远动监控技术-远程监控系统的特点与设计指导

远动信息：
遥测信息：各种运行参数，分为电量和非电量两类。
遥信信息：断路器、隔离开关等的状态信号。
遥调信息：改变运行设备状态的命令。必须进行返送 校核。无误才能发送执行命令。 遥控信息：传送改变运行设备参数的命令。—遥视 上行信息：遥测和遥信信息。事件顺序记录，返送时
钟报文和遥控返送校核信息等。
也称分散控制系统 DCS(De-centralized Control System)
3、监控系统的分类及基本结构
远动系统示意图
（1）远动系统的工作流程
通信接口 通信接口
控 制 中 心
监视控制 控制程序 改变数据库 参数设置
GPS标准时间信号 模拟量 数字量 累加量 诊断结果
RTU
主站
通信系统
现场设备
（3）被控端或远方终端单元 （RTU, Remote Terminal Unit)
RTU主要配置有 CPU、I/O（输入/输 出）模板、通信接口 单元，以及通讯机、 GPS天线、电源、机 箱等辅助设备 。
一、远动信息
遥测信息：各种运行参数，分为电量和非电量两类。
遥信信息：断路器、隔离开关等的状态信号。
下行信息：遥调信息遥控信息。对时功能中设置时钟 召唤时钟命令，装置复归，广播命令等。
8. SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition System)
能够完成常规“四遥”功能的监视控制和数据采集系统。
简称远动系统（Telecontrol System，或Remote-Control System。
9. 调度自动化系统
(Dispatching Automation System)
SCADA ＋数据处理和管理功能＋与其它系统联网＋ 在线培训、辅助决策等功能。有时也常简称为远动系 统。
概念辨析： 监控系统、SCADA、远动系统、调度自动化 “五遥”的区别与联系
几种典型的监控系统：
（1）电力远动系统Biblioteka Baidu
(2) 配电网自动化
MDS: Microcomputer based Dispatching System
(3)楼宇自动化
监控房屋设 施的各项设备 事务，如门警 、电梯运营、 消防系统、照 明系统、空调 系统、水工、 备用电力系统 等等的自动化 管理。
楼宇自动化系统示例
(4)石油和天然气等各种管道监控管理系统
我校电气化铁道远动技术的成就
牵引供电远动系统调度软件。于1991年获四川省优秀软件 产品二等奖
“大秦线牵引变电所远动装置”（国家“八五”重大工程 项目），该装置投入运行，为大秦线重载列车的牵引供电 提供了重要的安全保障。1990年获国家重大技术装备成果 三等奖
“DWY牵引供电微机远动系统”，该系统技术先进，功能完 善，是牵引供电系统安全运营的重要装备, 并于1992年被 国家科委列为《国家级科技成果重点推广计划》项目， 1996年获国家教委科技进步一等奖。 “DWY-II型牵引供电微机远动系统” 1994年通过铁道部 鉴定，同年获部科技进步三等奖。
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发电厂 化工厂 生产线管理 机械人、机件臂系统 各种工业锅炉监控保 护系统 • 其它各种需要远程实 时监控的设备
2、远动监控系统的发展 ——以电气化铁道远动系统为例
远动技术在20世纪30年代首先用于铁路运输系统 我国在20世纪50年代末才在电力系统中采用 电气化铁道(简称电铁)远动系统在我国60年代开 始研制 80年代微机远动的研制成功，才得到了广泛应用
遥调信息：改变运行设备状态的命令。必须进行返送 校核。无误才能发送执行命令。 遥控信息：传送改变运行设备参数的命令。—遥视 上行信息：遥测和遥信信息。事件顺序记录，返送时
钟报文和遥控返送校核信息等。
下行信息：遥调信息遥控信息。对时功能中设置时钟 召唤时钟命令，装置复归，广播命令等。
二、远动信息的传输模式
监控系统的应用领域：
重要设备和关键过程 的监控 地理分布或无人值守的监控系统 • • • • • • • 电力系统变电站和配电网 铁路系统电力系统调度网 无线通讯基站网 地铁、轻轨电力调度系统 铁路系统道口，信号管理系统 交通安全监侧 坝体、隧道、桥梁、机场和码头 等安全监控网 • 石油和天然气等管道监控管理系统 • 城市供热、供水系统监控和调度 • 环境、天文等无人检测网络的管理
（4）遥信 YX：(Telesignal) 将被控站的设备状态信号远距离传送给调度端。 如开关位置信号、报警信号等。 （5）遥测 YC：(Telemetering) 将被控站的某些运行和环境参数传送给调度端。 如有功和无功功率、电度、电压、电流等电气参数， 温/湿度、接触网故障点的距离等非电参数。 （6）遥调 YT：(Teleadjusting) 调度端直接对被控站某些设备的工作状态和参 数的调整。如变压器电压（抽头）等。 （7）遥视 YS：(Teleseeing，Remote Video Monitoring) 现场重要设备的运行状态、重要场所的环境状 态等通过视频图像传送到调度端。安全监视。
目前：牵引全部采用远动系统，电力逐步采用
广泛使用的电铁远动系统均为微机远动系统
我校电气化铁道远动技术的成就 （——最早、领先、院士）
“宝凤段牵引供电远动装置”为国内第一套牵引供电远 动装置。1964年获国家工业新产品三等奖 “电气化铁道分区亭远动装置”为国内第一套集成电路 电铁分区亭远动装置。1980年获四川省科技成果二等奖 “电气化铁道多微机远动实验装置”被鉴定为国内首创、 填补国内空白，并于1987年获四川省科技进步一等奖， 1988年获国家科技进步三等奖、打破了日本专家的预言 “川黔线牵引供电微机监控系统 ” （1989年）为世行 贷款、国际中标项目、是我国第一套国际中标的国产远 动系统，它的中标标志着国外同类产品对中国市场的垄 断局面从此被打破，同时也标志着由钱清泉教授的微机 远动系统达到了国际先进水平
（2）远动系统的原理框图
（3）远动系统的功能结构框图
3、远动系统的基本构成
（1）控制中心 主站、控制 端 or 调度 端，CC 包括主机、 备用主机、 人机接口、 模拟盘、通 讯装置、网 络等设备。
（2）通信通道
传输介质包括音频 实回线（电话线） 、光纤、电力载波 、无线电等。
远动通道示意图
提高系统的自动化水平，大大提高生产效率;
及时采集系统信息，随时掌握系统运行状态，提高了系统
运行的安全性和可靠性; 及时发现故障、及时处理故障，有效缩短故障处理时间， 减少故障损失； 减小了操作人员的劳动强度，保证第一线人员的操作安全; 减少不必要的人工浪费，达到减员增效的目的; 为变电站无人职守、以及智能电网提供必备的技术手段和 装备……
三、常用的远动信道
远动系统监控中心的发展－分类
（1） 第一/二代 SCADA系统
缺点:
1 软件之间的耦合程度高， 系统难于扩展、维护； 2 软件依赖于硬件平台，不 能实现资源重用； 3 容错性差，局部故障影响 整体； 4 系统开放性差。
通讯 设备 主机 A 主机 B
切换装置
通讯 设备
（2） 第三代 SCADA系统
(5)地铁、轻轨电力系统,列车信息自动采集系统
3、监控系统的分类及基本结构
（1）数据采集系统 DAS（Data Acquisition System）
（2）操作指导 OG（Operation Guide）
（3）直接数字控制系统DDC(Direct Digital Control)
计算机通过数字输入通道采集被控对象的各参数，经过一定 的控制规律运算后得到的结果，再经过数字输出通道，直接作 用于被控对象，使各被控参数符合所要求的性能指标。 优点: 灵活性大。只要改变相应的程序,改变控制规律。
——目前普遍采用
从硬件设计上划分：
片级设计：用户根据自己的要求选用不同种类的微处 理器片、存储器片、输入输出片等联成各自的系统。 模块级设计：直接采用单板机或软硬件结合的多功能 集成模块构成用户系统。
系统级设计：直接使用具有完整的硬件和软件结构的 微型机系统，适当配置一些接口电路，构成系统。
循环传输模式CDT（Cyclic Data Transmission）方式：以被
控端为主，被控站的远动信息按规约规定组成帧，再编排帧 的顺序，周期性地以循环方式向调度端传送。信息传送是周 期性的，发端不顾及收端的需要，也不需收端给以回答。
问答传输模式Polling（查询）方式：调度端与被控端采用一 问一答的方式进行通讯。调度端需要主动向被控端发送查询 报文，被控端按调度端的查询要求发送回答报文。要保证调 度端发问后收到正确的回答，必须保证有上下行信道。
• 本课程以现有的第三代远动系统为例，介绍其功能 和工作原理。
3、远动监控系统的基本概念
（1）监控系统
凡是基于计算机的生产过程的监视、监测、控制、 管理的系统都可称之为监控系统。
（2）远动技术
监控系统调度端（控制中心）与执行（被控）端之 间实现遥控、遥信、遥测、遥调、遥视技术的总称。 （3）遥控 YK：（Romote-Control, Telecontrol） 从调度端发出命令以实现远方操作和切换。如开 关的“分”、“合”、故障信号的复归等。
——实现生产过程的远程数据采集、远程监视以 及远程控制的系统，称之为远动监控系统。
发电—输电－配电－用电
电力调度中心（控制中心）
电力变电所
监控系统的基本功能:
测量功能 控制功能 报警功能 指示功能 数据传输 网络功能
累加功能
事件顺序功能
远动监控系统的作用：
电力系统关键设备之一 ——智能电网的基础 ——核心课程
（4）监视控制系统SCC （Supervisory Computer Control）
监督计算机根据生产过程的参数和数学模型计算参数 的最佳给定值，作为模拟或数字调节器的给定值。
（5）分级控制系统 HC ( Hierarchy Control)
（6）集散控制系统 DCS(Distributed Control System)
我校电气化铁道远动技术的成就
“PTS－1牵引供电调度仿真与培训装置”属国内首创， 1996年获铁道部科技进步三等奖 广深线电力监控系统。于1998年获铁道部科技进步二等奖 牵引变电所安全监控和综合自动化。于2002年通过铁道部 鉴定，2004年获中国铁道学会科技进步二等奖 铁路供电SCADA系统。于2003年通过四川省科技厅鉴定 电力配电自动化系统。于2004年通过四川省科技厅鉴定
远动监控技术
西南交通大学电气工程学院
第一章 绪论
本章主要回答以下几个问题:
1、远动监控系统是什么？有何作用？ 2、远动监控系统的发展怎样？ 3、远动监控系统基本概念、基本构成是什么？ 4、电气化铁道远动监控系统与电力系统的远动 监控系统相比，有何特点？
1、远动监控系统是什么？
人工—自动－无人值守
服务器 客户机 客户机
人机接口
通信设备
外设
缺点:
1、系统中客户与服务器之间的通信协议（应用层协议） 依赖于不同的厂家，不同厂家开发的软件或硬件难于实 现集成； 2、服务器是整个系统的瓶颈。
（3） 第四代 SCADA系统
目前正在发展的是第四代：
• 第四代---基于信息化的远动系统
主要特征是采用Internet技术、Agent技术、自律分布系统技 术ADS、面向对象技术、组件技术以及JAVA等技术，实现 SCADA系统与其它信息系统的增值集成，实现控制和管理 过程的综合化、智能化。 具体特征：1、变（配）电所采用综合自动化系统； 2、控制中心采用综合调度； 3、以上新技术的采用等。
我校研制的远动系统主要业绩分布图
我校电气化铁道远动监控技术发展历程
市场占有率： >75%
2、远动监控系统的发展—分类
• 第一代---布线逻辑式（继电器式、晶体管式、集 成电路的远动装置） 特点：所有功能由硬件电路完成。按预定的要 求进行设计、使构成装置的各部分电路按固定的时 间顺序工作来完成预定的功能。 • 第二代---软件化的远动装置：功能由计算机硬件 和完成指定功能的软件（加工程序）来实现，对程 序进行修订，就能够改变系统的功能。 • 第三代---基于PC机和网络技术的远动系统（客户/ 服务器结构）