電力系統(tǒng)遠(yuǎn)動第2章 遠(yuǎn)動裝置的功能模塊

電力系統(tǒng)調(diào)度自動化電氣工程學(xué)院林國松第二章遠(yuǎn)動裝置的功能模塊遠(yuǎn)動終端（RTU）的功能和結(jié)構(gòu)1遙測量的采集和處理2遙信量的采集和處理3遙信變位及遙測量越限比較4遙控與遙調(diào)5故障檢測與故障診斷7多微機(jī)遠(yuǎn)動裝置6第一節(jié)遠(yuǎn)動終端（RTU）的功能和結(jié)構(gòu)遙測、遙信、遙控、遙調(diào)數(shù)字量計數(shù)脈沖事件順序記錄轉(zhuǎn)發(fā)電力系統(tǒng)統(tǒng)一時鐘適合規(guī)約的數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳顯示報表打印本機(jī)鍵盤、顯示器一、RTU的功能遠(yuǎn)方功能當(dāng)?shù)毓δ茏詸z、自調(diào)自恢復(fù)其他功能第一節(jié)遠(yuǎn)動終端（RTU）的功能和結(jié)構(gòu)二、RTU的結(jié)構(gòu)從功能上，RTU主要是采集發(fā)電廠或變電站的遙測量、遙信量、數(shù)字值和計數(shù)值，經(jīng)適當(dāng)處理后及時向調(diào)度中心發(fā)送，形成對電網(wǎng)的監(jiān)視。同時RTU接收并執(zhí)行調(diào)度中心發(fā)送到所在廠站的命令，形成對電網(wǎng)運(yùn)行的控制。第一節(jié)遠(yuǎn)動終端（RTU）的功能和結(jié)構(gòu)二、RTU的結(jié)構(gòu)單CPU結(jié)構(gòu)多CPU結(jié)構(gòu)第二節(jié)遙測量的采集和處理遙測量分位模擬量、數(shù)字量和脈沖量三種。P、Q、U、I油溫電壓形式表達(dá)的水庫水位數(shù)字式水位計輸出的水庫水位電能表脈沖第二節(jié)遙測量的采集和處理一、電量變送器電量變送器是將一種電量變換為供測量用的一種電量儀器。分類交流電流、交流電壓變送器有功功率、無功功率變送器有功電能、無功電能變送器頻率變送器功率因數(shù)變送器直流電流、直流電壓變送器微機(jī)變送器第二節(jié)遙測量的采集和處理變送器的標(biāo)稱值第二節(jié)遙測量的采集和處理常用的電量變送器交流電流變送器交流電壓變送器第二節(jié)遙測量的采集和處理正弦電路功率計算常用的電量變送器：功率變送器電壓、電流瞬時值表達(dá)式有功功率P、無功功率Q、視在功率S表達(dá)式第二節(jié)遙測量的采集和處理常用的電量變送器：功率變送器三相有功功率測量三表法兩表法第二節(jié)遙測量的采集和處理常用的電量變送器：功率變送器三相無功功率測量三表法兩表法（當(dāng)三相電路完全對稱時）因為所以第二節(jié)遙測量的采集和處理常用的電量變送器：電能變送器有功電能功率變送器輸出電壓輸出脈沖頻率第二節(jié)遙測量的采集和處理常用的電量變送器：電能變送器第二節(jié)遙測量的采集和處理常用的電量變送器：微機(jī)變送器第二節(jié)遙測量的采集和處理二、模/數(shù)轉(zhuǎn)換原理與常用芯片逐位比較式A/D轉(zhuǎn)換逐位比較式A/D變換是把待轉(zhuǎn)換的直流模擬電壓與一組呈二進(jìn)制關(guān)系的標(biāo)準(zhǔn)電壓一位一位由高至低逐位進(jìn)行比較，決定每位是去碼（為0）還是留碼（為1），從而實(shí)現(xiàn)模擬電壓到二進(jìn)制數(shù)碼的轉(zhuǎn)換。第二節(jié)遙測量的采集和處理二、模/數(shù)轉(zhuǎn)換原理與常用芯片雙積分式A/D轉(zhuǎn)換第二節(jié)遙測量的采集和處理二、模/數(shù)轉(zhuǎn)換原理與常用芯片雙積分式A/D轉(zhuǎn)換第二節(jié)遙測量的采集和處理二、模/數(shù)轉(zhuǎn)換原理與常用芯片電荷平衡式U/f轉(zhuǎn)換第二節(jié)遙測量的采集和處理三、模擬遙測量輸入電路基于逐次逼近式A/D變換的模擬量輸入電路第二節(jié)遙測量的采集和處理三、模擬遙測量輸入電路基于U/f轉(zhuǎn)換的模擬量輸入電路第二節(jié)遙測量的采集和處理四、遙測量的處理模擬式濾波數(shù)字濾波模擬式濾波：輸入到遙測量采集系統(tǒng)的模擬直流電壓來自各類變送器和傳感器，有用的信號長混雜有各種頻率的信號。在遙測量采集的輸入端通常采用RC低通濾波器，用來一只某些干擾信號。數(shù)字濾波：在計算機(jī)中用一定的計算方法對輸入信號的量化數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)學(xué)處理，減少干擾在有用信號的比重，提高信號的真實(shí)性第二節(jié)遙測量的采集和處理四、遙測量的處理標(biāo)度變換：把A/D轉(zhuǎn)換數(shù)字量轉(zhuǎn)換成具有不同量綱的數(shù)值，以便于工作人員進(jìn)行監(jiān)視和管理。例如：被測電流的滿量程為1500A，經(jīng)變換后的滿量程結(jié)果為2047。當(dāng)電流在0～1500A范圍內(nèi)變化是，A/D轉(zhuǎn)換的輸出在0～2047之間變動，兩者呈線性比例關(guān)系，比例系數(shù)為K，稱為標(biāo)度變換系數(shù)。設(shè)遙測量的實(shí)際值為S，A/D轉(zhuǎn)換后的值為D，則K=S/D。第二節(jié)遙測量的采集和處理四、遙測量的處理各個遙測量都有對應(yīng)的標(biāo)度變換系數(shù)K。系數(shù)存放如圖所示：當(dāng)一個遙測量經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后，相應(yīng)從遙測系數(shù)區(qū)取出相應(yīng)的標(biāo)度變換系數(shù)K與之相乘，再把乘積右移N位。若需要顯示，則在二-十進(jìn)制轉(zhuǎn)換后，根據(jù)F1F2標(biāo)上的小數(shù)點(diǎn)完成標(biāo)度變換。第二節(jié)遙測量的采集和處理四、遙測量的處理二-十進(jìn)制轉(zhuǎn)換：二-十進(jìn)制代碼稱為BCD碼整數(shù)位處理小數(shù)位處理第二節(jié)遙測量的采集和處理四、遙測量的處理死區(qū)計算死區(qū)計算式對連續(xù)變化的模擬量規(guī)定一個較小的變化范圍，當(dāng)模擬量在這個范圍變化時，認(rèn)為模擬量沒有變化，此期間模擬量的值用原值表示，這個規(guī)定的范圍稱為死區(qū)。第二節(jié)遙測量的采集和處理四、遙測量的處理死區(qū)計算在我國問答式遠(yuǎn)動規(guī)約中，死區(qū)以壓縮因子的形式來表示，用壓縮因子來規(guī)定模擬量的變化范圍。數(shù)據(jù)區(qū)有8個字節(jié)，每個字節(jié)存放一種壓縮因子，用二進(jìn)制表示，其值從0~255任意設(shè)定，代表模擬量變化的絕對值。由主站向RTU發(fā)送的I/O模塊工作方式與參數(shù)報文確定。第三節(jié)遙信量的采集和處理一、遙信量的采集遙信信息通常由電力設(shè)備的輔助觸點(diǎn)提供，輔助觸點(diǎn)的開合直接反映出該設(shè)備的工作狀態(tài)。第三節(jié)遙信量的采集和處理一、遙信量的采集遙信信息的隔離措施繼電器隔離光電隔離第三節(jié)遙信量的采集和處理一、遙信量的采集一個實(shí)用的遙信取樣電路目前在遙信對象狀態(tài)的采集方面也有采取雙觸點(diǎn)遙信的處理方法，稱“雙點(diǎn)遙信”。遙信量由兩個狀態(tài)信號表示，分別來自開關(guān)的合閘觸點(diǎn)、分閘觸點(diǎn)?！?1”、“10”為有效代碼；“00”、“11”為無效代碼第三節(jié)遙信量的采集和處理二、遙信量的輸入電路接收遙信量的輸入回路可以采用三態(tài)門芯片、并行接口芯片和數(shù)字多路開關(guān)芯片三類接口芯片實(shí)現(xiàn)。典型擴(kuò)展電路如右：鎖存器8選1多路開關(guān)第三節(jié)遙信量的采集和處理三、提高遙信信息可靠性措施硬件方面：繼電器隔離、光耦隔離軟件方面：連續(xù)多次讀?。ㄏ叮τ赥TL電平，0～0.8V為低電平，2～5V為高電平，0.8～2V的電平不定。第四節(jié)遙信變位及遙測量越限比較一、遙信量變位的檢測比較器第四節(jié)遙信變位及遙測量越限比較一、遙信量變位的檢測定時掃查模式變位觸發(fā)模式第四節(jié)遙信變位及遙測量越限比較二、事件順序記錄事件指的是運(yùn)行設(shè)備狀態(tài)的變化，如開關(guān)所的閉合或斷開狀態(tài)的變化，保護(hù)所的正?；蚋婢癄顟B(tài)的變化。事件順序記錄是指開關(guān)或繼電保護(hù)動作是，按動作的事件先后順序進(jìn)行的記錄。事件分辨率是指能正確區(qū)分事件發(fā)生順序的最小時間間隔。站內(nèi)分辨率和站間分辨率（或稱系統(tǒng)分辨率）是事件順序記錄的主要技術(shù)指標(biāo)。站內(nèi)（或站間）分辨率是指站內(nèi)（或站間）發(fā)生兩個事件能分辨出來的最小時間間隔。規(guī)約中要求，站內(nèi)分辨率應(yīng)小于10ms，系統(tǒng)分辨率應(yīng)小于20ms。第四節(jié)遙信變位及遙測量越限比較四、事故追憶要實(shí)現(xiàn)事故追憶功能，就必須在內(nèi)存中開辟一足夠大的實(shí)時數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，一般不對所有的遙測量，可以事先定義好每一事故對應(yīng)的需存儲的遙測量集這樣既減少了存儲容量，有提高了事故的分析效率。事故追憶功能應(yīng)該在發(fā)生事故時啟動。三、遙測量越限比較越限比較功能通常設(shè)在調(diào)度端，每一個遙測量都要設(shè)定對應(yīng)的上限值和下限值。例如：頻率的變化不能超過50±0.2Hz，電壓的變化不能超過額定電壓的±5%。第五節(jié)遙控與遙調(diào)一、遙控遠(yuǎn)動規(guī)約中的遙控命令第一步第二步第三步第四步主站（調(diào)度端）向子站（RTU）發(fā)送遙控命令子站向主站返送返校信息根據(jù)實(shí)際情況，主站向子站下達(dá)遙控執(zhí)行或遙控撤銷命令如果是遙控執(zhí)行則RTU改變遙控輸出狀態(tài)，如果是遙控撤銷則遙控輸出狀態(tài)不變第五節(jié)遙控與遙調(diào)一、遙控遠(yuǎn)動規(guī)約中的遙控命令第五節(jié)遙控與遙調(diào)一、遙控遠(yuǎn)動規(guī)約中的遙控命令遙控選擇（下行）遙控返校（上行）遙控執(zhí)行（下行）遙控撤銷（下行）第五節(jié)遙控與遙調(diào)遙控輸出接口電路遙控輸出框圖遙控輸出繼電器接線第五節(jié)遙控與遙調(diào)二、遙調(diào)遠(yuǎn)動規(guī)約中的遙調(diào)命令在部頒循環(huán)式遠(yuǎn)動規(guī)約中，涉及遙調(diào)的有升降命令和設(shè)定命令兩類。升降選擇（下行）升降返校（上行）升降執(zhí)行（下行）升降撤銷（下行）升降命令第五節(jié)遙控與遙調(diào)二、遙調(diào)遠(yuǎn)動規(guī)約中的遙調(diào)命令設(shè)定命令：控制字格式與遙控相同幀類別為57H。只有一個下行幀，無返校、執(zhí)行、撤銷命令幀。功能碼為E8H，設(shè)定操作為C3H，對象號是二進(jìn)制碼，設(shè)定點(diǎn)的數(shù)值為12為二進(jìn)制數(shù)，無系數(shù)，負(fù)數(shù)以2的補(bǔ)碼表示。第五節(jié)遙控與遙調(diào)遙調(diào)輸出接口框圖勵磁自動調(diào)節(jié)裝置頻率和有功功率自動調(diào)節(jié)裝置有載調(diào)壓變壓器的分接頭調(diào)節(jié)裝置第六節(jié)多微處理機(jī)遠(yuǎn)動裝置多微機(jī)系統(tǒng)：由多臺微機(jī)通過共享總線、數(shù)據(jù)鏈路或共享存儲器等連接起來的系統(tǒng)。一、多微機(jī)系統(tǒng)的幾種結(jié)構(gòu)形式共享總線方式輸入-輸出鏈接方式多端口存儲器方式第六節(jié)多微處理機(jī)遠(yuǎn)動裝置遠(yuǎn)動裝置采用多微機(jī)結(jié)構(gòu)可以按實(shí)際需要組織遠(yuǎn)動裝置的功能，各微機(jī)之間可以按主-從方式按層次劃分或按功能劃分。二、多微處理機(jī)遠(yuǎn)動裝置第七節(jié)故障檢測與故障診斷一、CPU的故障檢測CPU的電路相當(dāng)復(fù)雜，從功能來檢查比從電路檢查更為適宜。指令執(zhí)行是否正確可以用其他的指令完成同一功能來比較。對于功能不易相互比較的指令可以將指令執(zhí)行的結(jié)果與預(yù)定的值比較。RTU出現(xiàn)故障是不可避免的，故障往往由于強(qiáng)電（如雷電）的侵入、器件的老化、潮濕、人為損壞等原因引起。故障分系統(tǒng)級、部件級、器件級。第七節(jié)故障檢測與故障診斷二、存儲器的故障檢測RAM的故障檢測故障類型電源或控制線故障某些存儲單元固定為1或0地址譯碼器故障有的數(shù)據(jù)線固定為1或0有的地址線固定為1或0RAM檢查流程第七節(jié)故障檢測與故障診斷二、存儲器的故障檢測ROM的故障檢測故障類型與RAM類似。ROM檢查流程第七節(jié)故障檢測與故障診斷三、串行通信口