第二章 电力系统测控装置的基本原理

测控单元以功能来划分，可分为集中式测控单元、独立综 合式测控单元。
集中式测控单元可实现数据采集或控制的某一个单一功 能，例如遥测单元、遥控单元。
独立综合式测控单元能实现各类信号的测量、控制功能。 目前构成测控装置的器件很多，下面以单片机、 DSP (Digital Signal Processor)器件为例来学习测控单元的基本 构成。
ห้องสมุดไป่ตู้、需采集的数据信息
电力系统需要采集的信息量大，且具有不同的特征， 可把 它们分成以下类型。 1、模拟量（是指时间和幅值均连续变化的信号，是连续
时间变量t的函数）
电量：交流电压、 交流电流、有功功率、 无功功率、直流电压等
非电量：温度、气体、压力、水位等、
2、开关量： 开关量是指随时间离散变化的信号，主要反映的是设
遥信量主要是反应电网开关状态的量和元件保护状态的信息。 它主要包括以下内容:
(1)断路器的合、分状态。 (2)隔离开关的合、分状态。 (3)各个元件继电保护动作状态。 (4)自动装置的动作状态。 (5)发电机出力上、下限状态等。
其特殊的内部结构，强大的信息处理能力以及较高的运 行速度等特点，在各个领域得到越来越广泛的应用。
电源
串行通讯
DSP组成的基本测控单元
3、通用DSP与单片机的比较
单片机只有单总线，且片外地址、数据线复用; 而DSP片内有多总线，片外的地址、 数据总线分开，还有 比异步串口(DART)速度高得多的同步串口或通信口，因此， 数据 输入/输出能力很强。 DSP数据位宽，乘加器位宽也比单片机大，进行数字信号 处理时速度快、精度高。 DSP有大容量的片内存储器。 但单片机的控制接口种类比DSP多，适用于以控制为主的 模数混合设计。 在其他方面，两者是类似的。
有了大量来自系统运行的各种参数及状 态，的信息，才能实现自动监测、控制。
测控装置负责采集各种数据和输出控制的全部过程， 并将采集的数据上送主机，因此，测控装置是自动化系统的 基础。
通信接口
液晶显示面板
交流插件板
CPU板
交流电压 交流电流
输入
输入
电源与开入板
直流电源 输入
空接点信号输入
出口继电器板
中央 信号
遥测:采集并传送电力系统运行模拟量的实时信息； 遥信:采集并传送电力系统中开关量的实时信息； 遥控:指接收调度中心主站发送的命令信息，执行对断路器
的分合闸、发电机的开停、并联电容器的投切等操作； 遥调:指接收并执行调度中心主站计算机发送的遥调命令，
如调整发电机的有功出力或无功出力、发电机组的电压、 变压器的分接头等。
掌握电力系统状况，采集的信息主要从两个方面着手， 一个方面是遥测量，另一方面是遥信量。
遥测量的类型： 遥测量
模拟量 数字量 脉冲量
遥测量主要是电网中各元件如线路、母线、变压器-发电 机等的运行参数，通过收集传送到调度中心去。
遥测量主要包括以下各种参数：
(1)母线电压(尤其电压控制点)。 (2)各条线路的有功、无功功率或电流。 (3)变压器有功、无功功率。 (4)发电机/电厂所发有功、无功出力。 (5)电站/厂、线路有功、无功电能值。 (6)系统频率。 (7)变压器分接头位置。 (8)水库水位。 (9)气象数据等等。
一、基本测控单元
为了减少系统的负担，目前的测控装置，都做成了智能式 的，测控装置与系统的联系，由数据通信来完成。
这样，不但减少了系统的负担，而且还大量地减少了现场 至控制室之间的电缆。主机负责系统管理、决策、统计等任 务，而测控装置负责测控及将采集的数据上送主机。
测控装置虽然要接受主机的控制，但它的测控任务是独立 完成的。这就是自动化系统的“分散监控、集中管理”基本模 式。
第二章 电力系统测控装置的基本原理
通信接口
液晶显示面板
交流插件板
CPU板
交流电压 交流电流
输入
输入
电源与开入板
直流电源 输入
空接点信号输入
出口继电器板
中央 信号
控制 手动 去跳合 电源 操作 闸线圈
第一节
概
述
电力系统是一个动态大系统，系统的负荷随时都在变 化，系统的各类故障，无论是自然的还是人为的也随时可能 发生，系统中的设备和运行状态、参数是大量的、多变的。
这就要求运行人员时刻掌握系统的运行状态，根据实际情 况调整运行方式。因此实时地获取系统运行的各种参数及状 态，对运行人员及时准确地了解系统的运行状态以及进一步
的决策是至关重要的。
运行人员如何实时掌握电力系统的运行状态， 并根据实际情况及时调整电力系统的运行？
依靠电力系统测控装置及时准确地对各种 数据的采集与处理！
接口
CPU
总线
接口
接口
接口 接口 接口
接口
A/D 模拟量
输入
状态量 输入
数字量 脉冲量 数字量 输入 输入 输出
D/A 模拟量
输出
模拟量 状态量 数字量 脉冲量 遥控
遥调
信号
信号
信号
信号
输出
输出
单CPU结构RTU基本框图
2、DSP器件测控单元
DSP芯片是一种专门用于数字信号处理的微处理器，它 是一种特殊的、专用的微处理器，具有可编程性，实时运行 速度远远超过通用微处理器。
1.单片机测控单元
单片机是一种具有CPU和各种不同外部电路的微处理器。 利用单片机的电路集成特性，把系统体积压缩到最小。
电源
单片机
系统总线
单片机组成的基本测控单元
单片机系统简单、易于开发，对用户有良好的实用性。
与调度通信 MODEM
打
印 键盘/显 屏幕显
机
示器
示器
RAM ROM 接口
接口 接口
备的工作状况，包括断路器、隔 离开关、保护继电器的触 点及其他开关的状态。
3、数字量： 数字量是指时间和幅值均是离散的信号，包括BCD码仪
表及其他数字仪表的测量值， 并行和串行输入/输出的数 据等。
4.脉冲量 脉冲量是指随时间推移周期性出现短暂起伏的信号，包
括系统频率转换的脉冲及脉冲电能表发出的脉冲等。
控制 手动 电源 操作
去跳合 闸线圈
测控装置被称为“信息采集和命令执行子系统” （远动终端RTU）
作用 采集各发电厂、变电所中各种表征电力系统运行状态
的实时信息，并根据运行需要将有关信息通过信息传输通 道传送到调度中心，同时也接受调度端发来的控制命令， 并执行相应的操作。
可以实现“四遥”功能：遥测(YC)、遥信(YX)、遥控(YK) 和遥调(YT).