產品詳情
一、系統概述
HRS-2000 系統是應用于變電站、電廠自動化系統和集中控制主站系統的開放式應用軟件平
臺。運行于 WindowsXP/2000/NT/98 環境。HRS-2000 系統為電力二次設備生產廠家進行系統集成提
供了強大的工具，同時也適用于各級電力企業的保護及調度部門實施集中控制主站系統。
HRS-2000 系統不僅具備基本的監控和數據采集（SCADA）功能，還包括微機保護設備的監視、
信息采集及分析管理功能，并且具備與管理信息系統（MIS）互聯，構成更大規模的信息系統的能
力。
HRS-2000 系統是集我們在 SCADA 系統、變電站自動化系統及保護信息管理系統方面的研究和
開發經驗，并參考國內外同類產品，建立在最新軟硬件技術基礎上的綜合多功能的系統平臺，因
此可廣泛適用于各種電壓等級變電站、電廠自動化系統，并滿足不同管理部門對于信息的要求。
HRS-2000 系統在整體技術指標、可移植性、可擴展性、數據一致性、安全性、實時性等方面
都突破了以往同類系統的局限，在易操作、易維護及人機界面友好上也充分發揮了現代計算機技
術帶來的方便，其設計視野寬廣，因此可以滿足用戶多方面的需求。
HRS-2000 系統采用分層分布式網絡結構，整個系統分成管理控制層、通訊層和間隔層。管理
控制層提供廠站電氣運行的人機聯系界面，實現管理控制間隔層設備的功能，形成廠站電氣設備
的監控、管理中心，并可與調度設備實現通信；通訊層實現在管理層和間隔層間及時、準確傳遞
數據，為確保系統安全、可靠，通訊網絡一般采用雙網方式，并設置專用通訊處理機；間隔層由
監控、保護等設備構成，在網絡失效的情況下，間隔層設備能獨立完成對設備的監控及保護功能。
1HRS-210D
數字式線路保護測控裝置
2
二、主要特點
2.1 裝置采用多 CPU 結構，保護模塊選用高性能 32 位 CPU，人機對話模塊選用專用 CPU，
增強了
可靠性，充分保證了產品的穩定性和運算速度。
2.2 保護模塊采用 16 位的 A/D 轉換器，測量模塊采用專用的 A/D 轉換器、精度高達 24 位，各項測
量計算指標輕松達到要求。
2.3 配置大容量的 RAM 和 Flash Memory，數據處理功能強大，可記錄 50 個錄波報告，具有掉電保持
功能。
2.4 保護功能由圖形化的邏輯編程實現，功能的變化不用修改系統程序，保護原理透明、可靠，裝
置的靈活性、穩定性、可靠性大大加強。
2.5 面板配置 RS232 串行接口，可以進行邏輯編程也可聯接至計算機進行調試和分析。
2.6 獨立整定 32 套保護定值，定值切換安全方便。
2.7 高精度的時鐘芯片，并配置有 GPS 硬件對時電路，便于全系統時鐘同步。
2.8 高速串口通信接口，并集成了 MODBUS 標準通信規約。
2.9 精心的電氣設計，整機無可調節器件，實現了免調試概念設計。
2.10 完善的自檢功能，自檢定位至芯片。
2.11 強弱電隔離布置、獨立模塊設計，使裝置具有優異的抗干擾性能，組屏或安裝于開關柜時不需
其它抗干擾模件。
2.12 完善的自診斷功能
2.13 防潮、防塵、抗振動的機箱設計
2.14 裝置采用背插式結構，強弱電分離，所有強電回路可以直接接入裝置。
2.15 裝置采用全封閉結構，采用低功耗 SMT 工藝，不僅適用于電力系統，還可以適應化工、煤礦等
特殊行業。
2.16 跳合閘電流 0.5～5A 自適應，對開關柜沒有特殊要求。
2.17 對于交流操作電源的場合，裝置通過內部 24V 電源進行開關位置監視，并配有完善的操作回路，
徹底解決交流操作問題。
三、技術參數
3.1 額定參數
3.1.1 額定直流電壓： 220V 或 110V（訂貨注明）
3.1.2 額定交流數據：
a)
相電壓
100 / 3 V
b)
線路抽取電壓
100 V 或 100 / 3 V
c)
交流電流
5A 或 1A（訂貨注明）
d)
額定頻率
50Hz
3.1.3 功率消耗：
a)
直流回路
正常工作時：不大于 15W
動作時：
不大于 25W
b)
交流電壓回路
每相不大于 0.5VA
c)
交流電流回路
額定電流為 5A 時：每相不大于 1VAHRS-210D 數字式線路保護測控裝置
3
額定電流為 1A 時：每相不大于 0.5VA
3.1.4 狀態量電平：
CPU 及通信接口模件的輸入狀態量電平
24V（18 V～30V）
GPS 對時脈沖輸入電平
24V（18 V～30V）
CPU 輸出狀態量（光耦輸出）允許電平
24V（18 V～30V）
3.2 主要技術性能
3.2.1 采樣回路精確工作范圍（10％誤差）
電壓：0.4 V～120V
電流：0.08In－20In
3.2.2 接點容量
信號回路接點載流容量
400VA
信號回路接點斷弧容量
60VA
3.2.3 跳合閘電流：本裝置跳合閘電流采用自適應模式，無需選擇。
3.2.4 各類元件定值精度
電流元件：
< ?5%
電壓元件：
< ?5%
檢同期角度：< ?1?
時間元件：
0s-1s 時，誤差不超過 40ms；
1s 以上時，誤差不超過<±2.5％；
頻率偏差：
< ?0.02Hz
滑差定值：
< ?5%
3.2.5 整組動作時間(包括繼電器固有時間)
速動段的固有動作時間：1.2 倍整定值時測量，不大于 40ms
3.2.6 暫態超越
不大于 5%
2.2.7
模擬量測量回路精度
裝設專用測量子模件的測控裝置：
電流、電壓：0.2 級
功率、電度：0.5 級
3.3 絕緣性能
3.3.1 絕緣電阻
裝置的帶電部分和非帶電部分及外殼之間以及電氣上無聯系的各電路之間用開路電壓 500V 的
兆歐表測量其絕緣電阻值，正常試驗大氣條件下，各等級的各回路絕緣電阻不小于 100MΩ。
3.3.2 介質強度
在正常試驗大氣條件下，裝置能承受頻率為 50Hz，電壓 2000V 歷時 1 分鐘的工頻耐壓試驗而無
擊穿閃爍及元件損壞現象。試驗過程中，任一被試回路施加電壓時，其余回路等電位互聯接地。
3.3.3 沖擊電壓
在正常試驗大氣條件下，裝置的電源輸入回路、交流輸入回路、輸出觸點回路對地，以及回路
之間，能承受 1.2/50μs 的標準雷電波的短時沖擊電壓試驗，開路試驗電壓 5kV。
3.3.4 耐濕熱性能
裝置能承受 GB7261 第 21 章規定的濕熱試驗。試驗溫度+40℃、最大濕度 95％，試驗時間HRS-210D 數字式線路保護測控裝置
為 48 小時，每一周期歷時 24 小時的交變濕熱試驗，在試驗結束前 2 小時內根據 2.3.1 的要求，測
量各導電電路對外露非帶電金屬部分及外殼之間、電氣上不聯系的各回路之間的絕緣電阻不小于
1.5MΩ，介質耐壓強度不低于 2.3.2 規定的介質強度試驗電壓幅值的 75％。
3.4 電磁兼容性能
3.4.1 靜電放電抗干擾度
通過 GB/T 17626.2－1998 標準、靜電放電抗干擾Ⅳ級試驗。
3.4.2 射頻電磁場輻射抗干擾度
通過 GB/T 17626.3－1998 標準、射頻電磁場輻射抗干擾度 3 級試驗。
3.4.3 電快速瞬變脈沖群抗干擾度
通過 GB/T 17626.4－1998 標準、電快速瞬變脈沖群抗干擾度Ⅳ級試驗。
3.4.4 浪涌（沖擊）抗干擾度
通過 GB/T 17626.5－1999 標準、浪涌（沖擊）抗干擾度 3 級試驗。
3.4.5 射頻場感應的傳導干擾度
通過 GB/T 17626.6－1998 標準、射頻場感應的傳導干擾度 3 級試驗
3.4.6 工頻磁場抗干擾度
通過 GB/T 17626.8－1998 標準、工頻磁場抗干擾度 5 級試驗
3.4.7 脈沖磁場抗干擾度
通過 GB/T 17626.9－1998 標準、脈沖磁場抗干擾度 5 級試驗。
3.4.8 阻尼振蕩磁場抗干擾度
通過 GB/T 17626.10－1998 標準、阻尼振蕩磁場抗干擾度 5 級試驗。
3.4.9 振蕩波抗干擾度
通過 GB/T 17626.12－1998 標準、振蕩波抗干擾度 4 級試驗。
3.5 機械性能
3.5.1 振動
裝置能承受 GB7261 中 16.3 規定的嚴酷等級為 I 級的振動耐久能力試驗。
3.5.2 沖擊
裝置能承受 GB7261 中 17.5 規定的嚴酷等級為 I 級的沖擊耐久能力試驗。
3.5.3 碰撞
裝置能承受 GB7261 第 18 章規定的嚴酷等級為 I 級的沖擊耐久能力試驗。
3.6 環境條件
3.6.1 環境溫度：
工作：-10℃～?55℃。
貯存：?25℃～+85℃,在極限值下不施加激勵量,裝置不出現不可逆的變化,溫度恢復后,裝置應
能正常工作。
3.6.2 相對濕度：
最濕月的月平均最大相對濕度為 90%,同時該月的月平均溫度為 25 ℃且表面無凝露。
溫度為+40℃時,平均最大相對濕度不超過 50%。
3.6.3 大氣壓力：86～106kPa（相對海拔高度 2km 以下）
4HRS-210D 數字式線路保護測控裝置
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四、工作原理說明
4.1 機箱結構
裝置采用整面板形式、全密閉、防潮、防塵、抗振動的設計，確保裝置安裝于條件惡劣的現場
時仍具備高可靠性。機箱外形尺寸及開孔尺寸參見附圖。
4.2 交流插件
交流插件包括電壓輸入和保護電流輸入、測量電流輸入，不同型號的裝置配置電壓和電流輸入
元件的數目可能不同。交流輸入最大容量為 12 路。
4.3
CPU 插件
CPU 插件原理簡圖如下：
圖 3－1 CPU 模件原理示意圖
CPU 插件主要由以下幾部分構成：
1) CPU 系統
CPU 系統由高性能的微處理器 CPU（32 位）、大容量的 ROM（512K 字節）、RAM（1M 字節）、
Flash Memory（1M 字節）等構成，使該 CPU 模件具有極強的數據處理及記錄能力，可以實現各種
復雜的故障處理方案和記錄大量的故障數據。Flash Memory 中記錄的錄波報告、事件及保護定值等
運行配置信息在裝置掉電后均不會丟失。
2) 數據采集系統
本裝置的數據采集系統由兩部分組成。
保護系統由高可靠性的 16 位精度的 A/D 轉換器、多路開關及濾波回路組成模擬量采集系統，
A/D 轉換芯片內部具有采樣保持及同步電路，轉換速度快、采樣偏差小、功耗小及穩定性好等特點，
本裝置的模擬量采樣回路無可調整元件，也不需要在現場作調整，具備高度的可靠性。
主機
CPU
串 口
控制器
隨機
存儲器
時鐘
系統
程序
存儲器
PC 機接口
人機對話
系統 CPU
專用測量
轉換器
事件錄波
存儲器
輸入輸出接口
RS232
SPI
A/D 轉換
控制器
內總線
端
子
信
號
母
板
信
號
出
口
信
號
、
告
警
輸
出HRS-210D 數字式線路保護測控裝置
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圖 3－2 A/D 系統原理示意圖
測量系統由專用測量芯片實現實現模擬量采集，測量精度高達 24 位，采用硬件技術解決因頻
率誤差而導致測量誤差增大的問題。測量系統具備測量精度單次調整后自動記憶的功能，在現場無
需再作調整。
3）開關量輸入及輸出部分
本裝置提供外部輸入的開關量 18 路，其中 11 路均為 220V 強電輸入，其余開關量由裝置專用
開入 24V 電源供電； GPS 對時用開入 1 路，該路輸入量可由內部或專用 24V 電源供電；所有開入經
光電耦合器件接入系統。
本裝置提供的開出，一類是用于驅動出口及信號繼電器的，此種開出的+24 伏電源都是經過本
裝置邏輯插件告警繼電器常閉接點閉鎖的；另一類用于驅動告警、呼喚及信號復歸等繼電器，其+24
伏電源是不經過閉鎖的。本裝置本地告警信號及中央告警信號由兩種方式驅動：告警和呼喚，告警
用于檢測到必須閉鎖本 CPU 開出的致命異常狀況時，呼喚則用于不需閉鎖開出的情況，例如“PT 斷
線”等異常工況時。詳見邏輯繼電器插件說明。
4) 通信部分
本插件內含通信速度極高、具備通用性接口的 RS485 芯片，RS485 為本裝置接入系統的主要通
信接口。
本裝置還配置了一個 SPI 接口用于與人機對話插件（MMI）通信，一個 SCI（標準 RS232 串行
接口）用于連接 PC 機，可以借助 PC 機的強大功能及配置的專用調試軟件包對裝置進行各種測試。
5) 時鐘回路
插件內設置了硬件時鐘回路,采用的時鐘芯片精度高,并配有電池以掉電保持。本裝置還考慮了
硬件對時電路，接收 GPS 的脈沖對時信號。
另外，CPU 插件采用了多層印制板及表面封裝工藝，外觀小巧，結構緊湊，大大提高了裝置的
可靠性及抗電磁干擾能力。
4.4 電源插件
本插件為直流逆變電源插件。直流 220V 或 110V 電壓輸入經抗干擾濾波回路后,利用逆變原理
輸出本裝置需要的直流電壓, 有 5V,＋12V,-12V,24V(1)和 24V(2)，2 組 24V 與＋5V(+12V,-12V)電
壓均不共地,且采用浮地方式,同外殼不相連。
a) +5V(+12V,-12V) 為用于 CPU 的工作電源
b) 24V(1) 為用于驅動繼電器的電源
c) 24V(2) 為用于外部開入的電源
為增強電源模件的抗干擾能力，本模件的直流輸入及引出端子的 24V 電源皆裝設濾波器。電源
模件電原理圖見附圖。
運放
低通濾波
A/D
轉換
微處理器
交流變
換模件
多
路
切
換HRS-210D 數字式線路保護測控裝置
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圖 3－3 電源模件原理示意圖
4.5 邏輯及跳閘插件
本插件內包括邏輯繼電器及跳閘繼電器兩類。
1） 邏輯繼電器
邏輯繼電器由 CPU 插件經光耦器件直接驅動，包括：出口回路開放繼電器 QDJ、跳閘繼電
器 TZJ、合閘繼電器 HZJ、遙控跳閘繼電器 CKJ1、遙控合閘繼電器 CKJ2、出口中間繼電器
CKJ4~CKJ7、信號繼電器 CKJ3、裝置異常告警及閉鎖繼電器 GJ、告警或呼喚信號繼電器 GJX、
信號復歸繼電器 FGJ 等。
QDJ 為出口回路總開放繼電器，本裝置內用于跳合閘的出口中間繼電器，其負電源均經該
繼電器閉鎖，該繼電器的設置可有效防止某路開出損壞時保護的誤動作。
告警繼電器驅動方式: GJ 繼電器為 CPU 自檢發現有嚴重異常情況，必須立即切斷本保護
出口電源的，驅動該繼電器。GJ 起動后一方面經過其常開接點自保持，另一方面由其常閉接點
切斷 CPU 插件的 24 伏跳閘正電源，驅動 GJ 的同時也將驅動一個磁保持的信號繼電器 GJX，其接
點 GJX-1 用以點亮面板上本地告警信號燈，GJX-2 用于中央信號。
信號繼電器驅動方式:該類信號不需要切斷保護跳閘正 24 伏電源，直接驅動 GJX，由 GJX
繼電器的觸點分別給出當地及中央信號。
2）跳閘繼電器
跳閘繼電器主要由各種操作回路繼電器構成，包括跳閘位置繼電器（TWJ）、合閘位置繼電
器（HWJ）、手動跳閘繼電器 STJ、跳閘保持繼電器 TBJ、合閘保持繼電器 HBJ 等。
跳閘、合閘保持電流的調整通過并聯于相應繼電器線圈的二極管自動分流，達到跳、合閘
電流自適應。本裝置考慮了棄用裝置內部防跳回路而改用斷路器自身防跳回路的方式，只需分
別短接 TBJV 線圈和 TBJV 接點 5～6 即可。
開關電源
濾波器
直流輸入
＋5V
＋12V
－12V
＋24V（1）
＋24V（2） 外部開入用
裝置 CPU
工作電源
內部開出用
TZJ
HZJ
CKJ
XJ
＋24V
24G
GJ
QDJHRS-210D 數字式線路保護測控裝置
4.6 人機對話（MMI）插件
人機對話（MMI）插件的核心為一高性能單片機，其主要功能是顯示保護 CPU 輸出的信息，掃
描面板上的鍵盤狀態并實時傳送給保護 CPU。對保護 CPU 而言，人機對話插件相當于是它的一個外
設。保護 CPU 與 MMI 之間通過 SPI 接口進行通信，其通信速率高達 2Mbps，且具有高度的可靠性。
采用此種配置方式，既避免了保護 CPU 大量的總線外引，提高了保護裝置的可靠性，提升了裝置的
性能價格比。
