配网自动化课程论文

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远动系统及数据采集方面

摘 要：为保证电力系统运行的可靠性、经济性和电能质量，调度端必须通过SCADA系统向电网中的发电厂、变电站搜集各种运行的实时数据，进行监测；并在必要时通过系统向厂、站端发送控制命令，由厂、站端的一些特别信息也可经由SCADA系统及时主动向调度端传送。这一切的信息交流均必须由质量良好的通信系统来传递。本文通过远动控制原理的分析，结合电力系统远动控制的“四遥”功能和如何实现远动控制及数据采集的原理，阐述了电力系统自动化的实现过程。

关键词：远动控制技术 四遥 电力系统自动化 数据采集

一、引言

随着我国电力系统的发展，变电站对自动化程度的要求越来越高，要求能够综合搜集各种运行的实时数据，采集和监控整个电网的运行状况，监控一次设备的状态，实现“四遥”以及历史记录、报表、事故分析等等。同时随着计算机技术和网络通信技术的发展，远动控制技术也在不断的变革和改进，在加快电力系统综合自动化的发展进程中将会发挥更加重要的作用。

二、远动控制原理及其技术应用

为电力系统调度服务的远距离监测、控制技术。由于电能生产的特点，能源中心和负荷中心一般相距甚远，电力系统分布在很广的地域。要管理和监控分布甚广的众多厂、所、站和设备、元器件的运行工况，已不能用通常的机械联系或电联系来传递控制信息或反馈的数据，必须借助于一种技术手段，这就是远动技术。它将各个厂、所、站的运行工况（包括开关状态、设备的运行参数等）转换成便于传输的信号形式，加上保护措施以防止传输过程中的外界干扰，经过调制后，由专门的信息通道传送到调度所。在调度所的中心站经过反调制，还原为原来对应于厂、所、站工况的一些信号再显示出来，供给调度人员监控之用。调度人员的一些控制命令也可以通过类似过程传送到远方厂、所、站，驱动被控对象。这一过程实际上涉及遥测、遥信、遥调、遥控，所以，远动技术是四遥的结合。

遥测就是将远方站的各种测量值传送到主站端。遥测的主要技术指标是模拟转器的准确度、分辨率、温度稳定性。一般要求准确度在±0.1～±0.5％；分辨率为10或12±1位。 数字量的字长则根据被测对象的要求而定。遥测量一般有模拟量、数字量、脉冲计数量和其他测量值。

遥信就是将远方站内电工设备的状态以信号的两种状态即0、1（或断开、闭合）传送主站端（调度端）。遥信反映的内容主要有断路器和隔离开关的位置，继电保护的动作状态，报警信号，自动控制的投、切，发电厂、变电所的事故信号，电工设备参数的越限信号，以及远方站远动设备的状态、自诊断信号等。遥信的传送有变位传送和循环传送两种，以变位传送为优。为避免发生信号丢失，在远动设备初投入运行时，需将全部内容向主站端传送，使主站端安全监控系统内的数据库的内容和模拟盘的信号状态准确反映系统内运行设备的状态，在平时定期传送全部信号。对遥信的主要技术要求是在遥信变位以后应在 1秒钟内传送到主站,并要求防止遥信误动作,即遥信编码的信号距离应当大于或等于4,以防止外界干扰的作用。在电工设备输入的接口部件处应加滤波和其他技术措施，防止接点抖动后引起误反映。

遥调就是由主站端向远方站发送调节命令，远方站经过校验后转换成适合于被控对象的数据形式，驱动被调对象。发送的调节命令可以采取返送校核，也可以不采取返送校核，远方站接受遥调命令后直接执行。遥调命令有两种形式：设定值形式。升降命令形式。

遥控就是调度所（主站端）远距离控制发电厂、变电所需要调节控制的对象。被控对象为发电厂、变电所电气设备的合闸和跳闸、投入和切除。遥控涉及到电工设备动作，要求遥

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控动作准确无误，一般采用选择—返送校验—执行的过程。

为了保证整个安全监控系统的可靠性，在远方站和主站端分别采用不停电电源，以及主站端采用双机备用切换系统。为保证信息传输的可靠性，需采用双通道备用。为适应电力系统调度管理中采用分层控制的方式，远动信息网也采用分层式结构，以保证有效地传输信息，减少设备和通道投资。

远动装置的规约

由于电力生产的特点，发电厂、变电所和调度所之间的信息交换只能经过通道实现。信息传送只能是串行方式。因此，要使发送出去的信息到对方后，能够识别、接收和处理，就要对传送的信息的格式作严格的规定，这就是远动规约的一个内容。这些规定包括传送的方式是同步传送还是异步传送，帧同步字，抗干扰的措施，位同步方式，帧结构，信息传输过程。远动规约的另一方面内容，是规定实现数据收集、监视、控制的信息传输的具体步骤。 远动规约的制定，有助于各个制造厂制造的远方终端设备可以接入同一个安全监控系统。尤其在调度端(主站端) 采用微型机或小型机作为安全监控系统的前置机的情况下，更需要统一规约，使不同型号的设备能接入同一个安全监控系统。它还有助于制造设备的工厂提高工艺质量，提高设备的可靠性，因而提高整个安全监控系统的可靠性。

远动规约分为循环式远动规约和问答式远动规约。

循环式规约：规约中的帧结构具有帧同步字、控制字、帧类别和信息字。其中帧同步字是用作一帧的开头，要求帧同步字具有较好的自相关特性，以便对方比较容易捕捉，检出帧同步。还要求帧同步具有较小的假同步概率，防止假同步发生。控制字是指明帧的类别，共有多少字节，以及发送信息的源地址、目的地址等。

循环式规约要求循环往复不停顿地传送信息。传送信息的内容在受到干扰而拒受以后，在下一帧还可以传送，丢失的信息还可以得到补救，保护性措施可以降低要求，此种通信规约传输信息的有效率较低。

问答式规约：其主要特点是以主站端为主，主站端向远方站询问召唤某一类别信息，远方站即将此种类别信息作回答。主站端正确接受此类别信息后，才开始下一轮新的询问，否则还继续向远方站询问召唤此类信息。

问答式规约为了减少传输的信息量，采用变位传送遥信、死区变化传送遥测量等压缩传送信息的方法。问答式远动规约的另一个特点是通道结构可以简化，在一个通信链路上，可以连接好几个远方站，这样可以使通道投资减少，提高通道的备用性。

而为了保证电力系统远动各种功能的可靠实现，主要通过数据采集技术、信道编码技术

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和通信传输技术三部分来实现其具体的远动控制。

1．远动系统的数据采集技术

远动系统的数据采集技术包括变送器技术和 A/D 技术等。远动系统处理的信号大部分是0-5V 的 TTL 电平信号，而电力系统实际运行参数都是大功率的参数，为了能在远动装置RTU 中处理这些信号，通过变送器对大功率参数进行处理，将电力系统的电压电流和有功无功线性地转化为 TTL 电平信号。A/D 技术主要负责将模拟信号转化为数字信号，完成遥信信息的编码和遥测信息的采集任务。

遥信信息是指电力系统的各种开关设备的状态以及继电保护，自动装置的运行状态等，是电力系统中各节点（母线）的电压，支路（线路变压器）的潮流（有功，无功）或电流等模拟量。在电力调度自动系统中，遥信信息的传送必须经过两个过程：第一是采集遥信对象的状态，目前大部分采用光电隔离的方式，第二是将采集到的描述遥信对象状态的二进制位编进具体的遥信码中去，通过数字多路开关分别将各路的遥信状态输出到接口电路，再通过接口电路送入 CPU 进行处理，完成遥信信息的编码。

2．远动系统的信道编译码技术

远动系统的信道编译码技术包括信道的编码和译码、信息传输协议（规约）等。为了使传送的信息有较好的抗干扰能力，必须对信息进行信道编译码。

在数字传输中，干扰是不可避免的，通过信道编译码，尽可能地克服信道干扰。在通信系统中，信道编译码方法很多，为了能够正确地进行数据传送，常采用线性分组码进行编译码，而线性分组码中又广泛采用循环码。

（1）线性分组码的定义

信道编码传输过程中，按照监督码元的构造方法，形成不同的特征码。设码字有 K 位消息码元和 R 位监督码元，则码长 n=k+r，码字数目为 2k。如果每个码字的 R 个监督元中只与本码字的 K 位消息元相关，则这 2k个码字的集合称为分组码。

若一个分组码的 2k个码字恰好是矢量空间 V 的一个 K维子空间，称分组码为线性分组码。设消息序列 m=（m1、m2、??mk），V1、V2、??Vk是 K 个线性无关的 n 重， 则线性组合，U=m1V1+m2V2+??mkVk。

用码长和消息码元两个参数描述这种码时，又称（n，k）线性分组码。

（2）循环码的编译码原理

循环码是最常用的一种线性分组码，具有以下性质：各码字中的码元循环左移位（或右移位）所形成的码字仍然是码组中的一个码字（除全零码外）。

采用系统循环码进行编码时，接受端判断发送码字在噪音信道上是否受到干扰就能够提供较好的校验准则：用生成多项式去除接收码字，检查余式是否为零（也就是检查接受码字是否是生成多项式的倍式），若余式为零，认为接收码字是发送码字，余式不为零，认为接收码字不是发送码字，从而完成数据的信道编译码工作。

3．远动系统的通信传输技术

远动系统的通信传输技术包括调制技术和解调技术。电力系统利用自身电力通信的网络资源，可通过卫星、微波、载波、光缆等多种通信手段构建一个电力通信专网，目前的电力系统中，主要是利用电力线的载波进行通信传输。信号发射端上，数据通过信道编码后形成基带信号，利用电力线上的高频谐波信号作为载波信号，通过各种调制技术把基带信号变换为模拟信号，以电流、电压的形式随电力线进行通信传输；在接收端上，应用解调技术相应地把模拟信号还原成数字信号。电力系统正是通过调制解调器的调制--解调技术，实现远动系统的数据通信。

三、结语

电力系统自动化管理模式已成为当今电力系统的发展方向，特别是 110KV 以下的变电

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站的技术改造和管理模式，智能型变电站综合自动化系统已被普及采用。然而电力系统要想实现调度真正自动化，就必须结合计算机技术和通信技术，通过远动控制技术来实现。因此，远动控制技术在加快电力系统自动化的进程中起着至关重要的作用。

参考文献

[1] 周步祥.《电力系统远动原理及技术》.四川大学电气信息学院.

[2] 倪维桢，高鸿翔.《数据通信原理》.北京邮电大学出版社.

[4]孟祥萍.电力系统远动与调度自动化.北京.中国电力出版社.2007

[5]毕胜春.电力系统远动及调度自动化.北京.中国电力出版社.1994

[7]刘伟.变电站综合自动化实用技术.北京.中国电力出版社.2007