电力系统远动第2章 远动装置的功能模块

电力系统调度自动化电气工程学院林国松第二章远动装置的功能模块远动终端（RTU）的功能和结构1遥测量的采集和处理2遥信量的采集和处理3遥信变位及遥测量越限比较4遥控与遥调5故障检测与故障诊断7多微机远动装置6第一节远动终端（RTU）的功能和结构遥测、遥信、遥控、遥调数字量计数脉冲事件顺序记录转发电力系统统一时钟适合规约的数据远传显示报表打印本机键盘、显示器一、RTU的功能远方功能当地功能自检、自调自恢复其他功能第一节远动终端（RTU）的功能和结构二、RTU的结构从功能上，RTU主要是采集发电厂或变电站的遥测量、遥信量、数字值和计数值，经适当处理后及时向调度中心发送，形成对电网的监视。同时RTU接收并执行调度中心发送到所在厂站的命令，形成对电网运行的控制。第一节远动终端（RTU）的功能和结构二、RTU的结构单CPU结构多CPU结构第二节遥测量的采集和处理遥测量分位模拟量、数字量和脉冲量三种。P、Q、U、I油温电压形式表达的水库水位数字式水位计输出的水库水位电能表脉冲第二节遥测量的采集和处理一、电量变送器电量变送器是将一种电量变换为供测量用的一种电量仪器。分类交流电流、交流电压变送器有功功率、无功功率变送器有功电能、无功电能变送器频率变送器功率因数变送器直流电流、直流电压变送器微机变送器第二节遥测量的采集和处理变送器的标称值第二节遥测量的采集和处理常用的电量变送器交流电流变送器交流电压变送器第二节遥测量的采集和处理正弦电路功率计算常用的电量变送器：功率变送器电压、电流瞬时值表达式有功功率P、无功功率Q、视在功率S表达式第二节遥测量的采集和处理常用的电量变送器：功率变送器三相有功功率测量三表法两表法第二节遥测量的采集和处理常用的电量变送器：功率变送器三相无功功率测量三表法两表法（当三相电路完全对称时）因为所以第二节遥测量的采集和处理常用的电量变送器：电能变送器有功电能功率变送器输出电压输出脉冲频率第二节遥测量的采集和处理常用的电量变送器：电能变送器第二节遥测量的采集和处理常用的电量变送器：微机变送器第二节遥测量的采集和处理二、模/数转换原理与常用芯片逐位比较式A/D转换逐位比较式A/D变换是把待转换的直流模拟电压与一组呈二进制关系的标准电压一位一位由高至低逐位进行比较，决定每位是去码（为0）还是留码（为1），从而实现模拟电压到二进制数码的转换。第二节遥测量的采集和处理二、模/数转换原理与常用芯片双积分式A/D转换第二节遥测量的采集和处理二、模/数转换原理与常用芯片双积分式A/D转换第二节遥测量的采集和处理二、模/数转换原理与常用芯片电荷平衡式U/f转换第二节遥测量的采集和处理三、模拟遥测量输入电路基于逐次逼近式A/D变换的模拟量输入电路第二节遥测量的采集和处理三、模拟遥测量输入电路基于U/f转换的模拟量输入电路第二节遥测量的采集和处理四、遥测量的处理模拟式滤波数字滤波模拟式滤波：输入到遥测量采集系统的模拟直流电压来自各类变送器和传感器，有用的信号长混杂有各种频率的信号。在遥测量采集的输入端通常采用RC低通滤波器，用来一只某些干扰信号。数字滤波：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的比重，提高信号的真实性第二节遥测量的采集和处理四、遥测量的处理标度变换：把A/D转换数字量转换成具有不同量纲的数值，以便于工作人员进行监视和管理。例如：被测电流的满量程为1500A，经变换后的满量程结果为2047。当电流在0～1500A范围内变化是，A/D转换的输出在0～2047之间变动，两者呈线性比例关系，比例系数为K，称为标度变换系数。设遥测量的实际值为S，A/D转换后的值为D，则K=S/D。第二节遥测量的采集和处理四、遥测量的处理各个遥测量都有对应的标度变换系数K。系数存放如图所示：当一个遥测量经A/D转换后，相应从遥测系数区取出相应的标度变换系数K与之相乘，再把乘积右移N位。若需要显示，则在二-十进制转换后，根据F1F2标上的小数点完成标度变换。第二节遥测量的采集和处理四、遥测量的处理二-十进制转换：二-十进制代码称为BCD码整数位处理小数位处理第二节遥测量的采集和处理四、遥测量的处理死区计算死区计算式对连续变化的模拟量规定一个较小的变化范围，当模拟量在这个范围变化时，认为模拟量没有变化，此期间模拟量的值用原值表示，这个规定的范围称为死区。第二节遥测量的采集和处理四、遥测量的处理死区计算在我国问答式远动规约中，死区以压缩因子的形式来表示，用压缩因子来规定模拟量的变化范围。数据区有8个字节，每个字节存放一种压缩因子，用二进制表示，其值从0~255任意设定，代表模拟量变化的绝对值。由主站向RTU发送的I/O模块工作方式与参数报文确定。第三节遥信量的采集和处理一、遥信量的采集遥信信息通常由电力设备的辅助触点提供，辅助触点的开合直接反映出该设备的工作状态。第三节遥信量的采集和处理一、遥信量的采集遥信信息的隔离措施继电器隔离光电隔离第三节遥信量的采集和处理一、遥信量的采集一个实用的遥信取样电路目前在遥信对象状态的采集方面也有采取双触点遥信的处理方法，称“双点遥信”。遥信量由两个状态信号表示，分别来自开关的合闸触点、分闸触点。“01”、“10”为有效代码；“00”、“11”为无效代码第三节遥信量的采集和处理二、遥信量的输入电路接收遥信量的输入回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。典型扩展电路如右：锁存器8选1多路开关第三节遥信量的采集和处理三、提高遥信信息可靠性措施硬件方面：继电器隔离、光耦隔离软件方面：连续多次读取（消抖）对于TTL电平，0～0.8V为低电平，2～5V为高电平，0.8～2V的电平不定。第四节遥信变位及遥测量越限比较一、遥信量变位的检测比较器第四节遥信变位及遥测量越限比较一、遥信量变位的检测定时扫查模式变位触发模式第四节遥信变位及遥测量越限比较二、事件顺序记录事件指的是运行设备状态的变化，如开关所的闭合或断开状态的变化，保护所的正常或告警状态的变化。事件顺序记录是指开关或继电保护动作是，按动作的事件先后顺序进行的记录。事件分辨率是指能正确区分事件发生顺序的最小时间间隔。站内分辨率和站间分辨率（或称系统分辨率）是事件顺序记录的主要技术指标。站内（或站间）分辨率是指站内（或站间）发生两个事件能分辨出来的最小时间间隔。规约中要求，站内分辨率应小于10ms，系统分辨率应小于20ms。第四节遥信变位及遥测量越限比较四、事故追忆要实现事故追忆功能，就必须在内存中开辟一足够大的实时数据缓冲区，一般不对所有的遥测量，可以事先定义好每一事故对应的需存储的遥测量集这样既减少了存储容量，有提高了事故的分析效率。事故追忆功能应该在发生事故时启动。三、遥测量越限比较越限比较功能通常设在调度端，每一个遥测量都要设定对应的上限值和下限值。例如：频率的变化不能超过50±0.2Hz，电压的变化不能超过额定电压的±5%。第五节遥控与遥调一、遥控远动规约中的遥控命令第一步第二步第三步第四步主站（调度端）向子站（RTU）发送遥控命令子站向主站返送返校信息根据实际情况，主站向子站下达遥控执行或遥控撤销命令如果是遥控执行则RTU改变遥控输出状态，如果是遥控撤销则遥控输出状态不变第五节遥控与遥调一、遥控远动规约中的遥控命令第五节遥控与遥调一、遥控远动规约中的遥控命令遥控选择（下行）遥控返校（上行）遥控执行（下行）遥控撤销（下行）第五节遥控与遥调遥控输出接口电路遥控输出框图遥控输出继电器接线第五节遥控与遥调二、遥调远动规约中的遥调命令在部颁循环式远动规约中，涉及遥调的有升降命令和设定命令两类。升降选择（下行）升降返校（上行）升降执行（下行）升降撤销（下行）升降命令第五节遥控与遥调二、遥调远动规约中的遥调命令设定命令：控制字格式与遥控相同帧类别为57H。只有一个下行帧，无返校、执行、撤销命令帧。功能码为E8H，设定操作为C3H，对象号是二进制码，设定点的数值为12为二进制数，无系数，负数以2的补码表示。第五节遥控与遥调遥调输出接口框图励磁自动调节装置频率和有功功率自动调节装置有载调压变压器的分接头调节装置第六节多微处理机远动装置多微机系统：由多台微机通过共享总线、数据链路或共享存储器等连接起来的系统。一、多微机系统的几种结构形式共享总线方式输入-输出链接方式多端口存储器方式第六节多微处理机远动装置远动装置采用多微机结构可以按实际需要组织远动装置的功能，各微机之间可以按主-从方式按层次划分或按功能划分。二、多微处理机远动装置第七节故障检测与故障诊断一、CPU的故障检测CPU的电路相当复杂，从功能来检查比从电路检查更为适宜。指令执行是否正确可以用其他的指令完成同一功能来比较。对于功能不易相互比较的指令可以将指令执行的结果与预定的值比较。RTU出现故障是不可避免的，故障往往由于强电（如雷电）的侵入、器件的老化、潮湿、人为损坏等原因引起。故障分系统级、部件级、器件级。第七节故障检测与故障诊断二、存储器的故障检测RAM的故障检测故障类型电源或控制线故障某些存储单元固定为1或0地址译码器故障有的数据线固定为1或0有的地址线固定为1或0RAM检查流程第七节故障检测与故障诊断二、存储器的故障检测ROM的故障检测故障类型与RAM类似。ROM检查流程第七节故障检测与故障诊断三、串行通信口