PSX600技术说明书

PSX 600系列通信服务器技术说明书使用说明书国电南京自动化股份有限公司PSX 600系列通信服务器技术说明书使用说明书编写 胡道徐 顾鸿鸣审核 马文龙批准 郭效军二年七月20015 第2次印刷*本说明书可能会被修改,请注意最新版本资料第一部分技术说明书（2001.05）目 次声明1安全标准21 装置简介32 技术参数42.1 额定参数42.2 绝缘性能42.3 抗电磁干扰性能52.4 机械性能52.5 环境条件63 装置硬件73.1 机箱结构83.2 管理主模块（CPU、MMI）83.3 电源模块（POWER）93.4 GPS对时模块103.5 串行接口模块103.6 远传MODEM模块113.7远程维护模块113.8事故音响模块113.9 CAN扩展模块114 典型配置方案124.1 最小配置典型配置方案（PSX 601）124.2 标准配置典型配置方案(PSX 602)124.3 扩充配置典型配置方案(PSX 603)134.4 模块增减配置说明13声明声明恭喜您购买了国电南京自动化股份有限公司的数字式保护及自动化产品保护及自动化技术的国内领先者。所有国电南京自动化股份有限公司的PS系列数字式保护及自动化产品符合严格的技术规范和ISO9001产品质量标准，经得起恶劣的现场工作环境的考验。拥有丰富的数字式保护及自动化设备的开发经验、对用户常年24小时的技术支持，您尽可以信赖国电南京自动化股份有限公司的产品。PS系列产品采用完全汉化的显示技术，人机界面友好，使您免除查找说明书操作的烦恼。每款产品均配置了基于PC机调试界面的接口，结合本公司提供的Psview调试软件包，大大改善了现场调试手段。PSX 600系列通信服务器是PS 6000变电站综合自动化系统的重要组成部分，主要用于各电压等级变电站、开闭所等的综合自动化系统与远方调度等的通信连接，完全适应较为恶劣的现场运行条件。机箱面板采用先进的工业美学设计，使用方便，倍感亲切。通过尽心的研究和设计，PSX 600系列通信服务器具有如下特点： 高性能、高可靠、模块化设计 主模块采用摩托罗拉32位高性能单片机和商用实时多任务操作系统，使产品的稳定性和运算速度得到可靠保证； 高精度的温度补偿晶体震荡器，和内置的GPS硬件对时插件用于全系统时钟同步，并具有220VDC和差分电平同步脉冲输出，使整个变电站内的站内绝对时钟偏差不大于一毫秒。 具有高速可靠的CAN网通信接口用于系统扩展，使得装置的扩展性和配置灵活性大大增强。 具有灵活的在线、离线调试手段，可靠的程序升级、下载参数及数据查询功能，满足日新月异的网络信息时代要求； 与保护和测控单元接口采用单或双以太网络通信，对外最多可有十个异步通信口，并支持同步通信方式；支持IEC870-5-101/103、DL451-91(国标CDT)、N4F-POLLING 等各种标准通信规约，并可根据用户要求单独进行特殊规约的开发。 现场免维护概念 尽心的电气设计，整机无可调节器件； 高等级、品质保证的元器件选用； 优异的抗干扰性能，组屏或安装于开关柜时不需其它抗干扰模件； 完善的自诊断功能。安全标准PSX 600系列通信服务器符合下列各种安全标准。GB1911990 包装储运图示标记GB28872000 计算站场地技术条件GB72611987 继电器及继电保护装置基本试验方法GB93611988 计算站场地安全要求 GB119201989 电站电气部分集中控制装置通用技术条件 GB137291992 远动终端通用技术条件GB/T 151531994 远动设备及系统工作条件 环境条件和电源GB/T 15153.11998 远动设备及系统 第2部分: 工作条件第1篇 电源和电磁兼容性DL/T 634-1997基本远动任务配套标准IEC 60870-5-103继电保护设备信息接口配套标准IEC 60255-21-1:1988 电气继电器 第21部分：量度继电器和保护装置的振动、冲击、碰撞和地震试验第一章：振动试验（正弦）技术参数 51 装置简介PSX 600系列通信服务器是PS 6000变电站综合自动化系统的重要组成部分。它以摩托罗拉32位MCU为核心处理器，与变电站内的保护和测控单元通过双以太网进行通讯，保护和测控单元可以选挂在其中的一个网上，也可以根据可靠性的要求在两个网络之间无缝切换。通信服务器与保护或测控单元的通信单元之间采用IEC870-5-103标准通信规约。对远方提供最多10个异步串行通信口，并可提供两个同步串行通信接口。串行通信口与其它装置的接口可以是隔离的RS-232接口，也可以是隔离的RS-422、RS-485甚至是内置的MODEM。根据现场需要，用户也可以定制其它的接口，如长线驱动、光纤接口等。串行口的通信规约也可以根据现场的实际需要进行配置,目前支持支持IEC870-5-101/103、DL451-91(国标CDT)、N4F-POLLING 等各种标准通信规约，并可根据用户要求单独进行特殊规约的开发。通信服务器提供站内时钟同步的功能。装置内设有温度补偿高精度晶体震荡器和内置的GPS天文时钟插件，具有12V-220VDC和差分电平同步脉冲输出，使整个变电站内的站内绝对时钟偏差不大于一毫秒。根据不同的应用，通信服务器可有不同的配置（见第四章典型配置方案）。采用19英寸4U标准机箱，机箱内都有一个电源模块和CPU模块，它们在机箱内的位置是固定的，都占用约60mm的宽度。其它模件的宽度都是30mm宽，同时允许它们在机箱内不同插槽上具有可互换性，其位置和配置相对灵活。本装置的插箱同时兼容PSR650系列测控装置的智能I/O模块，在特殊的情况下，也可以通过插入PSR650系列装置的模块来扩展本装置的I/O功能。下图是19英寸机箱的配置示意图（后视）。图中除CPU和电源插件外，其它插件的位置都可以互换或增减，使装置的配置非常灵活，但我们建议用户的要求能纳入我们提供的几种典型配置方案中，这不仅对我们厂家而言便于管理，也使用户的管理规范化。（注意：该图仅作配置说明参考用，不代表实际比例尺寸。）2 技术参数2.1 额定参数2.1.1 以太网（屏蔽双绞线） 通信距离：100m单段（可通过适当手段进行延长）； 通信速率：10Mbit/s。2.1.2 串行通信口 十个串行通信口； 通信速率 30064000bit/s 可调； 完成与主站通信或站内其它串行设备通信。2.1.3功率损耗在额定负载下，装置所消耗的功率，交流应不大于30VA，直流应不大于30W。2.2 绝缘性能2.2.1 绝缘电阻 a) 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及所有信号输入输出端子对机箱外壳的绝缘电阻均应大于20M。 b) 在湿热条件（温度 +40 2，相对湿度 9095，大气压力 86kPa106kPa）下，用500V兆欧表测量所有输入电源线对机箱外壳及所有信号输入输出端子对机箱外壳的绝缘电阻均应大于1.5M。2.2.2 介质强度在正常试验大气条件下，装置应能承受频率为50Hz，历时1min的工频耐压试验而无击穿和闪络现象。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。试验电压值按表1进行选择。表1 被 试 电 路绝缘电压等级 Ui（V）试验电压(V)直流电源回路外壳602502000通信接口回路外壳60500注：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。2.2.3 冲击电压在正常试验大气条件下，装置的交、直流电源输入回路应能承受（1.2/50）s 的标准雷电波的短时电压冲击。开路试验电压取5kV，试验后装置应无绝缘损坏。2.2.4 耐湿热性能装置应能承受GB/T13729-1992中4.7规定的湿热试验。试验温度+40 2，相对湿度 9095，试验时间为48h，在试验过程的最后1h2h，按4.7.1 b）的规定，用相应电压等级的兆欧表测量绝缘电阻，测量所有输入电源线、所有输入、输出信号端子对机箱外壳的绝缘电阻，应不小于1.5 M，测量时间不小于5s。2.3 抗电磁干扰性能2.3.1 高频干扰按GB/T 13729-1992中3.8的规定，在正常试验大气条件下，装置处于正常工作状态时，在交流电源回路，施加输入频率为1MHz0.1MHz的干扰信号（信号为衰减振荡波，包络线在36周期后衰减到峰值的50，干扰信号的重复率400次s），取共模2.5kV，串模1kV，装置应能正常工作。2.3.2 静电放电干扰 装置应能承受GB/T 15153.1-1998表13中规定的严酷等级为III级，即接触放电试验电压为6kV的静电放电电压。在正常工作条件下，在操作人员可接触到的外壳和操作点上，施加静电放电电压，正负极性放电各10次，每次放电间隔不小于1s，装置应能正常工作，但在试验期间允许出现指示器给出的暂时错误信息。2.3.3 快速瞬变干扰 按GB/T 15153.1-1998表12中规定的严酷等级为3级，对装置施加快速瞬变脉冲群干扰电压为2.0 kV(p)，装置应能正常工作，但在试验期间允许出现指示器给出的暂时错误信息。2.4 机械性能2.4.1振动装置应能承受IEC 60255-21-1：1988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。2.4.2冲击装置应能承受GB/T 145371993中的严酷等级为I级的冲击耐久试验和冲击响应试验。2.4.3碰撞装置应能承受GB/T 14537-1993中4.3规定的严酷等级为I级的碰撞试验。2.5 环境条件 a) 环境温度：工作：-5+40,24h内平均温度不超过35。 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：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%。 c) 大气压力：80110kPa（相对海拔高度2km以下）。典型配置 133 装置硬件本装置在总体设计及各模块设计上均充分考虑了可靠性的要求，在程序执行、通信等方面均给予了详尽的考虑。由于本装置在抗干扰能力上有充分的考虑，故本装置组屏或安装于开关柜上时，不需安装另外的交、直流输入抗干扰模件。本装置的管理主模块实际上有两个由MCU组成的系统，它们之间通过SPI总线通讯。一个是由摩托罗拉32位单片机形成的主模件（以下简称CPU），它的总线不出本板。与其它子模块一样它是从装置背后插拔；另一个是由摩托罗拉8位单片机形成的键盘显示系统（以下简称MMI），它作为一个外设装于前面板内侧。装置的所有其它子模件都是不带CPU的插件或者由总线不出芯片的系统组成，可靠性高、抗干扰强。图3-1是装置内部关系示意图。图3-1 PSX 600模件关系示意图3.1 机箱结构本装置外形为19英寸4U标准机箱，采用背插式结构。即插件从装置的背后插拔，整底板安装插座，位于机箱的前部，底板为整印制板，各插座间的连线在底板上。机箱外形尺寸及开孔尺寸参见说明书后的附图。装置采用整面板形式，面板上包括汉化液晶显示器、工作指示灯（运行等绿灯，故障灯红灯）、操作键盘等。安装本装置时，无需其它任何配件，大大简化组屏及现场施工。3.2 管理主模块（CPU、MMI）该模块原理简图如下：图32管理主模块原理示意图管理主模块主要由以下几部分构成：1) CPU系统CPU系统由MCU、RAM、ROM、Flash Memory等构成。高性能的32位MCU，大容量的存储空间，使得该CPU模件具有极强的数据处理及记录能力。商用实时多任务操作系统和高级语言程序，使程序具有很强的可靠性、可移植性和可维护性。CPU系统自身带有一定数量的开入（2路）、开出信号（2路）功能，这些功能通常不用。CPU模块可以接入其它授时装置产生的对时脉冲信号（开入信号），同时因为装置备有高精度的温度补偿晶振和GPS对时插件，装置也可以产生高精度的授时脉冲信号，用于整个变电站内的时钟同步。为了与远方调度或其它监控系统通信，CPU模块可提供最多十个串行通信接口，其中两个可支持同步通信方式。本系统内含有两个通信速度极高、具备通用性接口的以太网络芯片，用于组成互为备用的站内通信网络。站内的其它装置可任意挂接于两网之一，并可在两网之间平滑切换而不需任何参数设置。备份网络的应用，将大大提高站内装置之间的通信的可靠性。本系统还配置了一个SPI接口用于与人机对话模件（MMI）通信；一个SCI接口（隔离的RS232或RS485/RS422接口）用于连接PC机等，可以借助PC机的强大功能及配置的专用调试软件包对整个装置进行各种测试、调试和设置。 CPU插件的原理简图可参见附图。2) MMI系统人机对话（MMI）系统的核心为一总线不出芯片的单片机，其主要功能是显示装置信息，扫描面板上的键盘状态并实时传送给CPU。故对CPU而言，MMI相当于是它的一个外设。CPU与MMI之间通过SPI接口进行通信，其通信速率高达2MB/S，且具有高度的可靠性。采用此种配置方式，既避免了CPU大量的总线外引，提高了装置的可靠性，又几乎不增加产品成本，提升了装置的性能价格比。本插件上的显示窗口采用四行，每行十二个汉字的液晶显示器，人机界面清晰易懂，配置以PS系列保护装置通用的键盘操作方式，使得人机对话操作方便、简单。3.3 电源模块（POWER）用于状态量输入 滤波器滤波器逆变电源（）直流输入（）12V本模件为直流逆变电源插件。直流220V或110V电压输入经抗干扰滤波回路后,利用逆变原理输出本装置需要的四组直流电压,即5V,12V，24V(1)和24V(2)。5V与12V电压共地,它们与24V(1)和24V(2)三者间均互不共地，且采用浮地方式,同外壳不相连。图34电源模件原理示意图各输出电压系统用途：a) 5V 为用于各处理器系统的工作电源；b) 12V 为用于模拟系统的工作电源；c) 24V(1) 为用于驱动继电器的电源；d) 24V(2) 为用于外部开入的电源。为增强电源模件的抗干扰能力，本模件的直流输入及引出端子的24V电源皆装设滤波器。电源模件的5、6端子为装置电源消失信号空接点输出。3.4 GPS对时模块为了给变电站其它装置提供高精度的同步时间，本装置除了在CPU模块上设置高精度的温度补偿晶振之外，还设置了天文时钟（GPS）作为标准配置。GPS时钟本身的稳定授时脉冲精度在一微秒之内，用它作为变电站内的同步授时脉冲源，就可以保证整个变电站内的绝对时钟误差不大于一毫秒。为了给变电站内的其它装置授时，GPS模块设置有两路直流同步脉冲输出和四路隔离差分电平同步脉冲输出。直流输出支持12V220V的直流电压，采用大功率MOSFET管作为开关器件。差分电平为RS485/422电平，每路输出最多可支持32个授时节点。四路差分电平输出分别隔离，接线时请注意将电缆屏蔽层与隔离地相接。GPS模块占用CPU模块的一个串口。注意：因在装置生产时无法知道最终工程中GPS天线的长度，装置生产时并没有购买GPS天线，因此在工程应用时，必须根据工程需要单独购买GPS天线。3.5 串行接口模块由于电路板空间的限制和装置配置的灵活性考虑，所有十个串行接口的串口控制器都安排在CPU模件上并没有作电平转换，所有串口的TTL电平都直接连接到母板上。当与外部远传数字接口或当地智能设备通信时，需要将内部的TTL电平转换成需要的RS232RS422RS485等各种电平，串行接口模块就完成这样的功能。每个串行接口模块含有两路电平转换，分别对应两个串口。目前的串口模块只支持RS232RS422RS485三种接口电平，将来根据实际使用需要，可以扩展长线驱动、光纤接口等串行接口模块。串行接口模块占用CPU模块的两个串口。3.6 远传MODEM模块为了与传统的带有低速MODEM的远方主站通信，装置必须配接低速的FSK调制解调器，为此设计了MODEM模块。MODEM模块支持300/600/1200波特率，具有BELL(103、202)、CCITT(V23、V21)、上音频复用方式和其它通信方式。远传MODEM模块占用CPU模块的一个串口。3.7远程维护模块为了提高服务质量，节省服务费用，装置提供了远程维护接口。远程维护模块实际上就是商用拨号MODEM，连接到CPU模块的本机口上。当装置出现问题时或程序版本需要升级时，也可能在远方要测试装置的状态时，可以将电话线连接到该模块的电话线插口上，在远方通过拨号MODEM与装置建立通信连接，通过专用软件进行参数测试、故障诊断或者远方程序升级。远程维护也可以通过前面板上的配置串口联接商用拨号MODEM来进行。远程维护模块不占用CPU模块的串口。3.8事故音响模块当发生事故或需要告警时，事故音响模块用于产生需要频率的事故或告警音响信号。事故音响模块占用CPU模块的一个串口。3.9 CAN扩展模块在特殊情况下，本装置也可以兼容PSR650系列的I/O接口模块，用于I/O量的扩展。该模块一般不用。CAN扩展模块不占用CPU模块的串口。4 典型配置方案根据变电站现场的不同需要，推荐使用最小配置、标准配置和扩充配置三种典型的配置方案。在特殊情况下，也可以在这三种配置的基础上，对相应模块进行适当的增减。4.1 最小配置典型配置方案对于小规模的变电站，在不需要与很多远方调度通信的时候，推荐使用该方案。该方案除电源模块、CPU模块之外，还配置一个远传MODEM模块和两个双数字串口模块，采用19英吋机箱。配置示意图（背面）如下：图4-1 19英寸机箱配置示意图4.2 标准配置典型配置方案该方案在最小方案的基础上，增加了一个远传MODEM模块，一个GPS对时模块和一个远程维护模块，采用19英吋机箱。配置示意图（背面）如下：图4-2 标准配置19英寸机箱示意图4.3 扩充配置典型配置方案该方案在标准配置方案的基础上，增加了一个远传MODEM模块、一个事故音响驱动模块，采用19英吋机箱。配置示意图（背面）如下：图4-3 19英寸机箱配置示意图4.4 模块增减配置说明在以上三种配置都不能满足用户的要求的情况下，可根据用户实际需要进行组合（组合必须由专业人员来完成）。无任在最小配置、标准配置还是扩充配置中，电源模块和CPU模块的位置都是不变的，其它插件位置的插座中，信号定义基本相同，唯一不同的是串口号不一样。在CPU模块中，共设置有十个串口控制器，分别编号为09，其中07号串行口只支持异步通信方式，而8、9号通信口除支持异步通信方式以外，还支持同步通信方式。19英吋机箱中，各串口位置分别如下图：图4-5 19英吋机箱串口位置图各模块插件插到不同的位置中将占用CPU模块的不同串口（只占用一个串口的模块都可以选择占用该插件位置中的哪一个串口），在增加模块插件的时候，必须保证不同的插件模快占用不同的串口。如果有两个插件占用同一个串口，装置将出现故障。