电力系统远动原理

电力系统远动原理及技术四川大学电气信息学院陈实电力系统远动原理及技术第一章绪论远动：TeleControlRemoteControl从英文知道，实际上远动就是遥控，只是电力系统的习惯叫法而已。问题：为什么需要遥控，遥控如何理解？第一章绪论1.1概述1、复杂电力系统的主要管理问题监控难调度难各种设备状态不一设备多怎样解决这些问题？距离远管理困难调度系统的必要性1、电能难于大量储存2、实时生产=实时消费3、消费随时在变化（有一定规律，但是不能精确确定）4、生产必须跟踪消费5、还要保证消费的质量（供电质量）6、同时重要的是要保证安全性、经济性7、自动装置+各级调度系统调度系统的作用1、制定运行方式、确定各发电厂出力。目的：保证系统正常运行、安全、经济。2、发生故障时，迅速排除故障，尽快恢复正常运行。（实时性更强）怎样实现？早期靠电话联系。远动系统的引入随着自动化通信控制技术的发展，出现了一种自动化装置替代电话联系的方式。位置：安装于调度中心和厂站端，借助某种信道自动传输信息。功能：向调度端传递厂站端信息并显示，存储，处理。根据需要由调度端操作调节厂站设备，满足前述的需要。远动技术可以发挥哪些作用？2、电力系统远动技术的作用提高自动化程度节约运行费用建立真正的调度自动化，能量管理系统减少停电缩短停电时间及时处理各种事故如何实现？3、电力系统远动要完成的任务任务：1、将电力系统的运行状态采集并传送到调度中心（监测）2、接受调度中心下达的命令去调控电力系统中的设备的运行状态（控制）对远动（遥控）的理解：实际上应该理解为监控更为合理，即控制一个设备的前提是我们能够清楚地监测到这个设备的运行状态，在此基础上，再根据实际需要对其进行控制。4、相关学科与理论技术（参考资料）电力系统远动技术涉及到的学科：电力系统、计算机、通信、控制等学科。它的基本理论和技术包括：数据采集理论和技术、计算机原理、编码理论、数据传输原理、信息论以及电力系统运行状态的基本理论。1.2电力系统远动功能调度中心电力系统远动设备YTYCYKYX1、调度中心和远动设备之间的数据传输示意图2、电力系统远动的功能由图可知其功能为：（1）、调度中心通过对远动设备获得远方的电力系统设备的运行状态（图中的虚线）和设备的运行数据（简称为遥测量，以YC表示）以及设备的状态（简称遥信量，以YX表示）。（2）、调度中心可以根据需要对电力系统设备进行远方控制（简称为遥控，以YK表示）和远方调节（简称遥调，以YT表示）。3、远动信息的基本内容电力系统远动实现的功能通常又称为“四遥”功能。除了基本的四遥功能,还包括SOE,事故追忆、召唤时钟、广播命令等功能.为了实现这种“四遥”功能，远动信息的基本内容包括：遥信信息、遥测信息、遥控信息和遥调信息。遥测信息各种运行参数，主要特点是随着时间连续变化的模拟量。电量参数：电压，电流，频率，功率。非电量参数：温度，水位，油位。1采集方式：电量----变送器（直流，交流）非电量----传感器（直流量、数字量）2A/D3电量采集（脉冲、数字量）遥信信息状态信号1、开关，刀闸的状态信息2、保护、自动装置的动作状态3、发电机的开停机信号4、其他的运行状态信号（如事故总信号）特点：？（表示方式0，1）遥控信息改变设备运行状态的命令，如发电机的起停命令，断路器的分合命令。电容器，电抗器的投切命令。特点：可靠性要求高。保证措施：返校。遥调信息传送改变设备运行参数的命令，如改变发电机有功出力(调速)和励磁电流(调压)的设定值，改变变压器分接头的位置。远动信息的传输模式循环数字传输模式（CDT）：厂站端将要发送的远动信息按照规约（协议）的规定组成各种帧，再编排好顺序，一帧一帧地循环向调度端传送。特点：周期性发送不论调度端是否需要不需要调度端发问逻辑上需要独占通道对信道质量要求较低远动信息传输模式问答传输模式（POLLING）：若调度端要得到厂站端的监视信息，必须向其发送查询命令报文。厂站端按照收到的不同类型命令报文发送回答报文。特点：有问才答按需回答可以共享通道（地址区别）对信道要求高，且必须为双向通道（全双工或者半双工）远动信息的编码循环式（部颁）：以帧为单位（帧长度可变）帧由各类字组成。包括信息字，控制字等信息字由6个字节组成（48BIT），固定长度功能码（8）信息码（32位）校验码（8）远动信息的编码以报文为单位传输报文格式如下：报文头数据区校验码宽度为8位，长度为3-4字节长度可变，字节数可变DL451（部颁CDT）帧结构（帧长度可变体现在信息字个数可变）字：不同于计算机中字的概念，为48位，是码字的意思。同步字控制字信息字。。。。。。信息字各个字起什么作用？串行通信计算机通信的基础是同步：发送端时钟频率=接收端传输时钟频率、相位一致的运转。可以理解为两端速率相同，码元起止时刻相同。串行通信：信息一位一位传输。对应计算机RS232串口。异步通信：串行通信的一种方式，以字符为单位进行传输，每个字符均有起始位、数据位、校验位（可没有）、停止位。每个字符的起始位都起到对该字符的同步作用。是位同步方式。额外花费大，效率低。同步通信：串行通信的一种方式，以同步字符作为传送开始，字符之间不允许有空隙，线路空闲时发同步字符。但是两端频率有一定误差，造成码元相位差，累积后可能造成错位，导致失步。是帧同步方式。同步字的作用DL451规约要求远动信息的传送采用同步通信方式，即通信过程以同步字的检测作为信息传输的开始。检测到同步字后，进入同步通信状态，将接收信息按字节划分开。实现帧同步。但是为了消除两端时钟的频差所产生的相位差，收端必须同时采用位同步措施（若不用异步通信的起始位检测作为位同步方式，则用数字锁相环，以发送端发来的数字序列中含有的相位信息，调整接收端相位）。现场运行的远动系统有些采用异步通信方式传送远动信息。即只采用位同步。DL451同步字采用固定48位：3组EB90E:1110B:10119:10010:0000同步字：EB90EB90EB90EB9016位EB9016位EB9016位DL451控制字控制字当然也是48位，由6个字节组成，从前往后依次为：控制字节：ELSD0001帧类别字节：重要遥测A帧、次要遥测B帧、一般遥测C帧、遥信状态D1、电能量脉冲计数值D2、顺序事件记录E、遥控（选择、执行、撤销）、升降（选择、执行、撤销）、设置时钟等。信息字数字节：本帧包含的信息字数。源站址字节：目的站址字节：校验码字节：监督元同步字控制字信息字。。。。。。信息字DL451信息字功能码：表示信息数据的作用。不同功能码代表不同功能。共256个功能。代号00H-7FH：均为遥测数据（128个字，每个字装载两个遥测数据，总共可以定义256个遥测量）代号F0H-FFH：均为遥信数据（16个字，每个字装载32路遥信，总共定义了512个遥信量）代号E0H:遥控选择命令代号E1H:遥控返校命令代号E2H:遥控执行命令功能码8位信息数据32位校验码8位同步字控制字信息字。。。。。。信息字帧的组织方式循环：在满足规定的时间前提下（A帧循环时间为3秒，B为6秒，C为20秒），帧序列可以任意组织，固定各帧的排列顺序循环传送。插入：对于特殊情况，则插入到循环顺序中优先传送。如遥信变位（1秒内）、遥控、升降命令的返校（长度为字）。简化：为了简化应用，也可以对帧结构进行简化（固定帧长度，同步字+信息字+慢变化字），降低出错的概率。典型传送顺序：ABACABACABAD1ABACABACABAD2E帧在需要时，采用插入传送。常用远动信道采用专用有线信道(近距离)电力载波信道(投资小)微波信道(高频率)光纤信道无线电信道卫星通信（特殊微波）专线通信由远动装置产生远动信号。直流信号：幅值、极性信号。交流信号：频率介质：架空线、专用电缆缺点：近距离（经济，技术原因：损耗大）载波通道物理介质：高压电力线路载波？用于装载基带信号的高频正弦波或者周期性脉冲信号。（如飞机）基带信号？由原始消息转换（信源编码）得到的信号。（如旅客）注意区别基波的概念。为什么要装载（调制）于载波信号上？基带信号传输距离有限（噪声）。一般形式：远动信号与载波电话复用载波信道（0.3—3.4kHz）人耳的理论听觉范围20---20000赫兹。通常对太低或太高的频率不敏感，频率损失不会造成很大影响。所以通常语音用0.3—2.3kHz范围，远动信号用2.7—3.4kHz范围。（频分复用）怎样装载？调幅，调频，调相。怎样卸载？解调，反其道。耦合电容器阻波器结合滤波器调制解调器电话远动信号高频耦合微波通道微波？微小的波，波长小，即频率高。频率范围：300M—300GHz。形式：无线传播，直线传播，点对点对准。传输距离：30—50km（功率损耗，地球形状），远距离用中继（接收，放大，传出）优点：频带宽（相同时间传输信号多），方向性强，保密性好。卫星通信（特殊微波）频率更高（4G赫兹以上）以地球同步卫星为中继站进行中继通信一个卫星的视角为120度左右，原则上三个卫星沿轨道均匀分布即可覆盖南北纬60度以内的地球表面。优点：频带宽，传输容量大，通信距离长，不易受干扰。发展趋势：卫星上转发器增多，功能增强，发射功率增强；地面站天线变小，地面站数量增多，均摊成本降低。光纤通道原理：电信号转换为光信号传输，到目的地再由光信号转换为电信号。光信号传输：全反射原理，光纤芯对光的折射率大，包层折射率小，在分界面处全反射，理论上无损耗。实际损耗：光吸收（材料不纯）光散射（材料不均匀）光纤材料：石英光纤、玻璃光纤、塑料光纤传输模式：多模（多种电磁场分布模式）、单模（带宽极宽、衰减少、适用大容量远距离）光缆：多路光纤（几十几百根）+护套介质：光纤维-----光缆。架设：单独架设、地线复合光纤（OPGW）。优点：带宽宽，衰减小，抗干扰能力强，误码率低。电端机电光转换光电转换电端机光端机光缆电光转换：电光二极管、激光二极管光电转换：光电二极管通信模式：模拟通信、数字通信模拟通信：用模拟电信号调制光强度数字通信：用数字脉冲电信号对光强进行调制。PCM:脉冲编码调制。无线电信道组成：发射机、发射天线、自由空间、接收天线、接收机。类似广播。优点：不需要线路，节省材料，减少维护量。1.3远动系统的结构对系统运行状态采集的数据不正确反映到调度中心，对调度人员的抉择将会产生促使调度人员作出错误判断和抉择的影响。（上行）遥控、遥调命令下达到系统后信息不能保证正确可靠，也将会产生十分严重的后果。（下行）为了保证电力系统远动各种功能的可靠实现，远动系统设备的结构必须合理。在各个环节上必须要有一定的技术措施做保障。远动系统的准确性和可靠性十分重要，远动技术事实上就是保证“四遥”准确可靠的技术。1、远动系统原理框图YK/YT信道编码调制解调器信道译码YC/YX调制解调器信道编码信道译码YX采集YC采集YK执行YT执行调度端通道厂站端相关术语•调度中心：主站•厂站：子站•主站端的远动装置：前置机（front-endprcessor）,•作用：用来缓冲和处理输入或输出数据的处理机。一般需要有通信控制功能，并应为双机配置。•厂站端的远动装置：远动终端（RTU:remoteterminalunit）远动系统配置的基本模式•点对点(CDT.POLLING)•多路点对点•多点星形(POLLING)•多点共线•多点环形远动系统基础上形成调度自动化系统•基本功能：SCADA系统。SC：监控DA：数据采集AGC:自动发电控制EDC：经济调度•高级功能：PAS（电力系统高级应用软件）拓扑分析状态估计负荷预测在线潮流安全分析DTS（调度员培训模拟）两者相加：EMS分级调度体制及优点•我国采用国调、网调、省调、地调、县调五级分层调度体制。•优点：–减少信息传输量、减轻上