远动终端装置rtu的设计
chapter5-2远方终端RTU
第二节
二、RTU的结构
与调度 通信 MODE M 接口 显示 键盘 打印
远方终端RTU
主微机 模块 模入 模块 模拟量 输入 开入 模块 状态量 输入
I/O总线
脉冲量 输入 模块 脉冲量 输入
第二节
远方终端RTU
（二）基于V/F转换的模拟量输入回路
• 电压－频率变换技术（VFC）的原理是将输入的电压模拟 量线性地变换为数字脉冲式的频率，使产生的脉冲频率正 比于输入电压的大小，然后在固定的时间内用计数器对脉 冲数目进行计数，供CPU读入。
数字脉冲量 二进制 数字量 计数器 CP U
总线
uin
第二节
远方终端RTU
远方终端（RTU）又称远动终端：是电网监视
和控制系统中安装在发电厂或变电站的一种远动
装置。
作用：检测并传输各终端（发电厂或变电站）
的信息，并执行调度中心发给厂、所的命令。
第二节 一、RTU的任务
远方终端RTU
1．数据采集 • 模拟量：如采集电网重要测点的P、Q、U、I等运行参数， 称为遥测(YC)； • 开关量：如断路器的开或关状态，自动装置或继电保护的 工作状态等，称为遥信(YX)； • 数字量：如水电厂坝前水位、坝后水位等（由数字式水位 计输入），也属于遥测 (YC)； • 脉冲量：如脉冲电能表的输出脉冲（电能计量），也属于 遥测 (YC)等。
数字量 输入 模块 数字量 输入
开出 模块 遥控 输出
模出 模块 遥调 输出
图5-6 多CPU结构RTU基本框图
第二节
远方终端RTU
远程终端单元(RTU)
配网自动化系统一般由下列层次组成：配电主站、配电子站（常设在变电站内，可选配）、配电远方终端（FTU、DTU、TTU等）和通信网络。
配电主站位于城市调度中心，配电子站部署于110kV/35kV 变电站，子站负责与所辖区域DTU/TTU/FTU等电力终端设备通信，主站负责与各个子站之间通信。
1、远程终端单元（RTU）RTU（Remote Terminal Unit）是一种远端测控单元装置，负责对现场信号、工业设备的监测和控制。
与常用的可编程控制器PLC相比，RTU通常要具有优良的通讯能力和更大的存储容量，适用于更恶劣的温度和湿度环境，提供更多的计算功能。
正是由于RTU完善的功能，使得RTU产品在SCADA系统中得到了大量的应用。
远程终端设备（RTU）是安装在远程现场的电子设备，用来监视和测量安装在远程现场的传感器和设备。
RTU将测得的状态或信号转换成可在通信媒体上发送的数据格式。
它还将从中央计算机发送来得数据转换成命令，实现对设备的功能控制。
1.1定义RTU（Remote Terminal Unit）是一种远端测控单元装置，负责对现场信号、工业设备的监测和控制。
与常用的可编程控制器PLC相比，RTU通常要具有优良的通讯能力和更大的存储容量，适用于更恶劣的温度和湿度环境，提供更多的计算功能。
正是由于RTU完善的功能，使得RTU产品在SCADA系统中得到了大量的应用。
远程终端设备（RTU）是安装在远程现场的电子设备，用来监视和测量安装在远程现场的传感器和设备。
RTU将测得的状态或信号转换成可在通信媒体上发送的数据格式。
它还将从中央计算机发送来得数据转换成命令，实现对设备的功能控制。
1.2特点（1）通讯距离较长；（2）用于各种环境恶劣的工业现场；（3）模块结构化设计，便于扩展；（4）在具有遥信、遥测、遥控领域的水利，电力调度，市政调度等行业广泛使用。
1.3功能(1) 采集状态量并向远方发送，带有光电隔离，遥信变位优先传送；(2) 采集数据量并向远方发送，带有光电隔离；(3) 直接采集系统工频电量，实现对电压、电流、有功、无功的测量并向远方发送，可计算正反向电度；(4) 采集脉冲电度量并向远方发送，带有光电隔离；(5) 接收并执行遥控及返校；(6) 程序自恢复；(7) 设备自诊断(故障诊断到插件级)；(8) 设备自调；(9) 通道监视；(10) 接收并执行遥调；(11) 接收并执行校时命令(包括GPS对时功能选配)；(12) 与两个及两个以上的主站通讯；(13) 采集事件顺序记录并向远方发送；(14) 提供多个数字接口及多个模拟接口；(15) 可对每个接口特性进行远方/当地设置；(16) 提供若干种通信规约,每个接口可以根据远方/当地设置传输不同规约的数据；(17) 接受远方命令,选择发送各类信息；(18) 可转发多个子站远动信息；(19) 当地显示功能，当地接口有隔离器；(20) 支持与扩频、微波、卫星、载波等设备的通讯；(21) 选配及多规约同时运行，如DL451-91 CDT规约，同进应支持POLLING规约和其他国际标准规约（如DNP3.0、SC1801、101规约）；(22) 可通过电信网和电力系统通道进行远方设置。
rtu设计
Rtu设计1.1RTU的概念RTU英文全称Remote Terminal Unit，中文全称为远程终端单元。
RTU是一种远端测控单元装置，负责对现场信号、工业设备的监测和控制。
与常用的可编程控制器PLC相比，RTU通常要具有优良的通讯能力和更大的存储容量，适用于更恶劣的温度和湿度环境，提供更多的计算功能。
正是由于RTU完善的功能，使得RTU产品在SCADA系统中得到了大量的应用。
远程终端设备（RTU）是安装在远程现场的电子设备，用来监视和测量安装在远程现场的传感器和设备。
RTU将测得的状态或信号转换成可在通信媒体上发送的数据格式。
它还将从中央计算机发送来得数据转换成命令，实现对设备的功能控制。
监视控制和数据采集是一个含义较广的术语，应用于可对安装在远距离场地的设备进行中央控制和监视的系统。
SCADA系统可以设计满足各种应用（水、电、气、报警、通信、保安等等），并满足顾客要求的设计指标和操作概念。
SCADA 系统可以简单到只需通过一对导线连在远端的一个开关，也可复杂到一个计算机网络，它由许多无线远程终端设备（RTU）组成并与安装在中控室的功能强大的微机通信。
SCADA系统的远程终端设备可以用各种不同的硬件和软件来实现。
这取决于被控现场的性质、系统的复杂性、对数据通信的要求、实时报警报告、模拟信号测量精度、状态监控、设备的调节控制和开关控制。
1.2 RTU的特点RTU具有的特点是：1、通讯距离较长2、用于各种环境恶劣的工业现场3、模块结构化设计，便于扩展4、在具有遥信、遥测、遥控领域的水利，电力调度，市政调度等行业广泛使用。
RTU 产品目前与无线设备，工业TCP/IP产品结合使用，正在发挥越来越大的作用。
PLC 一般主要用于工厂车间流水线的控制，而RTU 在国外主要用于室外应用，恶劣环境中，比如在一些无人值守的站点。
RTU具有梯形图和C语言编程，屏幕组态软件编程。
与PLC相比特点1：运算能力强2：可带液晶显示，就地显示和控制3：模拟量采集能力强最多24路4：掉电保护程序不丢失5：多种通讯方式拨号，数传，RS4851.3RTU的简介1.3.1 RTU的概述RTU(Remote Terminal Unit)是构成企业综合自动化系统的核心装置，通常由信号输入/出模块、微处理器、有线/无线通讯设备、电源及外壳等组成，由微处理器控制，并支持网络系统。
rtu设计方案
RTU设计方案1. 简介本文档旨在为实时传输单元（RTU）的设计方案提供详细说明和指导。
RTU是一种用于监测和控制远程设备的装置，通常用于监测电力系统、水处理设备、管道和传感器等。
2. 目标和要求设计一个可靠、高效、安全的RTU系统，满足以下要求：•实时监测：能够实时获取远程设备的状态和数据。
•远程控制：具备对远程设备进行控制的能力。
•可靠性：具备高可靠性和稳定性，能够在异常情况下保持正常运行。
•安全性：对传输的数据进行加密和认证，防止数据泄漏和篡改。
•扩展性：能够灵活地增加新的监测点和控制点。
3. 系统架构设计一个分层的系统架构，由数据采集层、数据处理层和控制层组成。
3.1 数据采集层数据采集层负责采集远程设备的状态和数据。
采集方式可以通过传感器、接口卡或者通信协议实现。
采集的数据可以是温度、压力、流量等物理量，也可以是设备状态、报警信息等。
3.2 数据处理层数据处理层负责对采集到的数据进行处理和分析。
该层可以包括数据存储、数据分析和数据转发等功能。
存储功能用于保存采集到的原始数据和处理后的数据；分析功能用于对数据进行统计、计算和预测等；转发功能用于将处理后的数据发送给控制层或其他系统。
3.3 控制层控制层负责对远程设备进行实时控制。
控制方式可以通过继电器、PLC或者远程操作协议实现。
控制层接收到数据处理层发送的指令后，可以执行开关、调节、报警等控制操作。
4. 系统实现4.1 硬件设计硬件设计包括选择适合的传感器、接口卡和控制设备，以及设计适合的电路板和外壳。
硬件设计需要考虑到设备的可靠性、精度和耐用性等因素。
4.2 软件设计软件设计包括开发相应的应用程序和驱动程序。
应用程序负责采集、处理和控制数据，驱动程序负责与硬件设备进行交互。
软件设计需要考虑到系统的可扩展性、可维护性和安全性等因素。
4.3 网络设计网络设计包括选择适合的通信协议和网络架构。
通信协议可以是串口、以太网、无线通信等，网络架构可以是集中式、分布式或者混合式。
第三章 RTU 远动终端
通信软件
本地人机交互
控制软件 数据处理
数据采集
RTU软件配置结构图
2. RTU的软件结构
开始 中 断 服 务 程 序 1 中 断 服 务 程 序 2 中 断 服 „„ 务 程 序 N
初始化
开中断
执行巡查 任务
RTU软件主程序框图
初始化：加电开机，先使各外设接 口和公用RAM初始化。 开中断：对于实时性要求较高的任 务，如发送、接收、开关动作等， 都利用中断方式使其运行最快。 中断服务：执如有中断请求，则立 刻挂起巡查的任务，并进入相应的 中断服务程序处理。例如：“接收 满”、“发送空”等中断信息。注 意：中断本身有优先级区别，高级 别的任务可以中断低级别任务。 巡查任务：根据程序约定，一般是 定时处理的一些非关键任务，如显 示、自检等。
才能保证测量信号精度。因此，通常在OUT接入一个运放，以提高输入 阻抗。
例：多片AD7506应用电路
3. 采样保持（S/H）
作用：保证A/D转换期间输入模拟量信号不变。 基本原理：利用高速电子采样开关S和保持电容Cn （1）S闭合，Ain经过A1放大，快速充电Cn （2）S断开，A2输入阻抗很大，Cn放电很慢，Cn电压不变。 典型芯片：LS398
6. 通用开关量输入回路 （1）信号取自开关的常闭辅助触点。 （2）回路电压较高（24、48V） （3）辅助触点位于高压配电装置现场，连接导线很长，干扰很强。 （4）回路有RC滤波环节，并有光电隔离措施。
（1）组成 V1为反极性保护二极 管 R1，R2起保护作用的 电阻 V2为门槛开关二极管 光耦合集成电路 消颤网络
U out If Rf 输入阻抗很大，那么输入到运放中的电流可近似视为0， 因此图中个电流之间有如下关系：
第4章 远动终端(RTU )
第4章
远动终端（RTU）
一个通用现场控制站上一般固化有下列几种 数据处理模块：
（1）开关量输入模块。 （2）开关量输出模块。 （3）模拟量输入模块。
（4）模拟量输出模块。
（5）脉冲量输入模块。 （6）中断处理模块。
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第4章
远动终端（RTU）
4.4.4 RTU软件设计
1．主模块 2．通信模块 3．数据采集与预处理模块 4．遥控监督模块
第4章
远动终端（RTU）
3．前置放大器放大倍数的确定
8408板上的前置放大倍数K由下式决定：
（4-1）
第4章
远动终端（RTU）
4．8408板的A/D转换公式
8408板的A/D转换公式为：
（4-2）
第4章
远动终端（RTU）
5．8408OEM板通道命令字的结构及转换结果的结构
第4章
远动终端（RTU）
本章学习目标
l 开关量、模拟量的输入/输出原理及构造电路
l 开关量的采集与处理的过程及原理
l 模拟量的采集与处理的过程及原理 l 典型电路的分析 l RTU软件结构及功能 l 遥控与遥调的原理及过程 l 遥控的可靠性措施 l 通过一些实例的学习以达到对RTU模块的功能的了解。
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第4章
远动终端（RTU）
4.5.4 遥信采集中的开关信号防误采集措施
从硬件上采用平滑滤波措施或在软件上采用延时 消抖措施均能较好地减少抖动上报次数，但却使 事件发生的确切时刻模糊了，因为在事件发生时， 辅助接点的第一次变位的时刻，才是事件发生的 时刻。因此，在软件上采取如图4.26所示的措施 既能有效地消除抖动，又可准确地记录下事件发 生的确切时间。
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远动装置
远动终端装置（RTU）介绍文章：一、概述电力远动装置(RTU)是一种计算机智能化的产品,可广泛应用于电网调度自动化监控系统,电厂、变电站小型配电箱8GB56510CC 综合自动化系统，以及其它工业自动化监控系统中，完成现场数据采集测量和监控功能。
远动装置综合了计算机，测量，通信和自动化的专业技术，通过对输变电线路及设备的交流电压、电流的数据采集，自行计算出功率、电量、功率因数、频率等参数。
同时也具备常规远动装置的遥信、遥测、遥控、遥调功能和数据传输等功能，由于在产品结构及技术上的重大变革，使远动装置具有分散安装并能在零下温度运行的性能，与常规远动装置相比，其综合性能有了突破性的改进，显著的提高数据的实时性，准确性；提高了抗干扰冲击能力和运行的可靠性，显著的降低了安装、维护、扩容条件和难度；降低了场地环境的运行要求，小型仪表模块化结构和嵌如式分布智能，解决了历史上远动装置无法工厂化生产的难题，使大规模生产和应用成为可能，为产品的商品化、标准化、系列化创出一条新路。
纵观国内外的RTU产品，大多数是采用紧凑型总线的模板框架式结构，总线模板计算机是应用最广泛的万金油产品，也称为原始制造厂家产品，在八十年代初期，这种产品为当时患有企业自动化饥渴症的中国提供了一份灵丹妙药，因此一轰而起。
例如当时的STD总线，被称为一唱雄鸡天下白的产品，当然也适用于远动终端。
系统工程人员可以根据软件编写和调配模板达到灵活应用的目的。
但这些优点也是致命的弱点，这种灵活的二次软件、硬件和构件的开发必须是专业技术人员牺牲大量的人力和时间去完成，这种灵活性造成了灵活的规格，灵活的标准，灵活的结构形式。
可以随意塑造产品的功能，给软件硬件打补丁。
总之不确定性太大，严重偏离了远动终端国家标准中所提到的系列化、标准化和向上兼容的原则。
大多数产品从成本出发仅留有适当的逻辑余量，无法进行有效的扩充。
I/o 模板无限扩展和软件编制的过于庞大，也会带来可靠性的牺牲造成顾此失彼的结果，否则，就必须大幅度提高软件硬件平台的成本。
远动终端装置rtu的设计
摘要电力远动终端RTU系统是电力调度自动化系统的核心部分，是计算机、数据信息通信、状态自动检测等技术相互协调配合形成的能够对电力供配电各环节进行实时监视和控制的综合智能操作系统。
在分析电力特性参数测量和计算方法的基础上，对电力远动终端RTU系统的拓扑结构进行详细的分析总结。
电力远动终端RTU大大提高电力系统自动化调度与管理水平，保障供配电系统高效稳定的运行。
本文首先对时下RTU的应用和现状展开了论述，使用TI公式的TMS320LF3407A芯片结合CAN总线设计出了符合要求的系统结构，使系统的响应速度更快，测量精度更准。
具有运算能力强，处理速度快以及工作可靠的特点。
最后文章采用C语言编程调试，结果进一步验证了高速、高精度、可靠的特点。
关键词：电网监控、远动终端RTU、DSPAbstractPower far move terminal RTU system is the core of the electric power dispatching automation system of, is a computer, data information communication, the state to be automatic detection technology to coordinate well with each other to form of power supply and distribution the links to real-time monitoring and control of comprehensive intelligence operation system. On the analysis of the characteristic parameters of electric power measure and calculation methods of the foundation, on the far end RTU system power move the topological structure of a detailed analysis of the summary. Power far move terminal RTU greatly improve the automation of electric power systems scheduling and management level, ensure the supply system for the operation of the high efficiency and stability.This paper first on the current application and current situation of RTU on this paper, and use of the formula TMS320LF3407A with TI chips CAN bus designed to meet the requirements of system structure, make the system response speed faster and more accurate measurement accuracy. Has the operation ability, processing speed and reliable characteristic. At last this paper adopts the C programming language testing, the results further verified high speed and high precision and reliable.Keywords: grid monitoring, far move terminal RTU, DSP目录第一章绪论 (3)1.1 国内外RTU发展现状 (3)1.1.1 国外RTU的发展现状 (3)1.1.2 国内RTU的发展现状 (3)1.2论文主要内容 (5)第二章RTU系统方案的构建 (6)2.1电力参数的测量 (6)2.1.1交流电参量的采样方法 (6)2.1.2采样点数的选择 (7)2.1.3基于快速傅立叶变换FFT的电量测量原理 (8)2.1.4频率的测量 (9)2.1.5电流、电压的测量 (9)2.1.6电功率、功率因数的测量 (10)2.2 RTU的基本功能 (11)2.3 微处理器的选择 (12)2.3.1数字信号处理器的主要特点 (12)2.3.2 DSP芯片的选取 (13)2.3.3锁相环同步及频率采样电路 (13)2.4通信方式的实现 (14)2.5系统的总体方案 (15)第三章 RTU系统的硬件电路设计 (17)3.1 信号测量模块的电路设计 (17)3.1.1电压和电流采集电路 (18)3.1.2锁相环同步及频率采样电路 (20)3.1.3开关量与脉冲量的采集 (21)3.2 通信主控模块的电路设计 (22)3.2.1 CAN接口电路 (23)3.2.2串行通信接口电路 (24)3.2.3显示和键盘接口电路 (25)3.2.4 LF2407A的EEPROM扩展及SRAM电路的设计 (26)第四章RTU系统的软件设计 (28)4.1系统软件的总体设计思想 (28)4.2信号测量模块的软件设计 (28)4.2.1 A/D转换子程序的设计 (30)4.2.2 频率测量程序的设计 (30)4.3通信主控模块的软件设计 (31)4.3.1 CAN接口子程序的设计 (32)4.3.2人机接口子程序的设计 (34)4.4数据测试结果与分析 (35)第五章结论 (37)致谢 (38)参考文献 (39)第1章绪论1.1国内外RTU的发展与现状1.1.1国外RTU的发展现状对于变电站自动化监控系统，很多国家都做了大量的研究工作，目前各在电网计机监控系统方面多采用分层分布开放式系统结构，该系统是把电厂的各项功能，按分层分布处理的原则由功能模块和接口模块组成计算机分布系统，整个系统统一协调，合理分工，最佳运行管理。
RTU 远动终端
（2）RAM：随机存储器，用于各种数据的暂存。 （3）模入模出：模拟量输入通道和输出通道，通过接口电路与
总线相连。 （4）开入开出：开关量的输入、输出通道。 （5）Modem：RTU数据按通信规约编码后，通过Modem送上
核心组成部分： 运算放大器 权电阻网络
中断服务：执如有中断请求，则立 刻挂起巡查的任务，并进入相应的 中断服务程序处理。例如：“接收 满”、“发送空”等中断信息。注 意：中断本身有优先级区别，高级 别的任务可以中断低级别任务。
巡查任务：根据程序约定，一般是 定时处理的一些非关键任务，如显 示、自检等。
第二节 模拟量输入输出通道 典型结构框图-模拟量输入通道（直流采样）
1. 滤波及信号处理
电力系统运行参数u、i经过PT、CT输出后，经变送器转变为 0－5V或4－20mA的直流模拟信号，通过滤波环节接入后续环节 作用：消除干扰，提高信噪比，有些情况下还进行电平转换， 同时还可起到浪涌电压保护，防止浪涌电压进入通道内部损坏各 种芯片元件。 方法：采用一级或二级硬件RC低通滤波器。 分类：
人机交互软件：处理键盘、屏显以 及打印等操作。
其他功能软件：如事件顺序记录、 事故追忆、自检及调试等功能。
2. RTU的软件结构
开始
初始化
开中断
执行巡查 任务
中中
中
断断
断
服服
服
务 务 …… 务
程程
程
序序
序
12
N
RTU软件主程序框图
初始化：加电开机，先使各外设接 口和公用RAM初始化。
开中断：对于实时性要求较高的任 务，如发送、接收、开关动作等， 都利用中断方式使其运行最快。
RTU技术要求
远动终端RTU技术要求双电源切换装置、UPS电源、GPS卫星钟、工业以太网交换机、通信管理机、工业环网交换机、路由器及协议转换器等组屏安装。
1、基本要求（1）型式：垂直直立式，全密封（2）外形尺寸（宽×深×高）：800mm×800mm×2200mm、防护等级：不低于IP342、结构（1）喷漆：屏体在喷漆前应进行防锈处理，使用耐久性油漆进行喷漆，采用无眩光漆，喷漆颜色在设计联络时确定。
（2）屏体采用高强度全封闭柜式结构，由钢板及骨架组成，采用刚性好、有一定耐热能力的钢板，屏面板及骨架应有足够的机械强度，保证操作时屏面板及骨架无变形。
（3）屏内元器件应排列整齐、层次分明、便于维修和拆装，并留有足够的空间。
（4）．屏内配线a．屏内配线的外皮颜色为：U相：黄，V相：绿，W相：红，中性线：淡蓝色b．屏内配线的截面为：电流回路：2.5mm2，弱电回路：1.0mm2，其它回路：1.5mm2c．屏内配线采用乙烯树脂绝缘电线或性能相同产品、铜芯，可动部分过渡应柔软，并能承受住挠曲而不致疲劳损伤，屏内配线应有线号。
（5）端子排的设置a．端子排距屏顶及地面均不小于200mm，端子排间距不小于150mm。
b．端子排的设置应使运行、检修、调试方便，应考虑设备与端子排的位置对应。
端子排导电部分为铜质，端子的选用应根据回路载流量和所接电缆截面确定。
端子排与电缆（电缆芯应为硬铜线）应连接可靠。
每一安装单位端子排均在最后预留不少于5个端子。
（6）屏内应有安全接地构件，连接处应保证可靠接地并有明显接地标记。
3.2.4当地监控装置3.2.4.1当地监控装置的结构1）当地监控装置内元器件应布置合理、美观并便于散热和维修。
2）当地监控装置内不同部件之间的连线采用端子排，端子排应留有30%以上的预留端子。
3）当地监控装置的箱体采用屏蔽型，箱体使用2mm冷轧钢板，在箱体上留有敲落孔。
3.2.4.2当地监控装置的主要功能1）装置面板上应设有大屏幕液晶显示器, 可显示装置的运行状态、定值、高、低压电源的所有交流电量、各种波形、高/低压开关、电流继电器位置及故障信息等。
远动终端RTU
第4章远动终端(RTU)本章学习目标本章介绍远动终端RTU的功能、硬件设计方法，RTU的软件结构及各模块的作用和程序框图。
通过学习本章，读者应掌握如下内容：●开关量、模拟量的输入／输出原理及构造电路●开关量的采集与处理的过程及原理●模拟量的采集与处理的过程及原理●典型电路的分析● RTU软件结构及功能●遥控与遥调的原理及过程●遥控的可靠性措施●通过一些实例的学习以达到对RTU模块的功能的了解。
4．1 RTU的主要功能RTU是被控端的远动设备，它实际上也是一个微机，用来完成遥控接收、输出执行、遥测、遥信量的数据采集及发送的功能。
下面分别介绍一下RTU的主要功能。
1．采集状态量信息通过一些接口电路，把变电所的断路器、隔离开关的状态转变为二进制数据，存储在计算机的某个内存区。
2．采集模拟量测量值所谓采集，即把变电所的一些电流量、电压、功率等模拟量，通过互感器、变送器、AID转换器变成二进制数据，存储在计算机的某个内存区。
3．与调度端进行通信把采集到的各种数据，组成一帧一帧的报文送往调度端，并接收调度端送来的命令报文。
通信规约一般有应答式(polling)、循环式(CDT)、对等式(DNP)等十余种，RTU应具备其中的一种。
RTU应具备通信速率的选择功能，还应有支持光端机、微波、载波、无线电台等信道通信转换功能。
通信中有一个重要的工作，即对发送的数据进行抗干扰编码。
对接收到的数据要进行抗干扰译码，如果发现有误则不执行命令。
4．被测量越死区传送每次采集到的模拟量与上一次采集到的模拟量(旧值)进行比较，若差值超过一定的限度(死区)，则送往调度端，否则，认为无变化，不传送。
这可以大大地减少数据的传输量。
5．事件顺序记录(SOE)当某个开关状态发生变位后，记录下开关号，变位后的状态，以及变位的时刻。
事件顺序记录有助调度人员及时掌握被控对象发生事故时各开关和保护动作状况及动作时间，以区分事件顺序，作出运行对策和事故分析。
rtu设计方案
rtu设计方案RTU（Remote Terminal Unit）设计方案一、设计目标1. 提高系统的实时性和稳定性；2. 提升设备的远程监控和控制能力；3. 降低系统的能耗和维护成本。
二、硬件设计1. 选用高性能的微处理器，确保系统具有足够的计算和存储能力；2. 采用高可靠性的通信模块，支持多种通信协议，如Modbus、DNP3等，确保与上位机系统的正常通信；3. 配备多个数据采集和控制接口，如模拟量输入、数字量输入/输出等，满足不同场景的数据采集和控制需求；4. 结构紧凑，散热良好，适应各种恶劣的环境条件；5. 支持可拓展性，方便根据需求添加更多的接口和功能。
三、软件设计1. 开发可靠稳定的实时操作系统，确保系统能够快速响应外部事件和命令；2. 设计灵活的任务调度算法，合理分配系统资源，优化系统性能；3. 编写完善的驱动程序，确保硬件与软件的良好兼容性；4. 开发友好的用户界面，方便用户进行配置和操作；5. 实现远程监控和控制功能，支持远程数据查询、实时曲线展示、远程控制等功能；6. 提供数据存储和传输功能，支持数据的本地存储和远程传输至上位机系统。
四、应用场景1. 电力系统：用于电力变电站、配电室，实现对电力设备的远程监控和控制；2. 水务系统：用于水泵房、水处理厂，实现对水位、压力等指标的远程监测和控制；3. 石油化工：用于油田、化工厂，实现对温度、流量等参数的远程监控和控制；4. 交通系统：用于交通信号灯、路灯等设备，实现对设备的远程控制和故障诊断。
五、总结通过使用RTU设计方案，可以有效提高系统的实时性和稳定性，提升设备的远程监控和控制能力，同时降低系统的能耗和维护成本。
RTU设计方案在各个行业都有广泛应用，对于提高生产效率和降低运营成本有着重要意义。
远程测控终端(RTU)的设计
远 程测控 终端 （ Ｔ 的设计 Ｒ Ｕ）
邢泽斌 ， 小刚 ， 何 王慧 明
（ 太原理工大学 ， 山西太原 ，３０ ４） ００２
摘 要 ： 绍 了一 种 新 型 通 用型 远 程 测 控 终 端 的 设 计 方 案 ， 以 进 行 远 程 监 测 同 时还 介 可
Ｒ ｕ Ｒ ｍ ｔ Ｔｒ ｉ ｌ ｎｔ Ｔ 是 ｅ ｏ ｅ ｎ ｉ 远程测控终端 ） ｅ ｍ ａＵ （ 的缩写 ， 以安装 在测 可 量点现场 。 Ｔ Ｒ Ｕ应该至少具备 以下两种功能 ： 数据采集及处理 、 数据传输 （ 网络通 信） Ｒ Ｕ具有多种通信方式（ 。Ｔ 网络 、 电台、 Ｐ Ｓ 电话 线等 ） ＧＲ、 以及
第一， 远程测 控终端现场采集各 种信号 ， 电压 、 如 电流 、 数字量 、 频率
Ｖ
．
等多种 信号类 型。第二 ， 存储采集 的信 号 。 并根据相应 的触发条件 （ 对 如
相应设 备的控制 ） 进行相应的控制 。 第三 ， 根据相应的通信触发条件进行 与监控 巾心 的通信 。
１ 系统总体结构 ． ２ 远程测 控系统主要 由 ３层组成 ：上层监控 机中间层是 Ｒ ２ ２转换 Ｓ３ （ ｄ ｍ、 ｍｏｅ 电台、 Ｒ ＧＰ Ｓ等 ） 以及通信介质 。下层是具有 Ｒ ２ ２和 Ｒ ４ ５以 Ｓ３ Ｓ８
２ Ａ， Ｖ ５ ０ ｍ ｌ ～ Ｖ和热电偶的毫伏信号等标准信号模拟量 的采集 ，设备的 运 行状 态等开关 量信号 的采集 和具 有数字 接 口如 Ｒ ４ ５ Ｓ８ 的仪器 仪表的 数字信号 的采 集。
２１１ 模 拟 量 采 集 电路 ．．
誉 茎 ｌ Ⅱ 一
１ 系统 总体 设计
基于ARM9的变电站远动终端RTU方案设计
盎 ㈦…ｃ ｓ －
数 及 变 压 器油 温等 模 拟 量 。 ｊ蛹离 １ １ ． ２遥信 （ Ｘ） Ｙ 功能将采集 到的被监控变 电站 的设 备状 态信号 ， 现 埔 歼 戈 按规约传 送给调度 中心 。这些设备状态可能是断路器 、 隔离 开关 的 的 状 志 最 位置状态 ， 电保护 与自动装置 的动作状态 ， 电保 护装置 的运行 继 漏 图 ２ Ｒ Ｕ 总体 硬 件 结 构 Ｔ 状态 ， 模拟操作 巾模拟开关 器件位置等 。 这些位置状态 ， 动作状态和 本文在具体硬件 功能模块 的设计 中 ，对器 运 行 状 态 都 只 取两 种 状 态 值 。如 开 关 位 置 只 取 “ ” “ ”设 备状 合 或 分 ； 态 只取 “ 行 ” “ 止” 因此 ， 运 或 停 。 可用 一位 二进 制数 即码 字 巾 的一 个 件 的选 择 遵 循 了 以 下 原 则 ： 用 主 流 的 高 性 能 使 嵌入式处理器。使用 主流 的高性能处理器可有 码） 就 Ｉ以传 递一 个遥信对象的状态。 Ｊ ‘ 保 １ ． ３遥控（ Ｋ） Ｙ 功能 由调 度 中心对 变电站 中的断路器 等设备 实 更 多 的 支持 ，便 于 研 究 与 应 用 工作 的 开 展 ， ／ 教 采 Ｉ ） 行 远 方 变 化 ， 输 ｍ足 一 种 Ｊ关 量 由 于遥 控 的后 果对 电 力 系统 来 持 系统 具 有 一 定 的 先进 性 。具 有 低 功耗 及相 关 Ｉ动Ａ ． 概 集 其 Ｆ Ｄ Ａ Ｆ Ｈ Ａ 说 是 非 常 重 要 的 ， 以存 遥 控过 程 中 ， 用 “ 送 校 核 ” 所 采 返 的方 法 ， 现 突 出 特 性 ， 如 支 持 Ｓ Ｒ Ｍ、Ｉ Ｓ 及 从 实 遥控命令 的传送。在遥控过程 中， 调度 中心发往变 电站 Ｒ Ｕ的命 令 Ｎ Ｎ Ｆ Ａ Ｈ启动等特性 。具有高集成度及较 Ｔ Ａ ＤＬＳ 在 有ｊ种 ， 即遥 控 选 择 命 令 、 控 执 行 命 令 和 遥 控撤 消命 令 。 控 选 择 高 的性 价 比 ， 处 理 器 最 大 程 度 集 成 所 需 的外 遥 遥 町减 低 系统 的成本 及开发难 度 ， 高 提 命令 包括两个部分 ： 一是选择 的对 象 ， 对象码指 定对哪一个 对象 围组件 ， 用 进行操 作 ； 另一 个 足 遥 控 操 作 的性 质 ， 操 作 性 质 码 指 示 足 合 闸 还 系统 稳 定 性 。 用 主 控 芯 片 ￥ Ｃ ４ ０是 ｉ 星 公 司 近 年 来 开 ３ ２４ 是 分 。 控 执 行 命 令指 Ｒ Ｕ按 接 收 列 的选 择 命 令 ， 行 指 定 的 开 遥 Ｔ 执 关 操 作 。 控 撤 消 命 令 指 Ｒ Ｕ撤 消 已 下 达 的选 择 命 令 。 Ｔ 遥 Ｔ Ｒ ｕ端 返 校 发 的 一款 基 于 Ａ Ｍ ２Ｔ 内核 的 １／２ Ｒ Ｓ Ｒ ９０ ６３ 位 ＩＣ 其 低 小体 积 、图 ３ 主程序流程 图 内容包括 ： 校核遥控选择命令的正确性 。 即检查性质码是否正确 ， 嵌 入式微 处理器 ， 高性能 、 功耗 、 检
电力系统远动技术----远动终端RTU概述
电力系统远动技术———-远动终端RTU概述远动终端RTU概述一、RTU定义"远动终端：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。
远动装置=远方终端=远动终端=RTU（Remote Terminal Unit）。
"RTU在电网调度自动化系统中具有重要的作用。
（系统结构:调度端SCADA/EMS ＋远动信道＋厂站端RTU）.二、RTU发展概述① 60～70年代，硬件式远动装置：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。
② 80年代后，软件式远动装置：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。
三、RTU的功能概述"远方功能：RTU与调度中心之间通过远距离信息传输所完成的监控功能。
① 遥测(YC，Tele-measurement）:远程量测值.RTU将采集到的厂站运行参数按规约传送给调度中心（上传）。
包括：P、Q、U、I、档位、温度等,容量达几十到上百个（路)。
另外还包括2类特殊YC：a）数字值（Digital Measured Value)：RTU以数字量的形式直接接收后上传。
如频率、水库水位等。
b) 记数脉冲(Counter Pulse):单独的采集(电路）板。
主要指RTU采集的反映电能量的脉冲记数。
容量可达几十路电度量。
② 遥信（YX，Tele—indication， Tele-signalization）:远程状态信号.RTU 将采集到的厂站设备运行状态按规约传送给调度中心（上传）。
包括：断路器和隔离刀闸的位置信号、继电保护和自动装置的位置信号、发电机和远动设备的运行状态等。
容量达几十到几百个。
③ 遥控（YK，Tele-command）：远程命令。
rtu设计方案
rtu设计方案一、背景介绍遥测单元（RTU）是工业自动化系统中的重要组成部分，用于采集和传输数据，执行控制命令。
设计一套高可靠性、高性能的RTU方案对于工业自动化的发展至关重要。
二、硬件设计1. 选择合适的处理器：为保证RTU的高性能，需要选择一款高性能的处理器作为核心。
考虑到功耗和成本因素，我们选择了目前市场上成熟且性价比较高的ARM Cortex-M系列处理器。
2. 通信接口设计：RTU需要与外部传感器、执行器等设备进行数据交互，因此必须设计多种通信接口。
我们选择支持多种通信协议的芯片，包括RS485、Ethernet、CAN等，以满足不同工业场景的需求。
3. 数据存储与扩展：为了保证数据的可靠存储，RTU需要具备足够的存储空间。
我们采用高速闪存芯片作为数据存储介质，并设计合理的数据管理机制，以提高数据读写效率和可靠性。
4. 工业级可靠性设计：为了适应苛刻的工业环境，RTU需要具备良好的抗干扰性和稳定性。
我们采用了严格的电磁兼容设计，包括屏蔽设计、引入抗干扰芯片等。
同时，在电源、温度等方面也做了充分考虑，以确保设备在恶劣环境下的稳定工作。
三、软件设计1. 实时操作系统选择：为了保证RTU的实时性，我们选择了支持实时操作系统的开发平台。
实时操作系统可以保证任务的响应时间，提高系统的可靠性。
2. 数据采集与处理：RTU的核心功能是采集外部数据，并进行相应的处理。
我们设计了高效的数据采集与处理算法，采用多线程并发方式，以提高数据处理的效率。
3. 远程控制支持：RTU需要支持远程控制，以便对现场设备进行远程操作。
我们采用了通信协议和安全机制设计，确保远程控制的可靠性和安全性。
4. 系统监控与异常处理：为了提高系统的可靠性，我们设计了系统监控模块，实时监测系统状态，并进行异常处理。
当系统出现异常情况时，可以及时报警或采取相应的措施，保证系统的稳定运行。
四、集成测试与验证为了验证设计方案的可行性和稳定性，我们进行了集成测试。
第四章 远程终端单元(RTU)
第四章远程终端单元（RTU）4.1. 概述按照国标GB/T 14429-93 《远动设备及系统术语》中的定义，远动（tele control）指应用通信技术，完成遥测、遥信、遥控和遥调等功能的总称。
简称“四遥”。
远程测量指应用通信技术，传输被测变量的测量值，同义词：遥测。
远程信号指应用通信技术，完成对设备状态信息的监视，如告警状态或开关位置、阀门位置等；同义词：遥信。
远程命令指应用通信技术，完成改变运行设备状态的命令；同义词：遥控。
远程调节指应用通信技术，完成对具有两个以上状态的运行设备的控制；同义词：遥调。
本章节只想对测量技术做一个粗略的介绍，让读者有一个概括性的了解，而不会深入到技术细节去讨论某个功能怎么实现。
4.2. 远程信号远程信号的实质是开关量状态的采集和传输。
开关量的采集现在一般都采用光电耦合器进行隔离，过去也有其它的方法。
下图是一个型号的遥信输入电路：其优点是节省光耦的数量，其缺点是扫描的速度和可靠性不好。
这是另外一种型号的开关量输入电路这是大多数RTU和PLC以及DCS系统典型的开关量输入电路，但是其电阻值未必是典型的。
其原理是当开关量输入状态接上电源后，光耦的发光二极管发光，被光敏三极管接收，光敏三极管导通；平常发光二极管不发光，光敏三极管截至。
作为计算机系统扫描输入的IO口，或者扩展的数字输入，就能得到开关量的状态。
如果扫描速度够快，就能发现开关量输入状态的变化，可以用于低频的计数，有时称为遥脉。
一组开关量输入，如果每位的权重不一样，组合起来，又称之为数字量输入，在水位编码信息，变压器分接头位置上有着广泛的应用。
有时为了研究事件发生的顺序，需要记下开关量状态发生变化的时刻，这种信息称为带时标的开关量，称为SOE。
光耦的耐压一般在3500V以下，也有特殊的型号耐压可以超出这个数字，所以不能用光耦隔离共模电压很高的场合。
现场接线可以参考下图，但是最主要的是参考厂家的使用说明书4.3. 远程命令远程命令的实质是开关量输出，下图是一个典型的继电器输出：图中采用了双刀双掷的继电器，一组用于输出，一组用于状态的回馈。
变电站远方终端RTU设计论文
变电站远方终端RTU设计摘要变电站远方终端（RTU）是变电站自动化的基础控制单元，对实现变电站自动化乃至配电自动化起着十分重要的作用。
本论文设计了一种以通用型8位单片机为核心处理单元、具有高性能价格比的变电站自动化远方终端(RTU)的硬软件设计。
论文详细的介绍了变电站自动化的应用现状和发展情况和变电站远方终端（RTU）完成的功能。
利用AT89C51设计RTU控制器，此控制器包括了单片机最小系统、电压电流测量电路、开关量检测和控制电路、通信电路等。
给出了RTU 控制器硬件原理图、元器件清单和软件流程图。
同时焊制了硬件电路板，搭建了实验平台，完成了电压电流的采集实验。
实验结果精度较高，与预期结果相吻合。
关键词：AT89C51；单片机；RTU；变电站自动化；数据采集AbstractSubstation Remote Terminal Unit (RTU) is the basic control unit of substation automation. It plays a very important role to the realization of substation automation and even distribution automation. This paper designs a kind of hardware and software about the substation automation remote terminal Unit(RTU), which uses the general-purpose 8-bit microcontroller as the core processing unit, with high cost performance.This paper describes the application status and development situation of substation automation and the accomplished function of substation remote terminal Unit(RTU) in detail. Using AT89C51 designs a RTU controller, which includes a minimum system of microcontroller, voltage and current measurement circuit, switch monitoring and control circuits and communication circuits. It shows the RTU controller hardware schematics, parts lists and software flow chart. At the same time, it has welded the hardware circuit board, built an experimental platform, and completed the acquisition of voltage and current experiments. It gets a high precision result, which is consistent with the expected results.Keywords：AT89C51；MCU；RTU；Substation Automation；Data Acquisition目录摘要 (I)ABSTRACT........................................................................................................................... I I 1绪论 (1)1.1引言 (1)1.2变电站自动化综述 (1)1.3国内外现状及水平 (2)1.4课题目的及意义 (2)1.5论文的结构及章节安排 (3)2变电站远方终端RTU (4)2.1变电站远方终端RTU发展状况 (4)2.2RTU功能 (4)2.3RTU技术指标 (6)3变电站远方终端RTU硬件系统设计 (8)3.1总体方案设计 (8)3.2 AT89C51单片机最小系统设计 (10)3.3开关量输入及输出电路设计 (10)3.4模拟量输入电路设计 (16)3.5人机接口单元设计 (23)3.6通信电路设计 (25)4变电站远方终端RTU软件系统设计 (27)4.1软件系统设计思路 (27)4.2软件系统的程序流程图 (28)4.3提高RTU控制器可靠性的措施 (33)5 RTU电压采集实验 (36)总结 (37)参考文献 (38)附录1系统硬件原理图 (39)附录2 元器件清单 (40)附录3 A/D转换源程序 (41)附录4大学期间主要科研成果 .................................................... 错误!未定义书签。
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摘要
电力远动终端RTU系统是电力调度自动化系统的核心部分，是计算机、数据信息通信、状态自动检测等技术相互协调配合形成的能够对电力供配电各环节进行实时监视和控制的综合智能操作系统。
在分析电力特性参数测量和计算方法的基础上，对电力远动终端RTU系统的拓扑结构进行详细的分析总结。
电力远动终端RTU大大提高电力系统自动化调度与管理水平，保障供配电系统高效稳定的运行。
本文首先对时下RTU的应用和现状展开了论述，使用TI公式的TMS320LF3407A芯片结合CAN总线设计出了符合要求的系统结构，使系统的响应速度更快，测量精度更准。
具有运算能力强，处理速度快以及工作可靠的特点。
最后文章采用C语言编程调试，结果进一步验证了高速、高精度、可靠的特点。
关键词：电网监控、远动终端RTU、DSP
Abstract
Power far move terminal RTU system is the core of the electric power dispatching automation system of, is a computer, data information communication, the state to be automatic detection technology to coordinate well with each other to form of power supply and distribution the links to real-time monitoring and control of comprehensive intelligence operation system. On the analysis of the characteristic parameters of electric power measure and calculation methods of the foundation, on the far end RTU system power move the topological structure of a detailed analysis of the summary. Power far move terminal RTU greatly improve the automation of electric power systems scheduling and management level, ensure the supply system for the operation of the high efficiency and stability.
This paper first on the current application and current situation of RTU on this paper, and use of the formula TMS320LF3407A with TI chips CAN bus designed to meet the requirements of system structure, make the system response speed faster and more accurate measurement accuracy. Has the operation ability, processing speed and reliable characteristic. At last this paper adopts the C programming language testing, the results further verified high speed and high precision and reliable.
Keywords: grid monitoring, far move terminal RTU, DSP
目录
第一章绪论 (3)
1.1 国内外RTU发展现状 (3)
1.1.1 国外RTU的发展现状 (3)
1.1.2 国内RTU的发展现状 (3)
1.2论文主要内容 (5)
第二章RTU系统方案的构建 (6)
2.1电力参数的测量 (6)
2.1.1交流电参量的采样方法 (6)
2.1.2采样点数的选择 (7)
2.1.3基于快速傅立叶变换FFT的电量测量原理 (8)
2.1.4频率的测量 (9)
2.1.5电流、电压的测量 (9)
2.1.6电功率、功率因数的测量 (10)
2.2 RTU的基本功能 (11)
2.3 微处理器的选择 (12)
2.3.1数字信号处理器的主要特点 (12)
2.3.2 DSP芯片的选取 (13)
2.3.3锁相环同步及频率采样电路 (13)
2.4通信方式的实现 (14)
2.5系统的总体方案 (15)
第三章 RTU系统的硬件电路设计 (17)
3.1 信号测量模块的电路设计 (17)
3.1.1电压和电流采集电路 (18)
3.1.2锁相环同步及频率采样电路 (20)
3.1.3开关量与脉冲量的采集 (21)
3.2 通信主控模块的电路设计 (22)
3.2.1 CAN接口电路 (23)
3.2.2串行通信接口电路 (24)
3.2.3显示和键盘接口电路 (25)
3.2.4 LF2407A的EEPROM扩展及SRAM电路的设计 (26)
第四章RTU系统的软件设计 (28)
4.1系统软件的总体设计思想 (28)
4.2信号测量模块的软件设计 (28)
4.2.1 A/D转换子程序的设计 (30)
4.2.2 频率测量程序的设计 (30)
4.3通信主控模块的软件设计 (31)
4.3.1 CAN接口子程序的设计 (32)
4.3.2人机接口子程序的设计 (34)
4.4数据测试结果与分析 (35)
第五章结论 (37)
致谢 (38)
参考文献 (39)
第1章绪论
1.1国内外RTU的发展与现状
1.1.1国外RTU的发展现状
对于变电站自动化监控系统，很多国家都做了大量的研究工作，目前各在电网计机监控系统方面多采用分层分布开放式系统结构，该系统是把电厂的各项功能，按分层分布处理的原则由功能模块和接口模块组成计算机分布系统，整个系统统一协调，合理分工，最佳运行管理。
因此，这种分布开放式系统完全满足高效率、高利用率、最大灵活性、良好的兼容性以及安全可靠和抗干扰能力强的要求。
西门子公司于1985年在德国汉诺威正式投运其第一套变电站自动化系LSA678，至1993年已有300多套同类型的系统在德国本土及欧洲其他国家不同电压等级的变电站投入运行，至1995年，该公司在中国也陆续得到十几个工程项目，基本上是110kV城市变电站。
LSA678系统的结构有全分散式和集中与分散相结合两种类型。
ABB公司的变电站自动化综合系统SCS100,在芬兰生产，用于中、低压变电站。
SC200在瑞典生产，用于高压变电站。
还有GE Harris 的D10D20m25D200;费希尔-罗斯蒙特(F-RSOEMOUNT)的ROC产品系列包括R0c-300系列通用RTU有ROC306，ROC312；另外MOTOROLA公司也开发自己的RTU产品，但他们的产品主要为自己公司的SCADA系统提供服务。
1.1.2国内RTU的发展现状
国内变电站综合自动化的研究工作开始于80年代中期。
自20世纪90年代以来，变电站自动化技术一直是我国电力行业的热点技术之一目前全国已投入运行的35-500kV变电站约20000座，而且每年新增变电站的数量约为3%~5%.
据有关资料获知，我国开始投运的变电站计算机监控系统与远动系统完全是彼此独立、互不相关的，数据各自分别采集，信息不能共享，硬件设备重复设置，重复投资。
后来设计的站内监控系统已把站内监控与远动功能结合在一起，可向几个不同级别的调度中心发送各自所需的远动信息，所有遥测、遥信信息集中采集。
其主要发展阶段为
:
1.80年代及以前，是以RTU为基础的远动装置及当地监控为代表。
该类系统实际上是在常规的继电保护及二次接线的基础上增设RTU装置。
此类系统称为集中RTU模式，目前在一些老站改造中仍有少量使用。
在这个阶段内的RTU采用常规电量变送器方式，各待测模拟量通过变送器模拟运算转换为直流信号，采用直流采样技术，对来自变送器的直流信号采样并进行简单的标量/工程量转换。
2.90年代初期，单元式微机保护及按功能设计的分散式微机测控装置得以广泛应用，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。
这个阶段内的RTU采用微机交流采样技术，以微处理器为核。