電力系統遠動原理

1、電力系統遠動原理及技術電力系統遠動原理及技術 四川大學電氣信息學院四川大學電氣信息學院陳實陳實電力系統遠動原理及技術電力系統遠動原理及技術第一章第一章 緒論緒論 遠動：遠動：TeleControlTeleControl RemoteControl RemoteControl 從英文知道，實際上遠動就是遙控，只是電力系統的從英文知道，實際上遠動就是遙控，只是電力系統的習慣叫法而已。習慣叫法而已。 問題：為什么需要遙控，遙控如何理問題：為什么需要遙控，遙控如何理解？解？第一章第一章 緒論緒論 1.1 1.1 概述概述 監(jiān)控難監(jiān)控難調度難調度難各種設備狀態(tài)不一各種設備狀態(tài)不一設備多設備多距離遠管理困

2、難距離遠管理困難調度系統的必要性調度系統的必要性n1、電能難于大量儲存、電能難于大量儲存n2 2、實時生產、實時生產= =實時消費實時消費n3 3、消費隨時在變化（有一定規(guī)律，但是不能精確、消費隨時在變化（有一定規(guī)律，但是不能精確確定）確定）n4 4、生產必須跟蹤消費、生產必須跟蹤消費n5 5、還要保證消費的質量（供電質量）、還要保證消費的質量（供電質量）n6 6、同時重要的是要保證安全性、經濟性、同時重要的是要保證安全性、經濟性n7 7、自動裝置、自動裝置+ +各級調度系統各級調度系統調度系統的作用調度系統的作用n1 1、制定運行方式、確定各發(fā)電廠出力。、制定運行方式、確定各發(fā)電廠出力。目的

3、：保證系統正常運行、安全、經濟。目的：保證系統正常運行、安全、經濟。n2 2、發(fā)生故障時，迅速排除故障，盡快恢、發(fā)生故障時，迅速排除故障，盡快恢復正常運行。（復正常運行。（實時性更強實時性更強）怎樣實現？早期靠電話聯系。怎樣實現？早期靠電話聯系。遠動系統的引入遠動系統的引入n隨著自動化通信控制技術的發(fā)展，出現了一種隨著自動化通信控制技術的發(fā)展，出現了一種自動化裝置自動化裝置替代替代電話聯系的方式。電話聯系的方式。n位置：安裝于調度中心和廠站端，借助某種信位置：安裝于調度中心和廠站端，借助某種信道自動傳輸信息。道自動傳輸信息。n功能：向調度端傳遞廠站端信息并顯示，存儲，功能：向調度端傳遞廠站端信

4、息并顯示，存儲，處理。根據需要由調度端操作調節(jié)廠站設備，處理。根據需要由調度端操作調節(jié)廠站設備，滿足前述的需要。滿足前述的需要。n遠動技術可以發(fā)揮哪些作用？遠動技術可以發(fā)揮哪些作用？2 2、電力系統遠動技術的作用、電力系統遠動技術的作用提高自動化程度提高自動化程度節(jié)約運行費用節(jié)約運行費用建立真正的調度自動建立真正的調度自動化，能量管理系統化，能量管理系統減少停電減少停電縮短停電時間縮短停電時間及時處理各種事故及時處理各種事故3 3、電力系統遠動要完成的任務、電力系統遠動要完成的任務 任務：任務：1、將電力系統的運行狀態(tài)采集并傳送到調將電力系統的運行狀態(tài)采集并傳送到調 度中心（監(jiān)測）度中心（監(jiān)測

5、） 2、接受調度中心下達的命令去調控電力系接受調度中心下達的命令去調控電力系統中的設備的運行狀態(tài)（控制）統中的設備的運行狀態(tài)（控制） 對遠動（遙控）的對遠動（遙控）的理解理解：實際上應該理解為：實際上應該理解為監(jiān)控監(jiān)控更更為合理，即控制一個設備的前提是我們能夠清楚地為合理，即控制一個設備的前提是我們能夠清楚地監(jiān)測到這個設備的運行狀態(tài)，在此基礎上，再根據監(jiān)測到這個設備的運行狀態(tài)，在此基礎上，再根據實際需要對其進行控制。實際需要對其進行控制。4、相關學科與理論技術相關學科與理論技術（參考資料）（參考資料） 電力系統遠動技術涉及到的學科：電力系統遠動技術涉及到的學科：電力系統、電力系統、計算機、通信

6、、控制等學科。計算機、通信、控制等學科。 它的基本理論和技術包括：它的基本理論和技術包括：數據采集理論和數據采集理論和技術、計算機原理、編碼理論、數據傳輸原理、技術、計算機原理、編碼理論、數據傳輸原理、信息論以及電力系統運行狀態(tài)的基本理論。信息論以及電力系統運行狀態(tài)的基本理論。1.2 1.2 電力系統遠動功能電力系統遠動功能調度中心電電 力力 系系 統統遠動設備YTYTYCYCYKYKYXYX1 1、調度中心和遠動設備之間的數據傳輸示意圖、調度中心和遠動設備之間的數據傳輸示意圖 2 2、電力系統遠動的功能、電力系統遠動的功能 由圖可知其功能為：由圖可知其功能為：（1 1）、調度中心通過對遠動設

7、備獲得遠方的電）、調度中心通過對遠動設備獲得遠方的電力系統力系統設備的運行狀態(tài)設備的運行狀態(tài)（圖中的虛線）和（圖中的虛線）和設備設備的運行數據的運行數據（簡稱為遙測量，以（簡稱為遙測量，以YCYC表示）以及表示）以及設備的狀態(tài)設備的狀態(tài)（簡稱遙信量，以（簡稱遙信量，以YXYX表示）。表示）。（2 2）、調度中心可以根據需要對電力系統設備）、調度中心可以根據需要對電力系統設備進行遠方控制進行遠方控制（簡稱為遙控，以（簡稱為遙控，以YKYK表示）和表示）和遠遠方調節(jié)方調節(jié)（簡稱遙調，以（簡稱遙調，以YTYT表示）。表示）。 3 3、遠動信息的基本內容、遠動信息的基本內容 電力系統遠動實現的功能通常

8、又稱為電力系統遠動實現的功能通常又稱為“四四遙遙”功能。功能。 除了基本的四遙功能除了基本的四遙功能, ,還包括還包括SOE,SOE,事故追事故追憶、召喚時鐘、廣播命令憶、召喚時鐘、廣播命令等功能等功能. . 為了實現這種為了實現這種“四遙四遙”功能，遠動信息的功能，遠動信息的基本內容包括：基本內容包括：遙信信息、遙測信息、遙控遙信信息、遙測信息、遙控信息和遙調信息。信息和遙調信息。 遙測信息遙測信息n各種運行參數，主要特點是隨著時間連續(xù)變化的模擬各種運行參數，主要特點是隨著時間連續(xù)變化的模擬量。量。n電量參數：電壓，電流，頻率，功率。電量參數：電壓，電流，頻率，功率。n非電量參數：溫度，水位

9、，油位。非電量參數：溫度，水位，油位。n1 1采集方式：電量采集方式：電量-變送器（直流，交流）變送器（直流，交流）n 非電量非電量-傳感器（直流量、數字量）傳感器（直流量、數字量）n2 A/D2 A/Dn3 3 電量采集（脈沖、數字量）電量采集（脈沖、數字量）遙信信息遙信信息n狀態(tài)信號狀態(tài)信號n1 1、開關，刀閘的狀態(tài)信息、開關，刀閘的狀態(tài)信息n2 2、保護、自動裝置的動作狀態(tài)、保護、自動裝置的動作狀態(tài)n3 3、發(fā)電機的開停機信號、發(fā)電機的開停機信號n4 4、其他的運行狀態(tài)信號（如事故總信號）、其他的運行狀態(tài)信號（如事故總信號）n特點：？（表示方式特點：？（表示方式0 0，1 1）遙控信息遙

10、控信息n改變設備運行狀態(tài)的命令，如發(fā)電機的起停命改變設備運行狀態(tài)的命令，如發(fā)電機的起停命令，斷路器的分合命令。電容器，電抗器的投令，斷路器的分合命令。電容器，電抗器的投切命令。切命令。n特點：可靠性要求高。特點：可靠性要求高。n保證措施：保證措施：返校返校。遙調信息遙調信息n傳送改變設備運行參數的命令，如改變傳送改變設備運行參數的命令，如改變發(fā)電機有功出力發(fā)電機有功出力(調速調速)和勵磁電流和勵磁電流(調壓調壓)的設定值，改變變壓器分接頭的位置。的設定值，改變變壓器分接頭的位置。遠動信息的傳輸模式遠動信息的傳輸模式n循環(huán)數字傳輸模式（循環(huán)數字傳輸模式（CDTCDT）：廠站端將要發(fā)送的遠動信息按

11、）：廠站端將要發(fā)送的遠動信息按照規(guī)約（照規(guī)約（協議協議）的規(guī)定組成各種）的規(guī)定組成各種幀幀，再編排好順序，一幀一，再編排好順序，一幀一幀地循環(huán)向調度端傳送。幀地循環(huán)向調度端傳送。n特點：特點：n周期性發(fā)送周期性發(fā)送n不論調度端是否需要不論調度端是否需要n不需要調度端發(fā)問不需要調度端發(fā)問n邏輯上需要獨占通道邏輯上需要獨占通道n對信道質量要求較低對信道質量要求較低遠動信息傳輸模式遠動信息傳輸模式n問答傳輸模式（問答傳輸模式（POLLINGPOLLING）：若調度端要得到廠站端的）：若調度端要得到廠站端的監(jiān)視信息，必須向其發(fā)送查詢命令監(jiān)視信息，必須向其發(fā)送查詢命令報文。報文。廠站端按照廠站端按照收到

12、的不同類型命令報文發(fā)送回答報文。收到的不同類型命令報文發(fā)送回答報文。n特點：特點：n有問才答有問才答n按需回答按需回答n可以共享通道（地址區(qū)別）可以共享通道（地址區(qū)別）n對信道要求高，且必須為雙向通道（全雙工或者半雙對信道要求高，且必須為雙向通道（全雙工或者半雙工）工）遠動信息的編碼遠動信息的編碼n循環(huán)式（部頒）：循環(huán)式（部頒）：n以以幀幀為單位（幀長度可變）為單位（幀長度可變）n幀由各類字組成。包括信息字，控制字等幀由各類字組成。包括信息字，控制字等n信息字由信息字由6 6個字節(jié)組成（個字節(jié)組成（48BIT48BIT），固定長度），固定長度功能碼（功能碼（8）信息碼（信息碼（32位）位）校驗

13、碼（校驗碼（8）遠動信息的編碼遠動信息的編碼n以報文為單位傳輸以報文為單位傳輸n報文報文格式如下：格式如下：報文頭數據區(qū)校驗碼寬度為寬度為8位，長位，長度為度為3-4字節(jié)字節(jié)長度可變，長度可變，字節(jié)數可變字節(jié)數可變DL451（部頒CDT）n幀結構（幀長度可變體現在信息字個數可變）幀結構（幀長度可變體現在信息字個數可變）n字：不同于計算機中字的概念，為字：不同于計算機中字的概念，為4848位，是碼字的位，是碼字的意思。意思。同步字同步字控制字控制字信息字信息字。信息字信息字n各個字起什么作用？各個字起什么作用？串行通信串行通信n計算機通信的基礎是計算機通信的基礎是同步同步：發(fā)送端時鐘頻率：發(fā)送端

14、時鐘頻率= =接收端傳輸時鐘頻接收端傳輸時鐘頻率、相位一致的運轉。可以理解為兩端速率相同，碼元起止時率、相位一致的運轉?？梢岳斫鉃閮啥怂俾氏嗤a元起止時刻相同?？滔嗤串行通信：信息一位一位傳輸。對應計算機串行通信：信息一位一位傳輸。對應計算機RS232RS232串口。串口。n異步通信：串行通信的一種方式，以字符為單位進行傳輸，每異步通信：串行通信的一種方式，以字符為單位進行傳輸，每個字符均有起始位、數據位、校驗位（可沒有）、停止位。每個字符均有起始位、數據位、校驗位（可沒有）、停止位。每個字符的起始位都起到對該字符的同步作用。是個字符的起始位都起到對該字符的同步作用。是位同步方式位同步方

15、式。額外花費大，效率低。額外花費大，效率低。n同步通信：串行通信的一種方式，以同步字符作為傳送開始，同步通信：串行通信的一種方式，以同步字符作為傳送開始，字符之間不允許有空隙，線路空閑時發(fā)同步字符。但是兩端頻字符之間不允許有空隙，線路空閑時發(fā)同步字符。但是兩端頻率有一定誤差，造成碼元相位差，累積后可能造成錯位，導致率有一定誤差，造成碼元相位差，累積后可能造成錯位，導致失步。是失步。是幀同步方式。幀同步方式。同步字的作用同步字的作用nDL451DL451規(guī)約要求遠動信息的傳送采用規(guī)約要求遠動信息的傳送采用同步通信方式同步通信方式，即通信，即通信過程以同步字的過程以同步字的檢測檢測作為信息傳輸的開

16、始。作為信息傳輸的開始。n檢測到同步字后，進入同步通信狀態(tài)，將接收信息檢測到同步字后，進入同步通信狀態(tài)，將接收信息按字節(jié)劃按字節(jié)劃分開分開。實現幀同步。實現幀同步。n但是為了消除兩端時鐘的但是為了消除兩端時鐘的頻差所產生的相位差頻差所產生的相位差，收端必須同，收端必須同時采用時采用位同步位同步措施（若不用異步通信的起始位檢測作為位同措施（若不用異步通信的起始位檢測作為位同步方式，則用步方式，則用數字鎖相環(huán)數字鎖相環(huán)，以發(fā)送端發(fā)來的數字序列中含有，以發(fā)送端發(fā)來的數字序列中含有的相位信息，調整接收端相位）。的相位信息，調整接收端相位）。n現場運行的遠動系統有些采用異步通信方式傳送遠動信息?，F場運行

17、的遠動系統有些采用異步通信方式傳送遠動信息。即只采用位同步。即只采用位同步。DL451同步字同步字n采用固定48位：3組EB90nE:1110 B:1011 9:1001 0:0000n同步字：EB90EB90EB90EB9016位位EB9016位位EB9016位位DL451控制字控制字n控制字當然也是控制字當然也是4848位，由位，由6 6個字節(jié)組成，從前往后依次為：個字節(jié)組成，從前往后依次為：n控制字節(jié)控制字節(jié)：ELSD0001ELSD0001n幀類別字節(jié)幀類別字節(jié)：重要遙測：重要遙測A A幀、次要遙測幀、次要遙測B B幀、一般遙測幀、一般遙測C C幀、幀、遙信狀態(tài)遙信狀態(tài)D1D1、電能量

18、脈沖計數值、電能量脈沖計數值D2D2、順序事件記錄、順序事件記錄E E、遙控、遙控（選擇、執(zhí)行、撤銷）、升降（選擇、執(zhí)行、撤銷）、設（選擇、執(zhí)行、撤銷）、升降（選擇、執(zhí)行、撤銷）、設置時鐘等。置時鐘等。n信息字數字節(jié)信息字數字節(jié)：本幀包含的信息字數。：本幀包含的信息字數。n源站址字節(jié)源站址字節(jié)：n目的站址字節(jié)目的站址字節(jié)：n校驗碼字節(jié)校驗碼字節(jié)：監(jiān)督元：監(jiān)督元同步字同步字控制字控制字信息字信息字。信息字信息字DL451信息字信息字功能碼：表示信息數據的作用。不同功能碼代表不同功能。共功能碼：表示信息數據的作用。不同功能碼代表不同功能。共256256個功能。個功能。代號代號00H-7FH00H-

19、7FH：均為遙測數據（：均為遙測數據（128128個字，每個字裝載兩個遙測個字，每個字裝載兩個遙測數據，總共可以定義數據，總共可以定義256256個遙測量）個遙測量）代號代號F0H-FFHF0H-FFH：均為遙信數據（：均為遙信數據（1616個字，每個字裝載個字，每個字裝載3232路遙信，路遙信，總共定義了總共定義了512512個遙信量）個遙信量）代號代號E0H:E0H:遙控選擇命令遙控選擇命令代號代號E1H:E1H:遙控返校命令遙控返校命令代號代號E2H:E2H:遙控執(zhí)行命令遙控執(zhí)行命令功能碼功能碼8位位信息數據信息數據32位位校驗碼校驗碼8位位同步字同步字控制字控制字信息字信息字。信息字信

20、息字幀的組織方式幀的組織方式n循環(huán)循環(huán)：在滿足規(guī)定的時間前提下（：在滿足規(guī)定的時間前提下（A A幀循環(huán)時間為幀循環(huán)時間為3 3秒，秒，B B為為6 6秒，秒，C C為為2020秒），幀序列可以任意組織，固定各幀的排列秒），幀序列可以任意組織，固定各幀的排列順序循環(huán)傳送。順序循環(huán)傳送。n插入插入：對于特殊情況，則插入到循環(huán)順序中優(yōu)先傳送。如：對于特殊情況，則插入到循環(huán)順序中優(yōu)先傳送。如遙信變位（遙信變位（1 1秒內）、遙控、升降命令的返校（長度為字）。秒內）、遙控、升降命令的返校（長度為字）。n簡化：為了簡化應用，也可以對幀結構進行簡化（固定幀簡化：為了簡化應用，也可以對幀結構進行簡化（固定幀長

21、度，同步字長度，同步字+ +信息字信息字+ +慢變化字），降低出錯的概率。慢變化字），降低出錯的概率。n典型傳送順序：典型傳送順序：nAB AC AB AC AB AD1 AB AC AB AC AB AD2 AB AC AB AC AB AD1 AB AC AB AC AB AD2 nE E幀在需要時，采用插入傳送。幀在需要時，采用插入傳送。常用遠動信道常用遠動信道n采用專用有線信道采用專用有線信道( (近距離近距離) )n電力載波信道電力載波信道( (投資小投資小) )n微波信道微波信道( (高頻率高頻率) )n光纖信道光纖信道n無線電信道無線電信道n衛(wèi)星通信（特殊微波）衛(wèi)星通信（特殊微波

22、）專線通信n由遠動裝置產生遠動信號。由遠動裝置產生遠動信號。n直流信號：幅值、極性信號。直流信號：幅值、極性信號。n交流信號：頻率交流信號：頻率n介質：架空線、專用電纜介質：架空線、專用電纜n缺點：近距離（經濟，技術原因：損耗缺點：近距離（經濟，技術原因：損耗大）大）載波通道n物理介質：高壓電力線路物理介質：高壓電力線路n載波？用于裝載基帶信號的高頻正弦波或者周期性脈沖信號。（如飛機）載波？用于裝載基帶信號的高頻正弦波或者周期性脈沖信號。（如飛機）n基帶信號？由原始消息轉換（信源編碼）得到的信號。（如旅客）注意區(qū)基帶信號？由原始消息轉換（信源編碼）得到的信號。（如旅客）注意區(qū)別基波的概念。別基

23、波的概念。n為什么要裝載（調制）于載波信號上？基帶信號傳輸距離有限（噪聲）。為什么要裝載（調制）于載波信號上？基帶信號傳輸距離有限（噪聲）。n一般形式：遠動信號與載波電話一般形式：遠動信號與載波電話復用復用載波信道（載波信道（0.33.4kHz）n人耳的理論聽覺范圍人耳的理論聽覺范圍20-20000赫茲。通常對太低或太高的頻率不敏感，赫茲。通常對太低或太高的頻率不敏感，頻率損失不會造成很大影響。所以通常語音用頻率損失不會造成很大影響。所以通常語音用0.32.3kHz范圍，遠動信范圍，遠動信號用號用2.73.4kHz范圍。（頻分復用）范圍。（頻分復用）n怎樣裝載？調幅，調頻，調相。怎樣裝載？調幅

24、，調頻，調相。n怎樣卸載？解調，反其道。怎樣卸載？解調，反其道。耦合電容器阻波器結合濾波器調制解調器電話 遠動信號高頻耦合微波通道微波通道n微波？微小的波，波長小，即頻率高。微波？微小的波，波長小，即頻率高。n頻率范圍：頻率范圍：300M300GHz300M300GHz。n形式：無線傳播，直線傳播，點對點對準。形式：無線傳播，直線傳播，點對點對準。n傳輸距離：傳輸距離：3050km3050km（功率損耗，地球形狀），遠距（功率損耗，地球形狀），遠距離用中繼（接收，放大，傳出）離用中繼（接收，放大，傳出）n優(yōu)點：頻帶寬（相同時間傳輸信號多），方向性強，優(yōu)點：頻帶寬（相同時間傳輸信號多），方向性強

25、，保密性好。保密性好。衛(wèi)星通信（特殊微波）衛(wèi)星通信（特殊微波）n頻率更高（頻率更高（4G4G赫茲以上）赫茲以上）n以地球同步衛(wèi)星為中繼站進行中繼通信以地球同步衛(wèi)星為中繼站進行中繼通信n一個衛(wèi)星的視角為一個衛(wèi)星的視角為120120度左右，原則上三個衛(wèi)星沿度左右，原則上三個衛(wèi)星沿軌道均勻分布即可覆蓋南北緯軌道均勻分布即可覆蓋南北緯6060度以內的地球表度以內的地球表面。面。n優(yōu)點：頻帶寬，傳輸容量大，通信距離長，不易優(yōu)點：頻帶寬，傳輸容量大，通信距離長，不易受干擾。受干擾。n發(fā)展趨勢：衛(wèi)星上轉發(fā)器增多，功能增強，發(fā)射發(fā)展趨勢：衛(wèi)星上轉發(fā)器增多，功能增強，發(fā)射功率增強；地面站天線變小，地面站數量增多

26、，功率增強；地面站天線變小，地面站數量增多，均攤成本降低。均攤成本降低。光纖通道光纖通道n原理：電信號轉換為光信號傳輸，到目的地再由光信號轉換原理：電信號轉換為光信號傳輸，到目的地再由光信號轉換為電信號。為電信號。n光信號傳輸：全反射原理，光纖芯對光的折射率大，包層折光信號傳輸：全反射原理，光纖芯對光的折射率大，包層折射率小，在分界面處全反射，理論上無損耗。射率小，在分界面處全反射，理論上無損耗。n實際損耗：光吸收（材料不純）光散射（材料不均勻）實際損耗：光吸收（材料不純）光散射（材料不均勻）n光纖材料：石英光纖、玻璃光纖、塑料光纖光纖材料：石英光纖、玻璃光纖、塑料光纖n傳輸模式：多模（多種電

27、磁場分布模式）、單模（帶寬極寬、傳輸模式：多模（多種電磁場分布模式）、單模（帶寬極寬、衰減少、適用大容量遠距離）衰減少、適用大容量遠距離）n光纜：多路光纖（幾十幾百根）光纜：多路光纖（幾十幾百根）+ +護套護套n介質：光纖維介質：光纖維-光纜。光纜。n架設：單獨架設、地線復合光纖（架設：單獨架設、地線復合光纖（OPGWOPGW）。）。n優(yōu)點：帶寬寬，衰減小，抗干擾能力強，誤碼率低。優(yōu)點：帶寬寬，衰減小，抗干擾能力強，誤碼率低。電端機電光轉換光電轉換電端機光端機光纜n電光轉換：電光二極管、激光二極管電光轉換：電光二極管、激光二極管n光電轉換：光電二極管光電轉換：光電二極管n通信模式：模擬通信、數

28、字通信通信模式：模擬通信、數字通信n模擬通信：用模擬電信號調制光強度模擬通信：用模擬電信號調制光強度n數字通信：用數字脈沖電信號對光強進行調制。數字通信：用數字脈沖電信號對光強進行調制。nPCM:脈沖編碼調制。脈沖編碼調制。無線電信道無線電信道n組成：發(fā)射機、發(fā)射天線、自由空間、組成：發(fā)射機、發(fā)射天線、自由空間、接收天線、接收機。類似廣播。接收天線、接收機。類似廣播。n優(yōu)點：不需要線路，節(jié)省材料，減少維優(yōu)點：不需要線路，節(jié)省材料，減少維護量。護量。1.31.3遠動系統的結構遠動系統的結構n對系統運行狀態(tài)采集的數據不正確反映到調度中對系統運行狀態(tài)采集的數據不正確反映到調度中心，對調度人員的抉擇將

29、會產生促使調度人員作心，對調度人員的抉擇將會產生促使調度人員作出錯誤判斷和抉擇的影響。（出錯誤判斷和抉擇的影響。（上行上行）n遙控、遙調命令下達到系統后信息不能保證正確遙控、遙調命令下達到系統后信息不能保證正確可靠，也將會產生十分嚴重的后果。（可靠，也將會產生十分嚴重的后果。（下行下行） n為了保證電力系統遠動各種功能的可靠實現，遠為了保證電力系統遠動各種功能的可靠實現，遠動系統設備的動系統設備的結構必須合理結構必須合理。在各個環(huán)節(jié)上必須。在各個環(huán)節(jié)上必須要有一定的要有一定的技術措施做保障技術措施做保障。n遠動系統的遠動系統的準確性和可靠性準確性和可靠性十分重要，遠動技術十分重要，遠動技術事實

30、上就是保證事實上就是保證“四遙四遙”準確可靠的技術。準確可靠的技術。 1 1、遠動系統原理框圖、遠動系統原理框圖 YK/YTYK/YT信道編碼調制解調器信道譯碼YC/YXYC/YX調制解調器信道編碼信道譯碼YXYX采集采集YCYC采集采集YKYK執(zhí)行執(zhí)行YTYT執(zhí)行執(zhí)行調度端通道廠站端相關術語相關術語 調度中心：主站調度中心：主站 廠站：子站廠站：子站 主站端的遠動裝置：前置機（主站端的遠動裝置：前置機（front-end prcessor）, 作用：用來緩沖和處理輸入或輸出數據的處理機。作用：用來緩沖和處理輸入或輸出數據的處理機。一般需要有通信控制功能，并應為雙機配置。一般需要有通信控制功能

31、，并應為雙機配置。 廠站端的遠動裝置：遠動終端（廠站端的遠動裝置：遠動終端（RTU:remote terminal unit）遠動系統配置的基本模式遠動系統配置的基本模式 點對點點對點(CDT.POLLING)(CDT.POLLING) 多路點對點多路點對點 多點星形多點星形(POLLING)(POLLING) 多點共線多點共線 多點環(huán)形多點環(huán)形遠動系統基礎上形成調度自動化系統遠動系統基礎上形成調度自動化系統基本功能：基本功能：SCADA系統。系統。SC：監(jiān)控：監(jiān)控DA：數據采集：數據采集AGC:自動發(fā)電控制自動發(fā)電控制EDC：經濟調度：經濟調度高級功能：高級功能：PAS（電力系統高級應用軟件

32、）（電力系統高級應用軟件）拓撲分析拓撲分析狀態(tài)估計狀態(tài)估計負荷預測負荷預測在線潮流在線潮流安全分析安全分析DTS（調度員培訓模擬）（調度員培訓模擬）兩者相加：兩者相加：EMS分級調度體制及優(yōu)點分級調度體制及優(yōu)點 我國采用國調、網調、省調、地調、縣調五級分層調度體制。 優(yōu)點： 減少信息傳輸量、減輕上級調度中心的負擔。 提高了響應速度和可靠性。 減少設備投資。 可擴展性好。分級的調度體制分級的調度體制國調：與網調控制中心相連，協調、確定大區(qū)網間的聯絡線潮流和運行方式，監(jiān)視、統計全國電網運行情況。屬于EMS。1、收集區(qū)網及有關省網的信息，監(jiān)視大區(qū)電網的重要測點運行工況及全國電網運行概況。2、進行大區(qū)

33、互聯電網的潮流、短路、穩(wěn)定、經濟運行計算，并下達計算結果。3、做中長期安全、經濟運行分析，提出對策。大區(qū)網調 主要負責區(qū)內超高壓網的安全運行，并按規(guī)定的發(fā)用電計劃及監(jiān)控原則進行管理，提高電能質量和經濟運行水平。屬于EMS。省調 1 1、電網數據的收集和監(jiān)控，經濟調度、安全分析。、電網數據的收集和監(jiān)控，經濟調度、安全分析。 2 2、負荷預測，制定開停機計劃和水火電經濟調度、負荷預測，制定開停機計劃和水火電經濟調度的日分配計劃、指導的日分配計劃、指導AGCAGC。 3 3、地區(qū)間有關省網部分的供受電量的計劃編制和、地區(qū)間有關省網部分的供受電量的計劃編制和分析。分析。 4 4、進行管轄電網的潮流、短

34、路、穩(wěn)定、經濟運行、進行管轄電網的潮流、短路、穩(wěn)定、經濟運行計算，并下達計算結果。計算，并下達計算結果。功能與網調基本相同，功能與網調基本相同，管轄范圍縮小管轄范圍縮小至本省高壓至本省高壓網，屬于網，屬于EMS。地區(qū)調度 一般屬于一般屬于SCADA系統。系統。1、本地區(qū)電網的安全監(jiān)控。、本地區(qū)電網的安全監(jiān)控。2、本地區(qū)有關站點的開關遠方操作、變壓器、本地區(qū)有關站點的開關遠方操作、變壓器分接頭的調節(jié)、電容器的投切。分接頭的調節(jié)、電容器的投切。3、負荷管理和自動投切、負荷管理和自動投切?？h調 1、數據采集、數據采集 2、安全監(jiān)控、安全監(jiān)控 3、功率總加、功率總加 4、電量總加、電量總加 5、數據轉

35、發(fā)、數據轉發(fā) 6、負荷管理、負荷管理第二章第二章 變送器變送器電力系統遠動原理及技術為什么需要變送器？TRANSDUCERn一次系統：發(fā)、變、輸、配、用一次系統：發(fā)、變、輸、配、用n特點：高電壓、大電流特點：高電壓、大電流n二次系統：為了測量、保護、監(jiān)視、控制一二次系統：為了測量、保護、監(jiān)視、控制一次系統的各類系統。次系統的各類系統。n特點：低電壓、小電流（特點：低電壓、小電流（PT:100V CT:5APT:100V CT:5A）n現代遠動系統一般為數字計算機系統，電壓現代遠動系統一般為數字計算機系統，電壓一般不超過一般不超過12V12V，功率不超過幾百瓦。，功率不超過幾百瓦。2.12.1概

36、述概述將電力系統的電壓電流和有功無功等電氣量線性將電力系統的電壓電流和有功無功等電氣量線性的轉化成的轉化成05V05V等信號的器件稱為變送器。等信號的器件稱為變送器。 1 1、變送器的定義、變送器的定義一次系統（強電）二次系統（弱電）CT、PT（橋梁）變送器5A、100V到TTL電平的橋梁計算機系統（弱電）控制電纜220千伏：千伏：200m,330千伏：千伏：300m500千伏：千伏：500m總總長：長：150-200kM變送器性能指標變送器性能指標-變送器的輸出標稱值變送器的輸出標稱值n國標規(guī)定：按照不同輸出類型分為電流型、電國標規(guī)定：按照不同輸出類型分為電流型、電壓型壓型n輸出為電流的變送

37、器（輸出為電流的變送器（毫安級毫安級）：）： 0-1mA0-1mA、 0-10mA0-10mA、 0-20mA0-20mA、 4-20mA4-20mA、 -1-0-1-0-1mA1mA、 -5-0-5mA-5-0-5mA、 -10-0-10mA-10-0-10mAn輸出為電壓的變壓器（輸出為電壓的變壓器（伏特級伏特級）：）： 0-1V0-1V、 0-0-5V5V、 0-10V0-10V、 -1-0-1V-1-0-1V、 -5-0-5V-5-0-5V、 -10-0-10-0-10V10V電壓型輸出與電流型輸出的不同電壓型輸出與電流型輸出的不同n在在傳輸距離很近傳輸距離很近的和的和干擾微小干擾微小

38、的情況下，所引起的情況下，所引起的誤差和信號穩(wěn)定性上看，電壓型輸出和電流形的誤差和信號穩(wěn)定性上看，電壓型輸出和電流形輸出無明顯差異。輸出無明顯差異。n在在傳輸距離較遠傳輸距離較遠，并且，并且現場環(huán)境惡劣現場環(huán)境惡劣的情況下，的情況下，應優(yōu)先選用電流型輸出，因為電流型輸出的變送應優(yōu)先選用電流型輸出，因為電流型輸出的變送器相當于電流源，器相當于電流源，有較高的抑制分布在傳輸線上有較高的抑制分布在傳輸線上的外部磁場和靜電場干擾的能力的外部磁場和靜電場干擾的能力，并且輸出標稱，并且輸出標稱值越大，抗干擾的能力越強。值越大，抗干擾的能力越強。2 2、變送器技術分類、變送器技術分類變送器技術包括兩大類：變

39、送器技術包括兩大類：（1）直流變送器：）直流變送器：是指變送器的輸出為直流信號；是指變送器的輸出為直流信號；（2）交流變送器：）交流變送器：是指變送器輸出為交流信號。是指變送器輸出為交流信號。 直流變送器和交流變送器目前都在使用，但由于直流變送器和交流變送器目前都在使用，但由于交流變送器體積小、價格便宜，而且隨著交流采樣交流變送器體積小、價格便宜，而且隨著交流采樣技術的不斷發(fā)展進步，其精度越來越高，因此交流技術的不斷發(fā)展進步，其精度越來越高，因此交流變送器將逐漸取代直流變送器變送器將逐漸取代直流變送器。直流變送器直流變送器交流變送器交流變送器2、變送器性能指標、變送器性能指標-允許過量輸入允許

40、過量輸入n分為分為連續(xù)過量輸入連續(xù)過量輸入和和短時過量輸入短時過量輸入。n連續(xù)過量輸入為標稱值或者上限值的連續(xù)過量輸入為標稱值或者上限值的120%120%n短時過量輸入，依據不同變送器類型、過量短時過量輸入，依據不同變送器類型、過量輸入持續(xù)時間，過量輸入的間隔時間不同而輸入持續(xù)時間，過量輸入的間隔時間不同而不同，根據實驗確定。不同，根據實驗確定。n正常過量輸入情況下，精度應該滿足要求。正常過量輸入情況下，精度應該滿足要求。變送器性能指標變送器性能指標-輸出性能輸出性能n輸出負載能力：變送器后需要輸出負載能力：變送器后需要A/DA/D，采集等，采集等環(huán)節(jié)環(huán)節(jié)n輸出紋波：有效值不超過輸出紋波：有效

41、值不超過輸出上限輸出上限的的0.3%0.3%，意味著實際采集需要做平均。意味著實際采集需要做平均。n輸出響應時間：輸出響應時間：=400ms=400ms，0-90%0-90%（上升）或（上升）或者者100-10%100-10%（下降）（下降）變送器性能指標變送器性能指標-準確度、功耗準確度、功耗n等級：等級：0.1 0.2 0.5 1.0 1.5 2.50.1 0.2 0.5 1.0 1.5 2.5n對應誤差為：對應誤差為：+-+-等級等級/100/100n功耗：一般與其他電氣功耗：一般與其他電氣測量儀表測量儀表公用一個公用一個PT,CTPT,CT，這些互感器的準確度與其二次負載，這些互感器的

42、準確度與其二次負載有關，因此，為防止互感器過載，降低測有關，因此，為防止互感器過載，降低測量綜合誤差，應盡量降低變送器的功耗。量綜合誤差，應盡量降低變送器的功耗。變送器性能指標變送器性能指標-絕緣性能絕緣性能n對象：多個輸入回路、外殼、輸出回路對象：多個輸入回路、外殼、輸出回路n絕緣電阻絕緣電阻：各輸入回路與外殼之間、各輸入：各輸入回路與外殼之間、各輸入回路與輸出回路之間、各輸入回路之間。用回路與輸出回路之間、各輸入回路之間。用直流搖表直流搖表500V500V，持續(xù)，持續(xù)1 1分鐘，測得的絕緣電阻分鐘，測得的絕緣電阻不應小于不應小于5M5M歐姆。歐姆。n耐壓試驗耐壓試驗：輸入回路與外殼、輸入回

43、路之間：輸入回路與外殼、輸入回路之間加交流加交流2000V2000V電壓，電壓，1 1分鐘。輸出回路對外殼、分鐘。輸出回路對外殼、輸入回路對輸出回路加交流輸入回路對輸出回路加交流500V500V電壓，持續(xù)電壓，持續(xù)1 1分鐘。分鐘。2.22.2電流變送器和電壓變送器電流變送器和電壓變送器直流變送器：互感器直流變送器：互感器T T、整流、濾波、輸出、整流、濾波、輸出、補償補償電流變送器并聯分流電阻將電流轉化為電壓信號（電流變送器并聯分流電阻將電流轉化為電壓信號（下圖中虛線部分下圖中虛線部分）電流變送器的電流變送器的T T為電流互感器、電壓變送器的為電流互感器、電壓變送器的T T為電壓互感器為電壓

44、互感器2 2、電流變送器的作用、電流變送器的作用電流變送器的作用電流變送器的作用是將來自電流互感器次級的是將來自電流互感器次級的交流電流變換成交流電流變換成RTU RTU 可以處理的交流或直流可以處理的交流或直流信號。信號。電流互感器電流互感器CTCT的次級輸出的交流電流經過變送器中的次級輸出的交流電流經過變送器中的電流互感器（變壓器）的電流互感器（變壓器）LHLH。LH LH 的作用主要有兩的作用主要有兩個：一是降低輸入的交流電流；另一方面就是將輸個：一是降低輸入的交流電流；另一方面就是將輸入回路與變送器回路在電氣上隔離。入回路與變送器回路在電氣上隔離。硅鋼片磁化曲線（補償的作用）硅鋼片磁化

45、曲線（補償的作用）nH為磁場強度，與原邊勵磁電流對應為磁場強度，與原邊勵磁電流對應nB為磁感應強度，與副邊電壓相對應為磁感應強度，與副邊電壓相對應n原邊與副邊不是線性關系原邊與副邊不是線性關系5、變送器的工作范圍變送器的工作范圍n特點：特點：OAOA段是非線性、段是非線性、ABAB段基本上呈線性、段基本上呈線性、B B點以后點以后呈飽和狀態(tài)呈飽和狀態(tài)n即：即：當輸入的被測交流電流在零值附近或較小時當輸入的被測交流電流在零值附近或較小時，電，電流互感器的輸入電流和輸出電壓呈非線性關系；流互感器的輸入電流和輸出電壓呈非線性關系；當電當電流過大時流過大時，使得，使得LHLH進入飽和區(qū)時，也無法滿足線

46、性關進入飽和區(qū)時，也無法滿足線性關系。系。n處理措施：處理措施：零點附近的非線性關系可以通過一定的非零點附近的非線性關系可以通過一定的非線性補償電路進行補償，以保證其線性關系；對飽和線性補償電路進行補償，以保證其線性關系；對飽和區(qū)的處理一般是通過限制變送器的工作范圍，使其運區(qū)的處理一般是通過限制變送器的工作范圍，使其運行點不進入磁化曲線的飽和區(qū)。行點不進入磁化曲線的飽和區(qū)。6 6、交流變送器與直流變送器的比較、交流變送器與直流變送器的比較n上圖中的紅色虛線將變送器電路分成了兩個部分。上圖中的紅色虛線將變送器電路分成了兩個部分。n虛線的右邊虛線的右邊是對信號進行整流、濾波處理的。如果我們是對信號

47、進行整流、濾波處理的。如果我們不是需要直流輸出，而只需要交流輸出，只需要將電路不是需要直流輸出，而只需要交流輸出，只需要將電路虛線左邊虛線左邊的部分適當加上一些補償電路即可。的部分適當加上一些補償電路即可。n由此看出，交流變送器比直流變送器的電路要簡單得多由此看出，交流變送器比直流變送器的電路要簡單得多。2 2、電壓變送器的作用、電壓變送器的作用電壓變送器的作用電壓變送器的作用是將來自電壓互感器（是將來自電壓互感器（PTPT）次級）次級的交流電壓變換成的交流電壓變換成RTURTU可以處理的信號（交流的或直可以處理的信號（交流的或直流的，電壓或電流信號）。流的，電壓或電流信號）。電壓變送器是有一

48、個電壓互感器電壓變送器是有一個電壓互感器YH和整流電路組和整流電路組的。電壓互感器的作用也是兩個方面：一是降低輸的。電壓互感器的作用也是兩個方面：一是降低輸入電壓，另一個是將變送器回路和輸入回路在電氣入電壓，另一個是將變送器回路和輸入回路在電氣上隔離開來。上隔離開來。3 3、電壓變送器的工作范圍、電壓變送器的工作范圍如果需要的是交流輸出，將不需要后面的整如果需要的是交流輸出，將不需要后面的整流電路。另外，一般情況下，電壓的變化在流電路。另外，一般情況下，電壓的變化在20%20%左右，不會進入零點附近的非線性區(qū)，左右，不會進入零點附近的非線性區(qū)，因此，在電壓變送器中不需要非線性補償電因此，在電壓

49、變送器中不需要非線性補償電路。路。2.32.3功率變送器功率變送器單相有功變送器單相有功變送器n功能：實現電壓電流乘積的平均值（直流分量）功能：實現電壓電流乘積的平均值（直流分量）n部件：主要由乘法器、低通濾波構成部件：主要由乘法器、低通濾波構成n推導：推導：u=1.414 U sin(u=1.414 U sin(t+t+) )，i= 1.414 I sin(i= 1.414 I sin(t)t)n所以，瞬時電流電壓乘積的的平均值為：所以，瞬時電流電壓乘積的的平均值為：n 1/Tuidt=UIcos = 1/Tuidt=UIcos =有功功率有功功率n所以：單相有功測量只要將瞬時電流電壓所以：

50、單相有功測量只要將瞬時電流電壓乘積（乘法器）乘積（乘法器）后后取平均（低通濾波）取平均（低通濾波）值即可。值即可。單相無功變送器單相無功變送器n與單相有功變送器類似，與單相有功變送器類似，多一個電流移相電路多一個電流移相電路n功能：實現電壓與超前功能：實現電壓與超前9090電流乘積的平均值（直流分量）電流乘積的平均值（直流分量）n部件：主要由乘法器、低通濾波、移相電路部件：主要由乘法器、低通濾波、移相電路n推導：推導：u=1.414 U sin(t+)u=1.414 U sin(t+)，i= 1.414 I sin(i= 1.414 I sin(t t+90+90) )n所以，瞬時電流電壓乘積

51、的的平均值為：所以，瞬時電流電壓乘積的的平均值為：n 1/Tuidt=UIsin = 1/Tuidt=UIsin =無功功率無功功率n所以：單相無功測量只要將瞬時電流所以：單相無功測量只要將瞬時電流移相移相后與電壓后與電壓乘積乘積再取再取平均值平均值即可即可n需要注意：移相電路在頻率不為需要注意：移相電路在頻率不為5050赫茲時會有誤差。赫茲時會有誤差。三相功率的測量三相功率的測量n三相總功率各相功率之和。因此對于三三相總功率各相功率之和。因此對于三相功率的測量最簡單的方法就是用三組相功率的測量最簡單的方法就是用三組合式，即用合式，即用三個單相三個單相功率變送器的測量功率變送器的測量值用加法器

52、相加即可以得到三相功率。值用加法器相加即可以得到三相功率。n有沒有更加節(jié)省元件的測量方法？有沒有更加節(jié)省元件的測量方法？電路接線方式電路接線方式n三相三線制：三相三線制：abcabc三相端線。主要用于輸電三相端線。主要用于輸電系統，輸電系統一般三相平衡，中性線中沒系統，輸電系統一般三相平衡，中性線中沒有電流，節(jié)省線路材料。有電流，節(jié)省線路材料。n三相四線制：三相四線制：abcabc三相端線三相端線+ +中性線。配電系中性線。配電系統如果不能做到三相平衡，中性線中有電流統如果不能做到三相平衡，中性線中有電流流過，因此必須用中性線。流過，因此必須用中性線。n結論：三相四線制時，三相電流之和一般不結

53、論：三相四線制時，三相電流之和一般不為為0.0.2.3.12.3.1三相有功功率測量三相有功功率測量 當供電方式為三相三線時，可以用兩元件法測當供電方式為三相三線時，可以用兩元件法測量，節(jié)省一個元件。量，節(jié)省一個元件。兩元件法測量有功功率這種接線法是指三相功率兩元件法測量有功功率這種接線法是指三相功率變送器中，一個功率測量元件的輸入交流電壓變送器中，一個功率測量元件的輸入交流電壓UABUAB，輸入交流電流為，輸入交流電流為IAIA。另一個功率測量元件。另一個功率測量元件的輸入交流電壓為線電壓的輸入交流電壓為線電壓UCBUCB，輸入交流電流為，輸入交流電流為ICIC。 1 1、三相有功功率測量接

54、線圖、三相有功功率測量接線圖2.42.4W1W2ABC2 2、三相有功功率測量向量圖、三相有功功率測量向量圖2.42.4ICUCBUCIBUBIAUAUAB2330301設兩個功率測量元件測得的功率為設兩個功率測量元件測得的功率為P1P1、P2P2，則由向量，則由向量圖可得：圖可得：因此：因此：),cos(1AABAABIUIUP ),cos(2CCBCCBIUIUP 1030),(AABIU3030),(ccBIU3 3、有功測量公式推導（、有功測量公式推導（1 1）)30cos(011AABIUP)30cos(30ccBlIUP3、有功測量公式推導（公式推導（2 2）變送器所測得的三相有功

55、功率值變送器所測得的三相有功功率值P P，為兩個測量，為兩個測量元件測得的有功功率值元件測得的有功功率值P1P1和和P2P2的代數和，即：的代數和，即： P= P1 +P2 P= P1 +P2 如果三相電壓對稱，則：如果三相電壓對稱，則： U UABAB =U =UCBCB=1.732=1.732* *U UA A =1.732 =1.732* *U UB B =1.732 =1.732* *U UC C =1.732=1.732* *U U 書上印刷錯誤書上印刷錯誤)30cos()30cos(301CCBAABIUIU2-13、有功測量公式推導（有功測量公式推導（3 3）由此可將（由此可將（

56、2-12-1）式進一步運算，可得：）式進一步運算，可得：當三相電流不對稱時，根據三相三線制電路的特當三相電流不對稱時，根據三相三線制電路的特點，點，I IA A、I IB B、I IC C之和為之和為0 0，在向量圖上反映為電流，在向量圖上反映為電流I IA A、I IB B、I IC C對電壓對電壓U UB B的投影之和為的投影之和為0 0（任意投影也為（任意投影也為0 0），即：），即：I IA A cos (60+1)+ I cos (60+1)+ IC C cos (60-3)-I cos (60-3)-IB Bcos2=0cos2=0)sinsin(21)coscos(2333131

57、CACAIIIIUP) 22( 3、有功測量公式推導（有功測量公式推導（4 4）23131cos31)coscos(321)sinsin(21BCACAIIIII23131cos31)coscos(321)coscos(233BCACAIIIIIUP經數學計算后，可得（經數學計算后，可得（2-42-4）式：）式：將（將（2-32-3）代入（）代入（2-22-2）可得：）可得：)coscoscos(321CBAIIIU321coscoscosCCBBAAIUIUIUCBAPPP（2-42-4）4 4、有功測量公式推導結論、有功測量公式推導結論式式(2-4)(2-4)表示，用以上的兩元件法測量有功

58、表示，用以上的兩元件法測量有功功率，功率，在負載端的電流對稱或不對稱的情在負載端的電流對稱或不對稱的情況下，況下，均不會產生測量誤差。同樣可以證均不會產生測量誤差。同樣可以證明，明，在電壓不對稱的情況下在電壓不對稱的情況下，用兩元件法，用兩元件法測量三相功率時，也不會產生測量誤差。測量三相功率時，也不會產生測量誤差。2.3.22.3.2 三相無功功率的測量三相無功功率的測量移相法測量：移相法測量： 根據根據1 1：三相無功等于單相無功之和（無功是標量）：三相無功等于單相無功之和（無功是標量）根據根據2 2：單相無功可以用單相有功的測量接線加電流超前移：單相無功可以用單相有功的測量接線加電流超前

59、移相相9090度。度。做法：與前述三相有功測量接線一致。三元件（做法：與前述三相有功測量接線一致。三元件（4 4線制）或線制）或者兩元件（者兩元件（3 3線制）法都可以。線制）法都可以。優(yōu)點：不論負載電壓、電流是否對稱，此方法均不會有誤優(yōu)點：不論負載電壓、電流是否對稱，此方法均不會有誤差。差。缺點：缺點：頻率偏離額定值時，有誤差。對應書上頻率偏離額定值時，有誤差。對應書上“我國電網我國電網的頻率波動比較大的頻率波動比較大”。1 1、三相無功的測量方法、三相無功的測量方法2.3.22.3.2 三相無功功率的測量三相無功功率的測量不移相測量的方法：不移相測量的方法：n一元件跨相一元件跨相n二元件跨相二元件跨相n三元件跨相三元件跨相n跨相：電流相與電壓相不相關跨相：電流相與電壓相不相關n優(yōu)點：與頻率是否偏差無關優(yōu)點：與頻率是否偏差無關1 1、三相無功的測量方法、三相無功的測量方法2.3.22.3.2 三相無功功率的測量三相無功功率的測量1 1、單元件法、單元件法W1ABCn跨相：跨相：A相電流與相電流與BC相電壓相電壓2