电力系统远动

电力系统远动课件第一章绪论第二章远动信息的信源编码第三章电量变送器第四章远动信息的传输第五章远动系统第六章电网调度自动化系统第一章绪论第一节电力系统远动的功能第二节远动信息和传输模式第三节远动系统第四节调度自动化系统1.1电力系统远动的功能遥测即远程测量：应用远程通信技术，传输被测变量的值。遥信即远程指示；远程信号：对诸如告警情况、开关位置或阀门位置这样的状态信息的远程监视。遥控即远程命令：应用远程通信技术，使运行设备的状态产生变化。遥调即远程调节：对具有两个以上状态的运行设备进行控制的远程命令。1.2远动信息及传输模式远动信息：遥测信息、遥信信息、遥控信息、遥调信息。远动信息传输模式：循环数字传输模式（CDT方式）、问答传输模式（polling方式）常用远动信道：专用有线信道、复用电力线载波信道、微波信道、光纤信道、无线电信道等。1.3远动系统远动系统功能结构图遥控命令编码遥调命令编码输入打印送模拟屏送主计算机前置机部分电流变送器i电压变送器uiu电量输入传感器非电量输入脉冲计数模拟多路开关脉冲量输入数字多路开关状态量输入传感器非电量输入模\数转换遥控执行遥调执行终端装置部分译码同步返送校核解调编码调制信道译码调制同步下行信息下行信息上行信息上行信息遥测、遥信CRT显示功率变送器调制远动系统配置的基本模式点对点配置，如图a多路点对点配置，如图b多点星形配置，如图c多点共线配置，如图d多点环行配置，如图e图a图b图c图d图e1.4调度自动化系统调度模拟屏显示器、打印机、键盘、鼠标主计算机前置机123远动终端1-N远动信道人机联系子系统计算机子系统远动子系统调度自动化系统组成调度自动化系统分层控制国家调度其调度自动化系统为EMS系统；大区网调其调度自动化系统也为EMS系统；省级调度地区调度其调度自动化系统一般为SCADA系统;县级调度第二章远动信息的信源编码第一节遥信信息的采集和处理第二节遥测量的采集第三节遥测信息的处理第四节脉冲量的采集和处理第五节遥控和遥调2.1遥信信息的采集和处理遥信对象状态的采集遥信信息是二元状态量，通常由电力设备的辅助接点提供，辅助接点的开合直接反映出该设备的工作状态。下面将介绍两类触点信号的例子：图2-1是断路器动作机构原理图。当合闸线圈YC通电，断路器闭合，辅助触点QF断开；当跳闸线圈YT通电，断路器断开，QF常闭触点闭合。YCYTQF图2-1图2-2是断路器事故跳闸音响回路的一部分。断路器在合闸位置时，SA投入合闸后位置，SA的1-3，23-21两对触点闭合，而QF常闭触点在断开位置。若此时断路器跳闸，则QF触点闭合，接通回路的正、负电源，使信号脉冲继电器1KSM的触点闭合，接通音响报警回路。+KMSYM1KSM132321SA-KM-XMQF1KSM1KM1KM图2-2有源HAR上面介绍的是单触点遥信。目前在遥信对象状态的采集方面也有采用双触点遥信的处理方法，即一个遥信量由两个状态量表示，一个来自开关的合闸接点，另一个来自跳闸接点.不论无源还是有源触点，由于他们来自强电系统，直接进入远动装置将会干扰甚至损坏远动设备，因此必须加入信号隔离措施。下面介绍2种隔离措施：图2-3采用继电器隔离，当断路器在断开时，其辅助触点QF闭合使继电器K动作，其动合触点K闭合,输出的遥信信息YX为低电平’0’状态。反之，断路器闭合时，QF断开，使K释放,产生高电平’1’状态的YX。图2-4采用光电耦合器，短路器断开时，QF闭和使发光二极管发光，光敏三极管导通，集电极输出低电平’0’状态。当短路器闭合时，QF断开使发光二极管中无电流通过，光敏三极管截止，集电极输出高电平’1’状态。QFKK+U图2-3YX+5V+UYX+5VQF图2-4如图2-5下面介绍一适用于有源和无源接点的实用遥信取样电路：当遥信信源连通(短路)时，输出YX为高电平；当遥信信源悬空或带有直流正电压时，YX为低电平。+5VYX+-遥信信源+U图2-5遥信状态的输入电路经过上述信号处理后，远动装置内的遥信信息为符合TTL电平的’0’、’1’状态信号，但仍然是散乱的，必须通过遥信状态的输入电路有效组织。接收遥信量的输入电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。这三类芯片，图2-6、2-7、2-8各给出了一例子，我们将依次介绍作。1Y12Y11Y42Y41A12A11A42A42G1G输出输入选通用SN74LS244采集遥信量图2-6CSA1A0RDWR所选端口传送方向00001PA口PA口数据总线00101PB口PB口数据总线01001PC口PC口数据总线0XXXXXXD0D7PA0PA7PB0PB7PC0PC7数据总线读信号RDWRA0A1CS口选择写信号选通8255PA口PB口PC口输入用Intel8255采集遥信量Intel8255数据读取控制图2-7选通S100000000数据选择ABCX01010101X00110011X00001111输出YW0D0D1D2D3D4D5D6D71D0D1D2D3D4D5D6D7SN74151功能表SN74151YWABCSD0输入D7输出输出选择选通用SN74151采集遥信量图2-8图2-9为采用1片SN74LS244和8片SN74151实现64路遥信量输入的例子．8片SN74151共接64路遥信量，其输出分别至SN74LS244的8个输入端，SN74LS244的输出端至Intel8031CPU的数据总线上。SN74151的数据选择由Intel8031的P2.7产生。这样在74LS244的8路输入的基础上,连接8片SN74151实现64路输入量的扩展。P0.0P0.1、、、P0.6P0.78031P2.7P1.2P1.1P1.0ABCYSSN74151D7、、、D0ABCYSSN74151D7、、、D0ABCYSSN74151D7、、、D0ABCYSSN74151D7、、、D02Y41Y4、、、2Y11Y1SN74LS2442A41A4、、、2A11A11G2G648637582571用数字量多路开关实现遥测量输入的扩展图2-9系统对遥信采集有一分辨率指标，即对同一遥信量前后２次扫查时间间隔。根据分辨率可以设定遥信扫查的时间间隔，一般将遥信扫查置于时钟中断服务程序中，每一个等时间间隔，都要对全部的遥信量进行一次扫查，这样构成的扫查模式为定时扫查模式。P0.0-P0.78031ALERDWRP2.7INT0数据口8255A0A1A口B口RDWRCS74LS373YX８路遥信量采集电路遥信信息在采集和处理上有两种模式:定时扫查和变位触发。下面我们用定时扫查模式进行说明。电路如图2-10。图2-101连续N次读遥信状态量并比较是否相等是一种软件去抖的方法，可保证遥信量的准确性。如果不等，则应返回再次读数，如果这一过程反复M次仍不能结束，则说明遥信信源出故障，这时应进行遥信出错处理。在遥信正确读取后，应与前次遥信状态进行比较，判断有无变化，如果有变位，记下变位时刻，置变位标志。子程序入口连续Ｎ次读8255A口的数据N次数据是否相等?与上次遥信状态是否相同?返回计数值加1不等的次数等于M?置遥信量变位标志读变位时间遥信出错处理YYNNNY遥信定时扫查子程序框图图2-11定时扫查的程序框图如图2-11。变位触发模式在实时扫查模式的基础上稍加修改则可实现中断服务程序框图核心部分内容从A口读遥信状态提出变位遥信取变位时刻向B口输出遥信状态提高遥信信息可靠性措施电网调度自动化对远动系统中遥信采集的可靠性和准确性的要求极高，要求在硬件和软件两个环节加以充分的保证。硬件方面，保证强电系统和弱电系统的信号隔离，通常采用继电器隔离和光电耦合器隔离。软件方面，不能以一次瞬间的状态来表示遥信状态，须连续多次读取状态，以其每次读取均相同的状态作为遥信状态。另外，遥信的防抖和消噪处理也可用软件方法实现。事件顺序记录事件，指运行设备的变化。事件顺序记录，指开关或继电保护动作时，按动作的事件先后顺序进行记录。事件分辨率，指正确区分事件发生顺序的最小时间间隔。2.2遥测量的采集遥测信息是表征系统运行状况的连续变化量，分电量和非电量。电量指一次系统中母线电压支路电流、支路有功无功等。非电量指发电机定子和转子的温度、水库的水位等。模数转换原理实现A/D转换的方法很多，以逐位比较式作介绍，见图2-12。D/A转换电路-+逐次逼近逻辑寄存器SAR三态输出数据锁存器逻辑控制与定时电路START自动脉冲Ui模拟输入Uo电压比较器留码/去码UR参考电压数据输出EOC转换结束逐位比较式A/D转换原理图图2-11D/A转换电路的作用是输出由n个呈二进制关系的标准电压的组合叠加电压。UO=URdj*2-j其中dj=‘1’或’0’，d1为最高位，dn为最低位。D/A转换的满量程为Umax=UR(1-2-n)。因此对于任何一个0~Umax伏的直流电压Ui，都可以用一组n个二进制码d1~dn表示，其表示误差不大于1LSB（UR*2-n）伏。逐位比较式A/D转换电路工作过程：首先启动脉冲使转换器开始工作。寄存器SAR全部清零，UO输出为0。然后定时电路控制逐位比较的节拍，由高位到低位一位一位进行。第一位比较：置d1=‘1’，这时D/A转换电路输出为UO=UR*2-1，电压比较器比较输入电压Ui与Uo的大小。若Ui≥Uo则作为留码处理，保留d1=‘1’；若Ui＜Uo，则做去码处理，使d1=‘0’。第二位比较：置d2=‘1’，这时D/A转换电路输出Uo=d1UR*2-1+UR*2-2，电压比较器比较Ui与Uo的大小，根据比较结果决定第二位d2是留码还是去码。依次类推，此过程一直到第n位比较结束。最后可以在一定误差范围内达到Ui=Uo，这时输出转换结束信号EOC，且输出的n位二进制有效数据。该数据正是A/D转换后得到的数字量。nj1以一个8位A/D转换器为例加以说明。设A/D转换的满量程为5V，输入电压Ui为4.5V，转换过程见下表。步骤d1d2d3d4d5d6d7d8标准电压数值D/A输出Uo比较判决1100000002.51282.5留码2110000001.251923.75留码3111000000.6252244.375留码4111100000.31252404.6825去码5111010000.156252324.53125去码6111001000.0781252284.453125留码7111001100.03906252304.4921875留码8111001110.019531252314.51171875去码结束111001102304.4921875表中看出，D/A转换最后输出电压Uo与待转换的直流模拟电压Ui之间存在一定偏差，但偏差不大于一个量化单位LSB。模数转换芯片介绍AD574A为12位逐位比较式A/D转换器，采用28脚双列直插式陶瓷封装。引脚图如图2-13。12822732642552462372282192010191118121713161415AD574A+5VULOGIC数据输出方式控制12/8片选信号CS转换字长控制AO读/转换R/C片使能信号CE+15VUCC10V档输入10UIN10V参考输出REFOUT模拟地AGND参考输入REFIN-15VUEE双极性偏置BIPOFF20V档输入10UINSTS状态标志DB11（MSB）DB10DB9DB8DB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0（LSB）DGND数字地数字输出图2-13AD574A有两个模拟量输入引脚10UIN和20UIN都可置成单极性和双极性输入方式，因此其模拟量输入量程有四档：0~+10V，0~+20V，-5~+5V和-10~+10V。A/D转换中零漂调整和增益调整是通过引脚BIPOFF和REFIN外接可调电位器来实现。如图2-14，其中RP1为零漂调整，RP2为增益调整。AD574A10REFIN8REFOUT12BIPOFF1310UIN1420UI