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1、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
2、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 pow
3、er 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 structur
4、e 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 situa
5、tion 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
6、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 31.1国内外RTU发展现状31.1.1国外RTU的发展现状 31.1.2国内RTU的发展现状 31. 2论文主要内容 5第二章RTU系统方案的构建62.1电力参数的测量 62.1.1交流电参量的采样方法 62.1.2采样点数
7、的选择 72.1.3基于快速傅立叶变换FFT的电量测量原理 82.1.4频率的测量 92.1.5电流、电压的测量 92.1.6电功率、功率因数的测量 102.2 RTU的基本功能 112.3微处理器的选择 122.3.1数字信号处理器的主要特点 122.3.2 DSP芯片的选取 132.3.3锁相环同步及频率采样电路 132.4通信方式的实现 142.5系统的总体方案 15第三章RTU系统的硬件电路设计 173.1信号测量模块的电路设计 173.1.1电压和电流采集电路 183.1.2锁相环同步及频率采样电路 203.1.3开关量与脉冲量的采集 213.2通信主控模块的电路设计 223.2.1
8、 CAN 接口电路 233.2.2串行通信接口电路 243.2.3显示和键盘接口电路 253.2.4 LF2407A的EEPROM扩展及SRAM电路的设计 26第四章RTU系统的软件设计284.1系统软件的总体设计思想 284.2信号测量模块的软件设计 284.2.1 A/D转换子程序的设计 304.2.2频率测量程序的设计 304.3通信主控模块的软件设计 314.3.1 CAN接口子程序的设计 324.3.2人机接口子程序的设计 344.4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
9、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,全 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。L
10、SA678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
11、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
12、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 心，对电网的电流、电压进行直接交流采样，经软件运算获得各种电气量。其特点是采 样中间环节少，精度高，稳定性好。目前在电网中投运的RTU基本上都采用了这种技术。3.90年代中期，随着计算机技术、网络及通
13、信技术的飞速发展，采用按间隔为对象 设计保护测控单元，各种分散式变电站自动化系统相继研制成功和投入运行。采用分层 分布式的系统结构，形成真正意义上的分层分布式自动化系统。这个阶段内的RTU是在 现有的RTU的基础上正在研制的新一代的分布式RTU。其特点是融站内监控功能、信号 采集、远动功能以及保护信息为一个统一整体的综合自动化系统，这也是我国变电站自 动化技术发展的方向。目前在我国电力行业实际使用的RTU有多种类型，但主要有两类，一是集中式微控 制型RTU,另一种为分布式、多CPU的RTU。集中控制式RTU的主要特点是用一个CPU 管理所有RTU的工作，价格便宜，但有严重缺陷，如：标准化程度低
14、，很难与其他家的 产品兼容；结构单一，扩展性差：CPU重，因而容易造成系统瘫痪，可靠性差；实时响 应性差，遥信分辨率低；调试复杂，维护困难。由于集中式RTU所存在的上述缺点，已 经不能适应现代电力系统自动化对实时性、扩展性、准确性及可靠性的要求，正逐渐被 新一代功能分布、多CPU、模块化的RTU所替代。新一代RTU具有如下一些特点.1. 采集数据对象的不同，将不同的功能（如遥测、遥信、开关量、脉冲量等分配在 不同的模块上完成。各个模块均有单独的CPU控制，并可通过信道与其他模块联系。2. 功能可以根据需要进行扩展。3. 由于多个CPU共同负担RTU的工作，提高了系统的数据处理能力，响应速度加快
15、， 分辨率提高。4. 抗干扰能力提高，可靠性增强，调试简单，维护容易。总之，功能分布式RTU与集中式RTU相比，在功能和性能上都有质的飞跃，但仍有 不足，主要体现在以下几个方面：标准化程度低，兼容性差；稳定性和抗干扰能力还不 够。为了解决这个问题，近些年人们提出了总线型结构的RTU。通过引入开放式网络总 线，将RTU分布在现场的各个模块联系起来。它有以下几个特点：利用串行总线可以实 现测控模块的就近安装，减少布线；由于总线的开放性，因而组网灵活，产品标准化程 度高可实现方便互联，容易与变电站自动化系统组成一体。另外，由于变电站内继电保护、监测、控制、计量和事故记录等方面使用基于微处 理器的智能电子器件记IED已越来越广泛，随着智能电子器件见口在变电站中的普遍使 用，使用现场总线连接各IED的变电站自动化也就是必然趋势。只有这样，才能确保变 电站自动化系统可以实现不同生产厂家的设备之间地互联以及互操作，给用户带来极大 方便。基于上述原因，具有开放式结构的现场总线在变电站自动化系统领域中正引起人们 越来越多的重视，也成功地开发出许多应用产品。1.2论文主要内容为了解决目前远动终端产品响应速度慢、处理能力差等问题，本文在研究电力系统 电力参数指标及测量算法的基础上，提出一种基于DSP和CAN总线的分布式变电站RTU 的设计方案。论文的主要研究内容为：1. 通过研究交流电参量的采样方法
