电力系统远动

技术手段

电力系统远动（power system telemechanics ）是为电力系统调度服务的远距离监测、控制技术，即管理和监控分布甚广的众多厂、所、站和设备、元器件运行工况的一种技术手段。

原理

为电力系统调度服务的远距离监测、控制技术。由于电能生产的特点，能源中心和负荷中心一般相距甚远，电力系统分布在很广的地域，其中发电厂、变电所、电力调度中心和用户之间的距离近则几十公里，远则几百公里甚至数千公里。要管理和监控分布甚广的众多厂、所、站和设备、元器件的运行工况，已不能用通常的机械联系或电话联系来传递控制信息或反馈的数据，必须借助于一种技术手段，这就是远动技术。

它将各个厂、所、站的运行工况（包括开关状态、设备的运行参数等）转换成便于传输的信号形式，加上保护措施以防止传输过程中的外界干扰，经过调制后，由专门的信息通道传送到调度所。在调度所的中心站经过反调制，还原为原来对应于厂、所、站工况的一些信号再显示出来，供给调度人员监控之用。调度人员的一些控制命令也可以通过类似过程传送到远方厂、所、站，驱动被控对象。这一过程实际上涉及遥测、遥信、遥调、遥控，所以，远动技术是四遥的结合。

发展简况

随着科学技术的发展，远动技术的内容和实现的技术手段也在不断发展、更新大体可分为3个阶段。

第一阶段

20世纪30年代：以继电器和电子管为主要部件构成远动设备。这些设备中用继电器、磁心构成遥信、遥调、遥控设备；用电子管和磁放大器构成脉冲频率式遥测；调制解调采用脉冲调幅式。这些设备的运行是可靠的，在电力系统的调度管理中发挥过一定的作用。

第二阶段

50～60年代初：以半导体器件为主体，采用模数转换技术和脉冲编码技术、信息论中抗干扰编码，与计算机技术相结合的综合远动设备；将遥信、遥测、遥调、遥控综合为循环式点对点远动设备；调制解调器采用调频制为主。

第三阶段

60年代以后：采用微型计算机构成远动系统，其主要特征是在主站端(调度端)形成前置机接收、处理远动信息，可以接收多个远方站的信息，前置机并可以向上级转发信息和驱动模拟盘。前置机应能接收处理符合标准的远动信息，还要能接入各类已在使用的远动设备的信息。后台机完成数据处理、驱动屏幕显示和打印制表等安全监控功能。后台机可采用超小型机、小型机或高档微型计算机。远方站的远动设备也采用微型机。这种系统除了传统的远动功能、模拟转换、遥信扫描、遥控之外，还扩展了事故顺序记录、全系统时钟对时、事故追忆、发（耗）电量统计和传送，增加当地功能，如电容器投切、接地检查，当地屏幕显示和打印制表以及其他需要的功能，远方站扩大功能时要发展成多机系统或采用高功能微型机。

为了保证整个安全监控系统的可靠性，在远方站和主站端分别采用不停电电源，以及主站端采用双机备用切换系统。为保证信息传输的可靠性，需采用双通道备用。为适应电力系统调度管理中采用分层控制的方式，远动信息网也采用分层式结构，以保证有效地传输信息，减少设备和通道投资。

远动规约

由于电力生产的特点，发电厂、变电所和调度所之间的信息交换只能经过通道实现。信息传送只能是串行方式。因此，要使发送出去的信息到对方后，能够识别、接收和处理，就要对传送的信息的格式作严格的规定，这就是远动规约的一个内容。这些规定包括传送的方式是同步传送还是异步传送，帧同步字，抗干扰的措施，位同步方式，帧结构，信息传输过程。

远动规约的另一方面内容，是规定实现数据收集、监视、控制的信息传输的具体步骤。例如，将信息按其重要性程度和更新周期，分成不同类别或不同循环周期传送；确定实现遥信变位传送、实现遥控返送校核以提高遥控的可靠性的方式，实现发（耗）电量的冻结、传送，实现系统对时、实现全部数据或某个数据的收集，以及远方站远动设备本身的状态监视的方式等。

远动规约的制定，有助于各厂家制造的远方终端设备可以接入同一个监控系统，尤其在调度端(主站端) 采用微型机或小型机作为监控系统前置机的情况下，更需要统一规约，使不同型号的设备能接入同一个监控系统；还有助于提高设备厂家工艺质量，从而提高设备的可靠性，进而提高整个监控系统的可靠性。

远动规约分为循环式远动规约和问答式远动规约。在中国这两种规约并存。

循环式规约

规约中的帧结构具有帧同步字、控制字、帧类别和信息字。其中帧同步字是用作一帧的开头，要求帧同步字具有较好的自相关特性，以便对方比较容易捕捉，检出帧同步。还要求帧同步具有较小的假同步概率，防止假同步发生。控制字是指明帧的类别，共有多少字节，以及发送信息的源地址、目的地址等。

循环式规约要求循环往复不停顿地传送信息。传送信息的内容在受到干扰而拒受以后，在下一帧还可以传送，丢失的信息还可以得到补救，保护性措施可以降低要求，也可以适用于单工或双工通道，但不能用于半双工通道。可以采用位同步和波形的积分检出等提高通道传输质量的措施。此种通信规约传输信息的有效率较低。

问答式规约

其主要特点是以主站端为主，主站端向远方站询问召唤某一类别信息，远方站即将此种类别信息作回答。主站端正确接受此类别信息后，才开始下一轮新的询问，否则还继续向远方站询问召唤此类信息。

问答式规约为了减少传输的信息量，采用变位传送遥信、死区变化传送遥测量等压缩传送信息的方法。

问答式远动规约的另一个特点是通道结构可以简化，在一个通信链路上，可以连接好几个远方站，这样可以使通道投资减少，提高通道的备用性。问答式远动可以适用双工、半双工通道。

对远动规约要求传输的信息有相应抗干扰措施，一般对于遥信、遥测的抗干扰编码的信号距离为4,残余差错率≤10-14。

遥测

将远方站的各种测量值传送到主站端。

遥测的主要技术指标是模拟转器的准确度、分辨率、稳定性：一般要求准确度在±0.1～±0.5%；分辨率为10或12±1位；数字量的字长则根据被测对象的要求而定。

遥测量一般有模拟量、数字量、脉冲计数量和其他测量值。

模拟量

电气设备的各种参量，诸如电压、电流、功率等。它们经过各种变送器的转换变成统一规格的直流电压(0～5伏,0～±5伏,0～±10伏)或直流电流（0～1毫安，0～10毫安,4～10毫安）输入到远动设备，经过多路转换开关，输入到模数转换器，转换成10位或12位（包括符号位）的数值，传送到主站端。

数字量

主要是水位计、数字或频率计、功角转换器、电能累加器和变压器分接头位置所反映的水位、系统频率、电气量的功率角，发（耗）电量以及变压器分接头位置等。这些量经过相应的变送器或直接以并行数字状态输入到远动设备的并行接口部件。输入的格式可能是若干组并行的二进制、二-十进制、格雷码形式。

脉冲计数量

脉冲电能表以脉冲串的形式向远动设备输入，由远动设备进行累加。根据调度端(主站端)的冻结和传送命令，向主站端传送。传送的间隔周期可能是15分钟、1 小时、8小时或24小时。累计器的字长可以是6位二-十进码，和电能表的字长一样；或者是8位二进制字长，要求传送的时间间隔短，在两次传送的时间内累加器不会溢出。

其他测量值

诸如变压器油温，SF6组合电器气体压力、密度，热工量的温度、压力，水电厂闸门的开度等水工信息，雨量、气温等一些非电量。

遥信

将远方站内电工设备的状态以信号的两种状态即0、1（或断开、闭合）传送主站端（调度端）。遥信反映的内容主要有断路器和隔离开关的位置，继电保护的动作状态、报警信号，自动控制的投、切，发电厂、变电所的事故信号，电工设备参数的越限信号，以及远方站远动设备的状态、自诊断信号等。

遥信的传送有变位传送和循环传送两种，以变位传送为优。为避免发生信号丢失，在远动设备初投入运行时，需将全部内容向主站端传送，使主站端监控系统内数据库的内容和模拟盘的信号状态准确反映系统内运行设备的状态。在平时定期传送全部信号。

对遥信的主要技术要求是在遥信变位以后应在1秒钟内传送到主站，并要求防止遥信误动作，即遥信编码的信号距离应当大于或等于4，以防止外界干扰的作用。在电力设备输入的接口部件处应加滤波和其他技术措施，防止接点抖动后引起误反映。滤波时间常数应≤10毫秒。由于遥信的接口部件和主要高压电力设备的接点联系，距离较远，易受强电感应，接口处应有光电隔离或经继电器隔离。

远动设备的遥信编码一般以数据字节的一位反映一个开关接点的状态。但是国际电工委员会(IEC)TC-57专委会的标准规定,一般断路器等设备的开合状态，应以两位来反映一个开关接点的状态，即以01、10来反映，而00、11为错误状态，只有事故告警信号才用一位数据位来反映一个信号的状态。

遥调

由主站端向远方站发送调节命令，远方站经过校验后转换成适合于被控对象的数据形式，驱动被调对象。

发送的调节命令可以采取返送校核，也可以不采取返送校核，远方站接受遥调命令后直接执行。

遥调命令有两种形式：

①设定值形式。由主站端向远方站发送控制被控对象的一个数值，远方站接受后或者以数字形式直接输出，或者经数/模转换器将数字量转换成被控对象所需要的模拟量形式输出。

②升降命令形式。将主站端发送过来的升/降调节命令，转换成升/降的步进信号，用以调节发电机的出力或者变压器的分接头的位置以及水电厂的闸门。

实现遥调可以采取局部反馈调节的方式，即主站端定时发送调节命令后，由被调对象的自动调节设备来完成调节过程；也可以采用大反馈调节方式，即将被调节对象的信息反馈到主站端来进行反馈平衡，决定是否继续发送调节命令。一般采取前一种形式较多。

遥控

调度所（主站端）远距离控制发电厂、变电所需要调节控制的对象。被控对象为发电厂、变电所电气设备的合闸和跳闸、投入和切除。遥控涉及到电力设备动作，要求遥控动作准确无误，一般采用选择—返送校验—执行的过程。

选择

在调度员发送命令时，首先应该校核该被控制站和被控制的设备在正常运行，系统或变电所没有发生事故和告警，所发出的命令符合被控设备的状态。在主站端校验正确后，方能向远方站发送命令。对于电力系统，遥控的技术指标是执行的正确动作率为100%。