远程监控课程设计

远程监控技术课程设计报告

专业：电气工程及其自动化

班级：电气1203

姓名：

学号：

指导教师：

兰州交通大学自动化与电气工程学院

2015年7月22日

1设计内容及要求

1.1具体题目

依据给出的牵引供电的典型控制对象—纽结型开闭所主接线如图1.1所示。要求每位同学设计时对所有开关器件进行编号，一般为8位二进制编码，模拟量对采集节点进行编号，一般为电流、电压及功率，然后根据各自选择不同的节点进行设计。

TV1TV2

TV3TV4

QS1 QS4

QF1

QF2

QF3

QF4

QF5

QF6

QS3

QS6

QS2

QS7

QS8

QS9

QS5

QS10

TA1

TA2

TA3

TA4

TA5

TA7

TA6

TA8

TA9

TA10

TA11

TA12

图1.1 纽结型开闭所主接线

设计内容包含：8路遥信量采集和一路功率量和一类常用电参量测量。数据采集点编号如表1所示。

数据采集

Q Q Q Q Q Q Q Q

1H2H3H4H5H6H7H8H 2硬件系统设计

2.1遥测量采集系统设计

2.1.1采集系统框图设计

遥测信息是表征系统运行状况的连续变化量，分为电量和非电量两种。电量指的是一次系统中母线电压、支路电流、支路有功和无功等，非电量指的是发电机定子和转子的温度、水库的水位等。不论是电量还是非电量都需要转换成计算机能够处理的弱电信号，如0~5V或-5~+5V的直流模拟电压。由于电力系统中的电量均为强电信号，因此这些量必须先经过电压互感器TV和电流互感器TA，再经过相应的变送器，转换成弱电信号。这些弱电直流模拟信号受多路开关控制分时接入模/数(A/D)转换电路，经A/D转换电路后转换成一组二进制代码。遥测量的转换过程如图2.1所示。

图2.1 遥测量的采集框图

2.2遥信量采集系统设计

遥信信息是二元状态量，在电力系统中，遥信信息可以表示设备的启停、断路器的投切、隔离开关的开合、告警信号的有无、保护动作与否等

(1) 遥信对象状态的采集

遥信信息通常由电力设备的辅助接点提供，辅助接点的开合直

接反应出该设备的工作状态。提供给远动装置的辅助接点大多为无源接点，即空接点，这种节点无论是在“开”状态还是“合”状态下，接点两端均无电位差。断路器和隔离开关提供的就是这一类辅助接点。另一种辅助接点则是有源节点，有源节点在“开”状态时两端有一个直流电压，是由系统蓄电池提供的110V或220V直流电压。一些保护提供此类接点，遥信量采集如图2.2所示。

无论无源还是有源触点，由于他们来自强大系统，直接进入远动装置将会干扰甚至损坏远动设备，因此必须加入信号隔离措施。通常采用继电器和光电耦合器作为遥信信息的隔离器件，如图2.3所示。

图2.2 遥信采集硬件框图

(a) 继电器隔离(b) 光电耦合隔离

图2.3 遥信信息的隔离措施

(2) 遥信状态的输入电路

经过信号处理后，远动装置内的遥信信息为符合TTL电平的“0”、“1”状态信号。每一遥信对象映射到计算机中正好是二进制代码的一位，大量散乱的遥信对象必须通过遥信状态的输入电路的有效组织。接收遥信量的输入电路可以用三态门SN74LS244、并行接口芯片Intel8155和数字多路开关芯片SN74151三类接口芯片实现。并行接口芯片Intel8155的数据状态读取控制见附录表A所示。

3采集数据处理

3.1遥测信息的处理

A/D 转化后的数据为原始数据，这些数据提供给调度人员需经过一系列的处理。

(1) 数字滤波

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据处理，减少干扰在用用信号中的比重、提高信号的真实性。这是一种软件方法、对滤波算法的选择、滤波系数的调整都有极大的灵活性，在要测量的处理上得到了广泛应运。有限幅滤波法、算术平均滤波法、递推平均滤波法。

(2) 死区计算

死区计算是对连续变化的模拟量规定一个较小的变化范围，当模拟量在这个规定的范围内时，认为该模拟量没有变化，这个期间模拟量的值用原值表示，规定的范围称为死区。减轻主机负担的负担，降低了灵敏度。

(3) 越限比较。

(4) 标度变换及事故追忆

A/D后的数据只代表其输入模拟量的电压大小，不能代表要测量的实际值，求实际值时必须进行标度转化。

3.2遥信信息的处理

遥信信息在采集和处理上有两种不同的模式：定时扫查和变位触发。

(1) 定时扫查模式

因为遥信信息不是时刻变化的，通常情况下状态是不变化的，而状态的改变往往又是瞬间完成的。因此对遥信量采集时，必须不断地扫查，以捕捉遥信变位。连续N次读遥信量状态并比较是否相等是一种软件去抖的方法，可保证遥信量的正确性。

(2) 变位触发模式

在实时扫查模式的基础上，稍加修改则可实现变位触发模式。遥信变位触发模式特别适用于对遥信分辨率要求极高的场合，当然这种模式所提供的硬件环境也可实现定时扫查模式。变位触发模式需要增加一些硬件，占用一个CPU 的外部中断源。这是一种以硬件投入换取软件实时性的方法。

4远动信息的规约组织

当远动信息的传输采用循环传输模式时，信息传输的帧结构、信息字结构和传输规则等各种约定，应遵照颁布的循环式传输规约，也称为循环式远动规约。

(1) 帧结构

帧结构包括同步字、控制字和信息字由48位二进制数组成。

为了保证同步字在通道中的传输顺序为三组EB90H,写入串行口的同步字为三组D709H。远动信息帧结构如图4.1所示。

图4.1 循环式远动规约的帧结构

控制字有6个字节组成，他们是控制字节、帧结构、信息字n、源站址、目的站址和校验码字节。

(2) 信息字结构