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BOHUA DYNAMICFDR-140/PB分界断路器柜控制器操作、维护说明
1．概述
1.1主要用途
FDR-140/PB分界开关柜控制单元(以下简称控制器)安装在VSR3-12/D630（F）用户分界断路器开关柜内。具备故障检测功能、保护控制功能和通信功能（配置通信模块后），适于安装在配电线路用户进线的责任分界点处，也可适用于符号要求的分支线路和末端线路。设备安装投运后，可以实现自动切除被控支线的单相接地故障和相间短路故障。其在开关柜中的安装示意图如下。
1.3 使用环境条件
l 海拔高度：≤2000米
l 环境温度：户外 -40℃ ~ +85℃
l 最大日温差：25℃
l 最大风速： ≤35m/s
l 最大覆冰厚度：10mm
l 运行环境：户外，无易燃、爆炸危险、化学腐蚀及剧烈振动的场所
l系统中性点接地方式：中性点不接地、中性点经消弧线圈接地、中性点经低电阻接地。
2．技术参数
|
序号 |
项 目 |
规 定 值 |
备 注 |
|
|
1 |
输入工作电压 |
AC220V |
|
|
|
2 |
输入工作电压频率 |
50Hz |
|
|
|
3 |
输入工作电压允许波动范围 |
±20% |
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|
|
4 |
整机功耗 |
＜10W |
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|
|
5 |
分闸操作电压 |
DC48V |
|
|
|
6 |
合闸操作电压 |
AC220V |
|
|
|
7 |
采样电压输入值范围 |
0～ 264V |
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|
|
8 |
采样相电流输入值 |
0 ～ 10A |
允许5A以上饱和 |
|
|
9 |
采样零序电流输入值 |
0 ～ 10A |
允许5A以上饱和 |
|
|
10 |
电量输入值允许采样误差 |
±1% |
饱和区不作要求 |
|
|
11 |
相间过流保护电流整定值 |
1A ～ 5A（CT变比600/5） |
5档（步长1A） |
|
|
12 |
相间过流保护延时整定值 |
0 ～ 0.5s
|
6档（步长0.1s）
|
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|
13 |
相间速断保护电流整定值 |
6A
|
|
|
|
14 |
相间速断保护动作延时时间值
|
0s
|
|
|
|
15 |
无压无流动作延时值 |
0.3 s～1s |
缺省0.3s |
|
|
16 |
低电压闭锁值 |
10～140V |
缺省66V |
|
|
17 |
零序保护电流整定值范围 |
20mA ～ 3A |
12档 |
|
|
18 |
零序保护动作延时时间值 |
0 ～ 60s |
12档 |
|
|
19 |
电流闭锁定值 |
5A（CT变比600/5） |
|
|
|
20 |
通信串口 |
2个 |
|
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|
21 |
整定值误差 |
±1% |
|
|
3．工作原理
10kV馈线或设备的故障主要有相间短路和单相接地两种类型，FDR-140/PB分界断路器柜控制器对这两种故障分别进行处理。
3.1相间短路的故障处理
对于用户界内的相间短路故障，FDR-140/PB控制器通过检测从分界开关内部CT引出的A、B、C相电流与整定值比较来判定故障的发生，并记忆相间短路故障状态,下表为相间短路故障的保护处理方式：
|
故障点 |
变电站是否允许保护定值修改 |
与变电站保护配合情况 |
保护处理 |
|
用户 界内 |
不允许 |
故障电流大于变电站动作值，故障电流大于控制器动作值，变电站动作时限小于控制器动作时限 |
变电站出线断路器先跳闸，分界断路器失电后跳闸 |
|
不允许 |
故障电流大于控制器动作值，变电站动作时限大于控制器动作时限 |
分界断路器跳闸，变电站出线断路器不动作 |
|
|
允许 |
变电站动作值大于控制器动作值，故障电流大于控制器动作值，变电站动作时限大于控制器动作时限 |
分界断路器跳闸，变电站出线断路器不动作 |
|
|
用户界外 |
|
分界断路器没有故障电流通过，不动作 |
|
3.2单相接地的故障处理
目前，我国10kV配电网的中性点接地方式可分为：中性点不接地、中性点经消弧线圈接地和中性点经小电阻接地三种方式。FDR-140/PB控制器对单相接地故障的基本处理方法是通过检测从分界开关内置零序CT引出的零序电流信号与定值比较来区分和判定用户界内和界外的单相接地故障，对于用户界外的单相接地故障，由于从零序CT检出的零序电流远小于用户界内发生单相接地故障时所检出的零序电流，因此，通过适当的定值整定，即可作出准确地判断。下表为不同系统的故障处理结果。
|
故 障 性 质 及 故 障 点 |
保 护 处 理 |
|
|
单相接地故障 |
中性点不接地系统用户界内 中性点经消弧线圈接地用户界内 |
经延时判定为永久性接地后跳闸 |
|
中性点不接地系统用户界外 中性点经消弧线圈接地用户界外 |
不动作 |
|
|
中性点经小电阻接地用户界内 |
先于变电站保护动作跳闸 |
|
|
中性点经小电阻接地用户界外 |
不动作 |
|
|
相间 短路 故障 |
用户界内 |
电源侧断路器跳闸停电后分界开关分闸 |
|
用户界外 |
不动作 |
|
4.控制器基本功能
4.1模拟量检测功能
FDR-140/PB控制器的模拟量输入包括：A、B、C相电流、零序电流、AB相间电压，四组模拟量信号从控制器左侧的插座与航空插头进行连接输入。通过控制器内部的信号转换和计算，可实时监测此四组模拟量的运行值（用笔记本电脑通过控制器的维护通信口可监测实测模拟量的数值）。
4.2保护控制功能
a） 零序保护
通过定值整定和对零序电流的监测，控制器能侦测和判定用户界内的单相接地故障，在延时到延时整定值后输出分闸控制信号，自动切除接地故障；
零序保护的控制功能适用于配电网中性点不接地系统、中性点经消弧线圈接地系统和中性点经小电阻接地系统。
b） 相间过流保护
通过定值整定和对相电流的检测，控制器判定用户界内、外的相间短路故障，判定为用户界内相间短路故障后，启动相间保护：
1） 相间保护延时启动条件：控制器检测到实际相电流超出相间保护整定值时判定为用户界内相间短路故障，记忆该故障状态并启动相间保护延时计时；
2） 相间保护延时及控出条件1：若在相间保护延时计时过程中，相电流一直超出相间保护整定值，则在延时计时时间大于相间保护延时整定值时输出分闸控制信号，控制断路器本体分闸；
3) 相间保护延时及控出条件2：若在相间保护延时计时过程中相间保护延时条件消失，则在满足有过流记忆，检测到线路无压无流300ms后，输出分闸控制信号，控制断路器本体分闸。
c） 相间速断保护
通过对相电流的检测，在检测到用户界内相电流超过速断保护整定值时，启动速断保护：保护原理同b)中所述保护原理。
4.3自检功能
控制器在正常运行时定时自检（由程序控制自动进行），自检的对象包括控制回路、定值区、开出回路、采样通道、E²PROM等各部分。自检异常时，点亮异常告警指示灯，并且闭锁跳合闸回路。
4.4定值修改及维护功能
打开定值设定窗盖可见定值窗如图2，通过旋钮开关可改变相关保护定值的设定，有些定值必须通过维护通信口用笔记本电脑进行修改设定。
4.5指示功能
控制器通过发光二极管指示各种工作状态。
指示灯包括：TV、运行、位置、储能、异常、闭锁、过流、接地、备用、通信（COM1、COM2）。
4.6控制功能
通过控制器面板上的控制按钮，可对开关本体进行分闸或合闸操作；
控制按钮包括：复归、选择、分闸、合闸；
5.操作指南
5.1定值设定操作
打开定值设定窗口密封盖，操作面板如图2，用户可修改的定值共有3个，相间短路电流定值、零序电流定值、零序保护延时定值，各旋钮开关对应六个档位，挡位的变化即对应控制器内相应定值的修改变化，档位的指示值即反映控制器当前运行的相应整定值。
旋钮开关各档数值所对应的实际整定值见表2。
对于实际运行中定值档位的选择，需要根据配电网的实际状况、分界开关柜的安装地点、变电站的保护配合等情况来决定。
FDR-140控制器可通过RS-232串行通信口与计算机建立通信连接，运行特定的维护测试程序可达到以下几个目的：
1． 修改相间短路保护动作延时时间（机内默认为0.3s）；
2． 修改闭锁电流值（机内默认为5A）和低电压值（机内默认为66V）；
3． 实时监视控制所测定的A、B、C相电流、零序电流、线路电压的值和程序状态分析。
图2定值设定窗
零序保护电流定值表
|
旋转开关挡位 |
01 |
02 |
03 |
04 |
05 |
06 |
|
|
小电流定值 |
二次电流定值（mA） |
20 |
40 |
60 |
80 |
100 |
200 |
|
一次电流定值（A） |
0.4 |
0.8 |
1.2 |
1.6 |
2 |
4 |
|
|
大电流定值 |
二次电流定值（A） |
0.25 |
0.5 |
1 |
2 |
3 |
|
|
一次电流定值（A） |
5 |
10 |
20 |
40 |
60 |
退出 |
|
|
定值钮子开关置右为“小电流定值”，定值钮子开关置左为“大电流定值” |
|||||||
零序保护延时定值表
|
旋转开关挡位 |
t1 |
t2 |
t3 |
t4 |
t5 |
t6 |
|
短延时（s） |
0 |
0.1 |
0.2 |
0.3 |
0.4 |
0.5 |
|
长延时（s） |
1 |
5 |
10 |
20 |
40 |
60 |
|
延时钮子开关置右为“短延时”，延时钮子开关置左为“长延时” |
||||||
零序保护延时定值表
|
旋转开关挡位 |
t1 |
t2 |
t3 |
t4 |
t5 |
t6 |
|
短延时（s） |
0 |
0.1 |
0.2 |
0.3 |
0.4 |
0.5 |
|
长延时（s） |
1 |
5 |
10 |
20 |
40 |
60 |
|
延时钮子开关置右为“短延时”，延时钮子开关置左为“长延时” |
||||||
相间过流保护电流定值表
|
旋钮开关挡位 |
I1 |
I2 |
I3 |
I4 |
I5 |
I6 |
|
二次电流定值（A） |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
|
一次电流定值（A） |
120 |
240 |
360 |
480 |
600 |
退出 |
相间过流保护延时定值表
|
旋转开关挡位 |
T1 |
T2 |
T3 |
T4 |
T5 |
T6 |
|
延时（s） |
0 |
0.1 |
0.2 |
0.3 |
0.4 |
0.5 |
指示灯定义表
|
TV |
亮：TV有电 |
灭：TV无电 |
|
运行 |
间歇亮：运行正常 |
灭或常亮：运行异常 |
|
位置 |
亮：开关合位 |
灭：开关分位 |
|
储能 |
亮：开关已储能 |
灭：开关未储能且蜂鸣器响 |
|
异常 |
亮：自检异常 |
灭：自检正常 |
|
闭锁 |
亮：控制出口闭锁 |
灭：控制出口无闭锁 |
|
过流 |
亮：相间超定值 |
灭：相间未超定值 |
|
接地 |
亮：零序超定值 |
灭：零序未超定值 |
|
COM1（运行串口） |
亮绿色：发送数据 |
亮红色：接收数据 |
|
COM2（维护串口） |
亮绿色：发送数据 |
亮红色：接收数据 |
按钮及拨动开关定义
|
复归 |
复归告警信号。 |
|
选择 |
按下此按钮，才可以选择“分闸”或“合闸”按钮。 |
|
就地手动分闸 |
就地手动控制分闸，必须和“选择”按钮同时操作。 |
|
就地手动合闸 |
就地手动控制合闸，必须和“选择”按钮同时操作。 |
|
就地/远方选择拨码 |
拨至“就地”位置可进行就地手动分、合闸操作；拨至“远方”位置可进行远方遥控分、合闸操作。 |
|
零序电流定值拨码 |
零序电流大、小定值选择。 |
|
零序电流时间拨码 |
零序电流长、短延时选择。 |
注意事项：
1. 表中二次电流定值指控制器侧的电流定值，一次电流定值指开关侧的电流定值。
2.一次侧零序CT变比为20：1；一次侧相CT变比为600：5。
5.2控制器的蜂鸣报警
控制器与开关本体连接后，如开关未进行储能，控制器蜂鸣器发出声响，提示进行储能操作。储能操作后，自动解除告警声。
5.3控制器的保护灯光报警
控制器自动运行时，发生接地或相间保护动作，则控制器输出分闸信号，开关本体自动分闸，同时点亮分闸指示灯。接地或过流指示灯在保护动作发生后间歇点亮，“复归”按钮复位或开关合闸后可解除。
5.4控制器的分、合闸操作(“就地/远方”设置为“就地”操作）
5.4.1电动分闸操作
在开关处于合闸且已进行分闸储能状态时，同时按住控制器面板上的“选择”和“分闸”按钮，则控制器输出分闸信号，开关本体自动分闸，同时点亮分闸指示灯。
5.4.2电动合闸操作
在开关处于分闸状态时，同时按住控制器面板上的“选择”和“合闸”按钮，则控制器输出合闸信号，开关本体自动合闸，同时点亮位置指示灯。
5.5控制器正常投入使用的步骤
1．通电前目视检查控制器外观，无异声、异味和其它构造上异常。
2．通电前目视检查控制电缆和接地线连接正确可靠。
3．检查并确认整定值是否符合应用要求。
4．检查并确认被控开关本体在合闸位置。
5．上述各项检查确认后可执行线路送电，线路送电后，定值设定窗中的TV指示灯亮、位置指示灯亮、运行指示灯闪烁，其余各指示灯应熄灭。
6．锁紧定值设定窗小盖，控制器投入运行完毕。
6．控制器定值整定原则
6.1 相间短路电流的整定原则
过电流保护定值设定可按常规过电流保护定值设定方法设定，一般为额定电流的1.4～1.5倍，电流定值选定后，再根据5.1定值设定操作指南确定相应的拨码档位。
分界开关安装场合的用户支线一般来讲线路电流不超过200A，控制器相间短路电流的最大整定值为600A，若存在线路额定电流大而一次电流整定值需超出600A时，应更换开关本体的内置CT。
6.2 相间短路保护延时值的整定原则
为保证在用户界内发生相间短路时，分界开关能可靠在变电站出线掉闸后和重合前分闸，控制器的相间短路保护延时应比变电站出线开关重合闸延时小一个级差。例如：变电站重合闸延时为1秒，分界开关控制器的相间短路保护延时为0.5秒。控制器出厂默认相间短路保护延时设定为0.3秒，只要变电站重合闸延时在0.5秒以上，一般来讲不需要对此值进行修改。
6.3 零序电流值的整定原则
零序过电流的定值可按分界开关电源侧发生单相接地故障时，控制器不产生误动作的原则整定，推荐定值为1.5I02。
当用户内部为架空线时，I02会很小，例如用户分支进线长度为1km时，I02仅为3×0.02=0.06A。此时可将零序过电流定值整定得小一些（如0.2～0.4A），以便用户内部发生单相高阻接地时也能启动接地保护，扩大动作范围。
当用户内部为电缆进线时，I02会变大，例如电缆长度为0.5km时，则定值1.5I02=1.5×0.5×3×1=2.25A。此时零序过电流定值整定得较大，应该用I01的数值进行灵敏度校验，以保证在用户内部发生单相接地故障时，零序保护正确动作。
6.4 零序保护动作时限值的整定原则
6.4.1 中性点不接地系统和中性点经消弧线圈接地系统的零序保护动作时限
由于不存在与变电站的保护配合问题，零序保护动作时限以躲过瞬时接地故障为低限整定值。一般可选取1.5秒或2秒。
6.4.2 中性点经小电阻接地系统的零序保护动作时限
必须与变电站保护时限进行配合，如变电站延时为0.5秒，则控制器的定值可选取0秒，如变电站的延时为1秒，则控制器的定值可选取0.5秒。
6.5 保护定值选择指南
7．运行维护
设备在使用中设想可能发生的故障如下，在事故发生时，若开关出现误动等情况，事前提供以下处理方法供使用时参考。
|
现 象 |
原因调查 |
处理方法 |
|
蜂鸣器长鸣 |
是否开关本体操作手柄未回复到合闸后储能位置？（未储能时从操作面看手柄呈左高右低） |
将开关本体操作手柄拉到合闸后储能位置（从操作面看手柄呈左低右高），操作后蜂鸣器音应消失。 |
|
告警灯闪亮 开关在分位 |
是否因用户界内故障引起分界开关保护动作？ |
过流指示灯闪烁，说明发生了过流保护动作。接地指示灯闪烁，说明发生了接地保护动作。 |
|
变电站跳闸 开关在合位 |
是否主干线或邻线用户故障引起变电站跳闸？ |
如变电站出线保护跳闸因主干线或邻线故障引起，则判定本开关运行正常。 如确认变电站出线保护跳闸因本开关负荷侧故障引起，则可能是保护定值设定不正确。 |
|
开关经常 自动分闸 |
是否负荷侧有频发接地故障？ |
如确认开关负荷侧无频发接地故障，应检查定值设定，可能对负荷侧线路长度估算不足、设定值偏小。应调整设定值。 |
8．控制器外形尺寸
8.1航空插件电气接口型
长：340mm，宽：240mm，高：150mm；安装空间 ：长 420mm，宽：240mm；高：150mm。
8.2端子座电气接口型
长：300mm，宽：242mm，高：175mm；安装空间 ：长 300mm，宽：242mm；高：200mm。
9．附表
9.1航空插头电缆定义表
|
5芯通信插头 |
导线标识 |
定义 |
|
5T-5 |
TXD |
通信数据发送端口 |
|
5T-3 |
RXD |
通信数据接收端口 |
|
5T-7 |
GNDE |
通信地线 |
|
5T-1 |
24V+ |
通信模块电源输出正极 |
|
5T-6 |
24V- |
通信模块电源输出负极 |
|
24芯重载插头 |
导线标识 |
定义 |
|
24T-1 |
CNAC1 |
交流储能 |
|
24T-2 |
HZCN- |
合闸、储能输出零线 |
|
24T-3 |
HZAC1 |
交流合闸 |
|
24T-4 |
UB |
电源AC220V |
|
24T-8 |
UN |
电源AC220V |
|
24T-9 |
FZ+ |
分闸DC48V+ |
|
24T-10 |
FZ- |
分闸DC48V- |
|
24T-11 |
KGWZ |
开关位置信号 |
|
24T-16 |
KGCN |
开关储能信号 |
|
24T-17 |
I0 |
零序电流 |
|
24T-18 |
I0COM |
零序电流公共端 |
|
24T-21 |
IA |
A相电流 |
|
24T-22 |
IB |
B相电流 |
|
24T-23 |
IC |
C相电流 |
|
24T-24 |
ICOM |
相电流公共端 |
9.2端子座接口定义表
|
6P端子插座 |
端口标识 |
定义 |
|
1 |
I0 |
零序电流 |
|
2 |
I0com |
零序电流公共端 |
|
3 |
Icom |
相电流公共端 |
|
4 |
Ic |
相电流Ic |
|
5 |
Ib |
相电流Ib |
|
6 |
Ia |
相电流Ia |
|
16P端子插座 |
端口标识 |
定义 |
|
1 |
TXD |
通信数据发送端 |
|
2 |
RXD |
通信数据接收端 |
|
3 |
GNDE |
通信地 |
|
4 |
24V+ |
通信电源24V+ |
|
5 |
24V- |
通信电源24V- |
|
7 |
HZAC1 |
合闸AC220V |
|
8 |
CNAC1 |
储能AC220V |
|
9 |
HZCN- |
合闸、储能输出零线 |
|
10 |
AC220V |
电源AC220V |
|
11 |
AC220V |
电源AC220V |
|
13 |
FZ+ |
分闸DC48V+ |
|
14 |
FZ- |
分闸DC48V- |
|
15 |
KGWZ |
开关位置信号 |
|
16 |
KGCN |
开关储能信号 |
9.3 IEC60870-5-101通信规约互操作定义表
9.3.1 链路层、应用层定义
链路层
传输方式：平衡传输
控制域：1个8位位组 链路地址：2个8位位组
应用层
类型标识：1个8位位组 可变结构限定词：1个8位位组
传送原因：2个8位位组 公共地址：2个8位位组
信息地址：2个8位位组
9.3.2 ASDU选用类型
：= 双点信息（遥信）：= 不带品质描述词的规一化值（遥测）
：= CP56Time2a双点信息：= 双点命令（遥控）
：= 总召唤命令：= 时钟同步命令
：= 测试命令：= 读参数命令
：= 写参数命令：= 读历史SOE记录
：= 读扩展SOE记录
9.3.3 信息体地址分配
遥信：0001H～1000H 遥测：4001H～4100H
遥控：6001H～6200H
9.3.4 遥信表定义
|
序号 |
信息体地址 |
名称 |
ON（2） |
OFF（1） |
备注 |
|
00 |
0001H |
FDR-140标志 |
有 |
无 |
|
|
01 |
0002H |
主动上送标志 |
有 |
分 |
|
|
02 |
0003H |
远方操作标志 |
有 |
无 |
|
|
03 |
0004H |
开关位置 |
合位 |
分位 |
|
|
04 |
0005H |
储能位置 |
有 |
无 |
|
|
05 |
0006H |
复归按钮信号 |
有 |
无 |
|
|
06 |
0007H |
手动合闸动作 |
有 |
无 |
|
|
07 |
0008H |
手动分闸动作 |
有 |
无 |
|
|
08 |
0009H |
遥控动作标志 |
有 |
无 |
|
|
09 |
000AH |
保护动作标志 |
有 |
无 |
|
|
10 |
000BH |
控制器故障标志 |
有 |
无 |
|
|
11 |
000CH |
零序保护定值选择开关 |
有 |
无 |
|
|
12 |
000DH |
零序保护时间选择开关 |
有 |
无 |
|
|
13 |
000EH |
开关位置测试标志 |
有 |
无 |
|
|
14 |
000FH |
谐波存储标志 |
有 |
无 |
|
|
15 |
0010H |
过流报警 |
有 |
无 |
|
|
16 |
0011H |
接地报警 |
有 |
无 |
|
|
17 |
0012H |
过流闭锁标志 |
有 |
无 |
|
|
18 |
0013H |
Ubc电压 |
有 |
无 |
|
|
19 |
0014H |
自检反馈标志 |
有 |
无 |
|
|
20 |
0015H |
备用 |
有 |
无 |
|
|
21 |
0016H |
备用 |
有 |
无 |
|
|
22 |
0017H |
备用 |
有 |
无 |
|
|
23 |
0018H |
备用 |
有 |
无 |
|
9.3.5 遥信表定义
|
序号 |
信息体地址 |
名称 |
数据长度 |
倍率 |
备注 |
|
00 |
4001H |
线电压Ucb |
2 |
100 |
|
|
01 |
4002H |
相电流Ia |
2 |
1000 |
|
|
02 |
4003H |
相电流Ib |
2 |
1000 |
|
|
03 |
4004H |
相电流Ic |
2 |
1000 |
|
|
04 |
4005H |
零序电流I0 |
2 |
1000 |
|
|
05 |
4006H |
备用 |
2 |
1000 |
|
|
06 |
4007H |
备用 |
2 |
1000 |
|
|
07 |
4008H |
备用 |
2 |
1000 |
|
|
08 |
4009H |
测试用 |
2 |
1000 |
|
|
09 |
400AH |
频率 |
2 |
100 |
|
|
10 |
400BH |
直流电压 |
2 |
1000 |
|
|
11 |
400CH |
相间保护定值拨码 |
2 |
1 |
|
|
12 |
400DH |
备用 |
2 |
1 |
|
|
13 |
400EH |
零序保护定值拨码 |
2 |
1 |
|
|
14 |
400FH |
零序保护延时拨码 |
2 |
1 |
|
|
15 |
4010H |
相CT饱和标志 |
2 |
1 |
|
|
16 |
4011H |
零序CT饱和标志 |
2 |
1 |
|
|
17 |
4012H |
I0FLAG |
2 |
1 |
|
|
18 |
4013H |
并行判据 |
2 |
1 |
|
|
19 |
4014H |
接地系统标志 |
2 |
1 |
|
|
20 |
4015H |
备用 |
2 |
1000 |
|
|
21 |
4016H |
判据标志 |
2 |
1 |
|
|
22 |
4017H |
备用 |
2 |
1 |
|
|
23 |
4018H |
软件版本号 |
2 |
10 |
|
9.3.6 遥控表定义
|
序号 |
信息体地址 |
遥控号含义 |
备注 |
|
0 |
6001H |
遥控开关分、合闸 |
|
