3第三章厂站监控信息的采集

第三章厂站监控信息的采集第一节遥测信息的采集（讲稿）第二节遥信信息的采集变电站中的状态量信息主要包括传统概念的遥信信息和自动化系统设备运行状态信息等。在变电站综合自动化系统中，不仅要采集表征电网当前拓扑的开关位置等遥信信息，还要将反映测量、保护、监控等系统工作状态的信息进行采集、监视。一、遥信信息及其来源遥信信息用来传送断路器、隔离开关的位置状态，传送继电保护、自动装置的动作状态，以及系统、设备等运行状态信号，如厂站端事故总信号，发电机组开、停状态信号以及远动终端、通道设备的运行和故障等信号。这些位置状态、动作状态和运行状态都只取两种状态值。如开关位置只取“合”或“分”，设备状态只取“运行”或“停止”。因此，可用一位二进制数即码字中的一个码元就可以传送一个遥信对象的状态。1．断路器状态信息的采集断路器的合闸、分闸位置状态决定着电力线路的接通和断开，断路器状态是电网调度自动化的重要遥信信息。断路器的位置信号通过其辅助触点QF引出，QF触点是在断路器的操动机构中与断路器的传动轴联动的，所以，QF触点位置与断路器位置一一对应。2．继电保护动作状态的采集采集继电保护动作的状态信息，就是采集继电器的触点状态信息，并记录动作时间，对调度员处理故障及事后的事故分析有很重要的意义。3．事故总信号的采集发电厂或变电站任一断路器发生事故跳闸，就将启动事故总信号。事故总信号用以区别正常操作与事故跳闸，对调度员监视系统运行十分重要。事故总信号的采集同样是触点位置的采集。4．其它信号的采集当变电站采用无人值班方式运行后，还要增加包括大门开关状态等多种遥信信息，可参阅本章第一节。二、遥信采集电路由上述分析可见，断路器位置状态，继电保护动作信号以及事故总信号，最终都可以转化为辅助触点或信号继电器触点的位置信号，故只要将触点位置采集进来就完成了遥信信息的采集。图2-25所示就是遥信信息采集的输入电路。图2-25遥信信息输入电路为了防止干扰，在二次回路的触点信息输入时要采取隔离措施，目前常用光电耦合器实现内外的电气隔离。在图2-25中，遥信触点串接在输入电路中，T型RC网络构成低通滤波器，用来滤掉遥信回路的高频干扰。电阻还有限流的作用，使进入发光二极管的电流限制在毫安级。两个二极管起保护光耦的作用。在这个电路中，+24V和+5V是两个独立的电源，且不共地，使光耦真正起到隔离作用。此外，电容C的选择要全面考虑。C的容量太大，则时间常数大，反应遥信变化的速度慢；C的容量太小，不易滤除干扰信号，从而产生误遥信。现以采集断路器状态来说明输入电路的工作原理：设断路器处于分闸状态，其辅助接点闭合，+24V经过RC网络后输入到光耦，光耦中发光二极管发光，光敏三极管无电不发光，光敏截止，遥信输出端输出高电平“1”，从而完成了遥信信息的采集。上述关系见表2--1。表2—1断路器状态与遥信码断路器状态辅助接点状态光耦状态遥信码合闸分闸断开闭合截止导通10三、遥信输入的几种形式1．采用定时扫查方式的遥信输入在变电站综合自动化系统中，采用定时扫查的方式读入遥信状态信息，128个遥信输入电路如图2—26所示。这个输入电路由三个部分组成：①遥信信息采集电路；②多路选择开关；③并行接口电路8255A。其中遥信信息采集电路已作过讨论。图2—26遥信信息定时扫查输入电路多路选择开关采用74150，它是16选1数据选择器，实现多路输入切换输出功能，74150有16个数字量输入端（DI0——DI15），1个数字量输出端DO，有4个地址选择输入端（A、B、C、D）。当4位地址输入后，与地址相对应的输入数据反相后由输出端DO输出。74150的输入输出关系见表2--2。图2—26显示采集128个遥信状态，而每个74150只能输入16个遥信，所以共使用8个74150输入128个遥信。表2—274150输入/输出关系DO=D0D1D2D3D4D5D6D7D8D9D10D11D12D13D14D15ABCD00000100010011000010101001101110000110010101110100111011011111118255A用作遥信输入电路与CPU的接口。设置8255A工作在方式0——基本输入输出方式，端口A为输入方式，端口B和端口C均为输出方式。端口C的低4位PC0～PC3与每个74150的地址输入端A、B、C相联，用PC0～PC3向74150输出选择地址。端口A的PA0～PA7分别与0#～7#的74150输出端相联，用PA0～PA7输入遥信信息，通过数据总线输入CPU。在扫查开始时，PC0～PC3输出0000B，8个74150分别将各自的DI送入8255A的A口，CPU可读取8个遥信信息，选择地址加1，又可输入8个遥信信息。当PC0～PC3从0000B变化到1111B时，128个遥信全部输入一遍，即实现对遥信码的一次扫查。遥信定时扫查工作在实时时钟中断服务程序中进行，每5ms执行一次。每当发现有遥信变位，就更新遥信数据区，按规定插入传送遥信信息。同时，记录遥信变位时间，以便完成事件顺序记录信息的发送。2．循环扫描输入遥信按定时扫描输入遥信，只要定时间隔合适完全能满足分辨率要求，输入以外的时间CPU尚可完成其它工作。但是，目前投运的综合自动化系统，无论是集中式还是分散式，绝大多数有智能子模块完成遥信状态的采集和处理工作，CPU有更多的时间，以循环的方式对遥信状态进行更短周期的采集，有利于提高站内遥信变位的分辨率。循环扫描方式输入遥信的原理仍可由图2－26说明。当地址选择开关从0000～1111变化一周，将128个遥信扫描一遍后，不用再间隔一定的时间，而是立即重复上述对128个遥信的输入过程。这样每个遥信的实际扫描周期将低小于原定时的时间间隔。3．遥信变位的鉴别和处理遥信扫描输入时，CPU通过8255A的C口顺序输出多路数字开关的地址0000～1111B，顺序地将8个遥信状态（8位现状码）读入，并与存放遥信的数据区YXDATA内相对应的8个遥信状态（8位原状码）相比较（异或）运行，得到一字节遥信变位信息码。如果现状码与原状码相同，异或得到的变位信息码为零，若变位信息码不为零，说明有遥信变位。例如：原状码10011111现状码10010110变位信息码00001001码位序号76543210该例说明位0和位3对应的遥信发生了变位。当确认有遥信变位后，必须进行相关的处理，其中包括：（1）建立遥信变位标志这个标志可用来增添①当地的告警显示；②CDT方式的输入传送；③POLLING方式下激活第一类信息标志；④遥信信息刷新程序。（2）建立变位遥信字队列在变电站中，一个遥信变位可能引起几个遥信的变位，这些遥信变位均应按序向上级传送。因此，必须建立一个队列先行登记。假设有128个遥信信息，可由4个遥信息字传送，其编号为YX（0）、YX（1）、YX（2）和YX（3），子站工作状态在YX（4）中传送，则可登记建立一个6字节的遥信信息插入传送登记队列YXQUE，其首字节存放登记字数量，其后为遥信字变位遥信所在字序号，如图2—27所示。图2—27遥信变位插入传送字队列每当有遥信变位或子站状态变化进入变位队列登记时，首先检查YXQUE单元的内容。当（YXQUE）=0，则呈未登记状态，将YXQUE单元内容加1，并将产生变位的遥信所在遥信所在遥信字编号填入YXQUE加1单元；当（YXQUE）=5，则说明所有的遥信字和子站工作状态字都已登记插入传送，本次变位遥信所在字已登记，故可不再登记；当（YXQUE）≠0或5时，则先检查本次变位的遥信所在字或子站工作状态字是否已登记，若已登记，则不再登记，若未登记，则登记本次遥信字编号或子站工作状态字编号于YXQUE+（YXQUE）+1单元，并将YXQUE单元内容加1。遥信字编号等于（YXWK2）右移一位，子站工作状态字编号为4。每当一个遥信字或子站工作状态字连续插入三遍（CDT方式）结束时，将YXQUE单元内容减1，并删除YXQUE+1单元内容。若（YXQUE）≠0，则将后续编号并行向前移一个单元，并对YXQUE+1单元所指遥信字或子站工作状态字插入传送。（3）SOE登记事件顺序SOE是英文SequenceofEvent的缩写，表达变电站发生事件时相关的信息。有三个要素，即①事件性质；②开关序号；③事件发生时间。在变电站综合自动化系统中，应设置记录事件的数据区，命名为EVNDAT，在该数据区中为每个遥信设置8个字节，其中包括变位性质与对象编号2个字节、日、时、分、秒各1字节，毫秒2个字节。如图2－28所示。SOE单元的时标信息，应可通过确认变位后读时钟区得，开关对象号可由数据读入时确定，分／合状态取当前状态。图2-28遥信变位事件记录4．遥信采集中的误遥信及其克服遥信信息的采集原理上很简单，但实际系统在运行中常会产生不真实的遥信变位信号，给运行人员的控制决策带来误导。为此，已引起多方人员的研究，在此简述误遥信及其解决办法，以提高对此问题的认识。所谓误遥信可分为两类：第一类是一个真实的遥信变位后紧接着几个假遥信读数，最终遥信稳定到真实变位后的状态；第二类是某些遥信不定时地出现“抖动”。第一类遥信误报过程如图2－29所示。当遥信号变位时，由于继电器不能一次性地闭合，其抖动信号经光耦后成为连续几个遥信信号。图2-29遥信继电器闭合时触点抖动的遥信信号第二类遥信误报进程如图2－30所示。每个遥信回路中均存在电磁干扰，其尖峰干扰脉冲可能成为误遥信。图2-30电磁干扰或振动造成的假遥信信号上述两种误遥信可以分别通过软件和硬件相结合的方法进行解决。为克服第二类干扰，可在原遥信输入回路基础上，提高电源电压，例如用变电站操作电源220V代替24V电源，同时加入适当的电阻限流，采取上述措施尖脉冲幅值一般达不到180V，将有效克服干扰严重的误遥信。对于第一类误遥信，则可采取“延时重测”的方法加以克服。即：当发现某遥信变位时，首先将它记录下来，然后找到它的时限值，并进行计时，经时限值到延时，再次判别该遥位状态，如果变位真实，则保留记录，否则忽略记录。这种方法应首先确定每个遥信所对应的时限值，CPU开销较大，所以尽管第二类误遥也能通过“延时重测”加以克服，但通常先在硬件上采取有效措施，只有很大的尖脉冲才由“延时重测”加以克服。第三节电能脉冲量的采集（讲稿）第四节变压器油温的测量和采集一、概述为适应变电站综合自动化的需要，适应变电站无人值班管理的运行模式要求，需要将变压器油温、变电站控制室温度等信号加以监视。因此，必须将这些温度进行测量并传送到监控中心。在工业生产过程中，温度是一个重要的测量量。测量温度的一次元件常用的有热电偶、热电阻、热敏电阻等，它们都是将被测量温度高低转化为便于测量的电气信号或器件参数的大小。热电偶测温原理是热电效应，即两种不同的导体两端相紧密地连接在一起，在连接处将形成电动势，该电动势的大小随连接点温度面改变。热电偶的测温范围虽达到－50℃～1600℃，但通常用来测量300℃以上的高温。热电阻是利用导体的电阻随温度变化的特性来测量温度的，工业上它被广泛地应用于测量－200℃～500℃中低温区的温度。热敏电阻是利用半导体的电阻值随温度变化的显著变化的原理测量温度的，它的测温范围在－50℃～300℃之间。在变电站综合自动化系统中，所要测量的温度不很高，用热电阻和热敏电阻均可作为一次测温元件，热敏电阻虽然具有比热电阻高的温度系数（电阻变化范围大），以及高的灵敏度，但热敏电阻的互换性差，故在变电站中测量温度均采用热电阻作一次元件。目前应用较广泛的热电阻材料是铂和铜，也有适于低温测量的铟、锰和碳等为材料的热电阻。二、热电阻的测试温度特性1．铂电阻铂电阻的物理、化学特性比较稳定，在工业生产中常作为测温元件。铂电阻与温度的关系如下：在0～630.74℃之间为Rt=R0(1+At+Bt2)(2-120)在－190℃～0℃之间为Rt=R0[1+At+Bt2+C(t-100)t3](2-121)式中Rt温度为t时的电阻值，R0温度为℃时的电阻值，t任意温度值，A、B、C分