自動化系統(tǒng)培訓

Diaoduzidonghuapeixun調度自動化系統(tǒng)培訓教程電力系統(tǒng)調度自動化：利用計算機、遠動、通信等技術實現電力系統(tǒng)調度自動化功能的綜合系統(tǒng)。主要功能構成分為:1、電力系統(tǒng)數據采集與監(jiān)控（SCADA系統(tǒng)）：電力系統(tǒng)數據采集與監(jiān)控以及數據通信技術是實現調度自動化的基礎和前提;2、電力系統(tǒng)經濟運行與調度、電力市場化運營與可靠行、發(fā)電廠運營決策支持等;3、變電站綜合自動化。調度自動化系統(tǒng)一般又分為廠站端和主站端。主站端主要安裝于調度側，廠站端，顧名思義，安裝于各發(fā)電廠及變電站，安裝于變電站的又稱為變電站綜合自動化系統(tǒng)。調度自動化系統(tǒng)一般含有、SCADA、AGC（自動發(fā)電控制）、PAS（高級軟件應用）、DTS（調度仿真）等。調度自動化系統(tǒng)簡介調度自動化

制作課程的主要內容調度自動化

制作1、調度自動化系統(tǒng)組成結構2、變電站自動化系統(tǒng)3、傳輸系統(tǒng)4、前置系統(tǒng)5、后臺系統(tǒng)1、調度自動化系統(tǒng)的組成2、變電站自動化基本含義變電站自動化定義：

變電站二次設備按功能分為四大模塊:①繼電保護及自動裝置;②儀器儀表及測量控制;③遠動;④當地監(jiān)控。變電站自動化是將變電站的二次設備經過功能的組合和優(yōu)化設計，利用先進的計算機技術、通信技術、信號處理技術，實現對全變電站的主要設備和輸、配電線路的自動監(jiān)視、測量、控制、保護、并與上級調度通信的綜合性自動化功能。

基本概念五遙：遙信、遙測、遙控、遙調遙測：得利用電子技術遠方測量中顯示諸如電流、電壓、功率、壓力、溫度等模擬量的系統(tǒng)技術遙信：遠方監(jiān)視電氣開關和設備、機械設備的工作狀態(tài)和運轉情況狀態(tài)等；遙控：遠方控制或保護電氣設備及電氣機械化的分合起停等工作狀態(tài)等；遙調：遠方設定及調整所控設備的工作參數、標準參數等；PT：PotentialTransformer電壓互感器CT:CurrentTransformer電流互感器SCADA:SupervisoryControlandDataAcquisition監(jiān)視控制與數據采集2、變電站自動化系統(tǒng)調度自動化

制作SOE:Sequenceofevents事件順序COS:ChangingofSignal信號變位RTU:RemoteTerminalUnit遠程終端設備電力系統(tǒng)分級：國家級調度、大區(qū)級電網調度、省級電網調度、地區(qū)級調度和縣級電網調度保證電能符合標準：波形、頻率和電壓三項指標EMS：EnergyManagementSystem能量管理系統(tǒng)，主要針對發(fā)電和輸電系統(tǒng)MIS：ManagementInformationSystem管理信息系統(tǒng)基本概念五防：帶負荷拉合隔離開關帶地線合隔離開關帶電掛接地線誤拉合斷路器誤入帶電隔離間一次設備：發(fā)電廠和變配電所中直接與生產和輸變電能有關的設備稱為一次設備，由一次設備連接成的系統(tǒng)稱為一次系統(tǒng)。

一次設備包括：發(fā)動機，變壓器，斷路器，隔離刀閘，母線，互感器，電抗器，移相電容器，避雷器，輸配電線路等。基本概念2、變電站自動化系統(tǒng)二次設備：對一次電氣設備進行監(jiān)視，測量，操縱，控制和起保護作用的輔助設備，稱為二次設備。由二次設備連接成的回路稱為二次回路。二次設備包括：各種繼電器，信號裝臵，測量儀表，控制開關，控制電纜，操作電源和小母線等。二次系統(tǒng)的任務是反映一次系統(tǒng)的工作狀態(tài)，控制一次系統(tǒng)并在一次系統(tǒng)發(fā)生事故時，能使事故部分退出工作。基本概念2、變電站自動化系統(tǒng)變電站綜合自動化系統(tǒng)典型結構一變電站綜合自動化系統(tǒng)典型結構二測控裝置

在變電站自動化系統(tǒng)中，測控裝置的主要功能是對現場設備中所有需要監(jiān)控的信息進行采集和控制，并能將相關信息通過不同的通信方式送往總控或后臺。由于裝置與設備直接相連，所以在裝置的軟件及硬件設計上都要考慮到對現場環(huán)境的適應能力。采用統(tǒng)一的軟硬件平臺和模塊化設計，軟硬件兼容性好，便于調試和維護；帶有保護和測控功能；采用三個CPU分擔任務，以保證保護、測控、運行的速度，三個CPU進行自檢、互檢，檢測完備,保證了可靠性；采用獨立的CPU負責開放出口正電源，保證保護動作的正確可靠；負責開放出口正電源的CPU采用獨立的AD采樣回路，防止保護的AD采樣回路出錯，導致保護誤動；跳閘邏輯可靈活組態(tài)；接地選線采用綜合判據，并增加零序補償電流判據，提高了選線的正確性；具有故障錄波和故障測距；可進行高達30次的諧波分析；保護測控裝置通訊采用統(tǒng)一編碼設計，具有良好的伸縮性和擴展性，可采用CAN網、RS485、光纖、以太網等介質，以單網、雙網、三網方式與監(jiān)控系統(tǒng)通訊，通訊速度快、可靠性高。另配有RS232通訊口，便于調試、整定和維護；采用硬件實時時鐘，掉電后仍連續(xù)計時?？刹捎肎PS差分、開入、通訊對時；可以本地或遠方整定，共有16套定值；具有本地或遠方操作功能，帶有遙控功能；裝置可接打印機，進行本地漢字打?。徊捎脻h字液晶顯示，便于當地顯示維護；信號燈采用磁保持繼電器，掉電保持，便于分析事故；菜單中帶有開出試驗和閉環(huán)試驗選項，便于調試、檢驗和傳動；采用整面板、背插式6U機箱，抗干擾能力強，通過4級嚴酷測試；可以分散安裝，也可以集中組屏。保護測控裝置網絡總線模式串行總線：RS232、RS422、RS485

現場總線：Canbus、Lonworks、F-NET、PROFIBUS

以太網（Ethernet）

介質：雙絞線、光纖測控裝置原理數字量的輸入/輸出模擬量的輸入/輸出數字量的輸入輸出數字量信息類型數據信息狀態(tài)信息控制信息數字量輸入/輸出的抗干擾措施光電隔離繼電器隔離繼電器隔離與光電耦合器雙重隔離模擬量的輸入/輸出A/D轉換通道的組成傳感器（Transducer）量程放大器（ScalingAmplifier）低通濾波器（Low-PassFilter）多路開關（Multiplexer）采樣-保持電路（Sample&Hold）模擬量的基本構成

傳感器1傳感器2傳感器3放大放大放大低通濾波低通濾波低通濾波多路開關采樣保持A/D微機D/A模擬控制現場信號1現場信號2現場信號3A/D轉換器的主要技術指標分辨率精度轉換時間電源靈敏度量程輸出邏輯電平工作溫度范圍模擬量輸入的隔離措施變送器法飛躍電容法數字信號處理數字信號處理輸入模擬信號波形(b)取樣量化信號(c)數字數碼(d)輸入信號序列(e)輸出信號序列(f)輸出模擬信號幾種有影響的現場總線CAN（ControlerAreaNetwork）LonWorks基金會現場總線（FF，FoundationFieldbus）PROFIBUSCAN總線其總線規(guī)范已被ISO國際標準組織制訂為國際標準CAN協(xié)議模型結構取OSI底層的物理層、數據鏈路層和應用層多主方式工作。網絡節(jié)點上任一節(jié)點均可在任意時刻主動向網絡上其它節(jié)點發(fā)送信息，而不分主從非破壞性總線仲裁技術。負載嚴重的情況下也不會出現網絡癱瘓無需專門的“調度”。通過報文濾波即可實現多種方式傳送和接收數據節(jié)點信息分成不同的優(yōu)先級，可滿足不同的實時要求通信速率最高可達1Mbps（最長40m或1km）直接傳輸距離最遠可達10km（5kbps以下）可掛接設備數最多為110個傳輸介質為雙絞線、同軸電纜或光纖短幀結構，傳輸時間短，受干擾概率低，具有極好的檢錯效果每幀信息都有CRC校驗及其它檢錯措施嚴重錯誤下的自動關閉輸出功能LonWorks采用OSI模型的全部七層通訊協(xié)議神經元芯片（Neuron）使用改進的CSMA/CD介質訪問控制協(xié)議（帶預測的P-堅持）通信速率300bps~1.5Mbps直接通信距離可達2700m（78kbps，雙絞線）傳輸介質支持雙絞線、同軸電纜、光纖、射頻、紅外線、電力線等多種通信介質基金會現場總線以OSI模型為基礎，取物理層、數據鏈路層、應用層為其通信模型的相應層次，并在應用層上增加了用戶層分兩種通信速度低速H1，32.25kbps，距離1900m（可加中繼器延長）高速H2，1Mbps和2.5Mbps，距離分別為750m和500m傳輸介質可為雙絞線、光纜和無線發(fā)射PROFIBUS分為PROFIBUS-DP、PROFIBUS-FMS和PROFIBUS-PA采用OSI模型的物理層、數據鏈路層，FMS還采用了應用層傳輸速率為9.6kbps~12Mbps，最大傳輸距離在12Mbps時為100m，1.5Mbps時為400m，可用中繼器延長至10km傳輸介質可以是雙絞線，也可以是光纜最多掛接127個站點集中式變電站自動化系統(tǒng)典型配置變電站自動化的結構形式集中式變電站自動化系統(tǒng)

分層分布式結構集中組屏

變電站自動化的結構形式分散分布式與集中相結合

變電站自動化的結構形式3、傳輸系統(tǒng)數據傳輸的基本問題收發(fā)如何同步?如何保證數據信息正確?存在干擾差錯時,如何校驗和控制?如何提高信道效率,實現多路復用?….通信系統(tǒng)基礎信息源發(fā)送設備信道接收設備受信者躁聲源mg(t)g’(t)m’s(t)s’(t)通信系統(tǒng)基本模型模擬消息:狀態(tài)連續(xù)變化的消息,如強弱變化的語音數字消息:消息狀態(tài)量是離散的,如文字信號是消息的一種載體：模擬信號:表達消息的信號對應的表征量是取連續(xù)值數字信號:表達消息的信號對應的表征量是取離散值模擬通信系統(tǒng):傳遞模擬信號的通信系統(tǒng)數字通信系統(tǒng):傳遞數字信號的通信系統(tǒng)信道躁聲源調制器信道編碼器信源編碼器信息源解調器信源譯碼器信道譯碼器受息者數字通信系統(tǒng)模型編碼器譯碼器信源編碼器:將信息源送出的模擬信號和數字信號轉換為符合要求的數碼系列信道編碼器:給數碼系列按一定規(guī)則加入監(jiān)督碼（校驗碼）調制解調器：信道編碼器出來的是二進制脈沖信號信道高頻信號信道：信號遠距離傳輸的載體，如：電纜、架空線、光纖、微波空間等信源譯碼器：信道編碼器的逆過程，除去監(jiān)督碼獲得發(fā)送側的二進制數字序列信道譯碼器：將二進制信號恢復到模擬信號波特率與比特率碼元：數據通信中,傳送的是一個個離散脈沖信號,故把每個信號脈沖稱為一碼元。碼制：每一碼元能代表幾種狀態(tài)，稱幾元碼制誤碼率：數據經傳輸后,發(fā)生錯誤的碼元數與總傳輸碼元數之比111100E143400E1/3E2/3E二元碼制四元碼制波特率(Bd,Baud)：每秒傳送的碼元數,適用于所有碼制，是消息傳遞速率比特率(Bit)：每秒傳送的信息量，是信息傳遞速率信息量I的定義：I=loga(1/P)P是消息所表示的事件出現的概率,一般a=2.N元碼制：每一個消息所表示的事件可能有N種不同的狀態(tài)，P=1/N.I=log2N2元碼制：P=1/2.I=log22=1,所以信息速率和碼元速率數值上相等數字式遠動信息的傳輸過程遙測編碼器交流采樣遙信編碼器開關量信道編碼器并串變換調制器信道解調器串并變換譯碼器計算機干擾遙控執(zhí)行遙調執(zhí)行譯碼器串并變換解制器信道調制器并串變換編碼器遙控\遙調干擾RTU前置機通信工作方式發(fā)端信道收端單工：單方向傳輸發(fā)端信道半雙工：可不同時上下行雙向傳輸收端收端發(fā)端發(fā)端信道雙工：可同時上下行雙向傳輸收端收端發(fā)端信道串/并--轉換原理發(fā)送緩沖區(qū)發(fā)送數據接收緩沖區(qū)接收數據發(fā)送時鐘接收時鐘1111100011111000發(fā)送數據發(fā)送時鐘接收時鐘接收數據串--并轉換移位寄存器并--串轉換移位寄存器數碼傳輸的同步異步傳輸方式（起止同步）...10起始位奇偶校驗P1111停止位7位數據第n位字符起始位0第n+1位字符空閑位實質上是在傳送一個字符的時間內收發(fā)兩端保持同步，其他時間可以是異步。效率低異步傳輸方式傳送一個8位字符數碼傳輸的同步數據時鐘起始位8161616123456123456起始位數據時鐘異步數據接收原理接收時鐘頻率太高正確接收的條件：在整個數據單元中，時鐘累積誤差不超過半個碼元長度數碼傳輸的同步同步通信的特點是收發(fā)端的時鐘嚴格一致，使得接收時鐘與接收碼元間無誤差積累問題，可以省略附加碼元，提高傳輸效率。

數碼傳輸的同步位同步

l濾波法 遠動中采用單極性不歸0信號。接收到的信號首先經過放大限幅環(huán)節(jié)形成數字方波，然后經微分、整流環(huán)節(jié)形成尖脈沖信號，由窄帶濾波器提取基頻信號，最后經移相電路產生位同步脈沖。電路簡單，但當信號中有連續(xù)的0或1時，由于碼元波形無變化，可能造成位同步中斷。

l鎖相法在接收端利用鑒相器，比較接收到的碼元與本地產生的位同步的相位。若二者不一致，則鑒相器產生一個調制脈沖去調制本地位同步信號的相位，直到與接收碼元的相位一致為止。

幀同步

數碼傳輸的同步收發(fā)兩端始終保持同步。在無信息傳送時，通道上仍需連續(xù)傳送同步碼（3個EB90）同步碼

...數據碼同步碼

...校驗碼遠動通信配置的基本類型

電力系統(tǒng)傳輸信道

電力系統(tǒng)傳輸信道阻波器高壓耦合電容結合濾波器載波機電力載波原理框圖電力線載波是遠動與載波電話復用信道。通常規(guī)定載波電話占用0.3～2.5kHz的音頻段，遠動信號占用2.7～3.4kHz的上音頻段。

兩級調制：40～500kHz

電力載波通信電力系統(tǒng)傳輸信道光纖信道電力系統(tǒng)傳輸信道微波通信我國采用20GHz作為電力系統(tǒng)的主干線，8GHz作為分支頻段。微波信道機中繼機微波信道機微波信道機載波終端機微波信道機載波終端機微波通信電力系統(tǒng)傳輸信道衛(wèi)星通信衛(wèi)星通道的頻段為上行5925～6425MHz，下行為3700～4200MHz。

散射通信通信距離長，可達200～300km，可跨越山地，但是需要經過其他通信方式轉接到調度中心。該方式適合地域廣大的山區(qū)。

短波通信檢修通信的良好方式。它比較適合傳輸話音信號多路復用技術使遠動系統(tǒng)在一個信道上傳輸多路信號的技術叫多路復用技術。頻分多路制把各路信號安排在不同互不重疊的頻段內，在一個信道上傳輸稱為頻分多路調制(FrequencyDivisionMultiplexer)。

時分多路制

時分多路是在一個信道上按時間順序傳輸多路信號。這時各路信號應是離散的脈沖信號。

調制和解調基帶信號

數據終端設備送出的原始數據信號一般是頻率很低的信號，其能量或功率集中在0頻率附近，并具有一定的頻率范圍，這樣的信號稱為基帶信號?；鶐鬏斨苯觽鬏敾鶐盘柗Q為基帶傳輸。調制遠距離傳輸不能直接傳輸基帶數據，需要使用頻帶較窄的正弦波作為載波，用基帶信號對載波的某些參量進行控制，使這些參量隨基帶信號變化，該過程稱為調制。

調制和解調二進制信息通過調制加到交流高頻信號上再傳輸接收端將含有信息的交流信號解調，還原信息一、移幅鍵控ASK(AmplitudeShiftKeying)Sc(t)G(t)S

(t)乘法器帶通濾波器S

(t)G(t)Sc(t)=Umsinwct二、移頻鍵控FSK(FrequencyShiftKeying)調制和解調G(t)S(t)f1f2f1S1(t)S2(t)f1f2控制門1控制門2反相器G(t)相加器FSK信號三、調相鍵控PSK(PhaseShiftKeying)調制和解調G(t)S(t)PSKDPSK01011（1）絕對移相鍵控（2）相對移相鍵控數據傳輸的差錯控制技術（2）檢錯重發(fā)發(fā)送端發(fā)送能夠檢出誤碼的碼字，接收端根據碼字的編碼特征進行檢錯。若判斷為有錯，則通過反饋信道要求重傳，直到無錯誤為止。（1）循環(huán)傳送檢錯法

同一信息源的信息周期性循環(huán)傳送。發(fā)送端把信息經抗干擾編碼后送入信道發(fā)送。接收端判斷有無錯碼，若無，則使用此數據，否則拋棄。（3）前向糾錯法發(fā)送端將信息經糾錯編碼發(fā)出。接收端接收到數據后進行糾錯譯碼。（4）混合糾錯前向糾錯與自動要求重傳的結合數據傳輸的差錯控制技術抗干擾編碼不可檢測和辨識：0－開；1－合可檢測和不可辨識：00－開；11－合可檢測和可辨識：000－開；111－合多種編碼方法1、奇偶校驗：奇偶指碼組中“1”的個數是奇數還是偶數1011001（1）1011001（0）2、水平一致校驗：3、水平垂直一致校驗：常用檢錯碼11100110001110100110101000011101100010000100110011101110110110001水平校驗碼元垂直校驗碼元（L行）小組（m列）①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩線性分組碼分組碼

分組碼是對長度為k的信息組，按一定的規(guī)則增加r位監(jiān)督位，組成長度為n＝k＋r的序列，記做(n,k)碼。分組碼中，碼字中1的個數稱為碼重。同一分組碼中任意2個碼字對應位上數字符號不同的位數稱為碼距。一個分組碼中碼字之間的最小距離叫做最小碼距dmin。1000000001110101110101001110574545線性分組碼糾錯原理若dmin≥l＋1，這種碼能檢出l個差錯：l≤dmin－1若dmin≥t＋1，這種碼能糾正t個差錯：最大似然譯碼原則：若接收到禁用碼，就將它與各許用碼比，與之碼距最小的就是其出錯前的碼字10000000011101011101010011100011000線性分組碼線性分組碼:(n,k)碼組(碼字):n=k+r,k信息碼長度,r監(jiān)督碼長度.

監(jiān)督碼由一組線性方程式算出,信息碼和監(jiān)督碼的關系成線性關系例子:(7,3)分組碼的7位用C6,C5,C4,C3,C2,C1,C0表示.校驗碼C4,C3,C2,C1,C0的計算公式:

C3=1*C6+0*C5+1*C4C2=1*C6+1*C5+1*C4C2=1*1+1*0+1*1=0C1=1*C6+1*C5+0*C4C0=0*C6+1*C5+1*C4信息組校驗位碼字0000000000000000111010011101010011101001110111010011101010011101001110101001110100111101001110100111101001110100循環(huán)碼循環(huán)碼是線性分組碼的一種。任一循環(huán)碼字循環(huán)一位仍為循環(huán)碼的一碼字循環(huán)碼的校驗位計算方法:(n,k)循環(huán)碼的信息組k位,校驗位有r=n-k位:例：M=(101)(1)M(x)=1*X2+0*X1+1*X0=X2+1(2)M(X)*Xr=(X2+1)X4=X6+X4(3)G(X)是Xn+1=X7+1的一個多項式為4階：X7+1=(X+1)(X3+X+1)(X3+X2+1) G(X)=(X+1)(X3+X+1)=X4+X3+X2+1或(X+1)

(X3+X2+1)=X4+X2+X+1(4)R(X)=(M(X)*Xr)%G(X)=1*X3+1*X2+0*X1+0*X0(5)F(X)=(101,1100)(1)信息多項式:M(X)=A1Xk-1+A2Xk-2+…+Ak-1X1+AkX0(2)求(n,k)循環(huán)碼的生成多項式G(X)。G(X)由式Xn+1進行因式分解得出。G(X)為r=n-k階多項式。(3)M(X)*Xr/G(X)的余式為R(X)，由R(X)可得校驗位(4)F(X)=M(X)*Xr+R(X)可得發(fā)送碼字。通信協(xié)議ISO參考模型傳輸介質應用層表示層會話層傳輸層網絡層數據鏈路層物理層應用層表示層會話層傳輸層網絡層數據鏈路層物理層網絡層數據鏈路層物理層物理層-RS232C(串口通信)(1)機械特性采用DB25連接器。一般DTE采用25針結構，DCE采用25孔結構。(2)電氣特性a、對電壓源的要求：當電阻在3kΩ～7kΩ之間時，輸出電壓為±（5V～15V）之間。電源輸出阻抗應大于300Ω。b、對終端的要求：終端負載的輸入阻抗在3kΩ～7kΩ之間。c、對邏輯電平的規(guī)定：采用負邏輯。數據0及控制線的接通狀態(tài)為＋5V～＋15V，數字1及控制線的斷開狀態(tài)為－5V～－15V。噪聲容限±(3～5V)。d、接口信息速率：<20kbpse、最大傳輸距離：15mf、采用非平衡接口電路。使用2根地線：1根是機殼地，1根是信號地。標準要求2根地線相互獨立，相互間應具有100Ω的絕緣阻抗。

串行通信

串行通信的物理實現 一般的串行通信端口（RS232）：9針DB91：數據載波檢測（DCD）2：接收（RXD）3：發(fā)送（TXD）4：數據終端準備（DTR）5：地（GND）6：數據設備準備好（DSR）7：請求發(fā)送（RTS）8：清除發(fā)送（CTS）9：振鈴指示（DELL）串行通信

25針串口DB258：數據載波檢測（DCD）3：接收（RXD）2：發(fā)送（TXD）20：數據終端準備（DTR）7：地（GND）6：數據設備準備好（DSR）4：請求發(fā)送（RTS）5：清除發(fā)送（CTS）22：振鈴指示（DELL）遠動通訊規(guī)約CDT(CyclicDigitalTransmit)：循環(huán)數字傳送方式以廠站為主動方，循環(huán)不斷地向調度端發(fā)送遙信、遙測、變位等數據。要求發(fā)送端與接收端始終保持嚴格同步，信息按照預先約定好的順序依次循環(huán)發(fā)送。Polling：問答式主站掌握通信的主動權，子站按主站的要求發(fā)送數據。IEC101,IEC102,IEC103：分布式網絡協(xié)議……（1）循環(huán)式遠動通信協(xié)議CDT(CyclicDigitalTransmit),時鐘嚴格同步同步字控制字信息字1…信息字n同步字…同步字：3組EB90H碼，48位控制字：說明本幀的類別、信息字節(jié)的長度、傳送的源地址、目的地址等。信息字攜帶具體的遠動數據。幀中可以沒有信息字。每種字都是6個字節(jié)48位（2）循環(huán)式遠動通信協(xié)議控制字節(jié)校驗碼幀類別幀長源站地址目的地址控制字幀結構EL控制字節(jié)SD0010E：擴展位,E=0是本協(xié)議定義的幀類別，E=1幀類別可以另外定義L：幀長定義，L=1表示有信息字；上行信息：S=1:源站地址有內容，源站地址代表子站號；D=1：目的站代表主站號下行信息：S=1:源站地址有內容，源站地址代表主站號；D=1：目的站代表子站號D=0:代表廣播令校驗碼：

CRC校驗根據前40位生成后8位，生成多項式：G(X)=X8+X2+X+1控制字內容（3）循環(huán)式遠動通信協(xié)議代碼上行E=0下行E=061H重要遙測(A幀)遙控選擇C2H次要遙測(B幀)遙控執(zhí)行B3H一般遙測(C幀)遙控撤銷F4H遙信狀態(tài)(D1幀)升降選擇85H電能脈沖計數值(D2幀)升降選擇26H事件順序紀錄(E幀)升降撤銷幀類別碼定義57H設定命令7AH設置時鐘0BH設置時鐘校正值4CH召喚子站時鐘3DH復歸命令9EH廣播命令（4）循環(huán)式遠動通信協(xié)議功能碼校驗碼信息數據b7b0信息字通用格式以遙測字為例：功能碼b7b0b15b14××b11….b8b7b0b15b14××b11….b8校驗碼遙測i遙測i+1每一遙測信息字包含2個遙測字一個遙測字占用2個字節(jié)，12位。其中b11是符號位，b15表示數據無效，b14表示數據溢出。（4）循環(huán)式遠動通信協(xié)議幀的傳送方式

(1)固定循環(huán)傳送(2)幀插入傳送(3)信息字隨機插入傳送對于傳送對時的子站時鐘返校信息、變位信息、遙控、升降命令返校信息，采用隨機插入傳送。變位、遙控、升降的返校應連續(xù)傳3遍，且必須在同一幀內、不許跨幀，若本幀不夠，就改到下一幀。子站時鐘返校只傳一遍。問答式遠動規(guī)約報文格式

主站－>子站子站－>主站RTU地址報文類型數據長度N數據……校驗碼校驗碼RTU地址ER報文類型數據長度N類別標志數據……校驗碼校驗碼RTU地址：目的站地址。FFH作為廣播地址報文類型說明報文的內容、類型。E：＝1表示有事件記錄＝0無事件記錄R：＝1表示自檢出錯＝0表示工作正常對重要報文采用16位校驗碼，一般報文采用8位校驗碼，確認報文與否認報文不帶校驗碼。問答式遠動規(guī)約主站功能報文類型代碼說明初始化參數設置設置模塊工作方式與參數03H規(guī)定模塊類別、掃描速度、死區(qū)范圍死區(qū)范圍04H設置死區(qū)范圍掃描周期11H設置每種模塊的掃描周期濾波系數13H設置濾波系數設置時鐘0CH查詢類類別詢問05H要求子站傳輸某種類別的數據重復詢問1AH主站未能收到子站的正確回應類別更新0BH強制刷新數據數據傳送0DH要求子站發(fā)送指定地址的數據召喚事件記錄（時標）0FH問答式遠動規(guī)約主站功能報文類型代碼說明管理控制類復位RTURESET01H啟動RTU掃描08H停止RTU掃描07H啟動I/O模塊掃描0AH停止I/O模塊掃描09H其他電源合閘確認12H帶返校遙控CTL1EH遙控操作時首先發(fā)送，子站回送返校后再發(fā)遙控執(zhí)行命令診斷報文DIA0EH診斷信道可靠性的報文問答式遠動規(guī)約子站功能

報文類型代碼說明肯定確認ACK06H已正確收到主站的命令或本站數據無變化否定確認NAK15H未能正確收到主站的命令回答類別詢問DATCAT1BH對ENQ的回應回答數據召喚DATREP1CH對DATREQ的回應電源合閘PWRUP16H子站剛上電后對主站的所有命令應答，直到主站發(fā)送PWRACK或RESET報文時標出現17H送SOE事件順序記錄模塊狀態(tài)變化18H診斷報文回送DIAG0EH回送診斷信道可靠性的報文問答式遠動規(guī)約(1)子站上電后收到主站報文，發(fā)送(電源合閘)(2)主站發(fā)送(電源合閘確認)應答，主站回復ACK(3)主站發(fā)送設置時鐘，掃描周期，死區(qū)范圍，濾波系數，設置模塊工作方式與參數等報文為子站建立工作方式(4)主站發(fā)送啟動RTU掃描和啟動I/O模塊掃描啟動子站掃描(5)主站發(fā)送類別詢問查詢數據，子站以回答類別詢問應答。若數據無變化，以ACK應答。(6)若有時標量出現，主站發(fā)送召喚事件記錄，子站以時標出現報文應答。(7)主站可發(fā)送數據傳送要求刷新數據，子站以回答數據召喚應答。通信過程遙控的一般過程遙控命令遙控令返校遙控令執(zhí)行（撤銷）執(zhí)行主站子站遙控命令傳輸過程調度實時網中的主要的國際標準

SDH（N×2M）SDH（155M）SPDnetSPTnet實時控制在線生產調度生產管理電力綜合信息實時VPN非實時VPN調度VPN信息VPN語音視頻VPNIP語音視頻SDH/PDH傳輸網調度專網SPDnet電力數據通信網SPTnet電力數據通信網絡業(yè)務關系

4、前置系統(tǒng)1多數據源的數據接入與RTU通信每個RTU可能有 兩個互為備用的通道兩臺前置機需要同時接收數據主前置機發(fā)送命令2通信模式是“多對多”的模式 兩臺前置機，多個RTU，多個通道一、前置系統(tǒng)概述-1一、前置系統(tǒng)概述-2上行數據的流程

RTU發(fā)送數據，調度中心接收數據上行數據的目標

在a、b通道中進行擇優(yōu)——通道切換

A、B前置機同時接收一、前置系統(tǒng)概述-3下行數據的流程 調度中心發(fā)送數據，RTU接收數據下行數據的目標

只接收主前置機的數據——前置機切換 向a、b通道同時發(fā)送一、前置系統(tǒng)概述-4雙機雙通道下的四種運行方式一、前置系統(tǒng)概述-5雙機單通道下的簡化方式一、前置系統(tǒng)概述-6前置系統(tǒng)需要完成的功能

調制解調雙通道切換雙機切換多串口接入串行通信（RS232）二、串行通信-1計算機的串行通信端口（RS232）使用串行通信的典型設備：MODEM二、串行通信-2串行通信的物理實現 一般的串行通信端口（RS232）：9針DB91：數據載波檢測（DCD）2：接收（RXD）3：發(fā)送（TXD）4：數據終端準備（DTR）5：地（GND）6：數據設備準備好（DSR）7：請求發(fā)送（RTS）8：清除發(fā)送（CTS）9：振鈴指示（DELL）二、串行通信-325針串口DB258：數據載波檢測（DCD）3：接收（RXD）2：發(fā)送（TXD）20：數據終端準備（DTR）7：地（GND）6：數據設備準備好（DSR）4：請求發(fā)送（RTS）5：清除發(fā)送（CTS）22：振鈴指示（DELL）特殊設備：如GPS等，端口定義非標準 以現場產品手冊為準二、串行通信-4串口線連接——三線法DB25－DB25DB9－DB9DB9－DB25嚴禁帶電拔插頭，至少一端斷開二、串行通信-5RJ45頭12345678

IIIIIIII

4、7：地

5.：Modem發(fā)送數據（TXD）

6.：Modem接收數據（RXD）或

4、7：地

2.：Modem發(fā)送數據（TXD）

3.：Modem接收數據（RXD）無標準，以MODEM說明書為準原則：收發(fā)相連、地相連二、串行通信-6基本概念碼元碼制數碼率(波特率)每秒傳送的碼元數信息傳輸速率：每秒傳輸的信息量（比特率） 對于二元碼制波特率＝比特率二、串行通信-7數據同步 數據同步的意義：接收雙方時鐘一致，同時發(fā)收。保證收發(fā)一致。1110101110010000……二、串行通信-8異步通信：

無信號時為高電平（1狀態(tài)）起始位為低電平（0狀態(tài)）數據位后根校驗位（也可以沒有）停止位為高電平（1狀態(tài)）停止位后可以有若干空閑位，高電平（1狀態(tài)）停止/空閑位后的電平下降（0）標志下一個字符的開始二、串行通信-9波特率每邏輯位對應的電平持續(xù)時間起始位邏輯01位數據位邏輯0或15位、6位、7位、8位校驗位邏輯0或11位或無停止位邏輯11位，1.5位或2位空閑位邏輯1任意數量串口通信參數二、串行通信-10例如：傳送8位數據45H（0100,0101B），奇校驗，1個停止位

異步通信的速率：若9600bps，每字符8位，1起始，1停止，無奇偶，則實際每字符傳送10位，則960字符/秒。三、通道板-1通道板——MODEM板電源電源電源電源正面背面12345678

IIIIIIII三、通道板-2數字調制與解調數據終端設備送出的原始數據信號（RS232:0/1）一般是頻率很低的信號，其能量或功率集中在0頻率附近，并具有一定的頻率范圍，這樣的信號稱為基帶信號。直接傳輸基帶信號稱為基帶傳輸。但是遠距離傳輸不能直接傳輸基帶數據，需要使用頻帶較窄的正弦波作為載波，用基帶信號對載波的某些參量進行控制，使這些參量隨基帶信號變化，該過程稱為調制。1110101110010000……三、通道板-3調制的幾種類型正弦波有幅度、頻率、相位三個參數，可以構成調幅、調頻、調相三種基本調制形式。數字調制分為線性調制和非線性調制。線性調制中、調制后信號與基帶信號頻譜結構相同，只是搬移了頻率位置，沒有新的頻率成分出現，振幅鍵控屬于線性調制。非線性調制則有新的頻率成分出現。頻移鍵控、相移鍵控屬于非線性調制。三、通道板-4振幅鍵控ASK振幅鍵控用載波的不同幅值表示表示二進制的0或1。比如用幅值0表示0，某一恒定幅值表示1。原理簡單，但易受干擾。移相鍵控PSK移相鍵控以載波信號的相位偏移表示二進制數。如0控制發(fā)出與已發(fā)出信號群相位相同的信號群表示，1控制發(fā)出與已發(fā)出信號群相位相反的信號群表示。在高速MODEM中，常使用90o，45o方式表示0和1。三、通道板-5移頻鍵控FSK發(fā)送端產生中心頻率f0，頻偏為f的兩個載波頻率f1＝f0＋f，f2＝f0－f，分別代表數字0和1。CCITTV.23規(guī)定低于600波特，中心頻率1500Hz，頻偏±200Hz；低于1200波特，中心頻率1700Hz，頻偏為±400Hz。用于電力線載波和微波通道的MODEM通常使用FSK。三、通道板-6通道板的技術參數頻率（Hz） 波特率 同/異步 正/反碼 發(fā)信電平 3000±150300

2865±200 600 2880±200 1200 同步 正碼 ＋10dBm 1700±400 2400 異步 反碼 -10dBm

1700±500 … 1500±200 1500±300 現場調節(jié)的參數——板上跳線/撥碼開關頻率、波特率（常用參數，必調）同異步（現在多為異步，同步很少見）發(fā)信電平（接收正常，發(fā)送不正常時需要考慮）三、通道板-7通道板現場接線RJ45（以手冊為準）12345678

IIIIIIII

4、7：地

5.：發(fā)送數據（TXD）

6.：接收數據（RXD）

3、4：模擬信號發(fā)送

5、6.：模擬信號接收四、切換柜-1切換換柜的主要功能 完成雙機切換和雙通道切換四、切換柜-2切換柜的組成方式切換柜中安裝多塊切換卡，每塊切換卡負責完成一個RTU（雙通道）的切換 切換柜具有單獨的通信口，接收前置機的命令電源電源電源電源四、切換柜-3雙通道切換方式

自動切換：根據雙通道中的信息量，如單位時間內接收到的碼元數量進行選擇，自動擇優(yōu)。 自動切換僅能判定通道有無信號。

命令切換：前置機根據需要，向切換柜發(fā)送命令數據，改變某個切換板（RTU通道）的運行方式。 命令切換能判定通道中信號的質量。例如：主前置機向切換柜發(fā)送數據：

EB90EB90EB90550101XX

表示第一個切換板（01）工作方式為第一種（01）用a通道

EB90EB90EB90550202XX

表示第二個切換板（02）工作方式為第二種（02）用b通道四、切換柜-4雙機切換方式

主備前置機發(fā)生改變時，主前置機向切換柜發(fā)送命令，所有切換板改變運行方式。如： 原來所有切換板工作方式為1或2，即A為主前置機。 當B切換為主前置機后，向切換柜發(fā)送命令：

EB90EB90EB905501030204…..

表示第一個切換板運行方式為3，第二個切換板運行方式為4等等。四、切換柜-5僅雙機切換的情況 不用考慮通道切換，因此所有的通道板僅有兩個方式前置機切換時，發(fā)送命令：

EB90EB90EB9055FF02XX FF表示廣播，所有的切換板都切換到02模式不用區(qū)分通道四、切換柜-6最新的技術方向：

用一塊通道板完成調制/解調和切換的全部功能。公用模塊提供與前置機的命令接口

電源電源電源電源四、切換柜-7通道板流程圖五、串口擴展裝置-1通信服務器 串口設備的網絡訪問五、串口擴展裝置-2五、串口擴展裝置-3前置機與串口擴展裝置的通信方式 串口擴展方式：TCP/IP方式

COM3192.10.10.168:4001 COM4192.10.10.168:4002 COM5 COM6 COM7 …… COM18192.10.10.168:4016

五、串口擴展裝置-4總體接線圖5、后臺系統(tǒng)SCADA:SupervisoryControlAndDataAcquisition-不是一個全面的控制系統(tǒng),主要是基于管理層面的-位于硬件頂層的軟件系統(tǒng),通過PLC,RTU等模塊于被控系統(tǒng)聯(lián)系-廣泛應用于工業(yè)的過程控制系統(tǒng)中-運行于DOS,VMS,UNIX,NT,LINUX等操作系統(tǒng)之上-是一種軟實時的控制系統(tǒng)，在電力系統(tǒng)中它是一個復雜的計算機群SCADA的位置電力系統(tǒng)SCADAActualFixedAccuratesimulation快照狀態(tài)估計拷貝電力系統(tǒng)AGCAVC在線閉環(huán)控制操作控制在線開環(huán)控制電力系統(tǒng)調度計劃、模擬和培訓離線分析和規(guī)劃培訓模式SCADA是調度的“眼”和“手”數據流分類控制任務分類SCADA系統(tǒng)平臺大型調度自動化系統(tǒng)配置路由器調度員工作站報表工作站運方工作站程序員工作站維護工作站網管工作站數據庫服務器數據采集服務器SCADA服務器數據通訊服務器WEB服務器DTS服務器DTS工作站模擬屏GPSGPSMODEMSPDnet安全II區(qū)安全III區(qū)SPTnet磁盤陣列終端服務器千兆/百兆交換機服務器路由器物理隔離高級應用服務器撥號服務器認證加密裝置前置系統(tǒng)主要功能：與變電站RTU的數據通信單機系統(tǒng)：1－1

實際系統(tǒng)：1－N前置系統(tǒng)——系統(tǒng)實時數據來源遠動通信技術傳統(tǒng)的遠動通信技術

——串行通信未來的通信方式－網絡通信采用光纖聯(lián)網技術，連接距離10-100公里基于網絡的數據采集和遠動傳統(tǒng)的通道切換方式使用通道切換柜通道切換柜中插入多塊通道切換板，所有的主備通道接入切換柜。

2N個輸入

2N個輸出現在的通道切換裝置使用智能通道板智能通道板是一種可編程的MODEM板。可以通過程序控制通道板在輸入的主備雙通道之間自動切換。前置機和通道板之間采用內部協(xié)議進行通信，可以在線向通道板發(fā)送控制命令。前置系統(tǒng)數據接入技術

RTU采用串行通信，前置系統(tǒng)需要接入大量的串行信號

必須提供某種設備，使前置機能夠訪問多個RS232串口

傳統(tǒng)的數據接入方式

——采用串口擴展設備

先進的數據接入方式

——采用通信服務器

采用通信服務器接入通信數據已成為SCADA系統(tǒng)的發(fā)展趨勢采用串口擴展設備接入數據串口擴展設備原理——串口擴展卡采用串口擴展設備接入數據采用通信服務器接入數據通信服務器標準的網絡設備，將串行設備連接到網絡，管理員給通信服務器分配一個IP地址，通信服務器自動為每個串口分配一個端口號。訪問串口－>訪問網絡設備，采用標準的TCP/IP協(xié)議，socket接口對每個串口，通信服務器提供高達230.4Kbps通信速率前置數據采集子網在前置工作站上安裝第三塊網卡。數據采集網上連接前置工作站和通信服務器組主流的服務器平臺

PC服務器

Unix服務器,Sun/HP主流的服務器操作系統(tǒng)

Unix Windows2000Server Linux主流的數據庫

MSSQLServer Oracle Sybase服務器系統(tǒng)——數據存儲中心調度員工作站——Window2000/XP其他人機工作站——維護、PAS分析等WEB發(fā)布服務器PC服務器Window2000ServerIIS服務操作系統(tǒng)(UNIX/LINUX,WindowsNT)和商用數據庫軟件結構實時數據庫人機交互系統(tǒng)軟總線(事件/通信服務)API模型建立WEB瀏覽系統(tǒng)安全與用戶管理拓撲分析及動態(tài)著色無功電壓控制…模擬操作統(tǒng)計計算告警歷史數據保存及查詢事故追憶遙控、遙調、對時數據采集系統(tǒng)軟件支持軟件應用軟件報表AGCSCADA系統(tǒng)數據流圖實時數據庫以關系庫為模板的、簡化了的、基于內存的數據庫標識名RTU點號數值田金2774線.末端有功金家?guī)X6610田金2774線.末端無功金家?guī)X675.0金西2774線.末端有功金家?guī)X681.0structalg{charszID[32];intnRTU;intnPNT;floatfVal;}alg[MX_ALG]tablealg{charszID[32];intnRTU;intnPNT;floatfVal;}DBA磁盤文件實時數據庫的映像直接物理地址訪問方式傳統(tǒng)關系庫訪問方式SCADA量測數據庫STATIONDEVICETYPEDEVICEDIGITALANALOGPULSECONTROLREGULATECONTROLDispQuality…Key,Point,..EngineDispQuality…UpperLimit,LowerLimit,…EngineDisp,HourDisp,PreHoyrDisp廠站(變電所,發(fā)電廠)設備類型(變壓器,母線,線路,開關…)設備(1#變,…)狀態(tài)量(開/合,啟/停)是否可控當前狀態(tài)質量位控制量Key值,點號,….模擬量(MW,MVA,kV,…)工程值當前值質量位調節(jié)量上界,下界,….脈沖量工程值當前值、小時電量、前一小時電量SCADA的基本功能（一）數據采集(DataAcquisition)遙控和遙調操作(Tele-control,Tele-adjust)告警(Alarm)記錄(Logging)事故追憶（PDR,PostDisturbanceReview）事件順序記錄（SOE,SequenceofEventRecording）統(tǒng)計、計算（Statistics,Calculation）SCADA的基本功能（二）雙機切換(Failover)人機會話(ManMachineInterface)報表(Report)網絡拓撲與動態(tài)著色(NetworkTopology,DynamicColoring)歷史數據存儲WEB瀏覽模擬盤驅動(MimicUpData)系統(tǒng)模型的建立工具SCADA的基本功能－數據預處理遙測量合理性校驗遙測值變化率合理性校驗遙測值的平滑濾波開關變位可信性校驗SCADA的基本功能－信息顯示和報警質量監(jiān)視安全限制監(jiān)視開關狀態(tài)停電監(jiān)視計劃值執(zhí)行情況設備狀態(tài)保護和自動裝置的動作狀態(tài)基于圖形界面的智能化支撐環(huán)境面向設備的圖形化、一體化建模歷史數據查詢SCADA信息顯示的例子－棒圖適合顯示機組出力，電壓等數據SCADA信息顯示的例子－餅圖適合顯示份額數據，如水電占總出力的份額，某機組出力占總出力的份額，等SCADA信息顯示的例子－曲線適合顯示某個量的變化趨勢，如系統(tǒng)負荷，頻率，電壓等。SCADA的基本功能－遙控和遙調操作避免誤操作返訊校驗畫面提示操作信息操作結果顯示智能化防誤操作調度錄音電話SCADA的基本功能－PDR，SOE記錄系統(tǒng)發(fā)生異常情況和事故發(fā)生的順序作用：事故后分析事故PDR：記錄事故前后一段時間間隔的重要實時數據。SOE：對事故時各種開關、繼電保護、自動裝置的狀態(tài)變化信號按時間順序排隊。要求精確的時鐘同步。EMS/DTS一體化系統(tǒng)數據流圖EMS應用軟件系統(tǒng)的數據流圖拓撲分析可觀測性分析網絡通信SCADADB遙信網絡結構母線模型SE結果實時狀態(tài)估計遙測歷史斷面歷史斷面保存超短期負荷預測預測數據外網等值在線潮流潮流結果靜態(tài)安全評定自動故障選擇最優(yōu)潮流校正對策分析在線故障計算智能化網絡建模靈敏度分析經濟評估分析量測系統(tǒng)分析維護短路容量掃描靜態(tài)電壓穩(wěn)定暫態(tài)穩(wěn)定分析短期負荷預測開停機計劃水火電發(fā)電計劃調度自動化系統(tǒng)發(fā)展趨勢標準化組件化原有系統(tǒng)的問題1、信息模型私有，無標準；2、訪問接口私有，可移植性差；3、協(xié)議私有，互操作性差。因此，如果要實現信息的集成和共享，則各信息孤島兩兩之間都需要開發(fā)專用的接口結果導致：1、不同供應商的軟件系統(tǒng)間集成困難；2、不同地區(qū)的電力部門間數據交換困難；3、隨著信息系統(tǒng)規(guī)模的增大，甚至同一供應商的不同軟件系統(tǒng)間集成也越來越困難。怎么辦？如何表達？如何交互？IEC61970-CIMIEC61970-CIS圖形交換草案(ScalableVectorGraphicsBased)國外研究進展

在1990年，美國電力科學研究院（EPRI）確立了CCAPI（控制中心應用程序接口）項目，EPRICCAPI項目的目標是：1、主要目標是形成一套導則或規(guī)范，以最小代價和無任何代碼改動就可以將一個新應用軟件安裝在正在運行之中的EMS系統(tǒng)中，就象在臺式機上安裝軟件包，或者在計算機中加塊內存，實現EMS應用軟件的“即插式”應用。2、最低目標是探討一種方法，以減少目前需要在EMS系統(tǒng)中安裝第三方軟件的工作量。2000年12月，在美國Orlando，ABB、SIEMENS、ESCA、GEHarris等國際大公司基于IEC61970的公共信息模型（CIM）進行了第一次互操作試驗獲得成功；2001年5月，在美國的LasVegas，ABB、SIEMENS、ESCA、GEHarris等國際大公司基于IEC61970的公共信息模型（CIM）進行了第二次互操作試驗獲得成功；2002年6月在美國進行了第三次互操作實驗，進行了XML文檔的合并，進行了潮流計算。2001年基于CIM的第二次互操作試驗圖示

國內研究情況2004年9月14~2004年9月16日在北京國調中心舉行了基于CISGDA接口的國內第五次互操作試驗?；緦崿F了基于XMLCIM模型的交換、合