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      2. 遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)及數(shù)據(jù)采集論文

        時(shí)間:2022-09-24 13:14:39 論文 我要投稿
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        遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)及數(shù)據(jù)采集論文

          摘 要:為保證電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性、經(jīng)濟(jì)性和電能質(zhì)量,調(diào)度端必須通過(guò)SCADA系統(tǒng)向電網(wǎng)中的發(fā)電廠、變電站搜集各種運(yùn)行的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù),進(jìn)行監(jiān)測(cè);并在必要時(shí)通過(guò)系統(tǒng)向廠、站端發(fā)送控制命令,由廠、站端的一些特別信息也可經(jīng)由SCADA系統(tǒng)及時(shí)主動(dòng)向調(diào)度端傳送。這一切的信息交流均必須由質(zhì)量良好的通信系統(tǒng)來(lái)傳遞。本文通過(guò)遠(yuǎn)動(dòng)控制原理的分析,結(jié)合電力系統(tǒng)遠(yuǎn)動(dòng)控制的“四遙”功能和如何實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)動(dòng)控制及數(shù)據(jù)采集的原理,闡述了電力系統(tǒng)自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)過(guò)程。

        遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)及數(shù)據(jù)采集論文

          關(guān)鍵詞:遠(yuǎn)動(dòng)控制技術(shù) 四遙 電力系統(tǒng)自動(dòng)化 數(shù)據(jù)采集

          一、引言

          隨著我國(guó)電力系統(tǒng)的發(fā)展,變電站對(duì)自動(dòng)化程度的要求越來(lái)越高,要求能夠綜合搜集各種運(yùn)行的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù),采集和監(jiān)控整個(gè)電網(wǎng)的運(yùn)行狀況,監(jiān)控一次設(shè)備的狀態(tài),實(shí)現(xiàn)“四遙”以及歷史記錄、報(bào)表、事故分析等等。同時(shí)隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的發(fā)展,遠(yuǎn)動(dòng)控制技術(shù)也在不斷的變革和改進(jìn),在加快電力系統(tǒng)綜合自動(dòng)化的發(fā)展進(jìn)程中將會(huì)發(fā)揮更加重要的作用。

          二、遠(yuǎn)動(dòng)控制原理及其技術(shù)應(yīng)用

          為電力系統(tǒng)調(diào)度服務(wù)的遠(yuǎn)距離監(jiān)測(cè)、控制技術(shù)。由于電能生產(chǎn)的特點(diǎn),能源中心和負(fù)荷中心一般相距甚遠(yuǎn),電力系統(tǒng)分布在很廣的地域。要管理和監(jiān)控分布甚廣的眾多廠、所、站和設(shè)備、元器件的運(yùn)行工況,已不能用通常的機(jī)械聯(lián)系或電聯(lián)系來(lái)傳遞控制信息或反饋的數(shù)據(jù),必須借助于一種技術(shù)手段,這就是遠(yuǎn)動(dòng)技術(shù)。它將各個(gè)廠、所、站的運(yùn)行工況(包括開關(guān)狀態(tài)、設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)等)轉(zhuǎn)換成便于傳輸?shù)男盘?hào)形式,加上保護(hù)措施以防止傳輸過(guò)程中的外界干擾,經(jīng)過(guò)調(diào)制后,由專門的信息通道傳送到調(diào)度所。在調(diào)度所的中心站經(jīng)過(guò)反調(diào)制,還原為原來(lái)對(duì)應(yīng)于廠、所、站工況的一些信號(hào)再顯示出來(lái),供給調(diào)度人員監(jiān)控之用。調(diào)度人員的一些控制命令也可以通過(guò)類似過(guò)程傳送到遠(yuǎn)方廠、所、站,驅(qū)動(dòng)被控對(duì)象。這一過(guò)程實(shí)際上涉及遙測(cè)、遙信、遙調(diào)、遙控,所以,遠(yuǎn)動(dòng)技術(shù)是四遙的結(jié)合。

          遙測(cè)就是將遠(yuǎn)方站的各種測(cè)量值傳送到主站端。遙測(cè)的主要技術(shù)指標(biāo)是模擬轉(zhuǎn)器的準(zhǔn)確度、分辨率、溫度穩(wěn)定性。一般要求準(zhǔn)確度在±0.1~±0.5%;分辨率為10或12±1位。 數(shù)字量的字長(zhǎng)則根據(jù)被測(cè)對(duì)象的要求而定。遙測(cè)量一般有模擬量、數(shù)字量、脈沖計(jì)數(shù)量和其他測(cè)量值。

          遙信就是將遠(yuǎn)方站內(nèi)電工設(shè)備的狀態(tài)以信號(hào)的兩種狀態(tài)即0、1(或斷開、閉合)傳送主站端(調(diào)度端)。遙信反映的內(nèi)容主要有斷路器和隔離開關(guān)的位置,繼電保護(hù)的動(dòng)作狀態(tài),報(bào)警信號(hào),自動(dòng)控制的投、切,發(fā)電廠、變電所的事故信號(hào),電工設(shè)備參數(shù)的越限信號(hào),以及遠(yuǎn)方站遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備的狀態(tài)、自診斷信號(hào)等。遙信的傳送有變位傳送和循環(huán)傳送兩種,以變位傳送為優(yōu)。為避免發(fā)生信號(hào)丟失,在遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備初投入運(yùn)行時(shí),需將全部?jī)?nèi)容向主站端傳送,使主站端安全監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù)庫(kù)的內(nèi)容和模擬盤的信號(hào)狀態(tài)準(zhǔn)確反映系統(tǒng)內(nèi)運(yùn)行設(shè)備的狀態(tài),在平時(shí)定期傳送全部信號(hào)。對(duì)遙信的主要技術(shù)要求是在遙信變位以后應(yīng)在 1秒鐘內(nèi)傳送到主站,并要求防止遙信誤動(dòng)作,即遙信編碼的信號(hào)距離應(yīng)當(dāng)大于或等于4,以防止外界干擾的作用。在電工設(shè)備輸入的接口部件處應(yīng)加濾波和其他技術(shù)措施,防止接點(diǎn)抖動(dòng)后引起誤反映。

          遙調(diào)就是由主站端向遠(yuǎn)方站發(fā)送調(diào)節(jié)命令,遠(yuǎn)方站經(jīng)過(guò)校驗(yàn)后轉(zhuǎn)換成適合于被控對(duì)象的數(shù)據(jù)形式,驅(qū)動(dòng)被調(diào)對(duì)象。發(fā)送的調(diào)節(jié)命令可以采取返送校核,也可以不采取返送校核,遠(yuǎn)方站接受遙調(diào)命令后直接執(zhí)行。遙調(diào)命令有兩種形式:設(shè)定值形式。升降命令形式。

          遙控就是調(diào)度所(主站端)遠(yuǎn)距離控制發(fā)電廠、變電所需要調(diào)節(jié)控制的對(duì)象。被控對(duì)象為發(fā)電廠、變電所電氣設(shè)備的合閘和跳閘、投入和切除。遙控涉及到電工設(shè)備動(dòng)作,要求遙控動(dòng)作準(zhǔn)確無(wú)誤,一般采用選擇—返送校驗(yàn)—執(zhí)行的過(guò)程。

          為了保證整個(gè)安全監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性,在遠(yuǎn)方站和主站端分別采用不停電電源,以及主站端采用雙機(jī)備用切換系統(tǒng)。為保證信息傳輸?shù)目煽啃,需采用雙通道備用。為適應(yīng)電力系統(tǒng)調(diào)度管理中采用分層控制的方式,遠(yuǎn)動(dòng)信息網(wǎng)也采用分層式結(jié)構(gòu),以保證有效地傳輸信息,減少設(shè)備和通道投資。

          遠(yuǎn)動(dòng)裝置的規(guī)約

          由于電力生產(chǎn)的特點(diǎn),發(fā)電廠、變電所和調(diào)度所之間的信息交換只能經(jīng)過(guò)通道實(shí)現(xiàn)。信息傳送只能是串行方式。因此,要使發(fā)送出去的信息到對(duì)方后,能夠識(shí)別、接收和處理,就要對(duì)傳送的信息的格式作嚴(yán)格的規(guī)定,這就是遠(yuǎn)動(dòng)規(guī)約的一個(gè)內(nèi)容。這些規(guī)定包括傳送的方式是同步傳送還是異步傳送,幀同步字,抗干擾的措施,位同步方式,幀結(jié)構(gòu),信息傳輸過(guò)程。遠(yuǎn)動(dòng)規(guī)約的另一方面內(nèi)容,是規(guī)定實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)收集、監(jiān)視、控制的信息傳輸?shù)木唧w步驟。 遠(yuǎn)動(dòng)規(guī)約的制定,有助于各個(gè)制造廠制造的遠(yuǎn)方終端設(shè)備可以接入同一個(gè)安全監(jiān)控系統(tǒng)。尤其在調(diào)度端(主站端) 采用微型機(jī)或小型機(jī)作為安全監(jiān)控系統(tǒng)的前置機(jī)的情況下,更需要統(tǒng)一規(guī)約,使不同型號(hào)的設(shè)備能接入同一個(gè)安全監(jiān)控系統(tǒng)。它還有助于制造設(shè)備的工廠提高工藝質(zhì)量,提高設(shè)備的可靠性,因而提高整個(gè)安全監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性。

          遠(yuǎn)動(dòng)規(guī)約分為循環(huán)式遠(yuǎn)動(dòng)規(guī)約和問(wèn)答式遠(yuǎn)動(dòng)規(guī)約。

          循環(huán)式規(guī)約:規(guī)約中的幀結(jié)構(gòu)具有幀同步字、控制字、幀類別和信息字。其中幀同步字是用作一幀的開頭,要求幀同步字具有較好的自相關(guān)特性,以便對(duì)方比較容易捕捉,檢出幀同步。還要求幀同步具有較小的假同步概率,防止假同步發(fā)生?刂谱质侵该鲙念悇e,共有多少字節(jié),以及發(fā)送信息的源地址、目的地址等。

          循環(huán)式規(guī)約要求循環(huán)往復(fù)不停頓地傳送信息。傳送信息的內(nèi)容在受到干擾而拒受以后,在下一幀還可以傳送,丟失的信息還可以得到補(bǔ)救,保護(hù)性措施可以降低要求,此種通信規(guī)約傳輸信息的有效率較低。

          問(wèn)答式規(guī)約:其主要特點(diǎn)是以主站端為主,主站端向遠(yuǎn)方站詢問(wèn)召喚某一類別信息,遠(yuǎn)方站即將此種類別信息作回答。主站端正確接受此類別信息后,才開始下一輪新的詢問(wèn),否則還繼續(xù)向遠(yuǎn)方站詢問(wèn)召喚此類信息。

          問(wèn)答式規(guī)約為了減少傳輸?shù)男畔⒘,采用變位傳送遙信、死區(qū)變化傳送遙測(cè)量等壓縮傳送信息的方法。問(wèn)答式遠(yuǎn)動(dòng)規(guī)約的另一個(gè)特點(diǎn)是通道結(jié)構(gòu)可以簡(jiǎn)化,在一個(gè)通信鏈路上,可以連接好幾個(gè)遠(yuǎn)方站,這樣可以使通道投資減少,提高通道的備用性。

          而為了保證電力系統(tǒng)遠(yuǎn)動(dòng)各種功能的可靠實(shí)現(xiàn),主要通過(guò)數(shù)據(jù)采集技術(shù)、信道編碼技術(shù)和通信傳輸技術(shù)三部分來(lái)實(shí)現(xiàn)其具體的遠(yuǎn)動(dòng)控制。

          1.遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集技術(shù)

          遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集技術(shù)包括變送器技術(shù)和 A/D 技術(shù)等。遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)處理的信號(hào)大部分是0-5V 的 TTL 電平信號(hào),而電力系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行參數(shù)都是大功率的參數(shù),為了能在遠(yuǎn)動(dòng)裝置RTU 中處理這些信號(hào),通過(guò)變送器對(duì)大功率參數(shù)進(jìn)行處理,將電力系統(tǒng)的電壓電流和有功無(wú)功線性地轉(zhuǎn)化為 TTL 電平信號(hào)。A/D 技術(shù)主要負(fù)責(zé)將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào),完成遙信信息的編碼和遙測(cè)信息的采集任務(wù)。

          遙信信息是指電力系統(tǒng)的各種開關(guān)設(shè)備的狀態(tài)以及繼電保護(hù),自動(dòng)裝置的運(yùn)行狀態(tài)等,是電力系統(tǒng)中各節(jié)點(diǎn)(母線)的電壓,支路(線路變壓器)的潮流(有功,無(wú)功)或電流等模擬量。在電力調(diào)度自動(dòng)系統(tǒng)中,遙信信息的傳送必須經(jīng)過(guò)兩個(gè)過(guò)程:第一是采集遙信對(duì)象的狀態(tài),目前大部分采用光電隔離的方式,第二是將采集到的描述遙信對(duì)象狀態(tài)的二進(jìn)制位編進(jìn)具體的遙信碼中去,通過(guò)數(shù)字多路開關(guān)分別將各路的遙信狀態(tài)輸出到接口電路,再通過(guò)接口電路送入 CPU 進(jìn)行處理,完成遙信信息的編碼。

          2.遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的信道編譯碼技術(shù)

          遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的信道編譯碼技術(shù)包括信道的編碼和譯碼、信息傳輸協(xié)議(規(guī)約)等。為了使傳送的信息有較好的抗干擾能力,必須對(duì)信息進(jìn)行信道編譯碼。

          在數(shù)字傳輸中,干擾是不可避免的,通過(guò)信道編譯碼,盡可能地克服信道干擾。在通信系統(tǒng)中,信道編譯碼方法很多,為了能夠正確地進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送,常采用線性分組碼進(jìn)行編譯碼,而線性分組碼中又廣泛采用循環(huán)碼。

          (1)線性分組碼的定義

          信道編碼傳輸過(guò)程中,按照監(jiān)督碼元的構(gòu)造方法,形成不同的特征碼。設(shè)碼字有 K 位消息碼元和 R 位監(jiān)督碼元,則碼長(zhǎng) n=k+r,碼字?jǐn)?shù)目為 2k。如果每個(gè)碼字的 R 個(gè)監(jiān)督元中只與本碼字的 K 位消息元相關(guān),則這 2k個(gè)碼字的集合稱為分組碼。

          若一個(gè)分組碼的 2k個(gè)碼字恰好是矢量空間 V 的一個(gè) K維子空間,稱分組碼為線性分組碼。設(shè)消息序列 m=(m1、m2、??mk),V1、V2、??Vk是 K 個(gè)線性無(wú)關(guān)的 n 重, 則線性組合,U=m1V1+m2V2+??mkVk。

          用碼長(zhǎng)和消息碼元兩個(gè)參數(shù)描述這種碼時(shí),又稱(n,k)線性分組碼。

         。2)循環(huán)碼的編譯碼原理

          循環(huán)碼是最常用的一種線性分組碼,具有以下性質(zhì):各碼字中的碼元循環(huán)左移位(或右移位)所形成的碼字仍然是碼組中的一個(gè)碼字(除全零碼外)。

          采用系統(tǒng)循環(huán)碼進(jìn)行編碼時(shí),接受端判斷發(fā)送碼字在噪音信道上是否受到干擾就能夠提供較好的校驗(yàn)準(zhǔn)則:用生成多項(xiàng)式去除接收碼字,檢查余式是否為零(也就是檢查接受碼字是否是生成多項(xiàng)式的倍式),若余式為零,認(rèn)為接收碼字是發(fā)送碼字,余式不為零,認(rèn)為接收碼字不是發(fā)送碼字,從而完成數(shù)據(jù)的信道編譯碼工作。

          3.遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的通信傳輸技術(shù)

          遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的通信傳輸技術(shù)包括調(diào)制技術(shù)和解調(diào)技術(shù)。電力系統(tǒng)利用自身電力通信的網(wǎng)絡(luò)資源,可通過(guò)衛(wèi)星、微波、載波、光纜等多種通信手段構(gòu)建一個(gè)電力通信專網(wǎng),目前的電力系統(tǒng)中,主要是利用電力線的載波進(jìn)行通信傳輸。信號(hào)發(fā)射端上,數(shù)據(jù)通過(guò)信道編碼后形成基帶信號(hào),利用電力線上的高頻諧波信號(hào)作為載波信號(hào),通過(guò)各種調(diào)制技術(shù)把基帶信號(hào)變換為模擬信號(hào),以電流、電壓的形式隨電力線進(jìn)行通信傳輸;在接收端上,應(yīng)用解調(diào)技術(shù)相應(yīng)地把模擬信號(hào)還原成數(shù)字信號(hào)。電力系統(tǒng)正是通過(guò)調(diào)制解調(diào)器的調(diào)制--解調(diào)技術(shù),實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信。

          三、結(jié)語(yǔ)

          電力系統(tǒng)自動(dòng)化管理模式已成為當(dāng)今電力系統(tǒng)的發(fā)展方向,特別是 110KV 以下的變電站的技術(shù)改造和管理模式,智能型變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)已被普及采用。然而電力系統(tǒng)要想實(shí)現(xiàn)調(diào)度真正自動(dòng)化,就必須結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù),通過(guò)遠(yuǎn)動(dòng)控制技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。因此,遠(yuǎn)動(dòng)控制技術(shù)在加快電力系統(tǒng)自動(dòng)化的進(jìn)程中起著至關(guān)重要的作用。

          

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