通讯管理机

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商品信息

 

1 概述
IRS9801通信管理装置作为工业控制、变电站、发电厂二次设备中的远动工作站装置、通信规约转换(网关)装置,是工业控制、变电站、发电厂自动化系统的一个重要组成部分。用于远动工作站时,它完成全站的微机保护、自动装置、测控等智能电子装置的数据集中管理和数据筛选,与调度或集控中心通信交互;用于通信规约转换装置时,它负责把不同通信接口(串口、CAN、以太网等)、不同通信规约的智能装置接入,这些不同方式接入的设备数据经规约转换,成为统一格式的数据,到达站控层以太网总线,从而为厂站主计算机系统、远动工作站装置的信息交互提供了统一的数据接口。IRS9801通信管理装置适用于规模较大、要求较高的工业控制自动化、厂站综合自动化系统,也可同厂站自动化装置配合,用于厂站无人值班改造。
1.1 功能简介
IRS9801通信管理装置,可以实现各种微机保护、自动装置、工控装置的通信管理;实现各种测控装置、智能电能表的通信管理;实现厂站智能辅助设备,如直流电源通信等的通信管理;实现与厂站主计算机系统的通信交互;以及实现与远动调度、集控中心的数据筛选、处理、转发等。支持多种通信接口(以太网、RS232、RS485、RS422、CAN等)和通信规约(如IEC-61850、IEC60870-5-101、IEC60870-5-104、IEC60870-5-103、部颁CDT、HostZF、XT9702、SC1801、μ4F等)。通过GPS,自动接受对时和统一系统时间。各设备、装置通信状态检查和监视、记录。内部数据的再加工处理,逻辑生成,转发信息的编辑、合成。通过网络,远程维护和监测。可配置双机冗余工作方式,通信通道监视和自动切换。装置本身具有自诊断和告警功能。
1.2 性能特点
CPU结构,强大的处理能力,丰富的资源;
对外全面支持以网络为主的各种通信方式;
内部各CPU模块之间采用高速以太网总线,可靠、高效
所有通信接口与高速CPU系统实现电气隔离;
灵活多样的通信配置;
每一通信接口都可灵活选择各种通信协议;
功能强大的使用维护工具,细致的信息提示,多种维护和监测手段;
提供信息数据的逻辑合成;
全面支持IEC-61850服务端功能(包括:报告服务、控制服务、定值服务、文件传输服务、日志服务、取代服务、Goose服务、对时服务)。
1.3 典型应用
IRS9801通信管理装置处理能力强大、配置灵活、资源丰富,因而可应用于变电站、发电厂、大型厂矿等多种应用要求复杂、系统规模不同的厂站自动化系统中。下面描述几种不同的厂站自动化系统中的典型应用:
1)远动工作站按单机配置,站控层配置单CANBUS总线,RS485总线,以太网:
适用于普通110KV及以下电压等级的变电站自动化系统、小规模或供电重要性一般的发电厂NCS系统。(见图1-1)。

电力调度/集控中心

 
路由器
104
 
101
 
MODEM
 
校时网络
直流屏、电度表等智能设备
 
站内后台监控
G P S
保护装置
IRS9801网关
IRS9801远动工作站(单套)
测控装置

 

                        图1-1   单机、单以太网总线配置
2)远动工作站按双机配置,站控层配置双以太网总线:
适用于可靠性要求较高的110KV-500KV电压等级的变电站自动化系统、供电重要性较高的发电厂NCS系统或ECS系统。(见图1-2)。

电力调度/集控中心

 
104
 
101
 
MODEM
校时网络
路由器
G P S
IRS9801
保护装置
直流屏、电度表等智能设备
 
测控装置
站内后台监控
IRS9801
 
IRS9801
 
 
 

 

                        图1-2   双机、双以太网总线配置
在工业监控领域,可以使用多台IRS9801通信管理装置,灵活组态,实现工业自动化监视与控制。
IRS9801通信管理装置作为IEC-61850规约转换装置时,提供了变压器光纤测温在线监测、SF6在线监测、门禁系统在线监测、电源控制系统在线监测、UPS(直流电源)系统在线监测、环境(温湿度、烟感等)系统在线监测、变电站动力环境在线监测、消防系统在线监测、光伏电站逆变器数据监测等多种接口。
2 技术参数
2.1 参考标准
GB 191-2000      包装储运图示标志
GB/T 2423         电工电子产品环境试验规程
GB/T17626.2-2006  电磁兼容试验和测量技术 静电放电抗干扰试验
GB/T17626.3-2006  电磁兼容试验和测量技术 射频电磁场辐射抗扰度试验
GB/T17626.4-1998  电磁兼容试验和测量技术 电快速瞬变脉冲群抗扰度试验
GB/T17626.5-1998  电磁兼容试验和测量技术 浪涌(冲击)抗扰度试验
l                                        GB/T17626.6-1998  电磁兼容试验和测量技术 射频场感应的传导骚扰抗扰度试验
GB/T17626.8-2006  电磁兼容试验和测量技术 工频磁场的抗扰度试验
GB/T17626.9-1998  电磁兼容试验和测量技术 脉冲磁场的抗扰度试验
GB/T17626.10-1998 电磁兼容试验和测量技术 阻尼振荡磁场的抗扰度试验
l                                        GB/T17626.11-1998 电磁兼容试验和测量技术 电压暂降短时中断和电压变化抗扰度试验
GB/T17626.12-1998 电磁兼容试验和测量技术   振荡波抗扰度试验
DL/T630-1997    交流采样远动终端技术条件
DL/T 634.5101-2002 远动设备及系统 第5部分 传输规约 第101 篇 基本远动任务配套标准
DL/T 719-2000   远动设备及系统 第5部分传输规约 第102 篇 电力系统电能累计量传输配套标准
DL/T 667-1999   远动设备及系统 第5部分传输规约 第103 篇 继电保护设备信息接口配套标准
DL/T 634.5104-2002 远动设备及系统 第5部分 传输规约 第104 采用标准传输协议子集的IEC 60870-5-101 网络访问
GB/T 13729-2002   远动终端设备
GB/T 15532-1995   计算机软件单元测试
GB/T 2887-2000    电子计算机场地通用规范
电网与电厂自动化系统及调度数据网络安全防护规定(2002 年5 月)
以上标准间出现不一致时,按水平较高的标准执行。
2.2 机械及环境参数
2.2.1 振动
装置能承受IEC 60255-21-11988中的严酷等级为I级的振动耐久能力试验和振动响应能力试验。
2.2.2 冲击
装置能承受GB/T 14537-1993中的严酷等级为I级的冲击耐久试验和冲击响应试验。
2.2.3 碰撞
装置能承受GB/T 14537-1993中4.3规定的严酷等级为I级的碰撞试验。
2.2.4 环境条件
(1)工作环境温度: -5℃ ― +40,24小时内平均温度不超过35℃。贮存温度:-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
(2) 相对湿度:最湿月的月平均最大相对湿度为90%,同时该月的月平均最低温度为25℃ 且表面无凝露最高温度为+40时,平均最大相对湿度不超过50%。
(3)大气压力80kPa ― 110kPa,相对海拔高度2km以下。
2.3 电气参数
2.3.1 以太网屏蔽双绞线
单段通信距离100m,可通过适当手段进行延长。
通信速率10M/100M bit/s。
2.3.2 串行通信口
RS232、RS485等多种接口,通信速率 300 - 38400bit/s 可调。
完成与主站或其它串行设备通信。
2.3.3 功率损耗
在额定负载下装置所消耗的功率交流不大于20VA,直流不大于20W。
2.3.4 绝缘电阻
(1) 在正常试验大气条件下,用500V兆欧表测量所有输入电源线对机箱外壳的绝缘电阻均应大于20MΩ。
(2) 在湿热条件温度 +40 ±2℃,相对湿度 90% - 95%,大气压力 86kPa - 106kPa下,用500V兆欧表测量所有输入电源线,对机箱外壳的绝缘电阻均应大于1.5MΩ。
2.3.5冲击电压
在正常试验大气条件下,装置的交直流电源输入回路承受(1.2/50)μs 的标准雷电波的短时电压冲击。开路试验电压取4kV,试验后装置无绝缘损坏。
2.3.6 耐湿热性能
装置能承受GB/T 13729-1992中4.7规定的湿热试验试验,温度+40℃± 2,相对湿度90% - 95%,试验时间为48小时,用相应电压等级的兆欧表测量绝缘电阻,不小于1.5MΩ,测量时间不小于5s。
2.3.7 高频干扰
按GB/T 13729-1992中3.8的规定,在电源回路施加输入频率为1MHz的干扰信号,取共模2.5kV,串模1kV,装置应能正常工作。
2.3.8 静电放电干扰
装置能承受GB/T 15153.1-1998表13中规定的严酷等级为4级,即接触放电试验电压为8kV的静电放电。
2.3.9 快速瞬变干扰
按GB/T 15153.1-1998表12中规定的严酷等级为4级,对装置施加快速瞬变脉冲群,干扰电压为4.0 kV(p),装置能正常工作。
2.4 技术指标
2.4.1信息容量
遥测量:          8192  (可扩展)
遥信量:          16384 (可扩展)
电度量:          8192  (可扩展)
遥控量:          2048  (可扩展)
遥调量:          256  (可扩展)
遥信变位记录:    4096  (可扩展)
事件顺序记录:    4096  (可扩展)
2.4.2 信息传送指标
传送遥信变位时间〈=30ms
传送重要遥测时间〈=2s
传送次要遥测时间〈=3s
传送一般遥测时间〈=10s
传送全部电度时间〈=60s
传送全部遥信时间〈=1s
2.4.3 通信接口
装置的各种通信插件可根据实际用途配置,单机装置的接口数量范围如下:
3个RS-232接口(可转换为RS-485)
6个RS-485接口(可转换为RS-232)
3个CANBus接口
4个10M/100M以太网接口
大系统可以双机配置。
2.4.4 校时方式
装置可接受多种方式授时。装置对时精度≤1ms。
 
3 装置介绍
3.1 硬件模块
IRS9801通信管理装置是根据变电站自动化对通信环节高速高效、可靠实用、模式多样等需求,而设计的基于嵌入式系统高可靠性、多CPU模块可灵活组态的智能通信管理装置。
IRS9801通信管理装置标准配置为1个电源模块,1个通信板。各功能插件简介:
(1)通信板。
通信板采用开放式结构,利用嵌入式工业PC与高性能工业控制芯片构成实时VxWorks系统。一般作为IRS9801通信管理装置的主CPU模块使用,负责整个装置的通信规约处理、数据库管理以及配置管理,是与装置内其它各CPU插件交换信息的核心。通信板主频266M,配置程序空间32M,RAM 64M,对外提供4个10M/100M以太网。
通信板带3个通信小板,用于实现不同通信接口的驱动和系统接入,目前主要实现RS232、RS485和CAN总线的扩展。每个通信小板可接入3个串口、1个CAN总线接口(CAN接口在工程设计时,需在端子CANH、CANL之间加终端匹配电阻)。
标准配置情况:
4个10M/100M 以太网接口;
3个RS232接口;
6个RS485接口;
3个CAN总线接口;
以上接口全部实现对外电气隔离。
(2)电源模块。
电源模块为15W的高性能开关电源模块,自带EMC防护措施,主要为装置提供工作电源。
3.2 软件模块
IRS9801通信管理装置为多CPU系统,各CPU通过装置内部以太网总线协同工作,软件上分为端口收发模块、网络报文管理模块、规约处理模块、数据库处理模块、定时任务调度模块、系统内核模块、信息逻辑综合模块等。
(1)端口收发模块:该模块实现了RS232、RS485、CAN总线等接口的物理收发控制及缓冲管理。利用专用CPU实现端口驱动,减轻了主CPU模块的中断开销等负荷。
(2)网络报文管理模块:该模块提供了一组面向对象的网络接口。对不同连接要求的网络数据对象进行连接维护、状态维护、收发数据缓冲、双网接收数据自动提取及数据的快速发送和重发等功能。通过该模块可以方便地实现站控层与间隔层设备的网络化连接,以及与调度、集控站等的网络高速传输。
(3)规约处理模块:规约处理模块通过串口、CAN或以太网获取数据进行处理,将处理结果用统一格式填入实时数据库,或通过报文转接给其它接口。系统根据需要,调用统一的数据处理模块,根据不同的上行规约要求,将数据转发往调度、集控站或其它装置。
(4)数据库处理模块:该模块包括系统总实时数据库的维护,送往不同转发对象的数据引用表的创建,运行时转发对象数据的筛选、缓冲等。本装置的实时数据库提供有SOE、遥信变位、变化遥测、保护事件、装置自诊断等多种信息的缓冲。
(5)定时任务调度模块及系统内核模块:该模块提供了系统事件管理、按时执行设定的任务等功能。具有看门狗功能,可监视各应用进程的实时运行状况。
(6)信息逻辑综合模块:该模块实现了对实时数据库中的数据进行计算、转换等综合功能。根据装置维护工具软件里的相应设置,该模块可以为用户提供实时数据的逻辑再加工能力,从而改变实时数据的输出表示方式,或产生新的告警信息等。该功能模块可在今后的应用中,随用户的需求,而不断发展变化,但原则上,必须强调通过维护工具软件进行简单、直观地设置操作,避免内部数据的混乱。目前维护工具软件支持:遥信的与或运算、遥测的越限告警、以及保护事件报文转遥信等功能。
3.3 装置端子图
装置端子定义见图3-1:
端子号
定 义
  
1
T1
RS-232
2
R1
3
G1
4
T2
RS-232
5
R2
6
G2
7
A3
RS-485
8
B3
9
H4
CAN
10
L4
11
T5
RS-232
12
R5
13
G5
14
NC
15
A6
RS-485
16
B6
17
A7
RS-485
18
B7
19
H8
CAN
20
L8
21
A9
RS-485
22
B9
23
A10
RS-485
24
B10
25
A11
RS-485
26
B11
27
H12
CAN
28
L12
图3-1 装置端子图
4附图
4.1 装置正面视图/背面视图
 
图4-1   机箱正视图
图4-2   机箱背视图
4.2 装置安装图
IRS9801通信管理装置安装尺寸图如下:                   
单位:mm
 
图4-3   机箱正视图
图4-4   机箱侧视图
 
图4-5   机箱俯视图
图4-6   机箱开孔安装图
5组态软件使用
组态软件是运行在计算机上的独立程序,通过组态软件可以对IRS98通信管理装置进行配置以满足工程的要求。通过组态软件还可以对通信管理装置进行维护、监视通信管理装置的内部信息。组态软件提供用户与通信管理装置交互的友好界面,通信管理装置的特性可以通过对组态软件的使用来表示。关于IRS9801通信管理装置组态工具软件的使用见《IRS9801通信管理装置调试指导书》。