遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)課件

1、主講內(nèi)容第一節(jié) 遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)基本模型第二節(jié) 遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的性能指標(biāo)第三節(jié) 遠(yuǎn)動(dòng)的發(fā)展遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)構(gòu)成補(bǔ)充： 工作模式 變送器 第一節(jié) 遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)基本模型遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)概念一：遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)是指對(duì)遠(yuǎn)離調(diào)度中心的廠站的生產(chǎn)過程進(jìn)行監(jiān)視和控制的系統(tǒng)，它包括對(duì)必需的過程信息的采集、處理、傳輸和顯示、執(zhí)行等端部的設(shè)備和功能。概念二：遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)是指對(duì)廣闊地區(qū)的生產(chǎn)過程進(jìn)行監(jiān)視和控制的系統(tǒng)，它包括對(duì)必需的過程信息的采集、處理、傳輸和顯示、執(zhí)行等端部的設(shè)備和功能。自己理解：什么是遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)對(duì)信息的處理、傳輸和顯示、執(zhí)行遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)構(gòu)成遠(yuǎn)動(dòng)信道調(diào)度端 遠(yuǎn)動(dòng) 裝置廠站端遠(yuǎn)動(dòng)裝置遠(yuǎn)動(dòng)術(shù)語調(diào)度中心主站廠站端子站主站也稱為控制站，它是對(duì)子站實(shí)現(xiàn)

2、遠(yuǎn)程監(jiān)控的站。子站也稱為受控站，它是受主站監(jiān)視的或受主站監(jiān)視且控制的站。計(jì)算機(jī)的引入前置機(jī)主站RTU緩沖和處理輸入或輸出數(shù)據(jù)對(duì)電網(wǎng)中發(fā)電廠、變電站的各種信息源，如U、I、P、f電能脈沖量等，另外還有各種指令、開關(guān)信號(hào)等各種數(shù)字信息按規(guī)約編碼后，向前置機(jī)傳送；接收前置機(jī)送來的各種信息字，經(jīng)過譯碼后還原，經(jīng)返送校核正確后輸出執(zhí)行。同步遠(yuǎn)動(dòng)技術(shù)：將電力系統(tǒng)的數(shù)據(jù)、命令從一端送到另一端去顯示、記錄或控制執(zhí)行。遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的簡要過程廠站設(shè)備（以變電站為例）調(diào)度（以地調(diào)為例）一次設(shè)備二次設(shè)備遠(yuǎn)動(dòng)終端設(shè)備（RTU）前置機(jī)隔離刀閘斷路器變壓器電流互感器電壓互感器測(cè)控保護(hù)其他智能設(shè)備（五防、選線、直流、電能表等）當(dāng)

3、地監(jiān)控收、發(fā)信裝置前置機(jī)收、發(fā)信裝置非電量傳感器遠(yuǎn)動(dòng)信道后機(jī)另一個(gè)廠站上一級(jí)調(diào)度下一級(jí)調(diào)度 遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)配置：主站與若干子站以及連接這些站的傳輸鏈路的組合體。點(diǎn)對(duì)點(diǎn)多路點(diǎn)對(duì)點(diǎn)多點(diǎn)星形多點(diǎn)共線多點(diǎn)環(huán)形主站子站 遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)配置點(diǎn)對(duì)點(diǎn)配置多路點(diǎn)對(duì)點(diǎn)配置多點(diǎn)星形配置多點(diǎn)共線配置多點(diǎn)環(huán)形配置控制中心或主站與多個(gè)子站相連接的一種配置。主站與子站之間通過專用的傳輸鏈路相連接的一種配置?？刂浦行幕蛑髡就ㄟ^各自鏈路與多個(gè)子站相連的一種配置，主站與各子站可同時(shí)交換數(shù)據(jù)?？刂浦行幕蛑髡就ㄟ^一條公共鏈路與多個(gè)子站相連的一種配置。所有站之間的通信鏈路形成環(huán)形，控制中心或主站可以通過兩條不同的路徑與每一子站通信。專用通道由遠(yuǎn)動(dòng)

4、裝置產(chǎn)生的遠(yuǎn)動(dòng)信號(hào)，以直流電的幅值、極性或交流電的頻率在架空明線或?qū)I(yè)電纜中傳送。適用于近距離的傳輸。電力線載波信道遠(yuǎn)動(dòng)信號(hào)與載波電話復(fù)用電力線載波信道，采用不同的音頻段進(jìn)行信號(hào)的傳輸。利用電力線作信道，覆蓋電業(yè)部門，得到廣泛應(yīng)用。微波信道采用頻率為300MHz300GHz的無線電波傳輸信號(hào)。傳輸距離為3050km，距離較遠(yuǎn)，需設(shè)立中繼站。遠(yuǎn)動(dòng)信道光纖信道采用光信號(hào)進(jìn)行信息的傳輸。性能比較好。無線電信道信號(hào)以電磁波在自由空間中傳輸，在地方電力系統(tǒng)中應(yīng)用較多。衛(wèi)星信道利用位于同步軌道的通信衛(wèi)星作為中繼站來轉(zhuǎn)發(fā)或反射無線電信號(hào)，在兩個(gè)或多個(gè)地面站之間進(jìn)行通信。通信規(guī)約在通信網(wǎng)中，為了保證通信雙方能

5、正確、有效、可靠地進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，在通信的發(fā)送和接收過程中有一系列的規(guī)定，以約束雙方進(jìn)行正確、協(xié)調(diào)的工作，我們將這些規(guī)定稱為數(shù)據(jù)傳輸控制規(guī)程，簡稱為通信規(guī)約。AB通信規(guī)約規(guī)范的問題共同的語言一致的操作步驟控制步驟檢查錯(cuò)誤以及出現(xiàn)異常情況時(shí)計(jì)算機(jī)的應(yīng)付方法 通信規(guī)約包括的內(nèi)容有代碼（數(shù)據(jù)編碼）、傳輸控制字符、傳輸報(bào)文格式、呼叫和應(yīng)答方式、差錯(cuò)控制步驟、通信方式（單工、半雙工、全雙工）、同步方式及傳輸速率等。循環(huán)式問答式主站主站子站子站工作模式 大部分體現(xiàn)遠(yuǎn)動(dòng)功能的程序都是按照對(duì)裝置的主觀要求而編制的，這些程序都要由主機(jī)完成。 如何組織這些程序按一定的方式來依次工作，也就是說，遠(yuǎn)動(dòng)裝置正常運(yùn)行時(shí)，執(zhí)

6、行各種體現(xiàn)遠(yuǎn)動(dòng)功能程序所遵循的一套流程的原則，叫做工作模式。 工作模式也可以像程序框圖一樣，通常用簡單的示意框圖表示，也可以簡單地用帶箭頭的線條表示。程序的啟動(dòng)允許響應(yīng)遲延工作模式程序的啟動(dòng) 遠(yuǎn)動(dòng)裝置的特點(diǎn)：周而復(fù)始地發(fā)送與接收遠(yuǎn)動(dòng)數(shù)字信息，主干程序完成遠(yuǎn)動(dòng)裝置的功能，帶有周期性。 微機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)裝置的主干程序多數(shù)采用信息字的節(jié)拍來同步 。舉例： 在信道上要發(fā)送第n個(gè)信息字之前，就必須把這一信息的內(nèi)容，以程序加工來拼成標(biāo)準(zhǔn)的信息格式存放在內(nèi)存規(guī)定的單元中，并且一定要等到發(fā)送通道接口的緩沖寄存器發(fā)完第n-1個(gè)信息字的最后一位時(shí)，才能把該內(nèi)存規(guī)定單元中的第n個(gè)信息字轉(zhuǎn)移到此接口緩沖寄存器中去。 對(duì)于這種

7、主干程序可以選用信道向分頻器發(fā)生的“上一個(gè)信息的最后一位已發(fā)出”的信號(hào)來啟動(dòng)。主干程序啟動(dòng)的任務(wù)：1.把上一個(gè)加工好的信息字送到通道緩沖寄存器，讓信息自動(dòng)地一位一位的發(fā)送；2.加工下一次要發(fā)的信息字以及其他的處理任務(wù)與結(jié)果。 每一種體現(xiàn)遠(yuǎn)動(dòng)功能的程序往往都是在一定的條件下啟動(dòng)，如信息發(fā)送信息字的節(jié)拍脈沖是發(fā)送程序的啟動(dòng)條件。 接收回路收滿一個(gè)完整信息字時(shí)發(fā)出的“請(qǐng)求主機(jī)取數(shù)”標(biāo)志是接收程序的啟動(dòng)條件。另外，當(dāng)?shù)匮不貦z測(cè)程序、內(nèi)部運(yùn)算程序、響應(yīng)控制臺(tái)鍵盤請(qǐng)求程序都有它的啟動(dòng)條件，即使以上的啟動(dòng)條件沒有出現(xiàn)時(shí)，也可以啟動(dòng)自檢程序。允許響應(yīng)遲延 每一種條件的出現(xiàn)的都相當(dāng)于對(duì)主機(jī)發(fā)出要求。執(zhí)行某一相應(yīng)

8、遠(yuǎn)動(dòng)功能程序的請(qǐng)求，在主機(jī)只有一臺(tái)的情況下往往會(huì)發(fā)生這樣的情形，也就是當(dāng)主機(jī)還沒有處理完上面一個(gè)遠(yuǎn)動(dòng)功能程序時(shí)，又有新的請(qǐng)求出現(xiàn)。一般情況下都要等原來的程序執(zhí)行完畢后再響應(yīng)新的請(qǐng)求。 新的請(qǐng)求將要等待一段時(shí)間才能得到響應(yīng)，這就產(chǎn)生了“最大允許響應(yīng)遲延”的問題。工作模式踏步同步工作模式中斷工作模式程序的掃查踏步同步工作模式S：主干程序的啟動(dòng)點(diǎn)F：主干程序的結(jié)束點(diǎn)P：主干程序本身箭頭：程序的執(zhí)行方向 為達(dá)到遠(yuǎn)動(dòng)裝置循環(huán)的目的，應(yīng)該通過某種形式把S與F連接起來并構(gòu)成環(huán)路。 一種最簡單的方法就是把S與F直接連起來，即用程序的最末一條結(jié)束的條件來啟動(dòng)第一條程序。（不能執(zhí)行，因?yàn)檎麄€(gè)P的執(zhí)行時(shí)間不可能與遠(yuǎn)

9、動(dòng)裝置發(fā)送信息的時(shí)間節(jié)拍長時(shí)間保持同步。盡管這兩種周期之間只有極小的差別，但是經(jīng)過一段時(shí)間后，程序執(zhí)行的內(nèi)容與信道發(fā)送的內(nèi)容將嚴(yán)重脫節(jié)。主干程序執(zhí)行時(shí)間的長短與被處理的信息字的性質(zhì)和信息的內(nèi)容有關(guān)。） 解決主干程序與發(fā)送節(jié)拍同步的問題，最簡單的方法就是采用踏步同步的方式。 這種方式是使程序的長度控制在它執(zhí)行的周期小于信道發(fā)送一個(gè)信息的周期之內(nèi)。沒當(dāng)程序到達(dá)F點(diǎn)時(shí)，主機(jī)重復(fù)做一條查信道發(fā)送信息時(shí)刻T是否到的標(biāo)志。知道查到一個(gè)信道發(fā)送信息的標(biāo)志后，立即執(zhí)行S程序。 這種方式要求編制的程序P中最大的分支程序Pm的執(zhí)行周期小于信道發(fā)送信息的節(jié)拍周期。 踏步同步的缺點(diǎn)：程序主循環(huán)執(zhí)行時(shí)間必須小于信道發(fā)送

10、一個(gè)遠(yuǎn)動(dòng)信息字的周期。 為了保證在任何情況下都能滿足這個(gè)要求，設(shè)計(jì)執(zhí)行一個(gè)程序主循環(huán)時(shí)間的長度時(shí)，必須留有充分的裕度。 這些裕度形成所謂的“時(shí)間碎片”。雖然每一個(gè)程序的主循環(huán)只空出一小段踏步時(shí)間，可這些時(shí)間碎片的總和卻能浪費(fèi)了很多主機(jī)可工作的時(shí)間。 我們利用留出來的踏步時(shí)間處理其他的工作，如：執(zhí)行一項(xiàng)遙控程序、打印程序以及裝置本身的自檢工作。這些工作往往不一定要在一個(gè)發(fā)送信息周期內(nèi)做完，它可以分配在幾個(gè)發(fā)送信息周期中去做，可稱他們?yōu)榭缰芷诘墓ぷ鳌?為了使主機(jī)利用時(shí)間碎片執(zhí)行跨周期的工作而錯(cuò)過了對(duì)“信道發(fā)送信息標(biāo)志”的及時(shí)判斷，可以采用中斷模式。中斷模式要求信道發(fā)送信息標(biāo)志可以利用電路上的硬件措

11、施，中斷正在執(zhí)行的程序，并優(yōu)先插入最大允許響應(yīng)遲延小的，即優(yōu)先度高的發(fā)送程序。中斷工作模式程序的掃查 在一個(gè)程序主循環(huán)的時(shí)間內(nèi)，當(dāng)主機(jī)做完某一程序之后，接下去按固定次序一個(gè)一個(gè)地調(diào)查的時(shí)候執(zhí)行下一個(gè)程序，這個(gè)過程叫做程序掃查。遠(yuǎn)動(dòng)終端RTU遠(yuǎn)動(dòng)終端：電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)中安裝在發(fā)電廠、變電站的一種具有四遙遠(yuǎn)動(dòng)功能的自動(dòng)化設(shè)備。遠(yuǎn)動(dòng)裝置=遠(yuǎn)方終端=遠(yuǎn)動(dòng)終端=RTU（Remote Terminal Unit）。 RTU在電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)中具有重要的作用。（系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：調(diào)度端SCADA遠(yuǎn)動(dòng)信道廠站端RTU）。 RTU的功能概述遠(yuǎn)方功能：RTU與調(diào)度中心之間通過遠(yuǎn)距離信息傳輸所完成的監(jiān)控功能。 遙測(cè)（Y

12、C，Tele-measurement）：遠(yuǎn)程量測(cè)值。RTU將采集到的廠站運(yùn)行參數(shù)按規(guī)約傳送給調(diào)度中心（上傳）。包括：P、Q、U、I、檔位、溫度等，容量達(dá)幾十到上百個(gè)（路）。另外還包括2類特殊YC： a) 數(shù)字值（Digital Measured Value）：RTU以數(shù)字量的形式直接接收后上傳。如頻率、水庫水位等。 b) 記數(shù)脈沖（Counter Pulse）：單獨(dú)的采集（電路）板。主要指RTU采集的反映電能量的脈沖記數(shù)。容量可達(dá)幾十路電度量。 遙信（YX，Tele-indication, Tele-signalization）：遠(yuǎn)程狀態(tài)信號(hào)。RTU將采集到的廠站設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)按規(guī)約傳送給調(diào)度中

13、心（上傳）。包括：斷路器和隔離刀閘的位置信號(hào)、繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置的位置信號(hào)、發(fā)電機(jī)和遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)等。容量達(dá)幾十到幾百個(gè)。 遙控（YK，Tele-command）：遠(yuǎn)程命令。調(diào)度中心發(fā)給RTU的改變?cè)O(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的命令。包括：操作廠站各電壓回路的斷路器、投切補(bǔ)償電容器和電抗器、發(fā)電機(jī)組的啟停等。容量可達(dá)幾十個(gè)設(shè)備。 遙調(diào)（YT，Tele-adjusting）：遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)命令。調(diào)度中心發(fā)給RTU的調(diào)整設(shè)備運(yùn)行參數(shù)的命令。包括：改變變壓器分接頭位置（調(diào)壓）、改變發(fā)電機(jī)組P或Q的整定值（調(diào)節(jié)出力）、自動(dòng)裝置整定值的設(shè)定等。容量可達(dá)幾個(gè)到十幾個(gè)設(shè)備。 事故數(shù)據(jù)： a) 事件順序記錄（SOE：Seque

14、nce Of Event recording）：實(shí)時(shí)檢測(cè)遙信變位（YXBW）（帶時(shí)標(biāo)的遙信），立即記錄變位時(shí)刻、變位設(shè)備序號(hào)、變位狀態(tài)等組成SOE優(yōu)先傳送（CDT下）。 b) 事故追憶（PDR：Post Disturbance Review）：凍結(jié)某時(shí)刻全網(wǎng)的重要的遙測(cè)點(diǎn)、遙信點(diǎn)的畫面（如照相），每個(gè)這樣的畫面稱為一幀，其循環(huán)周期可為數(shù)秒到數(shù)分。典型的PDR記錄長度為：事故前10min，事故后5min。 統(tǒng)一時(shí)鐘：具有對(duì)時(shí)功能。接收調(diào)度中心的校時(shí)命令。統(tǒng)一時(shí)鐘為了不同廠站之間事故分析以及電度量凍結(jié)。 轉(zhuǎn)發(fā)：接收其它RTU送來的遠(yuǎn)動(dòng)信息，按規(guī)約組裝轉(zhuǎn)發(fā)給指定的調(diào)度中心。 適合多種規(guī)約的數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳：

15、基本遠(yuǎn)動(dòng)任務(wù)配套標(biāo)準(zhǔn)IEC 60870-5-101(簡稱101規(guī)約)或其它CDT、Polling規(guī)約。具有同步或異步遠(yuǎn)動(dòng)通信接口。 當(dāng)?shù)毓δ埽篟TU自身或連接的顯示記錄設(shè)備的實(shí)現(xiàn)監(jiān)控功能。 CRT顯示：與RTU直接連接（或通過當(dāng)?shù)毓ぷ髡荆〤RT可顯示RTU采集的四遙、YXBW等信息。 漢字報(bào)表打?。簩?shí)現(xiàn)三類打?。憾〞r(shí)打印、事件記錄打印和召喚打印。 本機(jī)鍵盤顯示器：RTU自帶的操作面板，實(shí)現(xiàn)循測(cè)、定測(cè)、選測(cè)和顯時(shí)功能。 RTU自檢、自調(diào)功能：反映RTU的自身的可維護(hù)能力。插件損壞診斷，程序“走飛”時(shí)的自恢復(fù)能力、主備通道監(jiān)視功能。 電量變送器遙測(cè)量的采集 電量變送器是一種將輸入的被測(cè)電量變換成以

16、直流電量輸出的設(shè)備。 這種直流電量的輸出值一般均做成通用的值，以便與遠(yuǎn)動(dòng)、巡回檢測(cè)及電子計(jì)算機(jī)等設(shè)備配套使用。 變送器的輸出端一般可直接通過電纜與表計(jì)相連接，以實(shí)現(xiàn)就地測(cè)量。 當(dāng)變送器與遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備和電子計(jì)算機(jī)（或控制機(jī)）配套使用時(shí)，尚需經(jīng)過模數(shù)（A/D）變換器。將變送器的輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換成為數(shù)字量，以便于接收。 有時(shí)為了將遙測(cè)量的絕對(duì)值顯示出來，還需進(jìn)行標(biāo)度變換。因此要求電量變送器的輸出電壓（電流）應(yīng)在很大范圍內(nèi)不隨負(fù)載阻抗而變化，使其輸出量僅反應(yīng)輸入量的大小而與負(fù)載阻抗無關(guān)。交流電流變送器任務(wù)： 將交流電流（由電流互感器次邊送來）變換成額定值為5V的直流電壓，然后送往遠(yuǎn)動(dòng)裝置的遙測(cè)編碼環(huán)節(jié)，以便同

17、意進(jìn)行編碼。交流電壓變送器任務(wù)： 將交流電壓（由電壓互感器次級(jí)送來）變換成額定值為5V的直流電壓。 國際對(duì)交流電量變換為直流電量的電工測(cè)量變送器的輸出標(biāo)稱值有具體的規(guī)定。常用的輸出有01mA、-101mA、05V、-505V這幾種標(biāo)稱值。 電量變送器中的變換電路多采用運(yùn)算放大器和電阻、電容、二極管等元器件構(gòu)成，因此必須為運(yùn)算放大器提供電源。 變送器工作電源 該電源可以提供兩組正負(fù)電源15/12V和6/5V。互感器一次側(cè)接至220V交流電源，V1V4構(gòu)成全波橋式整流電路，二極管V5V8對(duì)穩(wěn)壓器7815、7915、7805、7905起到保護(hù)作用，電容C1C12可以改善穩(wěn)壓器的瞬態(tài)響應(yīng)。 交流電流變

18、送器和交流電壓變送器的變換原理是基本相同的。都包括有全波整流電路、低通濾波電路和電壓/電流轉(zhuǎn)換電路三個(gè)部分。不同的地方在于信號(hào)輸入部分。 交流電流變送器中變量器T的一次側(cè)輸入信號(hào)來自電流互感器的二次側(cè)輸出信號(hào)，并在T的二次側(cè)并入分流電阻R，其變量器T的結(jié)構(gòu)與電流互感器一樣。 交流電壓變送器中變量器T的一次側(cè)輸入信號(hào)來自電壓互感器的二次側(cè)輸出信號(hào)，二次側(cè)的電阻R不接，其變量器T的結(jié)構(gòu)與電壓互感器一樣。全波整流電路低通濾波電路電壓/電流變換 提高變送器輸出信號(hào)的傳輸能力和抗干擾能力，將變送器輸出電壓經(jīng)電壓/電流變換，實(shí)現(xiàn)恒流輸出。恒流輸出的形式有共地和不共地兩種。功率變送器 功率變送器用于測(cè)量通過輸電線路、變壓器和發(fā)電機(jī)等的有功或無功功率，它能將被測(cè)的功率變換成與其線性關(guān)系的直流電壓或電流，并能反映功率方向。 功率變送器主要由乘法器和低通濾波器實(shí)現(xiàn)電壓和電流乘積的平均值（直流分量）。方波發(fā)生器PWM電路脈沖寬度調(diào)制電路是在方波發(fā)生器的基礎(chǔ)上構(gòu)成的。 輸出電壓u0高低電位的寬度受輸入正弦電壓ui控制。ui由小變大,uo的高電位的寬度變窄，低電位