,装置的外形尺寸结构。 7100系列Ⅲ型外形尺寸:148(宽)3270.5(高)3230.3(深)mm 3 。面板布置如图2-5所示,背面面板布置图如2-6所示,机箱结构图如图2-7所示, 平面开孔图如图2-8所示。 图2-5 正面面板布置图 图2-6 背面面板布置图 图2-7 机箱结构图 图2-8 屏面开孔图 4U25结构EDCS-7110装置采用铝合金箱体,装置的外形尺寸结构。 7110系列外形尺寸:482.6(宽)3177(高)3290.6(深)mm3。 面板布置如图2-9所示,背面面板布置图如2-10所示,机箱结构图如图2-11所示,平面开孔图如图2-12所示。 图2-9 正面面板布置图 图2-10 背面面板布置图 图2-11 机箱结构图 2-3. 6U20装置端子接线图 以下图2-13a 为EDCS-7110装置端子定义图,2-13b 为EDCS-7110装置接线示意图。 注:带“*”的开关量可根据配置定义为隔离开关状态或普通开关状态,具体怎样配置详见本说明第三章第2节。 图2-13a EDCS-7110装置6U20端子定义图 图2-13b EDCS-7110装置6U20接线示意图 附图B 控制主回路原理图 注:虚线框内为E D C S -7110装置内部元件; K C 1-K C 8为外接继电器(根据用户需要灵活选择)。 附图A 控制驱动回路接线图 V 206 V 223 V 222 V 207 V 221 V 224 K C L K T R K C 7 K C 5K C 6K C 3K C 1K C 2K C 4K C 8可编程口6/旁路侧刀闸分闸告警信号 预告信号 弱电 出 口回 路非电量保护 小电流接地保护 自动控制分闸出口 可编程口5/旁路侧刀闸合闸 可编程口3/线路侧刀闸合闸 可编程口4/线路侧刀闸分闸 可编程口2/母线侧刀闸分闸 可编程口1/母线侧刀闸合闸 24V 电 源电流保护 监控合闸 监控分闸电压保护 重合闸 V 4- 1A 15 1A 12 1A 14 1A 11 1A 13 控 制 监 视 回 路 1A 06 V 215 V 210I V 215V 215T B J 1A 03 T Q Q F 1A 02V 212C 230V 209 V 211H C 1A 05V 214V 213手动分闸 分闸出口 防跳启动 控制电源监视 分闸回路监视 合闸回路监视 S B 2S A 1A 04K T R R 210 R 209R 208R 207V 208 T B J U T B J T B J T B J T B J 1A 01 Q F 外部 闭锁R 205 H R H G Q F Q F F U 2-K M 手动合闸 防跳保持 合闸出口 分闸指示 合闸指示 熔断器控制电源 V 4+ 1A 16K C L S B 1S A 1A 081A 07 F U 1+K M D O 14 D O 13 2B 13 2B 14 2B 15 2B 16 D O 6 D O 7 D O 8 D O 9 D O 12 D O 11 D O 10 3B 11 3B 12 2B 01 2B 02 2B 03 2B 04 2B 05 2B 062B 07 2B 08 2B 09 2B 10 2B 11 2B 12 D O 2 D O 3 D O 4 3B 01 3B 023B 03 3B 04 3B 05 3B 06 3B 07 3B 08 D O 5 J T J 3B 09 3B 103B 15 3B 16D O 1 J H J 3B 13 3B 14 2-4.4U25装置端子接线图 以下图2-14a为EDCS-7110装置端子定义图,图2-14b为EDCS-7110装置接线示意图。 图2-14a EDCS-7110装置4U25端子定义图 图2-14b EDCS-7110装置4U25接线示意图 附图B 控制主回路原理图 注:虚线框内为E D C S -7110装置内部元件; K C 1-K C 8为外接继电器(根据用户需要灵活选择)。 附图A 控制驱动回路接线图 V 206 V 223V 222V 207V 221 V 224K C L K T R K C 7K C 5 K C 6K C 3 K C 1 K C 2 K C 4 K C 87110 可编程口6/旁路侧刀闸分闸告警信号预告信号弱电 出口回 路非电量保护小电流接地保护 自动控制分闸出口 可编程口5/旁路侧刀闸合闸 可编程口3/线路侧刀闸合闸 可编程口4/线路侧刀闸分闸可编程口2/母线侧刀闸分闸可编程口1/母线侧刀闸合闸24V 电 源电流保护 监控合闸监控分闸电压保护重合闸V 4-1:2 15 17 14 16 控 制 监视 回 路 1:8V 215 V 210 I V 215V 215 T B J 1:3 T Q Q F 1:4V 212C 230V 209 V 211H C 1:7V 214 V 213手动分闸 分闸出口 防跳启动 控制电源监视 分闸回路监视 合闸回路监视 S B 2S A 1:5K T R R 210 R 209R 208R 207V 208 T B J U T B J T B J T B J T B J 1:1Q F 外部闭锁R 205H R H G Q F Q F F U 2 -K M 手动合闸 防跳保持 合闸出口 分闸指示 合闸指示 熔断器 控制电源 V 4+1:1 K C L S B 1S A 2:11:9F U 1 +K M D O 14 D O 13 13 14 15 16 D O 6 D O 7 D O 8 D O 9 D O 12 D O 11 D O 10 11 12 01 02 03 04 2B 05 06 07 08 09 10 11 12 D O 2 D O 3 D O 4 01 0203 04 05 06 07 08 D O 5 J T J 9 1015 16D O 1 J H J 13 148 7 2 2-5. 装置工作电源连接(以6U25结构为例) 装置允许电压范围AC165~265V 、AC 85~265V ,DC80~200V 、DC120~360V 、DC200~360V 。使用220V 直流电源时,装置最大工作电流为0.05A ,考虑装置上电瞬间的冲击电流,应选保险丝容量为3A 。必须在装置工作电源回路安装专用的空气开关或保险丝,防止意外情况引起其它设备失电。 若工作电源选择交流,将火线接入装置1B 的⑥端子,将地线接入装置1B 的④端子。 若工作电源选择直流,将电源正极性端子接入装置1B 的③端子,将电源负极性端接入装置1B 的①端子。 注:建议用户使用直流蓄电池屏输出的直流电源给装置供电。 2-6. 屏蔽接地连接 装置设有专用屏蔽接地端,因此“屏蔽接地”必须接大地,一根完好的低阻抗接地线是装置防浪涌和瞬变脉冲干扰有效工作的保证,不能将开关柜面板连接轴作为接地回路,接地电阻应小于4Ω。 注:若装置屏蔽接地端接地不良,在运行中可能会导致装置的永久性损坏,因此在投运前应保 证装置可靠接地,否则不允许装置正式投运。 2-7. 模拟量输入连接(以6U25结构为例) 1. 交流电压输入连接 A . 交流电压额定值 装置交流电压输入额定值为100/3V 相-地电压(相电压)或100V 相-相电压(线电压),能与国内常用的电压互感器二次侧额定输出电压相匹配。若用户使用的电压互感器二次侧额定输出电压为其它值,则要在产品订货单中说明。 B . 电压互感器的使用 电压互感器的性能直接影响装置的数据采集精度,电压互感器必须有好的线性度,并与电流互感器配合使得电压、电流的相位差满足一定的角差要求,这样才能保证装置测量的电压、功率、功率因数等达到精度要求。 C . 交流电压输入接线 图2-16a 至2-16b 说明了交流电压输入接线的两种方法:三相完全星形和V-V 接法。接 ! 图2-15 工作电源连接图 AC 220V G00 DC 220V 线时注意交流电压输入的各相和极性必须严格与要安装的装置相符。电压互感器的一次侧应该安装空气开关或保险丝进行保护,二次侧在额定功率大于25W 时也应该加装保险丝。 注: 1. 电压互感器在一次侧有电情况下,其二次侧短路会产生很大的短路电流,将电压互感器烧 毁。因此在安装或检修设备时,必须采取安全防范措施,如断开一次侧或二次侧保险丝等。 2. 交流电流输入连接 装置使用了安装在一次系统各相的电流互感器二次侧的输出电流,因此电流互感器的选择正确十分重要,否则会直接影响装置的保护功能和测量精度。装置采用保护电流回路和测量电流回路分开的模式,装置从保护电流回路采集电流信号作为保护依据,从测量电流回路采集电流信号作为测量依据,二者保持独立,互不影响。 目前35kV 及以下的电流互感器通常有两个副边绕组,这两个绕组不能用错,保护绕组接到测量回路会导致测量精度下降,测量绕组接到保护回路,将造成保护拒动。 A . 交流电流额定值 装置相电流输入额定值为5A ,能与国内常用的电流互感器二次侧额定输出电流相匹配。若用户使用的电流互感器二次侧额定输出电流为其它值,则要在产品订货单中进行说明。应该注意,选择过大的过载能力倍数,将会影响装置对保护电流的采集精度,因此应根据最大的故障电流来选择保护电流过载能力倍数。 B . 电流互感器的使用 图2-16a 交流电压输入连接:三相完全星形 C B A 图2-16b 交流电压输入连接:V-V 接法 A B C 22-162 电流互感器二次侧的负载能力必须大于3VA 。 电流互感器变比的选择,应综合考虑装置的电流采集精度和过载能力。 其它因素也可能影响装置的电流采集精度。连接电流互感器的导线不能太长,线径不能太细,太长太细的导线会降低测量精度。 注:当电流互感器误差不满足要求时,可采取以下措施: ● 增大二次电缆截面; ● 串接备用电流互感器,允许负载增大一倍; ● 改用伏安特性较高的二次绕组; ● 提高电流互感器的变比。 C . 交流电流输入接线 图2-16说明了相电流输入接线的方法。 注:接线时注意交流输入的相序和极性必须严格与装置的端子定义相符。 电流互感器在一次侧有电情况下,如果二次侧开路将会产生很高的电压,不但可能损坏二次绕组的绝缘,而且将严重危及人身安全。因此在安装或检修设备时,必须采取安全防范措施,电流互感器的二次回路中不能装设熔断器,二次回路一般不进行切换,若需要切换应有防开路的措施,如短接电流互感器二次侧等。 3. 零序电流输入连接 EDCS-7110装置配置了零序电流输入,连接零序电流的电流互感器二次侧额定值与过载倍数可独立配置,不需要与相电流相同。当装置用于小电流接地系统时,可选额定值为1A 。 图2-17 交流电流输入连接:三相三元件 保护TA 测量TA 图2-18 零序电流输入连接 零序TA 22-172 V U N 3 100 /3 100 /3 V U N 100/3 100 /3 4. 零序电压输入连接 EDCS-7110装置配置了零序电压输入,一般用于测量电压互感器的开口三角电压。用于中性点 非直接接地电网中,开口三角形绕组电压互感器变比为: (U N 为一次系统额定电压)。用于中性点直接接地电网中,开口三角形绕组电压互感器变比为: 。 备注:若装置配有小电流接地选线功能时,零序电流、零序电压必须外配有零序互感器,二者缺 一不可。 5. 线路电压输入连接 EDCS-7110装置配置了线路电压输入,用于合闸时的检同期或检无压。连接线路电压的电压互感器二次侧额定值与过载倍数可独立配置,不需要与相电压相同。装置额定为100V ,过载能力为150%额定值。该电压信号用于检同期合闸、三相自动重合闸的检同期或检无压闭锁,采用线路电压互感器的AB 相线电压接入,同时装置还具有相电压同期的功能,采用线路电压互感器A 相电压接入。 备注:电流互感器、电压互感器的一、二侧都有两个引出端子,任何一侧的引出端子接错 都会使二次电流或电压的相位变化180°,影响测量仪和继电保护装置的正确工作,因此必须对引也端子作出极性标记以防接线错误。 6. 二次回路电缆芯线和导线截面的选择原则 图2-19 零序电压输入连接 图2-20a 线路电压-线电压输入连接 图2-20b 线路电压-相电压输入连接 A.机械强度要求 连接强电端子的导线截面不应小于1.5mm2,连接弱电端子的导线截面不应小于0.5mm2。 B.按电气性能要求 ●在保护和测量仪表中,电流回路的导线载面不应小于2.5mm2; ●在保护装置中,电流回路的导线截面还应根据电流互感器10%误差曲线进行校核; ●在电压回路中,应按允许的电压降选择电缆芯线或导线截面; ●在操作回路中,应按在正常最大负荷下,至各设备的电压降不得超过其额定电压的10% 进行校核。 2-8.通信连接 EDCS-7110装置具有通信的开放性与多样性的特点,通信端口共配置有3个:CAN1、CAN2、(RS-485备用)、RJ45(程序下载和功能配置)。各端口配置情况如下表: 以上通讯规约,除开企业自编规约是标准配置外,其他规约均需在订货时说明,装置在出厂时端口的规约配置是唯一的,并已配置好,不可更改。 凡在装置功能设置中设置对用户开放的通信口,均应经通信设置设置网络号(地址)、通信波特率后,才能正常通信。其通讯的网络号具有唯一性,不允许重复,以及各装置的波特率设置必须一致。 其中,CAN1、CAN2口支持双网通讯,主要用于与本公司后台系统相联组成系统。CAN1和CAN2口为相互独立的通讯口,其网络号只能共用装置的网络号,具有唯一性;两端口的波特率可以根据各自的要求分别设置。系统通讯工作方式均采用主从方式,装置工作在从机模式。两端口在功能上完全相同,为对等模式。两端口可以接入不同软件的不同计算机后台,也可以接入相同软件的不同计算机后台。 RJ45口主要用于现地调试及装置功能的软件二次配置。 为了保证信息通信的正确可靠,用户应认真阅读并参考执行下列推荐的通信连接方式。 EDCS-7110保护测控装置采用CAN现场总线,通信媒介选用屏蔽双绞线,通信端子位于装置的后面,可插拔,接线方法如下:(CAN1,CAN2口都具有以下特点) 22-182 计算机或通讯管理机 图2-21 CAN通讯连接示意图 注: 1.在一个系统的整个CAN通讯网中,装置端只能装接1只120Ω的电阻。因为通讯总 线加匹配电阻可以使其成为回路,有效防止通讯总线上产生自激振荡,进而不致影响 通讯效果。 2.通讯网络中的屏蔽地G00不应与计算机的屏蔽地相接。 3.上图接线是以研华PCL-841CAN总线通信卡为例。 CAN的信号传输采用短帧结构,每一帧的有效字节数为8个,因而传输时间短,受干扰的概率低。当节点严重错误时,具有自动关闭的功能,以切断该节点与总线的联系,使总线上的其他节点及通信不受影响,故具有较强的抗干扰能力。CAN可以多主方式工作,网络上任意节点均可以在任意时刻主动地向总线上的其它节点发送信息,这就可以构成多主机系统。 1.现场调试及维护通信连接(RJ45口) RS-232是PC机与通信工业中应用最广泛的一种串行接口,它被定义为一种在低速率串行通讯中增加通讯距离的单端标准。RS-232采取不平衡传输方式,即所谓单端通讯。RS-232是为点对点(即只用一对收、发设备)通讯而的,其驱动器负载为3-7kΩ。所以RS-232适合本地设备之间的通信。EDCS-7110的通信接口在装置的后面,PC机的通信口可用计算机配置的任何一个RS-232接口,若PC机仅有USB接口应加接转换器,将USB接口转换成标准9芯RS-232接口,此种方式通信对通信电缆无特殊要求。 注:具体接线方式见第五章图附(一)。 2.RS-485组网的通信连接(备用) EDCS-7110的组网通信可采用RS-485,通信协议采用IEC61850-103、部颁CDT、Modbus或其它通信协议。RS-485的传输介质为屏蔽双绞线,通信距离可达1200米,当一条线路上连接的RS-485设备很多,或者使用波特率较高时通信距离就会相应缩短。EDCS-7000系列一般在系统中作为从机,上位机可以是PC机,通信管理器等设备。 如果上位机不带RS-485接口而只有RS-232接口,可通过RS-232/485转换器(一种用于RS-232与RS-485接口电平转换的设备)连接。 实际应用中RS-485组网有多种拓扑结构,以下图2-17以研华RS-422/485通信卡(PCL-745)线形连接为例。 线形连接,就是从上位机开始自近及远将多台EDCS-7000系列装置一个接一个连入网络,这 22-192 22-202 种连接方式适合装置较为集中,未来又有扩展需要的场合。 图中Rt 为防反射电阻。反射电阻值的大小必须与所用电缆的阻抗相匹配。 为提高通信质量,有如下几点建议供用户参考: ● 优质的屏蔽双绞线是非常重要的,推荐使用AWG22(0.25mm 2 )线径的屏蔽双绞线,两条 绞线为不同颜色。 ● 必须注意屏蔽层的单点接地问题,所谓单点接地就是指一条通信线路上屏蔽层有且仅有 一点接大地。如果两端接地,将会在屏蔽线上产生地环流,从而在通信电缆上感应出干扰噪声。 ● 一条通信线路上每台设备的RS-485通信接口必须是A (+)接A (+),B (-)接B (-), 不可接反。 ● 通信线路的辅设要尽量远离强电信号等电磁干扰源。 计算机或 调制解调器 上位机