远程测控终端系统RTU

汇报人：李芊芊指导老师：刘家军副教授远程测控终端系统RTU

新技术及其应用现在是1页\一共有20页\编辑于星期日摘要

摘要：分布式的网络远动终端单元RTU（RemoteTerminalUnit）在功能、可靠性、易维护性方面显现出其相对于传统RTU的优势。下面介绍一种基于嵌入式Linux的分布式网络RTU，它具有强大的网络通信功能和良好的开放性。RTU不仅是一种数据采集和控制的终端装置，它可以集成很多扩展模块成为变电站的信息处理核心平台。特别是在分级电压控制系统中，作为一级电压控制的无功/电压当地控制模块完全可集成到网络RTU中。这种模式一方面有利于与二级电压控制系统协调，另一方面也方便维护并可有效降低投资成本。关键词：网络RTU；Linux；变电站自动化；开放源代码现在是2页\一共有20页\编辑于星期日Abstract

Abstract：DistributednetworkRTUisshowingitsmeritsinfunction,reliabilityandmaintenancecomparingtotraditionalone.AdistributednetworkRTUbasedonembeddedLinuxisdeveloped.Ithaspowerfulnetworkcommunicationabilityandanopenarchitecture.RTUisnotonlyadata-acquisitionandcontrolterminal,itcanalsoactasakernelinformationmanagementplatforminsubstation.Thevar/voltageregulatingmodule,integratedinRTUasthefirstlayerinlayeredvoltagecoontrolsystem,cancoordinatewiththesecondlayer,whichfacilitatesthemaintenanceandreducesthetotalinvestment.

Keywords:networkRTU;Linux;substationautomation;opensorcecode现在是3页\一共有20页\编辑于星期日3RTU应用实例列举目录1RTU的发展及分类2分布式网络化RTU现在是4页\一共有20页\编辑于星期日RTU的发展

第一代——布线逻辑式RTU继电器式、晶体管式、集成电路的远动装置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。

第三代——分布式网络化RTU随着计算机技术、网络及通信技术的飞速发展，分层分布式的自动化系统应运而生，其特点是融站内监控功能、信号采集、远动功能以及保护信息为一体的综合自动化系统。这也是我国变电站自动化技术发展的方向。

第二代——集中式软件化RTU保护与测控装置相对独立，通过通信管理单元能够将各自信息送到后台或调度端计算机，采用集中方式管理。此阶段内RTU采用微机交流采样技术，以微处理器为核心，对电网的电流、电压进行直接交流采样，经软件运算获得各种电气量。其特点是采样中间环节少，精度高，稳定性好。现在是5页\一共有20页\编辑于星期日从体系结构上从采样方式上从组屏方式上从结构上串口RTU网络RTU集中式RTU直流采样RTU交流采样RTU集中组屏RTU分散布置RTU机柜式RTU壁挂式RTU单元模块化RTU等机箱式RTURTU的分类分布式RTU现在是6页\一共有20页\编辑于星期日集中式RTU集中式RTU

♢集中式RTU，各模块之间均以并行总线相联系，集中布置于一个机箱或机柜中；♢集中式的微机远动装置因采用单处理器，CPU负荷过重往往不能满足要求；♢采用并行总线的集中式远动装置也不便于采集不在同一现场的参数。现在是7页\一共有20页\编辑于星期日分布式RTU分布式RTU

♢分布式RTU能够采集更多的开关量、模拟量和电度信息，并且能够控制更多路遥控和遥调；♢分布式RTU能够向更多的调度中心建立联系，适用于各种通讯规约；提高了事件顺序记录（SOE）的站内分辨率要求；♢多CPU结构、各模块间以串行总线相互联系的分布式RTU相比来说更有优势。分布式RTU结构示意图现在是8页\一共有20页\编辑于星期日集中式RTU与分布式RTU对比与集中式RTU相比，分布式RTU具有以下优点：a.成本降低就近安装嵌入式的测控模块，用少量简易的网线代替庞杂的二次电缆，将会大大节省变电站空间，降低成本。

b.安装调试方便采用分布式RTU，降低了整体复杂性，能避免很多接线错误和繁琐的调试过程。当变电站一次系统扩建时，仅需增加相应的测控单元，扩充数据库即可，而不影响已在线运行的监控系统的正常工作。

c.减少数据流程，提高系统的可靠性对于传统的集中式RTU系统，如果RTU主机瘫痪，将使得整个RTU瘫痪，而分布式RTU则不存在这个问题：每个分布式的模块在网络上都是一个独立的模块，不受其他模块的影响，他们通过一个本地集线器接入整个网络，从而增加了系统硬件配置的灵活性。

d.提供模块之间的访问与控制通过网络方式，可以轻易地实现各个模块的互访，从而增强了系统的扩展性。现在是9页\一共有20页\编辑于星期日串口RTU与网络RTU串口RTU

传统的串口式RTU受串口容量和传输速率的限制,成为系统传输网络的瓶颈,不适应电网运行管理系统的发展需要。采用的串口联接方式,传输速率只有2400bps。网络RTU

网络RTU将网络技术与RTU技术有效结合起来,用以太网技术替代传统的串行、并行总线技术,结合基于网络的远动传输规约,全面改善通信容量和通信质量。采用以太网联接技术,传输速率可达到10Mbps以上。NURTU网络RTU+=现在是10页\一共有20页\编辑于星期日串口RTU与网络RTU对比

1.目前，国内分散式变电站自动化系统，远动终端系统大部分采用串行口通信方式（RS232，RS422，RS485总线等），存在着串行通信效率低、传输速率慢、易受干扰、网络节点少、通信距离受限制、通信方式不灵活以及不开放等缺点。随着系统规模的扩大，系统的实时性能将会急剧降低；抗干扰及纠错能力较差。2.RS-422/485接口的通信规约缺乏统一标准，使不同厂家生产的设备很难互联，给用户带来不便。因此对控制网络的开放性、实时性、快速性以及抗干扰性都有了更高的要求，传统的串行通信方式已不能满足这些要求了。3.由此可见，采用性能指标更为先进的微处理器芯片，选用更为严格、精确的算法以及开放性、实时性和抗干扰性更高的控制网络，研制性能好、精度高、功能全、自动化程度高的电力系统远动终端是十分必要的。它对进一步提高变电站自动化水平，增加电网经济效益都将有十分重要的意义。

各国在电网计算机监控系统方面多采用分层分布开放式系统结构。现在是11页\一共有20页\编辑于星期日RTU应用实例---HYR03型RTU的新技术应用Linux优点：a.功能强大b.成本低廉c.安全可靠

Linux是一种以微内核为基础、完全内存保护、多任务多进程的操作系统。支持广泛的计算机硬件，程序源代码全部公开，拥有庞大的开发者。Linux还提供强大的网络功能和图形界面。从成熟操作系统的多任务、实时性、稳定性等指标的综合考虑，Linux操作系统具有很好的优势，通过对Linux内核进行适当的裁剪和整合，作为RTU的操作平台。1Linux操作平台技术现在是12页\一共有20页\编辑于星期日RTU的遥信、遥测、遥控、遥调功能的实现涉及4种硬件模块，即定时器板、开关量输入采集板、继电器输出板和CAN总线接口板。内核设备文件模块流程图现在是13页\一共有20页\编辑于星期日内核设备文件模块流程图（c）立即事件例程流程现在是14页\一共有20页\编辑于星期日系统主要模块流程图现在是15页\一共有20页\编辑于星期日交流采样模块是独立设备，带有标准的双CAN总线接口，实现遥测功能。双CAN总线可与任何带标准CAN接口的自动化智能设备组成控制网络。CAN控制网与主机通过CAN适配卡完成数据交换和通信，采用DeviceNet协议，以达到数据传输安全、可靠的目的。2现场总线技术现在是16页\一共有20页\编辑于星期日RTU扩展模块嵌入式测控模块通信管理模块RTU扩展模块1.电压无功综合控制块（VQC）优点：降低成本；易实现与控制中心的通信与协调2.本地监控模块优点：实现一次接线图及其实时数据显示和系统的配置和查询3.保护设置模块优点：实现在线查询和修改保护数据，方便继保维护4.远程维护优点：利用Linux的网络功能，轻易实现远程维护：文本方式登录、图形登陆、数据文件和系统配置文件传输现在是17页\一共有20页\编辑于星期日结论分布式的网络RTU在功能、可靠性、易维护方面显现优势，RTU可以集成很多扩展模块成为变电站的信息处理核心平台。Linux操作系统性能可靠稳定，其内核经过适当的裁剪，能适用于高性能RTU的操作系统，对开发复杂的、多任务的RTU应用软件带来很大便利。

基于现场总线的分布式硬件结构，实现了设备级的控制网络，使自动化系统的可靠性、稳定性进一步提高。现在是18页\一共有20页\编辑于星期日参考文献[1]严亚勤等.基于嵌入式Linux的网络RTU[J].电力自动化设备，2004,24(9),27-29.[2]林知明等.HYR03型RTU的新技术应用[J].电力自动化设