电力系统远动第2章 远动装置的功能模块

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
常用的电量变送器：功率变送器
正弦电路功率计算
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
u (t ) 2U sin(t ) i (t ) 2 I sin t
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
P
1 T

T
0
u (t )i (t )dt
1 T 2UI sin(t ) sin tdt T 0 UIcos S UI Q UIsin
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 P P P P
1 2 3
两表法
PP U AB , I A ) U CB I C cos(U CB , I C ) 1 P 2 U AB I A cos(
t0 t1
U 0 k1 P
f k 2U 0
Pav
U 0av f N 1 av k1 k1k 2 t1 t 0 k1k 2
N kN k1k 2
W Pav (t1 - t 0 )
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
四、遥测量的处理
二-十进制转换：二-十进制代码称为BCD码
开始 开始
整数位处理
确定最高位
取小数部分
小数位处理
除以10的最高位次方 取出商作为最高位
乘以10取整 取整数部分
余数除以10的次高位次方 取出商作为次高位
直到最后
结束
直到个位
结束
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。
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
1 2
远动终端（RTU）的功能和结构 遥测量的采集和处理
3 遥信量的采集和处理 4 5 6 7
遥信变位及遥测量越限比较 遥控与遥调 多微机远动装置 故障检测与故障诊断
第一节 远动终端（RTU）的功能和结构
一、RTU的功能
远方功能 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
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
ROM检查流程
第七节 故障检测与故障诊断
三、串行通信口的故障检测
正常情况：继电器不动作，TxD和RxD信号通过各自的动 断触点连通，系统正常通信。 通信自检：继电器动作，两个动合触点将TxD和RxD短接， 正常通信中断，通信自检程序做自发、自收操作。
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
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
RAM检查流程
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0
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。
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：
8选1多 路开关
锁存器
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）
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。
当地功能
显示 报表打印 本机键盘、显示器 其他功能
自检、自调 自恢复
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
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 命 令 升降选择 （下行） 升降返校 （上行） 升降执行 （下行） 升降撤销 （下行）




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
Q Q1 Q2 Q3
Q
1 T

T
0
u (t )i ' (t )dt
1 T

T
0
2UI sin(t ) sin(t 90)dt UI sin
两表法（当三相电路完全对称时） 因为 所以
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
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
第四节 遥信变位及遥测量越限比较
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%。 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。
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
一、多微机系统的几种结构形式
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。
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
二、多微处理机远动装置
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
电量 模 拟 量 非电量 互感器 . . .
数字式水位计 输出的水库水 位
电能表脉冲
变送器 . . . 传感器 多 路 模 拟 开 关 模 / 数 转 换 数 字 量
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。
第七节 故障检测与故障诊断
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。 故障分来自百度文库统级、部件级、器件级。
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。
P 90 ) 2UIsin 1 P 2 U BC I A cos(90 ) U AB I C cos(
Q 3UIsin 3 （P1 P2） 2
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
W P(t )dt Pav (t1 - t 0 )