6 远动系统

单元6远动系统6.1远动系统概述6.2远动系统的组成及原理6.3远动系统的数据通信6.4自动化系统集成【主要内容】6.1远动系统概述一、远动系统的相关概念二、远动系统的主要作用三、远动系统监控的对象四、电气化铁道远动系统的主要特点1.远动就是对处于分散状态的生产过程进行远距离的集中监视、控制和统计管理。故又叫做微机监控。2.远动技术是调度所与各被控端(包括变电所等)之间实现遥控、遥测、遥信和遥调技术的总称。一、远动系统的相关概念2.远动技术遥控(YK,Remote-Control，或者Telecontrol)：从调度所发出命令以实现远方操作和切换。这种命令只取有限个离散值，通常只取两种状态指令，例如开关的“合”、“分”指令。遥调(YT,Teleadjusting)：调度所直接对被控站某些设备的工作状态和参数的调整。如调节变电所的某些量值(如I/V等)。遥测(YC，Telemetering)：遥测是将被控站的某些运行参数传送给调度所。如有功和无功功率、电度、电压、电流等电气参数及接触网故障点等非电气参数。遥信(YX，Telesignal)：遥信是将被控站的设备状态信号远距离传送给调度所。如开关位置信号、报警信号等。一、远动系统的相关概念2.远动技术是综合应用4C技术而形成的一门独立学科。•Computation计算机技术•Control自动控制理论•Communication通信技术•CRT显示技术一、远动系统的相关概念3.微机远动系统SCADA（SupervisoryControlandDataAcquisitionSystem）以微型机为主构成、以完成常规“四遥”功能为目标的监视控制和数据采集系统，简称为微机远动系统。一、远动系统的相关概念•对供电系统安全运行状态进行在线集中监控，保证供电质量和用户的用电要求。•对供电系统运行实现经济调度，达到降低损耗、节约电能的目的。•对供电系统运行实现安全分析和事故处理二、远动系统的作用1．遥控对象–主变电所、开闭所、中心降压变电所、牵引变电所、降压变电所内1kV及以上电压等级的断路器、负荷开关及系统用电动隔离开关；–牵引变电所的直流快速断路器、直流电源总隔离开关，降压变电所的低压进线断路器、低压母联断路器、三级负荷低压总开关；–接触网电源隔离开关；–有载调压变压器的调压开关。2．遥调对象–调整变压器的原边电压等三、远动系统监控的对象3．遥信对象–遥信对象的位置信号，如开关电器设备所处的“分闸”、“合闸”位置信号；–高中压断路器、直流快速断路器的各种故障跳闸信号；–变压器、整流器的故障信号；–交直流电源系统故障信号；–降压变电所低压进线断路器、母联断路器的故障跳闸信号；–钢轨电位限制装置的动作信号；–预告信号；–断路器手车位置信号；–无人值班变电所的大门开启信号；–控制方式。三、远动系统监控的对象4．遥测对象–主变电所进线电压、电流、功率、电能；–变电所中压母线电压、电沆、功率、电能；–牵引变电所直流母线电压；–牵引整流机组电流与电能、牵引馈线电流、负极柜回流电流；–变电所交直流操作电源的母线电压。三、远动系统监控的对象1.拓扑结构不同电力远动系统的通道结构也多为星型辐射状结构铁道远动通道大多采用链型结构、环型结构、总线型结构。必须考虑到信号的中继转发、实时性以及误码累积等问题。2.系统功能和容量不同电力系统侧重的是对遥测量的采集和监视，要求遥测数量大、采集精度高而对遥控开关的控制数量少、操作频率低牵引供电系统中，由于每天都需要对接触网进行停电检修，因此对变电所开关的操作频繁，开关数量多，且可靠性要求极高，以确保行车安全和检修人员人身安全。四、电气化铁道远动系统的特点3.通讯媒介不同电力系统多采用电力线载波作为远动通道电气化铁道远动系统多采用音频实回线、载波电缆或光纤作为远动通道4.可靠性和实时性要求不同电力系统的静止负荷，可靠性要求低。电气化铁道远动系统具有更高的可靠性和实时性，以便及时、准确地将故障信息送到控制中心进行处理，并及时进行相应的操作控制，以缩短事故的影响时间。四、电气化铁道远动系统的特点6.2远动系统的组成原理一、SCADA系统的基本构成及原理二、监控主站的组成及功能三、被控站的组成及功能调度端（ControlCenter，CC，也称为控制中心）：或称主站（MasterStation），收集各个变电所的运行情况并进行控制。执行端（RemoteTerminalUnit，RTU，也称为远方终端或被控端）：采集变电所设备的运行情况并执行调度端的控制命令。通道（Channel）：连接调度端与执行端的通信网络。主要是调制解调器等传输系统。一、SCADA系统的基本构成及原理1、总体结构•远动系统的结构千变万化，但基本原理是类似的一、SCADA系统的基本构成及原理远动系统原理图1.调度端的主要功能–数据收集：收集RTU发送来的数据，实现对供电系统设备运行状态的实时监视和故障报警；–数据处理：有功功率总加ΣP、无功功率总加ΣQ、电度量的总价、越限告警、连续模拟量输出记录（电压、电流曲线）。–控制与调节：遥控操作断路器、系统故障查找、开关事故变位、事故画面优先显示、事故顺序记录、事故追忆。遥控种类分选点式、选站式、选线式控制三种。–人机联系——显示、制表、打印：实现汉化的屏幕画面显示、模拟盘显示或其他方式显示，以及运行和故障记录信息的打印；实现电能统计等的日报、月报制表打印；以友好的人机界面实现系统维护功能。二、监控主站组成及功能二、监控主站组成及功能2.硬件构成（1）主机服务器–主要用于数据和网络服务及定时任务管理，进行数据的后台处理，管理实时数据和部分历史数据，负责网上节点资源的分配、管理和网络信息交换，进行网络信息汇总、组织和派发，为数据工作站、操作工作站提供初加工数据。（2）操作工作站–操作工作站是实施调度作业的人机界面，并集中反映调度意图和效果，监视牵引供电设备运营状态。每个调度台配备两套操作工作站，互为备用，远动操作尤其是遥控（包括单控、程控）操作时互锁。操作工作站由高可靠性的工业控制用PC机（配网卡）、大屏幕彩色显示器、鼠标和键盘等人机接口设备、WindowsNT操作系统等相应软件构成。2.硬件构成二、监控主站组成及功能（3）通讯前置处理机–通讯前置处理机及远动通道线路和设备是连接监控主站与被控站的桥梁，是监控站与被控站的信息纽带。它主要用来进行远动信息发送、接收和处理，以及与其他计算机系统的通信控制等。从而可以减轻主机的负担，使其腾出更多的时间承担更复杂的任务，加快运算速度，以满足实时控制的要求。（4）数据工作站–数据工作站是本系统基础数据库（静态数据库）的人机接口，主要实现数据编辑、画面编辑、数据库界面（如报表等）生成管理、调度端系统设备状态的监视显示等功能。2.硬件构成二、监控主站组成及功能（5）工程师终端–一方面用于主机应用软件的开发，另一方面在系统运行过程中，通过工程师终端命令观察开发人员或维护人员所关心的运行进程、通讯数据、部分处理结果提示及一些异常信息提示。（6）数据终端通信控制器–数据终端通信控制器是一个网络接口设备，通过其网络口上网，其串行通讯口接慢速设备，如流水打印机、报表打印机和模拟屏等慢速设备。2.硬件构成二、监控主站组成及功能（7）打印机–流水打印机对被控站所发生的事件按发生的时间顺序进行流水打印记录，这些记录包括事故记录、预告记录、操作记录、故测数据记录等。一般每个控制台配备一台彩色打印机用于流水打印，其工作状态可在操作工作站上进行命令控制。（8）大幅模拟屏（MNP）–模拟屏用于对被控站状态的同步显示，并有音响报警、闪光报警、光字牌提示、接触网带电显示、时钟及安全无数等显示功能。通过模拟屏对整个牵引供电系统进行全线监视。（9）电源系统和连接电缆2.硬件构成二、监控主站组成及功能3.软件二、监控主站组成及功能（1）网络通信子系统–主要与通信工作站以网络报文规约格式进行通信，通信包括两个方向：一是通信工作站将现场报文转换成的网络报文以及其它广播信息传送到调度工作站，二是调度工作站需要遥控、召测时通过网络报文生成模块生成网络报文发出到通信工作站。（2）实时数据库系统–调度主机的核心，主要记录现场各类量的属性，规定各类量的操作方式，系统中报警、操作允许、操作警告（如两条进线不能同时拉开等）。3.软件二、监控主站组成及功能（3）关系数据库管理系统–管理和维护SCADA数据库，完成用户对数据库提出的各种操作查询请求。在调度工作站上没有对数据库进行维护、整理与备份的功能，此功能在数据库服务器和维护工作站上。（4）图形子系统–调度工作站的图形子系统功能主要是显示各类图形（如：被控站所主接线图画面、实时棒图画面、电流电压功率电度量等监视图画面等）。（5）画面生成与显示–用于将以专用格式存放的图形文件进行显示并且实现与实时数据库的连接，能够动态反映系统运行情况。3.软件二、监控主站组成及功能（6）实时棒图–以棒图的方式显示遥测量的值与实时变化情况。（7）各类报警–对现场的故障能够报警，能够判断越限，记录故障标定，能够将报警的数据送往模拟屏。（8）操作、事件、日志库生成与显示–将系统运行现场的各类事件、操作以及运行的日志记录到数据库中，并能够显示和查询。3.软件二、监控主站组成及功能（9）实时数据库生成–系统运行之初，从SCADA数据库中生成实时数据库。（10）曲线显示–显示今日数据库的内容，反映今日系统运行的各遥测量的变化情况、发生故障时的系统运行状态等。3.软件二、监控主站组成及功能（1）远动控制输出；（2）现场数据采集（包括数字量、模拟量、脉冲量等）；（3）远动数据传输；（4）可脱离主站独立运行。1.功能三、被控站组成及功能（1）控制处理子系统–采用字长不低于16位的工业控制用徽处理器，并配有足够的内存容量及实时数据采集、管理软件和相应数据库。实现对各I/O模块的实时管理及数据处理。（2）遥控输出子系统–接收控制输出命令并通过遥控出口继电器执行，直接与被控站配电盘接口。输出接口界面采取光电隔离措施，并对控制输出接口进行监测。（3）遥信输入子系统–与配电盘直接接口，采集来自现场监视对象的实时状态信息，包括位置遥信和非位置遥信。遥信输入采用无源接点方式。输入接口界面采取光电隔离措施及防止监视对象接点抖动干扰。1.硬件组成三、被控站组成及功能（4）模拟量输入接口–用于遥测，接收来自模拟量变送器设备的信息，核心设备A/D转换板可采用智能板。模拟量输入可采用电流型或电压型。输入接口界面采取一定的抗干扰及隔离措施。（5）电度量输入接口–接收来自电度量变送器设备的信息，用于电度测量。输入接口界面也要来取一定的抗干扰及隔离措施。（6）故障点参数接口–接收来自故障点标定设备（故测仪）的信息，向该设备传送有关控制信息。接口方式采用RS232串行接口或并行数据接口。1.硬件组成三、被控站组成及功能（7）通信接口子系统–采用冗余结构双重接口配置方式，采取抗干扰编码等措施确保可靠通信。主要用于完成远动数据的发送和接收。（8）电源子系统–包括RTU内各模板电源及RTU附属设备电源。可接人交流或直流两种外部电源下工作，并设置过电压保护，确保RTU设备安全。1.硬件组成三、被控站组成及功能①中断服务程序②主模块③初始化模块④遥测采集模块⑤下行任务模块⑥检查模块⑦键盘与显示⑧遥控选择2.软件三、被控站组成及功能6.3远动系统的数据通信一、数据通信网的拓扑结构二、数据通信网的传输介质三、数据通信方式四、数据交换方式五、通信协议1.点对点结构对每一个被控站要求有一个调度端和－个信道。这种结构只用在少数非常简单的系统里。一、数据通信网的拓扑结构2.辐射1：N结构一个调度端被多个被控站共享。调度端对各被控站轮流通信,多个被控站可以共享调度端通信设备。一、数据通信网的拓扑结构3.共线式1：N（总线型）结构调度端经过共线通信信道与各被控站相连。每个被控端在信道上都有一个独立的地址。一、数据通信网的拓扑结构4.环形结构调度端通过两个通信口与远近两个被控站相连。系统中每个被控站两两相连依次连成