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應(yīng)用設(shè)計

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遠(yuǎn)程測控終端RTU知識全解

遠(yuǎn)程測控終端RTU知識全解

2018/6/27 14:00:07

RTU是REMOTETERMINALUNIT的簡稱,中文名稱為遠(yuǎn)程測控終端,用于監(jiān)視、控制與數(shù)據(jù)采集的應(yīng)用。本文來講簡單的認(rèn)識下RTU,希望能對大家提供幫助。

【RTU的特點(diǎn)】

RTU具有如下特點(diǎn):

1.通訊距離較長

2.適用于各種環(huán)境惡劣的工業(yè)現(xiàn)場

3.模塊結(jié)構(gòu)化設(shè)計,便于擴(kuò)展

4.在具有遙信、遙測、遙控領(lǐng)域的水利、電力調(diào)度、市場調(diào)度等行業(yè)廣泛使用

RTU實(shí)際上就是電網(wǎng)監(jiān)視和控制系統(tǒng)中安裝在發(fā)電廠或變電站的一種遠(yuǎn)動裝置,是調(diào)度自動化、變電站自動化、無人值守變電站、配電自動化和過程控制自動化系統(tǒng)中的關(guān)鍵裝備。RTU將側(cè)得的狀態(tài)或信號轉(zhuǎn)換成可在通信媒體上發(fā)送的數(shù)據(jù)格式。它還將從中央計算機(jī)發(fā)送來的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成命令,實(shí)現(xiàn)對設(shè)備的功能控制。

變電站是電力系統(tǒng)的一個重要組成部分,它的安全可靠運(yùn)行是電網(wǎng)完全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的根本保障。當(dāng)前變電站正以分項自動化向著綜合自動化方向發(fā)展,綜合自動化的近期目標(biāo)是把變電站的保護(hù)、測量、監(jiān)控、遠(yuǎn)動等融為一體,取得數(shù)據(jù)共享,資源共享,大幅度提高自動化的功效。

對于電力系統(tǒng),為了進(jìn)行現(xiàn)代化管理,往往實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)調(diào)度自動化,雖然省、地、縣各級調(diào)度有不同的職能和責(zé)任,但其組成基本相同,一般是由主站和遠(yuǎn)動終端(RTU)組成。遠(yuǎn)動終端就是電網(wǎng)監(jiān)視和控制系統(tǒng)中安裝在發(fā)電廠或變電站的一種遠(yuǎn)動裝置,它負(fù)責(zé)采集所在發(fā)電廠或變電站電力運(yùn)行狀態(tài)的模擬量和狀態(tài)量,監(jiān)視并向調(diào)度中心傳送這些模擬量和狀態(tài)量,執(zhí)行調(diào)度中心發(fā)往所在發(fā)電廠或變電站的控制和調(diào)度命令。然而,隨著煤礦現(xiàn)代化管理的飛速發(fā)展,實(shí)施煤礦安全生產(chǎn)微機(jī)監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)已是大勢所趨,該系統(tǒng)通過設(shè)置在礦調(diào)度室的主計算機(jī)能實(shí)時地監(jiān)視煤礦井下生產(chǎn)環(huán)境安全參數(shù)和全礦重要機(jī)電設(shè)備的工況,從而對各生產(chǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)行控制和調(diào)節(jié),使生產(chǎn)的指揮管理和控制融為一體,成為礦井生產(chǎn)的中樞。

由于礦調(diào)度室遠(yuǎn)離生產(chǎn)現(xiàn)場,因此,礦井上下需要設(shè)置多個遠(yuǎn)動分站。毋庸置疑,煤礦變電站是企業(yè)生產(chǎn)的核心和動力源泉,它關(guān)系著安全生產(chǎn)和人體安危。變電站的安全管理也是煤礦監(jiān)控系統(tǒng)的一個重要環(huán)節(jié)。通常變電站與煤礦生產(chǎn)調(diào)度中心往往相距較遠(yuǎn),必須采用遠(yuǎn)動技術(shù),在變電站設(shè)置遠(yuǎn)動終端即RTU,與調(diào)度中心計算機(jī)通過信道相連接,RTU與調(diào)度中心之間通過遠(yuǎn)距離信息傳輸完成RTU的遠(yuǎn)方監(jiān)控功能。

【RTU的功能】

1.采集狀態(tài)量并向遠(yuǎn)方發(fā)送,帶有光電隔離,遙信變位優(yōu)先傳送;

2.采集數(shù)據(jù)量并向遠(yuǎn)方發(fā)送,帶有光電隔離;

3.直接采集系統(tǒng)工頻電量,實(shí)現(xiàn)對電壓、電流、有功、無功的測量并向遠(yuǎn)方發(fā)送,可計算正反向電度;

4.采集脈沖電度量并向遠(yuǎn)方發(fā)送,帶有光電隔離;

5.接收并執(zhí)行遙控及返校;

6.程序自恢復(fù);

7.設(shè)備自診斷(故障診斷到插件級);

8.設(shè)備自調(diào);

9.通道監(jiān)視;

10.接收并執(zhí)行遙調(diào);

11.接收并執(zhí)行校時命令(包括GPS對時功能選配);

12.與兩個及兩個以上的主站通訊;

13.采集事件順序記錄并向遠(yuǎn)方發(fā)送;

14.提供多個數(shù)字接口及多個模擬接口;

15.可對每個接口特性進(jìn)行遠(yuǎn)方/當(dāng)?shù)卦O(shè)置;

16.提供若干種通信規(guī)約,每個接口可以根據(jù)遠(yuǎn)方/當(dāng)?shù)卦O(shè)置傳輸不同規(guī)約的數(shù)據(jù);

17.接受遠(yuǎn)方命令,選擇發(fā)送各類信息;

18.可轉(zhuǎn)發(fā)多個子站遠(yuǎn)動信息;

19.當(dāng)?shù)仫@示功能,當(dāng)?shù)亟涌谟懈綦x器;

20.支持與擴(kuò)頻、微波、衛(wèi)星、載波等設(shè)備的通訊;

21.選配及多規(guī)約同時運(yùn)行,如DL451-91CDT規(guī)約,同進(jìn)應(yīng)支持POLLING規(guī)約和其他國際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約(如DNP3.0、SC1801、101規(guī)約);

22.可通過電信網(wǎng)和電力系統(tǒng)通道進(jìn)行遠(yuǎn)方設(shè)置。

【RTU操作系統(tǒng)】

1.電源

兩路電源輸入,供電電源為DC24V/1A,支持寬電壓輸入(18~36V),兩路電源冗余,可分別單路供電,兩路電源無縫切換,輸入輸出之間有1500VDC的隔離電壓。

2.通信接口

兩路RS485/RS232通信接口,可分別響應(yīng)主機(jī)召喚(任一時刻僅一個RS485接口響應(yīng)主機(jī)通訊)。兩路通信接口都有防雷措施,輸入輸出之間有光電隔離器件進(jìn)行隔離,以保證高質(zhì)量的通訊傳輸。

終端初始默認(rèn)串口通訊波特率為9600bps,8位數(shù)據(jù)位,1位停止位,無校驗(yàn)。如果需要使用其它波特率,可進(jìn)入校驗(yàn)程序?qū)K端進(jìn)行設(shè)置,本終端還有以下波特率可供選擇,110bps,300bps,600bps,1200bps,2400bps,4800bps,9600bps,14400bps.

3.遙信輸入(DI輸入)

本終端有8路遙信輸入接口,每一路的遙信輸入信號都有防雷措施和光電隔離器件(高達(dá)5000V的隔離電壓)進(jìn)行保護(hù),保證系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定。

用于采集廠站設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)等無源節(jié)點(diǎn),并按規(guī)約傳送給調(diào)度中心,包括:斷路器和隔離刀閘的位置信號、繼電保護(hù)和自動裝置的位置信號、發(fā)電機(jī)和遠(yuǎn)動設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)等。

4.模擬量信號遙測(AI輸入)

本終端有8路模擬量信號輸入的遙測信號,用于采集4-20mA/0-5V/0-10V信號,每一路的直流電流遙測信號都有一個高精度、高隔離、低漂移、低功耗、溫度范圍寬的隔離變送器對輸入輸出進(jìn)行隔離。由于本終端在采集電路設(shè)計了多級干擾抑制和浪涌保護(hù)電路,從而明顯地降低了干擾的影響,設(shè)置的低通濾波功能有效地限制了輸入信號的帶寬,保證了測量的準(zhǔn)確度,在中國電科院“電力工業(yè)電力設(shè)備及儀表質(zhì)量檢驗(yàn)測試中心”的檢測確認(rèn)直流電流遙測的準(zhǔn)確度為0.2級。

5.遙控輸出(DO輸出)

本終端有8路(對)遙控輸出,用于執(zhí)行調(diào)度中心改變設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的命令,如操作廠站各電壓回路的斷路器、投切補(bǔ)償電容和電抗器、發(fā)電機(jī)組的啟停等。為了保證終端遙控的準(zhǔn)確性和壽命,本終端的遙控輸出均采用歐姆龍的繼電器。

每一路遙控輸出節(jié)點(diǎn)在終端的后面板有兩副端子,默認(rèn)情況下,一副為常開,一副為常閉,如果需要兩副端子都是常開或常閉的狀態(tài),可以通過更改終端里面的跳線來實(shí)現(xiàn)。另外,為了保證廠站某些重要回路的斷開操作能夠可靠執(zhí)行,遙控輸出的第1路(DO1)和第2路(DO2)各用兩個繼電器串接起來使用,大大提高了斷開操作的可靠性。

1.數(shù)據(jù)采集

1)模擬量:采集電網(wǎng)中的P、Q、U、I等運(yùn)行參數(shù),一般稱為遙測量;

2)開關(guān)量:如斷路器和隔離開關(guān)的開合、自動裝置或繼電保護(hù)裝置的工作狀態(tài),稱為遙信量;

3)脈沖量:脈沖電能表的輸出脈沖等,稱為遙脈量,有時也歸入遙測量中;

2.數(shù)據(jù)通信

按照預(yù)定通信規(guī)約的規(guī)定,自動循環(huán)(或相應(yīng)調(diào)度要求)地向調(diào)度端發(fā)送所采集的本廠站數(shù)據(jù),并接收調(diào)度端下達(dá)的各種命令。

3.執(zhí)行命令

根據(jù)接收到的調(diào)度命令,完成對指定對象的遙控、遙調(diào)操作。

4.其他輔助功能

人機(jī)交互、自檢、告警、站內(nèi)事件順序記錄功能

【RTU的結(jié)構(gòu)】

1.RTU的硬件結(jié)構(gòu)

1)現(xiàn)代的RTU都是以單板機(jī)/單片機(jī)為核心的微機(jī)系統(tǒng),單CPU結(jié)構(gòu)的RTU如圖:

硬件組成:

a.系統(tǒng)部分:CPU、總線、RAM、EPROM、記次數(shù)/計時器、中斷控制器、串行通信接口

b.人機(jī)聯(lián)系:打印機(jī)、顯示器、鍵盤

c.輸入/輸出電路(可編程接口芯片):輸入YC、YX輸入YT、YK

d.通過總線連接

對于小的廠、站,采用單CPU結(jié)構(gòu)的RTU即可,對于較大廠站,則可采用多CPU結(jié)構(gòu)。

2)多CPU結(jié)構(gòu)的RTU

最主要的區(qū)別:除了主CPU模塊外,其他主要模塊也配備了自己的CPU

a.主CPU:統(tǒng)籌全局,一般通過并行或串行總線接口,與各模塊CPU進(jìn)行數(shù)據(jù)通信,如通過地址總線選擇模塊、讀取數(shù)據(jù),設(shè)置CPU工作參數(shù)等。

B.輸入輸出、開入開出模塊:可根據(jù)需要采用的普通芯片或單片機(jī)

C.公共總線:CPU之間通信接口,由主CPU控制,通常包括地址總線、數(shù)據(jù)總線,利用地址總線確定通信對象,利用數(shù)據(jù)總線傳輸數(shù)據(jù)

d.通信方式:主、從CPU之間的通信方式有兩種,既定時掃描和中斷觸發(fā)

優(yōu)點(diǎn):配置靈活可擴(kuò)展,速度快,采集量大

缺點(diǎn):昂貴、復(fù)雜

2.RTU的軟件結(jié)構(gòu)

1)軟件組成結(jié)構(gòu)

a.數(shù)據(jù)采集軟件:采集模擬量、開關(guān)量、數(shù)字量和脈沖量等數(shù)據(jù)

b.數(shù)據(jù)處理軟件:進(jìn)行數(shù)字濾波、越限判斷、BCD碼轉(zhuǎn)換等

C.控制軟件:執(zhí)行收到的遙控、遙調(diào)命令

d.通信軟件:根據(jù)約定的通信規(guī)約與調(diào)度中心相互通信

e.人機(jī)交互軟件:處理鍵盤、屏顯以及打印機(jī)操作

F.其他功能軟件:如事件順序記錄、事故追憶、自動及調(diào)試等功能

1)RTU軟件的主程序結(jié)構(gòu)

a.初始化:加電開機(jī),先使各外設(shè)接口和公用RAM初始化

b.開中斷:對于實(shí)時性要求較高的任務(wù),如發(fā)送、接收、開關(guān)動作等,都利用中斷方式使其運(yùn)行最快

C.中斷服務(wù):執(zhí)行中如有中斷請求,則立即掛起巡查的任務(wù),并進(jìn)入相應(yīng)的中斷服務(wù)程序處理。例如:“接收慢”、“發(fā)送空”等中斷信息,值得注意的是:中斷本身有優(yōu)先級區(qū)別,高級別的任務(wù)可以中斷低級別任務(wù)

D.巡查任務(wù):根據(jù)程

審核編輯(
王靜
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