南瑞保护装置,国电南瑞,NSR621RF-DA

5.1 概述
本章节主要介绍 NSR600R 系列保护测控装置和监控系统通信采用的接口和协议。装置支持通
IEC60870-5-103 通讯规约和 Modbus 通讯规约，其中 103 规约可通过设置相关的配置参数来选择
网络 103，串口 103。
需要注意本章节，不是讨论规约本身，如果需要了解规约相关信息，请参考相关通信协议
标准。本章节描述本装置所用通信协议的特别之处。
5.2 IEC60870-5-103 规约
以标准 IEC60870-5-103 规约为基础，进行功能扩展所制定的装置通讯规范，能够实现变电站
综合自动化系统所有的通讯功能。考虑自描述上送，所有服务均采用通用分类服务实现。
IEC60870-5-103 规约链路层采用 TCP/IP 链接，采用主动上送与确认相结合方式进行信息传输
确认。
保护事件发生主动上送，告警、自检、开入发生变位主动上送，遥测数据变化主动上送。装置
响应总召唤上送全部状态量。可以通过通用分类服务来调取相关的描述信息。
本装置支持 ASDU21 和 ASDU10 通用分类服务命令。请参考 IEC60870-5-103 规约，以了解更
多这两种报文的内容。
本装置支持的通用分类服务的信息序号（INF）如下：
1. 在控制方向
表 5.2-1
INF 相关描述
240 读全部被定义的组的标题
241 读一个组的全部条目的值或属性
243 读单个条目的目录
244 读单个条目的值或属性
245 对通用分类数据的总查询(总召唤)
248 写条目
249 带确认的写条目带执行的写条目
251 写条目中止
2. 在监视方向
表 5.2-2
INF 相关描述
240 读全部被定义的组的标题
241 读一个组的全部条目的值或属性
243 读单个条目的目录
通信
244 读单个条目的值或属性
245 结束通用分类数据的总查询(总召唤)
249 带确认的写条目
250 带执行的写条目
251 写条目中止
5.3 Modbus 通讯协议 规约
采用标准西门子 ModbusProtocol 规约，能够实现变电站综合自动化系统基本所有的通讯功能。
该规约基于串口协议。
应用该协议，通过后台软件可以查看装置所有的在线信息，同时调用所有的离线信息，实现对
装置的完全的监控、分析、操作。本规约进行规范的范围包括：信息传递、命令交互，具体包括读
取和修改（预置）操作，不支持主动上送，全部采用 POLLING 方式，一问一答。
5.3.1 通讯功能
（1） 遥信读取
（2） 遥测读取
（3） 定值读取修改
（4） 参数读取修改
（5） 事件召唤上送
（6） 校时
（7） 清除记录、复归
5.3.2 功能码类型说明
功能码
含义 操作
01H 读取输出信息
读取一组动作线圈状态，可用于遥信状
态的读取。
02H 读取输入信息
读取一组输入信号状态，可用于遥信状
态的读取。
03H 读保持寄存器数值
读取一个或多个保持寄存器值，可用于
遥测、保护测量值、定值、录波、参数
数据的读取。
04H 读输入寄存器数值
读取一个或多个输入寄存器值，可用于
遥测、保护测量值、定值、录波、参数、
遥脉数据的读取。
05H 控制单一线圈状态
清除记录、复归、复位、手动录波等。
添加下传文件的准备命令。
06H 预置单一寄存器
把设置的二进制值写入单一寄存器，修
改一个参数、定值或者虚拟测量值等。
NSRTools 辅助软件
10H 预置多个寄存器
把设置的二进制值写入连续寄存器，修
改多个参数、定值或者虚拟测量值等。
5.3.3 通讯点表
5.3.3.1 信号 量类
信号量主要包括保护事件的遥信、开入开出量的遥信等。具体分类需要参看装置的配置信息，
点表请参看装置的模板。
信号量类主要包括四类遥信状态上送。保护动作故障事件状态、保护告警事件状态、保护自检
事件状态、保护 SOE 事件状态（硬开入遥信状态）。
本规约功能码 01H、02H 均支持四种信号量状态的上送，以信息地址来区分事件状态的类型。
事件类型定义：
起始地址 描述
0000H 保护 SOE 事件状态
0200H 保护告警事件状态
保护自检事件状态
保护动作故障事件状态
5.3.3.2 定值类
遥测、保护测量值、定值、参数统一为定值类参数。ModBus 规约报文交互数据全部使用
数，如果主站需要浮点数，请自行根据装置模板进行转换。数据内容中定值和测量值的名称和点表
请参看装置模板。
注：装置目前的定值类信息（遥测、保护测量值、定值、参数）全部使用 4 字节数上送，
因此一个定值（或者遥测、保护测量值、参数）对应 2 个数据地址，主站自行根据点表的“乘系数”
来转换数据。
定值起始地址 0000H，参数起始地址 8000H。
5.3.3.3 事件类
事件主要包括保护动作故障事件、保护告警事件、保护自检事件、保护 SOE 事件等。事件类数
据上送采用功能码 04H。不同类型事件起始地址表格如下。起始地址表示此类事件个（早的）
记录，每一个事件占用 10 个字节来描述，每类事件分配 128*5 个地址的空间（128 个事件）。因为
ModBus 规约限定每帧报文大 256 个字节，因此召唤事件限定每帧多召唤 20 个事件。装置如
果少于召唤事件个数，则上送主站召唤事件个数，无事件的字节以 FF 填充。
事件类型定义：
事件类型 起始地址 描述
01H 01A0H 保护动作故障事件
通信
02H 06A0H 保护告警事件
保护自检事件
保护 SOE 事件

安装与调试
这一章详细介绍了如何安装和调试装置，涵盖了装置机械及其电气安装的流程，外部回路的上
电和检测，定值和装置的配置以及定值、保护功能和测控功能的验证。本章也可以作为定期测试装
置的参考手册
本章还介绍了监控系统调试的项目及内容，监控系统组态，配置以及通信管理单元的配置不在
本章介绍的范围内。
本章主要针对安装，调试和维护人员，要求安装人员应具备基本的电气操作知识以及测试装置
及保护功能的丰富经验。
 警告
警告!
 严格遵守企业和规范。工作在高电压环境下要求严格的安全措施，以避免人员伤
害和装置损坏。
 装置运行期间不要联接电路，因为存在有危及安全的高电压和大电流。
 打开包装后，不要接接电路。因为人与电路间可能存在有及安全静电电位差，可能会导致
人员伤害和装置损坏。
 当开路测量信号时要使用合适的绝缘测试端子。存在危险的电压和电流。
 禁止在装置运行期间插拔插件或拆除和连接电缆，危险的电压和电流可也许是致命的。装
置的运行可能会被终止，测量回路可能会被损坏。
 被测试装置及测试装置均应始终可靠接地，否则也许会损坏装置，或引起人身伤害事故。
 运行中严禁电流互感器二次回路开路。否则会产生很高的二次感应电压，可能会损坏电流
互感器和危及人身安全。
 禁止在装置带电时打开装置的前后面板。
 警示
警示!
 使用合格运输包装运送插件。处理插件时要始终佩戴防静电护腕。防静电护腕应与装置地
可靠连接。
 禁止将带电电缆接入装置。
 停电更换插件时要始终佩戴防静电护腕。防静电护腕应与装置地可靠连接。

7.3.2 装置自检
7.3.2.1 装置硬件自检
装置自动对CPU插件中DSP、FLASH等芯片进行自检，以其没有损伤或异常。如果其中
任何一个部件被检出有故障或异常，装置都会自动被闭锁并发出“采样异常” 和“程序出错”的
告警。
直流电源监视
装置的内置 DC/DC 转换器的二次回路电压也处于被监视状态，以确认其直流电压是否偏离
的范围。如果 DC 电源回路被检出有故障，装置会发出“电源异常” 的告警信息，同时闭锁装置保
护功能。
7.3.2.3 定值校 验
装置对当前有效定值区的定值进行自检以其处于合理的整定范围。如果发现存在无效定值，
装置会发出 “定值出错”的告警信息，同时闭锁保护功能。
7.3.3 二次回路监视
7.3.3.1 断路器位置监视
断路器的常闭辅助接点的作用之一是判断线路是否处于运行状态，如果跳闸位置的开入信号状
态为 “1” 或三相跳闸位置不一致，但装置检测到线路上有电流，则认为是该接点异常，经 10s 后发
出 “TWJ 异常” 的告警信息。
7.3.3.2 母线 PT 断线监视
该功能的作用是为了检测 PT 二次回路的完好性，装置测量到的电压反映的是真实的一次
系统电压。因为 PT 的二次回路有异常时，基于电压的一些保护元件可能误动作。
母线 PT 断线检查采用线电压下降和负序电压上升判据，延时 10s，发出“PT 断线”的告警信
息。
7.3.3.3 线路电压监视
检查线路电压小于 0.3Un，经 10s 延时报 “线路电压异常”。如自动重合闸功能不投入、逻辑
运行与监视
定值 [重合闸检无压方式]、[重合闸检同期方式] 整定为“0”时，线路电压可以不接入本装置，也不进
行电压异常判别。
7.3.3.4 CT 断线监视
该功能的作用是为了检测 CT 二次回路的完好性，装置测量到的电流反映的是真实的一次
系统电流。因为 CT 的二次回路有异常时，基于电流的一些保护元件可能误动作。CT 断线监视功能
始终投入，无论是否有起动元件起动。

3 NSR631RF-D 所用变/接地变保护测控装置
NSR631RF-DA 为所用变/接地变保护测控一体化装置，实现所用变/接地变的保护、测控、操作
等功能。NSR631RF-DB 为所用变保护测控一体化装置。
3.1 功能配置
保护方面的主要功能有：1）高压侧三段过流保护；2）高压侧三段零序方向过流保护
（NSR631RF-DA）；高压侧三段不接地系统零序方向过流保护（NSR631RF-DB）；3）低压侧二段
零序过流保护；4﹚过负荷告警；5）外部非电量开入保护。
测控方面的主要功能有：1）23 路遥信开入采集、装置遥信变位、SOE 记录；2）正常断路器
遥控分合；3）Ia、Ib、Ic、Ua、Ub、Uc、Ioh、Uab、Ubc、Uca、3Uo、Pa、Pb、Pc、P、Q、S、
COSφ、Fr 共 19 个遥测量；4）事件 SOE。
工作原理
高压侧三段过流保护
NSR631RF-D 设三段式过流保护（瞬时速断、I 段过流、II 段过流保护），各段有立的电流定
值、时间定值和控制字。
3.2.2 高压侧零序过流保护
1) 三段零序方向过流保护
NSR631RF-DA 设三段零序过流保护，各段有立的电流定值、时间定值；零序电流可通过控
制字选择采用外接方式还是自产方式（“零序电流采用自产”整定为 0 时，零序电流采用外接 CT 方
式；整定为 1 时，零序电流采用自产方式）。
零序过流一段、二段固定跳闸；零序过流三段可经控制字选择是跳闸还是告警（“零序 III 段保
护跳闸”整定为 1 时跳闸，整定为 0 时只告警）。
三段零序过流可经方向闭锁。通过控制字“中性点接地”选定接地方式（整定为 1 时，表示直
接接地系统或小电阻接地系统；整定为 0 时，表示不接地系统）。对于不接地系统，方向灵敏角为
90°（零序电压零序电流 90°）；对于接地系统，方向灵敏角为-110°（零序电压滞后零序电
流 110°）。
2) 三段不接地系统零序方向过流保护
NSR631RF-DB 设三段零序过流保护，各段有立的电流定值、时间定值；零序电流可通过控
制字选择采用外接方式还是自产方式（“零序电流采用自产”整定为 0 时，零序电流采用外接 CT 方
式；整定为 1 时，零序电流采用自产方式）。
零序过流一段、二段固定跳闸；零序过流三段可经控制字选择是跳闸还是告警（“零序 III 段保
护跳闸”整定为 1 时跳闸，整定为 0 时只告警）。
三段零序过流可经方向闭锁。方向灵敏角为 90°（零序电压零序电流 90°）。
3.2.3 低压侧零序过流保护
NSR631RF-D 低压侧设二段零序过流保护，各段有立的电流定值、时间定值。
3.2.4 过负荷保护
NSR631RF-D 高压侧设过负荷保护。过负荷保护固定告警。
3.2.5 非电量保护
NSR631RF-D 设 4 路非电量保护，可由控制字选择跳闸或告警。4 路非电量逻辑一致。
3.2.6 高压侧母线 PT 断线告警
母线 PT 断线告警经电流闭锁判断，即三相电流均小于 0.05In 时，元件退出。母线 PT 断线采
NSR631RF-D 所用变/接地变保护测控装置
用线电压下降和负序电压上升判据，启动后延时 10s 告警。其动作值、返回值和系统参数中“PT 二
次额定值”设定相关：
定值设置为 100V 时，线电压小于 70V 时启动，大于 80V 时返回；负序电压大于 10V 时启动，
小于 7V 时返回；
定值设置为 220V 时，线电压小于 154V 时启动，大于 176V 时返回；负序电压大于 22V 时启
动，小于 15V 时返回。
3.2.7 辅助告警
NSR631RF-D 装置具有控制回路断线、弹簧未储能、TWJ 异常、CT 异常、频率超限等辅助告
警功能；其中控制回路断线告警和弹簧未储能告警可投退，其他告警固定投入。
1. 控制回路断线：TWJ、HWJ二者均为1或0，延时10s告警；若装置未配置操作板，需将此告警
功能退出；
2. 弹簧未储能：外部“弹簧未储能”有开入，延时10s告警；
3. TWJ异常：线路有流但TWJ为1，延时10s告警；
4. CT断线：大相电流大于小相电流4倍，延时10s告警，负荷过小时，不进行CT断线判别；
5. 频率超限：频率超出45Hz～55Hz的范围，延时10s告警。
3.2.8 测控功能
1. 遥控功能主要有两种：遥控跳闸操作，遥控合闸操作。
2. 遥测量主要有：Ia、Ib、Ic、Ua、Ub、Uc、Ioh、Uab、Ubc、Uca、3Uo、Pa、Pb、Pc、P、
Q、S、COSφ、Fr；以及通过积分计算得出有功电度、无功电度；具备7次的谐波分析功能。
1. 遥信量主要有：23路遥信开入采集，合成双点遥信，事故总遥信，并作事件顺序记录，
6.6 通信测试
这个测试通过后台远程访问装置来完成，同时根据采用的通信规约的不同做相应的调整。
这个测试的目的不是为了验证从装置到后台，系统运行的完整性，只是为了验证装置背部通信
端口完好和规约转换的正确。 开入测试
分别启动各个开入量， 检查其状态是否发生变化。
可以在装置界面【装置状态】→“保护开入”和“遥信状态”菜单项上观察开入量的状态，也
可通过辅助软件实时监视开入量的变化。
6.8 开出测试
开出测试可通过装置界面【调试菜单】→“出口传动试验”菜单项进行。按界面所示逐项发出
各保护出口，遥控出口和信号继电器出口命令。检查结果与开关、信号对应后，装置将出口及
信号继电器硬件回路正确。在开出量及信号继电器的调试完成后，应执行复归操作，将所发命令全
部复归，并退出调试状态。
关闭装置电源，“装置故障”接点（DC 插件）闭合，装置处于正常运行状态，“装置故障”
接点断开。
注意!
测试过程中要保持跳闸与合闸回路断开，避免意外操作导致断路器误动作。
6.10 保护定值校验与功能测试
所有需要使用的定值区都应经过测试，用户可以通过整定控制字投入需要测试的功能，退出其
它功能。用户可以通过启动开入信号“检修状态投入”去闭锁通信功能以确保在测试过程中产生的各种
安装与调试
事件不送至后台和调度。
检查定值以确保于本工程的具体定值已被正确地整定到装置中。
进行保护实验前，请将对应元件的控制字、软压板、硬压板设置正确。装置整组实验后，请检
查装置输出的各项内容是否正确，包括：
 动作事件：可在装置界面或监控后台观察事件记录。
 故障报告：打印报告后核对，或通过辅助软件查看报告。
 SOE 记录：可在装置界面或监控后台观察事件记录。
 出口继电器
 信号继电器
 信号灯
各逻辑的具体的试验方法，请参阅各装置说明书提供的保护逻辑图。
系统测试
完成装置的基本功能校验后，应当对系统进行测试。在 6.6 节中已经对通信通道做了测试，确
保了通信端口的完好，本节主要针对完成了装置基本功能测试后，在监控系统和通信管理单元按工
程需要配置好的环境下，进行的一系列的系统测试，以确保整个系统能满足用户的需要。
6.11.1 通信对点测试
 保护动作事件刷新监控：可通过装置界面【调试菜单】→“虚事件”菜单项进行，监控系统正
确接收并显示事件内容。
 遥信刷新监控：可通过装置界面【调试菜单】→“虚遥信”菜单项进行，监控系统应及时刷新
遥信状态，SOE 记录正确。
 遥测刷新监控：可通过装置界面【调试菜单】→“虚遥测”菜单项进行，监控系统应及时刷新
遥测值，通信管理单元遥测值应与虚遥测值一致，监控系统经变比折算后应与实际值一致。
 监控正确遥控：监控下发遥控命令，装置执行成功率应 ，在装置界面【显示报告】→“遥
控记录”菜单项上查看遥控记录正确。