第3章 2 远动终端(RTU

配网自动化系统一般由下列层次组成：配电主站、配电子站（常设在变电站内，可选配）、配电远方终端（FTU、DTU、TTU等）和通信网络。

配电主站位于城市调度中心，配电子站部署于110kV/35kV 变电站，子站负责与所辖区域DTU/TTU/FTU等电力终端设备通信，主站负责与各个子站之间通信。

1、远程终端单元（RTU）RTU（Remote Terminal Unit）是一种远端测控单元装置，负责对现场信号、工业设备的监测和控制。

与常用的可编程控制器PLC相比，RTU通常要具有优良的通讯能力和更大的存储容量，适用于更恶劣的温度和湿度环境，提供更多的计算功能。

正是由于RTU完善的功能，使得RTU产品在SCADA系统中得到了大量的应用。

远程终端设备（RTU）是安装在远程现场的电子设备，用来监视和测量安装在远程现场的传感器和设备。

RTU将测得的状态或信号转换成可在通信媒体上发送的数据格式。

它还将从中央计算机发送来得数据转换成命令，实现对设备的功能控制。

1.1定义RTU（Remote Terminal Unit）是一种远端测控单元装置，负责对现场信号、工业设备的监测和控制。

与常用的可编程控制器PLC相比，RTU通常要具有优良的通讯能力和更大的存储容量，适用于更恶劣的温度和湿度环境，提供更多的计算功能。

正是由于RTU完善的功能，使得RTU产品在SCADA系统中得到了大量的应用。

远程终端设备（RTU）是安装在远程现场的电子设备，用来监视和测量安装在远程现场的传感器和设备。

RTU将测得的状态或信号转换成可在通信媒体上发送的数据格式。

它还将从中央计算机发送来得数据转换成命令，实现对设备的功能控制。

1.2特点（1）通讯距离较长；（2）用于各种环境恶劣的工业现场；（3）模块结构化设计，便于扩展；（4）在具有遥信、遥测、遥控领域的水利，电力调度，市政调度等行业广泛使用。

1.3功能(1) 采集状态量并向远方发送，带有光电隔离，遥信变位优先传送；(2) 采集数据量并向远方发送，带有光电隔离；(3) 直接采集系统工频电量，实现对电压、电流、有功、无功的测量并向远方发送，可计算正反向电度；(4) 采集脉冲电度量并向远方发送，带有光电隔离；(5) 接收并执行遥控及返校；(6) 程序自恢复；(7) 设备自诊断(故障诊断到插件级)；(8) 设备自调；(9) 通道监视；(10) 接收并执行遥调；(11) 接收并执行校时命令(包括GPS对时功能选配)；(12) 与两个及两个以上的主站通讯；(13) 采集事件顺序记录并向远方发送；(14) 提供多个数字接口及多个模拟接口；(15) 可对每个接口特性进行远方/当地设置；(16) 提供若干种通信规约,每个接口可以根据远方/当地设置传输不同规约的数据；(17) 接受远方命令,选择发送各类信息；(18) 可转发多个子站远动信息；(19) 当地显示功能，当地接口有隔离器；(20) 支持与扩频、微波、卫星、载波等设备的通讯；(21) 选配及多规约同时运行，如DL451-91 CDT规约，同进应支持POLLING规约和其他国际标准规约（如DNP3.0、SC1801、101规约）；(22) 可通过电信网和电力系统通道进行远方设置。

RTU在SCADA中的作用RTU是远动终端单元（Remote Terminal Unit）的缩写，是SCADA系统（Supervisory Control And Data Acquisition）中的重要组成部分，负责采集和传输现场数据，控制和监测现场设备，并将数据传送给上位计算机进行处理和分析。

RTU在SCADA系统中的作用和功能非常关键，下面将详细介绍。

1.数据采集：RTU通过现场仪表和传感器采集各种数据，如温度、压力、流量、电流、电压等。

这些数据反映了现场设备的工作状态，是SCADA系统进行监测和控制的基础。

RTU能够将数字、模拟和状态信号转换为标准化的数据格式，确保数据的准确性和可靠性。

2. 数据传输：RTU通过通信网络将采集到的数据传输到上位计算机。

采用多种通信方式，如有线通信（以太网、RS485、Fiber等）和无线通信（GPRS、3G、LTE、LoRa等）。

通过合理选择通信方式和协议，RTU可以在不同的环境中实现稳定和高效的数据传输，确保实时性和可靠性。

3.设备控制：RTU可以实现对现场设备的远程控制，如开关控制、调节阀控制、变频器控制等。

通过与现场设备的连接，RTU可以通过下发指令实现对设备的开启、关闭、调整等操作，实现对现场设备的远程控制。

4.报警与事件处理：RTU可以通过设置报警条件和逻辑，监测现场设备的状态，并在发生异常或故障时生成报警信息。

当设备达到设定的阈值或出现异常情况时，RTU会发出声音、光闪烁等报警信号，同时将报警信息通过通信网络传输到上位计算机，以便及时处理。

5.数据存储与转发：RTU具有一定的存储容量，可以存储历史数据和事件记录。

当通信中断或上位计算机发生故障时，RTU可以将数据存储起来，以免数据丢失。

同时，RTU还可以将存储的数据转发给上位计算机，以便分析和处理。

6.安全保护：RTU具备安全防护功能，可以对通信数据进行加密和认证，保护数据的机密性和完整性。

RTU远动是变电站自动化设备的核心部件，所有的远动功能都是靠它来实现的，称之为远动终端。

和远智能从事铁路用电管理22年的历史，公司开发人员通过对国际上相关产品的系统分析，经总结归纳研制出新产品，在设计上彻底摆脱了原有传统方式，并融合了国内外的先进成熟技术，使远动装置集中兼备了集散式，模块化，分布智能化和面向专业应用（以供配电线路为对象）的技术特征，符合国际上在测量控制器产品的发展方向。

1.具有转发信息的功能，即除向一个调度终端发送信息之外，还可向另一个调度终端或集控站发送信息，但同一被控设备不允许执行两个及以上调度或集控站发给的遥控、遥调命令。

2.当地功能报当地选测、当地控制和调整，当地CRT显示，当地制表打印等功能。

3.装置内部功能包括程序自恢复，装置自调、自检、单端运行、装置自诊断，设置日历（年、月、日）及时钟（时、分、秒）。

4.事件顺序记录（SOE)。

5.内存24h(48h)整点数据和异常状态数据。

扩展资料：远程终端发展过程：早期的远动装置是一对一的，也就是在厂站端有一台远动终端，在调度中心就有一台相应的远动装置，称为调度端或主站端，而现今由于采用了计算机技术，远动系统在电力系统中已发展成为数据采集与监控系统，又称SCADA系统(super visory control arid data acquisition system)。

设在调度中心的数据采集子系统，又称前置机系统，可以接收多台远动终端发送来的实时运行参数，亦称为1对N远动终端从20世纪50年代到60年代初，其主要构成元件为电子管与继电器，传送是模拟方式。

60年代中，晶体管与集成电路为主要构成元件的数字式远动终端开始发展。

随着微型计算机技术的发展，微机型远动终端80年代在中国试制并取得成功。

设备组成：微机型远动终端由硬件和软件两部分组成.硬件由各种功能板配上相应的机箱和电源构成。

功能板可以由远动设备研制生产单位选用各种集成电路片和自行设计印剧电路板构成，称为片级设计，亦可以采用微机生产厂家生产的原板(OEM) 构成，称为板级设计。

远动终端装置（RTU）介绍文章：一、概述电力远动装置(RTU)是一种计算机智能化的产品,可广泛应用于电网调度自动化监控系统,电厂、变电站小型配电箱8GB56510CC 综合自动化系统，以及其它工业自动化监控系统中，完成现场数据采集测量和监控功能。

远动装置综合了计算机，测量，通信和自动化的专业技术，通过对输变电线路及设备的交流电压、电流的数据采集，自行计算出功率、电量、功率因数、频率等参数。

同时也具备常规远动装置的遥信、遥测、遥控、遥调功能和数据传输等功能，由于在产品结构及技术上的重大变革，使远动装置具有分散安装并能在零下温度运行的性能，与常规远动装置相比，其综合性能有了突破性的改进，显著的提高数据的实时性，准确性；提高了抗干扰冲击能力和运行的可靠性，显著的降低了安装、维护、扩容条件和难度；降低了场地环境的运行要求，小型仪表模块化结构和嵌如式分布智能，解决了历史上远动装置无法工厂化生产的难题，使大规模生产和应用成为可能，为产品的商品化、标准化、系列化创出一条新路。

纵观国内外的RTU产品，大多数是采用紧凑型总线的模板框架式结构，总线模板计算机是应用最广泛的万金油产品，也称为原始制造厂家产品，在八十年代初期，这种产品为当时患有企业自动化饥渴症的中国提供了一份灵丹妙药，因此一轰而起。

例如当时的STD总线，被称为一唱雄鸡天下白的产品，当然也适用于远动终端。

系统工程人员可以根据软件编写和调配模板达到灵活应用的目的。

但这些优点也是致命的弱点，这种灵活的二次软件、硬件和构件的开发必须是专业技术人员牺牲大量的人力和时间去完成，这种灵活性造成了灵活的规格，灵活的标准，灵活的结构形式。

可以随意塑造产品的功能，给软件硬件打补丁。

总之不确定性太大，严重偏离了远动终端国家标准中所提到的系列化、标准化和向上兼容的原则。

大多数产品从成本出发仅留有适当的逻辑余量，无法进行有效的扩充。

I/o 模板无限扩展和软件编制的过于庞大，也会带来可靠性的牺牲造成顾此失彼的结果，否则，就必须大幅度提高软件硬件平台的成本。

摘要电力远动终端RTU系统是电力调度自动化系统的核心部分，是计算机、数据信息通信、状态自动检测等技术相互协调配合形成的能够对电力供配电各环节进行实时监视和控制的综合智能操作系统。

在分析电力特性参数测量和计算方法的基础上，对电力远动终端RTU系统的拓扑结构进行详细的分析总结。

电力远动终端RTU大大提高电力系统自动化调度与管理水平，保障供配电系统高效稳定的运行。

本文首先对时下RTU的应用和现状展开了论述，使用TI公式的TMS320LF3407A芯片结合CAN总线设计出了符合要求的系统结构，使系统的响应速度更快，测量精度更准。

具有运算能力强，处理速度快以及工作可靠的特点。

最后文章采用C语言编程调试，结果进一步验证了高速、高精度、可靠的特点。

关键词：电网监控、远动终端RTU、DSPAbstractPower far move terminal RTU system is the core of the electric power dispatching automation system of, is a computer, data information communication, the state to be automatic detection technology to coordinate well with each other to form of power supply and distribution the links to real-time monitoring and control of comprehensive intelligence operation system. On the analysis of the characteristic parameters of electric power measure and calculation methods of the foundation, on the far end RTU system power move the topological structure of a detailed analysis of the summary. Power far move terminal RTU greatly improve the automation of electric power systems scheduling and management level, ensure the supply system for the operation of the high efficiency and stability.This paper first on the current application and current situation of RTU on this paper, and use of the formula TMS320LF3407A with TI chips CAN bus designed to meet the requirements of system structure, make the system response speed faster and more accurate measurement accuracy. Has the operation ability, processing speed and reliable characteristic. At last this paper adopts the C programming language testing, the results further verified high speed and high precision and reliable.Keywords: grid monitoring, far move terminal RTU, DSP目录第一章绪论 (3)1.1 国内外RTU发展现状 (3)1.1.1 国外RTU的发展现状 (3)1.1.2 国内RTU的发展现状 (3)1.2论文主要内容 (5)第二章RTU系统方案的构建 (6)2.1电力参数的测量 (6)2.1.1交流电参量的采样方法 (6)2.1.2采样点数的选择 (7)2.1.3基于快速傅立叶变换FFT的电量测量原理 (8)2.1.4频率的测量 (9)2.1.5电流、电压的测量 (9)2.1.6电功率、功率因数的测量 (10)2.2 RTU的基本功能 (11)2.3 微处理器的选择 (12)2.3.1数字信号处理器的主要特点 (12)2.3.2 DSP芯片的选取 (13)2.3.3锁相环同步及频率采样电路 (13)2.4通信方式的实现 (14)2.5系统的总体方案 (15)第三章 RTU系统的硬件电路设计 (17)3.1 信号测量模块的电路设计 (17)3.1.1电压和电流采集电路 (18)3.1.2锁相环同步及频率采样电路 (20)3.1.3开关量与脉冲量的采集 (21)3.2 通信主控模块的电路设计 (22)3.2.1 CAN接口电路 (23)3.2.2串行通信接口电路 (24)3.2.3显示和键盘接口电路 (25)3.2.4 LF2407A的EEPROM扩展及SRAM电路的设计 (26)第四章RTU系统的软件设计 (28)4.1系统软件的总体设计思想 (28)4.2信号测量模块的软件设计 (28)4.2.1 A/D转换子程序的设计 (30)4.2.2 频率测量程序的设计 (30)4.3通信主控模块的软件设计 (31)4.3.1 CAN接口子程序的设计 (32)4.3.2人机接口子程序的设计 (34)4.4数据测试结果与分析 (35)第五章结论 (37)致谢 (38)参考文献 (39)第1章绪论1.1国内外RTU的发展与现状1.1.1国外RTU的发展现状对于变电站自动化监控系统，很多国家都做了大量的研究工作，目前各在电网计机监控系统方面多采用分层分布开放式系统结构，该系统是把电厂的各项功能，按分层分布处理的原则由功能模块和接口模块组成计算机分布系统，整个系统统一协调，合理分工，最佳运行管理。

RTU-远程测控终端
RTU (远程测控终端,英文全称 Remote Terminal Unit,中文全称为远程终端控制
系统,负责对现场信号、工业设备的监测和控制。

其中包括:开关量输入单元、开关
量输出单元、模拟量输入单元、模拟量输出单元、脉冲量输入单元、脉冲量输出
单元、数字量输入单元。

开关量输入单元:对现场各种开关信号的采集, 现场信号可以是继电器触点开关(无源 , 也可以是电压信号, 还可以是电流信号。

由于采用光隔离器件,可以抵抗现
场各种干扰,能够在强电场、强磁场、多尘埃、潮湿环境下正常工作。

开关量输出单元:用于遥控远端设备的开停、声光、告警等。

模拟量输入单元:采用模拟开关及光电隔离技术, 将现场各种模拟信号采集进来, 既可以是 4-20mA 、 0-10mA 标准模拟信号;也可以是非标准模拟信号,如交流 220V 等, A/D板采用智能 A/D变换和利用软件技术,可抗工频 50Hz 干扰,射频干扰等,
A/D变换精度高达 14位。

模拟量路路隔离,可以用于不同的地电位设备同时采集。

模拟量输出单元:用于 PID 调节方式下的各种自控系统。

脉冲量输入单元:采集脉冲信号的频率,带光隔。

采集信号的频率范围为
0~20MHz 。

数字量输入单元:接收各种串行数据信号。

可以是 RS485接口, RS232, RS422接口, 或 V11, V28等各种波特率下的异步串行数据。

也可以采集 64K 同步
数据。

RUT 具有的特点是:
1、通讯距离较长
2、用于各种恶劣的工业现场。

RTU RTU 是REMOTE TERMINAL UNIT 的简称，中文名称为远程测控终端，用于监视、控制与数据采集的应用。

具有遥测、遥信、遥调、遥控功能。

基本信息 ∙ 中文名称∙ 远程测控终端 ∙ ∙ 外文名称∙RTU ∙ ∙ 全称∙ REMOTE TERMINAL UNIT ∙ ∙作用 ∙ 遥测、遥信、遥调、遥控功能∙目录 1产品概述 2基本信息 3详细介绍 4主要功能 5产品特点6技术参数 7其他资料产品概述RTU是REMOTE TERMINAL UNIT 的简称，中文名称为远程测控终端，用于监视、控制与数据采集的应用。

具有遥测、遥信、遥调、遥控功能。

[1]该产品既能远程监测、亦可远程控制，是集数据采集、控制、传输功能于一体，采用低功耗设计，适用于工业及太阳能供电的野外现场，Smart rtu 2000广泛应用于水文水利、电力、石油、地质、环保等行业。

基本信息RTU (Remote Terminal Unit远程终端装置），就是电网监视和控制系统中安装在发电厂或变电站的一种远动装置，简称RTU，是调度自动化、变电站自动化、无人值守变电站、配电自动化和过程控制自动化系统中的关键设备。

RTU的职能是采集所在发电厂或变电站表征电力系统运行状态的模拟量和状态量，监视并向调度中心传送这些模拟量和状态量，执行调度中心发往所在发电厂或变电站的控制和调节命令。

信方华泰RTU终端集成了现在RTU具有的―五遥‖功能，即遥测、遥信、遥控、遥调，遥视。

其中遥测输入包括4路交流电压、4路交流电流和4路直流电流共12路遥测信号，用于采集电压、电流信号的有效值并按规约传送到调度中心；遥信由8路带光电隔离的输入信号组成，用于采集无源节点并按规约传送到调度中心；遥控由16路继电器输出组成，用于执行调度中心改变设备运行状态的命令；遥调由1路输出0-20mA的控制信号来实现，用于执行调度中心调整设备运行参数的命令。

在满足工程实际对监控功能和性能要求的前提下，还具有良好的现场环境适应性、长期运行的可靠性和多台远动终端的级联扩展应用。

远程测控终端（RTU）述评概述在生产过程自动化装置中，PLC、DCS是两类应用最广泛的控制系统，上世纪80年代之前，这些控制系统的I/O卡件均集中在远离现场的控制室内，与现场装置（其中包括AI/AO模拟量输入输出装置和DI/DO 开关量输入输出装置等）的连接线都是一对一直接接线，我们现在还可以在很多现场看到进出控制室的大量电缆和敷设电缆的大尺寸桥架。

在80年代后期，PLC、DCS两类控制系统先后推出远离控制室安装的远程I/O卡件，它安装在现场，可就近与现场装置连线，而这些远程I/O 卡件与PLC、DCS系统安装在控制室的控制器是通过单根电缆的通讯实现信息交换。

而在这之前，即在80年代初期，一些相对生产规模小一些的厂家利用它们在数据采集转换及通讯方面的优势，就已经推出远程测控终端RTU,并采用RTU 构成计算机SCADA （Supervisory Control And Data Acquisition）系统，有时我们又将它称为四遥（遥测、遥信、遥控、遥调）系统，像我们知道的英国施伦伯杰（Schelumberger）公司上世纪80年代初期开发的IMP远程测控终端及由它构成的SCADA系统就是RTU早期成功应用的一个例子。

那么什么是RTU呢？RTU是Remote Terminal Unit（远程测控终端）的缩写，是SCADA系统的基本组成单元。

一个RTU可以有几个，几十个或几百个I/O点，可以放置在测量点附近的现场。

RTU应该至少具备以下2种功能：数据采集及处理、数据传输（网络通信），当然，许多RTU还具备PID控制功能或逻辑控制功能、流量累计功能等等。

在自动化仪器仪表市场中我们可以看到一些产品冠以RTU，比如英国施伦伯杰公司的IMP远程测控终端、解放军南京工程兵学院微机测控研究所的893-IDCB远程测控终端、北京安控科技发展有限公司的SuperE 远程测控终端、北京华迅通信电子技术公司eNET无线RTU、美国MOTOROLA公司的MOSCAD远程终端设备RTU、美国OPTO 22公司OPTOMUX及SNAP等远程测控终端、澳大利亚埃波罗（ELPRO）公司的EP105一体化RTU、澳大利亚悉雅特公司MOX RTU等等，但也有一部分是由系统自动化公司自行集成的，比如下文介绍的昆明康德尔公司采用GSM模块与悉雅特公司MOX或以色列UNITRONICS公司微型OPLC；比如澳大利亚埃波罗公司的EP105一体化RTU中的电台带有RS-232、RS-485接口，可与其它公司生产的产品进行通讯，如与AB公司的SLC5/03/04、SIEMENS公司的S7-300/400系列和ACTION-CONTROLS公司的产品等组合构成远程测控终端RTU。