電力系統(tǒng)遠(yuǎn)動終端RTU方案設(shè)計(jì)2_第1頁
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文檔簡介

1、個人資料整理僅限學(xué)習(xí)使用淺談電力系統(tǒng)遠(yuǎn)動終端RTU方案的設(shè)計(jì)摘要: 電力遠(yuǎn)動終端 RTU系統(tǒng)是電力調(diào)度自動化系統(tǒng)的核心部分,是計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)信息通信、狀態(tài)自動檢測等技術(shù)相互協(xié)調(diào)配合形成的能夠?qū)﹄娏┡潆姼鳝h(huán)節(jié)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)視和控制的綜合智能操作系統(tǒng)。在分析電力特性參數(shù)測量和計(jì)算方法的基礎(chǔ)上,對電力遠(yuǎn)動終端RTU系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)的分析總結(jié)。電力遠(yuǎn)動終端 RTU大大提高電力系統(tǒng)自動化調(diào)度與管理水平,保障供配電系統(tǒng)高效穩(wěn)定的運(yùn)行。關(guān)鍵詞 :電力系統(tǒng);遠(yuǎn)動終端RTU;交流采樣電力系統(tǒng)遠(yuǎn)動終端把電網(wǎng)中分布在不同區(qū)域的發(fā)電廠、輸電線路、變電站等聯(lián)合成一個有機(jī)整體,進(jìn)行統(tǒng)一的電力生產(chǎn)和調(diào)度分配1 。電力系統(tǒng)

2、調(diào)度運(yùn)行中心可以實(shí)時根據(jù)系統(tǒng)中電力負(fù)荷特性動態(tài)調(diào)節(jié)各發(fā)電廠、各分支線路、各終端變配電設(shè)備的運(yùn)行工況,以統(tǒng)一調(diào)度實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)高效經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行,達(dá)到無人( 或少人 >值守的綜合自動化調(diào)度運(yùn)行的目的。遠(yuǎn)動終端RTU應(yīng)用數(shù)據(jù)信號遠(yuǎn)程通信監(jiān)控技術(shù)實(shí)時對電力系統(tǒng)中各運(yùn)行電氣設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和T況特性進(jìn)行動態(tài)監(jiān)視和操控,實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)調(diào)度中心對電氣設(shè)備進(jìn)行遙信、遙測、遙控、遙調(diào)的“四遙”功能。b5E2RGbCAP1 電力特性參數(shù)的測量11 交流采樣技術(shù)電力運(yùn)行特性電參量的采樣方法包括直流采樣和交流采樣兩種基本方法。直流采樣技術(shù)由于在特性參量數(shù)據(jù)采集過程中容易受到外部干擾產(chǎn)生巨大的誤差,同時該方法在采樣數(shù)據(jù)精

3、度、實(shí)時性、穩(wěn)定性等方面都很難滿足現(xiàn)代智能遠(yuǎn)程自動化監(jiān)視和控制的需求,而交流采樣技術(shù)可以按照一定的數(shù)學(xué)運(yùn)行邏輯動態(tài)采集被測電參量的瞬時數(shù)據(jù)信息,并通過對應(yīng)的DSP數(shù)據(jù)處理單元獲得準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)信號,實(shí)現(xiàn)對電力系統(tǒng)中各變配電設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)視和控制。p1EanqFDPw12頻率值測量1 / 7個人資料整理僅限學(xué)習(xí)使用頻率是電能質(zhì)量水平衡量的一個重要參數(shù)指標(biāo)。頻率數(shù)據(jù)信號是通過動態(tài)采集系統(tǒng)中的電壓信號后然后利用對應(yīng)的邏輯運(yùn)算轉(zhuǎn)換而來。信號采集電路在獲得系統(tǒng)中電壓互感器二次側(cè)遠(yuǎn)傳過來的實(shí)時電壓信號后,就會先將信號經(jīng)過低通濾波器進(jìn)行高次干擾信號剔除,然后將過濾后的電壓信號送人到信號比較電路中與系統(tǒng)預(yù)設(shè)電壓基準(zhǔn)

4、值進(jìn)行比較后形成對應(yīng)的方波信號數(shù)據(jù),通過 Ds瞰據(jù)處理單元實(shí)時分析判斷就能獲得系統(tǒng)實(shí)時的頻率信號 f 的值,其具體表達(dá)式可以表示為: DXDiTa9E3df=式 (1> 中, data- 為系統(tǒng)所采集到的相臨兩次負(fù)跳變間DSP信號數(shù)據(jù)值 (data,data,>之差。 RTCrpUDGiT13 系統(tǒng)實(shí)時電流和電壓值測量電力系統(tǒng)中的電流和電壓值均具有周期波動特陛,為了獲得電流和電壓的瞬時分量值,采用傅里葉變換將瞬時電流f( 力和電壓“ (f> 值轉(zhuǎn)換成由直流基準(zhǔn)分量和各次傅立葉級數(shù)兩部分共同組成,其具體表達(dá)式為:i(t>=I+(2>u(t>=U+式 (2>

5、; 中, I,U , 一分別為電力系統(tǒng)中電流和電壓的直流分量。k為第 k級分量。2 電力系統(tǒng)遠(yuǎn)動終端RTU系統(tǒng)21系統(tǒng)邏輯拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為了實(shí)現(xiàn)對電力系統(tǒng)中各電氣設(shè)備的狀態(tài)和運(yùn)行工況特性的實(shí)時監(jiān)測和控制,需要將現(xiàn)場電氣設(shè)備的狀態(tài)信號和控制信號通過信號測量模塊按照交流測量方法進(jìn)行分析轉(zhuǎn)換后形成對應(yīng)的信號數(shù)據(jù),然后經(jīng)過數(shù)據(jù)通信通道傳輸?shù)竭h(yuǎn)方的2 / 7個人資料整理僅限學(xué)習(xí)使用調(diào)度中心,便于調(diào)度運(yùn)行管理人員進(jìn)行統(tǒng)一電能分配調(diào)度,其基本的邏輯工作拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖 1所示。 5PCzVD7HxA22 信號測量模塊從圖 1可知,信號測量模塊主要對電力系統(tǒng)中各現(xiàn)地單元進(jìn)行實(shí)時信號的采集,并通過檢測模塊內(nèi)部的 DSP數(shù)

6、據(jù)處理單元按照前面所述的交流采樣信號轉(zhuǎn)換關(guān)系轉(zhuǎn)換成系統(tǒng)實(shí)時的電參量數(shù)據(jù)信息。信號測量模塊還可以將遠(yuǎn)方調(diào)度中心發(fā)出的調(diào)度命令轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的控制信號直接作用在各執(zhí)行機(jī)構(gòu)上完成對現(xiàn)地電氣設(shè)備的遠(yuǎn)程控制。jLBHrnAILg23 通信主控模塊從 RTU總體設(shè)計(jì)的要求考慮,可以把通信主控模塊分為 CAN總線接口、并串?dāng)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、可視化人機(jī)互通界面、掉電數(shù)據(jù)保存等多個部分,其具體邏輯結(jié)構(gòu)如圖 2所示:3 / 7個人資料整理僅限學(xué)習(xí)使用1>CAN總線接口。 CAN總線是電力系統(tǒng)遠(yuǎn)動終端RTU進(jìn)行數(shù)據(jù)信息通信的主干網(wǎng)絡(luò),采用分散分布邏輯拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以實(shí)時采集安裝在不同位置電氣設(shè)備的動態(tài)信息。 CAN總線接口主

7、要實(shí)現(xiàn)通信主控模塊與CAN總線進(jìn)行實(shí)時通信獲得遠(yuǎn)程信號測量模塊所采集到的實(shí)時信號數(shù)據(jù),并經(jīng)內(nèi)部DSP數(shù)據(jù)處理單元轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的數(shù)據(jù)信號傳輸給遠(yuǎn)方調(diào)度中心,供運(yùn)行人員制定相應(yīng)的調(diào)度計(jì)劃。xHAQX74J0X2 )并一串?dāng)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。電力系統(tǒng)所采集到的實(shí)時信號需要通過并一串?dāng)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換單元將各類數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)能夠識別的數(shù)據(jù),然后供超遠(yuǎn)距離或有內(nèi)部局域網(wǎng),可采用網(wǎng)絡(luò)傳輸方式,通過網(wǎng)絡(luò)傳輸線傳輸監(jiān)控視頻信號和控制信號,利用網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控軟件對監(jiān)控信號進(jìn)行監(jiān)控,但由于受網(wǎng)絡(luò)帶寬和視頻壓縮比的限制,圖像效果難于確保。監(jiān)控點(diǎn)多、點(diǎn)位分散、傳輸距離較近的廠礦,由于存在較嚴(yán)重的擾源,宜采用“一線通”傳輸方式。這樣,可大大

8、減少電纜使用量,節(jié)約經(jīng)費(fèi)開支。監(jiān)控點(diǎn)較多且分散、傳輸距離遠(yuǎn)、具有相對獨(dú)立性的室外監(jiān)控系統(tǒng),考慮其室外特點(diǎn),氣候、環(huán)境復(fù)雜、易遭雷擊等受外界影響較大,宜選用光纜傳輸方式。 LDAYtRyKfE3 光纜傳輸?shù)奶攸c(diǎn)及原理4 / 7個人資料整理僅限學(xué)習(xí)使用光纜傳輸系統(tǒng)主要由產(chǎn)生光信號的光發(fā)射機(jī)、攜帶光信號的傳輸光纜和接受光信號的光接收機(jī)組成。光發(fā)射機(jī)的核心器件是激光二極管(LD>或注入型二極(ILD> ,發(fā)出光信號沿光媒體傳播,實(shí)現(xiàn)電一光轉(zhuǎn)換。目前A M光發(fā)射機(jī)一般采用分布反饋式 (DFB>激光器。這是一種單模 :作激光器,具有良好的噪聲性能、線性和互調(diào)性能。因此,可用多頻道A M組

9、合信號直接調(diào)制。 A M光纜系統(tǒng)中均使用單模光纜做傳輸媒介,其傳輸損耗: 常小。光接收機(jī)一般采用光電二極管 (PIN PD>作為光電轉(zhuǎn)換器件,實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換已有較好的靈敏度和較高的接收電平,輸入光功率范圍在0dBmV 10dBmv之間。整個 AM光纜干線傳輸?shù)膸捘壳翱勺?1GHZ。Zzz6ZB2Ltk光纜傳輸?shù)奶攸c(diǎn):1>單模光纖在波長 1 3lmm或 1 55rrml 時光速的低損耗窗口,每公里衰減可做到 0 2dB04dB以下,是同軸電纜每公里損耗的 l 。因此,模擬光纖多路電視傳輸系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn) 20kin 無中斷傳輸。目前,通過一根光纖可傳輸幾十路以上的視信號,如果采用多芯光纜,

10、則容量成倍增長。光纖傳輸不像同軸電纜那樣需要相當(dāng)多的中繼放大器,因而沒有噪聲和非線性失真疊加。dvzfvkwMI1圖 3 光纜5拓/撲7圖個人資料整理僅限學(xué)習(xí)使用2>光纜具有細(xì)而輕、拐彎半徑小、抗腐蝕、不怕潮、溫度系數(shù)小,基本上不受外界溫度變化的影響,從而保證了傳輸信號的質(zhì)量。光纜相對無線電、電機(jī)或相鄰電纜的電噪聲,具有較大的阻抗,免受電噪聲干擾,不受電磁干擾,因而適合有強(qiáng)電磁干擾和電磁輻射的環(huán)境中。光纜多路視頻傳輸系統(tǒng)保密性好,傳輸信號不易竊取,因此適合保密系統(tǒng)使用。某大學(xué)校園監(jiān)控系統(tǒng)光纜拓?fù)鋱D( 圖3>。rqyn14ZNXI4 結(jié)束語本文通過對監(jiān)控系統(tǒng)常用的幾種信號傳輸方式的優(yōu)

11、缺點(diǎn)比較,針對室外監(jiān)控系統(tǒng)布點(diǎn)多而分散、系統(tǒng)大而復(fù)雜、受氣候環(huán)境影響大的特點(diǎn),從中選擇最佳方案一一光纜傳輸方式。需要指出的是,電纜雖然作為室外監(jiān)控系統(tǒng)傳輸有許多優(yōu)勢,但不能簡單認(rèn)為只要選擇電纜傳輸形式,就可確保監(jiān)控系統(tǒng)的圖像質(zhì)量及運(yùn) EmxvxOtOco行效果。因?yàn)?,即使選擇光纜作為傳輸方式,如果光纜的規(guī)格和型號、光端機(jī)的品牌的選擇不當(dāng),同樣也達(dá)不到預(yù)期效果。因此,一套良好的監(jiān)控系統(tǒng)裝置,必須充分考慮系統(tǒng)的各個部分和各個環(huán)節(jié)。SixE2yXPq5參考文獻(xiàn)1 肖湘寧 . 電能質(zhì)量分析與控制 M. 北京 : 中國電力出版社 ,2004.2 程浩忠 . 電能質(zhì)量 M. 北京 : 清華大學(xué)出版社 ,2

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