电力系统远动第6讲_远动监控执行端.pdf

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1、远动监控执行端远动监控执行端第一讲 远动执行端的功能第一讲 远动执行端的功能第二讲 远动执行端的硬件构成第三讲 遥信、遥控、遥测与遥调接口与实现第四讲 远动执行端的软件结构第二讲 远动执行端的硬件构成第三讲 遥信、遥控、遥测与遥调接口与实现第四讲 远动执行端的软件结构2008-4-2当地监控实景一、远动执行端一、远动执行端(RTU)的功能的功能微机微机RTU主要实现常规的主要实现常规的“四遥四遥”功能，而近年发展起来的功能，而近年发展起来的“第五遥第五遥”遥视遥视功能由视频监控前端设备完成。一般所说的功能由视频监控前端设备完成。一般所说的RTU不包括视频监控前端。不包括视频监控前端。RTU应具

2、有以下基本功能：应具有以下基本功能：(1)四遥功能四遥功能即即遥信、遥测、遥控、遥调遥信、遥测、遥控、遥调功能。功能。(2)事件顺序记录（事件顺序记录（SOE:Sequence of Event Recording）监控人员需要及时掌握供电线路事故发生时各断路器和继电保护动作状况及动作时间，以区分事件顺序，做出运行对策和进行事故分析。事件顺序记录监控人员需要及时掌握供电线路事故发生时各断路器和继电保护动作状况及动作时间，以区分事件顺序，做出运行对策和进行事故分析。事件顺序记录SOE的一项重要指标是的一项重要指标是时间分辨率时间分辨率。分辨率可分为。分辨率可分为RTU内（即站内）与内（即站内）与

3、RTU之间（即站间）之间（即站间）两种。两种。一、远动执行端一、远动执行端(RTU)的功能的功能(3)系统对时系统对时RTU站间站间SOE分辨率是一项系统指标，它要求各分辨率是一项系统指标，它要求各RTU的时钟与调度中心的时钟严格同步。的时钟与调度中心的时钟严格同步。(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值，传统作法是通过记录脉冲电度表的脉冲来实现，较先进的作法是通过和智能电度表通信获取电度值。采集变电所各条进线和出线以及主变两侧的电度值，传统作法是通过记录脉冲电度表的脉冲来实现，较先进的作法是通过和智能电度表通信获取电度值。(5)自恢复和自检测功能自恢复和

4、自检测功能RTU具有自检功能，以及因停电、故障等原因死机后的自恢复功能。具有自检功能，以及因停电、故障等原因死机后的自恢复功能。一、远动执行端一、远动执行端(RTU)的功能的功能(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制中心，并能控制中心下达的命令。通讯规约一般有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。通讯规约一般有应答式（也称为问询式，应答式（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一般均采用一般均采用CDT方式。通讯速率一般用方式。通讯速率一般用波特率波特率表示，一般为表示，一般为1200bp

5、s，2400bps、4800bps和和9600bps等。随着光纤技术的发展以及变电所综合自动化系统的采用，要求远动系统具有更高的传输速率，目前有些系统已采用等。随着光纤技术的发展以及变电所综合自动化系统的采用，要求远动系统具有更高的传输速率，目前有些系统已采用2Mbps或或10Mbps的传输速率。因此，的传输速率。因此，RTU应具有通讯速率可配置的功能，并应具有支持光端机、载波通讯信道等功能。应具有通讯速率可配置的功能，并应具有支持光端机、载波通讯信道等功能。一、远动执行端一、远动执行端(RTU)的功能的功能(7)其它功能其它功能以上六项功能为以上六项功能为RTU的基本性能要求，除此之外，一般

6、还希望的基本性能要求，除此之外，一般还希望RTU具有下列功能：具有下列功能：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。二、远动执行端二、远动执行端(RTU)的发展的发展第一代第一代布线逻辑式布线逻辑式（继电器式、晶体管式、集成电路的远动装置）（继电器式、晶体管式、集成电路的远动装置）特点：特点：所有功能由所有功能由硬件硬件电路完成。按预定的要求进行设计、使构成装置的各部分电路按固定的时间顺序工作来完成预定的功能。电路完成。按预定的要求进行设计、使构成装置的各部分电路按固定的时间顺序工作来完成预定的功能。第二代第二代

7、软件化的远动装置软件化的远动装置：功能由：功能由计算机硬件计算机硬件和完成指定功能的和完成指定功能的软件软件（加工程序）来实现，对程序进行修订，就能够改变系统的功能。（加工程序）来实现，对程序进行修订，就能够改变系统的功能。几乎所有几乎所有RTU 第三代第三代网络化网络化RTU（标准协议）（标准协议）正在发展，已有应用正在发展，已有应用三、远动执行端三、远动执行端(RTU)的分类的分类从体系结构上：从体系结构上：变电所内的变电所内的RTU可以分为可以分为集中式集中式RTU和和分布式分布式RTU两大类。两大类。分布式分布式RTU又可分为：又可分为：功能分布式功能分布式RTU和和结构分布式结构分布

8、式RTU两大类。两大类。在采样方式上：在采样方式上：RTU可分为可分为直流采样直流采样RTU和和交流采样交流采样RTU两类。两类。从组屏方式上：从组屏方式上：RTU可分为可分为集中组屏集中组屏和和分散布置分散布置两类。两类。从结构上：从结构上：可分作可分作机柜式机柜式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。三、远动执行端三、远动执行端(RTU)的分类的分类(1)集中式集中式RTU和分布式和分布式RTU 1)集中式集中式RTU 集中式集中式RTU的典型体系结构如图所示。一般，的典型体系结构如图所示。一般，CPU为系统中唯一的智能模块，它负责管理

9、其他非智能子模块，并通过两个为系统中唯一的智能模块，它负责管理其他非智能子模块，并通过两个RS-232C串行口，经调制解调器串行口，经调制解调器MODEM分别和两个调度中心通讯，另一个分别和两个调度中心通讯，另一个RS-232C串行口用于外接串行口用于外接CRT实现自检测。实现自检测。集中式集中式RTU的典型体系结构示意图的典型体系结构示意图SIOAIKBModem CPUModemCRT自检自检SIOSIO调度所调度所2AIDIDORDGWDTDIDO1PADO2调度所调度所1三、远动执行端三、远动执行端(RTU)的分类的分类其中：其中：DI：遥信（数字量）输入模块，它可由若干个子模（如遥信

10、（数字量）输入模块，它可由若干个子模（如DI1、DI2等）构成；等）构成；AI：遥测（模拟量）输入模块，也可以由若干个子模块（如遥测（模拟量）输入模块，也可以由若干个子模块（如AI1、AI2等）构成；等）构成；PA：电能脉冲量采集模块；电能脉冲量采集模块；DO：遥控输出模块，也可以由若干个子模块；遥控输出模块，也可以由若干个子模块；DOR：遥调模块；遥调模块；KB：键盘与显示器模块；键盘与显示器模块；DG：开关组态模块；开关组态模块；WDT：监视定时器模块。监视定时器模块。集中式集中式RTU，各模块之间均以并行总线相联系。而并行总线往往不允许传输太长的距离（通常小于，各模块之间均以并行总线相联

11、系。而并行总线往往不允许传输太长的距离（通常小于50cm），因此，集中式），因此，集中式RTU均是集中布置于一个机箱或机柜中的。均是集中布置于一个机箱或机柜中的。三、远动执行端三、远动执行端(RTU)的分类的分类2)分布式分布式RTU 随着对电力系统自动化要求的提高，随着对电力系统自动化要求的提高，变电所无人值守和综合自动化成为发展的趋势变电所无人值守和综合自动化成为发展的趋势，这就要求，这就要求RTU能够能够采集更多的开关量、模拟量和电度信息，采集更多的开关量、模拟量和电度信息，并且能够并且能够控制更多路遥控和遥调；控制更多路遥控和遥调；同时往往还要求同时往往还要求RTU能够向能够向更多的调

12、度中心建立联系，所采用的通讯规约往往也是各不相同的；更多的调度中心建立联系，所采用的通讯规约往往也是各不相同的；此外对事件顺序记录（此外对事件顺序记录（SOE）的站内分辨率的要求也有提高的趋势。集中式的微机远动装置因采用）的站内分辨率的要求也有提高的趋势。集中式的微机远动装置因采用单处理器单处理器，CPU负荷过重负荷过重往往不能满足上述要求，此外往往不能满足上述要求，此外采用并行总线的集中式远动装置也不便于采集不在同一现场的参数采用并行总线的集中式远动装置也不便于采集不在同一现场的参数。针对上述情况，提出了。针对上述情况，提出了多多CPU结构、各模块间以串行总线相互联系的分布式结构、各模块间以

13、串行总线相互联系的分布式RTU。三、远动执行端三、远动执行端(RTU)的分类的分类分布式分布式RTU较集中式较集中式RTU具有如下优点：具有如下优点：布置灵活，便于采集地理上分布的信号；布置灵活，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的最小配置成本较集中式的最小配置成本较集中式RTU高，因而在小配置情况下，不如集中式微机远动装置经济。高，因而在小配置情况下，不如集中式微机远动装置经济。分布式

14、分布式RTU的的特征特征为：为：多多CPU、串行总线、智能模板，既可以停中组屏，又可以分散布置、串行总线、智能模板，既可以停中组屏，又可以分散布置。根据结构上的不同，。根据结构上的不同，分布式分布式RTU又可分为又可分为功能分布式和结构分布式功能分布式和结构分布式两大类。两大类。三、远动执行端三、远动执行端(RTU)的分类的分类 功能分布式 功能分布式RTU 功能分布式功能分布式RTU是按功能划分各模块，是按功能划分各模块，RTU可由可由智能遥信模块智能遥信模块（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（IYK）、）

15、、智能遥调模块智能遥调模块（IYT）和）和CPU模块模块等构成。等构成。KB为键盘与显示器，为键盘与显示器，M为调制解调器。为调制解调器。CPU主主CPU从从IYX1IYX2IYC1IPAIYKIYT内部串行总线内部串行总线KBMMM主站主站1主站主站2主站主站3三、远动执行端三、远动执行端(RTU)的分类的分类因为各模块间采取因为各模块间采取串行通讯方式串行通讯方式，使得模块间联线，使得模块间联线非常简单（往往只有两条线），非常简单（往往只有两条线），而且串行通讯较并行通讯可以传输而且串行通讯较并行通讯可以传输更远的距离更远的距离，因而各模块之间可相距很远，甚至不在一个机柜内，构成适应采集不

16、同地点信号的，因而各模块之间可相距很远，甚至不在一个机柜内，构成适应采集不同地点信号的分布式体系结构分布式体系结构。分布式分布式RTU的的各个模块均为智能模块各个模块均为智能模块，专门有一个，专门有一个CPU独立管理本模板，使得该独立管理本模板，使得该CPU功能专一，负荷较轻，因而功能专一，负荷较轻，因而可靠性高可靠性高。分布式分布式RTU的各模块可以的各模块可以任意组合任意组合，扩容十分方便。，扩容十分方便。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，每个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CPU模块均可选配不同的通讯规约。模块均可选配不同的通讯规约。三、远

17、动执行端三、远动执行端(RTU)的分类的分类按功能分布的按功能分布的RTU，仍延用集中式，仍延用集中式RTU的配置思想，把一定数量的相同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的配置思想，把一定数量的相同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单片机构成，但是构成，但是CPU模块则可采用模块则可采用i8086、i80386等高档等高档CPU。内部串行总线，早期的分布式产品采用内部串行总线，早期的分布式产品采用RS-232C标准标准，目前大都采用，目前大都采用RS-485协议协议或或现场总线现场总线，如，如CANBus、Lonworks、FrofBus等现场

18、总线，传输媒介采用等现场总线，传输媒介采用双绞线双绞线或或光纤光纤。随着工业以太网的发展，分布式随着工业以太网的发展，分布式RTU内部总线采用内部总线采用工业以太网工业以太网已成为一种发展趋势。已成为一种发展趋势。三、远动执行端三、远动执行端(RTU)的分类的分类 结构分布式 结构分布式RTU 功能分布的功能分布的RTU，虽然相对于集中式，虽然相对于集中式RTU具有灵活和功能性强的优点，但由于需要众多的模板类型，不利于制造厂大批量生产。另外，虽然功能分布化的具有灵活和功能性强的优点，但由于需要众多的模板类型，不利于制造厂大批量生产。另外，虽然功能分布化的RTU具有一定的分布布置灵活性，但它只能

19、按功能分布布置，而变电所实际情况是，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，这就是具有一定的分布布置灵活性，但它只能按功能分布布置，而变电所实际情况是，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，这就是结构分布式结构分布式RTU，也即，也即面向设备对象设计的面向设备对象设计的RTU。结构分布式。结构分布式RTU可以将单元模块可以将单元模块分散地布置分散地布置在开关柜等中，而不必在开关柜等中，而不必单独组屏单独组屏，不仅节省了空间不仅节省了空间，也使，也使二次连线大大减少二次连线大大减少，因为，因为RTU单元模块和现场的联接在屏内就完成了，各单元模块和现场

20、的联接在屏内就完成了，各RTU单元模块之间只需通过几条单元模块之间只需通过几条RS-485或现场总线连线就可以联通了。值得一提的是，为了做到将或现场总线连线就可以联通了。值得一提的是，为了做到将RTU单元模块安装到开关柜中，往往需要将单元模块安装到开关柜中，往往需要将RTU单元模块设计成单板结构，否则开关在动作过程中的振动会造成含总线插槽结构的产品接触不良，导致设备失灵。单元模块设计成单板结构，否则开关在动作过程中的振动会造成含总线插槽结构的产品接触不良，导致设备失灵。三、远动执行端三、远动执行端(RTU)的分类的分类 结构分布式结构分布式RTU的另一个的另一个显著优点显著优点在于其很容易将在

21、于其很容易将微机保护和监控功能合二为一微机保护和监控功能合二为一，成为集成化的产品，甚至可包含防误闭锁等功能，非常有利于实现，成为集成化的产品，甚至可包含防误闭锁等功能，非常有利于实现变电所综合自动化变电所综合自动化。但是，在一个。但是，在一个RTU单元模块当中，单元模块当中，保护部分和监控部分仍应明显分开保护部分和监控部分仍应明显分开，分别采用独立的微处理器。尽管目前我国电力系统的管理模式是将远动人员和保护人员分为两组，采用二合一的，分别采用独立的微处理器。尽管目前我国电力系统的管理模式是将远动人员和保护人员分为两组，采用二合一的RTU单元模块会带来一些问题，但随着技术和管理的进步，采用结构

22、分布式单元模块会带来一些问题，但随着技术和管理的进步，采用结构分布式RTU将是将是RTU发展的趋势之一。发展的趋势之一。三、远动执行端三、远动执行端(RTU)的分类的分类1#主变保护 监控单元1#主变后备 保护单元2#主变保护 监控单元2#主变后备 保护单元 10kV甲线路保护监控单元 10kV乙线路保护监控单元 10kV丙线路保护监控单元 10kV丁线路保护监控单元 10kV联络保护监控单元 补偿电容器保护监控单元集中转发单元 或当地功能 LON WORKS现场总线 Modem U,I,P,Q开关位置,保护信号 遥控开关合闸/分闸一种典型的结构分布式一种典型的结构分布式RTU远动监控执行端远

23、动监控执行端第一讲 远动执行端的功能第一讲 远动执行端的功能第二讲 远动执行端的硬件构成第二讲 远动执行端的硬件构成第三讲 遥信、遥控、遥测与遥调接口与实现第四讲 远动执行端的软件结构第三讲 遥信、遥控、遥测与遥调接口与实现第四讲 远动执行端的软件结构远动远动RTU的硬件构成的硬件构成模板模板包括包括：CPU板，系统支持板，键盘显示板，开关量输入板，板，系统支持板，键盘显示板，开关量输入板，A/D板，通信板，控制输出板。板，通信板，控制输出板。远动监控执行端远动监控执行端第一讲 远动执行端的功能第二讲 远动执行端的硬件构成第一讲 远动执行端的功能第二讲 远动执行端的硬件构成第三讲 遥信、遥控、

24、遥测与遥调接口与实现第三讲 遥信、遥控、遥测与遥调接口与实现第四讲 远动执行端的软件结构第四讲 远动执行端的软件结构一、遥信开关量采集接口一、遥信开关量采集接口（1）开关量采集回路（1）开关量采集回路开关量开关量：随时间：随时间离散变化离散变化的信号。一般具有的信号。一般具有“开开”、“关关”两种状态，用1位二进制数据表示，一个字节表示8个开关量。如断路器的位置状态、各种事故与告警信号等。两种状态，用1位二进制数据表示，一个字节表示8个开关量。如断路器的位置状态、各种事故与告警信号等。（2）光电隔离电路）光电隔离电路作用作用：实现微机与外部电路之间的：实现微机与外部电路之间的电气隔离电气隔离，

25、消除消除开关量信号本身的开关量信号本身的干扰干扰和信号沿途的传输的和信号沿途的传输的干扰干扰。实现实现：由：由光电二极管（光电二极管（LED）和光敏晶体管成对（光耦）和光敏晶体管成对（光耦）组成。组成。LED接到信号源一侧，光敏晶体管取开关的作用，接到信号源一侧，光敏晶体管取开关的作用，LED导通时，开关闭合，实现两侧间的电隔离。导通时，开关闭合，实现两侧间的电隔离。（3）查询采集方式和中断采集方式）查询采集方式和中断采集方式?查询方式查询方式：CPU以以一定的时间周期一定的时间周期对并行对并行I/O接口进行扫描查询。编程简单。接口进行扫描查询。编程简单。?中断方式中断方式：当开关量发生：当开

26、关量发生变化变化时，接口电路向时，接口电路向CPU发出中断请求。若发出中断请求。若CPU处于中断允许状态，则在处理完当前命令周期后，即转入中断处理过程。处于中断允许状态，则在处理完当前命令周期后，即转入中断处理过程。注意：注意：不仅要采集当时的开关状态，还要进行变位记录处理。即状态变化时，记录开关序号、变位时间、变位后的状态等。称为不仅要采集当时的开关状态，还要进行变位记录处理。即状态变化时，记录开关序号、变位时间、变位后的状态等。称为事件顺序记录事件顺序记录。事件分辨率事件分辨率：事件顺序记录能区分的最小的时间间隔。：事件顺序记录能区分的最小的时间间隔。查询方式和中断方式下事件分辨率查询方式

27、和中断方式下事件分辨率？工作原理工作原理：CPU读入读入8位开关量，并将其锁存到位开关量，并将其锁存到373中，开中断。一旦开关量状态变化，则中，开中断。一旦开关量状态变化，则688的的P、Q不同。不同。P=Q端输出高电平，经反向后向端输出高电平，经反向后向CPU申请中断。申请中断。CPU响应中断，读入变化后的状态，锁存到响应中断，读入变化后的状态，锁存到373，开中断。，开中断。8位数值比较器位数值比较器:当当G为低时，若为低时，若P0-P7与与Q0-Q7相同，则相同，则P=Q引脚输出低电平，否则为高。引脚输出低电平，否则为高。8位锁存器：位锁存器：OC为输出控制端为输出控制端,低电平有效低

28、电平有效.C采样控制端采样控制端,为高时为高时,Q随随D变变;为低时为低时,Q保持保持C下跳时下跳时D的状态。的状态。例例：中断方式的8位开关量采集。中断方式的8位开关量采集。例：例：64路开关量查询采集。64路开关量查询采集。遥信信号输入接口电路由并行接口、多路开关等组成。遥信信号输入接口电路由并行接口、多路开关等组成。AD7506AD7506AD7506AD7506可编程并行可编程并行I/O接口电路接口电路：基本输入输出方式，：基本输入输出方式，PC0PC3为输入，为输入，PC4PC7为输出。为输出。16选选1多路开关：多路开关：0-15为开关量输入，为开关量输入，OUT为输出，输入为输出

29、，输入ABCD的值（的值（0-FH）决定哪一路输入的开关量送到）决定哪一路输入的开关量送到OUT。PA0PA3为输入，为输入，PB4PB7为输出。为输出。AD7506AD7536为为14位位DAC遥信扫描查询程序框图遥信扫描查询程序框图二、模拟量（遥测）采集接口二、模拟量（遥测）采集接口（1）模拟量采集回路（1）模拟量采集回路模拟量模拟量：在时间和幅值上：在时间和幅值上连续变化连续变化的信号。母线电压、电流，变压器的有功/无功功率，系统频率等。的信号。母线电压、电流，变压器的有功/无功功率，系统频率等。电压、电流、功率等模拟量通过相应的互感器，输出电压、电流、功率等模拟量通过相应的互感器，输出

30、0100V0100V的交流量，再经过变送器变换成的交流量，再经过变送器变换成0 05V5V的模拟直流量送入模拟量采集电路进行模数转换。的模拟直流量送入模拟量采集电路进行模数转换。多路开关多路开关的的作用作用就是将多路模拟信号逐个分时接入，以便经采样后送入就是将多路模拟信号逐个分时接入，以便经采样后送入A/D转换器进行转换。转换器进行转换。目前多采用无触点的集成电路开关，优点是频率高、体积小，并可以用程序进行控制，如目前多采用无触点的集成电路开关，优点是频率高、体积小，并可以用程序进行控制，如AD7501 8路路CMOS多路开关、多路开关、AD7506 16路路CMOS多路开关。多路开关。（2）

31、多路通道开关）多路通道开关开关开关K闭合闭合，输入电压通过电阻，输入电压通过电阻R向电容充电，输出电压随着变化，并使两者趋于相等，此即为向电容充电，输出电压随着变化，并使两者趋于相等，此即为采样采样状态；开关状态；开关K在时刻在时刻断断开时，由于电容具有保持电荷特性而将的电压值记忆在其上，此即为开时，由于电容具有保持电荷特性而将的电压值记忆在其上，此即为保持保持状态。状态。（3）采样保持电路）采样保持电路当某一模拟量进行当某一模拟量进行A/D转换时，由于转换时，由于A/D转换过程需一段时间，必须转换过程需一段时间，必须保证保证此过程中被测参数值不变，否则会影响转换精度，同理必须此过程中被测参数

32、值不变，否则会影响转换精度，同理必须保持保持恒定的输出。恒定的输出。KRCUaUcUa?模拟量经过多路开关和模拟量经过多路开关和S/H后，必须转换成数字量才能送入计算机，这一任务由后，必须转换成数字量才能送入计算机，这一任务由A/D转换器转换器完成。在完成。在A/D转换时，必须用转换时，必须用量化量化单位对其进行整型量化，得到与模拟量相对应的数字量。经单位对其进行整型量化，得到与模拟量相对应的数字量。经编码编码后成为能被计算机接受的信息。后成为能被计算机接受的信息。?量化量化：就是采用有限字长的一组数码（如二进制码）去逼近模拟信号的采样值。量化和编码是：就是采用有限字长的一组数码（如二进制码）

33、去逼近模拟信号的采样值。量化和编码是A/D转换的主要组成部分。转换的主要组成部分。（4）A/D转换和模拟量信号的输入预处理转换和模拟量信号的输入预处理另外要对信号进行另外要对信号进行规格化规格化，如统一地变化为，如统一地变化为05V的电平电压，这个过程称为的电平电压，这个过程称为电平变换电平变换。这些电平统一的信号通过。这些电平统一的信号通过A/D变换成数字量后送入计算机，再经过一系列变换成数字量后送入计算机，再经过一系列数据预处理数据预处理，最终送入数据库。，最终送入数据库。模拟量信号的输入预处理模拟量信号的输入预处理利用计算机根据一定的算法用程序来减少噪声在信号中的比重。常用有算术平均法、

34、加权平均法、中位值法等。利用计算机根据一定的算法用程序来减少噪声在信号中的比重。常用有算术平均法、加权平均法、中位值法等。进入进入A/D的模拟信号都为统一的电平信号，如的模拟信号都为统一的电平信号，如10KV的电压，经电压互感器后变送器输出为的电压，经电压互感器后变送器输出为5V；110KV的进线电压，经电压互感器后变送器输出也为的进线电压，经电压互感器后变送器输出也为5V，两者经，两者经A/D变换后得到同一数字量，意义却不同。变换后得到同一数字量，意义却不同。判断采入的数据是否有明显差错，为伪舍弃。不同类型参数采用不同方法，如母线电流中的数据，用同一参数前、后周期的变化量判断，或用限值判断。

35、判断采入的数据是否有明显差错，为伪舍弃。不同类型参数采用不同方法，如母线电流中的数据，用同一参数前、后周期的变化量判断，或用限值判断。有些采集设备，如变送器等，其输出电信号与被测参数间成非线性关系，为提高测量精度，采取线性化措施。将非线性函数进行分段线性化拟合处理，分段数以误差满足精度要求为准。有些采集设备，如变送器等，其输出电信号与被测参数间成非线性关系，为提高测量精度，采取线性化措施。将非线性函数进行分段线性化拟合处理，分段数以误差满足精度要求为准。死区死区：又称又称压缩因子压缩因子，用，用VFAC表示。表示。为了减少向调度中心的数据输送量，对各遥测量的变化，预先规定了一个为了减少向调度中

36、心的数据输送量，对各遥测量的变化，预先规定了一个阀值（死区阀值（死区），对应的遥测量只有在其变化值超过了规定的阀值，才进行数据处理和传送。否则不传。），对应的遥测量只有在其变化值超过了规定的阀值，才进行数据处理和传送。否则不传。死区计算死区计算：比较比较前一次前一次采集的值（采集的值（旧值旧值）与）与现现采集的值（采集的值（新值新值）之差是否超过压缩因子。超过，则）之差是否超过压缩因子。超过，则越死区越死区，处理；否则，不处理。，处理；否则，不处理。要求要求：在编程中，要设置存储模拟量的旧值、新值、越死区标志等内存空间或内存变量。在编程中，要设置存储模拟量的旧值、新值、越死区标志等内存空间或内

37、存变量。（5）遥测采集过程与越死区计算）遥测采集过程与越死区计算遥测量采集过程框图遥测量采集过程框图(6)模拟量输出通道模拟量输出通道主机将运算结果通过主机将运算结果通过并行输出端口并行输出端口输出二进制数据，再经A/D转换器转换成相应的模拟量信号，再经功率放大器后驱动执行机构，以达到预定的控制要求。输出二进制数据，再经A/D转换器转换成相应的模拟量信号，再经功率放大器后驱动执行机构，以达到预定的控制要求。三、遥控、遥调输出接口三、遥控、遥调输出接口（1）遥控输出回路）遥控输出回路遥控遥控是对变电所的断路器、隔离开关等开关量进行是对变电所的断路器、隔离开关等开关量进行“合合”与与“断断”的两种

38、状态的操作，或者对复归信号的的两种状态的操作，或者对复归信号的“清除清除”操作，即开关量的输出操作，即开关量的输出。实际实际对变电所中断路器等控制时，将对变电所中断路器等控制时，将中间出口继电器中间出口继电器的节点接入变电所相应的控制回路中，接通或断开相应的控制电器，以启动的节点接入变电所相应的控制回路中，接通或断开相应的控制电器，以启动控制回路控制回路中的中间继电器去完成断路器的合、分动作。所以输出继电器节点应具有相应耐压和切断电流能力。中的中间继电器去完成断路器的合、分动作。所以输出继电器节点应具有相应耐压和切断电流能力。遥控操作分两步实现遥控操作分两步实现：选择选择：首先选择对象，使控制

39、对象继电器节点DJ闭合，经返校确认，停止或撤消遥控操作。：首先选择对象，使控制对象继电器节点DJ闭合，经返校确认，停止或撤消遥控操作。执行执行：选择正确，可继续进行合、分操作。：选择正确，可继续进行合、分操作。（2）遥调输出回路）遥调输出回路遥调与遥控遥调与遥控类似类似，也是一种，也是一种控制输出控制输出。与遥控只输出两种状态。与遥控只输出两种状态不同不同的是：遥调需要输出连续变化的信号，即输出的是：遥调需要输出连续变化的信号，即输出模拟量模拟量信号。信号。方法方法：将被测电量经电量变送器变换成直流信号，然后将其送入采样保持器、：将被测电量经电量变送器变换成直流信号，然后将其送入采样保持器、A

40、/D转换器，转换器，CPU从从A/D转换器内读出转换后的数字量，经标度变换计算所测电量值。转换器内读出转换后的数字量，经标度变换计算所测电量值。（一）变送器测量原理（一）变送器测量原理四、遥测量的测量四、遥测量的测量CT：电流互感器：电流互感器PT：电压互感器：电压互感器常规：变送器现在：交流直接采集常规：变送器现在：交流直接采集主要任务主要任务：将交流电流变换成额定值为5V的直流电压。：将交流电流变换成额定值为5V的直流电压。1.交流电流变送器交流电流变送器互感器互感器主要任务：将交流电压变换成额定值为5V的直流电压。2.交流电压变送器2.交流电压变送器作用：测量工频电路的有功和无功功率，将

41、被测电功率变换成和它成线性关系的直流电压。3.功率变送器3.功率变送器单相功率变送器原理框图平均电流：TTTITTITITIa212121=+=+=KUTTT=21KPKUITTTIIa=21令开关动作由U控制：原理：将两个单相功率测量部件安装在一个装置内，用二元件法来测量三相功率。三相功率变送器采用变送器的直流采样系统存在如下问题：?遥测数据的准确性受变送器精度和稳定性的影响，整流电路参数调整困难，受波形因素的影响大。变送器出现输出不正常的情况时有发生，影响遥测的准确性。?遥测数据的实时性受变送器响应速度的影响，由于滤波电路时间常数的影响，造成其响应时间较长，不能即时反映故障瞬间的情况。?变

42、送器维护工作量较大，其精度随时间和温度的变化会发生漂移，维护工作量大。?通常一个变电站需要大量变送器，增加工程造价。方法方法：直接对交流电流、电压进行采样，用软件完成各类电量变送器的功能，从而获得全部电量信息。：直接对交流电流、电压进行采样，用软件完成各类电量变送器的功能，从而获得全部电量信息。（二）交流采样（二）交流采样定义定义：将连续信号以时间取量化的过程。：将连续信号以时间取量化的过程。1.采样1.采样采样器采样器连续信号矩形脉冲信号采样输出信号冲击脉冲载波信号理想采样输出实质：以周期为Ts的采样脉冲序列作为载波，对输入的连续模拟信号进行调制的过程。使输入信号离散化。=nssnTtnTf

43、tf)()()(*定义：为使采样后的离散信号复现为原来的连续信号，采样频率必须大于或等于信号最高频率fc的2倍。2.采样定理2.采样定理csff2奈奎斯特采样频率方法方法：将二进制转换为十进制，然后根据转换电压等级和互感器的变比计算出原电量值的大小。：将二进制转换为十进制，然后根据转换电压等级和互感器的变比计算出原电量值的大小。（三）电量的计算（三）电量的计算1.直流变换采样的电量计算1.直流变换采样的电量计算交流值交流值二进制数二进制数十进制数十进制数直流值直流值例：例：采用电压变送器测量牵引网电压值，采用电压变送器测量牵引网电压值，A/D转换器的转换精度转换器的转换精度12位，牵引网最大值

44、为位，牵引网最大值为30 kV，今测得，今测得A/D值为值为0CF6H，计算其原电压值。，计算其原电压值。解解:首先将所测值转换为十进制值。首先将所测值转换为十进制值。0CF6H=0 1100 1111 0110B=3318D 最大值最大值:0FFFH(4095D)代表直流代表直流5V电压电压（满量程）则（满量程）则:4095:3318=5：x 得：得：x=4.05 V 而变送器的直流而变送器的直流5 V代表交流侧代表交流侧30 kV电压则：电压则：30kV:y=5:4.05 y=4.0530/5kV=24.3 kV 这样经过标量计算后得被测电压值为这样经过标量计算后得被测电压值为24.3 k

45、V。4095:3318=30：x x=24.3kV 输入信号电流信号输入信号电流信号i(t)、电压信号、电压信号u(t)，数据窗的长度为，数据窗的长度为N,采样值为采样值为ik和和uk，则，则按方均根按方均根算法，有效值为：算法，有效值为：（1）有效值算法（1）有效值算法2.交流采样的电量计算2.交流采样的电量计算方法方法：从离散的数字信号中计算出原电量值。：从离散的数字信号中计算出原电量值。基础基础：离散算法。：离散算法。一个周期一个周期T内等间隔作内等间隔作N次采样。次采样。=1020211NkkTuNdttuTU)(=1020211NkkTiNdttiTI)(单相系统：单相系统：输入单相

46、电压和单相电流分别为输入单相电压和单相电流分别为u(t)、i(t)，相应的采样值分别为，相应的采样值分别为uk、ik，数据窗长度为，数据窗长度为N，其，其有功功率有功功率为：为：（2）有功功率（2）有功功率=1001)()(1NkkkTiuNdttituTP单相系统：单相系统：单相单相电压电压和单相和单相电流电流有效值分别为有效值分别为U、I，单相，单相有功功率有功功率P，其单相无功功率，其单相无功功率Q为：为：（3）无功功率（3）无功功率22)(PUIQ=22211)/(PQQPPCOS+=+=+=+=（4）功率因子（4）功率因子远动监控执行端远动监控执行端第一讲 远动执行端的功能第二讲 远

47、动执行端的硬件构成第三讲 遥信、遥控、遥测与遥调接口与实现第一讲 远动执行端的功能第二讲 远动执行端的硬件构成第三讲 遥信、遥控、遥测与遥调接口与实现第四讲 远动执行端的软件结构第四讲 远动执行端的软件结构软件结构的设计建立在相应的硬件基础上，最终实现远动终端的各项功能。软件结构的设计建立在相应的硬件基础上，最终实现远动终端的各项功能。一、模板的功能软件一、模板的功能软件1.遥信输入软件1.遥信输入软件2.遥测输入软件2.遥测输入软件3.遥控输出软件遥控输出软件4.遥调输出软件遥调输出软件二、通信软件二、通信软件小结小结1.1.基本内容基本内容：远动终端的主要功能和基本组成；开关量和模拟量的采

48、集、遥控和遥调输出基本原理；遥控的执行过程；远动终端软件结构。2.：远动终端的主要功能和基本组成；开关量和模拟量的采集、遥控和遥调输出基本原理；遥控的执行过程；远动终端软件结构。2.重点重点：遥信量和遥测量的采集和处理、遥控输出，遥控的执行过程。应较为深入地了解四遥量的处理技术。：遥信量和遥测量的采集和处理、遥控输出，遥控的执行过程。应较为深入地了解四遥量的处理技术。思考题思考题1.被控站置于何处？有哪些分类？由哪些主要功能模块构成？2.被控站软件的结构、功能。3.模拟量和开关量有何异同？它们分别可表示哪些实时数据？4.什么是事件顺序记录？什么是事件分辨率？5.比较开关量中断采集方式和查询采集方式的异同？6.什么是越死区计算？有何作用？7.遥控的执行过程是怎样的？1.被控站置于何处？有哪些分类？由哪些主要功能模块构成？2.被控站软件的结构、功能。3.模拟量和开关量有何异同？它们分别可表示哪些实时数据？4.什么是事件顺序记录？什么是事件分辨率？5.比较开关量中断采集方式和查询采集方式的异同？6.什么是越死区计算？有何作用？7.遥控的执行过程是怎样的？