第三章-遠(yuǎn)動(dòng)終端

1、電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化,第三章 遠(yuǎn)動(dòng)終端,第三章 遠(yuǎn)動(dòng)終端,第一節(jié) 遠(yuǎn)動(dòng)終端的功能 第二節(jié) 遠(yuǎn)動(dòng)終端硬件和軟件配置 第三節(jié) 遙測信息采集電路 第四節(jié) 遙信信息采集原理 第五節(jié) 遙控輸入與輸出 第六節(jié) 遙調(diào)輸入與輸出,本章學(xué)習(xí)目標(biāo),RTU的定義、變電中的存在形態(tài)、基本功能 四遙的具體含義 開關(guān)量輸入/輸出原理及構(gòu)造電路 遙測、遙信采集的具體措施 遙控與遙調(diào)的原理及過程 遙控的可靠性措施,遠(yuǎn)動(dòng)裝置的相關(guān)知識,基本概念,1.調(diào)度端、廠站端 遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)把調(diào)度控制中心與發(fā)電廠、變電站聯(lián)系了起來。一般我們稱調(diào)度控制中心為調(diào)度端，另一側(cè)為廠站端。 2.控制站、被控站 從遠(yuǎn)動(dòng)角度看，調(diào)度端為控制站，廠站端為被控站。

2、遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)由控制站，被控站及遠(yuǎn)動(dòng)信道等組成。,RTU定義,定義1：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。 定義2：被控站內(nèi)按“規(guī)約”完成遠(yuǎn)動(dòng)數(shù)據(jù)采集、處理、發(fā)送、接收以及輸出執(zhí)行等功能的設(shè)備，習(xí)慣上稱遠(yuǎn)程終端。 遠(yuǎn)動(dòng)裝置=遠(yuǎn)方終端=遠(yuǎn)動(dòng)終端=RTU（Remote Terminal Unit）。,1、描述性定義方法 （as description） 通過對事物內(nèi)在屬性的完整描述來定義的事物。 2、歸因化定義方法（as ascription） 用事物的外在行為和功能來說明事物的。 ,RTU在調(diào)度系統(tǒng)中的地位,上傳下達(dá),變電站中的RTU使用方式遠(yuǎn)動(dòng)RTU方式,

3、該方式僅在原常規(guī)有人值班變電站的基礎(chǔ)上,在RTU中增加了遙控、遙調(diào)功能。站內(nèi)仍保留傳統(tǒng)的控制屏、指示儀表等設(shè)備。所有信息由RTU集中采集、遙控遙調(diào)指令通過RTU輸出。 在國內(nèi)，較早建成。實(shí)行無人值班的變電站由于受當(dāng)時(shí)情況的限制往往采用這種方式。 在現(xiàn)階段新建的無人值班變電站已不再采用這種方式。,xyRTU產(chǎn)站遠(yuǎn)動(dòng)終端,采用微處理器和數(shù)字信號處理技術(shù)，連續(xù)對各母線電壓、主變壓器各側(cè)電流、各線路電流進(jìn)行采樣，同時(shí)采集變電站內(nèi)相應(yīng)開關(guān)和刀閘狀態(tài)、變壓器擋位、保護(hù)信號、電度量脈沖信號和數(shù)字量信號以及控制命令的狀態(tài)信息，實(shí)現(xiàn)遙測、遙信、電度量和BCD碼等的采樣接收并向上級傳送，同時(shí)接受上級的指令完成遙控

4、、遙調(diào)輸出的功能。,變電站中的RTU細(xì)部,變電站中的RTU使用方式監(jiān)控集成,全新的自動(dòng)化方式 這種方式的最大特征是將站內(nèi)當(dāng)?shù)乇O(jiān)視功能、信息采集、遠(yuǎn)動(dòng)功能以及保護(hù)信息結(jié)合為一個(gè)統(tǒng)一的整體，完全取消了傳統(tǒng)的集中控制屏，二次回路極為簡單，控制電纜大量減少，這是當(dāng)今各種電壓等級變電站自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展方向。RTU的采集、執(zhí)行功能分散化。 與變電站自動(dòng)化技術(shù)相輔相成。,變電站中的RTU使用方式監(jiān)控集成,110kV變電站分層分布式綜合自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖,RTU發(fā)展過程-基于電量變送器的直流采樣RTU,第一階段RTU采用常規(guī)電量變送器方式，各待測模擬量通過變送器模擬運(yùn)算轉(zhuǎn)換為直流信號，RTU采用直流采樣技術(shù)

5、，對來自變送器的直流信號采樣并進(jìn)行簡單的標(biāo)量/工程量轉(zhuǎn)換。,發(fā)展過程-基于交流采樣的微機(jī)型RTU,第二階段RTU采用了微機(jī)交流采樣技術(shù)，以微處理器為核心，對電網(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，目前在電網(wǎng)中投運(yùn)的RTU基本上都采用了這種技術(shù)。,發(fā)展過程-與變電站自動(dòng)化技術(shù)結(jié)合,與變電站自動(dòng)化技術(shù)結(jié)合的RTU方式（遠(yuǎn)動(dòng)服務(wù)器、通訊機(jī)）。,第二節(jié) 遠(yuǎn)動(dòng)終端的功能,電力系統(tǒng)的三種數(shù)據(jù)采集方式： 故障錄波，SCADA，PMU,一、遠(yuǎn)動(dòng)終端的功能,1、遠(yuǎn)方功能 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。 2、本地功能

6、,遙測（YC，Tele-measurement）,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）。 P、Q、U、I、檔位、溫度等，容量達(dá)幾十到上百個(gè)（路）。 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。 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）,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)度中心（上傳）。 斷路器和隔離刀閘的位置信號 繼電保護(hù)和自動(dòng)裝

7、置的位置信號 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）,調(diào)度中心發(fā)給RTU的改變設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的命令。 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）,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。 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)事件順序記錄,實(shí)時(shí)檢測遙信變位（YXBW）（帶時(shí)標(biāo)的遙信）。 變位時(shí)刻、變位設(shè)備序號、變位狀態(tài)等組成SOE。,SOE：Sequence

8、Of Event recording,事故數(shù)據(jù)事故追憶,凍結(jié)某時(shí)刻全網(wǎng)的重要的遙測點(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。,PDR：Post Disturbance Review,時(shí)間斷面,統(tǒng)一時(shí)鐘,具有對時(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)。 GPS對時(shí)系統(tǒng) 北斗對時(shí)系統(tǒng),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,基本遠(yuǎn)動(dòng)任務(wù)配套標(biāo)準(zhǔn)IEC 60870-5-101/104 (簡稱101/104規(guī)約) CD

9、T、Polling規(guī)約 IEC 61850系列,當(dāng)?shù)毓δ?RTU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┑腃RT可顯示RTU采集的四遙、YXBW等信息。 漢字報(bào)表打?。簩?shí)現(xiàn)三類打印：定時(shí)打印、事件記錄打印和召喚打印。,當(dāng)?shù)毓δ? 本機(jī)鍵盤顯示器：RTU自帶的操作面板，實(shí)現(xiàn)循測、定測、選測和顯時(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。,第二節(jié) 遠(yuǎn)動(dòng)終端硬件與軟件配置,1單CPU的RTU硬件、軟件構(gòu)成 2. 多CPU的RTU硬件、軟件構(gòu)成,單CPU的RTU硬件、軟件構(gòu)成

10、, 系統(tǒng)部分：CPU、總線、RAM、EPROM、定時(shí)器/記數(shù)器、中斷控制器、串行通信接口等。 人機(jī)聯(lián)系：打印機(jī)、顯示器、鍵盤。 輸入/輸出電路（可編程接口芯片）：輸入電路包括：YC、YX、DI、DD；輸出包括：YK、YT 通過系統(tǒng)總線連接。,單CPU的RTU硬件、軟件構(gòu)成,1集中式微機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)裝置 集中式RTU采用的并行總線一般有三種： （1）796總線（Multibus）。 （2）STD總線。 （3）PCI總線。,單CPU的RTU硬件、軟件構(gòu)成,單CPU的RTU硬件、軟件構(gòu)成,單CPU的RTU硬件、軟件構(gòu)成,軟件組成： 主程序：系統(tǒng)初試化、人機(jī)聯(lián)系等 中斷服務(wù)程序：完成RTU 輸入/輸出（時(shí)鐘、

11、A/D 服務(wù)程序、通信發(fā)送/接收中斷等）,多CPU的RTU硬件、軟件構(gòu)成,多CPU的RTU硬件組成, 主控系統(tǒng)：管理各個(gè)子系統(tǒng)、人機(jī)聯(lián)系、調(diào)度通信 若干子系統(tǒng)：每個(gè)子系統(tǒng)單獨(dú)CPU，包括YC、YX、YC、YT、DI、DD 等子系統(tǒng)。 I/O 總線連接主控系統(tǒng)和各個(gè)子系統(tǒng) ,多CPU的RTU軟件構(gòu)成,單獨(dú)子系統(tǒng)： 主程序若干中斷服務(wù)程序組成 主控程序：與子系統(tǒng)的通信程序、調(diào)度通信程序、數(shù)據(jù)處理、人機(jī)聯(lián)系程序 功能子系統(tǒng)：與主系統(tǒng)通信發(fā)送/接收、輸入/ 輸出程序等。,第三節(jié) 遙測信息采集,1、模擬量遙測信息及其來源 1）模擬量、數(shù)字量、脈沖量 （對應(yīng)的實(shí)際物理量） 2）采集系統(tǒng)一般電路 具體實(shí)現(xiàn)電

12、路,模擬量越閾傳送,1）要解決的問題：減少數(shù)據(jù)傳送量，提高裝置效率和信道利用率 2）“變化值”，“閾值”“相對區(qū)間”概念。,3、電能量信息的采集,（1）脈沖累計(jì) 計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn) （2）讀取計(jì)數(shù)值 讀取中需要注意的問題： 計(jì)數(shù)器讀取中存在變化的問題 解決方案： 雙計(jì)數(shù)器：主計(jì)數(shù)器 副計(jì)數(shù)器 主計(jì)數(shù)器負(fù)責(zé)對輸入的電能進(jìn)行累計(jì)計(jì)數(shù)；副計(jì)數(shù)器平時(shí)隨著主計(jì)數(shù)器更新，兩者數(shù)據(jù)保持一致。,檢測脈沖跳變的脈沖輸入電路,調(diào)度系統(tǒng)讀取電度的方法,（1）向全系統(tǒng)發(fā)出統(tǒng)一“電度凍結(jié)”命令。 （2）RTU的反應(yīng) 副計(jì)數(shù)器停止工作 主計(jì)數(shù)器繼續(xù)計(jì)時(shí) （3）調(diào)度端依次讀取各RTU電度 （4）調(diào)度端向全系統(tǒng)發(fā)出“電度解凍”命令

13、（5）RTU副計(jì)數(shù)器使用主計(jì)數(shù)器的電能數(shù)據(jù)進(jìn)行更新，保持與主計(jì)數(shù)器同步。,數(shù)字量輸入,為什么會(huì)出現(xiàn)數(shù)字量？ 需要解決的關(guān)鍵問題 信號隔離 信號電平匹配 衍生出輔助控制,數(shù)字量輸入,事故追憶,為了分析事故，要求在一些影響較大的開關(guān)發(fā)生事故跳閘，不僅把事故瞬間及事故以后，而且包括事故發(fā)生前一段時(shí)間的有關(guān)遙測量記錄下來送往調(diào)度端。,事故追憶,事故前2個(gè)遙測數(shù)據(jù)，事故后3個(gè)遙測數(shù)據(jù)，采用”FIFO“方式存放。0號存儲(chǔ)當(dāng)前數(shù)據(jù)。 方案1：整體移動(dòng) 方案2：構(gòu)造環(huán)形緩沖區(qū),第四節(jié) 遙信信息采集原理,1、遙信信息的來源,位置狀態(tài) 動(dòng)作狀態(tài) 運(yùn)行狀態(tài) 其他狀態(tài)： 如大門 防護(hù)欄狀態(tài),2、遙信采集電路,狀態(tài)值可

14、以轉(zhuǎn)換成輔助觸點(diǎn)或是信號繼電器觸點(diǎn)的位置信號。 遙信采集電路考慮因素 抗干擾（隔離 濾波） 電平轉(zhuǎn)化（滿足采集系統(tǒng)要求）,2、遙信采集電路(開關(guān)量輸入回路),2、遙信采集,返回本節(jié),2、遙信采集,1處理原理 （1）異或運(yùn)算判斷變位開關(guān)號。 （2）判變位后的狀態(tài)。 （3）以新代舊。 （4）保存變位信息（或顯示），記錄變位時(shí)刻。,3、遙信處理,遙信傳送策略 變位傳送 遙信檢測的策略 定時(shí)采集（實(shí)時(shí)性低，耗費(fèi)系統(tǒng)資源） 中斷觸發(fā)（實(shí)時(shí)性高，占用系統(tǒng)資源（中斷向量有限）易受干擾 中斷觸發(fā)掃查方式：揚(yáng)棄二者缺點(diǎn) 中斷檢測遙信變位、掃查方式讀取遙信狀態(tài),4、事件順序記錄（遙信 SOE）,（1）目的：分析系

15、統(tǒng)事故除知道開關(guān)和保護(hù)的狀態(tài)還要掌握其動(dòng)作的先后順序及確切的相位。遙信并不附帶時(shí)間標(biāo)志。 （2）內(nèi)容：開關(guān)號 狀態(tài) 動(dòng)作時(shí)間 （3）事件時(shí)間的層次： 廠站級 廠站間,4、事件順序記錄（遙信）,廠站級： 需解決的問題 時(shí)間戳如何形成。需要和遙信量采集方案有關(guān) 立即記時(shí)法 、最終記時(shí)法 誤差分析（定時(shí)掃查，中斷方式誤差小很多） 不考慮掃描時(shí)間花費(fèi) 掃描間隔Ts 事件分辨率 Ts，如果考慮掃描時(shí)間 最大可能2Ts 情況,4、事件順序記錄（遙信）,廠站間事件順序記錄 絕對同步時(shí)鐘法 相對同步時(shí)鐘法 保留自己值 和系統(tǒng)時(shí)鐘值,4、事件順序記錄,事件記錄內(nèi)存分配,第五節(jié) 遙控輸入與輸出,一、遙控及命令執(zhí)行

16、過程 遙控命令的目的：控制斷路器分合或其他設(shè)備。 方法：通過信息傳輸通道將命令下達(dá)給RTU執(zhí)行 約束：假設(shè)條件：信道是一個(gè)不值得信賴的系統(tǒng)，保證命令的可靠執(zhí)行 實(shí)際處理方法： 直控 選控 “遙控校核”的方法。 遙控命令： 遙控選擇 遙控返校 遙控執(zhí)行 遙控撤銷,一、遙控及命令執(zhí)行過程,具體實(shí)現(xiàn)的命令字： 字地址 性質(zhì)碼 對象碼 監(jiān)督碼,具體執(zhí)行整體過程,一、遙控及命令執(zhí)行過程,1、調(diào)度端發(fā)遙控選擇 命令 2、RTU 啟動(dòng)選擇定時(shí)器，校核性質(zhì)碼和對象碼正確性，并使響應(yīng)的性質(zhì)繼電器和對象繼電器動(dòng)作，使遙控執(zhí)行回路處于準(zhǔn)備就緒狀態(tài)。 3、RTU適當(dāng)延時(shí)后，采集對象繼電器和性質(zhì)繼電器的動(dòng)作狀態(tài)，形成返

17、校信息。 4、RTU回送返校信息 5、調(diào)度中心顯示返校信息，與原發(fā)遙控選擇命令校對。若調(diào)度員認(rèn)為正確，則發(fā)送遙控執(zhí)行命令，反之，發(fā)遙控撤銷命令。,注意正常處理流程，異常流程,一、遙控及命令執(zhí)行過程,6、RTU接收到命令，根據(jù)命令類型進(jìn)行處理。 7、如RTU超時(shí)未收到遙控執(zhí)行或是撤銷命令，則自動(dòng)撤銷，并清除選擇命令。 8、遙控過程中遇有遙信變位，則自動(dòng)撤銷遙控命令。 9、當(dāng)RTU執(zhí)行遙控命令時(shí)，啟動(dòng)遙控執(zhí)行定時(shí)器，定時(shí)到后，則復(fù)歸全部繼電器。 10、RTU在執(zhí)行遙控執(zhí)行命令后，向調(diào)度中心補(bǔ)送一次遙信信息。,注意正常處理流程，異常流程,遙控操作過程舉例,（1）由調(diào)度端向RTU發(fā)送一個(gè)遙控對象、性質(zhì)

18、的選擇命令，用報(bào)文類型(1EH)發(fā)送。,遙控選擇報(bào)文,（2）RTU收到報(bào)文后，校核成功，向主站（調(diào)度端）發(fā)送一個(gè)返送校驗(yàn)碼，報(bào)文類型為1CH。返送報(bào)文中，R1-R8，G1-G6，P，Q都取反。,返送校核報(bào)文,遙控操作過程舉例,（3）調(diào)度端收到返送校驗(yàn)碼后，進(jìn)行校驗(yàn)，若無誤則發(fā)送一個(gè)執(zhí)行命令。 （4）RTU收到執(zhí)行命令后，即進(jìn)行執(zhí)行，執(zhí)行時(shí)根據(jù)命令尋找到對應(yīng)的I/O口地址，進(jìn)行開關(guān)量輸出。RTU然后向調(diào)度端報(bào)告一個(gè)正確接收的確認(rèn)信號。,遙控操作過程舉例,遙控輸出的典型回路（開關(guān)量輸出回路）,繼電器輸出接口,遙控輸入與返校形成電路,1、以8255擴(kuò)展I/O口，通過8255輸入或輸出信號 2、性質(zhì)繼電器信號輸入 3、對象繼電器信號輸入 4、輸出控制電路 5、信號輸出電路 6、信號輸入電路,遙控輸入與返校形成電路,7、KFZ