电力系统远动课程设计

电力系统监控技术课程设计题目：牵引供电系统的遥信数据采集系统班级：电气072班姓名：何晨龙学号：200708820指导教师：王思华设计时间：2011年3月30日目录1远动系统的概述 (1)1.1远动系统的概念 (1)1.2远动系统配置基本模式 (1)2电力远动系统功能分析 (2)2.1遥测、遥信、遥控功能 (2)2.2线路故障检测 (2)2.3主站、子站功能 (3)2.4远动信道的选择 (3)3铁路电力系统的构成 (4)3.1车站监控系统 (4)3.2变、配电所监控系统 (4)3.3通讯通道 (4)4牵引供电开闭所自动化遥信设计 (5)4.1牵引供电开闭所电气主接线 (5)4.2开闭所终端原理 (5)4.3遥信对象的采集 (6)5通信规约配置及规约解释 (8)5.1通信规约的有关定义 (8)5.2报文的格式 (8)5.3报文分类 (9)6远动信息的信道编码 (11)6.1抗干扰码的基本原理 (11)6.2线性分组码、H AMMING码、循环码的联系与区别 (11)6.3循环码的编译码原理 (11)6.4铁路远动干扰分析 (13)6.4.1主要干扰源 (13)6.4.2抗干扰措施 (13)7单片机数据采集硬件设计 (14)7.116位最小系统电路设计 (14)7.2模拟量采集电路 (15)7.3开关量采集电路 (16)8 数据采集软件设计 (16)设计结论 (17)参考文献 (18)附录 (19)1远动系统的概述1.1远动系统的概念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，他包括对必需的过程信息的采集、处理、传输和显示、执行等全部的设备与功能。

构成远动系统的设备包括厂站端远动装置，调度端远动装置和远动信道。

远动系统的核心是SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition）系统，即数据采集与监视控制系统。

在电力系统中，远动系统应用最为广泛，技术发展也最为成熟。

电力系统监控技术课程设计报告题目：牵引供电系统的遥信数据采集系统班级：电气084姓名：学号：指导教师：任丽苗设计时间：2012-3-101 设计原始资料1.1 具体题目说明牵引供电系统遥信数据采集系统，设计内容：(1) 计算机绘制被控站（RTU端：变电所）通用系统结构框图,绘出各种数据点的采集通道，控制输出通道，网络通信通道的示意图。

(2) 设计一个具体的MCS－51单片机数据采集最小系统（开关量输入数据，路数为16路），具体到芯片管脚的连线。

(3) 选用问答式传输规约，以16路开关量为例，编写上传调度中心的遥信数据报文的帧结构。

(4) 计算机绘制相应的遥信数据采集程序流程图，编写遥信数据采集程序。

1.2 要完成的内容针对附录A所示的牵引供电系统进行遥信数据采集系统的设计。

遥信信息是二元状态量，即是说对于每一个遥信对象而言它有两种工作状态，两种工作状态为“非”的关系。

因此一个遥信对象正好可以对应于计算机中二进制码的一位，“0”状态与“1”状态.在电力系统中，遥信信息可以表示设备的启停、断路器的投切、隔离开关的开合、告警信号的有无、保护动作与否等。

2 硬件设计2.1 各开关元件及数据采集点编号2.1.1 各开关元件编号隔离开关、断路器的编号如附录A所示。

2.1.2 数据采集点定义数据采集主要是个开关量，开关量输入数据类型为各断路器、隔离开关的状态信息。

2.2 被控站通用系统结构2.2.1 数据采集通道（示意图）遥信信息通常由电力设备的辅助接点提供辅助接点的开合直接反映出该设备的工作状态。

提供给远动装置的辅助接点大多为无源接点，即空接点，这种节点无论是在“开”状态还是“合”状态下，接点两端均无电位差。

断路器和隔离开关提供的就是这一类辅助接点。

另一种辅助接点则是有源节点，有源节点在“开”状态时两端有一个直流电压，是由系统蓄电池提供的110V或220V直流电压。

一些保护提供此类接点。

无论有源触点还是无源触点，由于他们来自强电系统，直接进入远动装置将会干扰甚至损坏远东设备，因此必须加入信号隔离措施。

电力系统远动第二版教学设计一、教学目标本课程旨在通过对电力系统远动技术的介绍，使学生了解电力系统的远动控制原理和系统组成，掌握电力系统远动技术在各类电力系统中的应用，提高学生对电力系统远动技术的认识和应用能力。

二、教学内容1. 电力系统远动控制原理介绍电力系统远动技术的主要原理和基本概念，包括力学振动原理，电磁电学原理，计算机控制原理等。

2. 电力系统远动系统组成介绍电力系统远动技术所涉及到的主要设备和系统组成，包括传感器、执行器、远动控制器、综合监控系统等。

3. 电力系统远动技术的应用以电力系统运行和安全保障为例，介绍电力系统远动技术在不同类电力系统中的应用，并阐述其重要性和实际意义。

4. 电力系统远动技术的发展趋势介绍电力系统远动技术的发展方向和最新技术，以及其对电力系统运行和管理所带来的影响。

三、教学方法在教学过程中，采用讲授、案例分析、思维导图、课堂讨论等多种教学方法，注重理论和实践相结合，以培养学生对电力系统远动技术的综合运用能力。

四、教学评价在教学过程中，通过随堂小测验、课堂表现、期末考试等方式进行教学评价。

小测验旨在检测学生对课程知识的掌握情况，课堂表现则注重学生的主动参与和思考能力，期末考试则是综合考察学生对整个课程内容的掌握情况。

五、教材与参考书目主要教材1.《电力系统远动技术》，文兆鸿，中国电力出版社，2008年版。

2.《电力系统远动控制》，李治国，华中科技大学出版社，2012年版。

参考书目1.《现代电力系统控制与管理》，赵海霞主编，清华大学出版社，2014年版。

2.《电力系统控制理论与应用》，陈以宁主编，电力工业出版社，2015年版。

六、教学进度安排课程章节学时内容第一章 2 远动控制原理第二章 3 远动系统组成第三章 4 远动技术的应用第四章 3 远动技术的发展趋势第五章 2 期末考试七、教学实验设计本课程的实验环节，采用仿真实验的方式，让学生通过电力系统远动仿真，了解远动技术在实际运行中的应用。

浅析电力远动系统的设计与实现摘要：电力远动系统又称电力调度自动化系统，就是利用计算机软硬件技术、自动检测和控制技术、计算机通信和网络技术，对电力供电的各个环节（如变配电所、信号电源、线路开关等）进行集中监视和控制，实现自动化调度和管理，以提高运行管理及维护水平的系统。

关键词：调度自动化系统；软件系统结构；功能设计0 引言电力远动系统把在电网中，发电厂和变电站的分布于各个地区的输出电线连成一个有机整体，进行电力生产和分配。

调度机构必须随时了解各厂、各段、各站端设备状态及负荷的大小，以便统一指挥调度，保证电力供电安全经济运行和在无人职守情况下保证正常的远方操作。

1 网络结构设计为了满足电力部门系统对电力调度自动化系统的要求，同时根据现有的网络设施，设计方采用了多种设计方案来满足设计的要求，采用了多种网络结构保证数据的可靠传输。

本系统远动数据传输通道采用环型光纤通道和点对点相结合，环网通信速率为2Mbps，点对点为2Mbps或64kB(RS232接口)。

2 体系结构设计2.1 N+1设计模型一体化的设计模式软件系统基于开放式的应用软件平台，采用了一体化的设计模式。

在开放的应用平台基础上，实现了SCADA、DMS、EMS等各种应用。

由于系统采用了一体化的设计，不同应用模块使用相同的数据库，避免了数据库的重复，同时也使得各模块之间的交互更为方便和便捷。

具有如下优点：不同应用构建在统一的应用平台上，具有统一的应用环境；建立公共数据库，实现了系统的一致性；不同应用各自的数据库独立建立，便于系统的裁剪和扩充；不同应用使用统一的图形界面。

2.2 分层的软件体系结构在软件体系结构上，系统分成以下三个层次：系统的支撑层包括操作系统、数据库、网络、图形界面等通用的计算机支撑软件。

应用支持层在系统支撑层的之上，利用通用的计算机技术，为系统应用提出一整套统一的、通用的软件支持，该层为上层应用提供了开放的应用编程接口，不仅为应用系统的拓展提供了坚实的、良好的接口规范，也为与其他系统的互联提供了技术上的支持。

第三章电力系统远动技术第一节远动终端RTU概述一、RTU定义✧远动终端：电网调度自动化系统中安装在发电厂、变电站的一种具有四遥远动功能的自动化设备。

远动装置=远方终端=远动终端=RTU（RemoteTerminal Unit）。

✧RTU在电网调度自动化系统中具有重要的作用。

（系统结构：调度端SCADA/EMS＋远动信道＋厂站端RTU）。

二、RTU发展概述①60～70年代，硬件式远动装置：晶体管或集成电路构成的无触点远动装置WYZ或者数字式综合远动型远动装置SZY，均属于布线逻辑式远动装置，所有功能均由逻辑电路实现，现已经基本淘汰。

②80年代后，软件式远动装置：基于微机原理构成的远动装置（微机远动装置），功能由软件程序实现，具有功能强、可扩充性好、结构简单、稳定可靠等优点，得到普及应用。

三、RTU的功能概述远方功能：RTU与调度中心之间通过远距离信息传输所完成的监控功能。

①遥测（YC，Tele-measurement）：远程量测值。

RTU将采集到的厂站运行参数按规约传送给调度中心（上传）。

包括：P、Q、U、I、档位、温度等，容量达几十到上百个（路）。

另外还包括2类特殊YC：a)数字值（Digital Measured Value）：RTU以数字量的形式直接接收后上传。

如频率、水库水位等。

b)记数脉冲（Counter Pulse）：单独的采集（电路）板。

主要指RTU采集的反映电能量的脉冲记数。

容量可达几十路电度量。

②遥信（YX，Tele-indication, Tele-signalization）：远程状态信号。

RTU将采集到的厂站设备运行状态按规约传送给调度中心（上传）。

包括：断路器和隔离刀闸的位置信号、继电保护和自动装置的位置信号、发电机和远动设备的运行状态等。

容量达几十到几百个。

③遥控（YK，Tele-command）：远程命令。

调度中心发给RTU的改变设备运行状态的命令。

包括：操作厂站各电压回路的断路器、投切补偿电容器和电抗器、发电机组的启停等。

远动课程设计报告第一章设计任务根据电气主结线图的左半部分，完成一个32路开关量采集板的设计，设计任务包括硬件设计和软件设计两大部分。

设计任务的具体要求如下：（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）1.硬件要求（1）选择CPU，指出其外围接口资源（2）画出8路开关量的采集电路（3）开关量采集电路和CPU的接口(3总线表达，选择下面一种方式）◆分离器件方式◆CPLD方式需要给出逻辑关系（原理图或语言都可以）（4）给出端口地址分配（5）开关量采集板和主CPU之间的通信接口2.制定点表根据给定的主接线图按照IEC60870-5-101规约制定点表（1）遥测：主接线图上所有需要采集的电量（2）遥信：所有开关的位置及非位置信号，保护装置的动作信号（3）遥控：主接线图上所有的电动开关的遥控编号，同时指明与遥信点号的关联关系3.软件设计（1）开入采集板的主程序流程图（2）开关量采集流程图（1ms中断流程图，包括消抖、4个端口的采集判断、时标）（3）用C语言完成1ms中断程序设计第二章硬件设计1.CPU选择由于所选用的CPU用于开关量采集板的控制。

该CPU的主要任务是对开关量采集过程以查询方式进行控制并将采集的数据传送给主CPU，工作负担比较轻，因而可以选用性能较低，价格较便宜的单片机来完成。

故选用目前广泛使用的52系列单片机。

52系列单片机是一种8位的单片机，其性能已经能满足实际需要，其中DIP封装形式的52单片机的引脚如图1：图1 52系列单片机引脚图52单片机共有40个引脚，包含四个8位的I/O并行输入输出端口P0～P3，其中P0，P2口可以用于访问外部存储器的地址输出，P0用于外部存储器的数据输入输出。

此外还有一对串行通信输入、输出端口，两个外部中断输入端口，两个定时器的计数脉冲输入端口，以及外部存储器读脉冲和写脉冲输出端口，这些端口与P3端口共用引脚。

其中P3口第二功能如表1所示。

表1 P3口引脚第二功能2.8路开关量的采集电路电路图如图2所示，图中开关S1～S8的开合情况表示开关量的状态，8路开关量的状态经过光耦隔离之后送入了8位寄存器74LS373的寄存器中，74LS 的LE端子始终接入高电平，即当开关量的状态发生变化之后能够及时的将新的状态保存到74LS373的寄存器中。

远动系统课程设计目录第1章课程设计内容及要求 (6)第2章程序设计目的 (7)第3章程序实现思路 (8)第4章程序清单（或正文） (14)第5章课程设计心得 (19)第6章参考文 (20)第1章课程设计内容及要求远动系统的核心是SCADA系统，即数据采集与监视控制系统。

在电力系统中，远动系统应用最为广泛，技术发展也最为成熟。

针对开闭所主接线电路图，进行远动系统模块的设计，设计出牵引供电系统的遥信数据采集系统。

要求：(1) 计算机绘制开闭所通用系统结构框图；(2) 设计一个具体的MCS－51单片机数据采集最小系统，开关量输入数据，路数为16路，开关量输入数据类型为各断路器、隔离开关的状态信息；(3) 选用问答式传输规约，以16路开关量为例，编写上传调度中心的遥信数据报文的帧结构；(4) 计算机绘制相应的遥信数据采集程序流程图。

程序设计目的在一个现代化的电力系统中，为了能正确和及时地掌握每时每刻都在变化着的电力系统运行情况，控制和协调电力系统的运行方式，处理影响整个电力系统正常运行的事故和异常情况，保证电力系统的安全和经济运行，必须具备一个完善的电力系统信息收集和执行系统，将分散在几十公里、几百公里以至上千公里以外的各发电厂和变电所的大量表征电力系统运行状态的信息，迅速、正确、可靠地送到调度控制中心，同时将控制中心的控制和调节命令传送到各发电厂和变电所，实现对电力系统的自动监视和控制。

第3章程序实现思路3.1 各开关原件及数据采集点编号3.1.1 各开关元件编号如图3.1 所示，对纽结型开闭所主接线电路中的开关元件进行编号，其中QS1—QS10为隔离开关编号，QF1—QF6为断路器编号。

图3.1 各开关元件编号图3.1.2 数据采集点定义根据图3.1中各开关元件的编号，对需要进行数据采集的开关元件进行十六制定义，数据定义如表3.1所示。

表3.1 数据采集点定义编号00H01H02H03H04H05H06H07H开关QS1QS2QS3QS4QS5QS6QS7QS8编号08H09H0AH0BH0CH0DH0EH0FH开关QS9QS10QF1QF2QF3QF4QF5QF63.2 被控站通用系统开闭所自动化终端装置由系统电源、功能插件、接口插件或接口端子板、蓄电池等组成。

第一章概述1 远动的含义：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。

2 四遥：遥测、遥信、遥控、遥调。

3 遥测：应用远程通信技术，传输被测变量的值。

遥信：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：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。

4 现代电力系统由发电厂、变电所、输配电线路和用电设备等组成，包括发电、输电、配电和3用电四个环节。

5 电力系统调度中心的任务：一是合理地调度所属发电厂的出力，制定运行方式，从而保证电力系统的正常运行安全、经济地向用户提供满足质量要求的电能。

二是在电力系统发生故障时，迅速排除故障，尽快恢复电力系统的正常运行。

6 遥测的信息：电量和非电量。

电量如：电压、电流、功率，有功，无功，功率因数等，非电量如：发电机温度，水库水位等。

7 遥控信息下达后必须进行返回校验。

远动信息的传输方式，循环式和问答式polling。

8 循环式：厂站自动向调度端周期性的传输测量的信息，对信道要求较低。

问答式：调度端向厂站发送查询命令，对信道要求较高，且保证有上下行信道。

9 远动信息的编码规约规定：由远动信息产生的任何信息字都是由48位二进制数构成，即所有的信息字的位数相同。

其中前八位是功能码，最后八位是校验码，用CRC校验10 校验码是信息字中用于检错和纠错的部分，他的作用是提高信息在传输过程中的抗信道干扰能力。

11 问答式传输规约与循环式规约的不同，问答式传输规约中不同类型的报文，报文的总字节数不同，即报文的长度不同，且报文长度的变化总是八位八位的增减，即八位八位的增加或减少。

12 问答式传输规约中的报文，报头通常有3----4个字节，它指出进行问答的双方中RTU 的地址、报文所属的类型、报文中数据的字节数、数据区表示报文要传送的信息内容，它的字节数和字节中各位的含义随报文类型的不同而不同，且数据字节数是多少，由报文头中的有关字节指出，校验码按照规约给定的某种编码规则，用报文头和数据的字节运算得到。

电力系统远动教案郑州电力高等专科学校课时授课计划授课序号 No教研室主任意见（签名）年月日授课日期专业班次课题：电力系统远动概述目的要求：了解电力系统远动的概念介绍、引入以后各节要讲述的内容重点：四遥的功能难点：事故追忆、故障录波的概念教学方法及教学手段：图片、PPT 教学过程（含教学环节、内容）一、本门课程学习方法１：本课程使用教材:《电力系统微机型自动装置》丁书文老师参考教材:《变电站综合自动化原理与系统》张惠刚《电力系统远动》刘永智等编著。

2：本课程学习方法：了解远动过程、掌握远动概念二、《电力系统远动》要讲解的内容１：电力系统远动简介２：数据通信基础３：计算机网络基础４：电力系统远动系统构成５：电力系统远动信道６：遥信量的采集和处理、遥控与遥调７：遥测量的采集和处理８：循环式远动通信规约及其应用９：问答式远动通信规约及其应用三、电力系统远动概述1：电力系统远动简介a：回顾认识实习变电站的一二次设备。

b ：讨论变电站无人值守以后，调度需要掌握哪些信息，控制哪些设备。

郑州电力高等专科学校课时授课计划授课序号 No遥测量包括：遥测分类：模拟量（电量和非电量）、数字量、脉冲量。

电流、电压、频率、有功、无功、功率因数、电能；直流电压、直流电流；温度、压力、水位、转速；脉冲电能表、档位。

遥信量包括：断路器、隔离开关位置信号、变压器分接头位置、保护动作信号、装置异常信号、通信故障信号、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。

大门位置、消防报警、UPS交流电源消失、遥控、遥调的设备：遥控：断路器、隔离开关遥调：机组出力、励磁电流、有载调压变压器分接头的位置c：远动系统的简要过程四、电力系统远动功能1：掌握四遥的功能2：理解事件顺序记录、事故追忆、阈值、自检查自诊断功能。

3：调度的分层控制国际电工委员会标准IEC提出电力系统调度中心典型分层结构：主调度中心区域调度中心地区调度中心郑州电力高等专科学校课时授课计划授课序号 No我国电网分层控制示意图五、电力系统远动内容1：理解：互感器、变送器、传感器2：理解：上行信息、下行信息、五个级别调度控制机构的分层控制3：理解：集中式调度自动化系统在应用计算机网络技术后发展为分布式调度自动化系统六、总结1：掌握远动概念、四遥的功能2：理解SCADA、EMS、事件顺序记录、事故追忆、阈值、互感器、变送器、传感器、理解上行信息、下行信息、调度控制机构的分层控制、集中式调度自动化系统、分布式调度自动化系统等概念七、作业1：什么是远动？ 2：简述四遥的功能。

电力系统远动课程设计一、绪论随着电力系统的不断发展，远动技术在电力系统中的应用越来越广泛。

远动技术不仅为电力系统管理者提供了更加灵活、安全、可靠的监控手段，而且也可以提高电力系统的运行效率，并延长电力设备的使用寿命。

因此，掌握远动技术的原理和应用，对于电力工程师来说是非常重要的。

本课程设计旨在通过理论学习和实践操作的方式，帮助学生全面了解电力系统远动技术的原理、方法和应用，掌握远动系统的设计与调试方法，提高学生的实际应用能力，为电力系统提高运行效率和安全性做出贡献。

二、课程设计内容2.1 远动技术的基本原理远动技术是利用电力自动化技术，通过电信、计算机、传输设备等手段，实现电力系统的智能化管理。

本课程将首先介绍远动技术的基本原理，包括远动系统的结构、模型、控制原理和通信技术等内容，让学生对远动技术有一个清晰的认识。

2.2 远动系统的组成与功能电力系统远动系统是自动化控制系统的一种，由计算机、设备、网络、通讯等多个部分组成。

学生将会学习到远动系统的组成，包括传感器、执行机构、控制器、数据采集、自动化操作等部分，并通过案例分析理解远动系统的功能。

2.3 远动系统的设计与调试本课程将介绍远动系统的设计与调试方法，学生将会掌握远动系统的设计流程和方法，包括系统分析、系统设计、系统实施和调试与维护等部分。

并通过实践操作，将所学的理论知识应用于实际操作中，提高学生的实际应用能力。

2.4 远动系统的应用实践在课程的最后，学生将会通过实践任务来进行远动系统的应用实践，通过实践操作，学生将会掌握远动系统在电力系统中的应用，提高实践操作技能和理论应用能力。

三、教学方法本课程采用理论讲授、案例分析、实践操作和学生互动等多种教学方法，旨在帮助学生全面了解远动技术的应用原理、方法和注意事项，强化学生的实践操作能力和技术创新能力。

四、评估方式本课程评估方式主要包括学生课堂表现、课程作业、实践报告和期末考试。

其中，实践操作和实验报告占比较大的比例，以测试学生的实际应用能力和理论应用能力。