遠(yuǎn)程測(cè)控終端系統(tǒng)RTU

匯報(bào)人：李芊芊指導(dǎo)老師：劉家軍副教授遠(yuǎn)程測(cè)控終端系統(tǒng)RTU

新技術(shù)及其應(yīng)用現(xiàn)在是1頁(yè)\一共有20頁(yè)\編輯于星期日摘要

摘要：分布式的網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)動(dòng)終端單元RTU（RemoteTerminalUnit）在功能、可靠性、易維護(hù)性方面顯現(xiàn)出其相對(duì)于傳統(tǒng)RTU的優(yōu)勢(shì)。下面介紹一種基于嵌入式Linux的分布式網(wǎng)絡(luò)RTU，它具有強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)通信功能和良好的開(kāi)放性。RTU不僅是一種數(shù)據(jù)采集和控制的終端裝置，它可以集成很多擴(kuò)展模塊成為變電站的信息處理核心平臺(tái)。特別是在分級(jí)電壓控制系統(tǒng)中，作為一級(jí)電壓控制的無(wú)功/電壓當(dāng)?shù)乜刂颇K完全可集成到網(wǎng)絡(luò)RTU中。這種模式一方面有利于與二級(jí)電壓控制系統(tǒng)協(xié)調(diào)，另一方面也方便維護(hù)并可有效降低投資成本。關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)RTU；Linux；變電站自動(dòng)化；開(kāi)放源代碼現(xiàn)在是2頁(yè)\一共有20頁(yè)\編輯于星期日Abstract

Abstract：DistributednetworkRTUisshowingitsmeritsinfunction,reliabilityandmaintenancecomparingtotraditionalone.AdistributednetworkRTUbasedonembeddedLinuxisdeveloped.Ithaspowerfulnetworkcommunicationabilityandanopenarchitecture.RTUisnotonlyadata-acquisitionandcontrolterminal,itcanalsoactasakernelinformationmanagementplatforminsubstation.Thevar/voltageregulatingmodule,integratedinRTUasthefirstlayerinlayeredvoltagecoontrolsystem,cancoordinatewiththesecondlayer,whichfacilitatesthemaintenanceandreducesthetotalinvestment.

Keywords:networkRTU;Linux;substationautomation;opensorcecode現(xiàn)在是3頁(yè)\一共有20頁(yè)\編輯于星期日3RTU應(yīng)用實(shí)例列舉目錄1RTU的發(fā)展及分類(lèi)2分布式網(wǎng)絡(luò)化RTU現(xiàn)在是4頁(yè)\一共有20頁(yè)\編輯于星期日RTU的發(fā)展

第一代——布線邏輯式RTU繼電器式、晶體管式、集成電路的遠(yuǎn)動(dòng)裝置所有功能由硬件電路完成。按預(yù)定的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)、使構(gòu)成裝置的各部分電路按固定的時(shí)間順序工作來(lái)完成預(yù)定的功能。

第三代——分布式網(wǎng)絡(luò)化RTU隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)及通信技術(shù)的飛速發(fā)展，分層分布式的自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，其特點(diǎn)是融站內(nèi)監(jiān)控功能、信號(hào)采集、遠(yuǎn)動(dòng)功能以及保護(hù)信息為一體的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。這也是我國(guó)變電站自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的方向。

第二代——集中式軟件化RTU保護(hù)與測(cè)控裝置相對(duì)獨(dú)立，通過(guò)通信管理單元能夠?qū)⒏髯孕畔⑺偷胶笈_(tái)或調(diào)度端計(jì)算機(jī)，采用集中方式管理。此階段內(nèi)RTU采用微機(jī)交流采樣技術(shù)，以微處理器為核心，對(duì)電網(wǎng)的電流、電壓進(jìn)行直接交流采樣，經(jīng)軟件運(yùn)算獲得各種電氣量。其特點(diǎn)是采樣中間環(huán)節(jié)少，精度高，穩(wěn)定性好。現(xiàn)在是5頁(yè)\一共有20頁(yè)\編輯于星期日從體系結(jié)構(gòu)上從采樣方式上從組屏方式上從結(jié)構(gòu)上串口RTU網(wǎng)絡(luò)RTU集中式RTU直流采樣RTU交流采樣RTU集中組屏RTU分散布置RTU機(jī)柜式RTU壁掛式RTU單元模塊化RTU等機(jī)箱式RTURTU的分類(lèi)分布式RTU現(xiàn)在是6頁(yè)\一共有20頁(yè)\編輯于星期日集中式RTU集中式RTU

?集中式RTU，各模塊之間均以并行總線相聯(lián)系，集中布置于一個(gè)機(jī)箱或機(jī)柜中；?集中式的微機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)裝置因采用單處理器，CPU負(fù)荷過(guò)重往往不能滿足要求；?采用并行總線的集中式遠(yuǎn)動(dòng)裝置也不便于采集不在同一現(xiàn)場(chǎng)的參數(shù)?，F(xiàn)在是7頁(yè)\一共有20頁(yè)\編輯于星期日分布式RTU分布式RTU

?分布式RTU能夠采集更多的開(kāi)關(guān)量、模擬量和電度信息，并且能夠控制更多路遙控和遙調(diào)；?分布式RTU能夠向更多的調(diào)度中心建立聯(lián)系，適用于各種通訊規(guī)約；提高了事件順序記錄（SOE）的站內(nèi)分辨率要求；?多CPU結(jié)構(gòu)、各模塊間以串行總線相互聯(lián)系的分布式RTU相比來(lái)說(shuō)更有優(yōu)勢(shì)。分布式RTU結(jié)構(gòu)示意圖現(xiàn)在是8頁(yè)\一共有20頁(yè)\編輯于星期日集中式RTU與分布式RTU對(duì)比與集中式RTU相比，分布式RTU具有以下優(yōu)點(diǎn)：a.成本降低就近安裝嵌入式的測(cè)控模塊，用少量簡(jiǎn)易的網(wǎng)線代替龐雜的二次電纜，將會(huì)大大節(jié)省變電站空間，降低成本。

b.安裝調(diào)試方便采用分布式RTU，降低了整體復(fù)雜性，能避免很多接線錯(cuò)誤和繁瑣的調(diào)試過(guò)程。當(dāng)變電站一次系統(tǒng)擴(kuò)建時(shí)，僅需增加相應(yīng)的測(cè)控單元，擴(kuò)充數(shù)據(jù)庫(kù)即可，而不影響已在線運(yùn)行的監(jiān)控系統(tǒng)的正常工作。

c.減少數(shù)據(jù)流程，提高系統(tǒng)的可靠性對(duì)于傳統(tǒng)的集中式RTU系統(tǒng)，如果RTU主機(jī)癱瘓，將使得整個(gè)RTU癱瘓，而分布式RTU則不存在這個(gè)問(wèn)題：每個(gè)分布式的模塊在網(wǎng)絡(luò)上都是一個(gè)獨(dú)立的模塊，不受其他模塊的影響，他們通過(guò)一個(gè)本地集線器接入整個(gè)網(wǎng)絡(luò)，從而增加了系統(tǒng)硬件配置的靈活性。

d.提供模塊之間的訪問(wèn)與控制通過(guò)網(wǎng)絡(luò)方式，可以輕易地實(shí)現(xiàn)各個(gè)模塊的互訪，從而增強(qiáng)了系統(tǒng)的擴(kuò)展性?，F(xiàn)在是9頁(yè)\一共有20頁(yè)\編輯于星期日串口RTU與網(wǎng)絡(luò)RTU串口RTU

傳統(tǒng)的串口式RTU受串口容量和傳輸速率的限制,成為系統(tǒng)傳輸網(wǎng)絡(luò)的瓶頸,不適應(yīng)電網(wǎng)運(yùn)行管理系統(tǒng)的發(fā)展需要。采用的串口聯(lián)接方式,傳輸速率只有2400bps。網(wǎng)絡(luò)RTU

網(wǎng)絡(luò)RTU將網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與RTU技術(shù)有效結(jié)合起來(lái),用以太網(wǎng)技術(shù)替代傳統(tǒng)的串行、并行總線技術(shù),結(jié)合基于網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)動(dòng)傳輸規(guī)約,全面改善通信容量和通信質(zhì)量。采用以太網(wǎng)聯(lián)接技術(shù),傳輸速率可達(dá)到10Mbps以上。NURTU網(wǎng)絡(luò)RTU+=現(xiàn)在是10頁(yè)\一共有20頁(yè)\編輯于星期日串口RTU與網(wǎng)絡(luò)RTU對(duì)比

1.目前，國(guó)內(nèi)分散式變電站自動(dòng)化系統(tǒng)，遠(yuǎn)動(dòng)終端系統(tǒng)大部分采用串行口通信方式（RS232，RS422，RS485總線等），存在著串行通信效率低、傳輸速率慢、易受干擾、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)少、通信距離受限制、通信方式不靈活以及不開(kāi)放等缺點(diǎn)。隨著系統(tǒng)規(guī)模的擴(kuò)大，系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性能將會(huì)急劇降低；抗干擾及糾錯(cuò)能力較差。2.RS-422/485接口的通信規(guī)約缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，使不同廠家生產(chǎn)的設(shè)備很難互聯(lián)，給用戶帶來(lái)不便。因此對(duì)控制網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)放性、實(shí)時(shí)性、快速性以及抗干擾性都有了更高的要求，傳統(tǒng)的串行通信方式已不能滿足這些要求了。3.由此可見(jiàn)，采用性能指標(biāo)更為先進(jìn)的微處理器芯片，選用更為嚴(yán)格、精確的算法以及開(kāi)放性、實(shí)時(shí)性和抗干擾性更高的控制網(wǎng)絡(luò)，研制性能好、精度高、功能全、自動(dòng)化程度高的電力系統(tǒng)遠(yuǎn)動(dòng)終端是十分必要的。它對(duì)進(jìn)一步提高變電站自動(dòng)化水平，增加電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)效益都將有十分重要的意義。

各國(guó)在電網(wǎng)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)方面多采用分層分布開(kāi)放式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)在是11頁(yè)\一共有20頁(yè)\編輯于星期日RTU應(yīng)用實(shí)例---HYR03型RTU的新技術(shù)應(yīng)用Linux優(yōu)點(diǎn)：a.功能強(qiáng)大b.成本低廉c.安全可靠

Linux是一種以微內(nèi)核為基礎(chǔ)、完全內(nèi)存保護(hù)、多任務(wù)多進(jìn)程的操作系統(tǒng)。支持廣泛的計(jì)算機(jī)硬件，程序源代碼全部公開(kāi)，擁有龐大的開(kāi)發(fā)者。Linux還提供強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能和圖形界面。從成熟操作系統(tǒng)的多任務(wù)、實(shí)時(shí)性、穩(wěn)定性等指標(biāo)的綜合考慮，Linux操作系統(tǒng)具有很好的優(yōu)勢(shì)，通過(guò)對(duì)Linux內(nèi)核進(jìn)行適當(dāng)?shù)牟眉艉驼?，作為RTU的操作平臺(tái)。1Linux操作平臺(tái)技術(shù)現(xiàn)在是12頁(yè)\一共有20頁(yè)\編輯于星期日RTU的遙信、遙測(cè)、遙控、遙調(diào)功能的實(shí)現(xiàn)涉及4種硬件模塊，即定時(shí)器板、開(kāi)關(guān)量輸入采集板、繼電器輸出板和CAN總線接口板。內(nèi)核設(shè)備文件模塊流程圖現(xiàn)在是13頁(yè)\一共有20頁(yè)\編輯于星期日內(nèi)核設(shè)備文件模塊流程圖（c）立即事件例程流程現(xiàn)在是14頁(yè)\一共有20頁(yè)\編輯于星期日系統(tǒng)主要模塊流程圖現(xiàn)在是15頁(yè)\一共有20頁(yè)\編輯于星期日交流采樣模塊是獨(dú)立設(shè)備，帶有標(biāo)準(zhǔn)的雙CAN總線接口，實(shí)現(xiàn)遙測(cè)功能。雙CAN總線可與任何帶標(biāo)準(zhǔn)CAN接口的自動(dòng)化智能設(shè)備組成控制網(wǎng)絡(luò)。CAN控制網(wǎng)與主機(jī)通過(guò)CAN適配卡完成數(shù)據(jù)交換和通信，采用DeviceNet協(xié)議，以達(dá)到數(shù)據(jù)傳輸安全、可靠的目的。2現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)現(xiàn)在是16頁(yè)\一共有20頁(yè)\編輯于星期日RTU擴(kuò)展模塊嵌入式測(cè)控模塊通信管理模塊RTU擴(kuò)展模塊1.電壓無(wú)功綜合控制塊（VQC）優(yōu)點(diǎn)：降低成本；易實(shí)現(xiàn)與控制中心的通信與協(xié)調(diào)2.本地監(jiān)控模塊優(yōu)點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)一次接線圖及其實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示和系統(tǒng)的配置和查詢3.保護(hù)設(shè)置模塊優(yōu)點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)在線查詢和修改保護(hù)數(shù)據(jù)，方便繼保維護(hù)4.遠(yuǎn)程維護(hù)優(yōu)點(diǎn)：利用Linux的網(wǎng)絡(luò)功能，輕易實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程維護(hù)：文本方式登錄、圖形登陸、數(shù)據(jù)文件和系統(tǒng)配置文件傳輸現(xiàn)在是17頁(yè)\一共有20頁(yè)\編輯于星期日結(jié)論分布式的網(wǎng)絡(luò)RTU在功能、可靠性、易維護(hù)方面顯現(xiàn)優(yōu)勢(shì)，RTU可以集成很多擴(kuò)展模塊成為變電站的信息處理核心平臺(tái)。Linux操作系統(tǒng)性能可靠穩(wěn)定，其內(nèi)核經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)牟眉?，能適用于高性能RTU的操作系統(tǒng)，對(duì)開(kāi)發(fā)復(fù)雜的、多任務(wù)的RTU應(yīng)用軟件帶來(lái)很大便利。

基于現(xiàn)場(chǎng)總線的分布式硬件結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備級(jí)的控制網(wǎng)絡(luò)，使自動(dòng)化系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性進(jìn)一步提高?，F(xiàn)在是18頁(yè)\一共有20頁(yè)\編輯于星期日參考文獻(xiàn)[1]嚴(yán)亞勤等.基于嵌入式Linux的網(wǎng)絡(luò)RTU[J].電力自動(dòng)化設(shè)備，2004,24(9),27-29.[2]林知明等.HYR03型RTU的新技術(shù)應(yīng)用[J].電力自動(dòng)化設(shè)