1、第3章變電站自動(dòng)化系統(tǒng),第3章 變電站自動(dòng)化系統(tǒng),3.1變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展 3.2變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的功能及結(jié)構(gòu) 3.2.1變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的主要功能 3.2.2 變電站自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 3.2.3 變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的層間通信 3.3遠(yuǎn)動(dòng)終端RTU簡(jiǎn)介 3.3.1 RTU的概念及分類(lèi) 3.3.2 RTU的結(jié)構(gòu)及工作過(guò)程 3.3.3 RTU各組成部分的硬件結(jié)構(gòu)及處理方法,3.1變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展,傳統(tǒng)的變電站的二次回路是由繼電保護(hù)、測(cè)量?jī)x表、自動(dòng)裝置、遠(yuǎn)動(dòng)等各類(lèi)裝置組成的。這些裝置各自獨(dú)立設(shè)置，自成系統(tǒng)，且按專(zhuān)業(yè)分工由不同的人員管理。因此，存在各類(lèi)裝置間功能相互覆蓋，部件重復(fù)配置，二次接線復(fù)

2、雜，需大量地敷設(shè)二次電纜以及維護(hù)工作量大等問(wèn)題。 20世紀(jì)80 年代，微機(jī)化的保護(hù)、監(jiān)控裝置逐漸替代了傳統(tǒng)的電磁式或靜態(tài)二次設(shè)備。盡管這些微機(jī)化的智能裝置的功能與作用各異，但其硬件結(jié)構(gòu)是類(lèi)似的，并且都包含數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理與遠(yuǎn)傳以及命令執(zhí)行等基本功能。因此，人們提出了變電站自動(dòng)化系統(tǒng)（SA系統(tǒng)）的概念，使一套微機(jī)硬件裝置完成更多的功能，并且所有的裝置通過(guò)通信接口聯(lián)系在一起，形成一個(gè)集成的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，以避免重復(fù)配置，簡(jiǎn)化二次回路。,早期的SA系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單，各類(lèi)微機(jī)智能裝置，如保護(hù)、故障錄波等，基本上是單獨(dú)設(shè)置的，只不過(guò)是通過(guò)RTU數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)接口或者是專(zhuān)用的通信處理機(jī)，實(shí)現(xiàn)與調(diào)度中心的通信聯(lián)系，沒(méi)有

3、做到真正意義上的系統(tǒng)集成與優(yōu)化設(shè)計(jì)。直到20 世紀(jì)90年代，隨著微機(jī)智能裝置功能更加完善以及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，SA 系統(tǒng)集成技術(shù)有了實(shí)質(zhì)性發(fā)展，進(jìn)入了綜合自動(dòng)化發(fā)展階段。,變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)，指的是利用現(xiàn)代微電子、計(jì)算機(jī)、通信及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將變電站的繼電保護(hù)、測(cè)量?jī)x表、自動(dòng)裝置、遠(yuǎn)動(dòng)、信號(hào)系統(tǒng)等二次設(shè)備的功能進(jìn)行組合和優(yōu)化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)變電站的保護(hù)、監(jiān)視、控制及協(xié)調(diào)，以提高變電站運(yùn)行、管理水平。,經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)日趨成熟?，F(xiàn)在，我國(guó)新建的 110kV、35kV變電站基本都采用了綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用就地安裝的面向一次設(shè)備的保護(hù)、監(jiān)控及通信一體化裝置，通信聯(lián)系也逐步地從

4、簡(jiǎn)單串行接口發(fā)展到各種現(xiàn)場(chǎng)總線或光纖以太網(wǎng)。 變電自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，促進(jìn)了無(wú)人值班管理模式的推廣。在遠(yuǎn)動(dòng)技術(shù)出現(xiàn)之前，由于難以在控制中心及時(shí)了解變電站運(yùn)行狀態(tài)，變電站一般都采用有人值班管理模式。遠(yuǎn)動(dòng)技術(shù)出現(xiàn)以后，人們可以在控制中心，及時(shí)掌握變電站實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)，并進(jìn)行遠(yuǎn)程操作控制，電力部門(mén)開(kāi)始推廣無(wú)人值班管理，以達(dá)到減人增效的目的。,3.2變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的功能及結(jié)構(gòu),3.2.1變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的主要功能 1繼電保護(hù) 包括變壓器保護(hù)、線路保護(hù)、饋線保護(hù)、電容器保護(hù)、母線保護(hù)等。對(duì)于一些重要的一次設(shè)備，如變壓器、超高壓線路等，為保證保護(hù)動(dòng)作的可靠性，仍采用保護(hù)裝置與其他監(jiān)控裝置分開(kāi)設(shè)置的做法；而在

5、保護(hù)功能相對(duì)簡(jiǎn)單的配電網(wǎng)饋線上，采用集保護(hù)及監(jiān)控功能于一體的裝置。這些微機(jī)化的智能裝置均設(shè)計(jì)有通信接口，能夠上傳保護(hù)定值以及采集到的模擬信號(hào)和開(kāi)關(guān)狀態(tài)信息，同時(shí)接收調(diào)度端下達(dá)操作、控制、定值修改等命令。,3.2變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的功能及結(jié)構(gòu),3.2.1變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的主要功能 2數(shù)據(jù)采集及監(jiān)控 這部分功能又稱(chēng)為 SCADA 監(jiān)控功能。采集反應(yīng)變電站實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)的數(shù)據(jù)，包括模擬量（線路電壓、電流、有功、無(wú)功、母線電壓、頻率等）、狀態(tài)量（斷路器狀態(tài)、隔離開(kāi)關(guān)狀態(tài)、變壓器分接頭位置等）、電度量或脈沖量、繼電保護(hù)以及各種自動(dòng)裝置的動(dòng)作信息等。以往數(shù)據(jù)采集及調(diào)度命令執(zhí)行的功能，由專(zhuān)用的遠(yuǎn)動(dòng)終端（RTU）

6、來(lái)完成。在變電站綜合自動(dòng)化里，更多的數(shù)據(jù)采集及控制任務(wù)是直接由保護(hù)、監(jiān)控裝置完成的。,3.2變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的功能及結(jié)構(gòu),3.2.1變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的主要功能 3故障錄波與測(cè)距 記錄系統(tǒng)故障時(shí)電壓、電流的變化、保護(hù)與自動(dòng)裝置動(dòng)作情況，測(cè)量線路故障距離。對(duì)配電系統(tǒng)的 110kV、35kV 變電站，故障錄波功能一般集成在微機(jī)保護(hù)裝置里；而輸電系統(tǒng)變電站和一些重要的配電變電站里，仍然采取安裝獨(dú)立的故障錄波裝置的做法。,3.2變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的功能及結(jié)構(gòu),3.2.1變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的主要功能 4操作控制 主要是斷路器、隔離閘刀、變壓器分接頭等電氣設(shè)備的投切，并具有電腦“五防”操作閉鎖功能，即防帶負(fù)荷拉

7、合隔離刀閘、防止誤入帶電間隔、防止誤分合斷路器、防止帶電掛地線、防止帶地線合閘。 5自動(dòng)控制 包括電壓及無(wú)功控制功能，通過(guò)投切電容器組和調(diào)節(jié)變壓器分接頭位置，控制電壓及無(wú)功潮流，此外還有備用電源自投、低頻低壓減載等自動(dòng)控制功能。 6自診斷功能 系統(tǒng)內(nèi)各單元具備自診斷功能，并能夠?qū)⒆栽\斷信息上傳至當(dāng)?shù)乇O(jiān)控系統(tǒng)或遠(yuǎn)方調(diào)度中心。,3.2變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的功能及結(jié)構(gòu),3.2.2 變電站自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 根據(jù) IEC61850 標(biāo)準(zhǔn)，SA系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)可分成三個(gè)層次： 0 層次：稱(chēng)為過(guò)程層，包括開(kāi)關(guān)、變壓器等一次設(shè)備以及各種互感器、傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)等接口設(shè)備； 1 層次：稱(chēng)為現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)控制單元層（Bay lev

8、el unit），又稱(chēng)間隔層，包括保護(hù)、測(cè)量、控制、以及擾動(dòng)記錄等二次設(shè)備； 2 層次：為變電站層，包括通信處理機(jī)、當(dāng)?shù)乇O(jiān)控主站等。習(xí)慣上，人們將變電站層的設(shè)備稱(chēng)為上位機(jī)或后臺(tái)機(jī)。,3.2變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的功能及結(jié)構(gòu),3.2.2 變電站自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu) SA系統(tǒng)主要有以下幾種結(jié)構(gòu)形式： 1集中式結(jié)構(gòu) 集中式結(jié)構(gòu)指的是集中采集處理變電站數(shù)據(jù)，完成保護(hù)監(jiān)控任務(wù)，其安裝方式是集中組屏。集中式結(jié)構(gòu)具有緊湊、造價(jià)低的優(yōu)點(diǎn)，但功能過(guò)于集中，一旦出現(xiàn)故障，影響面大，且構(gòu)成復(fù)雜、程序設(shè)計(jì)麻煩、難以擴(kuò)展、功能配置不直觀、調(diào)試維護(hù)不方便。,3.2變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的功能及結(jié)構(gòu),3.2.2 變電站自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 目前，

9、SA 系統(tǒng)很少采用集中式結(jié)構(gòu)，只是在一些老變電站的自動(dòng)化改造項(xiàng)目中有所應(yīng)用。圖3-1 所示的是最初開(kāi)發(fā)的以RTU為基礎(chǔ)的變電站自動(dòng)化系統(tǒng)，該系統(tǒng)未涉及繼電保護(hù)，只是在RTU基礎(chǔ)上加上一臺(tái)微機(jī)為中心的當(dāng)?shù)乇O(jiān)控系統(tǒng)，保留原有的保護(hù)、控制屏臺(tái)，是國(guó)內(nèi)變電站自動(dòng)化技術(shù)的第一階段。系統(tǒng)采用一套集中式RTU采集處理變電站數(shù)據(jù)，完成變電站遠(yuǎn)程監(jiān)控功能，通過(guò)采樣信號(hào)繼電器輔助觸點(diǎn)狀態(tài)，監(jiān)視繼電保護(hù)及控制設(shè)備的動(dòng)作情況。,3.2變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的功能及結(jié)構(gòu),3.2.2 變電站自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 圖3-2是在微機(jī)保護(hù)得到廣泛應(yīng)用后的集中式變電站自動(dòng)化系統(tǒng)典型框圖，該系統(tǒng)在變電站控制室內(nèi)設(shè)置計(jì)算機(jī)系統(tǒng)作為變電站自動(dòng)化的

10、心臟，另設(shè)置一數(shù)據(jù)采集和控制部件用以采集數(shù)據(jù)和發(fā)出控制命令。微機(jī)保護(hù)柜除保護(hù)部件外，每柜有一管理單元，其串行口與變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集及控制部件相連接，傳送保護(hù)裝置的各種信息和參數(shù)，整定和顯示保護(hù)定值，投停保護(hù)裝置。此類(lèi)集中式變電站自動(dòng)化系統(tǒng)可以認(rèn)為是國(guó)內(nèi)變電站自動(dòng)化技術(shù)的第二階段。,3.2變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的功能及結(jié)構(gòu),3.2.2 變電站自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 2分層分布式結(jié)構(gòu) 分層、分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖 3-3 所示。分層指的是變電站二次設(shè)備按功能分為變電站層與單元層。變電站層是負(fù)責(zé)當(dāng)?shù)乇O(jiān)控及通信處理的上位機(jī)（由 GPS 同步時(shí)鐘提供對(duì)時(shí)信號(hào)），單元層包括各種保護(hù)、監(jiān)控裝置，兩個(gè)層次之間通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總

11、線或局域網(wǎng)交換信息。所謂分布，指的是將功能分布到不同的單元上去，保護(hù)單元一般是按一次設(shè)備設(shè)置的，而其他測(cè)量、控制、故障錄波等功能單元是集中設(shè)置的。,3.2變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的功能及結(jié)構(gòu),3.2.2 變電站自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 2分層分布式結(jié)構(gòu) 分層分布式系統(tǒng)一般采用集中組屏安裝方式，也有分層組屏方式，變電站層設(shè)備安裝在控制室內(nèi)，而單元層裝置安裝在靠近一次設(shè)備的地方，以減少控制電纜長(zhǎng)度。 20世紀(jì)90年代中前期開(kāi)發(fā)的SA系統(tǒng)一般都采用分層分布式結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)克服了集中式系統(tǒng)功能過(guò)于集中的缺點(diǎn)，但由于二次設(shè)備按功能集中設(shè)置、集中組屏，仍然存在接線較復(fù)雜，調(diào)試維護(hù)不方便的缺點(diǎn)，隨著微處理器及通信技術(shù)的發(fā)展，逐

12、步被分散系統(tǒng)所代替。,3.2變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的功能及結(jié)構(gòu),3.2.2 變電站自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 3分層分布分散式結(jié)構(gòu) 分層、分布、分散式系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱(chēng)分散系統(tǒng)）的單元層裝置面向一次設(shè)備或電氣間隔設(shè)置，并一般是安裝在高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備附近或戶(hù)內(nèi)開(kāi)關(guān)柜上。它可以是保護(hù)和測(cè)控功能合二為一的裝置，亦可是測(cè)控和繼電保護(hù)功能相對(duì)獨(dú)立的裝置。目前35kV及以下電壓等級(jí)的設(shè)備多采用保護(hù)與控制功能一體化裝置；對(duì)電壓等級(jí)更高的重要設(shè)備，往往采取保護(hù)與測(cè)控裝置相對(duì)獨(dú)立的做法。圖3-4為分散式變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)典型結(jié)構(gòu)圖，現(xiàn)場(chǎng)單元通過(guò)通信總線和變電站層上位機(jī)通信。從邏輯上，變電站層的通信處理機(jī)（上位機(jī)）實(shí)際上起到了一個(gè)“虛擬 R

13、TU”的作用，它收集來(lái)自單元層裝置的電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)，發(fā)送給上級(jí)主站，并轉(zhuǎn)發(fā)來(lái)自主站的控制及整定配置命令。,3.2變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的功能及結(jié)構(gòu),3.2.2 變電站自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 目前，國(guó)內(nèi)外開(kāi)發(fā)的SA系統(tǒng)基本都采用分散式結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)型式接線簡(jiǎn)單，可顯著地節(jié)省二次電纜，并且便于維護(hù)與測(cè)試。不過(guò)，對(duì)于戶(hù)外就地安裝的裝置，環(huán)境條件較嚴(yán)峻，性能要能符合戶(hù)外環(huán)境的溫度、濕度、電磁干擾和防開(kāi)關(guān)開(kāi)合時(shí)振動(dòng)影響等條件。,3.2變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的功能及結(jié)構(gòu),3.2.3 變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的層間通信 SA系統(tǒng)的通信連接有生產(chǎn)過(guò)程層與單元層、單元層與變電站層以及變電站層與上級(jí)調(diào)度主站之間三個(gè)層次。 1、生產(chǎn)過(guò)程層與單元

14、層之間的串行通信接口技術(shù) 常規(guī)的單元層保護(hù)監(jiān)控裝置直接接入電壓、電流互感器輸出信號(hào)以及各種開(kāi)關(guān)狀態(tài)信號(hào)，并且將繼電器觸點(diǎn)引出，接入開(kāi)關(guān)操作回路。近年來(lái)，隨著電子傳感器及高速數(shù)據(jù)通信技術(shù)的發(fā)展，這種接口方式正在發(fā)生根本性的變化，人們?cè)谘芯渴褂么型ㄐ沤涌诜绞剑瑢?shí)現(xiàn)過(guò)程層設(shè)備與單元層裝置之間的信息交換。,3.2變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的功能及結(jié)構(gòu),3.2.3 變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的層間通信 SA 系統(tǒng)應(yīng)用的電子式電壓、電流傳感器（ETV、ETA），又叫數(shù)字式傳感器，一般使用電容分壓器、羅果斯基線圈分別測(cè)量一次電壓、電流信號(hào)，然后，通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換，就地將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)輸出。如果使用光纖互感器，則需要將光

15、信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)輸出。,3.2變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的功能及結(jié)構(gòu),3.2.3 變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的層間通信 圖3-5 給出了過(guò)程層設(shè)備與單元層裝置之間串行通信接口電路原理框圖，其中 MU（Merging Unit）是信號(hào)混合單元，它接收來(lái)自同一設(shè)備的電子傳感器的數(shù)字輸出信號(hào)，采集開(kāi)關(guān)量輸入狀態(tài)，然后將多路模擬量與開(kāi)關(guān)量數(shù)據(jù)混合，組裝成一路串行數(shù)據(jù)，通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)向單元層裝置傳輸。MU 還設(shè)計(jì)有時(shí)間同步信號(hào)接口，對(duì)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行精確時(shí)間標(biāo)記，以便單元層裝置對(duì)接收到的采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行同步處理。此外，單元層裝置還要通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)向過(guò)程層下發(fā)各種控制、調(diào)節(jié)命令及設(shè)備配置參數(shù)。,3.2變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的功能及結(jié)構(gòu),3.

16、2.3 變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的層間通信 過(guò)程層與單元層之間的通信方式有點(diǎn)對(duì)點(diǎn)專(zhuān)線以及數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)兩種形式，前者用于過(guò)程層設(shè)備向單元層裝置傳送實(shí)時(shí)采樣數(shù)據(jù)，而后者適用于雙向數(shù)據(jù)交換。 過(guò)程層與單元層之間的串行通信接口技術(shù)，是一項(xiàng)新技術(shù)，正在不斷發(fā)展、完善之中。隨著技術(shù)的成熟以及運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的積累，將會(huì)獲得廣泛地應(yīng)用，給變電站自動(dòng)化技術(shù)帶來(lái)深刻地變革。,3.2變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的功能及結(jié)構(gòu),3.2.3 變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的層間通信 2、單元層裝置與上位機(jī)之間的通信 SA系統(tǒng)上位機(jī)與單元層裝置之間主要有星形連接和總線型連接兩種通信連接方式。星形連接方式如圖 3-3 所示單元層裝置與上位機(jī)之間采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)專(zhuān)線連接，具有

17、可靠性高，可維護(hù)性好的優(yōu)點(diǎn)，但上位機(jī)端連接線較多，各單元層裝置之間通信必需通過(guò)上位機(jī)，通信復(fù)雜且效率不高?？偩€型連接方式如圖 3-4所示，現(xiàn)場(chǎng)單元與上位機(jī)都掛在同一個(gè)通信介質(zhì)上，接線簡(jiǎn)單，且可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間的對(duì)等通信（Peer to Peer），即任一節(jié)點(diǎn)可與同網(wǎng)任一其他節(jié)點(diǎn)直接通信，解決了星形連接方式只有一個(gè)上位機(jī)而出現(xiàn)的“瓶頸”現(xiàn)象。 目前，新開(kāi)發(fā)的SA系統(tǒng)一般都采用總線型連接，有現(xiàn)場(chǎng)總線及以太網(wǎng)（Ethernet）兩種方式。,3.2變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的功能及結(jié)構(gòu),3.2.3 變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的層間通信 3、變電站層與上級(jí)調(diào)度主站之間的數(shù)據(jù)傳輸 變電站實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)是電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的基礎(chǔ)資

18、源，是各級(jí)調(diào)度決策的原始依據(jù)。作為調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)互聯(lián)的一個(gè)重要組成部分，變電站與各級(jí)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的互聯(lián)通信必須保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性和可靠性。,3.3遠(yuǎn)動(dòng)終端RTU簡(jiǎn)介,3.3.1 RTU的概念及分類(lèi) RTU（Remote Terminal Unit）又稱(chēng)遠(yuǎn)方終端單元，遠(yuǎn)動(dòng)終端，遠(yuǎn)動(dòng)分站。是遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)中位置處在廠站端的信息采集和命令執(zhí)行子系統(tǒng)，是遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的基本組成部分。它的主要功能包括以下幾項(xiàng)： 1數(shù)據(jù)采集 包括遙測(cè)量和遙信量的采集，即遙測(cè)和遙信功能。,3.3遠(yuǎn)動(dòng)終端RTU簡(jiǎn)介,3.3.1 RTU的概念及分類(lèi) 遙測(cè)量包括：（1）模擬量，如電網(wǎng)重要測(cè)點(diǎn)的電壓、電流、有功、無(wú)功等重要運(yùn)行參數(shù)；（2）

19、數(shù)字量，如水位、溫度、頻率等能用數(shù)字式的表計(jì)測(cè)量的量；（3）脈沖量，如脈沖電能表的輸出脈沖等。 遙信量也稱(chēng)開(kāi)關(guān)量或狀態(tài)量，常用于采集下列信號(hào)，如開(kāi)關(guān)的位置信號(hào)、變壓器內(nèi)部故障綜合信號(hào)、保護(hù)裝置的動(dòng)作信號(hào)、通信設(shè)備運(yùn)行狀況信號(hào)、調(diào)壓變壓器抽頭位置信號(hào)、自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置的運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)和其他可提供繼電器方式輸出的信號(hào)、事故總信號(hào)及裝置主電源停電信號(hào)等。,3.3遠(yuǎn)動(dòng)終端RTU簡(jiǎn)介,3.3.1 RTU的概念及分類(lèi) 2執(zhí)行命令 根據(jù)接收到的調(diào)度命令，完成對(duì)指定對(duì)象的遙控、遙調(diào)等操作。 遙控功能常用于斷路器的合、分控制和電容器、電抗器的投切以及其他可以采用繼電器控制的場(chǎng)合。 遙調(diào)功能常用于有載調(diào)壓變壓器抽頭的升

20、、降調(diào)節(jié)和其他可采用一組繼電器控制的，具有分級(jí)升降功能的場(chǎng)合。,3.3遠(yuǎn)動(dòng)終端RTU簡(jiǎn)介,3.3.1 RTU的概念及分類(lèi) 3和SCADA系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信 要求RTU能按預(yù)定通信規(guī)約的規(guī)定，將采集的現(xiàn)場(chǎng)信息自動(dòng)循環(huán)（或按調(diào)度端要求）上報(bào)SCADA系統(tǒng)，并能接收調(diào)度端（SCADA系統(tǒng)）下達(dá)的各種命令。,3.3遠(yuǎn)動(dòng)終端RTU簡(jiǎn)介,3.3.1 RTU的概念及分類(lèi) 4事件順序記錄（SOE） 電力系統(tǒng)發(fā)生事故后，運(yùn)行人員從遙信中能及時(shí)了解開(kāi)關(guān)和繼電保護(hù)的狀態(tài)改變情況。為了分析系統(tǒng)事故，不僅要知道開(kāi)關(guān)和保護(hù)的狀態(tài)，還應(yīng)掌握其動(dòng)作的先后順序及確切的時(shí)間，遙信并不附帶時(shí)間標(biāo)記。把發(fā)生的事件（開(kāi)關(guān)或保護(hù)動(dòng)作就是一種

21、事件）按先后順序?qū)⒂嘘P(guān)的內(nèi)容記錄下來(lái)，這就是事件順序記錄，事件順序記錄主要用來(lái)提供時(shí)間標(biāo)記，表明什么事件在何時(shí)發(fā)生，因而記錄的內(nèi)容除開(kāi)關(guān)號(hào)及其狀態(tài)外，還應(yīng)包括確切的動(dòng)作時(shí)間。,3.3遠(yuǎn)動(dòng)終端RTU簡(jiǎn)介,3.3.1 RTU的概念及分類(lèi) 時(shí)間分辨率是事件順序記錄的一項(xiàng)重要指標(biāo)，可分為RTU內(nèi)（即站內(nèi)）與RTU之間（即站間）兩種。 SOE的站內(nèi)分辨率，是指在同一RTU內(nèi)，順序發(fā)生一串事件后，兩事件間能夠辨認(rèn)的最小時(shí)間間隔，在調(diào)度自動(dòng)化中，SOE的站內(nèi)分辨率一般要求小于5ms。其分辨率大小取決于RTU的時(shí)鐘精度及獲取事件的方法，這是對(duì)RTU的性能要求。 SOE的站間分辨率是指各RTU之間順序發(fā)生一串事

22、件后，兩事件間能夠辨認(rèn)的最小時(shí)間，它取決于系統(tǒng)時(shí)鐘的誤差及通道延時(shí)的計(jì)量誤差、中央處理機(jī)的處理延時(shí)等，在調(diào)度自動(dòng)化中，SOE的站間分辨率一般要求小于10ms，這是對(duì)整個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)的性能要求。,3.3遠(yuǎn)動(dòng)終端RTU簡(jiǎn)介,3.3.1 RTU的概念及分類(lèi) 5系統(tǒng)對(duì)時(shí) RTU站間SOE分辨率是一項(xiàng)系統(tǒng)指標(biāo)，它要求各RTU的時(shí)鐘與調(diào)度中心的時(shí)鐘嚴(yán)格同步。目前，采用措施有：1）利用全球定位系統(tǒng)GPS提供的時(shí)間頻率同步對(duì)時(shí)，有效地確保SOE站間分辨率指標(biāo)。這種方法需要在各站點(diǎn)安放GPS接收機(jī)、天線及放大器，并通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)RS-232口和RTU相連。2）采用軟件對(duì)時(shí)，SC1801、CDT、DNP和Modbus等通

23、信規(guī)約均提供了軟件對(duì)時(shí)手段。但軟件對(duì)時(shí)由于受到通信速率等因素影響，需要采取修正措施。,3.3遠(yuǎn)動(dòng)終端RTU簡(jiǎn)介,3.3.1 RTU的概念及分類(lèi) 6電能采集（PA） 采集變電站各條進(jìn)線和出線以及主變兩側(cè)的電度值，傳統(tǒng)做法是通過(guò)記錄脈沖電度表的脈沖來(lái)實(shí)現(xiàn)，較先進(jìn)的做法是通過(guò)和智能電度表通信獲取電度值。,3.3遠(yuǎn)動(dòng)終端RTU簡(jiǎn)介,3.3.1 RTU的概念及分類(lèi) 7自恢復(fù)和自檢測(cè)功能 RTU處于一個(gè)具有強(qiáng)大電磁干擾的工作環(huán)境中，使用中難免發(fā)生程序受干擾“跑飛”、或通信瞬時(shí)中斷等異常情況，甚至有時(shí)電源也會(huì)瞬時(shí)掉電。要求RTU在遇到上述情形時(shí)，能在較短的時(shí)間內(nèi)自動(dòng)恢復(fù)，重新從頭開(kāi)始執(zhí)行程序。為了維護(hù)方便，

24、通常要求RTU含有自檢程序。,3.3遠(yuǎn)動(dòng)終端RTU簡(jiǎn)介,3.3.1 RTU的概念及分類(lèi) 8其他功能 （1）當(dāng)?shù)仫@示與參數(shù)整定輸入 （2）一發(fā)多收 （3）液晶顯示，打印制表,3.3遠(yuǎn)動(dòng)終端RTU簡(jiǎn)介,3.3.2 RTU的結(jié)構(gòu)及工作過(guò)程 1單CPU結(jié)構(gòu)RTU 單CPU結(jié)構(gòu)RTU如圖3-6所示。在CPU的統(tǒng)一指揮下通過(guò)接口采集狀態(tài)量、模擬量、數(shù)字量和脈沖量。經(jīng)MODEM與調(diào)度控制中心（主站）通信聯(lián)絡(luò)，將采集到的量根據(jù)需要發(fā)送給主站，接收主站發(fā)來(lái)的遙控、遙調(diào)等命令，通過(guò)相應(yīng)的接口輸出執(zhí)行。此外也可配備屏幕顯示器和打印機(jī)等外部設(shè)備。分站還可以通過(guò)其它通信通道與集控中心、變電站的其它設(shè)備如微機(jī)保護(hù)等各種設(shè)

25、備聯(lián)絡(luò)。,3.3遠(yuǎn)動(dòng)終端RTU簡(jiǎn)介,3.3.2 RTU的結(jié)構(gòu)及工作過(guò)程 2多CPU結(jié)構(gòu)RTU 當(dāng)變電站的規(guī)模比較大時(shí)，廠站端需要采集和處理的數(shù)據(jù)比較多，而且位置也比較分散，這時(shí)，最好采用多CPU結(jié)構(gòu)RTU。多CPU結(jié)構(gòu)RTU如圖3-7所示。它由一個(gè)主模塊和多個(gè)分模塊組成，每種模塊都包含有CPU，分模塊和主模塊通過(guò)某種內(nèi)部網(wǎng)（如CAN、LonWorks或RS485總線）相連。主模塊統(tǒng)管全局，可與各分模塊通過(guò)網(wǎng)絡(luò)相互通信。主模塊可用命令來(lái)定義各個(gè)分模塊，設(shè)置工作參數(shù)。各分模塊都是智能模塊，能獨(dú)立工作，進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集、處理、輸出，因而有效地減輕了主模塊的負(fù)擔(dān)。采用多CPU的結(jié)構(gòu)方式，配置比較靈活、功

26、能擴(kuò)展也比較方便。,3.3遠(yuǎn)動(dòng)終端RTU簡(jiǎn)介,3.3.3 RTU各組成部分的硬件結(jié)構(gòu)及處理方法 1模擬量的采集 （1）直流采樣 通常將采用電量變送器進(jìn)行的采樣稱(chēng)為直流采樣，其模擬量輸入通道一般由電量變送器，濾波及信號(hào)處理電路、多路轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)、采樣保持器和A/D轉(zhuǎn)換器等組成，如圖3-8所示。 圖中變送器的作用為：1）將強(qiáng)信號(hào)（一般為交流100V，5A）轉(zhuǎn)化為適合于計(jì)算機(jī)和儀表使用的弱信號(hào)（一般為直流5V，1 mA）。2）將交流信號(hào)轉(zhuǎn)化為直流信號(hào)。3）從瞬時(shí)信號(hào)獲得有效值。4）確保輸出直流量與輸入測(cè)量量之間滿(mǎn)足線性關(guān)系。5）實(shí)現(xiàn)輸入與輸出隔離。,3.3遠(yuǎn)動(dòng)終端RTU簡(jiǎn)介,3.3.3 RTU各組成部分

27、的硬件結(jié)構(gòu)及處理方法 1模擬量的采集 （1）直流采樣 濾波及信號(hào)處理部分中，濾波電路（RC電路）是為了消除干擾，提高輸入信號(hào)的信/噪比；信號(hào)處理是為了將變送器或傳感器輸出的各種不同電信號(hào)經(jīng)過(guò)放大或處理成為后面A/D轉(zhuǎn)換器所能接受的電壓范圍。多路轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)是一種受CPU控制的電子切換開(kāi)關(guān)。由電量變送器送來(lái)的多路模擬量公用一套A/D，只有被選中的一路才可以通過(guò)多路開(kāi)關(guān)進(jìn)入A/D，其余各量則需等候下一次的選擇。由于A/D轉(zhuǎn)換的速度很快，而電量變送器輸出的直流模擬信號(hào)變化速度較慢，在進(jìn)行轉(zhuǎn)換的很短時(shí)段內(nèi)，模擬直流量幾乎沒(méi)什么變化，因此在直流采樣中也可以不配采樣保持器,3.3遠(yuǎn)動(dòng)終端RTU簡(jiǎn)介,3.3.3

28、 RTU各組成部分的硬件結(jié)構(gòu)及處理方法 1模擬量的采集 （1）直流采樣 采用變送器的直流采樣系統(tǒng)存在的以下一些問(wèn)題：1）遙測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性受變送器穩(wěn)定性的影響，變送器出現(xiàn)不正常的情況時(shí)有發(fā)生，這樣就影響了遙測(cè)準(zhǔn)確性。2）遙測(cè)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性受變送器響應(yīng)速度的影響。3）變送器的維護(hù)工作量比較大。4）對(duì)于變電站來(lái)說(shuō)，需要大量的變送器，增加了工程造價(jià)和占地面積。,3.3遠(yuǎn)動(dòng)終端RTU簡(jiǎn)介,3.3.3 RTU各組成部分的硬件結(jié)構(gòu)及處理方法 1模擬量的采集 （2）交流采樣 不經(jīng)過(guò)變送器，僅將信號(hào)經(jīng)過(guò)起隔離和降低幅值作用的中間TA和TV后，仍以交流模擬信號(hào)供A/D按一定規(guī)律進(jìn)行直接采樣，并加以處理，計(jì)算出電壓、

29、電流有效值以及有功、無(wú)功功率的方法稱(chēng)為交流采樣。與傳統(tǒng)的直流采樣方法相比，交流采樣方法速度快、投資省、工作可靠、維護(hù)簡(jiǎn)單且具有較大的靈活性。交流采樣方法實(shí)際上就是用微機(jī)取代傳統(tǒng)的電量變送器，充分發(fā)揮微機(jī)功能強(qiáng)、靈活可靠、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，從而克服因使用傳統(tǒng)變送器而導(dǎo)致的一系列不良影響。 常用的交流采樣電路的基本結(jié)構(gòu)如圖3-9所示。,3.3遠(yuǎn)動(dòng)終端RTU簡(jiǎn)介,3.3.3 RTU各組成部分的硬件結(jié)構(gòu)及處理方法 1模擬量的采集 （2）交流采樣 圖中被測(cè)的電壓、電流互感器的二次電量連至電壓、電流隔離變換器進(jìn)行隔離，并變換為適合于AD變換的電量。隔離變換器通常由變壓器、運(yùn)算放大器和限幅器等組成。測(cè)量功率時(shí)

30、電壓、電流應(yīng)是同一時(shí)刻的電量，因此設(shè)有采樣保持器SH，在CPU的統(tǒng)一協(xié)調(diào)下同時(shí)采集電壓和電流值，由SH保持，然后經(jīng)模擬量多路開(kāi)關(guān)依次引至模/數(shù)（AD）轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。如不使用采樣保持器，對(duì)電壓、電流的采樣就不在同一時(shí)刻，有時(shí)間差，計(jì)算功率值時(shí)需對(duì)此時(shí)間差應(yīng)予以校正。,3.3遠(yuǎn)動(dòng)終端RTU簡(jiǎn)介,3.3.3 RTU各組成部分的硬件結(jié)構(gòu)及處理方法 1模擬量的采集 （2）交流采樣 一個(gè)周期內(nèi)的采樣點(diǎn)應(yīng)等分均勻地進(jìn)行。電壓過(guò)零檢測(cè)器將工頻電壓經(jīng)濾波放大限幅后成為與基波周期相應(yīng)的方波，提供周期信號(hào)，以此控制CPU中的計(jì)數(shù)器對(duì)工頻周期進(jìn)行測(cè)量。每個(gè)周期開(kāi)始時(shí)計(jì)數(shù)器開(kāi)始計(jì)數(shù)，周期結(jié)束時(shí)由CPU讀取計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)

31、值T，再除以每個(gè)周期均勻采樣的點(diǎn)數(shù)N，得采樣間隔t=T/N，再產(chǎn)生以t為周期的脈沖信號(hào)，來(lái)控制SH的采樣。,3.3遠(yuǎn)動(dòng)終端RTU簡(jiǎn)介,3.3.3 RTU各組成部分的硬件結(jié)構(gòu)及處理方法 1模擬量的采集 （2）交流采樣 根據(jù)CPU采集到的各個(gè)時(shí)刻的離散值，即可按一定的算法來(lái)計(jì)算U、I、P、Q、cos等電量。為能使采集的離散值不失真的反映出被采集模擬量，要求根據(jù)采樣定理確定采樣頻率fs，fs等于采樣間隔t的倒數(shù)，決定了每個(gè)周期均勻采樣的點(diǎn)數(shù)N。香農(nóng)采樣定理：為了不失真地恢復(fù)模擬信號(hào)，采樣頻率應(yīng)該不小于模擬信號(hào)頻譜中最高頻率的2倍，即fs2fmax 。實(shí)際中，常采用fs（5-10）fmax 。例如，對(duì)

32、于50Hz的正弦交流電流、電壓來(lái)說(shuō)，理論上只要每個(gè)周期采樣兩點(diǎn)就可以表示其波形的特點(diǎn)了。但為了保證計(jì)算準(zhǔn)確度，需要有更高的采樣頻率。一般取每個(gè)周期12點(diǎn)、16點(diǎn)、20點(diǎn)或24點(diǎn)的采樣頻率。如果為了分析諧波，例如考慮到16次諧波，則需要采用每個(gè)周期32點(diǎn)的采樣速率，即采樣頻率為1600Hz。對(duì)于電量測(cè)量一般不考慮高次諧波，采樣頻率可定為fs=600Hz，即每個(gè)周期12個(gè)采樣點(diǎn)。,3.3遠(yuǎn)動(dòng)終端RTU簡(jiǎn)介,3.3.3 RTU各組成部分的硬件結(jié)構(gòu)及處理方法 1模擬量的采集 （2）交流采樣 為了獲得被測(cè)電壓、電流等模擬信號(hào)的電量值，CPU必須對(duì)經(jīng)過(guò)離散采樣和AD轉(zhuǎn)換的數(shù)字量進(jìn)行分析、計(jì)算，得到所需的電

33、壓、電流的有效值和相位以及有功功率、無(wú)功功率等參量，或者它們的各序分量，或者配電線路和元件的視在阻抗，或者某次諧波的大小和相位等。完成上述分析計(jì)算的方法，就稱(chēng)為交流采樣算法。其主要任務(wù)是如何從包含有噪聲量的輸入信號(hào)中，快速、準(zhǔn)確地計(jì)算出所需要的各種電氣量參數(shù)。,3.3遠(yuǎn)動(dòng)終端RTU簡(jiǎn)介,3.3.3 RTU各組成部分的硬件結(jié)構(gòu)及處理方法 1模擬量的采集 （2）交流采樣 由交流采樣計(jì)算電氣量的算法比較多，如有效值法、兩點(diǎn)乘積法、導(dǎo)數(shù)法、半周積分法及傅里葉級(jí)數(shù)算法等。衡量各種算法的優(yōu)缺點(diǎn)的主要指標(biāo)有：計(jì)算精度、響應(yīng)時(shí)間和運(yùn)算量。要消除噪聲分量的影響，提高參數(shù)計(jì)算的精度，主要有兩種基本途徑：一是首先采

34、用性能完善的濾波器對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行濾波處理，然后根據(jù)濾波后得到的有效信號(hào)進(jìn)行參數(shù)計(jì)算；二是將濾波與參數(shù)計(jì)算算法相融合，通過(guò)合理設(shè)計(jì)，使參數(shù)計(jì)算算法本身具有良好的濾波性能，在必要的情況下，再輔以其他簡(jiǎn)單濾波。,3.3遠(yuǎn)動(dòng)終端RTU簡(jiǎn)介,3.3.3 RTU各組成部分的硬件結(jié)構(gòu)及處理方法 1模擬量的采集 （2）交流采樣 算法的計(jì)算速度包含兩方面的含義：一是指算法的數(shù)據(jù)窗長(zhǎng)度，即需要采用多少個(gè)采樣數(shù)據(jù)才能計(jì)算出所需的參數(shù)值；二是指算法的計(jì)算量，算法越復(fù)雜，運(yùn)算量也越大，在相同的硬件條件下，計(jì)算時(shí)間也越長(zhǎng)。通常，在實(shí)際應(yīng)用中，算法的計(jì)算精度與計(jì)算速度之間總是相互矛盾的，若要計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確，往往需要利用更多的

35、采樣值，即增大算法的數(shù)據(jù)窗。因此，從某種意義上來(lái)說(shuō)，如何在算法的計(jì)算精度和計(jì)算速度之間取得合理的平衡，是算法研究的關(guān)建，也是對(duì)算法進(jìn)行分析、評(píng)價(jià)和選擇時(shí)應(yīng)考慮的主要因素。例如，對(duì)于監(jiān)控來(lái)說(shuō)，需要CPU得到的是反映正常運(yùn)行狀態(tài)的有功功率P、無(wú)功功率Q、電壓U、電流I等物理量，進(jìn)而計(jì)算出功率因數(shù)cos、有功電能量和無(wú)功電能量，在算法的準(zhǔn)確性上要求更高一些，希望計(jì)算出的結(jié)果盡可能準(zhǔn)確；而對(duì)于繼電保護(hù)來(lái)說(shuō)，更關(guān)心的是反映故障特征的量，除了要求計(jì)算U、I、cos等以外，有時(shí)還要求計(jì)算反映故障信號(hào)特征的其他一些量，如頻譜、突變量、負(fù)序或零序分量，以及諧波分量等，因此繼電保護(hù)更看重算法的速度和靈敏性，必須在

36、故障后盡快反應(yīng)，以便快速切除故障。,傅里葉級(jí)數(shù)算法,假定被采樣的模擬信號(hào)是一個(gè)周期性時(shí)間函數(shù)，除基波外還含有不衰減的直流分量和各次諧波，可表示為,x(t)中的基波分量為,合并正弦、余弦項(xiàng)，可寫(xiě)為,用和角公式展開(kāi)得到,傅里葉級(jí)數(shù)算法,用復(fù)數(shù)表示為,有效值和相角為,積分可以用梯形法則求得,傅里葉級(jí)數(shù)算法,N=12時(shí),傅里葉級(jí)數(shù)算法,已求得基波的實(shí)部和虛部參數(shù)，因此，可以方便地實(shí)現(xiàn)任意角度的移相,傅里葉級(jí)數(shù)算法,求得A、B、C三相基波的實(shí)部和虛部參數(shù)后，可得到A、B、C三相的基波相量，進(jìn)而求得A相（或B、C相）正序、負(fù)序和零序的對(duì)稱(chēng)分量,傅里葉級(jí)數(shù)算法,例3-1 饋線終端單元的CPU對(duì)一交流電壓信號(hào)

37、進(jìn)行等間隔的AD采樣，得到的5個(gè)采樣點(diǎn)經(jīng)變換后的實(shí)際物理量值分別為： 用交流采樣傅里葉算法求其有效值（單位：V）。,傅里葉級(jí)數(shù)算法,傅里葉級(jí)數(shù)算法,3.3遠(yuǎn)動(dòng)終端RTU簡(jiǎn)介,3.3.3 RTU各組成部分的硬件結(jié)構(gòu)及處理方法 1模擬量的采集 （3）遙測(cè)量的標(biāo)度變換 K=S/D （4）遙測(cè)量越閥值的檢測(cè),3.3遠(yuǎn)動(dòng)終端RTU簡(jiǎn)介,3.3.3 RTU各組成部分的硬件結(jié)構(gòu)及處理方法 2開(kāi)關(guān)量的采集 開(kāi)關(guān)量信息輸入微機(jī)系統(tǒng)的電路稱(chēng)為開(kāi)關(guān)量輸入通道，圖3-10為通用開(kāi)關(guān)量輸入電路框圖。圖中V1為反極性保護(hù)二極管；R1為泄漏電阻；R2為限流電阻，起瞬時(shí)保護(hù)作用；V2為門(mén)檻開(kāi)關(guān)二極管，起消除噪聲作用； R3為

38、光敏三極管的集電極電阻，上接5V電源；光耦電路起隔離的作用，能可靠防止開(kāi)關(guān)側(cè)的電磁干擾進(jìn)入微機(jī)系統(tǒng)。R4、Cl和施密特觸發(fā)器共同組成消顫網(wǎng)絡(luò)，以消除開(kāi)關(guān)接點(diǎn)抖動(dòng)的影響。,3.3遠(yuǎn)動(dòng)終端RTU簡(jiǎn)介,3.3.3 RTU各組成部分的硬件結(jié)構(gòu)及處理方法 2開(kāi)關(guān)量的采集 當(dāng)斷路器1在合閘位置，其輔助開(kāi)關(guān)S1斷開(kāi)，光耦器件未導(dǎo)通，其集電極A點(diǎn)電位為高電平“1”（5V）。經(jīng)非門(mén)后B點(diǎn)為低電平“0”，經(jīng)消顫網(wǎng)絡(luò)后D點(diǎn)輸出為高電平“1”。此數(shù)字信號(hào)經(jīng)接口讀入數(shù)據(jù)總線，CPU即采集到“斷路器1在合閘狀態(tài)”的信息。反之，當(dāng)斷路器l在分閘位置，S1合，光耦導(dǎo)通，A點(diǎn)為低電平“0”，B點(diǎn)為“1”，D點(diǎn)為“0”，則CPU

39、得知“斷路器l在分閘位置”。,3.3遠(yuǎn)動(dòng)終端RTU簡(jiǎn)介,3.3.3 RTU各組成部分的硬件結(jié)構(gòu)及處理方法 2開(kāi)關(guān)量的采集 （1）開(kāi)關(guān)量輸入電路中的隔離措施 開(kāi)入回路中，對(duì)于斷路器和隔離開(kāi)關(guān)的位置信號(hào)都取自它們的輔助觸點(diǎn)。為防止因觸點(diǎn)接觸不良造成差錯(cuò)，回路中所加電壓較高，如直流24V、48V等。這些輔助觸點(diǎn)位于高壓配電裝置現(xiàn)場(chǎng)，連接導(dǎo)線很長(zhǎng)，現(xiàn)場(chǎng)電磁場(chǎng)很強(qiáng)，為避免這些連線將干擾引入微機(jī)系統(tǒng)，除設(shè)置RC濾波電路消除高頻干擾外，還應(yīng)采取可靠的隔離措施，見(jiàn)圖3-11所示。,3.3遠(yuǎn)動(dòng)終端RTU簡(jiǎn)介,3.3.3 RTU各組成部分的硬件結(jié)構(gòu)及處理方法 2開(kāi)關(guān)量的采集 圖3-11（a）為繼電器隔離方式。QF

40、為斷路器輔助動(dòng)斷觸點(diǎn)，當(dāng)斷路器在合閘位置時(shí)，本輔助觸點(diǎn)斷開(kāi)，繼電器K釋放，RTU輸入高電平信號(hào)“l(fā)”；當(dāng)斷路器在分閘位置時(shí)，本輔助觸點(diǎn)閉合，繼電器K動(dòng)作使其接點(diǎn)閉合，RTU輸入低電平信號(hào)“0”。,3.3遠(yuǎn)動(dòng)終端RTU簡(jiǎn)介,3.3.3 RTU各組成部分的硬件結(jié)構(gòu)及處理方法 2開(kāi)關(guān)量的采集 圖3-11（b）為光電耦合隔離方式。光耦器件中右邊的發(fā)光二極管相當(dāng)于繼電器線圈，左邊的光敏三極管相當(dāng)于繼電器的接點(diǎn)，工作過(guò)程與前者相似。但光耦器件體積小，輸入輸出之間既無(wú)電的聯(lián)系，也無(wú)磁聯(lián)系，且耐壓可達(dá)上千伏，隔離效果更好。,3.3遠(yuǎn)動(dòng)終端RTU簡(jiǎn)介,3.3.3 RTU各組成部分的硬件結(jié)構(gòu)及處理方法 2開(kāi)關(guān)量的

41、采集 （2）開(kāi)關(guān)信號(hào)的防誤采集 開(kāi)關(guān)信號(hào)采集過(guò)程中有一個(gè)最主要的問(wèn)題是觸點(diǎn)防抖問(wèn)題。既要求RTU能采取措施防止遙信誤報(bào)。為達(dá)到此要求，RTU應(yīng)從硬件設(shè)計(jì)和軟件編程兩個(gè)方面綜合考慮，硬件上一般增加低通濾波回路以防止高頻電磁干擾造成遙信誤報(bào)，如圖3-10所示的R4、C1和施密特觸發(fā)器組成的電路。軟件上采用變位記錄并延時(shí)確認(rèn)的方式避免接點(diǎn)抖動(dòng)造成遙信誤報(bào)。,3.3遠(yuǎn)動(dòng)終端RTU簡(jiǎn)介,3.3.3 RTU各組成部分的硬件結(jié)構(gòu)及處理方法 2開(kāi)關(guān)量的采集 關(guān)于硬件消除干擾和接點(diǎn)抖動(dòng)的原理，可參看圖3-12說(shuō)明。在未采用消噪除顫電路時(shí)，斷路器雖已合閘，但其輔助接點(diǎn)可能有一段時(shí)間會(huì)抖動(dòng)，或因其它干擾使輸入信號(hào)上

42、下波動(dòng)，而輸出信號(hào)如果亦步亦趨，跟蹤十分“靈敏”，會(huì)造成計(jì)算機(jī)對(duì)斷路器位置的錯(cuò)誤判讀，見(jiàn)圖3-12（b）。采用消噪除顫電路后，則可正確地判讀該斷路器確已合閘，見(jiàn)圖3-12（c）。,3.3遠(yuǎn)動(dòng)終端RTU簡(jiǎn)介,3.3.3 RTU各組成部分的硬件結(jié)構(gòu)及處理方法 2開(kāi)關(guān)量的采集 （3）變電站中的開(kāi)關(guān)量類(lèi)型及輸入隔離方式 變電站中的輸入開(kāi)關(guān)量有三種類(lèi)型。第一類(lèi)為保護(hù)繼電器的輸出觸點(diǎn)，反映保護(hù)動(dòng)作情況，均為銀質(zhì)，接觸電阻很小，又都安置在室內(nèi)，不需經(jīng)繼電器轉(zhuǎn)換，在弱電電源回路中直接接入帶光電隔離的開(kāi)關(guān)量輸入板就行了。,3.3遠(yuǎn)動(dòng)終端RTU簡(jiǎn)介,3.3.3 RTU各組成部分的硬件結(jié)構(gòu)及處理方法 2開(kāi)關(guān)量的采集

43、 第二類(lèi)為斷路器和刀閘的輔助接點(diǎn)，用來(lái)反映斷路器和刀閘的狀態(tài)（開(kāi)/合），這類(lèi)觸點(diǎn)接在200V（或100V）操作回路中，須經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換繼電器和光電隔離后才能進(jìn)入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。接通或斷開(kāi)轉(zhuǎn)換繼電器K的勵(lì)磁回路，其鍍銀觸點(diǎn)就可反映斷路器和刀閘的輔助接點(diǎn)的位置，經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換繼電器K的鍍銀觸點(diǎn)接在弱電回路中再與帶光電隔離的開(kāi)關(guān)量輸入板相連，可提高抗干擾的能力。,3.3遠(yuǎn)動(dòng)終端RTU簡(jiǎn)介,3.3.3 RTU各組成部分的硬件結(jié)構(gòu)及處理方法 2開(kāi)關(guān)量的采集 第三類(lèi)信號(hào)為刀閘和斷路等設(shè)備的故障信號(hào)（如壓力監(jiān)視等），用來(lái)反映刀閘和斷路器等設(shè)備的故障，這類(lèi)觸點(diǎn)與第二類(lèi)觸點(diǎn)一樣應(yīng)通過(guò)繼電器K轉(zhuǎn)換。,3.3遠(yuǎn)動(dòng)終端RTU簡(jiǎn)介,3.3.3 RTU各組成部分的硬件結(jié)構(gòu)及處理方法