电力科学交流采样

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1、交流采样技术,东北电力科学研究院 宋进良,一、内容提要 1、交流采样的原理 2、远动规约简介 3、数据修约 4、校验规范及管理,第一部分 交流采样原理,交流采样测量装置的定义 交流采样测量装置是将工频电量量值电流、电压、频率经数据采集、转换、计算的各电量量值（电流、电压、有功功率、无功功率、频率、相位角和功率因数等）转变为数字量传送至本地或远端的装置。 交流采样测量装置：采用交流采样测量技术的远动终端设备、智能化单元、厂站测控单元、功角测量装置、高压检测设备、保护测量一体化装置等测量控制装置。,P/Udc,直流 采样 RTU,Q/Udc,U/Udc,I/Udc,主站系统,U(t),I (t),

2、直流模拟量,直流模拟量,直流模拟量,直流模拟量,数字量 P、Q、U、I,A/D,远动通讯规约,交流采样RTU,测量 单元,中央 通讯 单元,数字量 P、Q、U、I,内部通讯协议,U(t),I (t),主站系统,数字量 1、2、3、4,远动通讯规约,变电站,数字通信线,调度中心,直流采样,交流采样,交直流采样对比 交流采样： 测量精度高、速度快，准确度完全取决于其内部采样模块及数据处理模块的速率和精度。 直流采样： 受变送器的精度和稳定性的影响。准确度取决于变送器的准确度及A/D转换的精度。,现场常见交采装置,应用现状 交流采样测量装置是厂站自动化系统中的测量部分，因其直观的数字显示、准确的测量

3、量值、数字技术的应用已广泛应用于各发供电企业；它代替了传统的电测量指示仪表和变送器，在电力系统中的应用越来越广泛。,自动校验方法,交流采样RTU,测量 单元,中央 通讯 单元,数字量 P、Q、U、I,内部通讯协议,U(t),I (t),主站系统,数字量 1、2、3、4,远动通讯规约,交流采样校验装置,显示单元,通讯,通讯,第二部分,远动规约简介,远动规约（协议）,远动规约（协议）是在远动系统中，为了正确地传送信息，必须有一套关于信息传送顺序、信息格式和信息内容等约定。这一套约定称为规约（协议）。 在国际上有多种远动规约，从传输远动信息的方式上归结为两种： 一种是循环数据传输方式 Cyclic

4、Digital Transmit (CDT) 一种是询问方式也叫问答方式 Polling,远动规约（协议）的特点,CDT方式，远动设备将远动信息按约定的先后次序排列并依次循环向调度中心发送。 Polling方式，其特点是由调度中心主站端主动地按顺序依次“询问”各厂站的信息；厂站远动设备仅在被受到主站端“召唤”时，才能够“回答”即送出自己的信息。,遥信：主要是指远程测试开关的当前状态，如是否合闸，是否储能等。 遥测：主要是指远程遥测线路上的电压、电流、功率等量值。 遥控：主要是指对远程的一些设备进行远程控制。 遥调：主要是指对远程的设备进行远程调试。,交采自动校验中常见规约,Polling工作方

5、式与自动检定 Polling方式为问答式，即主站问，从站答。Polling方式通讯规约种类较多，各规约之间虽有区别，但一段工作方式类似。,主站,RTU,问,答,IEC870-5-103规约简介,本标准提供了继电保护设备（或测控设备）的信息接口规范。本标准适用于将继电保护和测量控制功能组合在一个设备内，只有一个通讯口的设备的信息接口，以及继电保护和测量控制功能分别由不同设备完成其功能的设备的信息接口。本规约属于问答式规约。在任何情况下，子站都不准主动向主站发送信息。,交流采样检测系统通讯,交流采样 校验装置,交流采样 RTU,IP地址 装置地址 端口号 遥测点号,型号 技术指标 端口号 COM口

6、,上位机软件,标准装置厂家,RTU厂家,RS232,RS485,103规约报文格式简介,1固定帧长帧格式,2可变帧长帧格式,控制域的定义：,初始化: 主站: 10 60 03 63 16 子站: 10 20 03 23 16 主站: 10 7a 03 7d 16 子站: 68 15 15 68 28 03 05 81 04 03 a0 03 02 41 42 42 20 20 20 20 20 0b 42 05 0b 1f 16 召唤1级用户数据: 主站: 10 5a 03 5d 16 子站: 68 12 12 68 28 03 02 81 01 03 a0 5a 01 00 00 0d 00

7、 ab 74 22 02 00 fd 16 召唤2级用户数据: 主站: 10 5b 03 5e 16 子站: 68 0a 0a 68 08 03 03 01 02 03 a0 90 70 17 cb 16,报文实例,继电保护设备向控制系统传送的帧中功能码的定义：,MODBUS简介,以下例子是读取17号从站模出点0107-0109的状态。应答数据高字节在前。107是555，108是0，109是100。,第三部分 数据修约,测量误差及其表示方法,1绝对误差及其表示法 绝对误差定义为测量结果与被测量的真值的差值。 由于真值A0是一个理想值，是不可知的。实际应用时，常用精度高一级的标准器具的示值作为实

8、际值来代替真值。 与绝对误差大小相等、符号相反的量值称为修正值。,2相对误差 定义为绝对误差与读数值的百分比。 3引用误差 定义为绝对误差与测量仪器满度值的百分比。,准确度等级与误差极限,交流采样测量装置的误差计算，规定使用引用误差概念计算其误差。 目前常用的交流采样设备有0.1，0.2，0.5，1.0等多个等级,交流采样设备按下列规定进行修约,数据修约方法,1、按末位数为1的整数倍修约（RTU等级为0.01级、0.1级、1级等） 确保保留的位数 要保留的下一位数与5比较 （1）5进位 （2）5舍去 （3）=5 看当前位（奇数进位，偶数舍去） 例：数据 1.046 0.083 2.997 1.

9、055 1.045 修约 1.05 0.08 3.00 1.06 1.04,数据修约方法,2、按末位数为2的整数倍修约（RTU等级为0.02级、0.2级、2级等） 确保保留的位数 看保留位 （1）偶数：后面数舍去 （2）奇数 a.奇数后有数，进位。 b.奇数后为0，修约后取最近能被4整除的数值。 例：数据 0.016 0.049 2.030 1.088 0.011 修约 0.02 0.04 2.04 1.08 0.02,数据修约方法,3、按末位数为5的整数倍修约（RTU等级为0.05级、0.5级、5级等） 确保保留的位数 看保留位和下一位 ，舍在一起记为a, （1）a 25，舍去。 （2）a

10、75，进位。 （3）25a75,变为5. 例：数据 0.247 1.369 2.786 0.215 0.275 修约 0.25 1.35 2.80 0.20 0.30,举例分析,RTU精度：0.5级 计算修约误差,计算RTU误差： =,数据修约：0.060 0.05,第四部分 校验规范及管理,引用标准 交流采样测量装置检验规范和作业指导书 Q/GDW 1402006 交流采样测量装置运行检验管理规程 GB/T 137292002 远动终端设备 DL/Y 6301997交流采样远动终端技术条件,适用范围 本规程适用于国家电网公司系统中各电力调度、生产、试验以及从事交流采样技术的科研、设计、制造等

11、单位。接入电网运行的发电厂、变电所（不论管理形式和产权归属）、小电网等的交流采样测量装置的运行检验管理应遵守本规定。,电力系统使用的交流采样测量装置，在出厂前应按照规程规定项目进行检验并出具检验报告。验收应邀请对该装置有调度管辖权的调度机构技术人员参加。 检验的过程、方法、设备、环境及人员资质应符合相关标准、规定，供货厂家应该提供检验方法和真实、详细的检验记录，并由验收各方签字后存档。为便于检验，交流采样测量装置应具有维护监视接口并带有校验接口。,出厂检验,投运前检验,交流采样测量装置在完成现场安装调试投入运行前，必须经有资质的检验机构进行检验，检验项目按规程规定。 投运前检验采用虚负荷检验方

12、法进行。对规程规定的检测点应进行全部的检验，检验合格率全合格的产品方可投入使用。,周期检验,（1）已经投入运行的交流采样测量装置，按投运日期制订周期检验计划，确定检验时间。 （2）检验宜结合一次设备检修进行。 （3）测量点检验率应为100%，对不合格测量点的装置应进行调整，调整后仍不合格的检验装置应及时更换。,周期检验项目,1、外观检查 2、电流基本误差 3、电压基本误差 4、有功基本误差 5、无功基本误差 6、超越定值传送 7、通道监视 8、信息交换 9、响应时间,检验条件 正常情况下，检验环境条件宜不超过下列范围： a、环境温度：+15C+35C b、相对湿度：25%75% c、大气压力：

13、86kPa 106kPa,基本检验设备 a、数字万用表； b、多功能标准表或现场校验仪； c、标准校验装置； d、钳形电流表。,标准检验装置的要求,标准装置一般应提供与交流采样测量装置的通讯接口，以实现对不同通信规约的交流采样测量装置的各工频电量的自动校验，校验数据应能保存及导出。, 必须具备自动检验功能； 必须具备灵活、便利的手动校验功能； 提供相应的数据管理软件功能； 原始记录数据应提供多种数据导出功能；,标准检验装置的检定 标准检验装置应定期送上一级计量检定部门进行检定，其检定周期为一年。,校验交流采样测量装置时所用标准装置应符合国家对计量器具制造的相关 要求， 其主要技术指标应符合表1

14、和2 的规定。 表1 校验交流采样测量装置的标准装置,标准装置的技术指标,表2 标准检验装置的稳定度,标准仪表应有足够的标度分辨力，使所取得的数值等于或高于被测量准确度等级的1/5。,检验方法 1、交流采样测量装置检验工作应严格按照国家、行业及电网公司有关电业安全工作规程执行。确保工作票制度、工作许可制度、工作监护制度、工作间断和转移及终结制度的执行，按安全操作步骤要求开展工作。,2、维护终端或当地显示装置及主站上读到的数据是经过超越定值判断后的数据，检验开始前应把超越定值设置为零，以保证数据的刷新频率和数据的准确度。,外观检查 交流采样测量装置的外壳上应有明显的标志和符号，且符合国家标准有关

15、规定：包括制造厂家或商标、制造厂的产品型号和名称、出厂编号、准确度等级、被测量范围、辅助电源值、被测量种类和线路数、试验电压等。,绝缘电阻测量 选用相应电压级别的绝缘电阻表测量，测量时间不少于5s。测量整机对地绝缘电阻时，对弱电回路应采取防护措施，如短接有关电路等。,交流采样测量装置正常试验大气条件下的绝缘电阻的应符合下表的要求。 绝缘电阻的要求,注：与二次设备及外部回路直接连接的接口回路绝缘电阻采用Ui 大于60V的要求。,基本误差的检验 基本误差检验采用虚负荷方法进行。,离线（虚负荷）校验 使用标准校验装置（标准源）对现场运行的交流采样测量装置实施在离线状态下的虚负荷校验。 这种方法适用于对新投入运行的交流采样测量装置校验、亦适用于周期校验时对基本误差的全面校验。,在线（实负荷）校验 使用标准测量装置对现场运行的交流采样测量装置实施在运行工作状态下的实负荷在线测量比较。 这种方法适用于比较当前运行状况时某一点的误差。,电压、电流基本误差检验,保持输入量的频率为50Hz，谐波分量为零，依次施加0%，20%，40%，60%，80%，100%，120%的交流电压或交流电流，读取标准装置中输入值Vi、Ii，同步读取交流采样测量装置测量值Vx、Ix。分别由（1）、（2）式计算出其基本误差Eu和Ei。