第三章变电站自动化系统课件.ppt

1、第第3章章 变电站自动化系统变电站自动化系统 3.13.1变电站自动化系统的发展变电站自动化系统的发展 3.23.2变电站自动化系统的功能及结构变电站自动化系统的功能及结构 3.2.1 3.2.1变电站自动化系统的主要功能变电站自动化系统的主要功能 3.2.2 3.2.2 变电站自动化系统结构变电站自动化系统结构 3.2.3 3.2.3 变电站自动化系统的层间通信变电站自动化系统的层间通信 3.33.3远动终端远动终端RTURTU简介简介 3.3.1 RTU 3.3.1 RTU的概念及分类的概念及分类 3.3.2 RTU 3.3.2 RTU的结构及工作过程的结构及工作过程 3.3.3 RTU

2、3.3.3 RTU各组成部分的硬件结构及处理方法各组成部分的硬件结构及处理方法3.13.1变电站自动化系统的发展变电站自动化系统的发展 传统的变电站的二次回路是由继电保护、测量仪表、自动装置、远动等各类装置组成的。这些装置各自独立设置，自成系统，且按专业分工由不同的人员管理。因此，存在各类装置间功能相互覆盖，部件重复配置，二次接线复杂，需大量地敷设二次电缆以及维护工作量大等问题。20世纪80 年代，微机化的保护、监控装置逐渐替代了传统的电磁式或静态二次设备。尽管这些微机化的智能装置的功能与作用各异，但其硬件结构是类似的，并且都包含数据采集、数据处理与远传以及命令执行等基本功能。因此，人们提出了

3、变电站自动化系统（SA系统）的概念，使一套微机硬件装置完成更多的功能，并且所有的装置通过通信接口联系在一起，形成一个集成的计算机系统，以避免重复配置，简化二次回路。早期的早期的SA系统比较简单，各类微机智能装置，如保护、系统比较简单，各类微机智能装置，如保护、故障录波等，基本上是单独设置的，只不过是通过故障录波等，基本上是单独设置的，只不过是通过RTU数数据转发接口或者是专用的通信处理机，实现与调度中心的据转发接口或者是专用的通信处理机，实现与调度中心的通信联系，没有做到真正意义上的系统集成与优化设计。通信联系，没有做到真正意义上的系统集成与优化设计。直到直到20 世纪世纪90年代，随着微机智

4、能装置功能更加完善以年代，随着微机智能装置功能更加完善以及计算机网络技术的广泛应用，及计算机网络技术的广泛应用，SA 系统集成技术有了实系统集成技术有了实质性发展，进入了综合自动化发展阶段。质性发展，进入了综合自动化发展阶段。变电站综合自动化技术，指的是利用现代微电子、计算机、变电站综合自动化技术，指的是利用现代微电子、计算机、通信及网络技术，将变电站的继电保护、测量仪表、自动通信及网络技术，将变电站的继电保护、测量仪表、自动装置、远动、信号系统等二次设备的功能进行组合和优化装置、远动、信号系统等二次设备的功能进行组合和优化设计，实现变电站的保护、监视、控制及协调，以提高变设计，实现变电站的保

5、护、监视、控制及协调，以提高变电站运行、管理水平。电站运行、管理水平。经过多年的发展，变电站综合自动化技术日趋成熟。现在，经过多年的发展，变电站综合自动化技术日趋成熟。现在，我国新建的我国新建的 110kV、35kV变电站基本都采用了综合自动变电站基本都采用了综合自动化系统，广泛应用就地安装的面向一次设备的保护、监控化系统，广泛应用就地安装的面向一次设备的保护、监控及通信一体化装置，通信联系也逐步地从简单串行接口发及通信一体化装置，通信联系也逐步地从简单串行接口发展到各种现场总线或光纤以太网。展到各种现场总线或光纤以太网。变电自动化技术的发展，促进了无人值班管理模式的推广。变电自动化技术的发展

6、，促进了无人值班管理模式的推广。在远动技术出现之前，由于难以在控制中心及时了解变电在远动技术出现之前，由于难以在控制中心及时了解变电站运行状态，变电站一般都采用有人值班管理模式。远动站运行状态，变电站一般都采用有人值班管理模式。远动技术出现以后，人们可以在控制中心，及时掌握变电站实技术出现以后，人们可以在控制中心，及时掌握变电站实时运行状态，并进行远程操作控制，电力部门开始推广无时运行状态，并进行远程操作控制，电力部门开始推广无人值班管理，以达到减人增效的目的。人值班管理，以达到减人增效的目的。3.2变电站自动化系统的功能及结构变电站自动化系统的功能及结构 3.2.1变电站自动化系统的主要功能

7、变电站自动化系统的主要功能 1继电保护继电保护 包括变压器保护、线路保护、馈线保护、电容器保护、母包括变压器保护、线路保护、馈线保护、电容器保护、母线保护等。对于一些重要的一次设备，如变压器、超高压线保护等。对于一些重要的一次设备，如变压器、超高压线路等，为保证保护动作的可靠性，仍采用保护装置与其线路等，为保证保护动作的可靠性，仍采用保护装置与其他监控装置分开设置的做法；而在保护功能相对简单的配他监控装置分开设置的做法；而在保护功能相对简单的配电网馈线上，采用集保护及监控功能于一体的装置。这些电网馈线上，采用集保护及监控功能于一体的装置。这些微机化的智能装置均设计有通信接口，能够上传保护定值微

8、机化的智能装置均设计有通信接口，能够上传保护定值以及采集到的模拟信号和开关状态信息，同时接收调度端以及采集到的模拟信号和开关状态信息，同时接收调度端下达操作、控制、定值修改等命令。下达操作、控制、定值修改等命令。3.2变电站自动化系统的功能及结构变电站自动化系统的功能及结构 3.2.1变电站自动化系统的主要功能变电站自动化系统的主要功能 2数据采集及监控数据采集及监控 这部分功能又称为这部分功能又称为 SCADA 监控功能。采集反应变电站实监控功能。采集反应变电站实时运行状态的数据，包括模拟量（线路电压、电流、有功、时运行状态的数据，包括模拟量（线路电压、电流、有功、无功、母线电压、频率等）、

9、状态量（断路器状态、隔离无功、母线电压、频率等）、状态量（断路器状态、隔离开关状态、变压器分接头位置等）、电度量或脉冲量、继开关状态、变压器分接头位置等）、电度量或脉冲量、继电保护以及各种自动装置的动作信息等。以往数据采集及电保护以及各种自动装置的动作信息等。以往数据采集及调度命令执行的功能，由专用的远动终端（调度命令执行的功能，由专用的远动终端（RTU）来完成。）来完成。在变电站综合自动化里，更多的数据采集及控制任务是直在变电站综合自动化里，更多的数据采集及控制任务是直接由保护、监控装置完成的。接由保护、监控装置完成的。3.2变电站自动化系统的功能及结构变电站自动化系统的功能及结构 3.2.

10、1变电站自动化系统的主要功能变电站自动化系统的主要功能 3故障录波与测距故障录波与测距 记录系统故障时电压、电流的变化、保护与自动装置动作记录系统故障时电压、电流的变化、保护与自动装置动作情况，测量线路故障距离。对配电系统的情况，测量线路故障距离。对配电系统的 110kV、35kV 变电站，故障录波功能一般集成在微机保护装置里；而输变电站，故障录波功能一般集成在微机保护装置里；而输电系统变电站和一些重要的配电变电站里，仍然采取安装电系统变电站和一些重要的配电变电站里，仍然采取安装独立的故障录波装置的做法。独立的故障录波装置的做法。3.2变电站自动化系统的功能及结构变电站自动化系统的功能及结构

11、3.2.1变电站自动化系统的主要功能变电站自动化系统的主要功能 4操作控制操作控制 主要是断路器、隔离闸刀、变压器分接头等电气设备的投主要是断路器、隔离闸刀、变压器分接头等电气设备的投切，并具有电脑切，并具有电脑“五防五防”操作闭锁功能，即防带负荷拉合隔操作闭锁功能，即防带负荷拉合隔离刀闸、防止误入带电间隔、防止误分合断路器、防止带离刀闸、防止误入带电间隔、防止误分合断路器、防止带电挂地线、防止带地线合闸。电挂地线、防止带地线合闸。5自动控制自动控制 包括电压及无功控制功能，通过投切电容器组和调节变压包括电压及无功控制功能，通过投切电容器组和调节变压器分接头位置，控制电压及无功潮流，此外还有备

12、用电源器分接头位置，控制电压及无功潮流，此外还有备用电源自投、低频低压减载等自动控制功能。自投、低频低压减载等自动控制功能。6自诊断功能自诊断功能 系统内各单元具备自诊断功能，并能够将自诊断信息上传系统内各单元具备自诊断功能，并能够将自诊断信息上传至当地监控系统或远方调度中心。至当地监控系统或远方调度中心。3.2变电站自动化系统的功能及结构变电站自动化系统的功能及结构 3.2.2 变电站自动化系统结构变电站自动化系统结构 根据根据 IEC61850 标准，标准，SA系统的结构可分成三个层次：系统的结构可分成三个层次：0 层次：称为过程层，包括开关、变压器等一次设备以及层次：称为过程层，包括开关

13、、变压器等一次设备以及各种互感器、传感器和执行机构等接口设备；各种互感器、传感器和执行机构等接口设备；1 层次：称为现场保护控制单元层（层次：称为现场保护控制单元层（Bay level unit），），又称间隔层，包括保护、测量、控制、以及扰动记录等二又称间隔层，包括保护、测量、控制、以及扰动记录等二次设备；次设备；2 层次：为变电站层，包括通信处理机、当地监控主站等。层次：为变电站层，包括通信处理机、当地监控主站等。习惯上，人们将变电站层的设备称为上位机或后台机。习惯上，人们将变电站层的设备称为上位机或后台机。3.2变电站自动化系统的功能及结构变电站自动化系统的功能及结构 3.2.2 变电站

14、自动化系统结构变电站自动化系统结构 SA系统主要有以下几种结构形式：系统主要有以下几种结构形式：1集中式结构集中式结构 集中式结构指的是集中采集处理变电站数据，完成保护监集中式结构指的是集中采集处理变电站数据，完成保护监控任务，其安装方式是集中组屏。集中式结构具有紧凑、控任务，其安装方式是集中组屏。集中式结构具有紧凑、造价低的优点，但功能过于集中，一旦出现故障，影响面造价低的优点，但功能过于集中，一旦出现故障，影响面大，且构成复杂、程序设计麻烦、难以扩展、功能配置不大，且构成复杂、程序设计麻烦、难以扩展、功能配置不直观、调试维护不方便。直观、调试维护不方便。3.2变电站自动化系统的功能及结构变

15、电站自动化系统的功能及结构 3.2.2 变电站自动化系统结构变电站自动化系统结构 目前，目前，SA 系统很少采用集中式系统很少采用集中式结构，只是在一些老变电站的结构，只是在一些老变电站的自动化改造项目中有所应用。自动化改造项目中有所应用。图图3-1 所示的是最初开发的以所示的是最初开发的以RTU为基础的变电站自动化系为基础的变电站自动化系统，该系统未涉及继电保护，统，该系统未涉及继电保护，只是在只是在RTU基础上加上一台微基础上加上一台微机为中心的当地监控系统，保机为中心的当地监控系统，保留原有的保护、控制屏台，是留原有的保护、控制屏台，是国内变电站自动化技术的第一国内变电站自动化技术的第一

16、阶段。系统采用一套集中式阶段。系统采用一套集中式RTU采集处理变电站数据，完采集处理变电站数据，完成变电站远程监控功能，通过成变电站远程监控功能，通过采样信号继电器辅助触点状态，采样信号继电器辅助触点状态，监视继电保护及控制设备的动监视继电保护及控制设备的动作情况。作情况。3.2变电站自动化系统的功能及结构变电站自动化系统的功能及结构 3.2.2 变电站自动化系统结变电站自动化系统结构构 图图3-2是在微机保护得到广泛是在微机保护得到广泛应用后的集中式变电站自动应用后的集中式变电站自动化系统典型框图，该系统在化系统典型框图，该系统在变电站控制室内设置计算机变电站控制室内设置计算机系统作为变电站

17、自动化的心系统作为变电站自动化的心脏，另设置一数据采集和控脏，另设置一数据采集和控制部件用以采集数据和发出制部件用以采集数据和发出控制命令。微机保护柜除保控制命令。微机保护柜除保护部件外，每柜有一管理单护部件外，每柜有一管理单元，其串行口与变电站自动元，其串行口与变电站自动化系统的数据采集及控制部化系统的数据采集及控制部件相连接，传送保护装置的件相连接，传送保护装置的各种信息和参数，整定和显各种信息和参数，整定和显示保护定值，投停保护装示保护定值，投停保护装置。此类集中式变电站自动置。此类集中式变电站自动化系统可以认为是国内变电化系统可以认为是国内变电站自动化技术的第二阶段。站自动化技术的第二

18、阶段。3.2变电站自动化系统的功能及结构变电站自动化系统的功能及结构 3.2.2 变电站自动化系统结构变电站自动化系统结构 2分层分布式结构分层分布式结构 分层、分布式系统结构如图分层、分布式系统结构如图 3-3 所示。分层指的是变电站所示。分层指的是变电站二次设备按功能分为变电站层与单元层。变电站层是负责二次设备按功能分为变电站层与单元层。变电站层是负责当地监控及通信处理的上位机（由当地监控及通信处理的上位机（由 GPS 同步时钟提供对同步时钟提供对时信号），单元层包括各种保护、监控装置，两个层次之时信号），单元层包括各种保护、监控装置，两个层次之间通过现场总线或局域网交换信息。所谓分布，指

19、的是将间通过现场总线或局域网交换信息。所谓分布，指的是将功能分布到不同的单元上去，保护单元一般是按一次设备功能分布到不同的单元上去，保护单元一般是按一次设备设置的，而其他测量、控制、故障录波等功能单元是集中设置的，而其他测量、控制、故障录波等功能单元是集中设置的。设置的。3.2变电站自动化系统的功能及结构变电站自动化系统的功能及结构 3.2.2 变电站自动化系统结构变电站自动化系统结构 2分层分布式结构分层分布式结构 分层分布式系统一般采用集中组屏安装方式，也有分层组分层分布式系统一般采用集中组屏安装方式，也有分层组屏方式，变电站层设备安装在控制室内，而单元层装置安屏方式，变电站层设备安装在控

20、制室内，而单元层装置安装在靠近一次设备的地方，以减少控制电缆长度。装在靠近一次设备的地方，以减少控制电缆长度。20世纪世纪90年代中前期开发的年代中前期开发的SA系统一般都采用分层分布系统一般都采用分层分布式结构。该结构克服了集中式系统功能过于集中的缺点，式结构。该结构克服了集中式系统功能过于集中的缺点，但由于二次设备按功能集中设置、集中组屏，仍然存在接但由于二次设备按功能集中设置、集中组屏，仍然存在接线较复杂，调试维护不方便的缺点，随着微处理器及通信线较复杂，调试维护不方便的缺点，随着微处理器及通信技术的发展，逐步被分散系统所代替。技术的发展，逐步被分散系统所代替。3.2变电站自动化系统的功

21、能及结构变电站自动化系统的功能及结构 3.2.2 变电站自动化系统结构变电站自动化系统结构 3分层分布分散式结构分层分布分散式结构 分层、分布、分散式系统（简称分散系统）的单元层装置分层、分布、分散式系统（简称分散系统）的单元层装置面向一次设备或电气间隔设置，并一般是安装在高压开关面向一次设备或电气间隔设置，并一般是安装在高压开关设备附近或户内开关柜上。它可以是保护和测控功能合二设备附近或户内开关柜上。它可以是保护和测控功能合二为一的装置，亦可是测控和继电保护功能相对独立的装置。为一的装置，亦可是测控和继电保护功能相对独立的装置。目前目前35kV及以下电压等级的设备多采用保护与控制功能及以下电

22、压等级的设备多采用保护与控制功能一体化装置；对电压等级更高的重要设备，往往采取保护一体化装置；对电压等级更高的重要设备，往往采取保护与测控装置相对独立的做法。图与测控装置相对独立的做法。图3-4为分散式变电站综合为分散式变电站综合自动化系统典型结构图，现场单元通过通信总线和变电站自动化系统典型结构图，现场单元通过通信总线和变电站层上位机通信。从逻辑上，变电站层的通信处理机（上位层上位机通信。从逻辑上，变电站层的通信处理机（上位机）实际上起到了一个机）实际上起到了一个“虚拟虚拟 RTU”的作用，它收集来自的作用，它收集来自单元层装置的电网运行数据，发送给上级主站，并转发来单元层装置的电网运行数据

23、，发送给上级主站，并转发来自主站的控制及整定配置命令。自主站的控制及整定配置命令。3.2变电站自动化系统的功能及结构变电站自动化系统的功能及结构 3.2.2 变电站自动化系统结构变电站自动化系统结构 目前，国内外开发的目前，国内外开发的SA系统基本都采用分散式结构，这系统基本都采用分散式结构，这种结构型式接线简单，可显著地节省二次电缆，并且便于种结构型式接线简单，可显著地节省二次电缆，并且便于维护与测试。不过，对于户外就地安装的装置，环境条件维护与测试。不过，对于户外就地安装的装置，环境条件较严峻，性能要能符合户外环境的温度、湿度、电磁干扰较严峻，性能要能符合户外环境的温度、湿度、电磁干扰和防

24、开关开合时振动影响等条件。和防开关开合时振动影响等条件。3.2变电站自动化系统的功能及结构变电站自动化系统的功能及结构 3.2.3 变电站自动化系统的层间通信变电站自动化系统的层间通信 SA系统的通信连接有生产过程层与单元层、单元层与变系统的通信连接有生产过程层与单元层、单元层与变电站层以及变电站层与上级调度主站之间三个层次。电站层以及变电站层与上级调度主站之间三个层次。1、生产过程层与单元层之间的串行通信接口技术、生产过程层与单元层之间的串行通信接口技术 常规的单元层保护监控装置直接接入电压、电流互感器输常规的单元层保护监控装置直接接入电压、电流互感器输出信号以及各种开关状态信号，并且将继电

25、器触点引出，出信号以及各种开关状态信号，并且将继电器触点引出，接入开关操作回路。近年来，随着电子传感器及高速数据接入开关操作回路。近年来，随着电子传感器及高速数据通信技术的发展，这种接口方式正在发生根本性的变化，通信技术的发展，这种接口方式正在发生根本性的变化，人们在研究使用串行通信接口方式，实现过程层设备与单人们在研究使用串行通信接口方式，实现过程层设备与单元层装置之间的信息交换。元层装置之间的信息交换。3.2变电站自动化系统的功能及结构变电站自动化系统的功能及结构 3.2.3 变电站自动化系统的层间通信变电站自动化系统的层间通信 SA 系统应用的电子式电压、电流传感器（系统应用的电子式电压

26、、电流传感器（ETV、ETA），），又叫数字式传感器，一般使用电容分压器、罗果斯基线圈又叫数字式传感器，一般使用电容分压器、罗果斯基线圈分别测量一次电压、电流信号，然后，通过分别测量一次电压、电流信号，然后，通过A/D转换，就转换，就地将模拟信号转化为数字信号输出。如果使用光纤互感器，地将模拟信号转化为数字信号输出。如果使用光纤互感器，则需要将光信号转换为数字信号输出。则需要将光信号转换为数字信号输出。3.2变电站自动化系统的功能及结构变电站自动化系统的功能及结构 3.2.3 变电站自动化系统的层间通信变电站自动化系统的层间通信 图图3-5 给出了过程层设备与单元层装置之间串行通信接口给出了过

27、程层设备与单元层装置之间串行通信接口电路原理框图，其中电路原理框图，其中 MU（Merging Unit）是信号混合单）是信号混合单元，它接收来自同一设备的电子传感器的数字输出信号，元，它接收来自同一设备的电子传感器的数字输出信号，采集开关量输入状态，然后将多路模拟量与开关量数据混采集开关量输入状态，然后将多路模拟量与开关量数据混合，组装成一路串行数据，通过通信网络向单元层装置传合，组装成一路串行数据，通过通信网络向单元层装置传输。输。MU 还设计有时间同步信号接口，对采样数据进行精还设计有时间同步信号接口，对采样数据进行精确时间标记，以便单元层装置对接收到的采样数据进行同确时间标记，以便单元

28、层装置对接收到的采样数据进行同步处理。此外，单元层装置还要通过通信网络向过程层下步处理。此外，单元层装置还要通过通信网络向过程层下发各种控制、调节命令及设备配置参数。发各种控制、调节命令及设备配置参数。3.2变电站自动化系统的功能及结构变电站自动化系统的功能及结构 3.2.3 变电站自动化系统的层间通信变电站自动化系统的层间通信 过程层与单元层之间的通信方式有点对点专线以及数据网过程层与单元层之间的通信方式有点对点专线以及数据网络两种形式，前者用于过程层设备向单元层装置传送实时络两种形式，前者用于过程层设备向单元层装置传送实时采样数据，而后者适用于双向数据交换。采样数据，而后者适用于双向数据交

29、换。过程层与单元层之间的串行通信接口技术，是一项新技术，过程层与单元层之间的串行通信接口技术，是一项新技术，正在不断发展、完善之中。随着技术的成熟以及运行经验正在不断发展、完善之中。随着技术的成熟以及运行经验的积累，将会获得广泛地应用，给变电站自动化技术带来的积累，将会获得广泛地应用，给变电站自动化技术带来深刻地变革。深刻地变革。3.2变电站自动化系统的功能及结构变电站自动化系统的功能及结构 3.2.3 变电站自动化系统的层间通信变电站自动化系统的层间通信 2、单元层装置与上位机之间的通信、单元层装置与上位机之间的通信 SA系统上位机与单元层装置之间主要有星形连接和总线系统上位机与单元层装置之

30、间主要有星形连接和总线型连接两种通信连接方式。星形连接方式如图型连接两种通信连接方式。星形连接方式如图 3-3 所示单所示单元层装置与上位机之间采用点对点专线连接，具有可靠性元层装置与上位机之间采用点对点专线连接，具有可靠性高，可维护性好的优点，但上位机端连接线较多，各单元高，可维护性好的优点，但上位机端连接线较多，各单元层装置之间通信必需通过上位机，通信复杂且效率不高。层装置之间通信必需通过上位机，通信复杂且效率不高。总线型连接方式如图总线型连接方式如图 3-4所示，现场单元与上位机都挂在所示，现场单元与上位机都挂在同一个通信介质上，接线简单，且可以实现网络节点之间同一个通信介质上，接线简单

31、，且可以实现网络节点之间的对等通信（的对等通信（Peer to Peer），即任一节点可与同网任一），即任一节点可与同网任一其他节点直接通信，解决了星形连接方式只有一个上位机其他节点直接通信，解决了星形连接方式只有一个上位机而出现的而出现的“瓶颈瓶颈”现象。现象。目前，新开发的目前，新开发的SA系统一般都采用总线型连接，有现场系统一般都采用总线型连接，有现场总线及以太网（总线及以太网（Ethernet）两种方式。）两种方式。3.2变电站自动化系统的功能及结构变电站自动化系统的功能及结构 3.2.3 变电站自动化系统的层间通信变电站自动化系统的层间通信 3、变电站层与上级调度主站之间的数据传输、

32、变电站层与上级调度主站之间的数据传输 变电站实时数据是电网调度自动化系统的基础资源，是各变电站实时数据是电网调度自动化系统的基础资源，是各级调度决策的原始依据。作为调度自动化系统互联的一个级调度决策的原始依据。作为调度自动化系统互联的一个重要组成部分，变电站与各级调度自动化系统的互联通信重要组成部分，变电站与各级调度自动化系统的互联通信必须保证数据传输的实时性和可靠性。必须保证数据传输的实时性和可靠性。3.3远动终端远动终端RTU简介简介 3.3.1 RTU的概念及分类的概念及分类 RTU（Remote Terminal Unit）又称远方终端单元，远）又称远方终端单元，远动终端，远动分站。是

33、远动系统中位置处在厂站端的信息动终端，远动分站。是远动系统中位置处在厂站端的信息采集和命令执行子系统，是远动系统的基本组成部分。它采集和命令执行子系统，是远动系统的基本组成部分。它的主要功能包括以下几项：的主要功能包括以下几项：1数据采集数据采集 包括遥测量和遥信量的采集，即遥测和遥信功能。包括遥测量和遥信量的采集，即遥测和遥信功能。3.3远动终端远动终端RTU简介简介 3.3.1 RTU的概念及分类的概念及分类 遥测量包括：（遥测量包括：（1）模拟量，如电网重要测点的电压、电）模拟量，如电网重要测点的电压、电流、有功、无功等重要运行参数；（流、有功、无功等重要运行参数；（2）数字量，如水位、

34、）数字量，如水位、温度、频率等能用数字式的表计测量的量；（温度、频率等能用数字式的表计测量的量；（3）脉冲量，）脉冲量，如脉冲电能表的输出脉冲等。如脉冲电能表的输出脉冲等。遥信量也称开关量或状态量，常用于采集下列信号，如开遥信量也称开关量或状态量，常用于采集下列信号，如开关的位置信号、变压器内部故障综合信号、保护装置的动关的位置信号、变压器内部故障综合信号、保护装置的动作信号、通信设备运行状况信号、调压变压器抽头位置信作信号、通信设备运行状况信号、调压变压器抽头位置信号、自动调节装置的运行状态信号和其他可提供继电器方号、自动调节装置的运行状态信号和其他可提供继电器方式输出的信号、事故总信号及装

35、置主电源停电信号等。式输出的信号、事故总信号及装置主电源停电信号等。3.3远动终端远动终端RTU简介简介 3.3.1 RTU的概念及分类的概念及分类 2执行命令执行命令 根据接收到的调度命令，完成对指定对象的遥控、遥调等根据接收到的调度命令，完成对指定对象的遥控、遥调等操作。操作。遥控功能常用于断路器的合、分控制和电容器、电抗器的遥控功能常用于断路器的合、分控制和电容器、电抗器的投切以及其他可以采用继电器控制的场合。投切以及其他可以采用继电器控制的场合。遥调功能常用于有载调压变压器抽头的升、降调节和其他遥调功能常用于有载调压变压器抽头的升、降调节和其他可采用一组继电器控制的，具有分级升降功能的

36、场合。可采用一组继电器控制的，具有分级升降功能的场合。3.3远动终端远动终端RTU简介简介 3.3.1 RTU的概念及分类的概念及分类 3和和SCADA系统的数据通信系统的数据通信 要求要求RTU能按预定通信规约的规定，将采集的现场信息自能按预定通信规约的规定，将采集的现场信息自动循环（或按调度端要求）上报动循环（或按调度端要求）上报SCADA系统，并能接收系统，并能接收调度端（调度端（SCADA系统）下达的各种命令。系统）下达的各种命令。3.3远动终端远动终端RTU简介简介 3.3.1 RTU的概念及分类的概念及分类 4事件顺序记录（事件顺序记录（SOE）电力系统发生事故后，运行人员从遥信中

37、能及时了解开关电力系统发生事故后，运行人员从遥信中能及时了解开关和继电保护的状态改变情况。为了分析系统事故，不仅要和继电保护的状态改变情况。为了分析系统事故，不仅要知道开关和保护的状态，还应掌握其动作的先后顺序及确知道开关和保护的状态，还应掌握其动作的先后顺序及确切的时间，遥信并不附带时间标记。把发生的事件（开关切的时间，遥信并不附带时间标记。把发生的事件（开关或保护动作就是一种事件）按先后顺序将有关的内容记录或保护动作就是一种事件）按先后顺序将有关的内容记录下来，这就是事件顺序记录，事件顺序记录主要用来提供下来，这就是事件顺序记录，事件顺序记录主要用来提供时间标记，表明什么事件在何时发生，因

38、而记录的内容除时间标记，表明什么事件在何时发生，因而记录的内容除开关号及其状态外，还应包括确切的动作时间。开关号及其状态外，还应包括确切的动作时间。3.3远动终端远动终端RTU简介简介 3.3.1 RTU的概念及分类的概念及分类 时间分辨率是事件顺序记录的一项重要指标，可分为时间分辨率是事件顺序记录的一项重要指标，可分为RTU内（即站内）与内（即站内）与RTU之间（即站间）两种。之间（即站间）两种。SOE的站内分辨率的站内分辨率，是指在同一，是指在同一RTU内，顺序发生一内，顺序发生一串事件后，两事件间能够辨认的最小时间间隔，在调度自串事件后，两事件间能够辨认的最小时间间隔，在调度自动化中，动

39、化中，SOE的站内分辨率一般要求小于的站内分辨率一般要求小于5ms。其分辨率。其分辨率大小取决于大小取决于RTU的时钟精度及获取事件的方法，这是对的时钟精度及获取事件的方法，这是对RTU的性能要求。的性能要求。SOE的站间分辨率的站间分辨率是指各是指各RTU之间顺序发生一串事件之间顺序发生一串事件后，两事件间能够辨认的最小时间，它取决于系统时钟的后，两事件间能够辨认的最小时间，它取决于系统时钟的误差及通道延时的计量误差、中央处理机的处理延时等，误差及通道延时的计量误差、中央处理机的处理延时等，在调度自动化中，在调度自动化中，SOE的站间分辨率一般要求小于的站间分辨率一般要求小于10ms，这是对

40、整个自动化系统的性能要求。这是对整个自动化系统的性能要求。3.3远动终端远动终端RTU简介简介 3.3.1 RTU的概念及分类的概念及分类 5系统对时系统对时 RTU站间站间SOE分辨率是一项系统指标，它要求各分辨率是一项系统指标，它要求各RTU的的时钟与调度中心的时钟严格同步。目前，采用措施有：时钟与调度中心的时钟严格同步。目前，采用措施有：1）利用全球定位系统利用全球定位系统GPS提供的时间频率同步对时，有效地提供的时间频率同步对时，有效地确保确保SOE站间分辨率指标。这种方法需要在各站点安放站间分辨率指标。这种方法需要在各站点安放GPS接收机、天线及放大器，并通过标准接收机、天线及放大器

41、，并通过标准RS-232口和口和RTU相连。相连。2）采用软件对时，）采用软件对时，SC1801、CDT、DNP和和Modbus等通信规约均提供了软件对时手段。但软件对时等通信规约均提供了软件对时手段。但软件对时由于受到通信速率等因素影响，需要采取修正措施。由于受到通信速率等因素影响，需要采取修正措施。3.3远动终端远动终端RTU简介简介 3.3.1 RTU的概念及分类的概念及分类 6电能采集（电能采集（PA）采集变电站各条进线和出线以及主变两侧的电度值，传统采集变电站各条进线和出线以及主变两侧的电度值，传统做法是通过记录脉冲电度表的脉冲来实现，较先进的做法做法是通过记录脉冲电度表的脉冲来实现

42、，较先进的做法是通过和智能电度表通信获取电度值。是通过和智能电度表通信获取电度值。3.3远动终端远动终端RTU简介简介 3.3.1 RTU的概念及分类的概念及分类 7自恢复和自检测功能自恢复和自检测功能 RTU处于一个具有强大电磁干扰的工作环境中，使用中难处于一个具有强大电磁干扰的工作环境中，使用中难免发生程序受干扰免发生程序受干扰“跑飞跑飞”、或通信瞬时中断等异常情况，、或通信瞬时中断等异常情况，甚至有时电源也会瞬时掉电。要求甚至有时电源也会瞬时掉电。要求RTU在遇到上述情形时，在遇到上述情形时，能在较短的时间内自动恢复，重新从头开始执行程序。为能在较短的时间内自动恢复，重新从头开始执行程序

43、。为了维护方便，通常要求了维护方便，通常要求RTU含有自检程序。含有自检程序。3.3远动终端远动终端RTU简介简介 3.3.1 RTU的概念及分类的概念及分类 8其他功能其他功能（1）当地显示与参数整定输入）当地显示与参数整定输入（2）一发多收）一发多收（3）液晶显示，打印制表）液晶显示，打印制表3.3远动终端远动终端RTU简介简介 3.3.2 RTU的结构及工作过程的结构及工作过程 1单单CPU结构结构RTU 单单CPU结构结构RTU如图如图3-6所示。在所示。在CPU的统一指挥下通过的统一指挥下通过接口采集状态量、模拟量、数字量和脉冲量。经接口采集状态量、模拟量、数字量和脉冲量。经MODE

44、M与调度控制中心（主站）通信联络，将采集到的量根据需与调度控制中心（主站）通信联络，将采集到的量根据需要发送给主站，接收主站发来的遥控、遥调等命令，通过要发送给主站，接收主站发来的遥控、遥调等命令，通过相应的接口输出执行。此外也可配备屏幕显示器和打印机相应的接口输出执行。此外也可配备屏幕显示器和打印机等外部设备。分站还可以通过其它通信通道与集控中心、等外部设备。分站还可以通过其它通信通道与集控中心、变电站的其它设备如微机保护等各种设备联络。变电站的其它设备如微机保护等各种设备联络。3.3远动终端远动终端RTU简介简介 3.3.2 RTU的结构及工作过程的结构及工作过程 2多多CPU结构结构RT

45、U 当变电站的规模比较大时，厂站端需要采集和处理的数据当变电站的规模比较大时，厂站端需要采集和处理的数据比较多，而且位置也比较分散，这时，最好采用多比较多，而且位置也比较分散，这时，最好采用多CPU结结构构RTU。多。多CPU结构结构RTU如图如图3-7所示。它由一个主模块所示。它由一个主模块和多个分模块组成，每种模块都包含有和多个分模块组成，每种模块都包含有CPU，分模块和主，分模块和主模块通过某种内部网（如模块通过某种内部网（如CAN、LonWorks或或RS485总线）总线）相连。主模块统管全局，可与各分模块通过网络相互通信。相连。主模块统管全局，可与各分模块通过网络相互通信。主模块可用

46、命令来定义各个分模块，设置工作参数。各分主模块可用命令来定义各个分模块，设置工作参数。各分模块都是智能模块，能独立工作，进行数据的采集、处理、模块都是智能模块，能独立工作，进行数据的采集、处理、输出，因而有效地减轻了主模块的负担。采用多输出，因而有效地减轻了主模块的负担。采用多CPU的结的结构方式，配置比较灵活、功能扩展也比较方便。构方式，配置比较灵活、功能扩展也比较方便。3.3远动终端远动终端RTU简介简介 3.3.3 RTU各组成部分的硬件结构及处理方法各组成部分的硬件结构及处理方法 1模拟量的采集模拟量的采集（1）直流采样）直流采样 通常将采用电量变送器进行的采样称为直流采样，其模拟通常

47、将采用电量变送器进行的采样称为直流采样，其模拟量输入通道一般由电量变送器，滤波及信号处理电路、多量输入通道一般由电量变送器，滤波及信号处理电路、多路转换开关、采样保持器和路转换开关、采样保持器和A/D转换器等组成，如图转换器等组成，如图3-8所所示。示。图中变送器的作用为：图中变送器的作用为：1）将强信号（一般为交流）将强信号（一般为交流100V，5A）转化为适合于计算机和仪表使用的弱信号（一般为）转化为适合于计算机和仪表使用的弱信号（一般为直流直流5V，1 mA）。）。2）将交流信号转化为直流信号。）将交流信号转化为直流信号。3）从瞬时信号获得有效值。从瞬时信号获得有效值。4）确保输出直流量

48、与输入测量）确保输出直流量与输入测量量之间满足线性关系。量之间满足线性关系。5）实现输入与输出隔离。）实现输入与输出隔离。3.3远动终端远动终端RTU简介简介 3.3.3 RTU各组成部分的硬件结构及处理方法各组成部分的硬件结构及处理方法 1模拟量的采集模拟量的采集（1）直流采样）直流采样 滤波及信号处理部分中，滤波及信号处理部分中，滤波电路滤波电路（RC电路）是为了消电路）是为了消除干扰，提高输入信号的信除干扰，提高输入信号的信/噪比；噪比；信号处理信号处理是为了将变是为了将变送器或传感器输出的各种不同电信号经过放大或处理成为送器或传感器输出的各种不同电信号经过放大或处理成为后面后面A/D转

49、换器所能接受的电压范围。转换器所能接受的电压范围。多路转换开关多路转换开关是一是一种受种受CPU控制的电子切换开关。由控制的电子切换开关。由电量变送器电量变送器送来的多路送来的多路模拟量公用一套模拟量公用一套A/D，只有被选中的一路才可以通过多路，只有被选中的一路才可以通过多路开关进入开关进入A/D，其余各量则需等候下一次的选择。由于，其余各量则需等候下一次的选择。由于A/D转换的速度很快，而电量变送器输出的直流模拟信号转换的速度很快，而电量变送器输出的直流模拟信号变化速度较慢，在进行转换的很短时段内，模拟直流量几变化速度较慢，在进行转换的很短时段内，模拟直流量几乎没什么变化，因此在直流采样中

50、也可以不配采样保持器乎没什么变化，因此在直流采样中也可以不配采样保持器 3.3远动终端远动终端RTU简介简介 3.3.3 RTU各组成部分的硬件结构及处理方法各组成部分的硬件结构及处理方法 1模拟量的采集模拟量的采集（1）直流采样）直流采样 采用变送器的直流采样系统存在的以下一些问题：采用变送器的直流采样系统存在的以下一些问题：1）遥）遥测数据的准确性受变送器稳定性的影响，变送器出现不正测数据的准确性受变送器稳定性的影响，变送器出现不正常的情况时有发生，这样就影响了遥测准确性。常的情况时有发生，这样就影响了遥测准确性。2）遥测）遥测数据的实时性受变送器响应速度的影响。数据的实时性受变送器响应速