远动监控系统-第一章

远动监控技术

——电气化铁道微机监控技术五邑大学信息工程学院贺跃帮heyuebang@QQ:5358332Tel课的主要内容

以电气化铁道微机监控系统为例，介绍了：1.系统的特点、基本结构及其分类；2.系统的主要性能指标、功能及组成原理；3.系统的数据通信原理及网络结构；4.系统的信息传输与通信设备及有关接口

和遥测技术；5.系统的软件开发技术；6.系统的可靠性，以及微机监控技术的发

展前景。考试方式和成绩组成方式

考试方式：闭卷考试。考试内容：分填空、问答、计算、设计三大类。成绩组成方式：

平时成绩30%，考试成绩70%实验时间

12月3号（14周星期二下午）12月6号（14周星期五下午）实验地点：

恩平楼一楼轨道交通实验室参考资料

1.钱清泉.电气化铁道微机监控技术.北京:中国铁道出版社,2000.2.钱清泉.电气铁道远动技术.北京:中国铁道出版社,1990.3.丁书文.电力系统远动原理及应用.北京:化学工业出版社，2009.4.张明光.电力系统远动及调度自动化.北京:中国电力出版社,2010.5.柯志敏.微机远动（监控）技术.北京：北京交通大学出版社，2012.第一章绪论

本章主要回答以下几个问题:1、远动技术是什么？有何作用？2、远动技术的发展怎样？3、电气化铁道远动监控系统与电力系统的远动监控系统相比，有何特点？4、微机监控系统基本概念、基本结构是什么？5、微机监控系统的性能指标有那些？1、远动技术是什么？

—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

人工—自动－无人值守电力调度中心（控制中心）电力变电所发电—输电－配电－用电远动系统的基本构成主站、控制端or调度端，CC包括主机、备用主机、人机接口、模拟盘、通讯装置、网络等设备。传输介质包括音频实回线（电话线）、光纤、电力载波、无线电等。远动通道示意图（2）通信通道RTU主要配置有CPU、I/O（输入/输出）模板、通信接口单元，以及通讯机、GPS天线、电源、机箱等辅助设备。（3）被控端或远方终端单元（RTU,RemoteTerminalUnit)数据传输网络功能测量功能控制功能报警功能指示功能累加功能事件顺序功能远动系统的基本功能:可分为遥控、遥调、遥测、遥信、遥视（1）遥控YK：（Romote-Control,Telecontrol）从调度端发出命令以实现远方操作和切换。如开关的“分”、“合”、故障信号的复归等。（2）遥调YT：(Teleadjusting)

调度端直接对被控站某些设备的工作状态和参数的调整。如变压器电压（抽头）等。（3）遥测YC：(Telemetering)

将被控站的某些运行和环境参数传送给调度端。如有功和无功功率、电度、电压、电流等电气参数，温/湿度、接触网故障点的距离等非电参数。（4）遥信YX：(Telesignal)

将被控站的设备状态信号远距离传送给调度端。如开关位置信号、报警信号等。（5）遥视YS：(Teleseeing，RemoteVideoMonitoring)

现场重要设备的运行状态、重要场所的环境状态等通过视频图像传送到调度端。安全监视。遥测信息：各种运行参数，分为电量和非电量两类。遥信信息：断路器、隔离开关等的状态信号。遥调信息：改变运行设备状态的命令。必须进行返送校核。无误才能发送执行命令。遥控信息：传送改变运行设备参数的命令。—遥视（一）远动信息远动系统的主要作用提高系统的自动化水平，大大提高生产效率;及时采集系统信息，随时掌握系统运行状态，提高了系统运行的安全性和可靠性;及时发现故障、及时处理故障，有效缩短故障处理时间，减少故障损失；减小了操作人员的劳动强度，保证第一线人员的操作安全;减少不必要的人工浪费，达到减员增效的目的;为变电站无人职守、以及智能电网提供必备的技术手段和装备……2.远动技术的发展

——以电气化铁道远动系统为例广泛使用的电铁远动系统均为微机远动系统远动技术在20世纪30年代首先用于铁路运输系统我国在20世纪50年代末才在电力系统中采用电气化铁道(简称电铁)远动系统在我国60年代开始研制80年代微机远动的研制成功，才得到了广泛应用目前：牵引全部采用远动系统，电力逐步采用2.远动技术的发展—分类第一代---布线逻辑式（继电器式、晶体管式、集成电路的远动装置）特点：所有功能由硬件电路完成。按预定的要求进行设计、使构成装置的各部分电路按固定的时间顺序工作来完成预定的功能。第二代---软件化的远动装置：功能由计算机硬件和完成指定功能的软件（加工程序）来实现，对程序进行修订，就能够改变系统的功能。第三代---基于PC机和网络技术的远动系统（客户/服务器结构）

——目前普遍采用片级设计：用户根据自己的要求选用不同种类的微处理器片、存储器片、输入输出片等联成各自的系统。模块级设计：直接采用单板机或软硬件结合的多功能集成模块构成用户系统。系统级设计：直接使用具有完整的硬件和软件结构的微型机系统，适当配置一些接口电路，构成系统。从硬件设计上划分：缺点:1软件之间的耦合程度高，系统难于扩展、维护；2软件依赖于硬件平台，不能实现资源重用；3容错性差，局部故障影响整体；4系统开放性差。主机A主机B切换装置通讯设备通讯设备（1）第一/二代SCADA系统缺点:

1、系统中客户与服务器之间的通信协议（应用层协议）依赖于不同的厂家，不同厂家开发的软件或硬件难于实现集成；2、服务器是整个系统的瓶颈。（2）第三代SCADA系统服务器客户机客户机人机接口通信设备外设目前正在发展的是第四代：第四代---基于信息化的远动系统

主要特征是采用Internet技术、Agent技术、自律分布系统技术ADS、面向对象技术、组件技术以及JAVA等技术，实现SCADA系统与其它信息系统的增值集成，实现控制和管理过程的综合化、智能化。具体特征：1、变（配）电所采用综合自动化系统；

2、控制中心采用综合调度；

3、以上新技术的采用等。（3）第四代SCADA系统几种典型的远动监控系统：（1）电力远动系统(2)配电网自动化MDS:Micro-computerbasedDispatchingSystem楼宇自动化系统示例

监控房屋设施的各项设备事务，如门警、电梯运营、消防系统、照明系统、空调系统、水工、备用电力系统等等的自动化管理。(3)楼宇自动化(4)石油和天然气等各种管道监控管理系统

(5)地铁、轻轨电力系统,列车信息自动采集系统

3电气化铁道微机监控系统的特点与电力系统远动监控系统相比，铁路远动系统：电气化铁道供电系统，也称为牵引供电系统(TractionPowerSupplySystem)，是电力系统的一个特殊用户，它的特殊性决定了电气化铁道的远动系统(电铁远动系统、铁路电力远动系统)与电力系统中的远动系统(电力远动系统)有共性，也有区别。它们的基本功能和作用是一样的，但系统结构、网络拓扑以及一些具体技术和要求又不尽相同。主要表现在：1、干扰：牵引供电系统的负荷——电力机车，目前大多采用整流型的交—直流传动。由于采用晶闸管整流，因而在整流过程中不可避免地会产生谐波成份。这些谐波，对与接触网相距不远的远动通道，有相当严重的谐波干扰。因此在设计电铁远动系统时，必须采取强有效的措施来克服这种通讯干扰(包括硬件抗干扰措施和软件抗干扰措施)。2、通讯结构

电力系统：各变电所、发电厂(站)的地理布局大多为辐射状的分散布局，因此其相应的电力远动系统的通道结构也多为星型辐射状结构；

牵引供电系统：各变电所、分区亭、开闭所则是沿铁路线分布，其通讯线路呈相应的分布。因此电铁远动通道为适应这种特点，大多采用链型结构、环型结构、总线型结构，有时也要包含星型结构。对于链型、环型结构，必须考虑到信号的中继转发、实时性以及误码累积等问题，这在星型结构中是不需特别考虑的。

3、系统功能及容量

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：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。4、通讯媒介

电力系统：多采用电力线载波作为远动通道，目前发展光纤；

电铁远动系统：多采用音频实回线、载波电缆或光纤作为远动通道，这是因为电铁的电力线(接触网)存在大量的谐波，这些谐波的存在严重影响到用电力线作为传输通道的通讯质量，从而影响到远动系统的可靠性。另一方面，电铁远动系统的管辖范围内常包括多个变电所、分区亭等，电力线是分段不同相供电的。在不同相的交会处，电力线是不连通的。载波如何有效地在这些交会处传输，这也是一个问题。因此，电铁远动系统都不采用电力线载波的方式。5、可靠性牵引供电系统的负荷——电力机车，是一个移动冲击性负荷，与电力系统的静止负荷相比，电气量变化幅度大，更容易造成牵引供电网故障，也要求电铁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。4微机（远动）监控系统基本概念、结构—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，简称微机远动系统，即SCDAS系统。

由于距离较远，再加上信道的存在，远动系统在结构上就存在着一定的弱点，即易受外来的干扰，降低了命令的准确性和整个系统的可靠性。因此，需要有一系列的措施来保证系统的正常、可靠和经济地运行。其基本原理框图如下：

远动装置控制端传输系统远动装置被控端循环传输模式CDT（CyclicDataTransmission）方式：以被控端为主，被控站的远动信息按规约规定组成帧，再编排帧的顺序，周期性地以循环方式向调度端传送。信息传送是周期性的，发端不顾及收端的需要，也不需收端给以回答。问答传输模式Polling（查询）方式：调度端与被控端采用一问一答的方式进行通讯。调度端需要主动向被控端发送查询报文，被控端按调度端的查询要求发送回答报文。要保证调度端发问后收到正确的回答，必须保证有上下行信道。远动信息的传输模式1:1工作方式1:N工作方式M:N工作方式远动装置的工作方式：常用的远动信道专用有线信道：由远动装置产生的远动信号，以直流电的幅值、极性或交流电的频率在架空明线或专用电缆中传送。常作近距离传输。电力线载波信道：载波电话，远动信号占用一个话路（音频段）：0.3-3.4kHz。直接利用电力线作信道，无需额外投资，结构坚固。信道（通道）：信号传输时经过的通道。远动信道：传输远动信号的通道。无线电信道：由发射机、发射天线、自由空间、接收天线和接收机组成。利用自由空间传输，不需架设通信线路，可节约大量金属材料并减少维护工作量。微波信道；频率300MHz－300GHz的无线电传播信号。直线传播，远距离时设中继站。频带宽，传输稳定，方向性强，保密性好。光纤信道：电光转换、光信号传播，光电转换过程。信道容量大，衰减小，不受外界电磁场干扰，误码率低。常用的传输方法频分制：各种远动信号是用不同频率的信号来传送的。这些不同频率的信号可以在同一信道中同时传送。为了使传送的各种远动信号互不干扰，在发送端和接收端需要设有通带频率滤波器（如GSM）。时分制：待传的远动信号是按规定的时间先后顺序，依次在信道中逐个传送（如以太网）。码分制：是指一种扩频多址数字式通信技术，不同用户传输信息所用的信号不是靠频率不同或时隙不同来区分，而是用各自不同的编码序列来区分（如CDMA）。

5、微机监控系统的性能指标1.可靠性的定义设备在技术要求规定的工作条件下，能保证所规定的技术指标的能力。不拒动，不误动。2.可靠性包括两个方面

装置本身的可靠性，信息传输的可靠性。3.每个设备可靠性

平均故障间隔时间(MTBF)：

两次偶然故障的平均间隔时间

要求：控制中心5000h以上，被控站10000h以上。一、可靠性

系统可靠性：常用系统可用率来表示系统可用率＝运行时间/（运行时间＋停用时间）×100％停用时间包括：故障时间、检修时间

影响系统可用率因素：设备质量、维护检修情况、环境条件、电源供电可靠性及其备用的程