源博YB ／DDC －G310型
多路电量采集柜 技术及使用说明
四川源博保护控制有限责任公司
目 录
第一章 装置的用途及主要功能
1.1 扩展功能 1.2 采集功能 1.3 存储功能 1.4 远传功能 1.5 时钟特性 1.6 报警性能
1.7 远方诊断调试设置功能 1.8 可靠性设计 1.9 容错能力
第二章 装置主要技术指标
2.1 技术标准 2.2 技术指标
第三章 装置的电路原理及各插件性能说明 3.1 装置的电路原理
3.2 YB ／DDC －A002采集插件 3.3 YB ／DDC －C001通信插件 3.4 YB ／DDC －P001电源插件
第四章 装置的组屏及柜体结构 4.1 测量与采集一体化组屏方案
4.2 测量电能表与采集柜分开组屏方案 4.3 多路电量采集柜组屏电路全图示例
4.4 YB/DDC－G310型多路电能量采集柜正背面布置图 4.5 YB/DDC－G310型多路电能量采集柜电能表原理接线图4.6 YB/DDC－G310型多路电能量采集柜装置面板图 4.7 YB/DDC－G310型多路电能量采集柜背板接线图
4.8 YB/DDC－G310型多路电能量采集柜通信接线图 4.9 YB/DDC－G310型多路电量采集柜告警回路图 4.10 YB/DDC－G310型多路电量采集柜典型配线图
第五章 装置的安装启动与设置
5.1 装置的安装 5.2 装置的启动 5.3 装置的设置
5.4 从装置前端的9针232口转存数据的操作方法
第一章 装置的用途及主要功能
源博YB ／DDC －G310型多路电能量采集柜，是四川源博保护控制有限责任公司根据现代电网商业化发展的需要，结合四川省电力市场运行实践经验、采用先进的计量技术、通讯技术和微电脑技术研制的电能量自动采集、存储和传送装置。广泛适用于各种等级的发电厂、变电站、大用户、居民小区等关口电表电能数据的自动采集、存储和远传。目前已成为电力市场技术支持系统的重要设备之一。
本装置采用免维设计，严格遵照由国家质量技术监督局计量管理部门核准的Q/20224612-1·1-2000“多路电能量采集装置”标准进行生产、制造、检验、包装发运和安装调试。
本装置可与本公司研制的后台软件构成完整的电能计量与计费系统，为各级发供电管理部门进行电量现代化管理提供有力的技术保障。
本装置采用系统工程的方法，在现代计量、现代通信和现代微电脑等高新科技的支撑下，集采集存储通信于一体，使计算机集成网、公用电话网、站端电能表互连的局域网等多种网络实现“无缝联接”，使地域分散的电能计量数据能自动实时地进入远方计算机的数据库。通过现场实际运行证明其性能优越，准确性、可靠性、一致性、同时性、及时性、安全性、开放性、独立性、可发展性等多方面性能均能满足电力市场电能量采集存储及传送的要求。
本装置是一台能满足现代电网发展商业化营运的需要，能自动完成电能量的自动采集、存储和传送的。
本装置是我公司组织有关电能计量、电能管理自动化、网络通信及计算机应用等各方面资深高级专家，在充分探究国内外各知名厂家类似产品优劣特性，特别是在分析总结四川省电力市场多年运行经验的基础上研制而成的。它兼有广泛的包容性和突出的 超越性，实为新项目设计和旧项目改造的最佳选择。四川源博保护控制有限责任公司乐于以此作为发展我国电力市场技术支持系统的诚献。
现将该装置的主要功能介绍如下。
1.1 扩展功能
1、开放式模块插件结构，可选择相关性能的插件，组配所需的实际功能，满足多方要求。
2、多种性能的插件，采用统一总线的标准机箱。
3、配置有支持多种插件协同工作的控制软件。
1.2 采集功能
1、选配相关性能的采集控制插件，可满足对数字量、脉冲量以及其他开关量、电流、电压、功率、频率等量的多路采集。
2、可通过专用的命令从近端或远端在线诊断现场运行状态、在线配置所需的各项功能。支持64路分钟时标双向电能表的采集量。
3、数字量采集插件支持RS232/485/422／三线制／二线制／四线制等多种通信方式。
4、开关量、脉冲量采集插件可接受无源触点信号或电平信号。
5、数字电能表可采集分钟电量、5分钟电量、刻钟电量、小时电量、时段电量、日累计电量、月累计电量等；也可采集任意指定时间起点，任意指定数块大小的各种组合电量；电量时标精确到1秒钟。 1.3 存储功能
1、可对上款中采集的各种电量作相应的存储。
2、保证接入的每只电表的双向分钟时标电量及相应的事件和状态的存储时间在7天到30天范围内按需设置分配。
3、可动态分配存储器：当接入的电能表总数减少时，每只电能表的存储时间可相应增加；对于电能表总数较少的小站，每只电能表存储时间可多至30天。
4、自动采集存储电能表和采集装置本身的事件，每只电能表存储的事件不少于100条。事件时标精确到1秒钟。
5、数据存储器采用片内自带密封备份电源、片内自带上电停电闭锁控制逻辑、读写速度小于0.2us 、读写次数无限的工业级RAM 芯片，能安全可靠保存数据。停电后数据保存期大于10年。
1.4 远传功能
1、配置三个独立的远程通信控制插件，可无互扰地独立工作；自带智能化Modem ，可直接与拨号线、专用线等相连接；具有自动接机、自动延时挂断、通信协议及通信波特率自动适应等功能。
2、配有当地通信口。可通过RS232通信线与当地站端计算机相连。可通过相应的指令将采集装置中保存的数据转录到便携式计算机中，然后将便携式计算
机中的数据转存到主站数据库中，以保证在通道故障或主站长时故障时不丢失数据。
3、能以指定的时间起点和指定的数包大小传送分钟电量、小时电量、时段电量、上月累计电量、本月累计电量等多种电量组合值；传送的电量时标可精确到1秒钟；窗口电量和时段电量冻结和传送时间可精确到1秒钟；亦可以类似方式传送事件记录及状态记录。
4、远程通信规约缺省配置与“四川电网电量采集装置通信规约”兼容；也可按用户要求增配其他通信规约。
1.5 时钟特性
1、没有Y2K 问题。
2、走时误差≤（1秒／日）。 3、能接受主站计算机对时和校时。 4、能接受GPS 跟踪校时。
5、勿需外接备份电池，停电后自动走时时间大于10年。
1.6 报警性能
1、当地灯光报警显示。
2、可与站上音响系统相连，驱动音响系统报警。 3、报警信息作为事件记录上传到主计算机。
1.7 远方诊断调试设置功能
1、配有专用的诊断调试和设置软件。可起动该软件，通过远程通信口或当地通信口查看装置中现行已接入的电能表总数；查看已接入的电能表的出厂编号；查看相应电能表分配的数据存储器的大小（以天为单位），以及查看各只电能表当前的时钟指示（精确到秒）等。
2、可从远方调阅数据库中的最早数据，也可调阅当前最近的分钟时标数。 3、可远方设置和修改安全登录口令：现装置中已配有两种登录口令：一种为“只读”登录口令，称为一级口令；另一种为可修改配置的口令（包括修改时钟等），称为二级口令。二级口令登录后，可修改一级口令；二级口令本身又可通过“旧”口令更改为“新”口令；“新”口令被录入后，立即变为“旧”口令，
并立即制约着所有登录命令。
4、二级口令遗忘后，可在近端或远端用特定的恢复口令将一级口令和二级口令恢复为出厂时的缺省值。
5、有关远方诊断设置的详细内容，请参阅第 章
1.8 可靠性设计
1、工作环境：环境温度变化范围为00-500C ；相对湿度为20％－90％，不结露；高温高湿可同时发生。
2、输入电源设计有“或入控制单元”。通过“或入控制单元”可将两路220V 电源同时接入装置中，两路电源可为“交流－直流”组合，也可为“交流－交流”或“直流－直流”组合，同时接入的两路电源互为备份，自动切换。
3、电源指标为：输入电压调整率≤±1．5[220V（＋15％-－20％）]；负载调整率≤±1％（负载变化100%-1%）；温度飘移≤±2％（－20C-＋60C ）；过压、过流、过热、短路自动保护；连续长时工作，平均无故障时间≥5年；电源总功耗40W 。
4、电磁干扰：静电防护电压≥2000V ；脉冲输入隔离电压≥2000V ；防雷波冲击≥2000V ；雷波后自动恢复；抵受大电流工频冲击能力为50HZ ，1S ，6Arms ；允许电压上升率（du/dt）≥5KV ／US ；允许电流上升率（di/dt）250A ／US ；
5、时钟和数据存储器选用勿需外接备份电池的工业级芯片，无受潮、漏电等故障；片内自带上电、掉电保护逻辑，耐冲击性能好；快速读写不受次数限制，断电后保存数据时间保证10年以上。
6、整机平均无故障时间≥90000小时；装置运行寿命大于15年。
1.9 容错能力
1、拨插所有信号端子及所有插件不掉数据。
2、同类插件接插件位置可互换，满足“即插即用”要求。
第二章 装置主要技术指标
2.1 技术标准
本装置设计制造参照下列标准
1、Q ／20224612－1·1－2000《多路电能量采集装置》 2、DL ／T645－1997《多功能电能表通信规约》 3、GB2423《电工电子产品基本环境试验规程》 4、低压电力用户集中抄表系统技术条件（试运行） （电力工业部综合管理司1997．10） 5、GB191－1990包装储运图示标志
2.2 技术指标
1、工作环境：环境温度变化范围为00-500C ；相对湿度为20％－90％，不结露；高温高湿可同时发生。
2、供电电源：可同时接入两路来自不同动力线上的电源，通过装置内的“或入控制单元”，使其互为备份；两路电源可一为交流，另一为直流，也可都为直流或都是交流；交流频率变化（50HZ ±1HZ ）；输入电压调整率：≤±1.5[220V（＋15％-－20％）]，两路独立；负载调整率≤±1％（负载变化100%-1%）；温度飘移≤±2％（－20C-＋60C ）；过压、过流、过热、短路自动保护；连续长时工作，平均无故障时间≥10年；电源总功耗40W 。
3、电磁干扰：静电防护电压≥2000V ；脉冲输入隔离电压≥2000V ；防雷冲击≥2000V ；雷击后自动恢复；抵受大电流工频冲击能力为50HZ ，1S ，6Arms ；允许电压上升率（du/dt）≥5KV ／US ；允许电流上升率（di/dt）250A ／US ；保护反应时间≤10－12S ；通信电路防护符合《国际电信联盟（CCITT ）》K ．20、K ．21标准；也符合我国《市话通信系统过电压、过电流防护技术要求》YD ／T695－93标准。
4、数据传输：同时配置三个远程通信控制插件，可无互扰地独立工作；自带智能化Modem 可直接与拨号线、专用线等相连接；具有自动接机，自动延时挂断，通信协议及波特率自动适应等功能；配有当地通信口，可通过RS232通信线与当地站端计算机或便携式计算机相连，转存柜内数据。
5、数据采集：数据采集插件，可按需要适量增减。每块插件可连接16只电
能表（可以少接入）；对接入的电能表可有不同的通信波特率和不同的总线接入方式（如二线制或四线制）。
6、数据存储：数据存储器按现场实际需要直接在采集插上配置容量可在4M 位到32M 位之间任意选配，存储器读写速度快于0.2us ；读写次数无限制；片内保护电压为4.3V （低于此电压自动封锁片选信号）；上电保护延时为25ms ；使用温度范围为－400C －＋700C ；断电后保存数据时间＞10年。
7、时钟：长命时钟，无需外接备份电池，停电后仍自动走时；走时精度与GPS 相比日差小于1秒；可接受主机或GPS 校时，亦可对电表广播校时，校时跟踪精度小于2秒；无Y2K 问题；停电后自动走时时间大于10年。
8、当地显示：具有故障显示、故障报警功能。
9、结构特点：插件结构：柜内配置三种插件：即电源插件，通信插件和采集插件。每种插件都是能独立工作的完整实体。同时它们也可以通过柜内的联络总线相互协调工作。同类型的插件可以相互更换；任一采集插件都可插入1＃位充当主CPU ，完成对系统中其他各插件的协调监视功能。采集插件、通信插件、存储器模块、接入采集柜的电表总数等都可方便地现场在线配置；插件配置确定后，若接入采集柜的电能表数减少，对每只电能表的存数时间可从远端重新进行合理分配。
10、平均无故障时间：大于90000小时。 11、 装置运行寿命：大于15年。 12、 外型尺寸：800X600X2260（mm ）
第三章 装置的电路原理及各插件性能说明
3.1 装置的电路原理如下图所示：
图1：装置的电路原理图
对上图作如下几点说明：
1、装置内，设计两个独立工作的逆变电源，一个供柜内各插件系统使用；另一个输出为直流48V ，专供具有数字量输出功能的电能表，作为备用电源，以便在PT 停运时，能借助备份电源读取表中存储的数据。在PT 运行时，也可借助此电源来减少电能表对PT 的能量消耗。
2、柜内设计有“或入控制模块”。通过“或入控制模块”可将220V 两路的直流或220V 的交流同时接入装置；接入的电源可设成“交流为主，直流备份”，或“直流为主，交流备份”或“互为备份”多种方式。
3、数字量输入采集插件：每块可外接16只数传电能表。一台装置内可配置多块采集插件，该插件与数传电能表的接口可满足RS485、422多种需求。
4、装置内数据存储模块采用4M 位到64M 位的高密度集成芯片。与常用的SRAM ，EEPROM ，FLASH MEMORY相比，不仅存储量大，而且可作无限次数的高速随机读写。断电后片内数据可保存10年以上，而勿需外接备份电池。片内还集成有上电、掉电安全读写保护控制逻辑，以保证所存数据不受外界脉冲的干扰。因此该数据存储模块，既可作为装置内的数据存储器，也可作为便携式“电子盘”将存储的数据转移到异地输入主计算机。（本装置配有裸盘读出附件，可选用）
5、对接入的电能表数据的存储时间，可在保证每只电能表数据存储时间不少于7天的基础上通过设置合理分配，若接入的电能表数量减少，存储时间可按比例自动增加，以利于在边远小站工作。
6、装置同时配置有三个远传通信。它们能无互扰地独立同时工作。每只插个独立自带智能型Modem ，可直接与电话拨号线、专用通信线等连接通讯。并具有自动摘机、自动延时挂断、波特率自动适应等功能。能满足省级电力市场主站，地区级及厂级管理计算机同时通信收数的要求。
7、装置整机采用插件结构。可适当增减插件，以满足系统现场的各种扩展功能，如增加表数，增加除电能以外的其他采集量（如电压、功率、频率）等。
3.2 YB/DDC-A002采集插件
采集插件硬件原理：本插件使用Intel80C32作为CPU 。插件上除存储器外，还扩展有时钟芯片和三个串口及三个并口，可以完成多路通信和采集的控制。
1、存储器
⑴程序存储器：采用32K 字节的MSM27C256AK 器件，地址为0-7FFFH ，用于
固化应用程序。
⑵数据存储器：由2片型号为HM6281000／2000／4000的NVRAM 器件组成。每片容量为0.5M 字节到4M 字节任意选配插件上有2个NVRAM 插座，地址分别为0-3FFFFFF 和400000H-7FFFFFH 。该器件内部自带备份电池，断电后能保存数据的时间不少于10年。
⑶时钟芯片：采用DS12887A ，其地址为800000H-80000CH 。该器件也是内部自带备份电池的，停电后长命时钟（万年历）能自走时间不少于10年。
⑷串行通信口：除CPU 自带的TXD 和RXD 串口外，还扩展有三片NN82C50器件，可直接通过外置Modem 与公用或专用通信网络相连（如与公用电话网），可分别作为省级电力市场中心、地区级或局级分电力市场的管理计算机或当地的站端管理计算机连接进行通信。
⑸并行端口：板上扩展有一片并口器件D82C55，其地址为804000H-804003H ：其中804000H 为PA 口，设置成一般输入模式，804001H 为PB 口，设置成一般输出模式，通过它可实现32路（或更多路）数据采集的连接控制；804002H 为PC 口，设置成一般输出模式，通过它来完成板上的某些操作功能。804003H 为控制口，通过它可完成对8255各口的编程设置。
⑹ CPU监视器：板上扩展有一片MAX691器件，作为CPU 运行监视器，俗称看门狗。当程序跑飞或进入死循环时间超过约1.5秒时，它能启动复位操作，通过MAX691的RESET 脚输出信号，使CPU 复位回到正常的运行程序。而MAX691器件本身的运行又是CPU 通过对82C55 PC口的PC ．0脚的操作来实现的，正是PC ．O 和RESET 两个信号使MAX691和CPU 互连起来完成在线互控功能。
⑺显示控制：该插件的面板上有4个指示灯，其红灯为故障指标灯，正常运行时不亮，当插件有故障时发红光，以示告警；绿灯为运行指示灯，正常运行时，约每秒明暗交替一次；2只黄灯分别为收发指示灯，当采集插件向电能表发送命令或接收电能表的数据时，黄灯将分别跟踪显示。
⑻当地通信：插件前面装有一个9针的232串行通信插座，可与当地计算机相连收命令或转存数据。
3.3 YB／DDC －C001通信插件 通信插件的电路原理。
1、通信插件用于将采集插件与公用电话交换网络相连接起来。采集插件上
通过82C50扩展的每道串行通信口，都可与一块特定的通信插件相联。该插件把从采集插件来的二进制串行编码的数字信号调制成音频信号，经拨号线发送出去；把从拨号线接收来的音频信号解调成二进制串行数字信号传给各采集插件。该装置中的Modem 采用与贺氏兼容的智能型Modem ，通过特殊的编程，使其具有自动接机，自动应答，波特率自动调节等功能，无需人工干预能自适应上级主控计算机的各种呼叫与应答。
2、通信控制：插件上集成有信号分解与综合模块，它能将主机发来的命令分发到各个采集插件，又能将各个采集插件传回的信息综合处理后发送给主计算机，使多种插件多CPU 传送的信息不重迭不碰撞，实现主计算机与各插件的先锋连接。
3、显示控制：插件上有三个指示灯，绿灯为电源指示灯，正常运行时应为常亮状态。一个黄灯为发送指示灯，当通信插件向外发送信号时，该灯跟踪闪亮；另一个黄灯为接收灯，当通信插件接收信号时，该灯跟踪闪亮。
3.4 YB/DDC-P001电源插件
电源插件用于将柜内的220V 交流（或直流）电源变换为适合于各插件使用的低压直流电源，供各插件使用。该插件的输入电源可为220V 交流，也可为220V 直流，输出有＋5V ，±12V 独立的三组。插件面板上有4个指示灯，分别指示4个输出电源的有无。板上还有一个开关，控制电源的接通和断开。插件通过尾部的74脚插座与其他插件相连接。
第四章 装置的组屏及柜体结构
该装置的组屏及柜体结构，可根据现场需要灵活配置，一般来说，可采用三种组屏方案，其结构也随方案有所而不同。
4.1 测量与采集一体化组屏方案
该组屏方案是将所需的各种插件装入特制的小机箱内，然后将电能表与小机箱一起组装成标准的采集柜，其组屏电路结构及进出端子的排列与定义详见附录多路电量采集柜组屏电路图。
4.2 测量电能表与采集装置分开的组屏方案
该组屏方案的特点是将测量用的电能表分散安装在柜体外的各测量点上，便于现场分步实施安装与调试。这种方案特别适用于旧项目的改造。除电能表部份外，其组屏电路结构及进出端子的排列与定义与4.1类似。
4.3 多路电量采集柜组屏电路全图示例
下面列出YB ／DDC －G310型多路电能量采集柜组屏电路全图。举一反三，由 此可见一般。
（多路电量采集柜组屏电路见附图）
第五章 装置的安装启动与设置
5.1 装置的安装
装置运到现场后，应先将柜体固定到指定位置，然后参照YB ／DDC －G310型多路电能量采集柜组屏电路全图，按下列步骤安装：
1、接好柜体接地线。
2、接好电源，最好AC220V 和DC220V 同时接入。
3、接好通信用的电话拨号线Line1、Line2、Line3拨号线如不是由室内交换机直接引入，而是从室外引入的最好在拨号线入室处安装通令保安器。
4、按现场采集方案，将各电能表接入采集柜的相应485采集总线。 5、将柜内的DC48V 电源接至需要备份电源的电能表（红相表）。 6、按有关图纸核实上述接线无误后，插入相应配置的插件。
7、开启电源，观察各显示灯的指示，确认安装正确后可转入下节操作。
5.2 装置的启动
为满足某些特殊要求，G310型采集柜比起210型来，减少了一些“即插即用”的功能，增加了一些远端设置的功能。因此，G310型采集柜，现场安装接线完成后，一般必须经过特定技师设置，才能正常工作。
设置一般方法如下：
1、根据现场安装情况填好采集柜安装设置表： （如各只表的通讯波特率不清楚，留到开机测试后再填入）
2、开启电源，让采集柜启动工作。 3、用83号命令置入缺省口令及用户授权。
4、用87号命令测试未知电表的通讯波特率，并填入安装设置表中。 5、用89号命令配置柜内的插件参数和线路参数。 6、用8A 号命令输入柜内各只电能表的运行参数。
7、用81号命令的0A 功能和09功能，启动和设置收集柜的运行时钟。 8、用84号命令建立相应线路上电表的数据库。
9、观察一个钟头以上的时间，并查看采集的分钟时标数据和冻结的窗口值，认定装置运行正常。
10、与省级电力市场管理中心联系，请求同步系统时钟。
11、向现场接受人员介绍装置一般性能及操作维护有关事项，请有关领导核定有关数据和资料。
表中参数说明：
柜内配置了一块采集插件，八支表，每只表可存14天的数据。其中1＃9808049； 2＃9810393；3＃9838118为三支红相表，以四线方式接于1号插件的1号总线上，1＃9808049的波特率为1200，其余两支波特率为9600。
4＃8025065；5＃8029780；6＃8029785为三支蜀达表，以二线方式接于1号插件1号总线上，波特率都为1200。
7＃1895340；8＃1895045为两支ABB 表，以四线方式接于1号插件的2号总线上，波特率都为1200。
YB ／DDC －G310采集柜安装设置表
表中参数说明：
柜内配置了三块采集插件，第一块插件接入三支红相表，第二块插件接入三支蜀达表，第三块插件接入两支ABB 表，其表号表型与接入方式与例1同。
5.3 装置的设置
（见《源博YB ／DDC 系列电能量采集装置设置软件说明书》）
5.4 从装置前端的9针232口转存数据的操作方法
（见《源博辅助抄表系统说明书》）