远动监控技术_05

1、1第五章第五章 微机远动系统微机远动系统第一节第一节 远动终端远动终端第二节第二节 远动系统主站远动系统主站第三节第三节 变电站自动化系统变电站自动化系统第四节第四节 电网调度自动化系统电网调度自动化系统第五节第五节 工作站工作站2运动终端运动终端（Remote Terminal UnitRemote Terminal Unit） 运动终端运动终端RTURTU采集所在发电厂或变电站采集所在发电厂或变电站表征电力系统运行状态的模拟量和状态量，表征电力系统运行状态的模拟量和状态量，监视并向调度中心传送这些模拟量和状态量，监视并向调度中心传送这些模拟量和状态量，执行调度中心发往所在发电厂或变电站的控

2、执行调度中心发往所在发电厂或变电站的控制和调节命令。制和调节命令。3运动终端（运动终端（Remote Terminal Unit）41 1遥测（遥测（Tele-measurementTele-measurement） 模拟交流量：电压、电流、功率、频率；模拟交流量：电压、电流、功率、频率； 电能计数脉冲（电能计数脉冲（Counter PulseCounter Pulse）；）； 已转换成数字量的模拟量已转换成数字量的模拟量（digital Measured Value）； 事故追忆（故障录波）事故追忆（故障录波） 特点：随时间变化；可比较数值大小。特点：随时间变化；可比较数值大小。 由由RTU

3、RTU向调度中心传送向调度中心传送。 一、远动终端的功能一、远动终端的功能52 2遥信遥信（Tele-indicationTele-indication、Tele-signalizationTele-signalization） 断路器、隔离器的位置状态；断路器、隔离器的位置状态； 继电保护和自动装置的动作状态；继电保护和自动装置的动作状态； 发电机组、远方设备的停发电机组、远方设备的停/ /投状态；投状态； 事件顺序记录事件顺序记录 （SOESOE）。）。 特点：开关量，用特点：开关量，用“0”和和“1”表达；无大小。表达；无大小。 由由RTU向调度中心传送。向调度中心传送。63 3遥控（遥

4、控（Tele-commandTele-command） 断路器、隔离开关断路器、隔离开关“合合”或或“分分”命令；命令； 整组投切补偿电容器和电抗器；整组投切补偿电容器和电抗器； 发电机组的开停等等。发电机组的开停等等。 特点特点: :从调度中心向从调度中心向RTURTU发出改变运行设备状况发出改变运行设备状况的命令。的命令。74 4遥调（遥调（Tele-adjustingTele-adjusting） 改变变压器分接头的位置调电压；改变变压器分接头的位置调电压； 分组投切补偿电容器；分组投切补偿电容器； 改变机组有功和无功调节器整定值，增减出力；改变机组有功和无功调节器整定值，增减出力； 对

5、继电保护、自动装置整定值的设定（包括投对继电保护、自动装置整定值的设定（包括投退）。退）。 特点：调度中心向特点：调度中心向RTURTU发调整运行参数命令。发调整运行参数命令。8二、远动终端硬件与软件配置二、远动终端硬件与软件配置91. 1. 单单CPUCPU的的RTURTU硬件和软件配置硬件和软件配置硬件硬件 单单 CPU CPU 总线总线 BUS BUS 多多 I/OI/O口输入口输入/ /输出输出 10软件软件一个主程序：对整个系统的初始化和人机联系一个主程序：对整个系统的初始化和人机联系多个中断服务程序：完成多个中断服务程序：完成RTURTU的输人和输出功的输人和输出功能能 实时时钟中

6、断服务程序；实时时钟中断服务程序； A/DA/D结束中断服务程序；结束中断服务程序； 字节发送空中断服务程序；字节发送空中断服务程序； 字节接收满中断服务程序等。字节接收满中断服务程序等。 112. 2. 多多CPUCPU的的RTURTU硬件和软件配置硬件和软件配置 硬件硬件 总总CPUCPU：管理、协调、通信：管理、协调、通信 子子CPUCPU：数据采集或执行命令：数据采集或执行命令 12软件软件13程序自恢复（程序自恢复（Watch-dogWatch-dog）功能决定着）功能决定着RTURTU的运行的运行状态，必须放在最高优先级别；状态，必须放在最高优先级别；实时时钟中断要求实时时钟中断要

7、求CPUCPU及时响应；及时响应；与调度中心的通信必须保持连续进行；与调度中心的通信必须保持连续进行；慢变数字量输入中断安排在较低的中断优先级；慢变数字量输入中断安排在较低的中断优先级； 打印机中断安排在最低级。打印机中断安排在最低级。子单元子单元 CPU CPU 中断请求中断请求 响应请求，执行中断服务程序响应请求，执行中断服务程序三、中断与中断优先权三、中断与中断优先权 14四、系统复位及故障自检四、系统复位及故障自检1. 系统复位系统复位 当系统处于非正常运行状态时，需要重新启动当系统处于非正常运行状态时，需要重新启动运行，系统的重启动往往通过复位的方式实现。在运行，系统的重启动往往通过

8、复位的方式实现。在RTU的设计中，系统复位主要包括上电复位、按键的设计中，系统复位主要包括上电复位、按键复位、低电压复位、看门狗（复位、低电压复位、看门狗（watchdog）、指令）、指令复位等。复位等。（1 1）上电复位和按键复位）上电复位和按键复位（2 2）低电压复位）低电压复位 当电源电压低到一定的限值时，当电源电压低到一定的限值时，CPUCPU将不能正将不能正常工作，需要进入复位状态。一些低电压监测器件常工作，需要进入复位状态。一些低电压监测器件可以完成此功能。可以完成此功能。15（3 3）看门狗）看门狗 看门狗是用来监视程序是否能正常运行的独立的定时看门狗是用来监视程序是否能正常运行

9、的独立的定时器。程序正常时，将不断地对该定时器清零，使其不溢出。器。程序正常时，将不断地对该定时器清零，使其不溢出。当程序紊乱时，无法对定时器做正常的清零操作，定时器当程序紊乱时，无法对定时器做正常的清零操作，定时器溢出，复位溢出，复位CPUCPU。（4 4）指令复位）指令复位 上述的各类复位（上电复位、低电压复位、按键复上述的各类复位（上电复位、低电压复位、按键复位、看门狗）均是位、看门狗）均是CPUCPU被动地被复位，而在有些情况下要求被动地被复位，而在有些情况下要求CPUCPU自己决定是否复位。有些单片机的指令系统中就提供了自己决定是否复位。有些单片机的指令系统中就提供了复位指令，如复位

10、指令，如80C19680C196中的中的RSTRST指令。当指令。当CPUCPU执行执行RSTRST指令时，指令时，CPUCPU立即产生复位。指令复位通常用于对远方传来的通信复立即产生复位。指令复位通常用于对远方传来的通信复位命令的执行，或是用于系统内部检测（如位命令的执行，或是用于系统内部检测（如RAMRAM、A/DA/D等的等的检测）出错后的处理。检测）出错后的处理。162. 故障自检故障自检（1 1）CPUCPU的故障检测的故障检测（2 2）存储器的故障检测）存储器的故障检测（3 3）串行通信口的故障检测）串行通信口的故障检测（4 4）模拟量采集的故障检测）模拟量采集的故障检测 在对模拟

11、量采集做故障检测时，将模拟开关分别切换在对模拟量采集做故障检测时，将模拟开关分别切换到接有地信号和基准电压信号的通道上，做到接有地信号和基准电压信号的通道上，做A/DA/D转换，比较转换，比较转换结果是否与对应值一致。如果不一致，则表明模拟量转换结果是否与对应值一致。如果不一致，则表明模拟量采集部分有故障。采集部分有故障。（5 5）开入）开入/ /开出部件的故障检测开出部件的故障检测 在多个开关输出量和开关输入量中，预留一个开关输在多个开关输出量和开关输入量中，预留一个开关输出量和一个开关输入量，并将它们连接在一起。在自检时，出量和一个开关输入量，并将它们连接在一起。在自检时，向这个开关输出口

12、写入向这个开关输出口写入“0”0”状态和状态和“1”1”状态，从对应的状态，从对应的开关输入口读出，比较状态是否一致。开关输入口读出，比较状态是否一致。17第五章第五章 微机远动系统微机远动系统第一节第一节 远动终端远动终端第二节第二节 远动系统主站远动系统主站第三节第三节 变电站自动化系统变电站自动化系统第四节第四节 电网调度自动化系统电网调度自动化系统第五节第五节 工作站工作站18初期调度自动化系统的结构如图初期调度自动化系统的结构如图8-42所示。所示。19一、前置机的功能一、前置机的功能 接收多个接收多个RTU 的远动信息；的远动信息； 完成对接收数据的预处理；完成对接收数据的预处理；

13、 向后台机送数；向后台机送数； 接收后台机的遥控、遥调、电度冻结、校接收后台机的遥控、遥调、电度冻结、校时命时命 令并通过下行通道向令并通过下行通道向RTU发送；发送； 向调度模拟屏传送实时数据；向调度模拟屏传送实时数据； 具有对各个通道的监视功能；具有对各个通道的监视功能； 具有转发功能；具有转发功能； 具有人工设置和在线修改功能；具有人工设置和在线修改功能；20二、二、 规约转换规约转换 为了实现前置机对各种规约的接收，需为了实现前置机对各种规约的接收，需要按各种规约设计出对应的发送和接收处理要按各种规约设计出对应的发送和接收处理软件，固化在前置机中。软件，固化在前置机中。三、传输规约的接

14、口三、传输规约的接口 前置机要实现与某一设备通信，设备方前置机要实现与某一设备通信，设备方必须预留有串行通信口，并提供传输规约，必须预留有串行通信口，并提供传输规约，且软件中包含有支持这种规约的通信软件。且软件中包含有支持这种规约的通信软件。四、调度端的配置四、调度端的配置21五、任务管理五、任务管理1. 进程及进程状态进程及进程状态 计算机系统按功能可以划分为四个层次，它计算机系统按功能可以划分为四个层次，它们是硬件、操作系统、系统软件和应用软件，如图们是硬件、操作系统、系统软件和应用软件，如图8-44所示。所示。这四个层次中的这四个层次中的外层可以使用内外层可以使用内层提供的服务，层提供的

15、服务，反之则不行。所反之则不行。所以它们是一以它们是一种单向服务关系。种单向服务关系。22 在操作系统设计中，引入了进程的概念。进程在操作系统设计中，引入了进程的概念。进程是具有独立功能的程序，对于某个数据集合的一次是具有独立功能的程序，对于某个数据集合的一次运行活动。进程管理主要是对处理机进行管理。运行活动。进程管理主要是对处理机进行管理。 图图8-45示出进程三示出进程三种状态之间的转换关系。种状态之间的转换关系。进程在其存在过程中有进程在其存在过程中有三种状态。图三种状态。图8-45示出示出进程三种状态之间的进程三种状态之间的转换关系。转换关系。232. 进程控制块进程控制块 进程实体由

16、程序、数据集合和进程控制进程实体由程序、数据集合和进程控制块块PCB（也可称任务控制块（也可称任务控制块TCB）组成。）组成。 进程控制块是记录进程生存期（包括创进程控制块是记录进程生存期（包括创建、执行、消亡）内状态变化的重要数据结建、执行、消亡）内状态变化的重要数据结构。一个进程的构。一个进程的PCB是在该进程被建立时设是在该进程被建立时设置的，当进程被撤消时一起撤消，因此它是置的，当进程被撤消时一起撤消，因此它是进程存在的标志。系统通过进程存在的标志。系统通过PCB来控制和管来控制和管理进程，以便协调多道程序之间的关系，使理进程，以便协调多道程序之间的关系，使CPU资源得到最充分的利用。

17、资源得到最充分的利用。243. 3. 进程调度算法进程调度算法 当处于就绪状态的进程数在一个以上时，它们就要争夺当处于就绪状态的进程数在一个以上时，它们就要争夺CPUCPU资源。这时需要按照一定的算法，动态地将资源。这时需要按照一定的算法，动态地将CPUCPU分配给就分配给就绪队列中的某一进程，使之运行。该任务由进程调度程序完绪队列中的某一进程，使之运行。该任务由进程调度程序完成。进程调度算法的种类较多，可以将它们分为两大类，一成。进程调度算法的种类较多，可以将它们分为两大类，一类是优先数法，另一类是时间片轮转法。类是优先数法，另一类是时间片轮转法。4. 4. 任务调度的软件设计任务调度的软件

18、设计 任务管理的调度算法，可以采用时间片轮转法和优先数任务管理的调度算法，可以采用时间片轮转法和优先数法相结合的方法。法相结合的方法。一是：每个任务处于运行状态时，占用一是：每个任务处于运行状态时，占用CPUCPU的时间不能超过的时间不能超过分配给它的时间片，一旦规定的时间到，运行的任务立刻释分配给它的时间片，一旦规定的时间到，运行的任务立刻释放放CPUCPU，回到就绪状态中排队，等待下次调度。，回到就绪状态中排队，等待下次调度。二是：处于就绪状态的各个任务必须按优先数进行排队，在二是：处于就绪状态的各个任务必须按优先数进行排队，在任务调度时，总是把任务调度时，总是把CPUCPU分配给排在队首

19、的优先数最高的任分配给排在队首的优先数最高的任务。务。25排队程序设计的原理如图排队程序设计的原理如图8-48所示。所示。26任务调度程序框图任务调度程序框图如如8-49所示。所示。27第五章第五章 微机远动系统微机远动系统第一节第一节 远动终端远动终端第二节第二节 远动系统主站远动系统主站第三节第三节 变电站自动化系统变电站自动化系统第四节第四节 电网调度自动化系统电网调度自动化系统第五节第五节 工作站工作站28一、变电站自动化一、变电站自动化二、变电站自动化系统的组成和功能二、变电站自动化系统的组成和功能 变电站自动化系统的变电站自动化系统的设计应采用分层结构。每设计应采用分层结构。每一层

20、完成不同的功能，每一层完成不同的功能，每一层的功能由该层的一组一层的功能由该层的一组设备完成。图设备完成。图8-50是变电是变电站自动化系统的分层结构站自动化系统的分层结构示意图。示意图。29 变电站层和间隔层单元之间通过总线连接，变电站层和间隔层单元之间通过总线连接，见图见图8-51。30 变电站自动化系统中的保护单元都是微机型继变电站自动化系统中的保护单元都是微机型继电保护单元。图电保护单元。图8-52是微机保护硬件结构框图。是微机保护硬件结构框图。31三、变电站自动化系统的通信三、变电站自动化系统的通信 由于变电站自动化系统采用分布式设计，间隔由于变电站自动化系统采用分布式设计，间隔层的

21、设备由许多功能单元组成，所以在站内要解决层的设备由许多功能单元组成，所以在站内要解决间隔层中各功能单元与变电站层中的通信总控单元间隔层中各功能单元与变电站层中的通信总控单元之间的通信，以及间隔层中各功能单元之间的通信。之间的通信，以及间隔层中各功能单元之间的通信。 总线形通信系统是以一条总线将通信总控单元总线形通信系统是以一条总线将通信总控单元硓各保护及测控单元相连接，实现各单元之间的互硓各保护及测控单元相连接，实现各单元之间的互联。为了提高通信的可靠性及数据传输能力，也可联。为了提高通信的可靠性及数据传输能力，也可以用两条或多条总线进行连接，实现总线的冗余。以用两条或多条总线进行连接，实现总

22、线的冗余。32 变电站自动化系统无论采用集中配置还是分散变电站自动化系统无论采用集中配置还是分散配置方式，对配置方式，对500、220kV的大型变电所和监控多的大型变电所和监控多个变电所的集控站，变电站层的设备可以用网络上个变电所的集控站，变电站层的设备可以用网络上前置机工作站和一些其他工作站构成监控系统，如前置机工作站和一些其他工作站构成监控系统，如图图8-53所示。所示。33第五章第五章 微机远动系统微机远动系统第一节第一节 远动终端远动终端第二节第二节 远动系统主站远动系统主站第三节第三节 变电站自动化系统变电站自动化系统第四节第四节 电网调度自动化系统电网调度自动化系统第五节第五节 工

23、作站工作站34一、计算机网络概述一、计算机网络概述35 按照网按照网络中计算机络中计算机系统之间的系统之间的几何连接形几何连接形式，分为如式，分为如图图9-2所示所示的网络结构。的网络结构。36 计算机网络的层次结构是以网络中的各个系统计算机网络的层次结构是以网络中的各个系统的分层为基础的。如图的分层为基础的。如图9-3。37 开放系统互连参考模型（开放系统互连参考模型（OSI/RM）采用的是）采用的是分层结构技术，它们分为七层，如图分层结构技术，它们分为七层，如图9-4。38二、局域网二、局域网1、局域网参考模型、局域网参考模型LAN/RM392、局域网存取控制方式、局域网存取控制方式3、局

24、域网的组成、局域网的组成40三、电网调度自动化系统的组成三、电网调度自动化系统的组成 图中的网桥实现图中的网桥实现SCADA系统与本地管理信息系统与本地管理信息系统的互连，属本地外部网桥。系统的互连，属本地外部网桥。41 内部网桥只适用于互连本地内部网桥只适用于互连本地LAN，图，图9-10是用是用内部网桥连接两个本地网的结构图。内部网桥连接两个本地网的结构图。42 图图9-11是远程外部网桥与多个远程工作站的连是远程外部网桥与多个远程工作站的连接图。利用这种结构，可以将接图。利用这种结构，可以将SCADA系统与远离系统与远离调度中心的重要厂站调度中心的重要厂站中的远程工作站相连中的远程工作站

25、相连接，使远程工作站同接，使远程工作站同本地工作站一样和本地工作站一样和SCADA系统的服务系统的服务器建立起联系。器建立起联系。43 为了实现为了实现SCADA系统与远程工作站和主机的互系统与远程工作站和主机的互连，也可以采用异步通信服务器，连，也可以采用异步通信服务器，Netware异步通异步通信服务器信服务器NACS提供拨号输出及远程提供拨号输出及远程PC拨号输入。拨号输入。见图见图9-12。44四、电网调度自动化系统的软件模块四、电网调度自动化系统的软件模块 SCADA系统的应用软件主要由数据库系统、系统的应用软件主要由数据库系统、数据处理系统、图形系统、报表生成系统等软件模数据处理系

26、统、图形系统、报表生成系统等软件模块组成。块组成。1. 数据库系统数据库系统 数据库系统由应用程序、数据库管理系统和数数据库系统由应用程序、数据库管理系统和数据库构成，见图据库构成，见图9-13。452. 数据处理系统数据处理系统 数据的处理工作包括对接收数据的预处理、状数据的处理工作包括对接收数据的预处理、状态量处理、模拟量处理及历史数据处理等。态量处理、模拟量处理及历史数据处理等。3. 图形系统图形系统 SCADA系统中画面显示是调度员监视电网运系统中画面显示是调度员监视电网运行状况的主要途径。行状况的主要途径。4. 报表生成系统报表生成系统 报表是记录和保存电力系统运行状况的重要手报表是

27、记录和保存电力系统运行状况的重要手段。段。 除上述软件模块外，除上述软件模块外，SCADA系统还应该有网系统还应该有网络通信系统、告警系统、保护信息处理系统、设备络通信系统、告警系统、保护信息处理系统、设备参数管理系统等的软件模块。参数管理系统等的软件模块。46第五章第五章 微机远动系统微机远动系统第一节第一节 远动终端远动终端第二节第二节 远动系统主站远动系统主站第三节第三节 变电站自动化系统变电站自动化系统第四节第四节 电网调度自动化系统电网调度自动化系统第五节第五节 工作站工作站47一、前置机工作站一、前置机工作站1. 前置机工作站的硬件结构前置机工作站的硬件结构 前置机工作站实现与个前

28、置机工作站实现与个RTU之间的双向通信。之间的双向通信。但双前置任何时候都只能一台前置工作站能将下行但双前置任何时候都只能一台前置工作站能将下行信息下发给信息下发给RTU，必须通过切换控制实现，见图，必须通过切换控制实现，见图9-17。482. 前置机工作站的功能前置机工作站的功能前置机工作站要与众多的前置机工作站要与众多的RTU进行信息交换；进行信息交换；接收、处理各接收、处理各RTU的远动信息，并将信息以网络通的远动信息，并将信息以网络通信方式向全网广播，实现全网信息共享；数据转发信方式向全网广播，实现全网信息共享；数据转发功能；接收调度工作站送来的遥控和遥调命令，并功能；接收调度工作站送来的遥控和遥调命令，并向向RTU发送；发送校时命令；完成遥测值的归零处发送；发送校时命令；完成遥测值的归零处理、乘系数、越限比较及一些统计、计算工作；对理、乘系数、越限