DOM-200电子式传感器数字量输出模块/电子式传感器数字化输出模块

核心提示： 广州智昊电气DOM-200数字量输出模块，是将电子式传感器（PT/CT）的小信号（例如：3.25V/1V），转换成曼彻斯特编码格式，且符合IEC 60870-5-1的FT3协议，并以符合EIA RS-485差分接口规范输出至馈线终端FTU的转换模块，该模块与电子式传感器配套使用内置于开关内部。解决了传统电子式传感器小信号传输容易受干扰而影响稳定性，精度等问题。也国网一二次融合走向数字化开关的终极目标的核心部件！
 产品概述
DOM-200数字量输出模块适用于采用电压/电流传感器组合数字量输出模式开关配套的馈线终端，是专门为10KV架空线路最新柱上开关配套使用设计的模块，该模块主要可实现在开关侧将电压/电流传感器采样值以及开关遥信量转换为数字量输出，然后通过高数通信口传输给开关配套的馈线自动化终端（FTU）。适用于最新数字式馈线终端发展趋势，既可简化终端软硬件设计，可直接将模块传输过来的数字量给核心板处理使用，自身不用再搭建模拟量以及开关量采集电路；同时也可减少电压/电流传感器采集值小信号传输过程所受到的干扰，使其更为稳定精准。
DOM-200采用模块化、可扩展、低功耗、免维护的设计标准，适应复杂运行环境，具有高可靠性和稳定性。硬件采用32位工业级高性能CPU，保证了系统的准确度和稳定性；处理能力强大，数据采集、数据计算处理并行；采用 16 位高精度外置 A/D 芯片进行交流采样，采样频率8kHz。遥信输入回路采用光电隔离，并具有软硬件滤波措施，防止输入接点抖动或强电磁场干扰误动，遥信抖动脉冲宽度可设。
 典型应用
该模块主要应用于10kV架空线路上的柱上开关，内置于开关本体需配套数字式馈线终端使用。模块主要包括交流电压电流模拟量采集端口、开关状态量采集端口、数字电源端口，高速通信端口；其中模拟量采集端口连接电压/电流传感器，实现电压电流的实时采样；开关状态量端口连至开关，采集开关遥信数据；模块电源取自数字式馈线终端；采用铜线型屏蔽电缆连接数字式馈线终端实现数字量传输，符合EIA RS485标准，此链接为单工制点对点单向性链接，信号幅值为3V～10V峰对峰值，通用帧的传输速度为5Mbit/s，采用曼彻斯特编码。应用原理示意图如下图1.2所示：

图1.2 应用示意图
 产品功能
1) 具备交流电压电流量的实时同步采样功能，采样频率8kHz。其电气量采样值包括：
 三相测量电流、三相保护电流、零序电流；
 三相电压、零序电压；
2) 具备遥信量的输入采集，输入回路采用光电隔离，并具有软硬件滤波措施，防止输入接点抖动或强电磁场干扰误动，遥信抖动脉冲宽度可设。其遥信量包括：
 分位、合位；
 未储能；
 低气压闭锁；
3) 具备高速数据传输通信接口，符合EIA RS485标准，通用帧的传输速度为5Mbit/s，采用曼彻斯特编码。
4) 具备自诊断、自恢复功能，对各重要芯片等可以进行自诊断，异常时能上送报警信息，软件异常时能自动复位。
 产品技术参数
DOM-200数字输出模块主要技术性能参数如下表所示：
主要技术性能参数
序号 名称 单位 技术参数
1 工作环境温度 ℃ -40℃～70℃
2 额定工作电源 V DC24
3 电压数字量标称值 - 相电压：11585 , 零序电压：11585/3
4 相电流（测量）数字量标称值 - 11585
5 相电流（保护）数字量标称值 - 463
6 零序电流数字量标称值 - 11585/5
7 频率 Hz 45～55
8 开关测控容量 容量配置：1回路；
（1）三相测量电流、三相保护电流、零序电流；三相电压、零序电压。
（2）包括开关合位、开关分位、开关未储能、低气压闭锁等遥信量。
9 电流输入阻抗 KΩ ≥30
10 电压输入阻抗 MΩ ≥20
11 模块功耗 W 正常工作状态下，≤3
12 遥信软件防抖动时间 ms 5～65000可设
13 SOE分辨率 ms 2
14 遥信电源 V DC24V
15 交流电流回路过载能力 - 1.2In，连续工作；20In，1s
16 交流电压回路过载能力 - 1.2Un，连续工作；2Un，1s
17 通信接口 个 1，符合EIA RS485标准；传输速度为5Mbit/s
18 接口方式 - 3.81mm端子、航空插头
19 绝缘电阻 M >10
20 电磁兼容 级 IV

 数字量传输协议
数字量传输引用GB/T20840.8《互感器 第8部分：电子式电流互感器》标准。
1）物理层
数字量传输物理层采用铜线型屏蔽电缆传输实现，符合EIA RS485标准，此链接为单工制点对点单向性链接，信号幅值为3V～10V峰对峰值。
通用帧的传输速度为5Mbit/s，采用曼彻斯特编码，高位在前，低位在后。曼彻斯特编码规则为，从低位转移到高位为二进制1，从高位转移到低位为二进制0，详见图F-1描述。

图F-1曼彻斯特编码
2）链路层
链路层选定为IEC 6087051的FT3格式。此格式的优点是：
—— 良好的数据完整性；
—— 其帧结构使它有可能用于高速率的多点网络同步数据链接。
链接服务类别为S1：SEND／NO REPLY（发送／不回答）。
传输规则：
R1 空闲状态是二进制1。两帧之间按曼彻斯特编码连续传输此值1，为了使接收器的时钟容易同步，由此提高通讯链接的可靠性。两帧之间应传输最少70个空闲位。
R2 帧的最初两个八位字节代表起始符。
R3 16个八位字节用户数据由一个16比特校验序列结束。需要时，帧应填满缓冲字节，以完成给定的字节数。
R4 由下列多项式生成校验序列码：
X16＋X13＋X12＋X11＋X10＋X8＋X6＋X5＋X2＋1
此规范生成的16比特校验序列是取反的。
R5 接收器检验信号品质、起始符、各校验序列和帧长度。如果这些检验中任一项有误，该帧将废弃，反之交付给用户。
3）应用层
FT3通用数据帧存储内容见表F-1。
表F-1 FT3通用数据帧存储内容
序号 名称 描述
字1 前导 0564（十六进制）
字2 数据集长度（Length） 长度字段包括数据集的长度，本标准定义的点对点链接的长度是44（十进制）。
字3 逻辑节点名（LNName） 本标准定义的点对点链接的逻辑节点名（LNName）值是02。
字4 数据集（DataSetName） 识别数据集结构的一个独定数，即数据通道分配。其允许值为01和FE H（十进制254），本标准定义DataSetName=01。
字5 额定相电流（PhsA.Artg） 按照未来的IEC 6185074，各相可以有自身的额定值。此值的传输为任选。如果不发送，则应以传输0值代替。
字6 额定中性点电流（Neut.Artg） 按照未来的IEC 6185074，额定中性点电流以安培（方均根值）数给出。此值的传输为任选。如果不发送，则应以传输0值代替。
字7 额定相电压（PhsA.Vrtg） 按照未来的IEC 6185074，各相可以有自身的额定值。
此传输值为任选。如果不发送，则应以传输0值代替。
字8 额定延迟时间 额定延迟时间以微秒（μs）数给出。
字9 CRC校验字1 字1-8的16位CRC校验字。
字10 DataChannel #1 A相电流，保护
字11 DataChannel #2 B相电流，保护
字12 DataChannel #3 C相电流，保护
字13 DataChannel #4 中性点电流
字14 DataChannel #5 A相电流，测量
字15 DataChannel #6 B相电流，测量
字16 DataChannel #7 C相电流，测量
字17 DataChannel #8 A相电压
字18 CRC校验字2 字10-17的16位CRC校验字
字19 DataChannel #9 B相电压
字20 DataChannel #10 C相电压
字21 DataChannel #11 中性点电压
字22 DataChannel #12 母线电压
字23 状态字1（StatusWord#1） 状态字1的说明见表F-2。
字24 状态字2（StatusWord#2） 状态字2的说明见表F-3。
字25 样本计数器（SmpCtr） 此16比特计数用以检查连续更新的帧数。此计数应在每出现一个新帧时加1。连续运行中一旦溢出，它应以0值重新开始。
字26 保留字 为IEC 6185091未来的规范保留。
字27 CRC校验字3 字19-26的16位CRC校验字。

表F-2 StatusWord #1（状态字1）说明
比特位 说明 注释
比特0 LPHD.PHHealth 0：良好
1：警告或报警
比特1 LLN0.Mode 0：接通（正常运行）
1：试验
比特2 唤醒时间指示
唤醒时间数据的有效性 0：接通（正常运行），数据有效
1：唤醒时间，数据无效 唤醒时间期间应设置
比特3 合并单元的同步方法 0：数据集不采用插值法
1：数据集适用于插值法
比特4 对同步的各合并单元 0：样本同步
1：时间同步消逝／无效 合并单元用插值法也要设置
比特5 对DataChannel #1 0：有效
1：无效
比特6 对DataChannel #2 0：有效
1：无效
比特7 对DataChannel #3 0：有效
1：无效
比特8 对DataChannel #4 0：有效
1：无效
比特9 对DataChannel #5 0：有效
1：无效
比特10 对DataChannel #6 0：有效
1：无效
比特11 对DataChannel #7 0：有效
1：无效
比特12 电流互感器输出类型
i(t) 或 d (i(t) / d t) 0：i(t)
1：d (i(t) / d t) 对空心线圈应设置
比特13 RangeFlag 0：比例因子SCP = 01CF H
1：比例因子SCP = 01E7 H 比例因子SCM和SV皆无作用
比特14 备用
比特15 备用

表F-3 StatusWord #2（状态字2）说明
比特位 说明 注释
比特0 对DataChannel #8 0：有效
1：无效
比特1 对DataChannel #9 0：有效
1：无效
比特2 对DataChannel #10 0：有效
1：无效
比特3 对DataChannel #11 0：有效
1：无效
比特4 对DataChannel #12 0：有效
1：无效
比特5 分位 0：接点闭合
1：接点断开
比特6 合位 0：接点闭合
1：接点断开
比特7 未储能位 0：接点闭合
1：接点断开
比特8 低气压闭锁 0：接点闭合
1：接点断开
比特9 备用
比特10 备用
比特11 备用
比特12 备用
比特13 备用
比特14 备用
比特15 备用