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1. 概述NSD500系列高压变电站单元测控装置是以变电站内一条线路或一台主变为监控对象智能监控设备。它一方面采集本间隔内实时信号，另一方面可通过智能通讯模件与本间隔内其她智能设备（例如保护装置）通讯，同步通过双以太网接口直接上网与站级计算机系统相连，构成面向对象分布式变电站计算机监控系统。NSD500装置由一种原则4U主机箱和各种扩展I/O模件构成，也可依照需要扩展一种辅助机箱用以扩展I/O。主机箱内涉及了电源、智能人机接口、以太网通讯模件、CPU模件和智能通讯模件。扩展I/O模件均为智能模件。NSD500单元测控装置各某些功能框图见下图1.1。NSD500模件功能如下表：表1.1：NSD500系列单元测控装置模件功能一览表序号型号名称重要功能1NSD500-NET双以太网接口模件提供双路以太网接口2NSD500-CPUCPU模件数据集成，控制闭锁3NSD500-IED智能通讯模件与智能设备通讯4NSD500-MMI智能人机接口模件提供本地显示及操作界面5NSD500-DIM智能开入采集模件24点开入信号采集6NSD500-DOM智能控制模件6个对象控制7NSD500-AIM智能直流采集模件8路直流模仿量信号采集8NSD500-ACM智能交流采集模件3CT+3PT交流输入，一条线路交流量采集计算9NSD500-DLM智能断路器控制模件需同期断路器控制10NSD500-PTM智能交流电压采集模件6PT交流输入11NSD500-PWR电源模块提供装置电源12NSD500-BB背板电源、信号线连接13NSD500-RLY扩展继电器插箱与DOM配套，扩展控制输出接点和容量远方/本地切换开关控制操作键盘LCDLED菜单操作键盘联锁/解锁切换开关调试口图1.2 NSD500 装置正视图 NSD500测控装置实时数据有两类，一类为本装置采集实时数据，如接入本装置开关量输入信号、交流信号、直流信号等；另一类为通过以太网接受到其她装置开关量信号，咱们将这种数据称为虚拟开入。由于NSD500装置I/O可以灵活配备，因而每个NSD500装置有效数据长度也许不同。表1.2给出了NSD500装置最大测点容量。表1.3给出了每种智能I/O板相应测点类型及容量。表1.2：NSD500系列单元测控装置最大测点容量一览表序号名称1开关量输入(DI)2562控制输出(DO)2563脉冲量输入(PI)2564模仿量输入(AI)2565虚拟开入(VDI)256表1.3：NSD500智能I/O板相应测点类型及容量一览表序号板类型DIDOAIPI1NSD500-DIM242NSD500-DOM123NSD500-AIM84NSD500-ACM165NSD500-PTM166NSD500-DLM216NSD500系列单元测控装置重要特点如下：l 强大网络功能 采用互换式以太网，支持VLAN 所有端口10M/100M自适应 支持光纤及双绞线 双网完全独立冗余配备 间隔层测控单元直接上网 其他智能设备与间隔层测控单元共享网络通道 全站数据共享，实现全站控制操作逻辑闭锁l 测控单元配备灵活 面向对象设计 采用多CPU及RTOS，解决能力强 测点扩展以便 内部同步支持CAN及RS485网络通信 I/O模件可带电插拔，维护以便l 人机界面新颖 采用大屏幕中文液晶显示屏及键盘 实时显示本间隔一次主接线图 显示内容顾客可定义 采用多级密码保护l 安全可靠 所有插件按EMC四级原则设计 输入、输出分开，强弱电分开 采用各种隔离办法 可从出口继电器接点直接返读 同期操作PT自动选取 采用软、硬件同步，对时精度达1s2. 重要技术指标和引用原则2.1重要技术指标 1) 以太网（NSD500-NET） 接口数量：2个口，每个口光纤或双绞线可选 传播距离：米（光纤） 通讯频率：光纤100M 双绞线10/100M自适应2) 开关量信号输入（NSD500-DIM） 输入信号电平：220VDC 输入点数：24点/板 辨别率：1ms 光电隔离，软硬件滤波 可共阴也可共阳 具备浪涌电压抑制功能3) 直流模仿量输入（NSD500-AIM） 输入信号电平：0-5V或4-20mA 输入点数：8点/板 继电器隔离 精度：0.5%4) 交流信号输入：（NSD500-ACM） 输入信号：a) 电压信号：三相四线制或三相三线制0-100V交流b) 电流信号：三相电流或二相电流，0-1A或0-5A交流c) 功耗：交流电压回路，每相0.5VA 交流电流回路，每相0.75VAd) 过载能力：交流电流、电压回路1.2倍额定值，持续工作 采样频率：32点/周波 计算输出量：a) 相电压（三相四线）：Ua，Ub，Ucb) 相电流： Ia，Ib，Icc) 线电压： Uab，Ubc， Ucad) 有功功率： Pe) 无功功率： Qf) 功率因数： COSg) 频率： h) 不平衡电压： 3U0 i) 不平衡电流： 3I0 采用变压器隔离 精度：a) 电压、电流、频率： 0.2%（3U0、，3I0除外）b) 别的： 0.5%5） PT信号输入：（NSD500-PTM） 输入信号：六个PT电压信号 电压信号：三相四线制或三相三线制0-100V交流 功耗：交流电压回路，每相0.5VA 过载能力：交流电压回路1.2倍额定值，持续工作 采样频率：32点/周波 计算输出量：a) 相电压（三相四线）：Ua，Ub，Ucb) 线电压： Uab，Ubc， Ucac) 频率： d) 不平衡电压： 3U0 采用变压器隔离 精度：a) 电压、频率： 0.2%（3U0、除外）b) 别的：0.5%6） 控制输出（不涉及需同期断路器对象）（NSD500-DOM） 输出点数（对象数）：12点（6个对象） 输出方式：采用继电器接点输出 输出接点容量：5A 250VAC；5A 30VDC7） 断路器控制（NSD500-DLM）当断路器需做同期操作时，应选用NSD500-DLM模件，该模件具备4路PT信号输入，可选取其中任意两个电压作为同期电压。控制出口如下：合、分操作出口：各两付独立接点合后、分后位置接点：各两付独立接点输出接点容量：5A 250VAC；5A 30VDC8） 智能设备接口（NSD500-IED） 数量：4口 规格：RS2322口 RS422/4852口 采用光电隔离 规约可选配9） 人机接口（NSD500-MMI） LCD规格：128DOT128DOT 带背光源 带键盘（minikeyboard） 可实时显示一次主接线。显示画面顾客可定义10) 装置工作电源 电源电压：220VAC20%或DC85DC242V 功耗：30W11） 工作条件及环境规定 工作温度范畴：-10+45 相对湿度：95%（无凝结） 大气压：86kPa 106 kPa2.2 引用原则：1) IEC60870-5-103:19972) GB/T 13729-1992 远动终端通用技术条件3) GB/T 6162-85 静态继电器和保护装置电气干扰实验4) IEC 61000-4-2 静电放电抗扰度实验5) IEC 61000-4-3 辐射电磁场抗扰度实验6) IEC 61000-4-4 迅速瞬变电脉冲群抗扰度实验7) IEC 61000-4-5 冲击（浪涌）抗扰度实验8) IEC 61000-4-6 电磁场感应传导骚扰抗扰度实验9) IEC 61000-4-8 工频磁场抗扰度实验10) Q/DZ 410.1-1998 远动终端第1某些：直流采样远动装置11) Q/DZ 410.2-1998 远动终端第2某些：交流采样远动装置12) Q/DZ 431.1-1998 变电站综合自动化系统（监控某些）3、NSD500单元测控装置中央控制单元（MCU）中央控制单元（MCU）是NSD500单元测控装置核心。它有如下几种重要功能：1） 采集智能I/O数据2） 通过以太网与后台系统通讯3） 支持与各种智能设备（IED）通讯4） 支持与智能人机界面（MMI）通讯5） 存储测控单元配备信息6） 对控制出口电源进行监控7） 接受GPS秒同步信号3.1 NSD500单元测控装置内部CAN网NSD500中央控制单元（MCU）通过内部CAN网与装置内部智能I/O通讯。NSD500装置由各种智能I/O构成，每种I/O均做成原则模件，具备同一种数据构造。当NSD500中央控制单元接受到装置配备信息后，即按此配备信息访问CAN网上智能I/O。同步，MCUCAN网还引出到插头上，这样，当需要扩展I/O插箱时，只需将CAN网联上即可。3.2 NSD500单元测控装置与后台系统通讯NSD500单元测控装置具备直接上网功能。在实时多任务操作系统支持下，每个单元测控装置具备二路全双工10/100M自适应以太网接口，同步支持光纤和双绞线，配备十分灵活。NSD500单元测控装置与后台及总控之间采用了互换式迅速以太网，比共享式以太网端口带宽提高了10倍以上，充分保证信息互换实时性，同步也使各种分布式功能成为也许，例如全站逻辑闭锁等。由于采用了实时多任务操作系统，NSD500单元测控装置事实上也是一台WEB服务器，客户可在任何一台联网主机上通过浏览器查阅本装置信息。NSD500单元测控装置与后台及总控之间更可采用双以太网配备，运用双以太网，可以实现双网冗余及动态流量平衡两种通讯方式，两种通讯方式可以在线调节。NSD500单元测控装置与后台系统之间通讯符合TCP/IP合同族规定。值得一提是其传播层采用了UDP/广播及UDP/点对点两种合同。没有采用TCP因素在于，咱们电力系统实时监控主线规定在于其实时性。TCP虽然能保证传播质量，但其时延是咱们所难以把握。而UDP正好有实时性强特点，它能在同一时间将信息传递给所有节点。其传播可靠性差缺陷可通过网络应用层合同来弥补。NSD500单元测控装置与后台系统之间通讯应用层采用国际原则IEC60870-5-103应用层。由于是等同采用，故具备极强互操作性。其她厂家支持IEC60870-5-103规约智能电子设备可以很以便地接入本系统。3.3 NSD500单元测控装置与智能设备（IED）通讯NSD500单元测控装置除了直接采集现场信号和控制操作外，还具备与智能设备（IED）通讯功能。变电站内智能设备诸多，其中最多是各种保护设备。变电站保护设备普通以线路或变压器等站内一次运营间隔划分，因而从理论上讲，将每个运营间隔保护装置连接到各自间隔监控设备而上网是合理。但实际操作中也有一定困难。例如保护、监控各自组屏时，如果采用一对一联通讯电缆势必导致施工和维护麻烦。此外，普通变电站内保护设备和监控设备分属于不同职能部门管理，采用上述办法也也许存在某些管理上不便。除了保护装置外，尚有某些智能设备需要接入计算机监控系统，例如小电流接地选线装置、直流系统测量装置等，这些智能设备不属于任何一种运营间隔。综上所述，NSD500单元测控装置中央控制单元（MCU）与智能设备通讯功能重要针对几种常用变电站保护设备。该某些具备四个串行通讯接口，其中两个为RS232，另两个为RS422/RS485可选。3.4 NSD500单元测控装置与智能人机界面（MMI）通讯NSD500单元测控装置采用智能人机界面用以显示装置信息。MCU与智能人机界面间采用串口通讯。3.5 配备信息存储NSD500单元测控装置配备信息涉及许多内容，如间隔序号、间隔名称、IP地址、CAN网I/O配备信息、控制闭锁虚拟开入等。这些信息均可通过配备软件配备并通过调试串口下载到测控装置MCU中。3.6 对控制出口电源监控NSD500单元测控装置对于控制安全性作了专门设计，其中一种最大特点就是由MCU对控制出口电源进行监控。详细状况参阅第6章。3.7 GPS秒同步接口为了实现全站SOE辨别率达到1mS，NSD500单元测控装置接受GPS秒同步信号以同步所有测控装置时钟。3.8 MCU外部接线端子定义4、智能人机界面（MMI）NSD500系列单元测控装置具备一种智能面板用于显示实时数据和本地控制操作。它重要功能如下：1） LED显示：用于显示装置电源和重要部件工作状态。当装置进行控制操作时，批示所做控制及成果状况。2） LCD显示：用于显示实时数据、记录、配备状况等。其中可由顾客自定义8幅显示画面。本地控制操作时显示按键序列。3） 键盘：用于翻阅LCD显示画面，进行本地控制操作。4） “远方本地”切换开关：用于切换装置控制方式。5） “联锁解锁”切换开关：用于切换控制闭锁状态6） 调试串行口：将NSD500插箱内部调试串行总线引出。4.1 LED显示：NSD500系列单元测控装置面板上有16个发光二极管，自上而下分别定义为L1-L16，其显示状态及内容如下表：序号显示内容亮灭L1Vcc正常故障L2控制使能使能不使能L3合合动作L4分分动作L5控制成功成功L6操作条件不满足不满足L7控制超时超时L8远方本地远方本地L9联锁解锁联锁解锁L10装置运营运营L11网卡通讯故障故障正常L12网卡通讯故障故障正常L13面板通讯故障故障正常L14模件故障故障正常L15装置配备错错对L16装置电源故障故障正常4.2 LCD显示LCD显示内容如下：1） 显示实时数据：用于显示本单元采集实时信息，涉及开入状态、开出状态、模仿量和虚拟开入状态。2） 显示操作记录：用于本地操作记录显示，涉及操作对象、操作性质和操作时间。3） 显示装置工作状态：用于显示基本插箱、扩展插箱模件状态，“?”表达模件故障，“.”表达模件正常。4） 显示配备状况5） 显示顾客自定义画面：可用于显示由组态软件生成8幅自定义画面，如单元接线图等。4.3 按键装置菜单系统按键布置如图3.1所示，它重要用于LCD显示内容选取切换。光标上移键取消键菜单键光标左移键光标右移键下翻一页键上翻一页键确认键光标下移键图3.1 NSD500装置菜单系统按键布置图装置操作按键布置如图3.2所示。图3.2 NSD500装置操作按键布置图操作按键重要用于就地控制操作，操作规则由组态软件决定，如隔离刀闸合操作组态操作规则为“合确认执行”，则依次按键“2”、“0”、“1”、“1”、“合”、“ ”、“执行”，就地进行控制操作，在按“执行”键前可采用“”（光标左移键）删除前一种按键输入，也可用“C”（取消键）删除所有输入。此外，只有在顾客自定义画面上并且监控装置处在“就地”态时方可在就地进行控制操作。4.4 切换开关监控装置上有两把切换开关：“就地/远方”、“联锁/解锁”。它们用于控制方式选取。“就地/远方”切换打到“远方”时可进行调度遥控、站级后台遥控；打到“就地”时只可在监控单元就地操作。“联锁/解锁”切换开关用于进行控制操作时与否进行逻辑闭锁检查。打到“联锁”位置进行逻辑闭锁检查；打到“解锁”则不进行逻辑闭锁检查。逻辑闭锁规则由组态软件决定。5、智能I/O模块 当前依照变电站需要共开发了六种型号智能I/O模块分别用于采集开关量信号输入，直流和交流模仿量输入、控制输出和同期控制输出。在此后实际工程应用中还可依照需要增长模块类型。5.1 开关量信号输入采集模块NSD500-DIM5.1.1 功能 NSD500-DIM模块用于采集站内开关量信号，例如开关、刀闸位置接点信号、保护及各种告警信号等。5.1.2 输入信号：a) 输入信号点数：24点b) 输入信号电平：220VDC（或110VDC，订货时须注明）c) 输入信号接法：共阴或共阳d) 输入信号隔离办法：采用光电隔离e) 输入信号门槛电平：输入信号为220V时，门槛值110V 输入信号为110V时，门槛值50V5.1.3 SOE辨别率：1ms5.1.4 抗干扰指标：a) 迅速瞬变：4级b) 抗浪涌：4级5.1.5 绝缘性能：a) 绝缘电阻：50Mb) 绝缘强度：V 50Hz 1分钟5.1.6 对外通讯口a) CAN网络接口b) 调试串行口5.1.7 其他a) 具备硬件时钟同步输入接口（秒同步）b) 具备在板地址拨码用以拟定模件在CAN网络上地址c) 软件滤波时间顾客可定义，如不定义则缺省为50mS5.1.8 输入端子及接线示意图：5.2 开关量信号输出模块NSD500-DOM5.2.1 功能： NSD500-DOM用于控制站内电动刀闸和不需同期断路器，也可以用于其他对象控制，如变压器分接开关、风机组及保护装置远方复归等。5.2.2 输出信号：a) 输出点数（对象数）：12点（6个对象）b) 输出类型：继电器接点c) 输出继电器容量：5A、30VDCd) 输出脉宽：可定义5.2.3 抗干扰指标a) 迅速瞬变：4级b) 抗浪涌：4级5.2.4 绝缘性能：a) 接点间：1000Vrmsb) 相邻接点间：Vrmsc) 接点与线圈间：3000Vrms5.2.5 对外通讯口a) CAN网络接口b) 串行调试口5.2.6其他：a) 具备在板地址拨码用以拟定模件在CAN网络上地址。b) 操作电源由中央控制单元（MCU）控制，以保证虽然在DOM板任一元器件故障状况下不误出口。c) 输出接点数量和容量可以通过外扩NSD500-RLY插箱扩展。5.2.7 输出端子定义及接线示意图5.25.3 直流模仿量输入信号采集模块NSD500-AIM5.3.1 功能 NSD500-AIM模块用于采集站内直流模仿信号，例如主变温度、室温、直流母线电压等通过变送器后输出0-5V或4-20mA（0-20mA）信号。5.3.2 输入信号：a) 输入信号点数：8点b) 输入信号类型：0-5V或4-20mA（0-20mA）DCc) 输入信号隔离办法：采用继电器隔离5.3.3 精度：0.5%5.3.4抗干扰指标： a) 迅速瞬变：4级b) 抗浪涌：4级5.3.5绝缘性能：a) 绝缘电阻：50Mb) 绝缘强度：1000Vrms5.3.6对外通讯口a) CAN网络接口b) 串行调试口5.3.7其他：a) 具备在板地址拨码用以拟定模件在CAN网络上地址b) 信号采集周期顾客可定义（0.5s）5.3.8 输入端子及接线示意图5.4 交流量输入采集模块NSD500-ACM5.4.1 功能： NSD500-ACM模块用于采集站内一条线路交流信号，并计算出相应功率、频率等。5.4.2 输入信号：a) 输入电压：AC 57.74V 或100V Y、Y0、V型接法b) 输入电流：AC 5A或1A（订货时须注明）c) 输入隔离办法：采用变压器隔离5.4.3精度：（全相角满足如下精度）a) 电压、电流：0.2%b) 功率、功率因数：0.5%c) 频率：0.2%5.4.4抗干扰指标：a) 迅速瞬变：4级b) 抗浪涌：4级5.4.5 绝缘性能：a) 绝缘电阻：50Mb) 绝缘强度：Vrms5.4.6 对外通讯口：a) CAN网络接口b) 串行调试口5.4.7其他：a) 每周波采样点数：32点b) 自动跟踪频率变化c) 具备在板地址拨码用以拟定模件在CAN网络上地址d) 具备原则信号自动调节功能，没有电位器等可调节部件，参数由EEPROM保存，掉电不丢失。5.4.8输入信号端子及接线示意图：5.5 交流电压信号采集模块NSD500-PTM5.5.1 功能： NSD500-PTM模块用于采集6路交流电压信号5.5.2输入信号：a) 输入信号点数：6路PT信号b) 输入信号类型：AC57.74V 或AC100Vc) 输入隔离办法：采用变压器隔离5.5.3精度：0.2%5.5.4抗干扰指标：a) 迅速瞬变：4级b) 抗浪涌：4级5.5.5绝缘性能：a) 绝缘电阻：50Mb) 绝缘强度：Vrms5.5.6对外通讯口：a) CAN网络接口b) 串行调试口5.5.7其他：a) 每周波采样点数：32点b) 具备在板地址拨码用以拟定模件在CAN网络上地址c) 具备原则信号自动调节功能，没有电位器等可调节部件，参数由EEPROM保存，掉电不丢失。 5.5.8 输入信号端子及接线示意图：5.6智能断路器控制模件NSD500-DLM5.6.1功能： NSD500-DLM用于需检同期断路器控制，可自动检同期、无压。5.6.2.输入、输出信号：a) 输入信号：4路单相PT信号，AC57.74V 或AC100V。b) 输出信号：DL控制信号（2合，2分）和DL合后，分后信号（各2对），继电器接点输出。c) 输入、输出隔离办法：输入信号采用变压器隔离，输出信号采用继电器隔离。d) 输出脉宽：可定义5.6.3抗干扰指标：a) 迅速瞬变：4级b) 抗浪涌：4级5.6.4绝缘性能：a) 绝缘电阻：50Mb) 绝缘强度：Vrms5.6.5对外通讯口：a) CAN网络接口b) 串行调试口5.6.6 其他：a) 具备原则信号自动调节功能b) 具备在板地址拨码用以拟定模件在CAN网络上地址c) 操作电源由中央控制单元（MCU）控制，以保证虽然在DLM板上任一元器件故障状况下不误出口。5.6.7输入信号端子及接线示意图6、 SC500系列单元测控装置控制方略变电站是电力系统供电核心环节，控制安全性始终是首要考虑问题。控制安全性涉及如下两个方面内容：a) 控制闭锁可靠性：变电站内设备控制应遵循一定原则，即五防办法，咱们设计系统应能完全代替常规五防功能。b) 控制出口回路可靠性：控制出口应具备极高可靠性，一方面能在装置正常工作时对的动作，另一方面应能在装置异常时不误出口。 NSD500系列单元测控装置在总结以往系统在控制方面特点基本上，加以改进和提高，具备更高安全性和可靠性。6.1基于全站信息完全实时控制闭锁NSD500系列高压变电站单元测控装置具备直接上网功能，在一种单元装置中可以监听到网上别的装置以态网报文，一种单元装置就可以获得变电站内所有状态信息，从而使完全实时控制闭锁成为也许，它涉及如下几种方面内容：a) 控制闭锁完备性：可以用站内任一种开关、地刀或网门等信息参加控制闭锁。b) 控制闭锁实时性：单元测控单元装置实时刷新，保证了控制闭锁实时性，从而提高了控制可靠性。c) 控制闭锁独立性：控制闭锁逻辑存储于单元测控单元装置内，与后台计算机系统无关，虽然无后台系统也可实现全站控制闭锁。图6.1所示为NSD500单元测控装置控制框图。如图所示，NSD500单元测控装置设立了两个切换把手，分别用于切换“远方本地”状态和“联锁解锁”状态。当切换把手处在“远方”时，只有遥控命令被执行，本地面板控制命令被禁止；当切换把手处在“本地”时，只有本地面板控制命令被执行，遥控命令被禁止。“联锁解锁”切换把手用于投切控制闭锁功能。6.2控制可靠性： NSD500系列单元测控装置在控制可靠性方面作了着重考虑。采用了双CPU设计思想，由MCU控制出口继电器操作电源由DOM模件执行控制操作，从而保证了控制绝对可靠。图6.2所示为控制出口回路框图。6.3控制闭锁实现 NSD500系列单元测控装置具备两种开关量输入，一种为由本装置内NSD500-DIM模件采集开关量信号，另一种为由网络上其他装置采集开关量信号。咱们称这种开关量信号为虚拟开入。一台装置内虚拟开入可依照实际需要进行配备（参见使用阐明书）。两种开关量均可参加逻辑表达式运算。NSD500单元测控装置采用常用逻辑表达方式，支持“&”（与）、“”（或）和“（ ）”，如果逻辑表达式运算成果为TRUE（真），则表达该控制可控。附录1、测控装置配备表_工程测控装置配备表序号间隔名称插箱通讯I/O基本插箱BB扩展插箱EB继电器箱RLY智能通讯IED交流模件ACM开入模件DIM控制模件DOM断路器控制DLM直流模件AIM电压模件PTM1234567891011121314151617181920总 数基本插箱BB扩展插箱EB继电器箱RLY智能通讯IED交流模件ACM开入模件DIM控制模件DOM断路器控制DLM直流模件AIM电压模件PTM IED模件用于与该间隔有关智能设备通讯，例如保护装置等，每个IED板可提供四个串行口。 智能I/O模件功能如下：ACM：用于采集一条线路交流信号（3CT+3PT）DIM：用于采集24点开关量输入信号DOM：用于控制6个对象合分DLM：用于需同期断路器控制AIM：用于采集8路直流模仿信号PTM：用于采集两条母线PT电压信号（6PT） RLY：与NSD500-DOM模件配合，用以扩展输出继电器接点数量和容量 NSD500-BB：基本插箱，最多可扩展8个I/O模件 NSD500-EB：扩展插箱，最多可扩展7个I/O模件附录2、NSD500装置外形尺寸及安装阐明附录3：NSD500调试口定义NSD500装置调试口位于装置面板上，采用D9（孔）型插头。其信号定义如下：12RXD3TXD45GND6789