远动技术在电力系统中应用的现状与发展

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1、目录摘要1一、概述 2（一）远动系统的概念2（二）微机远动系统的意义3二、微机远动系统的原理5（一）微机远动系统的组成5（二）计算机远动系统的基本组成6（三）远动系统的分类7三、调度端结构的设计 8（一）调度端功能 8（二）调度端硬件的设计8（三）调度端软件的设计9（四）系统抗干扰的设计10（五）变电站抗电磁干扰的设计 11（六）故障自动检测程序12四、远动系统存在的问题及未来发展方向16（一）存在问题 16（二）发展方向 18总结20致谢21参考文献 22摘要远动技术是调度端（监控主站）与各执行端（被控端）之间实现遥控、遥调、遥测、 遥信技术的总称。远动系统主要由调度端、执行端、通信信道组成

2、，在电力系统中得到了广泛的应用。 本文主要设计了调度端的结构（硬件和软件的设计），系统中的抗干扰措施，系统存在的 问题以及解决措施等内容。随着科学技术的发展，远动技术已经形成一门独立的学科。由于生产过程自动化程度 日益提高，人们不断谋求对生产过程，特别是对处于分散状态的生产过程的集中监视、控 制和统计管理。为适应上述目的，远动技术在电力系统、综合自动控制理论、计算机技术 和现代通信技术的基础上迅速发展起来。关键词：远动系统；调度端；抗干扰；执行端一、概述（一）远动系统的概念远动系统（Telecontrol System,有时也称为RemoteControl System）在基本设想方 面，在应

3、用场合和完成其特定的任务方面都有着繁多的种类，各自有着不同的特征。有的 可能是一个很简单的单一对象控制；有的可能是一个很大的综合系统。不管怎样,远动系 统具有远距离的在人（或者机器）和机器之间交换信息的机能。为了保证供电系统运行的可靠性和经济性,调度所必须及时地掌握系统的实际运行情 况。所以,从调度工作出发,一方面需要收集信息,要求变电所将断路器的位置信号、事 故信号及主要运行参数等能迅速、正确、可靠地反映给调度所；另一方面,调度所切实了 解到系统的运行情况并进行判断处理后,应对变电所（包括分区亭和开闭所等）下达命令, 去直接操作某些设备或调整某些参量,或去完成实时控制的任务。为了完成变电所与

4、调度所之间远距离信息的实时自动传输,必须应用远动技术,采用 远动装置。简单地说,远动技术即是调度所与各被控端（包括变电所等）之间实现遥控、遥 测、遥信和遥调技术的总称。由远动装置在调度所和变电所之间充当传送各种信息的桥梁。 其示意图如图 l-1 所示。采用远动装置对于监视和控制系统的运行是一个十分有利的工具。 它是实现系统实时调度和进一步实现调度综合自动化的基础。传统远动装置的主要功能是 遥控、遥调、遥测和遥信。图 1-1 电气化铁道远动系统YK遥控.YX遥信YC遥测.YT遥调总之，远动技术已经为国民经济各部门及国防部门所需要。尽管它的历史不长，但发 展速度很快。最早使用的远动装置是有接点式装

5、置，它的主要元器件是继电器。随着新型 电子器件的出现，以晶体管为主要元件的无接点式远动装置相继出现。随之而来的是由集 成元件构成的全集成电路装置的诞生，上述各型装置都属于布线逻辑装置，它们按预定的 要求进至设计，使构成装置的各部分逻辑电路按固定的时间顾序工作，以完成预定的功能。 这些装置属于硬件式的装置，不能随意进行功能的扩展。为了提高装置的灵活性和可扩性， 以适应多种用户的不同需要，人们又研制出了软件化的远动装置。如初期的微机远动装置， 以及目前广泛使用的微型计算机远动装置（简称微机远动）等。软件化的远动装置和布线逻辑远动装置的主要区别如图 12 所示。布线逻辑远动装置 的逻辑电路中有一套时

6、序电路，由它控制其余逻辑电路按时序工作，从而使输入的待处理 信息（如遥信对象的状态量、要发送的遥控命令等 ）变成处理好的信息（如遥信信号、遥控 指令等）。由于这种装置处理工作全部在逻辑电路中自动进行，要改变处理要求必须重新 进行电路设计。而软件化远动装置除硬件外，还包括软件部分。整个装置的工作由输入的 软件加工程序控制。当需要改变处理要求时，只需对程序进行修订。即使需要增加硬 件，由于各部分电路是通过总线相互连结，扩展也很方便。因此软件化远动装置更具有灵 活性和可扩性。随着微型计算机技术的发展和普及，软件化远动装置中以微机远动装置占 绝对优势。从硬件设计上进行划分，微机远动装置的发展经历了三个

7、阶段：片级设计；板级或模 块级设计；系统级设计。片级设计是指用户根据自己的要求选用不同类的微处理器片、存 贮器片、输入输出片等联成自己的系统。板级或模块级设计则是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。系统级设计是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，即可更方便地构成一个满足用户要求的系统。显 而易见，随着徽型计算机生产技术的发展，微机远动装置硬件的设计越趋简单。(a) (b)图 12 硬件远动装置和软件化远动装置的区别（二）微机远动系统的意义远动系统的主要模块：一是集中监视，提高安全经济运行水平。正常状态下实现合 理的系统运行方式。事故时，及

8、时了解事故发生和范围，加快事故处理；二是集中控制， 提高劳动生产率。调度人员借助远动装置进行遥控或遥调，实现无人化或少人化，并提高 运行操作质量，改善运行人员的劳动条件。电力系统采用远动装置，实现集中监视和控制，可以保证供电质量，提高可靠性和减 少维修费用。其经济效益是很明显的，因而在一些技术先进国家的牵引供电设备中广泛采 用远动装置。此外，列车运行、石油开采、煤田、农田灌溉、给排水系统、大工厂及联合 企业、气象宇航原子能的应用以及军事目标的控制等，或是由于控制对象远离控制点，或 是由于被控对象有危险不宜接近，均需采用远动技术。而且，随着技术的发展，需采用远 动技术的领域和场合更加日益广泛。总

9、之，远动技术已经为国民经济各部门及国防部门所 需要。尽管它的历史不长，但发展速度很快。二、微机远动系统的原理（一）微机远动系统的组成以微型机为主构成、以完成常规“四遥”功能为目标的监视控制和数据采集系统，简 称为微机远动系统，即 SCADA 系统（Supervisory Control and DataAcquisition System）。 这种远动系统的被控端简称为远方终端，即RTU（Remote Terminal Unit）。由于计算机的 运算速度越来越快、功能越来越强，使得微机远动系统除了完成常规的“四遥”功能外， 还可完成许多其它的数据处理和管理功能，如根据需要，编制各种不同的图形、

10、报表，可 提供复示终端，可与其它系统联网等功能，还可提供操作人员的在线培训、防误操作以及 辅助决策等功能。因此，具有这些扩展功能的微机远动系统，我们称之为微机调度自动化 系统（Dispatching Automation System），也简称为微机监控系统（SupervisoryControl System）。最简单的远动系统包括三个部分：命令（远动信息）的产生、命令的传送以及命令的接 收。远动系统的发送端设备就是命令的产生部分，远动系统的接收端设备就是命令的接收 部分，而命令的传送部分就是远动系统的信道。从结构上讲，远动系统与一般自动化系统 之间最大的区别就在于信道的存在。由于远动系统中存

11、在着信道，那么被传达的命令也应 该被转换成适合于在信道中传送的最好形式。这种形式往往与一般自动化系统中命令的形 式有很大区别，因此在远动系统中就需要一些特殊的转换设备来转换命令。由于距离较远, 再加上信道的存在，远动系统在结构上就存在着一定的弱点，即易受外来的干扰，降低了 命令的准确性和整个系统的可靠性。当所需传送的命令愈多、系统愈复杂时，信道的结构 也就愈复杂，这个弱点也就愈突出，并且信道的成本也愈高。因此，需要有一系列的措施 来保证系统的正常、可靠和经济地运行。远动系统的结构是千变万化的，但基本原理是类似的。图2-1给出了远动系统原理框 图。YK, VT aA1 11 Yt,YT勒 趴YC

12、-.详b干 扰 细 律 码11111II111i1IIi iiH制ft*上打依点F1示11P远就號置戲控崛I图2-1远动系统原理框图我们把进行控制的一侧称为控制端（调度端，即Cc），把被控制的一侧称为被控端（执 行端，即RTU）。这两端由信道连接起来，从控制端向被控端发送的数据称“下行”数据； 反之，从被控端向控制端发送的数据称“上行”数据。设在调度所的控制端要将遥控、遥 调命令送到被控端去执行，遥控或遥调命令经编码编成数字信号。在远动系统中传送的信 号，在传输过程中会受到各种干扰，可能使信号发生差错。为提高传输的可靠性，对遥控、 遥调的数字信息要进行抗干扰编码，以减小由于干扰而引起的差错。由

13、于数字脉冲信号一 般不适宜直接传输，例如利用电话线路作为信号传输的通道时，线路的电感、电容会使脉冲信号产生很大的衰减和变形，所以要用通信设备部分的调制器把数字脉冲信号变成适合 于传输的信号，如变成正弦信号传输。这样，控制端就把经过调制后的遥控、遥调信号发 送出去，送到被控端接收。接收端首先用通信设备中的解调器把正弦信号还原成原来的数 字信号，再经抗干扰译码进行检错，检查信号在传输过程中是否因干扰的影响而发生错码。 检查出错误的码组就拒绝执行，正确时则遥控、遥调译码后分别执行。对遥测、遥信，被控端则是发送端，而控制端则是接收端。被控端要将遥测、遥信量 送到控制中心去显示或记录。遥测量是电量或非电

14、量，经过变送器后，通常变成05V的 直流模拟电压，输入模数转换器。模数转换器将输入的模拟电压转换成数字量，进行遥测、 遥信编码。而遥信是开关量，可以直接编码。再进行抗干扰编码后，经调制后发送出去， 送到控制中心接收端经解调和抗干扰译码进行检查，检查出错的码组就放弃不用，正确的 码组则分别去显示或指示。由于距离远而使通信部分的投资费用增大，而控制中心和变电所等被控端之间需要传 送的信息又较多，为了使同一信道传送更多的信息，充分发挥信道的作用，就需要采用多 次复用的办法。目前有按频率和时间划分的两种制式，简称为频分制和时分制。在频分制中，各种远动信号是用不同频率的信号来传送的，例如用频率fl、f2

15、、 fn分别代表以种不同的信号，这些同频率信号可以在同一信道中同时传送。为了使传送的 各种远动信号互不干扰，在发送端和接收端都设有通带频率滤波器。在时分制中，待传的远动信号是按规定的时间先后顺序，依次在信道中逐个传送。例 如有一个断路器位置状态信号需要传送，可以先送第一个断路器位置状态信号，再依次送 第二个。第三个等等。一 如上所述，远动技术是将供电系统的数据、命令从一端传送到另一端去控制执行、显 示或记录。（二）计算机远动系统的基本组成计算机远动系统的主要任务是对物体和各种过程实时进行远距离监控与调度。被控端KRTU1H- L信号转换装胃1被揑端_ 信号轄换装置21通宿信道一鬧就1蓿号转换装野图2-2远动系统结构示意图远动系统的组成由现场信息转换与控制机构、远动终端RTU、通信信道、调度端四大 部分组成。1、现场信息转换与控制机构现场信息转换包括需要测量对象信息的转换与放大和被控对象的执行机构两部分。远 动终端只能采集和接收符合要求的电信号，而测量对象则往往还有非电信号的物理量，如 压力、水速、温度等。因此，由传感器将