电力系统远动教案.doc

郑州电力高等专科学校课时授课计划授课序号 No 教研室主任意见（签名） 年 月 日授课日期专业班次课题：电力系统远动概述目的要求：了解电力系统远动的概念 介绍、引入以后各节要讲述的内容重点：四遥的功能难点：事故追忆、故障录波的概念教学方法及教学手段：图片、PPT教学过程（含教学环节、内容）一、本门课程学习方法：本课程使用教材:电力系统微机型自动装置丁书文老师参考教材:变电站综合自动化原理与系统张惠刚电力系统远动刘永智等编著。2：本课程学习方法 ：了解远动过程、掌握远动概念二、电力系统远动要讲解的内容：电力系统远动简介 ：数据通信基础 ：计算机网络基础 ：电力系统远动系统构成 ：电力系统远动信道 ：遥信量的采集和处理 、 遥控与遥调 ：遥测量的采集和处理 ：循环式远动通信规约及其应用 ：问答式远动通信规约及其应用 三、电力系统远动概述1：电力系统远动简介a：回顾认识实习变电站的一二次设备。b ：讨论变电站无人值守以后，调度需要掌握哪些信息，控制哪些设备。 遥测量包括：遥测分类：模拟量（电量和非电量）、数字量、脉冲量。电流、电压、频率、有功、无功、功率因数、电能；直流电压、直流电流；温度、压力、水位、转速；脉冲电能表、档位。遥信量包括：断路器、隔离开关位置信号、变压器分接头位置、保护动作信号、装置异常信号、通信故障信号、变压器本体故障信号、断路器操作机构故障、控制回路断线、远方就地操作转换、直流系统信号。大门位置、消防报警、UPS交流电源消失、遥控、遥调的设备：遥控：断路器、隔离开关遥调：机组出力、励磁电流、有载调压变压器分接头的位置c：远动系统的简要过程四、电力系统远动功能1：掌握四遥的功能2：理解事件顺序记录、事故追忆、阈值、自检查自诊断功能。3：调度的分层控制国际电工委员会标准IEC提出电力系统调度中心典型分层结构：主调度中心区域调度中心地区调度中心我国电网分层控制示意图五、电力系统远动内容1：理解：互感器、变送器、传感器2：理解：上行信息、下行信息、五个级别调度控制机构的分层控制3：理解：集中式调度自动化系统在应用计算机网络技术后发展为分布式调度自动化系统六、总结1：掌握远动概念、四遥的功能2：理解SCADA、EMS、事件顺序记录、事故追忆、阈值、互感器、变送器、传感器、理解上行信息、下行信息、调度控制机构的分层控制、集中式调度自动化系统、分布式调度自动化系统等概念七、作业1：什么是远动？2：简述四遥的功能。3：什么是事件顺序记录、事故追忆？编写老师 （签名） 编写日期 年 月 日课后记载教研室主任意见（签名） 年 月 日授课日期专业班次课题：电力系统远动主站和子站部分设备的参观目的要求：了解电力系统远动的设备 重点：了解远动的设备难点：RTU的概念教学方法及教学手段：实物参观法教学过程（含教学环节、内容）一、分组带学生在变电站自动化系统实训室和调度仿真实训室参观二、给学生讲解变电站通信网络与系统2002年IEC61850 2004年DL/T860编写老师 （签名） 编写日期 年 月 日课后记载教研室主任意见（签名） 年 月 日授课日期专业班次课题：通信基础知识（一）目的要求：了解有关通信的基本概念重点：现场应用到的一些设备难点：规约报文教学方法及教学手段：PPT教学过程（含教学环节、内容）讲解一个串口调试精灵、一个现场设备通信接口和一个远动信息规约报文引出通信的基本概念1：数字信息位又叫比特(bit= binary digit) ：二进制代码中的位字节(Byte)：8位二进制块（Block）：数据链路层中数据块 又叫帧码元：就是一个单位的电脉冲。一个码元（脉冲）取8个有效值时，该码元能携带三位二进制信息。调制速率（波特率）：每秒钟传输信号码元的个数（单位波特Bd）数据速率（比特率）：每秒钟传输二进制码元的个数（单位比特/秒、bit/s 或 bps）对四电平信号，一个信号码元中有四个状态：比特率=2波特率对八电平信号，一个信号码元中有八个状态：比特率=3波特率2：传输方式并行传输：一次可以传输一个字节（8位）用8根线，串行传输：一位一位地传输数据，一根线即可。并串转换设备：同步传输：又称位同步，它是由一个主时钟为接收端和发送端提供定时脉冲或接收端从信号中自行产生码元定时脉冲，以保持同步。近几年，我国电力系统采用EB90H作为同步码。异步传输：又称群同步或码组同步、接、收两端时钟是独立的。传输的信息被分成若干群，每个字符分4部分：起始位、数据位、奇偶校验位、停止位。单工数据传输：数据只能沿一个方向传输半双工数据传输：数据能沿两个方向传输，不能同时全双工数据传输：数据能同时沿两个方向传输3：通信系统分类方法按消息的物理特征分：电报、电话、数据、图象按是否采用调制方式分：基带传输、频带传输按信号特征分：模拟、数字按传输媒介分：有线、无线基带信号有模拟和数字两种。基带：调制前原始信号所占的频带。频带传输：把基带数字信号经过调制，在模拟通道上的传输。宽带传输：传输介质带宽较宽的信息传输，一般在300-400MHz。带宽：信道能传送信号的频率宽度，即最高最低频率之差。编写老师 （签名） 编写日期 年 月 日课后记载教研室主任意见（签名） 年 月 日授课日期专业班次课题：通信基础知识（二）目的要求：了解有关通信的基本概念重点：调制解调器modem难点：同步传输、异步传输教学方法及教学手段：PPT教学过程（含教学环节、内容）回顾上节所学通信概念1：调制解调器modem调制解调器modem：将数字信号转化为模拟信号，叫调制。将模拟信号还原为数字信号叫解调。载波：被调制的正弦波。调制的三种方法：振幅偏移键控（数字调幅） ASK移频键控（数字调频） FSK相移键控（数字调相） PSK多路复用技术：将宽带分割成几个子频带，在一个信道中同时传输多种信息。2：数据传输质量误码率（误比特率）=接收出现差错的比特数/总发送的比特数误字符率（误码组率）=接收出现差错的字符（码组）数/总发送的字符（码组）数频带利用率=系统的波特率/系统的频带宽度（Bd/Hz）信道容量：信道的最大数据传输速率（即最大比特率）3：差错控制编码检错和纠错差错控制方法：循环检错法检错重发法反馈检错法法前向纠错法奇偶校验：最简单和最常用的检错方法。如偶校验4：电力通信网的特点和现状实时性、可靠性、连续性、信息量较少、网络建设可利用电力系统独特的资源。编写老师 （签名） 编写日期 年 月 日课后记载教研室主任意见（签名） 年 月 日授课日期专业班次课题：计算机网络的基本知识目的要求：了解和电力系统远动有关的计算机网络基本知识重点：计算机网络的拓扑结构图难点：媒体访问的方法教学方法及教学手段：PPT教学过程（含教学环节、内容）1：先图示讲解电力系统计算机网络的应用厂站端的现场总线分层分布式的调度自动化系统河南电力调度数据网拓朴图2：引出计算机网络结构图2：引出计算机网络的定义 计算机网络的定义：利用通信设备和线路，将地理位置不同的、功能独立的计算机系统互连起来，以功能完善的网络软件（网络通信协议、信息交换方式、网络操作系统），实现网络中的资源共享和信息交换的系统3：计算机网络的分类方法 （1）从网络结点分布来看：局域网LAN（Local Area Network）：是一种在小范围内实现的计算机网络，分为共享式局域网与交换式局域网广域网WAN（Wide Area Network）：可以分布在一个省内、一个国家或几个国家。覆盖范围：几十千米到几千千米。城域网MAN （Metropolitan Area Network）：是在一个城市范围内所建立的计算机通信网。覆盖范围：几十千米之内。（2）按交换方式可分为：线路交换网络、报文交换网络、分组交换网络（3）按网络拓扑结构可分为：星型网络、树型网络、总线型网络、环型网络和网状网络。4：几种常用的广域网：电话拨号网：使用调制解调器。X.25网：是分组交换技术的鼻祖。DDN网：数字数据网，是用数字信道传输的同步数据传输网。ISDN网：由综合数字电话网发展起来的数据通信网。几种先进的广域网技术：帧中继网：以快速分组技术为基础的分组交换网络。基于数字传输和光纤传输，用于局域网互联、图象传输、帧中继网间及与其他网的互联。ATM网：异步传输模式。采用信元中继技术，进行快速分组交换，能传输数据、话音、视频信号。B-ISDN网：宽带综合业务数据5：计算机网络的拓扑结构图星形：一个节点向另一个节点发送数据，必须向中央节点发出请求，建立连接树形：广播式网络，节点对根的依赖性大，线路利用率不高，易于扩充和隔离故障总线：广播式网络，由于共用一条总线，两个节点同时发送信息时，有碰撞问题。环形：可用双环、多环等冗余结构来解决可靠性问题，扩充不便。6：CSMA/CD：载波监听多路访问/冲突检测载波监听：任何节电向通信介质发送信息时，先要监听是否有其他节点在传送信息多路访问：多个节点共享一条公用总线冲突检测：冲突检测CSMA/CD的三个功能：确定发送时机、冲突检测、重法策略在网络中设置一个令牌，任何工作站只有在持有令牌时才有权向总线上发送信息。只有一个令牌不会发生访问冲突。令牌的传递在逻辑上是顺序的，地址从大到小递减方式传递。令牌总线网在物理上是总线结构，在逻辑上却是一个环形网。7：IEEE802.5令牌环基本工作原理网上所有站点都处于空闲时，令牌沿环绕行。发送数据时：对发送站点必须等待，直到捕获到令牌发送数据帧释放令牌吸收数据帧（绕环一周后）对中间站点（数据帧的目的地址与自己不同）转发环上的数据帧对接收站点（数据帧的目的地址与自己相同）拷贝环上的数据帧转发环上的数据帧8：网际互连设备中继器（转发器）：在物理层间实现透明地二进制比特复制，再生放大，以补偿信号衰减，扩大网络的传输距离。集线器：HUB网桥（桥接器）：提供链路层间的协议转换，是局域网之间的互连设备，存储转发帧，处理的是一个完整的帧。分内桥、外桥、远程桥（如调制解调器）路由器：是工作在网络层的中继系统，提供链路层间的协议转换，在不同的网络之间存储转发分组。网关（协议转换器）：提供传输层及其以上各层间的协议转换。（有的资料将网桥、路由器、网关统称为网关）桥路器：兼有网桥和路由器两者的功能。9：局域网局域网的组成以总线型局域网为例：由传输介质、网络适配器、网络服务器、网络工作站组成。网络服务器在一个网络中，可以设置一个或多个服务器。 局域网的特点：1.覆盖有限的地理范围2.传输速率高（通常在10Mb/s1000Mb/s之间）3.误码率低（通常低于10-8）4.单位自己建设和拥有，易于维护和管理5.主要技术要素：拓扑结构、传输介质、介质访问控制方法编写老师 （签名） 编写日期 年 月 日课后记载教研室主任意见（签名） 年 月 日授课日期专业班次课题：远动系统构成目的要求：掌握远动系统构成重点：子站的几种结构形式和主站的几种结构形式难点：大规模分层分布式集中组屏子站系统结构教学方法及教学手段：PPT教学过程（含教学环节、内容）一、复习上节所讲的网络基本知识二、远动系统构成1：调度自动化系统的框架性结构2：远动系统的功能结构框图3：调度自动化系统子站的结构形式4：调度自动化系统主站系统结构5：远动信道二、调度自动化系统的框架性结构调度自动化系统的远动系统由远动主站、远方终端RTU和远动信道组成远动系统的功能结构框图（一）终端装置部分远动系统的功能结构框图（二）前置机部分三、调度自动化系统远方终端RTU的结构形式1：传统改造式2；集中组屏式3：分层分布式4：完全分散式5：分散集中结合式传统改造式（不取消RTU）传统改造式（取消RTU）集中组屏式适用于中小规模分层分布式集中组屏适用于较大规模分层分布式集中组屏完全分散式分散集中结合式（之一）分散集中结合式（之二）四、远动系统主站1：单机2：双机3：四机4：局域网结构的分布式调度自动化系统集中式4机调度自动化系统框图分布式电网调度自动化系统框图分布式电网调度自动化系统简介（1）：前置机工作站：主要负责SCADA系统对RTU远动信息的接收、预处理及发送工作。（2）：调度工作站：供调度人员监视电网的生产过程和进行遥控、遥调操作。（3）：远动工作站：系统生成功能（即把生成的数据文件存入文件服务器，供网络上的工作站共享）和监视功能（掌握各RTU是否处于正常运行）。（4）：通信服务器：把局域网SCADA系统跨地区地连接起来形成广域网。调度自动化系统的性能指标（1）：可靠性：平均故障间隔时间=总运行小时/故障次数 可用率=工作时间/（工作时间+停用时间） 误码率=接收到的错误码元数/发送的码元数（2）：实时性：总传送时间：从发送站事件发生起，到接收站显示止的时间。（3）：准确性：遥测月合格率=（遥测总数X月总小时数-各路遥测不合格小时数总和）/遥测总数X月总小时数事故遥信年动作正确率=年正确动作次数/（年正确动作次数+年拒动、误动次数）遥控月动作正确率=遥控月正确动作次数/月总操作次数九、总结回顾所讲远动系统构成十、作业1：简述分布式电网调度自动化系统构成。2：画出适用于中小规模分层分布式集中组屏的自动化系统框图编写老师 （签名） 编写日期 年 月 日课后记载教研室主任意见（签名） 年 月 日授课日期专业班次课题： 电力系统远动信道目的要求：了解电力系统远动常用的几种远动信道重点：光纤通信难点：载波机的两次调制教学方法及教学手段：PPT教学过程（含教学环节、内容）、信道分类按信道传输特性变化与否分：恒参信道、随参信道有线信道分：对称电缆（双绞线）、同轴电缆 、光纤、电力线载波无线信道：微波中继、卫星随参信道有：短波电离层反射、对流层散射等不作讲解。、光纤通信系统的分类CCITT G651、G652分别对渐变型多模光纤（0.85和1.3m）和1.31m单模光纤的主要参数做了规定。单模光纤传输速率达 几十Gb/s。按传输的光波长分：短波长：0.8-0.9m，中继距离小于10kM长波长：1-1.6m，中继距离大于100kM超长波长：2m以上，中继距离大于1000kM按光纤种类分：单模：传输容量大，速率大于140Mbit/s多模：传输容量小，速率小于140Mbit/s按传输的信号分：数字：抗干扰能力强模拟：仅适用于短距离传输、微波微波通信40-50公里设置一个中继站，在配电自动化系统中具有吸引力。卫星通信是一种特殊的微波中继通信，中继站设在地球的同步卫星上。卫星通信除了（4/6GHz）之外，常用的还有Ku 波段（12/14GHz）。对于C波段（上行（地面到卫星）：5925-6425MHz 下行：3700-4200MHz）。报文来回一次约0.25S，不能用于继电保护。、电力载波载波机完成两次调制：第一级是将0.3-3.4KHz的音频信号（由把二进制远动信号调制成上音频段的正弦交流信号和电话信号合并而成）中频调制，中频载频为12KHz。第二次调制是将中频信号的频率搬移到载波通信频段，称高频调制。、无线电波目前在大中城市，工作在200MHz的无线电设备很多：电视、对讲机、寻呼台等。、声音的频率人的听觉范围在20Hz到20000Hz。人们唱歌时运用肌肉拉动声带，基音频率范围是：童声高音频率范围为260-880Hz，低音频率范围为196-700Hz，女声高音频率范围为220-1.1KHz, 低音频率范围为200-700KHz男声高音频率范围为160-523KHz，低音频率范围为80-358Hz 、同轴电缆（一）同轴电缆也像双绞线那样由一对导体组成，但它们是按“同轴”的形式构成线对，如下图所示 优点:带宽、数据速率高、传输距离长、抗干扰能力强。可同时传输数据、话音及影象，缺点:同轴电缆价格高。编写老师 （签名） 编写日期 年 月 日课后记载教研室主任意见（签名） 年 月 日授课日期专业班次课题： 电力系统远动信道目的要求：网线的制作、RS-232串口通信线的制作重点：掌握一些现场实用技术难点：网线的制作教学方法及教学手段：演示法教学过程（含教学环节、内容）1、双绞线按连接的方式直通线：是用于连接网络中计算机与集线器（或交换机）的双绞线。它又分为一一对应接法和100M接法。一一对应接法，即双绞线的两头连线要一一对应，这一头的一脚，一定要连着另一头的一脚，虽无顺序要求，但要一致。100M接法，是指它能满足100M带宽的通讯速率。它的接法虽然也是一一对应，但每一脚的颜色是固定的，具体排列顺序为：白橙橙白绿蓝白蓝绿白棕棕 。 是用于连接网络中相同类型设备的双绞线，如：计算机与计算机之间，或交换机的级连等 。A水晶头的1、2对应B水晶头的3、6，而A水晶头的3、6对应B水晶头的1、2.一 端： 白橙橙白绿蓝白蓝绿白棕棕 另一端： 白绿绿白橙蓝白蓝橙白棕棕2：RS-232串口通信线的制作3：观看光缆实物编写老师 （签名） 编写日期 年 月 日课后记载教研室主任意见（签名） 年 月 日授课日期专业班次课题：遥信量的采集和处理目的要求：掌握遥信量的采集电路和变位检测方法重点：掌握遥信量的采集电路难点：变位检测方法教学方法及教学手段：PPT教学过程（含教学环节、内容）一、遥信量的采集为避免干扰，采取以下图示隔离措施。其中，光电耦合器件体积小，有较好的抗干扰能力，输入输出绝缘上千伏二、在讲解采集电路之前，先回顾所学的有关集成电路知识接收遥信量的输入电路可以采用三态门芯片、并行接口芯片和数字多路开关芯片。如三态门芯片 8缓冲器 SN74LS244：八位数字比较器SN74LS6888D锁存器SN74LS373Intel82558031三、遥信量变位的检测遥信在采集和处理上有两种不同的模式：1：定十时扫描模式：遥信量采集必须不断的扫查，以捕捉遥信变位，用软件去抖的方法，保证遥信的正确性。2：变位触发模式：利用数值比较器，将新取得的遥信和I/O接口芯片上次取得的遥信进行比较，不同就触发中断，启动遥信变位中断服务程序。四、提高遥信可靠性的措施1：硬件方面：保证强电系统和弱电系统的隔离，通常是继电器隔离和光电耦合隔离。2：软件方面：不能以一次读取的遥信状态为准。软件去抖法。五、事件顺序记录1：事件顺序记录定义2：事件分辨率 站内分辨率 站间分辨率全系统时间的一致性。六、作业1：简述遥信变位检测的两种方法编写老师 （签名） 编写日期 年 月 日课后记载教研室主任意见（签名） 年 月 日授课日期专业班次课题：遥测量的采集和处理、遥调、遥控目的要求：掌握遥测量的采集电路和数据处理方法、遥控、遥调的实现重点：掌握遥测量的数据处理方法、遥控、遥调的实现方法难点：数字滤波教学方法及教学手段：PPT教学过程（含教学环节、内容）一、遥测量的采集和处理1.遥测量分：模拟量、数字量、脉冲量2.模拟遥测量的采集（电量和非电量）3.数字遥测量的采集4.脉冲遥测量的采集