调度自动化2

电力系统调度自动化电气工程学院林国松第二章远动装置的功能模块远动终端（RTU）的功能和结构1遥测量的采集和处理2遥信量的采集和处理3遥信变位及遥测量越限比较4遥控与遥调5RTU实例7故障检测与故障诊断6第一节远动终端（RTU）的功能和结构遥测、遥信、遥控、遥调数字量计数脉冲事件顺序记录转发电力系统统一时钟适合规约的数据远传显示报表打印本机键盘、显示器一、RTU的功能远方功能当地功能自检、自调自恢复其他功能第一节远动终端（RTU）的功能和结构二、RTU的结构从功能上，RTU主要是采集发电厂或变电站的遥测量、遥信量、数字值和计数值，经适当处理后及时向调度中心发送，形成对电网的监视。同时RTU接收并执行调度中心发送到所在厂站的命令，形成对电网运行的控制。第一节远动终端（RTU）的功能和结构二、RTU的结构单CPU结构多CPU结构多CPU结构RTU基本框图MODEM接口主微机模块显示键盘打印调度系统模入模块开入模块脉冲量输入模块数字量输入模块开出模块模出模块模拟量开关量脉冲量数字量遥控输出遥调输出I/O总线第二节遥测量的采集和处理遥测量分位模拟量、数字量和脉冲量三种。P、Q、U、I油温电压形式表达的水库水位数字式水位计输出的水库水位电能表脉冲一、概述交流采样互感器低通滤波电量多路模拟开关模/数转换低通滤波非电量......模拟量数字量采样保持采样保持...第二节遥测量的采集和处理电量变送器是将一种电量变换为供测量用的一种电量仪器。交流电流、交流电压变送器有功功率、无功功率变送器有功电能、无功电能变送器频率变送器功率因数变送器直流电流、直流电压变送器微机变送器直流采样和交流采样的区别？直流采样第二节遥测量的采集和处理正弦电路功率计算电压、电流瞬时值表达式tItitUtusin2)()sin(2)(有功功率P、无功功率Q、视在功率S表达式sincossin)sin(21)()(100UIQUISUItdttUITdttituTPTT第二节遥测量的采集和处理三相有功功率测量321PPPP三表法两表法),cos(),cos(21CCBCCBAABAABIUIUIUIUPPP第二节遥测量的采集和处理三相无功功率测量三表法两表法（当三相电路完全对称时）sin)90sin()sin(21)(')(100UIdtttUITdttituTQTT321QQQQsin2)90cos()90cos(21UIIUIUPPCABABC因为所以）（2123sin3PPUIQ第二节遥测量的采集和处理二、模/数转换原理与常用芯片逐位比较式A/D转换逐位比较式A/D变换是把待转换的直流模拟电压与一组呈二进制关系的标准电压一位一位由高至低逐位进行比较，决定每位是去码（为0）还是留码（为1），从而实现模拟电压到二进制数码的转换。第二节遥测量的采集和处理二、模/数转换原理与常用芯片双积分式A/D转换第二节遥测量的采集和处理二、模/数转换原理与常用芯片双积分式A/D转换Ui0Ui0第二节遥测量的采集和处理0tITRuRi二、模/数转换原理与常用芯片电荷平衡式U/f转换在一个周期T中，输入电压ui和R一直处于充电状态，恒流源IR只持续t0时间的反充电过程。Tf1第二节遥测量的采集和处理三、模拟遥测量输入电路基于逐次逼近式A/D变换的模拟量输入电路第二节遥测量的采集和处理三、模拟遥测量输入电路基于U/f转换的模拟量输入电路第二节遥测量的采集和处理典型模拟量采集电路第二节遥测量的采集和处理四、遥测量的处理模拟式滤波数字滤波在计算机中用一定的计算方法对输入信号的量化数据进行数学处理，减少干扰在有用信号的比重，提高信号的真实性输入到遥测量采集系统的模拟直流电压来自各类变送器和传感器，有用的信号长混杂有各种频率的信号。在遥测量采集的输入端通常采用RC低通滤波器，用来抑制某些干扰信号。滤波第二节遥测量的采集和处理四、遥测量的处理标度变换：把A/D转换数字量转换成具有不同量纲的数值，以便于工作人员进行监视和管理。设遥测量的实际值为S，A/D转换后的值为D，则标度变换系数K=S/D。二进制十进制对应电流（A）00000000000001111111111120471500例如：各个遥测量都有对应的标度变换系数。第二节遥测量的采集和处理四、遥测量的处理标度变换系数（两个字节）存放如图所示：当一个遥测量经A/D转换后，相应从遥测系数区取出相应的标度变换系数K与之相乘，再把乘积右移N位。若需要显示，则在二-十进制转换后，根据F1F2标上的小数点完成标度变换。第二节遥测量的采集和处理四、遥测量的处理二-十进制转换：二-十进制代码称为BCD码开始确定最高位除以10的最高位次方取出商作为最高位余数除以10的次高位次方取出商作为次高位直到个位结束开始取小数部分乘以10取整取整数部分直到最后结束整数位处理小数位处理第二节遥测量的采集和处理四、遥测量的处理死区计算死区计算式对连续变化的模拟量规定一个较小的变化范围，当模拟量在这个范围变化时，认为模拟量没有变化，此期间模拟量的值用原值表示，这个规定的范围称为死区。第二节遥测量的采集和处理四、遥测量的处理死区计算在我国问答式远动规约中，死区以压缩因子的形式来表示，用压缩因子来规定模拟量的变化范围。数据区有8个字节，每个字节存放一种压缩因子，用二进制表示，其值从0~255任意设定，代表模拟量变化的绝对值。由主站向RTU发送的I/O模块工作方式与参数报文确定。第三节遥信量的采集和处理一、遥信量的采集遥信信息通常由电力设备的辅助触点提供，辅助触点的开合直接反映出该设备的工作状态。合闸线圈跳闸线圈QF无源触点有源触点（事故跳闸音响回路）控制开关辅助触点第三节遥信量的采集和处理一、遥信量的采集遥信信息的隔离措施继电器隔离光电隔离第三节遥信量的采集和处理一、遥信量的采集一个实用的遥信取样电路目前在遥信对象状态的采集方面也有采取双触点遥信的处理方法，称“双点遥信”。遥信量由两个状态信号表示，分别来自开关的合闸触点、分闸触点。“01”、“10”为有效代码；“00”、“11”为无效代码第三节遥信量的采集和处理二、遥信量的输入电路接收遥信量的输入回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三类接口芯片实现。典型扩展电路如右：锁存器8选1多路开关第三节遥信量的采集和处理一般采用FPGA、CPLD逻辑器件。典型电路如右：第三节遥信量的采集和处理三、提高遥信信息可靠性措施硬件方面：继电器隔离、光耦隔离软件方面：连续多次读取（消抖）对于TTL电平，0～0.8V为低电平，2～5V为高电平，0.8～2V的电平不定。第四节遥信变位及遥测量越限比较一、遥信量变位的检测定时扫查模式变位触发模式现在基本上都是采用1ms中断定时采集模式第四节遥信变位及遥测量越限比较二、事件顺序记录事件指的是运行设备状态的变化，如开关所的闭合或断开状态的变化，保护所的正常或告警状态的变化。事件顺序记录是指开关或继电保护动作时，按动作的时间先后顺序进行的记录。事件分辨率是指能正确区分事件发生顺序的最小时间间隔。站内分辨率和站间分辨率（或称系统分辨率）是事件顺序记录的主要技术指标。站内（或站间）分辨率是指站内（或站间）发生两个事件能分辨出来的最小时间间隔。规约中要求，站内分辨率应小于10ms，系统分辨率应小于20ms。第四节遥信变位及遥测量越限比较四、事故追忆要实现事故追忆功能，就必须在内存中开辟一足够大的实时数据缓冲区，一般不对所有的遥测量，可以事先定义好每一事故对应的需存储的遥测量集这样既减少了存储容量，有提高了事故的分析效率。事故追忆功能应该在发生事故时启动。三、遥测量越限比较越限比较功能通常设在调度端，每一个遥测量都要设定对应的上限值和下限值。例如：频率的变化不能超过50±0.2Hz，电压的变化不能超过额定电压的±5%。第五节遥控与遥调一、遥控远动规约中的遥控命令第一步第二步第三步第四步主站（调度端）向子站（RTU）发送遥控命令子站向主站返送返校信息根据实际情况，主站向子站下达遥控执行或遥控撤销命令如果是遥控执行则RTU改变遥控输出状态，如果是遥控撤销则遥控输出状态不变第五节遥控与遥调一、遥控远动规约中的遥控命令遥控选择命令遥控返校遥控执行或撤销执行主站子站遥控过程遥控命令的控制字格式第五节遥控与遥调一、遥控远动规约中的遥控命令遥控选择（下行）遥控返校（上行）遥控执行（下行）遥控撤销（下行）第五节遥控与遥调遥控输出接口电路遥控输出框图遥控输出继电器接线CPUFPGA光电隔离对象继电器分/合闸继电器执行继电器第五节遥控与遥调二、遥调远动规约中的遥调命令在部颁循环式远动规约中，涉及遥调的有升降命令和设定命令两类。升降选择（下行）升降返校（上行）升降执行（下行）升降撤销（下行）升降命令第五节遥控与遥调二、遥调远动规约中的遥调命令设定命令：控制字格式与遥控相同帧类别为57H。只有一个下行帧，无返校、执行、撤销命令帧。功能码为E8H，设定操作为C3H，对象号是二进制码，设定点的数值为12位二进制数，无系数，负数以2的补码表示。第五节遥控与遥调遥调输出接口框图励磁自动调节装置频率和有功功率自动调节装置有载调压变压器的分接头调节装置第六节故障检测与故障诊断一、CPU的故障检测CPU的电路相当复杂，从功能来检查比从电路检查更为适宜。指令执行是否正确可以用其他的指令完成同一功能来比较。对于功能不易相互比较的指令可以将指令执行的结果与预定的值比较。RTU出现故障是不可避免的，故障往往由于强电（如雷电）的侵入、器件的老化、潮湿、人为损坏等原因引起。故障分系统级、部件级、器件级。第六节故障检测与故障诊断二、存储器的故障检测RAM的故障检测故障类型电源或控制线故障某些存储单元固定为1或0地址译码器故障有的数据线固定为1或0有的地址线固定为1或0RAM检查流程确定检查单元地址保存该单元原有信息写入DI读得D01写入DI的取反值读得D02D02与D01互为反码入口恢复该单元原有信息返回出错第六节故障检测与故障诊断二、存储器的故障检测ROM的故障检测故障类型与RAM类似。ROM检查流程第六节故障检测与故障诊断三、串行通信口的故障检测正常情况：继电器不动作，TxD和RxD信号通过各自的动断触点连通，系统正常通信。通信自检：继电器动作，两个动合触点将TxD和RxD短接，正常通信中断，通信自检程序做自发、自收操作。TxDRxD第六节故障检测与故障诊断四、模拟量采集及模/数转换的故障检测多路开关内部译码器故障多路开关始终导通、始终断开元件特性变坏标准电源、控制逻辑、数模网络、数码寄存器故障故障类型标准电压检测反码识别解决方案第七节RTU实例多微机系统：由多台微机通过共享总线、数据链路或共享存储器等连接起来的系统。一、多微机系统共享总线方式输入-输出链接方式多端口存储器方式0级1级1级2级2级2级2级2级2级MCRTU2RTU1RTUn...远动装置采用多微机结构可以按实际需要组织远动装置的功能，各微机之间可以按主-从方式、按层次划分或按功能划分。常见分层结构直接接收...MCMC2MC1MCn...RTU......分层接收第七节RTU实例GM7-A型智能监控装置二、箱式变电所远动监控终端(RTU）第七节RTU实例GM7-A型智能监控装置适用范围新一代的分布式、模块化的数据采集与监控终端集远方终端设备（RTU）、馈线自动化终端（FTU）和信号电源监控装置(STU)功能于一身适应于各类箱式变电站、10/0.4KV低压变电所、低压信号电源、开关站、环网柜等的监控客运专线10KV配电自动化系统的一体化解决方案第七节RTU实例装置尺寸:19″标准宽度、6U标准高度482.6mm×280mm×265mm监控容量：标配：监控48路（24个开关）遥控、128路遥信和75路遥测可扩展：可级联扩展第七节RTU实例遥测采集