基于平台化管理的新一代NSA-3178T2系列变压器保护装置研发

基于平台化管理的新一代NSA-3178T2系列变压器保护装置研发

王奇文

南京智汇电力技术有限公司 江苏南京 210000

摘要：伴随着数字化变电站在近几年的现场运行变化和发展趋势，结合最新的计算机技术和电力系统用户日益复杂的实际需求，我公司根据多年来数字化变电站现场积累起来的丰富应用经验，研发出了基于平台化管理的新一代NSA-3178T2系列变压器保护装置，该保护装置较前代的NSA3000系列变压器保护装置有着更强的优越性，有效弥补了NSA3000系列变压器保护装置的不足之处。

关键词：平台化管理；新一代NSA-3178T2系列；变压器保护装置

一、概述

基于平台化管理的新一代保护装置提供更加友好的人机界面，灵活的配置方案全面支持数字化变电站的最新技术要求和应用需求。NSA-3178T2系列变压器保护装置需要提供双套主保护和双套后备保护的各种接线方式的变压器，以在大多数情况下实现更优异的效果。此外，该装置还支持五侧差动的需求，并且能够满足主后一体变压器保护的规范要求。在实际应用中，该装置可有效地保护变压器的正常运行，提高电网的稳定性和可靠性。

二、装置性能特征

（1）NSA-3178T2系列主变保护装置是根据《QGDW1175-变压器、高压并联电抗器和母线保护及辅助装置标准化设计规范》的研究成果，成功开发出的一种新型保护装置，能够在各种复杂的工作环境下正常运行，为电力系统的安全稳定运行提供了有力的保障，避免受到外界因素的威胁，此外，它还可支持GOOSE跳闸也可支持常规继电器跳闸。

（2）装置基于公司最新一体化保护测控开发平台《SFCP分布式保护测控平台》研发，该设备采用了POWERPC P1011高性能32位CPU和SHARC ADSP21489 32位DSP，这两个处理器能够提供强大的计算能力和高效的数据处理能力。此外，设备内部还采用了高速串行总线和智能I/O，以实现快速的数据传输和智能化的输入输出控制，具有较强的适用性，能够在许多环境下使用，而且维护起来比较简单。

（3）鉴于保护装置统一平台设计，公司的全系列保护装置，无论是智能装置还是常规装置，只有一种机箱及背板，全系列保护测控装置只需组合不同的标准模件即可实现全部功能，极大地方便了装置的生产及现场维护。

（4）装置使用了双重通道设计方案，同时具有A/D通道及起动和保护通道，能够确保装置的动作可靠性，同时也能够实现实时互检和相互闭锁的功能。

（5）人机互动性能良好，同时支持中英文双语。

（6）拥有完整的事件报文处理流程，可以快速有效地处理事件报告，并且能够保存最新的1024次事件报告以及64次故障录波报告。

（7）具有与COMTRADE兼容的故障录波。

（8）保护装置具备数量不少于4个的独立以太网接口，以及超过2个的独立的RS-485通信接口，并支持电力行业通信标准DL/T667-1999（IEC60870-5-103）以及新一代变电站通信标准IEC61850，具有卓越的通信性能。

（9）使用整体面板替代了老式的背板配线方式，具有较强的抗干扰性能。

三、技术参数

3.1电气参数

（1）交流电流输入

（2）交流电压输入

（3）直流电源

（4）开关量输入

（5）开关量输出

3.2机械结构

3.3环境条件参数

3.4故障录波和事件记录

四、装置硬件结构设计

1.1

1

2

3

4.1装置插件布局及接线端子定义

4.1.1常规装置NSA-3178T2-G

4.1.1.1配置插件布局

装置插件配置如图1，包括管理和监视插件（MON）、开关量输出插件1(BO1)、开关量输出插件2（(BO2)、开关量输出插件3（BO3）、保护CPU插件(DSP)、AD数据采集插件(AD)、开关量输入插件（BI）、常规交流输入插件（AC1、AC2、AC3）和电源插件（PWR）。

图1NSA-3178T2-G插件布置背视图（常规采样，常规跳闸）

对应常规装置的配置表如下表1

表1 NSA-3178T2-G插件配置表

4.1.1.2接线端子定义图

图2 NSA-3178T2-G接线端子接线图

4.2装置硬件系统框图及概述

图3 装置硬件系统框图

NSA-3178是一款基于公司下一代SFCP平台开发的设备，其核心是采用了32位高性能微处理器POWERPC，采用了大量的数字信号处理器来进行保护计算，主要应用于检测故障和功能管理方面。采用高性能的内部通信总线可以确保卡插件之间数据通信的可靠性。同时，多个CPU系统根据其功能进行处理，有效分散和平衡系统负载。此外，设备配备了双采样通道和冗余DSP处理器，以确保在每个采样间隔能够对数据进行并行处理和实时计算，从而保证设备的安全运行。

4.3装置面板和背板布局

4.3.1装置面板布局

常规站、后接线智能站或者前接线智能站装置的前面板均为下图所示：

4.3.2常规站装置背板布局

4.4装置插件说明

4.4.1管理板（MON）

NA1101为标准配置插件，位于01号槽位，该插件是装置核心插件，可通过内部总线接收其他插件的信息，实现了对整个装置的管理、通讯和录波等功能。它配备了4个RJ-45百兆以太网接口、1个ST类型的光B码对时接收接口、1个电B码对时接口和1个RS-232打印接口。

管理板插件提供接口和端子定义如下表：

4.4.2开出插件 (BO)

NA1521和NA1522作为常规站配置的开关量输出插件，插件位于03和04号槽位。提供22组保护跳闸出口接点和1组自保持的保护跳闸动作信号接点，2组不保持的保护跳闸动作信号接点，1组过负荷信号接点。用于满足常规站变压器保护所需的多组保护跳闸出口和信号出口的需要。

4.4.3保护CPU插件（DSP）

NA1111为标准配置插件，在常规站变压器保护装置中配置保护CPU插件和AD数据采集插件，分别位于07和08号槽位，AD数据采集插件采用同步采样的16位高精度ADC模块，完成常规装置的模数转换，并通过高速总线将数据发送给保护CPU插件。在智能站变压器保护装置中配置保护CPU插件，通过高速总线实现和G/S板卡的数据交换，CPU插件是一种重要的设备，该设备具备多项功能，包括模拟量采样数据的处理、保护逻辑计算和跳闸出口等。它能够对采集的模拟量数据进行处理，并进行保护逻辑计算，最终实现跳闸出口的功能。

4.4.4开入插件（BI）

NA1501为标准配置插件，位于09号槽位，该插件作为智能开入插件，能提供25路开入监视，还可以把开入信息迅速传达给其他插件。它的外部接线端子定义分为常规站和智能站两种类型。标准开入额定电压为DC220V，用户可根据工程需求订购不同电压等级插件。

4.4.5交流插件（AC1~AC3）

NA1401/NA1402/NA1403作为常规站NSA-3178T2-G装置模拟量输入的标准配置插件，分别位于10，11、12，13和14，15号槽位，提供32路常规模拟量数据的采集功能。

NA1401插件可采集11路模拟量数据，包括高压侧三相电流、高压桥侧三相电流、高压侧三相电压、低压侧分支2的A相电压和高压侧零序电压。

NA1402插件可采集10路模拟量数据，包括中压侧三相电流、低压侧分支1三相电流、中压侧三相电压、低压侧分支2的B相电压和中压侧零序电压。

NA1403插件可采集11路模拟量数据，包括低压侧分支2的三相电流、高中压侧的零序电流和间隙电流、以及低压侧分支1的三相电压和低压侧分支2的C相电压。

4.4.6电源插件（PWR）

NA1301为标准配置插件，位于16,17号槽位。为装置提供电源以及装置报警和装置故障闭锁等信号输出接点。并包含有4个指示灯用于电源插件的信息指示。

电源插件指示灯的含义如下

4.4.7前接线引出插件（BX）

NA1853A作为智能站前接线方式的配置插件，该插件位于02号槽位。主要提供管理板总线和前面板显示液晶之间交互数据的转接。

4.4.8人机界面模块（HMI）

显示面板是由多个组件构成的复杂系统，其中包括LCD显示模块、键盘、指示灯、通讯处理器以及一些外设等。通讯处理器完成LCD显示模块的显示功能、键盘操作以及与CPU的数据交互。面板提供以太网接口，用于设备配置和调试。

4.4.9插件选型说明

五、结束语

文章首先说明基于平台化管理的新一代NSA-3178T2系统变压器保护装置的开发背景，并总结了装置开发的技术参数，并详细的针对装置的硬件结构设计方式，布局特点，功能结构做了详细的阐述，之后详细的介绍了装置的硬件结构，包括插件布局，接线端子定义，硬件系统框图、装置面板布局，装置各个位置插件板卡的说明，为基于新一代平台的装置架构设计提供帮助。