电力系统远程监控技术演示课件.ppt

1、电力系统远动,电力工程系 电自教研室 刘宝志,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 ： 应用远程通信技术进行信息传输,实现对远方运行设备的监视和控制。 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

2、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,输入,打印,送模拟屏,送主计算机,前置机部分,电流变送器,i,u,i u,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

3、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e,1.4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,1,2,3,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,我国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

4、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。,YC,YT,QF,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

5、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。,+KM,SYM,1KSM,1,3,23,21,SA,-KM,-XM,QF,1KSM,1KM,1KM,图2-2 有源,HA,R,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

6、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。,QF,K,K,+U,图2-3,YX,+5V,+U,YX,+5V,QF,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

7、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。,+5V,YX,+,-,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。,1Y1,2Y1,1Y4,2Y4,1A1,2A1,1A4,2A4,2G,1G,输出,输入,选通,用SN74LS244采集遥信量,图2-

8、6,D0,D7,PA0,PA7,PB0,PB7,PC0,PC7,数据总线,读信号,RD,WR,A0,A1,CS,口选择,写信号,选通,8255,PA口,PB口,PC口,输入,用Intel8255采集遥信量,Intel8255数据读取控制,图2-7,SN74151功能表,SN74151,Y,W,A,B,C,S,D0,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Intel8031

9、CPU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。,P0.0 P0.1 、 、 、 P0.6 P0.7 8031 P2.7 P1.2 P1.1 P1.0,A B C Y S SN74151 D7 、D0,2Y4 1Y4 、 2Y1 1Y1 SN74LS244 2A4 1A4 、 2A1 1A1,1G,2G,64,8,63,7,58,2,57,1,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 后次扫查时间间 隔。根据分辨率可

10、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-P0.7 8031 ALE RD WR P2.7 INT0,数据口 8255 A0 A1 A口 B口 RD WR CS,74LS373,YX,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2-10,1,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

11、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,连续次读8255 A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,Y,Y,N,N,N,Y,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

12、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

13、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2-11,D/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。 U O=UR dj*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

14、 Umax=UR(1-2-n)。因此对于任何一个0Umax伏的直 流电压Ui，都可以用一组n个二进制码d1dn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U O=UR*2-1，电压比较器比较输 入电压Ui与U o的大小。若UiU o则作为留码处理，保留d1=1；若UiU o， 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 U o=d1UR *2-1

15、+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。,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。,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-

16、13。,1 28 2 27 3 26 4 25 5 24 6 23 7 22 8 21 9 20 10 19 11 18 12 17 13 16 14 15 AD574A,+5V ULOGIC,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,+15V UCC,10V档输入 10UIN,10V参考输出 REFOUT,模拟地 AGND,参考输入 REF IN,-15V UEE,双极性偏置 BIP OFF,20V档输入 10UIN,STS状态标志,DB11（MSB）,DB10,DB9,DB8,DB7,DB6,DB5,DB4,DB3,DB2,DB1,DB0

17、（LSB）,DGND数字地,数 字 输 出,图2-13,AD574A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BIP OFF和REF IN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。,AD574A 10 REF IN 8 REF OUT 12 BIP OFF 13 10UIN 14 20UIN,AD574A 10 REF IN 8 REF OUT 12 BIP OFF 13 10UIN 14 20UIN

18、,RP2 100,RP1 100,-5+5V,-10+10V,RP2 100,100k,100k,-15V,+15V,010V,020V,AD574A的量程设置 单极性输入 双极性输入,图2-14,进行零漂调整和增益调整时，应先确定模拟输入量是单极性还是双 极性，然后按下表给出的输入模拟量与输出代码的关系进行调整。,AD574A的输入模拟量与输出代码的关系,AD574A的逻辑控制真值表,只有CE=1、CS=0同时满足时，AD574A才能进入工作状态。R/C=0启动A/D 转，R/C=1可进行数据读取。如果R/C输入控制信号为宽度不小于0.35 微秒的负脉 冲，则启动一次A/D转换，若宽度超过2

19、5微秒，则将两次启动A/D转换。 12/8和A0用于实现转换字长和数据输出格式的控制。当R/C=0时，若A0=0，则 按完整12位A/D转换方式启动；若A0=1，则按8位转换方式启动。12/8=1时，为12 位并行输出；12/8=0时，为8位双字节输出，此刻A0=0时输出高8位，A0=1时输出 低4位，并以4个0补足尾随的4位。由于12/8脚与TTL电平不兼容，故应在印刷版上 布线硬件接至+5V或0V。STS为A/D转换状态标志，STS=1表示AD574A正处于A/D 转换过程中，STS=0表示A/D转换结束。此输出信号可接至CPU的中断源或输入端 接口。,模拟遥测量输入的接口电路 为了进一步

20、了解遥测量采集的各环节，这里给出32路遥测量采集的实 用电路。该电路主要包括三部分：CPU、译码、程序/数据存储，如图 2-15(a)；多路模拟开关、采样/保持、A/D转换，如图2-15(b)；以及光电 隔离，如图2-15(c).,XTAL1 8031 P2 XTAL1 P0 UCC ALE PSEN RST WR RD USS INT0 EA P1.0 P1.1,12MHZ,1,200K,STS R / C S / H,74LS138,74LS373 LE,CE 2764 OE,CE 6264 OE WE,1,74LS245 E,74LS245 E,74LS273 CLK,1,1,30pF,

21、30pF,+5,+ 22uF,D04,D03,D07,DB07,DB811,AB04,A012,A012 0,A1315,A815,D07,A07,D07,D07,图2-15(a)计算与存储,A0,AD7506 IN015 UDD OUT A03 UEE EN GND,AD7506 IN015 UDD OUT A03 UEE EN GND,AD574A R/C REF IN STS REFOUT BIPOFF DB 011 UCC UEE 10UIN ULOGIC CS DGND CE AO 12/8 AGND,LF398,-,+15V,+15V,-15V,-15V,1K 0.1uF,32,Y

22、C031,-5+5V,24K,RP1 1K,RP3 100,RP2 100,YC015,YC-1631,AB4,+15V,-15V,S/H,CS 1000pF,+15V,-15V,+5V,R/C,STS,DB011,图2-15(b) 模拟量采集,510,2k,STS DB011,+5V,+5V,STS DB011,2k,510,R/C S/H AB04,R/C S/H AB04,+5V,+5V,图2-15(c) 光电隔离,AB03,输入到远动装置的32路遥测量均是经变送器输出-5+5V的直流电压信号， 各路信号再经RC低通滤波进入模拟多路开关的输入端。AD7506为16选1的 模拟多路开关，用

23、两片AD7506实现32路模拟输入量的选择。 如图2-15(b)，AD7506的16路输入量的选通地址由地址线信号AB03提供， 由于其芯片使能信号EN高电平有效，因此用AB4反相信号控制前16路，AB4 控制后16路，这样AB04可选择32路选择量。两片AD7506的输出端OUT连 接在一起送采样/保持器LF398的输入端。 采样/保持器需外接一采样电容CS和调零电路，调节RP1可实现调零工作。 S/H信号可用来控制LF398应处的状态。当S/H=1时，LF398处于采样状态， 即输出信号与输入信号接通，CS充电；当S/H=0时，LF398处于保持状态， 断开输入信号，输出信号由CS的电压决

24、定。 根据输入信号变化范围，AD574A设置成双极性输入-5+5V的量程，RP2 和RP3实现零漂和增益的调整。图2-15(b)中AD574A接成独立工作方式，R/C 接收一个负脉冲即启动一次A/D转换，A/D转换结束后输出的12位偏移二进制 码数据从DB011输出，A/D转换的工作状态由STS输出信号表示。STS=1表 示正在转换中，STS=0表示转换已结束，可读数。此信号作为8031的一个中 断源接至INT0。,CPU选用8031，晶振12MHZ。2764为8字节EPROM，6264为8K字 节RAM，74LS138产生选通信号，为芯片分配地址空间，2764的地址为 000H1FFFH，6

25、264为2000H3FFFH，A/D转换结果数据的低8位 DB07的地址为4000H，高4位为4001H，32路输入量的选通地址为 6000H，8031的P1.0脚提供AD574A的启动信号R/C，P1.1提供LF398的 采样/保持信号，INT0接AD574A的转换状态信号，为提高系统的抗干扰 能力，将模拟电路中的单片机系统交换的数字信号用光电隔离器隔离。 在这个电路中，A/D转换的是可采用查询方式，也可采用中断方式。 查询方式是判断INT0脚电平的高低来决定何时启动转换、何时读数；中 断方式则是先启动转换，转换结束后STS的下降沿触发中断，进入中断 服务程序，在中断服务程序中读数，或再启动

26、一次转换。 注意：在设置 8031的外部中断时，应置为边沿触发而不是电平触发。否则中断响应后 中断源仍无法消除。 设在主程序初始化程序中已将8031外部中断INT0置为边沿触发，内 部寄存器30H中已存放遥测量选通地址（00H1FH），并初始化为 00H，同时启动一次A/D转换，触发中断。转换数据存入6264中，地址 为2000H203FH。A/D转换中断服务程序如下：,ADC：PUSH PSW ；保护现场 PUSH ACC PUSH DPL PUSH DPH SETB RS0 ；选寄存器组3 SETB RS1 MOV DPTR，#4000H MOVX A，DPTR ；取A/D转换数 据的低8

27、位 MOV R0，A INC DPTR MOVX A，DPTR ；取A/D转换数 据的高4位 ANL A，#0FH ；屏蔽高字节 高4位 MOV R1，A MOV DPH，#20H ；计算存数地址 MOV A，30H ADD A，30H MOV DPL，A MOV A，R0 MOV DPTR，A ；存低8位数据,INC DPTR MOV A，R1 MOVX DPTR，A ；存高4位数据 MOV A，30H ；计算下一路 遥测量地址 INC A ANL A，#1FH MOV 30H，A MOV DPTR，#6000H MOV DPTR，A ；选通模拟多 路开关 STEB P1.1 ；采样 NOP

28、 ；延时 NOP CLR P1.1 ；保持 CLR P1.0 ；启动A/D转 换 NOP NOP SETB P1.0 POP DPH ；恢复现场 POP DPL POP ACC POP PSW RETI ；中断返回,遥测量的采集,数字化的遥测量采集 上面讲述的遥测量采集其输入量均为直流模拟电压信号，还有数字 信号没有介绍。这类信号主要来源为一些指示仪表设备，这些设备将待 测量经过内部电路转换成数字信号。这类遥测量称为数字化的遥测量。 数字化的遥测量采集电路类似于遥信采集电路，利用并行口或三态 门直接对数字化的遥测量进行读数。但不同于遥信量中每一位只代表一 个遥信对象的状态，一个数字化遥测量由多

29、个BCD码表示。另外，遥测 量输出多为空触点，需外接辅助电源产生电信号。数字化遥测量输出可 能直接是电平信号，此时不能接辅助电源，可串一电阻驱动光电耦合器 的发光二极管。,2.3遥测信息的处理,数字滤波 输入到遥测量采集系统的模拟直流电压都是来自各类变送器和传感 器，这些有用的信号中常混杂有各种频率的干扰信号。因此遥测量采集 的输入端通常加人RC低通滤波器来抑制某些干扰信号。但RC滤波器不 易实现对低频干扰信号的抑制，所以数字滤波器被引入来弥补不足。 数字滤波就是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中的比重，提高信号的真实性。这是 一种软件方法，对数

30、字滤波算法的选择，滤波系数的调整有很大灵活性。 下面我们将介绍几种常见滤波方法。 一阶递归滤波 滤波公式 YK=XK+A（YK-1-XK） 式中 XK新采样的数据 YK-1前一次的滤波输出 YK这一次的滤波输出 A滤波系数,滤波系数A= 式中T采样周期 数字滤波器时间常数，为达到最佳的滤 波效果， 值的选取应根据实际系统而定，不断改变 其值，使低频周期性噪声减至最低或全部消除，这 时的 值为系统的最佳滤波系数。 此滤波公式是一迭代公式，其初值为Y0=X0，A的取值范围为0A1，A的值 决定了滤波输出是重视本次采样还是重视以前的采样，当A=0时不进行滤波 用公式做滤波处理会造成输出与输入信号间的

31、相位滞后，故称一阶滞后滤波。 限幅滤波法 对于缓慢变化的量，如温度、水位等，根据实际经验确定出两次采样输 入信号幅值可能出现的最大偏差Y，通过程序判断确定本次滤波输出。判 断依据如下： 若XK-YK-1 Y，则YK=XK； 若XK-YK-1 Y，则YK=YK-1。 此法对滤去脉冲性干扰十分有效。 算术平均滤波法 将N个采样值相加，然后取其算术平均值作为本次滤波输出值，计算公式如下：,式中 YK第K次滤波输出值 Xi第i次采样值 N采样次数 此法可有效消除随机误差，对周期性等振幅干扰也有较明显的滤波效果。 递推平均滤波法： 在存储器中开辟一能存储N个数据的缓冲区，该缓冲区采用先进先出的 方法刷新

32、数据，使缓冲区中存放的始终是最新的N个数据，再采用算数平 均法计算，即 式中 YK第K次滤波输出值 Xk-i从第k次向前递推i次的采样值 N递推平均项数 采样过程中，往往遇到尖脉冲干扰，这种干扰常使个别采样数据远离 真实值。如果直接用上式计算就会将失真数据带入滤波输出结果中。因此 在求平均值前，先剔除最大值和最小值，再对余下N-2数据求平均，这样 既滤去了脉冲干扰，又滤去了随机干扰。这样对上式做一定修改，就可得 到防脉冲干扰递推平均滤波方法。,中位值滤波法 将N个采样数据按大小顺序排列，取其中间的值作为滤波输出值。 死区计算 远动装置中遥测量的采集工作总是不断的循环进行，并需要将遥测数 据上送

33、至调度中心。这些遥测量并不是随时都在变化，而大多数遥测量 在某一时间内变化是缓慢的。如果将这些微小的变化不停送往调度中 心，会增加各环节的负担，同时对调度运行人员观测运行状态也无益。 如果在遥测量处理中加入死区计算，则可有效解决上述问题。死区计 算是对连续变化的模拟量规定一脚小的变化范围。当模拟量在这个规定 的范围内变化时，认为该模拟量没有变化，这个期间的模拟量的值用原 值表示，这个规定的范围称为死区。 图2-16给出死区计算示意图,t0时刻，u=u0 ； 设死区为2u，当|u1-u0| u时，认 为u值不变； t0t1时间内，u=u0 ； t1时刻，|u1-u0|u，以此刻值u1代替原 值u

34、0 ， u=u0 ，再以u1为中心再设死区， 到t2时刻u值越死区，用 t2时刻值u0代 u1 ； t0 t2这段时间，u不断变化,采用死区计 算后，可用两个值u0和u1来表征这一变 化过程。,t0,t1,t2,t,u0,u1,u,图2-16 死区计算示意图,在死区计算中，死区的大小选择应当合理。取得过小，不能减轻处理负担；取 值过大，则易疏漏掉一些重要变化信息。 越限比较 远动装置不单是对电力系统中各种运行参数进行采集，还需对这些量作 辅助分析。从电力系统运行的安全性、可靠性以及对电能质量的要求等方 面考虑，许多运行参数必须在一定的范围内变化，即必须满足不等式约束 条件。一旦发现某一量不满足

35、约束条件，一方面对这一量置越限标志，另 一方面要发出信号，这一功能称越限比较。,越限比较功能常在调度端。每一个遥测量都要设定其对应的上限值和下限 值，这些限值应存放在掉电保护单元，同时还应能够修改。遥测数据的每一次刷 新，都要做比较工作，并把比较结果存起来。比较结果分：不越限、越上限和越 下限，都用越限标志的不同状态表示。比较任务用计算机的比较指令可以方便实 现。 标度变换和二 十转换 标度变换 标度变换又称乘系数，是将A/D转换结果的无量纲数字量还原成有量纲的实际 值的换算方法。 假设在众多的遥测量中有一个线电压UAC和一个线电流量IA， UAC的额定值为 220kV AC， IA的最大值为

36、400A AC。这些一次信号必须经过互感器变成二次信 号，选电压互感器的额定比值KTV为220kV AC：100V AC，电流互感器额定比值 KTA为400A AC：5A AC。这些二次信号还必须经过变送器才能输入到A/D转换器。 选电压变送器的额定比值KBU为100V AC：5V DC，电流变送器的额定比值KBI为5A AC：5V DC。A/D转换器的输入量程为-5+5V。若是12位的A/D转换器，则 5V的输入模拟量转换后数字量为07FFH（2047），即A/D转换器的额定比值KAD 为5V：2047。 在上述条件下，如果转换后对应数字量为DU，IA对应为DI，则转换关系为：,UAC=KU

37、*DU IA=KI*DI KU=KTV*KBU*KAD KI=KTA*KBI*KAD 这里，KU 、KI就是遥测量的转换系数。 二十转换 标度变换后的数据已经代表了遥测量的实际值，但此数据是以二进制 数表示的。在某些场合还需转换为十进制数，这就需要进行二十转换。 对整数的二十转换应先确定二进制数可能对应的十进制数的最高位 数，用待转换的二进制数不断减去1000，并对减的次数计数。至不够减 时，则记数值为千位数，余数再不断减去100，并对减的次数计数。如此 类推可得，十位和个位数。也可用除法指令，通过除法指令，通过除法 运算得到二十。 对小数的二十转换则采用“乘10取整”法。将二进制小数乘10，

38、得到 的整数部分为十进制小数小数点后的第一位，再将余下的小数乘以10， 如此下去得到第二、三、四位等等。 标度变换和二十转换的处理工作可以在RTU中完成，也可移到调 度端完成。,事故追忆 电力系统在运行过程中随时可能发生事故，因此在电力系统运行监测 时，希望把事故发生前后一段时间内遥测数据的变化情况保存下来，为 今后的事故分析提供原始数据，这就是事故追忆功能。 要实现事故追忆功能，就必须在内存中开辟足够大的实时数据缓冲 区，缓冲区内数据采用先进先出的方式刷新。缓冲区的大小应根据事故 追忆对事故前后需记录的时间长度、一帧信息的数据量以及数据的刷新 周期而定。当事故发生时的那帧信息移至缓冲区中部时

39、，将整个缓冲区 的数据保存下来，作为事后分析使用。 事故追忆功能应该是在发生事故时启动。事故的发生往往会引起一系 列遥信变位，因此，可以以遥信变位来启动事故追忆。但遥信变位不意 味着事故的发生，所以可以用变电所的事故总告警保护信号启动事故追 忆，对于省级和网级调度也可采用静稳定分析和动稳定分析的结果启动 事故追忆。,2.4脉冲量的采集和处理,远动装置除了对遥信量和遥测量进行监测外，还需对电能量进行监测。 脉冲量的采集 脉冲电能表发出的脉冲是经光电隔离采用集电极开路形式输出，因此 信号的提取需外加电源。下面给出脉冲量电路的两种方式。,+5V,+U,+5V,双绞线,脉冲电度表,脉冲量输入,脉冲量输

40、入,图2-17(a),图2-17(b),图(a)是利用脉冲电能 表内部提供的光电耦 合实现信号隔离.。 图(b)则在脉冲量输入 电路中增加了一级光 电隔离。+U可以是 5V,12V或24V,这样 就进一步提高了系统 的抗干扰能力。 采用双绞线也是为了 增强抗干扰能力。,脉冲量采集常采用两种方法：硬件记数法和软件记数法。 1.硬件记数法 硬件记数法是利用定时/计数器实现对脉冲量记数。以8253为例进行 说明。引脚图如图2-18 。,1 8053 24 2 23 3 22 4 21 5 20 6 19 7 18 8 17 9 16 10 15 11 14 12 13,Ucc WR RD CS A1

41、 A0 CLK2 OUT2 GATE2 CLK1 GATE1 OUT1,D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 CLK0 OUT0 GATE0 GND,8253片内有3路独立的十六位二 进制或二-十进制减法计数器，记数 速率范围小于2MHz，所有操作方 式均是可编程的。 如图，D0D7为数据总线, CLK0、 CLK1、 CLK2分别是计数器0、1、 2的时钟输入GATE0 、GATE1、 GATE2为计数器0、1、2的控制输 入，OUT0、 OUT1、 OUT2 为计 数器0、1、2的输出，RD为读操作 信号，WR为写操作信号，CS为片 选信号，Ucc接+5V电源，GND接 地。,图

42、2-18 8253芯片的引脚定义,8053控制字定义如下：,D7 SC1,D6 SC0,D5 RL1,D4 RL0,D3 M2,D2 M1,00：选择计数器0 01：选择计数器1 10：选择计数器2 11：非法,00：计数器封锁操作 01：只读/写高字节 10：只读/写低字节 11：先读/写低字节 后读/写高字节,000：方式0，计数结束中断方式 001：方式1，可编程单稳方式 010：方式2，频率发生器方式 011：方式3，方波发生器方式 100：方式4，软件触发选通方式 101：方式5，软件触发选通方式,0：十六位二进制计数 1：四位BCD码计数,利用8253进行脉冲量采集通常 选择工作方

43、式0。对预置数进行减 法计数，当减为0时，输出端OUT 变为高电平，向CPU发出中断申 请；CPU响应中断，向计数器装入 新的计数值，输出端OUT变为低电 平，在计数期间OUT一直保持低电 平。 图2-19给出了8031与8253的接 口电路。,P2.7 ALE 8031 P0 RD WR P1.0 P1.1 P1.2 INT0,74LS373,CS A0 A1 UCC GATE2 D07 GATE1 RD GATE0 WR OUT0 CLK0 OUT1 CLK1 OUT2 CLK2,+5V,脉冲量输入,1,8,2,8,图2-19,D1 D0,M0,BCD,中断入口,保护现场,P1.0=1?,

44、P1.1=1?,P1.2=1?,恢复现场,中断返回,计数器0装数 计数单元0加1,计数器1装数 记数单元1加1,计数器2装数 记数单元2加1,N,如图2-19，当P1.0=1时，表明计数 器0已计数结束，需再装计数值，并对 记数单元0加1，计数器0重新装数。 同样P1.1、P1.2为1时，对计数器1、 2也要作相应处理。 用8253实现脉冲量采集，采用中断 方式，软件占用CPU时间少，特别适 合单CPU装置；但是占用硬件资源 大，一片8253只能处理三路脉冲量输 入，每个计数器计数结束中断信号或 直接占用及扩展中断源，或是经或非 后接入中断，再由CPU提供输入口， 可读记数结束中断信号状态。,

45、N,N,Y,Y,Y,图2-19 脉冲量采集中断服务程序,2.软件计数法 脉冲量脉宽一般大于10ms，如果采用 类似于遥信变位判别的方法，可以用软 件测出脉冲量的正跳变，每一个正跳 变，脉冲数加1。只要正跳变判别周期小 于脉冲量的最小脉宽，则可正确计数。 脉冲量软件计数法程序框图如图2-20。 图中是对8路脉冲量进行处理，NEW单 元中存放的是8路脉冲量的当前态， LAST单元存放的是8路脉冲量的上次状 态，前后两次状态的异或存放在XOR单 元。XOR单元中为1的位表明对应的脉 冲量状态改变了，如果对应脉冲量的当 前状态为1，则表明该脉冲量刚发生了正 跳变，脉冲量的计数单元加1。,入口,对当前脉

46、冲量状态 存入NEW单元,NEW与上一次脉冲量状态LAST 异或存入XOR单元,NEW LAST,N=0,XOR单元第N位=1？,NEW单元第N位=1？,第N路脉冲量计数器单元加1,NEW右移一位 XOR右移一位,N+1 N,N=8？,出口,N,N,N,Y,图2-20,脉冲量的处理 远动装置对脉冲量电能量进行统计后，还需将计数值发送到主站，计 数值长度为24进制数。 主站在读取各RTU的电能量时，希望各能量为同一时刻的值，为保证 在主站查询各RTU的电能量以及RTU上送电能量时，电能脉冲计数值不 变，且是同一时刻的值。在读取之前主站向RTU发送电能冻结命令， RTU受到冻结命令后，立即将脉冲计

47、数单元的数据取出并存入某一缓冲 区，作为主站读数据的数据区，主站查询完成后，再发送解冻命令，电 能量查询过程结束。处理电能量的冻结、读数、解冻方面，需依照相应 规约完成。 主站从RTU读到的电能量只是代表脉冲计数值，而要获得实际的电能 值，必须做相应转换。实际电能值S与脉冲计数值N的关系如下： S=KTV*KTA*KW*N 其中KTV电压互感器变比 KTA电流互感器变比 KW 电能量脉冲比（一个脉冲对应二次侧的电能值）,2.5遥控和遥调,遥控 1. 遥控输出接口电路 遥控输出通常以继电器触点方式提供。继电器一方面起到隔离作用， 另一方面可以直接接入控制回路。若提供的继电器触点容量不够时，还 可

48、以再接一中间继电器。图2-21为8路遥控输出接口电路。,P0 8031 P2.7 WR,D Q 74LS273 CLK,1,8,8,+5V,继电器,中间继电器,一路 输出,8,+,C,R,图中，74LS2732为8位D触发器，以锁存遥控输出信号的状态。为 使继电器能可靠的动作，在锁存器与继电器之间加入驱动电路。驱动电,驱动电路,图2-21,+U,路在输出低电平时应有较大吸收电流。R阻值的选取，应能保证继电器 动作时线圈中有较大的电流。当然，R值越小，提供的动作电流越大， 继电器动作越可靠。但驱动电路功耗增加，发热加大，电源提供的动作 电流增大。为解决这一问题，可在继电器与地间加一电容C。当驱动

49、电 路输出高点平时，继电器线圈中流过电流很小，不动作；当驱动电路输 出为低电平时，继电器线圈中流过的电流，一部分由电源经R提供，另 一部分经C放电提供。当驱动电路再次输出高电平时，C上电压迅速提 高，充电结束可保证继电器线圈中电压很小，继电器恢复常态。从上面 得出，C的加入，一方面减小了驱动电路和电源的功耗，另一方面提高 了继电器触点动作的可靠性。 图中，遥控输出为一动合触点。遥控状态为0时，继电器不动作，触 点断开；遥控状态为1时，继电器动作，触点闭合。 2. 遥控实现 遥控输出提供的是空触点，将这对空触点串入某一电路，其作用类似 于一个开关，只是其接通和断开的状态受RTU输出信号的控制。

50、电力系统中,遥控的主要对象是断路器。图2-22给出断路器遥控回路简 图，图中略去断路器手动控制回路部分。,+KM，-KM为控制回路电源小母线， +HM，-HM为合闸小母线，14FU为熔 断器，QF为断路器辅助触点，KM为合 闸接触器，YC为合闸线圈，YT为跳闸线 圈，KCB为跳跃闭锁继电器，YCB为遥 控合闸，YKH为遥控跳闸。 假设短路器处于跳闸状态，此时QF 动断触点闭合，KCB动断触点闭合， YKH动合触点断开。远动装置输出遥控 合闸执行信号1，使YKH线圈动作， YKH动合触点闭合，合闸回路信号接 通，+KM1FU YKHKCB QF KM 2FU-KM。加在KM上的是额 定电压，使得

51、KM起动，KM动合触点闭 合，接通短路器合闸回路，完成合闸。,1FU,+KM,QF,KCB,YKH,KM,2FU,KCB I,YT,QF,YKT,-KM,+HM,3FU,KM,YC,4FU,KM,-HM,图2-22,合闸过程持续23s，等待断路器已可靠合闸，QF动断触点断开， 动合触点闭合，断开合闸线圈回路。厂站端再输出遥控合闸完成信号 0，YKH不动作， YKH动断触点断开，遥控合闸过程结束。 断路器处于合闸状态时，QF动合触点闭合。远动装置输出遥控跳 闸信号1，使YTK动作，YTK动断触点闭合，跳闸线圈回路接通 +KM1FU YKTKCB QFYT 2FU-KM。(KCB动断触点 断开,防

52、止此时误合闸操作)YT承受额定电压,完成跳闸过程。跳闸后， QF动断触点闭合，动合触点断开。厂站端远动装置再输出遥控跳闸完 成信号0，使YKT不动作，YKT动断触点断开，遥控跳闸过程结束。,结合下面将要介绍的远动规约中的遥控命令和升降命令，遥控的硬件 输出电路还可以采用更贴切实际的方法实现。如下图,遥控实现电路。 图2-23(a)中，通过硬件将遥控数据经译码电路分成3类信号：对象信号 （YK1YK8）、性质信号（HZ、TZ）和执行信号（ZX）。对这些信号都 有相应的继电器，对象继电器KYKi、合闸继电器KC、跳闸继电器KTO、执 行继电器KCO。这些继电器的触点按图2-23(b)方式连接，就构成了一个遥 控对象的合/跳（升/降）输出回路。 在软件的配合下，图中的遥控实现过程如下： 遥控前的状态应该是P1.0、P1.1、P1.2置为高电平，P1.3置为低电平。 当要进行遥控操作时，应先置P1.3为1，接通驱动电路的工作电源。接下 来做遥控选择操作：向74LS273写控制字；控制字的定义为D0D2表示控 制对象号的编码07，D3=1