第三章微机远动系统3

②对事故和事件信息进行优先传送。该功能加强了 调度自动化系统在电网监视过程中对突发事件的快 速反应能力。也就是说，不管RTU当前正在处理什 么工作，只要一旦发现系统有事故或事件发生，就 应立即停止现行工作，把事故或事件信息迅速发送 到调度端。 ③接收调度端下发的命令并执行命令。该功能是调 度自动化系统提供给电网管理的又一技术措施。它 主要是能够接收遥控操作命令，并执行命；另外， 还能接收调度端下发的各种召唤命令、对时命令、 复归命令等，对有些命令的执行还要将执行结果汇 报给调度端。例如，断路器的分、合闸；无功补偿 设备的投入和切除，进行有功、无功的调节，有载 调压等操作。
当然，不论是单CPU的还是多CPU的远动终端， 其所要完成的功能遥控、遥调）功能以外，还应完 成电能（脉冲量）采集、远程通信、当地功能（键 盘输入、显示输出）等。远动终端的硬件结构通常 是按RTU所需完成的功能进行设计，框图如图3－2 所示。图中，RTU的硬件结构主要由七大部分组成： 遥信、遥测、遥控、遥调、电能、键盘显示和通信。 各部分均可带有CPU，组成特定功能的智能模板。 每一种功能模板所处理的信息量是一定的，当信息 量较大时可用多块功能模板。各模板之间的数据交 换是通过外部总线完成，外部总线可以是并行总线， 也可以是串行总线。
近些年，随着网络技术的发展，变电站自动化 技术从集中式向分布式发展，变电站二次设备不再 出现常规功能装置重复的 I／O现场接口，能够通过 网络真正实现数据共享、资源共享，常规的功能装 置变成了逻辑的功能模块。以太网技术正被广泛引 入变电站自动化系统过程层的采集、测量单元和间 隔层保护、控制单元中，构成基于网络控制的分布 式变电站自动化系统，系统的通信具有实时性、优 先级、通信效率高等特点。所以厂站端的远动装置 功能逐渐利用网络技术，通过逻辑的功能模块来实 现，是远动装置的发展方向。
②下行信息。调度中心为了改变发电厂和 变电站的运行方式，通过调度自动化系统进 行频率、有功功率和无功功率的调节，必须 下达控制和调节的命令。这种命令是自上而 下发出的，故称为下行信息。下行信息主要 包括下述几种。 a．校时信息。实现整个系统时钟的统一。 b．查询信息。例如，要求RTU无条件地送一 遍全部数据，选测某些遥测量，检查某些断 路器的运行状态等。 c．遥控命令。下达的断路器分、合闸命令。 d．遥调命令。设置保护定值信息，设置主变 压器分头位置命令等。
现在发电厂、变电所中还有部分使用硬件式 RTU作为厂站端远动装置，但是随着发电厂、变电 所综合自动化的发展和普及，尤其变电站自动化技 术的发展，远动装置的性能和形式也在不断更新， 它将逐渐被综合自动化系统归并。当厂站端实现综 合自动化后，由于是智能化装置，因此它不仅取代 了所有变送器，省去了控制电缆，还有控制保护、 故障录波、事件顺序记录、极值记录、远动、故障录波、事件记录等大量常规设备，具有 极高的性能价格比。所以厂站端就不存在独立的 RTU装置了，RTU只是厂站端综合自动化的一个模 块。
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⑧采集事件顺序记录并向上级主站传送。 ⑨支持大容量存储。装置可以支持大容量的 存储，用于存储波形文件、历史事件记录、 远方命令等信息，并且可以通过上传到调度， 也可以通过调试工具进行条件检索和查看。 • ⑩具有程序自恢复和设备自诊断功能。
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11具有通道监视功能。 12具有接收和执行复归命令的功能。 13具有当地显示功能。 14调试功能。通过串行接口可以当地调试， 通过以太网络可当地／远方调试。 • 15具有上电及软件自恢复功能；具有软、 硬件Watchdog。 （看门狗）
2．远方终端装置（RTU） （1）远方终端装置的信息 在RTU中，信息可以分为两大类。 ①上行信息。这类信息包括遥测量，如有功 功率、无功功率、电流、电压、频率等信息， 以及模拟量越限（如电流量超越上限，电压 量超越下限等）时，RTU发送到调度中心的 相应信息。 遥信量信息包括断路器、隔离开关的位 置信息以及继电保护装置的动作情况等一些 状态量信息。由RTU发往调度中心的信息， 称为上行信息。
三、厂站端的远动装置及发展
1．厂站端的运动装置的发展 在20世纪60～70年代，厂站端的远动装置主要使用 的是远程终端（RTU， Remote Terminal Unit）。 硬件式远动装置主要体现为晶体管或集成电路构成 的无触点远动装置WYZ或者数字式综合远动型远动 装置SZY，均属于布线逻辑式远动装置，所有功能 均由逻辑电路实现，现已经基本淘汰。到了20世纪 80年代后，软件式远动装置主要体现为基于微机原 理构成的远动装置（微机远动装置），功能由软件 程序实现，具有功能强、可扩充性好、结构简单、 稳定可靠等优点，得到普及应用。
远动终端（RTU）是电网调度自动化系 统中安装在发电厂、变电站的一种具有四遥 远动功能的自动化设备，是远离调度端对变 电所现场信息实现检测和控制的装置。RTU 在电网调度自动化系统中具有重要的作用。 电网调度自动化系统结构可以描述为：调度 端SCADA／EMS+远动信道+厂站端 RTU。
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电网调度自动化系统又称作能量管理系统 (EMS-Energy Management System)，是以 计算机技术为基础的现代电力综合自动化系 统，主要用于大区级电网和省、市级电网调 度中心，主要为电网调度管理人员提供电网 各种实时的信息(包括频率、发电机功率、线 路功率、母线电压等)，并对电网进行调度决 策管理和控制，保证电网安全运行，提高电 网质量和改善电网运行的经济性。
（2）远方终端装置RTU的基本功能 对于RTU的基本功能。RTU没有规定一个完整 的功能目录，可以根据实际的现场需要添加各种各 样的功能，但必须至少具有以下四种功能。 ①实时数据的采集、预处理和上传数据。RUT的基 本功能就是独立完成数据采集工作，将现场信息转 换部分送来的信息，包括对遥测YC、遥信YX量进行 采集、滤波、整理和存储，有些量还要进行一定的 系数处理，然后按照一定的规约，将数据整理发送 到调度端。
主机是远动装置的核心，犹如一个人的大脑，它 分析和处理各方面采集过来的信息，把它们组合成 一定的格式向主站发送，并且接收、解释和执行主 站发出的命令。主机处理遥测模块 A／D转换的数据， 并把它存入内存。如有遥信变位，则主机接收到遥 信中断信号，用软件计算出变位的序号，更新内存 中的遥信状态存储。主机接到调度下达的遥控、遥 调命令后，解释出来送到各功能板执行命令。一般 地，主机采用内部总线和外部总线相结合的方式， 从而保证可扩性，二者由硬件实现切换；
二、运动装置的技术要求 （1）可靠性高 远动装置在电力系统中是作为监控的设 备，自然要求它具有高度的可靠性。可靠性 包括装置本身的可用性及信息传输可靠性两 个主要方面。可用性是指装置正常运行的能 力，它是用平均故障间隔时间来衡量。平均 故障间隔时间是指远动装置在两个故障间的 平均正常工作时间。
远动装置在传输信息过程中，会因为干 扰而出现差错，传输可靠性是用信息的差错 率来表示的，即差错率一信息出现差错的数 量／传输信息的总数量。 （2）实时性强 调度所要求电力系统的实时信息，特别 是在电力系统故障时要求迅速地获得故障信 息，以便及时处理故障。实时性常用“传输 时延”来衡量，它是指从发送端事件发生到 接收端正确地收到该事件信息这一段时间间 隔。
• ④本地功能。RTU还要能够处理由键盘或其 他装置发送的人机对话信息，如通过本机键 盘进行YC、YX量的观察，RTU运行模式的设 置，遥控YK、遥调YT的操作等。
（3）远方终端装置的硬件结构 • 自厂站端远动终端微机化以来，其结构发生明显 变化。早期的微机化远动终端多为单CPU，即所有 的数据处理由一个CPU完成，各种功能的扩展（如 遥信采集、遥测采集）通过输入／输出口实现。随 着电力系统生产管理现代化的进程不断加快，要求 实现厂站自动化，厂站需要监控的信息量不断增大， 实时性要求不断提高，因此单CPU的远动终端受到 了扩展能力、数据处理能力、实时性、设置的灵活 性等诸多的限制。由于计算机工业的飞速发展，使 得各类器件的性能价格比不断提高，为远动终端采 用多 CPUI作方式提供了必要的物质基础。
第一节 厂站端远动装置 一、远动装置的功能
电力系统远动系统 通常由主站 （调度端）、 通道和若干子站 （厂站端）组成。
厂站端远动装置的主要功能如下：
①采集各种微机保护、自动装置信息。
装置通过网络方式与保护、测控装置及其 他智能装置通信。保护测控装置和电度表等 装置的遥信、遥测、遥脉量以及其他通信信 息均直接可以送往远动装置。实现对变电站 电压、电流、有功功率、无功功率、功率因 数、频率的测量，采集直流量并向上级主站 传送。
⑥信息的合成计算 根据用户需要，装置可以将多个采集信息 按照一定规则编辑、合成为一个信息，并将 这些信息转发到调度、集控站或后台监控系 统。这样既降低总信息量，又解决自动判断 合理性问题，为用户提供安全的选择机制。 ⑦网络在线维护和监测 监测本装置运行情况，可以监视运行打 印信息，监视网络和串日报文、数据库查看、 人工置数、文件传输、远程启动等。使得变 电站改造或升级更加方便快捷，提高维护和 调试效率。
②接受、执行主站命令 接受远方主站发送的控制命令及返送校核， 并下发给相关装置执行。这些命令包括上装／ 下装定值、遥控、遥调、循检、信号复位等。 ③远方命令记录和查询 装置记录所有来自所有控制源的命令，包 括遥控选择、遥控执行、遥调、修改定值选择、 修改定值执行、信号复归等。所有这些信息可 以通过多种查询条件进行检索和查看。
遥信模块由遥信量输入回路、光电耦合器件、译码电路 以及外围电路组成。通过遥信量输入回路把一些位置信号的 情况反映给CPU，使其确定开关是在“1”状态还是在“0” 状态。 遥控模块对于自动化系统来说是一个重要的操作，因此 要求具有高度的可靠性。遥控的操作过程如下：调度瑞先向 执行端发出遥控对象和遥控性质的命令，执行端收到并经 CPU处理以后向调度端发出校核信号。调度端收到执行端发 来的校校信号后，与下发的命令进行比较，在校核无误的情 况下，再发出执行命令。执行端收到命令后，完成遥控操作， 经过一定的延时后，自动发出清除命令，为接收下一个遥控 命令做好准备。 可见，遥控操作包括以下三个环节：发遥控对象和遥控 性质命令，返送校核命令，发执行命令。
ROM和RAM保证提供程序模块；采用可 编程通信接口；采用中断控制器扩充中断申 请级；设计统一的中断管理程序，用软件手 段提供程序中断申请，它们具有与硬件中断 一样的排队、识别、屏蔽等特点；采用定时 器提供工作时钟；通过并行口实现对数字量 的输入与输出控制。 遥测模块在电力系统远动中，需要遥测 多路模拟量。多路模拟开关对各模拟量进行 一个一个的采样，采样值经A／D转换后变成 数字量，然后送入并行接口供CPU进行处理。
一般EMS系统由硬件平台(HP AlphaServer服 务器)、操作系统平台(Tru64 Unix、 Oracle/Sybase)、EMS/DMS支撑平台(RTE、 RTDB、MMI)、电力系统基本应用和电力高 级应用软件(PAS)等组成。 • SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition) 即数据采集与监视控制系统，它 是EMS的基础模块，主要完成数据的收集、 处理解释、存储和显示，并把这些实时信息 传递给其它应用模块。主要功能：信息处理 控制、报警与处理、事件顺序记录(SOE)、事 故追忆反演(PDR)。
模拟量输入传感器变送器传感器将非电量物理量转换为电量物理量变送器将电量物理量转换为计算机可以处理的电压电流范围一次pt将高压电转换为0100v的次级电压一次ct将大电流转换为05a的二次电流电压电流变送器将这些范围的信号转换为05v的电压信号或420ma的电流信号功率变送器的输出为双极性5v5v的电压范围自动化装置常从电流互感器ta和电压互感器tv取得息但这些互感器的二次侧电流或电压量不能适应模数变换器的输入范围要求需对它们进行变换
④实现与管理远动通信、与集控中心通信 装置承担与调度、集控中心计算机系统通 信任务，可以连接多个主站，信息可以根据 各个主站的要求进行定制。本装置可以同时 用作保护信息子站和远动终端。 ⑤接收并执行对时命令 通过GPS可实现自动对时和统一系统时 间。装置可以外接独立的GPS装置。所有的 CPU板的对时精度可以保持高度一致。