电力系统监控技术课程设计--牵引供电系统的遥信数据采集系统

电力系统监控技术课程设计--牵引供电系统的遥信数据采集系统内容摘要：

力系统中应用较多。 由于 牵引供电 系统比较特殊 ， 远动采用专用有线信道。 3铁路电力系统的构成 该系统包括高压监控系统、低压监控系统 两种。 （ 1） 高压监控系统主要是对车站 10kV 变压器原边输入电压、输入电流的监控。 它包括对输入电压值、输入电流值的监测，以及对安装于 10kV 电线路上的高压断路 器的控制。 （ 2） 低压监控系统主要对车站 10kV 变压器次级输出电压、输出电流的监控。 它包括对输出电压值、输出电流值的监测；对输出电流的故障录波；对低压配电盘中低压断路器的控制。 、配电所监控系统 该系统主要包括对铁路变、配电所内高压设备的监控，以及对直流电源系统的监控。 该系统铁路内一般采取两种方式。 （ 1） 变、配电所高压设备二次保护装置全面采用微机保护装置。 高压设备的分合全部采用微机控制。 高压设备的保护整定值的设置也由操作员通过微机设置完成。 （ 2） 变、配电所高压设备二次保护装置仍然采用继电器保护 装置。 同时，变、配电所内增设微机监测装置。 这两种方式都能为电力远动系统提供必要的数据接口，但是在方式二中，变、配电所高压设备微机控制能力略显不足，实现电力系统 “远动 ”比较困难。 如果说电力远动系统是一棵大树，车站监控系统及变、配电所监控系统是这电气工程系电力系统监控技术课程设计 5 棵大树的叶，那么通讯通道就是这棵大树的枝干。 车站监控系统及变、配电所监控系统所采集的大量信息通过通讯通道送往调度中心，调度中心通过该通道向车站监控系统及变、配电所监控系统下达遥控指令。 目前，在铁路内部，通讯通道一般采用公网进行通讯。 通讯设备一般采用调制解调器。 该种方式优点是通讯通道运营成本较低，但通讯速度较慢。 4牵引供电 变电所 自动化遥信 设计 变电所 电气主接线 电气主接线 电气工程系电力系统监控技术课程设计 6 终端原理 变电所 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。 此外，还可以根据用户实际需要配置各种通信单元等扩展设备， 变电所 自动化终端概要图见图 ， 功能插件包括主控插件、交流采样插件、遥信采集插件 、遥控插件。 接口插件包括交流采样接口插件 /端子板、遥控输出接口插件 /端子板、遥信采集接口插件 /端子板。 变电所 自动化终端装置各功能插件 中，主控插件、系统电源模块属于基本插件，其余功能插件遥信采集插件、遥控输出插件、交流采样插件和通信插件为选配插件，可以根据用户需要灵活配置，接口插件应根据功能插件的配置进行相应选择。 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应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。 下面 给出了两类触点的例子。 图 是断路器动作机构原理图。 当和闸线圈YC 通电时，断路器闭合，辅助触点 QF 断开；当跳闸线圈 YT 通电时，短路器断开，辅助触点 QF 闭合。 QF 为动作触点，如直接提供给远动装置，则是一无源触点。 通常情况下，二次系统都要给远动装置提供相应的空触点，但有时需要 变电所 自动化终端结构 电气工程系电力系统监控技术课程设计 7 在保护回路中提取有源触点。 图 是断路器跳闸音响回路的一部分。 断路器在合闸位置时，控制开关 SA 投入合闸后位置，则 SA 的 132321 两对触点闭合，而串接在该 回路中的断路器辅助接点 QF 在断开位置。 不论无源还是有源触点，由于他们来自强电系统，直接进入远动装置将会给干扰甚至损坏远动设备，因此必须加入信号隔离措施，如图 所示采用继电器隔离，当断路器在断开时，其辅助接点 QF 闭合使继电器 K 动作，其动作触点 K闭合，输出的遥信信息 YX 为低电平 “0”状态。 反之产生高电平 “1”状态的遥信信息 YX，同样在图 中采用光电耦合器隔离也有相似的过程。 当断路器断开时 ，QF 闭合使发光二极管发光，光敏二极管 导通，集电极输出低电平 “0”状态。 当断路器闭合时， QF 断路器使发光二极管中无电流通过，光敏三极管截止，集电极输出高电平 “1”状态。 5通信规约配置 及 规约解释 报文 ： Polling 方式中无论是主站向子站发送的命令。 还是子站向主站回送的数据，都称报文。 每个报文含有一个完整的意义，但是不同的报文长度不一定图 无源触点要想对象图 有源触点遥信对象 图 遥信信息继电器隔离 图 遥信信息光电耦合隔离 电气工程系电力系统监控技术课程设计 8 相同。 类别与类型 ： 类型是指数据不同的分类。 数据的类型分别为模拟量、状态量、状态变化量、时标量等。 类别指数据或信息一举不同的扫描周期划分为 12345670类。 对各种数据要分别 指定属于某一类别，任一类别扫描周期可由外面输入定义。 时标量定义为 8。 模块 ： 一台 RTU 由若干模块构成，每个模块有特定的地址说明，模块地址通常占一个人字节，但只用其中的低五位表示。 这里的模块是逻辑概念而不是物理概念。 一个物理概念的模块可以占一个模块地址，也可以占两个模块地址；与此同时，一个地址的模块也可以由好几块印制板构成。 RTU 与前置机之间采用异步通信方式，字符格式是 ： 一位起始位，一位停止位，无奇偶校验位，每个字符八位数据位。 本规约中的报文可分为三种报文格式：主站向子站询问的报文格式 ，子站向主站回答确认或否定确认的报文格式，主站向子站或子站向主站传送数据的报文格式。 主站向子站询问的报文格式见图 ，我们称它为报文格式 1。 报文的第一个字节为子站地址 i，可以取 00H—FFH。 当 RTU 地址取 FFH 时，该报文为广播命令，他是面向全部子站设备的操作命令，所有子站都要接受收，第二个报文类型可以取 05H 和 1AH。 当报文类型代码为 05H 时，该报文为类别询问报文；为 1AH 时，该报文为重复询问报文，报文格式分别见图 和图。 类别询问报文的数据区为一个字节，称询问类别，它的 8 位与 8 种类别对应。 当主站希望收集某几个类别的变化数据时，就将询问类别的某几位置 “1”。 如果询问第 8类别的数据，就将询问类别字节置成全 “0”。 重复询问报文的数据区为两个字节，称重复询问类别标志和询问类别标志。 当主站发出的类别询问报文没有收到子站的正确回答时，主站向子站发送重复询问报文。 重复询问报文中的重复询问类别标志是原先发送的类别报文中询问类别字节的重复。 该报文中的询问类别标志字节某位为 “1”，表示原先发送的类别询问报文中没有询问的类别，这一次需要访问。 报文的校验码为一个字节。 图 报文格式 1 图 类别询问报文 图 重复询问报文图 报文格式 2 电气工程系电力系统监控技术课程设计 9 子站向主站回答确认或否定确认的报文格 式见图 ，我们称它为报文格式2，。 这两种报文都是三个字节，第一个字节为子站地址，取 00H—FEH。 第二字节报文类型取 06H 时，确认报文，它表示子站正确收到主站命令；取 15H 时，为否定确认报文。 第三字节类别标志字节的 0~7 位，与数据类别的 0~7 位相对应。 如果 RTU 中某一类别的数据有变化，在子站向主站的回答报文中，将报文标志字节中的对应位置成 “1”，数据无变化的类别，对应位取 “0”。 这种报文不带校验字节。 传送数据的报文格式见图 ，我们称它为报文格式 3。 它用于主站向子站传送数据，也用于子站向主站传送数 据。 报文的第一个字节为子站地址，第二字节的 8 位中只用低 6 位作为报文类型的代码。 这两位在主站向子站的报文中没有定义；在子站向主站的报文中，最高位为 “1”表示子站的事件顺序记录向主站报告，次高位为 “1”表示子站的随机存储器出错。 第三个字节的取值范围时00H—FBH。 在子站向主站的报文中，数据至少包含一个类别标志，它是数据区的第一个字节，类别标志字的某一位为 “1”时，表示子站某一类别的数据有变化，需要向主站报告，因此数据区长度 N 的取值可为 01H—FBH。 报文的校验码为两个字节。 主站向子站发 送的命令共有 24 条，按功能可分为：查询命令，送参数命令，控制命令和专用命令四大类。 表 列出了 24 种命令的分类、各种命令的名称、报文类型码和报文字节数。 表 主站 — 子站的命令报文表 命令分类 命令名称 报文类型 报文字节数 查询命令 召唤故障模块 02H 5 类别询问 05H 4 请求数据报文 0DH 可变 召唤事件记录数据 0FH 7 图 报文格式 3 电气工程系电力系统监控技术课程设计 10 重复询问 1AH 5 查询参数组号 2EH 5 送参数命令 设置 RTU 工作方式 03H 可变 发送压缩因子 04H 13 设置时钟 0CH 11 设置回答数据区最大长度 10H 6 发送扫描频率 11H 13 发送滤波系数 13H 13 指定参数组号 2DH 6 控制命令 复位 RTU 01H 5 停止 RTU 扫描 07H 5 允许 RTU 扫描 08H 5 停止 I/O 模块扫描 09H 可变 允许 I/O 模块扫描 0AH 可变 电源合闸确认 12H。