第三章-远动终端

1、电力系统调度自动化,第三章 远动终端,第三章 远动终端,第一节 远动终端的功能 第二节 远动终端硬件和软件配置 第三节 遥测信息采集电路 第四节 遥信信息采集原理 第五节 遥控输入与输出 第六节 遥调输入与输出,本章学习目标,RTU的定义、变电中的存在形态、基本功能 四遥的具体含义 开关量输入/输出原理及构造电路 遥测、遥信采集的具体措施 遥控与遥调的原理及过程 遥控的可靠性措施,远动装置的相关知识,基本概念,1.调度端、厂站端 远动系统把调度控制中心与发电厂、变电站联系了起来。一般我们称调度控制中心为调度端，另一侧为厂站端。 2.控制站、被控站 从远动角度看，调度端为控制站，厂站端为被控站。

2、远动系统由控制站，被控站及远动信道等组成。,RTU定义,定义1：电网调度自动化系统中安装在发电厂、变电站的一种具有“四遥”远动功能的自动化设备。 定义2：被控站内按“规约”完成远动数据采集、处理、发送、接收以及输出执行等功能的设备，习惯上称远程终端。 远动装置=远方终端=远动终端=RTU（Remote Terminal Unit）。,1、描述性定义方法 （as description） 通过对事物内在属性的完整描述来定义的事物。 2、归因化定义方法（as ascription） 用事物的外在行为和功能来说明事物的。 ,RTU在调度系统中的地位,上传下达,变电站中的RTU使用方式远动RTU方式,

3、该方式仅在原常规有人值班变电站的基础上,在RTU中增加了遥控、遥调功能。站内仍保留传统的控制屏、指示仪表等设备。所有信息由RTU集中采集、遥控遥调指令通过RTU输出。 在国内，较早建成。实行无人值班的变电站由于受当时情况的限制往往采用这种方式。 在现阶段新建的无人值班变电站已不再采用这种方式。,xyRTU产站远动终端,采用微处理器和数字信号处理技术，连续对各母线电压、主变压器各侧电流、各线路电流进行采样，同时采集变电站内相应开关和刀闸状态、变压器挡位、保护信号、电度量脉冲信号和数字量信号以及控制命令的状态信息，实现遥测、遥信、电度量和BCD码等的采样接收并向上级传送，同时接受上级的指令完成遥控

4、、遥调输出的功能。,变电站中的RTU细部,变电站中的RTU使用方式监控集成,全新的自动化方式 这种方式的最大特征是将站内当地监视功能、信息采集、远动功能以及保护信息结合为一个统一的整体，完全取消了传统的集中控制屏，二次回路极为简单，控制电缆大量减少，这是当今各种电压等级变电站自动化技术的发展方向。RTU的采集、执行功能分散化。 与变电站自动化技术相辅相成。,变电站中的RTU使用方式监控集成,110kV变电站分层分布式综合自动化系统结构示意图,RTU发展过程-基于电量变送器的直流采样RTU,第一阶段RTU采用常规电量变送器方式，各待测模拟量通过变送器模拟运算转换为直流信号，RTU采用直流采样技术

5、，对来自变送器的直流信号采样并进行简单的标量/工程量转换。,发展过程-基于交流采样的微机型RTU,第二阶段RTU采用了微机交流采样技术，以微处理器为核心，对电网的电流、电压进行直接交流采样，经软件运算获得各种电气量，其特点是采样中间环节少、精度高、稳定性好，目前在电网中投运的RTU基本上都采用了这种技术。,发展过程-与变电站自动化技术结合,与变电站自动化技术结合的RTU方式（远动服务器、通讯机）。,第二节 远动终端的功能,电力系统的三种数据采集方式： 故障录波，SCADA，PMU,一、远动终端的功能,1、远方功能 远方功能：RTU与调度中心之间通过远距离信息传输所完成的监控功能。 2、本地功能

6、,遥测（YC，Tele-measurement）,RTU将采集到的厂站运行参数按规约传送给调度中心（上传）。 P、Q、U、I、档位、温度等，容量达几十到上百个（路）。 数字值（Digital Measured Value）：RTU以数字量的形式直接接收后上传。如频率、水库水位等。 记数脉冲（Counter Pulse）：单独的采集（电路）板。主要指RTU采集的反映电能量的脉冲记数。容量可达几十路电度量。,遥信（YX,Tele-indication,Tele-signalization）,RTU将采集到的厂站设备运行状态按规约传送给调度中心（上传）。 断路器和隔离刀闸的位置信号 继电保护和自动装

7、置的位置信号 发电机和远动设备的运行状态等 容量达几十到几百个。,遥控（YK，Tele-command）,调度中心发给RTU的改变设备运行状态的命令。 操作厂站各电压回路的断路器 投切补偿电容器和电抗器 发电机组的启停等 容量可达几十个设备。,遥调（YT，Tele-adjusting）,调度中心发给RTU的调整设备运行参数的命令。 改变变压器分接头位置（调压） 改变发电机组P或Q的整定值（调节出力） 自动装置整定值的设定等 容量可达几个到十几个设备。,事故数据事件顺序记录,实时检测遥信变位（YXBW）（带时标的遥信）。 变位时刻、变位设备序号、变位状态等组成SOE。,SOE：Sequence

8、Of Event recording,事故数据事故追忆,冻结某时刻全网的重要的遥测点、遥信点的画面（如照相），每个这样的画面称为一帧，其循环周期可为数秒到数分。典型的PDR记录长度为：事故前10min，事故后5min。,PDR：Post Disturbance Review,时间断面,统一时钟,具有对时功能。接收调度中心的校时命令。统一时钟为了不同厂站之间事故分析以及电度量冻结。 GPS对时系统 北斗对时系统,转发,接收其它RTU送来的远动信息，按规约组装转发给指定的调度中心。,适合多种规约的数据远传,基本远动任务配套标准IEC 60870-5-101/104 (简称101/104规约) CD

9、T、Polling规约 IEC 61850系列,当地功能,RTU自身或连接的显示记录设备的实现监控功能。 CRT显示：与RTU直接连接（或通过当地工作站）的CRT可显示RTU采集的四遥、YXBW等信息。 汉字报表打印：实现三类打印：定时打印、事件记录打印和召唤打印。,当地功能, 本机键盘显示器：RTU自带的操作面板，实现循测、定测、选测和显时功能。 RTU自检、自调功能：反映RTU的自身的可维护能力。插件损坏诊断，程序“走飞”时的自恢复能力、主备通道监视功能。,第二节 远动终端硬件与软件配置,1单CPU的RTU硬件、软件构成 2. 多CPU的RTU硬件、软件构成,单CPU的RTU硬件、软件构成

10、, 系统部分：CPU、总线、RAM、EPROM、定时器/记数器、中断控制器、串行通信接口等。 人机联系：打印机、显示器、键盘。 输入/输出电路（可编程接口芯片）：输入电路包括：YC、YX、DI、DD；输出包括：YK、YT 通过系统总线连接。,单CPU的RTU硬件、软件构成,1集中式微机远动装置 集中式RTU采用的并行总线一般有三种： （1）796总线（Multibus）。 （2）STD总线。 （3）PCI总线。,单CPU的RTU硬件、软件构成,单CPU的RTU硬件、软件构成,单CPU的RTU硬件、软件构成,软件组成： 主程序：系统初试化、人机联系等 中断服务程序：完成RTU 输入/输出（时钟、

11、A/D 服务程序、通信发送/接收中断等）,多CPU的RTU硬件、软件构成,多CPU的RTU硬件组成, 主控系统：管理各个子系统、人机联系、调度通信 若干子系统：每个子系统单独CPU，包括YC、YX、YC、YT、DI、DD 等子系统。 I/O 总线连接主控系统和各个子系统 ,多CPU的RTU软件构成,单独子系统： 主程序若干中断服务程序组成 主控程序：与子系统的通信程序、调度通信程序、数据处理、人机联系程序 功能子系统：与主系统通信发送/接收、输入/ 输出程序等。,第三节 遥测信息采集,1、模拟量遥测信息及其来源 1）模拟量、数字量、脉冲量 （对应的实际物理量） 2）采集系统一般电路 具体实现电

12、路,模拟量越阈传送,1）要解决的问题：减少数据传送量，提高装置效率和信道利用率 2）“变化值”，“阈值”“相对区间”概念。,3、电能量信息的采集,（1）脉冲累计 计数器实现 （2）读取计数值 读取中需要注意的问题： 计数器读取中存在变化的问题 解决方案： 双计数器：主计数器 副计数器 主计数器负责对输入的电能进行累计计数；副计数器平时随着主计数器更新，两者数据保持一致。,检测脉冲跳变的脉冲输入电路,调度系统读取电度的方法,（1）向全系统发出统一“电度冻结”命令。 （2）RTU的反应 副计数器停止工作 主计数器继续计时 （3）调度端依次读取各RTU电度 （4）调度端向全系统发出“电度解冻”命令

13、（5）RTU副计数器使用主计数器的电能数据进行更新，保持与主计数器同步。,数字量输入,为什么会出现数字量？ 需要解决的关键问题 信号隔离 信号电平匹配 衍生出辅助控制,数字量输入,事故追忆,为了分析事故，要求在一些影响较大的开关发生事故跳闸，不仅把事故瞬间及事故以后，而且包括事故发生前一段时间的有关遥测量记录下来送往调度端。,事故追忆,事故前2个遥测数据，事故后3个遥测数据，采用”FIFO“方式存放。0号存储当前数据。 方案1：整体移动 方案2：构造环形缓冲区,第四节 遥信信息采集原理,1、遥信信息的来源,位置状态 动作状态 运行状态 其他状态： 如大门 防护栏状态,2、遥信采集电路,状态值可

14、以转换成辅助触点或是信号继电器触点的位置信号。 遥信采集电路考虑因素 抗干扰（隔离 滤波） 电平转化（满足采集系统要求）,2、遥信采集电路(开关量输入回路),2、遥信采集,返回本节,2、遥信采集,1处理原理 （1）异或运算判断变位开关号。 （2）判变位后的状态。 （3）以新代旧。 （4）保存变位信息（或显示），记录变位时刻。,3、遥信处理,遥信传送策略 变位传送 遥信检测的策略 定时采集（实时性低，耗费系统资源） 中断触发（实时性高，占用系统资源（中断向量有限）易受干扰 中断触发扫查方式：扬弃二者缺点 中断检测遥信变位、扫查方式读取遥信状态,4、事件顺序记录（遥信 SOE）,（1）目的：分析系

15、统事故除知道开关和保护的状态还要掌握其动作的先后顺序及确切的相位。遥信并不附带时间标志。 （2）内容：开关号 状态 动作时间 （3）事件时间的层次： 厂站级 厂站间,4、事件顺序记录（遥信）,厂站级： 需解决的问题 时间戳如何形成。需要和遥信量采集方案有关 立即记时法 、最终记时法 误差分析（定时扫查，中断方式误差小很多） 不考虑扫描时间花费 扫描间隔Ts 事件分辨率 Ts，如果考虑扫描时间 最大可能2Ts 情况,4、事件顺序记录（遥信）,厂站间事件顺序记录 绝对同步时钟法 相对同步时钟法 保留自己值 和系统时钟值,4、事件顺序记录,事件记录内存分配,第五节 遥控输入与输出,一、遥控及命令执行

16、过程 遥控命令的目的：控制断路器分合或其他设备。 方法：通过信息传输通道将命令下达给RTU执行 约束：假设条件：信道是一个不值得信赖的系统，保证命令的可靠执行 实际处理方法： 直控 选控 “遥控校核”的方法。 遥控命令： 遥控选择 遥控返校 遥控执行 遥控撤销,一、遥控及命令执行过程,具体实现的命令字： 字地址 性质码 对象码 监督码,具体执行整体过程,一、遥控及命令执行过程,1、调度端发遥控选择 命令 2、RTU 启动选择定时器，校核性质码和对象码正确性，并使响应的性质继电器和对象继电器动作，使遥控执行回路处于准备就绪状态。 3、RTU适当延时后，采集对象继电器和性质继电器的动作状态，形成返

17、校信息。 4、RTU回送返校信息 5、调度中心显示返校信息，与原发遥控选择命令校对。若调度员认为正确，则发送遥控执行命令，反之，发遥控撤销命令。,注意正常处理流程，异常流程,一、遥控及命令执行过程,6、RTU接收到命令，根据命令类型进行处理。 7、如RTU超时未收到遥控执行或是撤销命令，则自动撤销，并清除选择命令。 8、遥控过程中遇有遥信变位，则自动撤销遥控命令。 9、当RTU执行遥控命令时，启动遥控执行定时器，定时到后，则复归全部继电器。 10、RTU在执行遥控执行命令后，向调度中心补送一次遥信信息。,注意正常处理流程，异常流程,遥控操作过程举例,（1）由调度端向RTU发送一个遥控对象、性质

18、的选择命令，用报文类型(1EH)发送。,遥控选择报文,（2）RTU收到报文后，校核成功，向主站（调度端）发送一个返送校验码，报文类型为1CH。返送报文中，R1-R8，G1-G6，P，Q都取反。,返送校核报文,遥控操作过程举例,（3）调度端收到返送校验码后，进行校验，若无误则发送一个执行命令。 （4）RTU收到执行命令后，即进行执行，执行时根据命令寻找到对应的I/O口地址，进行开关量输出。RTU然后向调度端报告一个正确接收的确认信号。,遥控操作过程举例,遥控输出的典型回路（开关量输出回路）,继电器输出接口,遥控输入与返校形成电路,1、以8255扩展I/O口，通过8255输入或输出信号 2、性质继电器信号输入 3、对象继电器信号输入 4、输出控制电路 5、信号输出电路 6、信号输入电路,遥控输入与返校形成电路,7、KFZ