第三章电力系统远动技术
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电力系统远动
二、电力系统远动简介
• 遥信 • 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。 •
二、电力系统远动简介
• 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。滤波时间常数应≤10毫秒。由于遥信的接 口部件和主要高压电工设备的接点联系，距离较远，易受 强电感应，接口处应有光电隔离或经过继电器隔离。 • 目前远动设备的遥信编码一般以数据字节的一位反映一个 开关接点的状态。但是国际电工委员会(IEC)TC-57专委会的 标准规定,一般断路器等设备的开合状态,应以两位来反映 一个开关接点的状态，即以01、10来反映，而00、11为错 误状态，只有事故告警信号才用一位数据位来反映一个信 号的状态。
二、电力系统远动简介
• 遥测 • 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。 • 模拟量：电气设备的各种参量，诸如电压、电流、功率等 。它们经过各种变送器的转换变成统一规格的直流电压(0 ～5伏,0～±5伏,0～±10伏)或直流电流（0～1毫安，0～ 10毫安,4～10毫安）输入到远动设备，经过多路转换开关 ，输入到模数转换器，转换成10位或12位（包括符号位） 的数值，传送到主站端。
电力系统远动
1遥测：即远程测量：应用远程通信技术进行信息传输,实现对远方运行设备的监视和控制。
遥信：即远程指示；远程信号：对诸如告警情况、开关位置或阀门位置这样的状态信息的远程监视。
遥控：即远程命令：应用远程通信技术，使运行设备的状态产生变化。
遥调：即远程调节：对具有两个以上状态的运行设备进行控制的远程命令。
2远动技术：是一门综合性的应用技术，基本原理包括数据传送原理，编码理论，信号转换技术原理，计算机原理等。
远动系统：是指对广阔地区的生产过程进行监视和控制的系统，它包括对必须的过程信息的采集、处理、传输和显示、执行等全部的设备与功能。
远动配置：是指主站与若干子站以及连接这些占的传输链路的组合体。
3误码率：等于错误接收的码元数与传送的总码元数之比。
误比特率：等于错误接收的信息量与传送信息总量之比。
协议规约：在远动系统中，为了正确地传送和接收信息，必须有一套关于信息传输顺序，信息格式和信息内容的约定。
4漏同步：当同步字在信道中受到干扰，是其中的某些码元发生变位，致使收端检测不出同步字时称为漏同步。
假同步：当接收到信息序列中，出现于同步字相同的码序列时，在对同步字检测时会把它误判断为同步字，造成假同步。
位同步的反校：收发两端发送时钟和接收时钟的相位差，φ〉π时，数字锁相电路在工作过程中，通过相位调整，会使两者的相位差继续增加，直到φ=2π造成两端时序错一位，称为返校。
5事件：指运行设备的变化。
事件顺序记录：指开关或继电保护动作时，按动作的事件先后顺序进行记录。
事件分辨率：指正确区分事件发生顺序的最小时间间隔。
6完成一次A/D转换所需的时间称为A/D转换时间。
其倒数称为转换速率。
7数字滤波：就是在计算机中用一定的计算方法对输入信号的量化数据进行数学处理，减少干扰在有用信号中的比重，提高信号的真实性。
这是一种软件方法，对数字滤波算法的选择，滤波系数的调整有很大灵活性。
死区计算：对连续变化的模拟量规定一脚小的变化范围。
什么是电力系统远动
1、什么是电力系统远动?答：远动-利用远程通信技术,进行信息传输,实现对远方运行设备的监视和控制。
即四遥功能。
（1）遥测:远程测量,传输被测变量值（电量或非电量）.如实时母线电压（2）遥信:远程指示,如告警\开关位置等状态发电机空转/运行（3）遥控（4）遥调，如断路器投切机端负荷增加/减少2、远动信息传输模式:循环传输模式或问答传输模式3、远动信息的循环式传输规约：①帧结构②信息字结构③传输规则4、远动信息的问答式传输规约：①称Polling远动规约②传送均为报文③异步通信方式5、远动信息的编码:按规约,把远动信息变换成各种信息字或各种报文.6、远动信道:传输远动信号的通道.7、远动系统的设备:厂站端远动装置、调度端远动装置、远动信道8、远动系统配置类型:点对点、多路点对点、多点星形、多点共线、多点环形配置9、远动系统通信方式：单工通信、半双工通信、全双工通信10、数字通信系统:远动信息→远动装置→数字信号（二进制）→远动信道→输出11、串行通信及传输控制规程：①异步通信②同步通信③传输控制规程12、通信信道：输电线路、无线电调度、微波/卫星/光纤信道13、实现远动的手段：①配备必要自动装置②设国家调度/大区网调/省级调度和地区调度等各级调度中心14、数字通信系统的质量主要指标:①信号传输的有效性(传输速率) ②信号传输的可靠性(差错率)15、电力系统调度中心的任务：①合理调度发电厂出力②迅速排除故障③实时了解,决策调整16、调度自动化系统⑴组成:远动子系统、计算机子系统、人机联系子系统⑵功能组成:数据采集和监控(SCADA)和能量管理系统(EMS)⑶五级调度：①国家调度：调度自动化系统EMS系统.协调大区网间联络线潮流和运行方式,管理全国电网运行.②大区网调：EMS.负责超高压网的安全运行,管理电能质量和经济运行水平.③省级调度：EMS.负责省网的安全运行,管理电能质量和经济运行水平.④地区调度：SCADA系统.分散收集处理信息,集中调度.⑤县级调度：SCADA系统.主要进行负荷管理.17、信道编码作用:抗干扰18、码距：101、010为3（对应的不同码数）11111重量为5（非零码元个数）最大似然译码：000开关合111开关分闸110表分闸奇偶校验码---奇（偶）：包含这个码在内1个数为奇（偶）19、信源编码：对信息源发出的模拟信号进行模数转换{0、1为码元00001111为码字（整体）}20、线性分组码=非零码字的最小重量21、三相短路故障和正常运行时，系统里面是正序。
电力系统远动技术概述(ppt 66页)
第三章 电力系统远动技术
数字信号的调制
第三章 电力系统远动技术
数字信号解调 • 振幅键控非相干解调原理框图
• 振幅键 控非相干 解调过程 各点波形 图
第三章 电力系统远动技术
2. 频率键控(FSK)（非相干解调）
第三章 电力系统远动技术
2. 频率键控(FSK)（非相干解调）
第三章 电力系统远动技术
信道
(b)半双工方式
甲方发信端 甲方收信端
信道
(c)全双工方式
直通方式和交换方式 （需交换机）
同步通信和异步通信
乙方收信端
乙方发信端 乙方收信端
乙方收信端 乙方发信端
第三章 电力系统远动技术
•信息传输速率与误码率 •通信系统的性能指标：有效性（速度）、可靠性 （质量）、适应性、经济性及维护使用
装置开关输出回路接线图
第三章 电力系统远动技术
第三章 电力系统远动技术
第一节 信息传输基础 信息传输的过程称为通信，所有通信都是将
消息变成与之对应的信号来传递。 现代通信主要是以电信号来传递的，通常寄
托在电信号的某一参量上，按电信号的参量承载 的信号类型可分为 连续的：模拟信号——普通的电话机 离散的：数字信号——电报、传递的数据、遥控指 令等
在帧中每一个字末端附上一个奇或偶校验 码。 选择附加码是“1”或“0”的原则为： 使得该字包括监督码元在内含有偶个“1” （偶校验）或奇数个“1”（奇校验）
第三章 电力系统远动技术
二维奇偶监督码
恒比码：从某确定码长的码组中挑选那些1和0的比例为 恒定值的码组作为许用码，在检验时，只要计算接受码组 中的1的数目是否正确，就可知道有无错误
第三章 电力系统远动技术
电力系统远动信息传输技术
信息传输设备的功能与分类
信息传输设备的配置与选型
信息传输设备的配置
在配置信息传输设备时，需要考虑电力系统的规模、结构、运行方式和通信要求等因素，合理选择设备的型号、数量和配置方式。
信息传输设备的选型
选型时应根据实际需求和系统要求，选择技术成熟、性能稳定、易于维护的设备，同时要考虑设备的可扩展性和兼容性。
访问控制
通过设置访问控制策略，限制对远动信息的访问权限，以防止未授权的访问和操作。访问控制通常基于角色访问控制（RBAC）模型进行设计和管理。
加密技术
采用加密算法对传输的信息进行加密处理，以防止信息被非法获取和篡改。常见的加密算法包括对称加密算法（如AES）和非对称加密算法（如RSA）。
信息传输安全
可再生能源
利用可再生能源为信息传输设备和网络供电，减少对传统能源的依赖。
信息传输设备与网络的绿色化发展
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远动信息传输技术能够实时采集和传输电力系统的运行状态、设备参数、故障信息等数据，为状态监测与故障诊断系统提供全面的数据支持。通过分析这些数据，可以及时发现系统故障的征兆，预测故障的发展趋势，为运维人员提供决策支持，有助于及时采取措施排除故障，提高电力系统的稳定性和可靠性。
电力系统的状态监测与故障诊断
02
01
信息传输网络的结构与特点
所有节点都与中心节点相连，信息传输效率高，但中心节点故障可能导致整个网络瘫痪。
集中式拓扑
节点之间相互连接，无中心节点，具有较高的可靠性和灵活性。
分散式拓扑
节点按层次划分，每个层次内部采用分散式拓扑，层次之间采用集中式或分散式拓扑。
分布式拓扑
信息传输网络的拓扑结构
第三章第二次电力系统远动和信息
对状态量进行远程监视称为远程信号，简称遥 信(YX)。
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第三章第二次电力系统远动和信息
v 调度控制中心给发电厂或变电所发的远程命令有控 制命令和调节命令等。
v 当调度控制中心需要直接控制厂、站中的某些设备， 如断路器的合、分闸，发电机组的开、停等，就应 发出相应的控制命令。
v 这种对于具有两个确定状态的运行设备进行操作的 远程命令称为远程控制，简称遥控(YK)。
第三章第二次电力系统远动和信息
v 远动技术是一门综合性的应用技术，其基本原理包 括数据传输原理、编码理论、信号转换技术原理和 计算机原理等。
v 远动技术是调度管理和现代科学技术的产物，因此 其随着科学技术，特别是计算机技术的迅猛发展而 不断更新换代。
v 远动系统由厂站端、通道和调度端组成。工作模式 有循环式和问答式之分，但其硬件结构框架和数据 采集等软件模块并无实质性的差别，其主要差别在 通信软件模块。
•2、电力系统状态估计；
•3、电力系统安全分析和安全控制； •4、电力系统稳定控制；
•5、电力系统潮流优化；
•6、电力系统实时符合预测；
•7、电力系统频率和有功功率自动控制；•8、电力系统电压和无功功率自动控制；
•9、电力系统经济调度控制；
•10、电力系统负荷管理。
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第三章第二次电力系统远动和信息
•图3-26
•遥信、遥测原理 框图
第三章第二次电力系统远动和信息
•遥 控 执行
•遥 调 执行
•遥 控 命 令
•寄 存 器•遥 调 命 令
•寄 存 器
•数 码 写 入
•寄 存 器
•抗 译 干码 扰器
•解 •接 调收 器机
• 信道
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第三章第二次电力系统远动和信息
v 调度控制中心给发电厂或变电所发的远程命令有控 制命令和调节命令等。
v 当调度控制中心需要直接控制厂、站中的某些设备， 如断路器的合、分闸，发电机组的开、停等，就应 发出相应的控制命令。
v 这种对于具有两个确定状态的运行设备进行操作的 远程命令称为远程控制，简称遥控(YK)。
第三章第二次电力系统远动和信息
v 远动技术是一门综合性的应用技术，其基本原理包 括数据传输原理、编码理论、信号转换技术原理和 计算机原理等。
v 远动技术是调度管理和现代科学技术的产物，因此 其随着科学技术，特别是计算机技术的迅猛发展而 不断更新换代。
v 远动系统由厂站端、通道和调度端组成。工作模式 有循环式和问答式之分，但其硬件结构框架和数据 采集等软件模块并无实质性的差别，其主要差别在 通信软件模块。
•2、电力系统状态估计；
•3、电力系统安全分析和安全控制； •4、电力系统稳定控制；
•5、电力系统潮流优化；
•6、电力系统实时符合预测；
•7、电力系统频率和有功功率自动控制；•8、电力系统电压和无功功率自动控制；
•9、电力系统经济调度控制；
•10、电力系统负荷管理。
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第三章第二次电力系统远动和信息
•图3-26
•遥信、遥测原理 框图
第三章第二次电力系统远动和信息
•遥 控 执行
•遥 调 执行
•遥 控 命 令
•寄 存 器•遥 调 命 令
•寄 存 器
•数 码 写 入
•寄 存 器
•抗 译 干码 扰器
•解 •接 调收 器机
• 信道
电力系统远动_正文
前置机和RTU在接收对方信息时,必须保证与对 方同步工作，因此收发信息双方都有同步措施。 远动系统中的前置机和RTU是的配置方式如图。
前置1
前置2
RTU1 1—n台RTU
RTUn
二、远动系统配置的基本模式
远动配置（telecontrol configuration）是指 主站与若干子站以及连接这些站的传输链路的组 合体。常用的远动配置有下面一些类型。 1. 点对点配置（point-to-point configuration） 主站与子站之间通过专用的传输链路 相连接的一种配置，见图1-4（a）。 2. 多路点对点配置（multiple point-to-point configuration） 主站通过各自链路与多个子站相连 的一种配置，主站与各子站可同时 交换数据，见图1-4（b）。
第四节 调度自动化系统
一、调度自动化系统的功能
调度自动化系统由远动子系统、计算机子系 统和人机联系子系统组成，见图1-5。 远动子系统负责收集各发电厂、变电所的各 种信息，将其传送到调度中心，完成对信息的预 处理。同时也可将调度中心的控制命令传送到发 电厂或变电所。计算机子系统是对远动子系统收 集到的基础数局作进一步加工处理、分析、计算， 为调度人员监视、分析系统运行状态以及对系统 运行进行控制提供依据。
人机联系子系统包括屏幕显示器、打印机、键盘、 鼠标、调度模拟屏等设备，用于向调度人员显示 和输出信息，也可以输入调度人员的控制命令。
调度自动 化系统
SCADA（Supervisory Control And Data
Acquisition）
EMS（Energy Management System）
第一章 概述
现代大型工业生产系统，比如电力系统、石油系统、 铁路系统等，组成大型工业生产系统的生产设备及生产 部门多，且分散在相距甚远的广阔地区。为了保证系统 的正常工作，构成系统的各部分必须在一个调度机构的 统一指挥下协调工作。为此，调度机构要随时了解系统 各部分在生产过程中的实际情况，并在此基础上作出对 生产过程进行指挥的策略。为了使调度工作既满足实时 性好，又保证可靠性高，必须借助远动技术实现调度管 理。 远动技术是一门综合性的应用技术，它的基本原理 包括数据传输原理、编码理论、信号转换技术原理、计 算机原理等。远动技术是调度管理和现代科技的产物， 因此它随着科学技术，特别是计算机技术的迅猛发展而 不断更新换代。
电力系统远动.
二、电力系统远动简介
• 数字量：主要是水位计、数字或频率计、功角转换器、电 能累加器和变压器分接头位置所反映的水位、系统频率、 电气量的功率角，发（耗）电量以及变压器分接头位置等 。这些量经过相应的变送器或直接以并行数字状态输入到 远动设备的并行接口部件。输入的格式可能是若干组并行 的二进制、二-十进制等形式。 • 脉冲计数量：脉冲电能表以脉冲串的形式向远动设备输入 ，由远动设备进行累加。根据调度端(主站端)的冻结和传 送命令，向主站端传送。传送的间隔周期可能是 15分钟、 1 小时、8小时或24小时。累计器的字长可以是6位二-十进 码,和电能表的字长一样；或者是8位二进制字长。后一种 情况要求传送的时间间隔短，在两次传送的时间内累加器 不会溢出。
二、电力系统远动简介
• 遥信 即远程指示；远程信号 ：对诸如告警情况、开关位 置或阀门位置这样的状态信息的远程监视。 • 遥信主要有那些量 • 断路器、隔离开关位置信号、变压器分接头位置、变压器 本体故障信号、断路器操作机构故障、控制回路断线、远 方就地操作转换、直流系统信号、保护动作信号、装置异 常信号、通信故障信号。 • 大门位置、消防报警、UPS交流电源消失。
二、电力系统远动简介
• 返送校验 • 命令被送到远方站以后，经过差错控制的校核,确认命令没 有受到干扰。远方站收到命令后,应先检查输出执行电路没 有接点处于闭合状态；然后将正确接收的命令输出，同时 将输出命令的状态反编码送到主站端；在主站端将接收到 的返送校核码进行比较。
二、电力系统远动简介
• 执行 • 在返送校核无误后，将结果显示给调度人员，并向远方站 发送执行命令。此时由执行命令将输出执行电路的电源合 上，驱动执行电路操作对象动作。被控制的对象动作后， 过一定时间还要检查有关电路是否有接点粘上，并将动作 结果告知主站，过一定时间将电路电源自动切除。只有这 样严格的技术措施，才能保证遥控的正确无误。对于电力 系统，遥控的技术指标是执行的正确动作率为100％。
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“101”
“011” 根据多数表决法的判断原则应为闭合
奇偶校验
➢在帧中每一个字末端附上一个奇或偶校验 码。 选择附加码是“1”或“0”的原则为：使得 该字包括监督码元在内含有偶个“1”（偶校 验）或奇数个“1”（奇校验）
二维奇偶监督码
字符码字
码字
0000111 0000111 1
0000110 0000110 0
第三章电力系统远动技 术
2020年7月8日星期三
模拟量输入部分
开关量（数字量）输入回路
• （1）装置面板上的接点 •（2）从装置外部经端子排引入装置的接点
➢开关量（数字量）输出回路
•装置开关输出回路接线图
第三章 电力系统远动技术
➢ 第一节 信息传输基础 信息传输的过程称为通信，所有通信都是将
消息变成与之对应的信号来传递。 现代通信主要是以电信号来传递的，通常寄
➢ 现场仪表之间可以通信，实现了现场仪表自律分散控制
➢ 由于现场总线仪表具有互操作性，不同厂家的仪表可以自 由组合，为用户提供了更为广泛的选择余地
➢ 实现了测量仪表、电气仪表、分析仪表的综合化 ➢ 在控制室就可以对现场仪表进行调试、校验、诊断和维护
•1. 信息传输速率 • 数字信号由码元组成，定义单位时间传输的码元 数为码元速率Rs，单位为码元／s，又称波特(baud) ，简记为Bd，所以码元速率也称波特率。 • 定义单位时间传输的信息量为信息速率Rb，单位 为bit/s (比特／秒)，所以信息速率又称比特率。
• 码元可以是二进制的，也可以是多进制的，进制 不同的码元携带的信息量不同。一个二进制码元的信 息量为1bit，一个M进制码元的信息量为log2M bit， 所以码元速率Rs和信息速率Rb之间的关系为
0000101 0000101 0
0000100 0000100 1
0000011 0000011 0
校验字符
0000011 0
•恒比码：从某确定码长的码组中挑选那些1和0的比例为 恒定值的码组作为许用码，在检验时，只要计算接受码组 中的1的数目是否正确，就可知道有无错误
➢现场总线通信方式 •现场总线技术将专用微处理器置入传统的测量控制仪表 ，使它们各自都具有了数字计算和数字通信能力，采用 可进行简单连接的双绞线等作为总线，把多个测量控制 仪表连接成的网络系统
•现场仪表具有综合管理功能 •系统控制Leabharlann 能的自律分散 •系统控制功能的下移
现场总线通信方式
➢ 双向数字通信方式的特点 ➢ 一根双绞线可连接多台设备，从而减少导线数量，降低配
线成本
➢ 由于采用数字传输方式，可以实现高精度的信息处理，提 高控制质量
➢ 由于实现了多重通信，除了可以传送过程变量、控制变量 外，还传送大量的现场设备管理信息
托在电信号的某一参量上，按电信号的参量承载 的信号类型可分为 连续的：模拟信号——普通的电话机 离散的：数字信号——电报、传递的数据、遥控指 令等
•第三章 电力系统远动技术
•第一节 信息传输基础 • 点与点之间建立的通信系统是通信的最基本形式， 其如下框图所示 。
➢ 模拟通信和数字通信 • (1) 模拟通信一般指的是信源发出的、信宿接收的和
➢几种常用的检错码有如下几种： (1) 奇偶监督码 (2) 二维奇偶监督码 (3) 重复码 (4) 恒比码
重复码
➢ 检错
增加一位，即“11”表示开关闭合，“00”表示开关断开
“11”
“10”
“01” 丢弃
➢ 纠错
再增加一位，即“111”表示开关闭合，“000”表示开关断开
“111”
“110”
➢数字信号的调制
➢数字信号解调 • 振幅键控非相干解调原理框图
• 振幅键控 非相干解 调过程各 点波形图
2. 频率键控(FSK)（非相干解调）
2. 频率键控(FSK)（非相干解调）
➢相位键控相干解调原理
➢相位键控 相干解调过 程各点波形 图
第三节 信息传输差错控制原理
➢差错控制方式 前向纠错(FEC)、检错重发(ARQ)和混合纠错 (HEC)是常用的三种差错控制方式
• 如每秒钟传送2400个码元，则码元速率为2400 baud；当采用二进制时，信息速率为2400bit/s；若采 用四进制时，信息速率为4800bit/s。对于二进制，在 数值上波特率和比特率是相等的，但其意义是不同的
2. 误码率
➢异步传输和同步传输 •1. 异步通信
2. 同步通信 接收端的时钟严格保持与发送端一致，同步通信 时一个数据帧中包含有如下几个部分 ： 同步码、数据码、校验码。
信道传输的等都是模拟信号的通信过程或方式。 • (2) 数字通信一般是指以数字信号的形式传输信号的
系统。 ➢ 数字通信具有以下特点： • (1) 抗干扰能力强。 • (2) 便于进行信号加工与处理 • (3) 传输中出现的差错(误码)可以设法控制，提高了
传输质量
•(4) 数字信息易于加密且保密性强 •(5) 能够传输话音、电视和数据等多种信息，增加了通 信系统的灵活性和通用性。
•现场总线是应用在生产现场、在微机化测量控制设备之 间实现双向串行多节点数字通信的系统，也被称为开放 式、数字化、多点通信的控制网络
•以现场总线为基础的现场控制层，其网段与工厂现场设 备相连，是工厂信息网络集成系统的底层，是工厂底层 网络
现场总线通信方式
➢ 采用现场总线，实现了控制系统的综合管理和自 律分散控制
•缺点：信号带宽增加，频带的利用率低 • 模拟电话信号带宽为4KHZ • 数字电话信号带宽为20KHZ~60KHZ
➢数字通信传输方式 • 串行传输，并行传输
•点到点通信、点到多点通信和多点到多点通信 •单工方式、半双工方式和双工方式
•直通方式和交换方式 （需交换机） •同步通信和异步通信
•信息传输速率与误码率 •通信系统的性能指标：有效性（速度）、可靠性（ 质量）、适应性、经济性及维护使用
第二节 电力系统远动通信系统简介
•远动系统的构成：厂站端远动装置、调度端远动装置和 远动信道
•调度中心——主站（控制站），厂站——子站
•安装在主站和子站的远动装置分别称为前置机和远动终 端装置RTU
•s
•m
•c
•R
➢ 二进制数字信号通信（数字信号的调制与解调）
二进制数字调制中，包括三种形式：幅度键控 (ASK) 、频率键控(FSK)和相位键控(PSK)