《远动监控技术》第三章远动被控端ppt课件

1、远动监控技术西南交通大学电气工程学院西南交通大学电气工程学院 第三章第三章 远动监控执行端远动监控执行端第一节第一节 远动执行端的功能远动执行端的功能第二节第二节 远动执行端的硬件构成远动执行端的硬件构成第三节第三节 遥信、遥控、遥测与遥调接口与实现遥信、遥控、遥测与遥调接口与实现第四节第四节 远动执行端的软件构造远动执行端的软件构造第一节 远动执行端的功能当地监控实景一、被控站的功能一、被控站的功能牵引供电被控站控制对象：牵引供电被控站控制对象：变电所、分区所、开闭所、变电所、分区所、开闭所、AT所、所、“V停停控制站控制站1 继电维护功能继电维护功能2 丈量功能丈量功能3 控制功能控制功能

2、4 计量功能计量功能5 远动功能远动功能6 其他自动设备重合闸、备自投、缺点其他自动设备重合闸、备自投、缺点测距、上网开关测距、上网开关二、被控站的功能分配 继电维护功能都由单独的设备完成1. 继电器维护RTU继电器完成维护功能，维护动作后给出节点信息RTU完成丈量、控制功能等传统四遥功能遥测、遥信、遥控、遥调2 微机维护RTU微机维护安装完成维护功能 RTU完成丈量、控制功能等传统四遥功能遥测、遥信、遥控、遥调RTU采集维护动作节点信息或与维护安装通讯获取维护动作报告 原来RTU采集继电器的信号节点，变成了采集由微机维护安装给出的节点3 变电站综合自动化系统维护、丈量、控制功能综合思索，功能

3、分布式配置，经过网络组成整体传统RTU转变为通讯单元，经过通讯而不是节点采集来搜集变电所的运转形状，四遥功能下放到微机安装利用计算机的强大功能取代中央信号盘实现当地监控功能缺点记录功能，记录维护动作前、后的有关缺点信息，以利于分析缺点三、 远动执行端RTU的开展历史 第一代-布线逻辑式继电器式、晶体管式、集成电路的远动安装 特点：一切功能由硬件电路完成。按预定的要求进展设计、使构成安装的各部分电路按固定的时间顺序任务来完成预定的功能。第二代-软件化的远动安装：功能由计算机硬件和完成指定功能的软件加工程序来实现，对程序进展修订，就可以改动系统的功能。第三代-网络化的远动安装：“四遥功能详细实现由

4、其他智能设备完成，远动安装完成调度中心和智能设备的通讯中转 目前普遍采用 微机RTU主要实现常规的“四遥功能，而近年开展起来的“第五遥遥视功能由视频监控前端设备完成。普通所说的RTU不包括视频监控前端。 RTU应具有以下根本功能： 五遥功能 即遥信、遥测、遥控、遥调及遥视功能。2 事件顺序记录SOE 监控人员需求及时掌握供电线路事故发生时各断路器和继电维护动作情况及动作时间，以区分事件顺序，做出运转对策和进展事故分析。 事件顺序记录SOE的一项重要目的是时间分辨率。分辨率可分为RTU内即站内与RTU之间即站间两种。 四、远动执行端RTU的功能3 系统对时系统对时 RTU站间站间SOE分辨率是一

5、项系统目的，它要求分辨率是一项系统目的，它要求各各 RTU的时钟与调度中心的时钟严厉同步。的时钟与调度中心的时钟严厉同步。系统显示设置模块GPS接收器IRIG-B交流或直流系统主模块系统输出接口模块电源一电源二4 电能采集电能采集PA 采集变电所各条进线和出线以及主变两侧的电度采集变电所各条进线和出线以及主变两侧的电度值，传统作法值，传统作法:经过记录脉冲电度表的脉冲，较先进经过记录脉冲电度表的脉冲，较先进的作法的作法:经过和智能电度表通讯获取电度值。经过和智能电度表通讯获取电度值。5 自恢复和自检测功能自恢复和自检测功能6 与监控中心通讯与监控中心通讯 要求要求RTU能将采集的现场信息上报控

6、制中心，能将采集的现场信息上报控制中心，并能控制中心下达的命令。并能控制中心下达的命令。 通讯规约普通有应对式也称为问询式，通讯规约普通有应对式也称为问询式，POLLING式、循环式式、循环式CDT两种，目前两种，目前RTU普通均采用普通均采用POLLING方式。通讯速率普通用波特方式。通讯速率普通用波特率表示，普通为率表示，普通为1200bps，2400bps、4800bps和和9600bps等。等。 随着光纤技术的开展以及变电所综合自动化系随着光纤技术的开展以及变电所综合自动化系统的采用，有些系统已采用统的采用，有些系统已采用2Mbps或或64Kbps的传的传输速率。输速率。 因此，因此，

7、RTU应具有通讯速率可配置的功能，支应具有通讯速率可配置的功能，支持不同的通讯规约，支持不同的远动通道等功能。持不同的通讯规约，支持不同的远动通道等功能。7 其它功能其它功能 以上六项功能为以上六项功能为RTU的根本性能要求，普通还希望的根本性能要求，普通还希望RTU具具有以下功能：有以下功能： 1 当地显示与参数整定输入；当地显示与参数整定输入； 2 一发多收；一发多收； 3 CRT显示、打印制表等。显示、打印制表等。五、远动执行端RTU的分类从体系构造上：分为集中式从体系构造上：分为集中式RTU和分布和分布RTU两大类。两大类。分布式分布式RTU分：功能分布式分：功能分布式RTU和构造分布

8、式和构造分布式RTU两大类。两大类。在采样方式上：分为直流采样在采样方式上：分为直流采样RTU和交流采样和交流采样RTU两类。两类。从组屏方式上：分为集中组屏和分分布置两类。从组屏方式上：分为集中组屏和分分布置两类。从构造上：分作机柜式从构造上：分作机柜式RTU、机箱式、机箱式RTU、壁挂式、壁挂式RTU和和单元模块化单元模块化RTU等几类。等几类。五、远动执行端RTU的分类1 集中式集中式RTU 集中式集中式RTU的典型体系构造如以下图。的典型体系构造如以下图。 普通，普通，CPU为系统中独一的智能模块，它担任为系统中独一的智能模块，它担任管理其他非智能子模块，并经过两个管理其他非智能子模块

9、，并经过两个RS-232C串行串行口，经调制解调器口，经调制解调器MODEM分别和两个调度中心通分别和两个调度中心通讯，另一个讯，另一个RS-232C串行口用于外接串行口用于外接CRT实现自实现自检测。检测。五、远动执行端RTU的分类SIOAIKBModemCPUModem调度所调度所1CRTCRT自检自检AIDIDORDO1DGPAWDTDISIOSIO调度所调度所2DO2五、远动执行端RTU的分类 其中：DI：遥信数字量输入模块，它可由假设干个子模如DI1、 DI2等构成；AI：遥测模拟量输入模块，也可以由假设干个子模块如 AI1、AI2等构成；PA：电能脉冲量采集模块；DO：遥控输出模块

10、，也可以由假设干个子模块；DOR：遥调模块；KB：键盘与显示器模块；DG：开关组态模块；WDT：监视定时器模块。 集中式RTU，各模块之间均以并行总线相联络。而并行总线往往不允许传输太长的间隔 通常小于50cm，因此，集中式RTU均是集中布置于一个机箱或机柜中的。 五、远动执行端RTU的分类2 分布式RTU 随着电力系统自动化要求提高，变电所无人值守和综合自动化成为开展的趋势. RTU新要求: 可以采集更多的开关量、模拟量和电度信息，可以控制更多路遥控和遥调；可以向更多的调度中心建立联络，各不一样的通讯规约；对事件顺序记录SOE站内分辨率的要求也有提高的趋势。 集中式的微机远动安装因采用单处置

11、器，CPU负荷过重往往不能满足上述要求，此外采用并行总线的集中式远动安装也不便于采集不在同一现场的参数。 多CPU构造、各模块间以串行总线相互联络的分布式RTU。五、远动执行端RTU的分类分布式分布式RTU优点：优点： 布置灵敏，便于采集地理上分布的信号；布置灵敏，便于采集地理上分布的信号； 联线简单，可靠性高；联线简单，可靠性高； 便于扩容，容量可以很大；便于扩容，容量可以很大； 便于采用交流采样方式；便于采用交流采样方式； 便于实现多规约转发和一发多收。便于实现多规约转发和一发多收。 但是分布式但是分布式RTU的最小配置本钱较集中式的最小配置本钱较集中式RTU高，因此高，因此在小配置情况下

12、，不如集中式微机远动安装经济。在小配置情况下，不如集中式微机远动安装经济。 分布式分布式RTU的特征为：多的特征为：多CPU、串行总线、智能模板，既、串行总线、智能模板，既可以集中组屏，又可以分分布置。可以集中组屏，又可以分分布置。 根据构造上的不同，分布式根据构造上的不同，分布式RTU又可分为功能分布式和构又可分为功能分布式和构造分布式两大类。造分布式两大类。五、远动执行端RTU的分类 1 功能分布式功能分布式RTU 按功能划分各模块，由智能遥信模块按功能划分各模块，由智能遥信模块IYX、智能遥测模块智能遥测模块IYC、智能电度模块、智能电度模块IPA、智能遥控模块智能遥控模块ISOC、智能

13、遥调模块、智能遥调模块ISOR和和CPU模块等。模块等。KB为键盘与显示器，为键盘与显示器，M为调制解为调制解调器。调器。CPU主CPU从IYX1IYX2IYC1IPAISOCISOR内部串行总线KBMMM主站1主站2主站3五、远动执行端RTU的分类 模块间采取串行通讯方式，模块间联线非常简单往往只模块间采取串行通讯方式，模块间联线非常简单往往只需两条线，串行通讯较并行可以传输更远的间隔需两条线，串行通讯较并行可以传输更远的间隔 ，因此，因此各模块之间可相距很远，甚至不在一个机柜内，构成顺应各模块之间可相距很远，甚至不在一个机柜内，构成顺应采集不同地点信号的分布式体系构造。采集不同地点信号的分

14、布式体系构造。 分布式分布式RTU的各个模块均为智能模块，专门有一个的各个模块均为智能模块，专门有一个CPU独独立管理本模板，使得该立管理本模板，使得该CPU功能专注，负荷较轻，因此可功能专注，负荷较轻，因此可靠性高，另外也可采取一些通常集中式靠性高，另外也可采取一些通常集中式RTU因防止因防止CPU负负荷过高而无法采用的处置方法。荷过高而无法采用的处置方法。 分布式分布式RTU的各模块可以恣意组合，扩容非常方便。的各模块可以恣意组合，扩容非常方便。CPU模块可选用一个或多个，以满足向多个调度端通讯的要求，模块可选用一个或多个，以满足向多个调度端通讯的要求，每个每个CPU模块均可选配不同的通讯

15、规约。模块均可选配不同的通讯规约。五、远动执行端RTU的分类2 构造分布式构造分布式RTU 功能分布化的功能分布化的RTU，具有灵敏和功能性强的，具有灵敏和功能性强的优点，但需求众多的模板类型，不利于大批量消费。优点，但需求众多的模板类型，不利于大批量消费。具有一定的分布布置灵敏性，但它只能按功能分布具有一定的分布布置灵敏性，但它只能按功能分布布置布置. 变电所实践情况变电所实践情况: 希望将同一台设备或同一面希望将同一台设备或同一面柜子所需的四遥量布置在一个单元模块中，这就是柜子所需的四遥量布置在一个单元模块中，这就是构造分布式构造分布式RTU，也即面向设备对象设计的，也即面向设备对象设计的

16、RTU。 优点优点:将将RTU单元模块分散地布置在开关柜等单元模块分散地布置在开关柜等中，不用单独组屏，不只节省了空间，也使二次连中，不用单独组屏，不只节省了空间，也使二次连线大大减少线大大减少. 由于由于RTU单元模块和现场的联接在屏单元模块和现场的联接在屏内就完成了，各内就完成了，各RTU单元模块之间只需经过几条单元模块之间只需经过几条RS-485或现场总线连线。或现场总线连线。 为了将为了将RTU单元模块安装到开关柜中，需将单元模块安装到开关柜中，需将RTU单元模块设计成单板构造，否那么开关在动作单元模块设计成单板构造，否那么开关在动作过程中的振动会构成含总线插槽构造的产品接触不过程中的

17、振动会构成含总线插槽构造的产品接触不良，导致设备失灵。良，导致设备失灵。 五、远动执行端RTU的分类 功能分布的功能分布的RTU仍延用集中式仍延用集中式RTU的配置思想，的配置思想，把一定数量的一样功能采集或控制单元布置在一块把一定数量的一样功能采集或控制单元布置在一块模板上，各功能模板通常都采用单片机构成，但是模板上，各功能模板通常都采用单片机构成，但是CPU模块那么可采用模块那么可采用X86、ARM、PowerPC等高等高档档CPU。 至于内部串行总线，早期的分布式产品采用至于内部串行总线，早期的分布式产品采用RS-232C规范，目前大都采用规范，目前大都采用RS-485协议或现场总线，协

18、议或现场总线，如如CANBus、Lonworks、FrofBus等现场总线，等现场总线，传输媒介采用双绞线或光纤。传输媒介采用双绞线或光纤。分布式分布式RTU内部总线采用工业以太网成为一种开展内部总线采用工业以太网成为一种开展趋势。趋势。一 继电维护功能的硬件构造1 继电维护安装定义： 能反响电力系统中电气元件发生缺点或不正常运转形状，并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动安装.根本义务：1自动、迅速、有选择性地将缺点元件从电力系统中切除，使缺点元件免于继续遭到破坏，保证其它无缺点部分迅速恢复正常运转.2反响电气元件的不正常运转形状，并发出信号.第二节 被控站硬件构造2 继电维护安装的构造框图

19、电流互感器：一次绕组串联在电力回路中，二次侧额定电流为5A或1A电压互感器：一次侧并联在电力回路中，二次侧额定电压为100V互感器的作用：互感器的作用：高电压、大电流变换为规范的低电压、小电流高电压、大电流变换为规范的低电压、小电流将一次设备与二次设备隔离，保证设备和人身平安将一次设备与二次设备隔离，保证设备和人身平安 变换电路：继电器丈量比较元件不能之间与互感器衔变换电路：继电器丈量比较元件不能之间与互感器衔接时，需求经过变换电路，将互感器的电压、电流变换为接时，需求经过变换电路，将互感器的电压、电流变换为丈量比较元件所需求的方式丈量比较元件所需求的方式 丈量比较元件：丈量电流、电压的值并和

20、整定值比较，超丈量比较元件：丈量电流、电压的值并和整定值比较，超越整定值就动作，向断路器跳闸机构送出跳闸命令越整定值就动作，向断路器跳闸机构送出跳闸命令 操作电路：实现控制要求的直流操作电流路，经过它去接操作电路：实现控制要求的直流操作电流路，经过它去接通所需求跳闸电路及信号电路通所需求跳闸电路及信号电路3 继电维护开展的历史1 机电式继电器 具有机械传动部件带动触点开、合的机电式机电器组成，如电磁型、感应型和电动型继电器。 过电流维护原理框图2 晶体管式继电维护安装优点：动作迅速、灵敏度高、体积小、没有接点、无机械磨损缺陷：离散性大、抗干扰才干较差上世纪50年代呈现，上世纪70年代在我国广泛

21、采用3 集成电路式继电维护安装 随着集成电路的开展，将众多的晶体管集成在一块芯片上，从而构成体积更小、任务更可靠的集成电路元件。上世纪80年代后期开场。4 数字式继电维护由计算机技术构成的继电维护实践安装例如：4 继电器的分类1 按动作原理分 电磁型、感应型、整流型、电子型、数字型2 按反响的物理量 电流继电器、电压继电器、功率方向继电器、阻抗继电器、频率继电器、瓦斯继电器3 按继电器的作用 启动继电器、量度继电器、时间继电器、中间继电器、信号继电器、出口继电器二. 传统被控站系统构成1 系统组成1 控制盘控制盘 装设有对一次设备断路器、隔分开关进展控制的开关装设有对一次设备断路器、隔分开关进

22、展控制的开关、按钮、信号灯、电流表、电压表等。、按钮、信号灯、电流表、电压表等。 普通按照变压器、馈线、并补组盘。普通按照变压器、馈线、并补组盘。2 继电维护盘继电维护盘 装设各种继电维护设备，或由专门的成套维护屏盘组合装设各种继电维护设备，或由专门的成套维护屏盘组合而成而成3自动、远动安装盘自动、远动安装盘 装设自动安装与远动安装设备、表计、信号等，可于维装设自动安装与远动安装设备、表计、信号等，可于维护安装判及有关控制盘组合在一同。护安装判及有关控制盘组合在一同。4 计量盘 装设各种监测、记录仪器表计等5中央信号盘 装设变电所中各种事故和预告信号安装设备，如电笛、电铃、闪光安装，光字牌及信

23、号实验、复归按钮等。6 自用电盘 交、直流屏，提供所内和操作电源。2 功能的实现由继电器或微机维护安装完成维护功能，并给出信号到中央信号屏，同时响笛或响铃； 给出信号节点由远动安装采集；远动安装完成“四遥功能；微机维护安装可以经过通讯和RTU交换信息三 RTU的硬件构造1 单CPU的RTU硬件组成 包括：主处置器CPU，只读存储器ROM，随机存储器RAM，定时器，中断管理及串、并接口和外围电路等。 模板包括：CPU板，系统支持板，键盘显示板，开关量输入板，A/D板，通讯板，控制输出板。2 多CPU的RTU硬件组成四 变电站综合自动化系统根本概念 变电站自动化技术：将变电站的二次设备包括丈量仪器

24、、信号系统、继电维护、自动安装和远动安装等经过功能的组合和优化设计，利用先进的计算机技术、现代电子技术、通讯技术和信号处置技术，实现对全变电站的主要设备和输、配电线路的自动监视、丈量、自动控制和维护，以及与调度通讯等综合性的自动化功能。分立元件的自动化安装阶段 智能自动安装阶段 综合自动化系统阶段以RTU为根底的变电站自动化系统测控 2. 变电所自动化系统的组成过程层：主要指变电所内的变压器和断路器、隔分开关及其辅助触点，电流、电压互感器等一次设备 间隔层：普通按断路器间隔划分，包括丈量、控制部件和继电维护安装 变电所层：包括监控主机、远动通讯机 包括全站性的监控主机、远动通讯等站内变压器、断

25、路器、隔分开关、PT和CT等一次设备单元层，按断路器间隔分，有丈量、控制或继电维护部件。经过局域网络NOVELL、RS-485通讯接口或现场总线CAN等联络例1例2例33 变电站自动化系统主要特点1功能综合化 将变电站的监视控制、继电维护、自动控制安装和远动完成的功能组合在一同，将各个子系统有机的联络在一同2构造分布、分层化 3操作监视屏幕化操作监视屏幕化模拟屏被实时主接线图所取代，中央信号盘被模拟屏被实时主接线图所取代，中央信号盘被CRT屏幕画面闪烁和文字、屏幕画面闪烁和文字、语音报警所取代，控制操作也在计算机上进展语音报警所取代，控制操作也在计算机上进展4丈量显示数字化丈量显示数字化常规指

26、针丈量仪表被直接数字显示替代，抄表记录完全由自动生成的报表常规指针丈量仪表被直接数字显示替代，抄表记录完全由自动生成的报表所替代所替代5通讯网络化、光缆化通讯网络化、光缆化计算机局域网和光纤技术普遍运用，提高系统抗电磁干扰才干计算机局域网和光纤技术普遍运用，提高系统抗电磁干扰才干6运转管明智能化运转管明智能化 实现自动化功能，在线自诊断，并将诊断结果送到调度端实现自动化功能，在线自诊断，并将诊断结果送到调度端4 主要系统组成主要系统组成 1继电维护子系统继电维护子系统 缺点记录功能缺点记录功能 一致时钟对时功能一致时钟对时功能存储多种维护整定值存储多种维护整定值 当地显示与多处察看和授权修正维

27、护整定值当地显示与多处察看和授权修正维护整定值 缺点自诊断、自闭锁和自恢复功能缺点自诊断、自闭锁和自恢复功能 2 监控子系统监控子系统 功能包括：数据量采集包括模拟量、功能包括：数据量采集包括模拟量、开关量和电能量的采集；事件顺序记录开关量和电能量的采集；事件顺序记录SOE；缺点记录、缺点录波和缺点测距；缺点记录、缺点录波和缺点测距；操作控制功能；平安监视功能；人机联络操作控制功能；平安监视功能；人机联络功能；打印功能；数据处置与记录功能谐功能；打印功能；数据处置与记录功能谐波分析与监视功能等。波分析与监视功能等。3 通讯子系统a把微机维护子系统和监控子系统联络起来b完成远动通讯功能，把调度端和变电站自动化系统联络起来4 其他子系统a电压、无功综合控制子系统b备用电源自投控制c小电流接地选线控制5 综合自动化系统 的构造方式1 系统集中组屏 不同的功能分别组成多个屏：主变维护控制屏、馈线维护控制屏、并补维护控制屏、监控屏等2分散安装与集中组屏相结合 面向对象，在间隔就地分散安装3全分散安装 以一次设备为安装单位，将功能单元安装在一次主设备的开关柜上6 通讯单元硬件构造RCS9698总控单元调试口监控口对时口秒脉冲输入秒脉冲输出 GPSRS232RS232秒脉冲调