電力系統遠動

電力系統遠動（power system telemechanics ）為電力系統調度服務的遠距離監測、控制技術，即管理和監控分布甚廣的眾多廠、所、站和設備、元器件的運行工況的一種技術手段。

基本介紹

• 中文名：電力系統遠動
• 外文名：power system telemechanics
• 類型：一種技術手段
• 目的：電力系統調度服務

原理

為電力系統調度服務的遠距離監測、控制技術。由於電能生產的特點，能源中心和負荷中心一般相距甚遠，電力系統分布在很廣的地域，其中發電廠、變電所、電力調度中心和用戶之間的距離近則幾十公里，遠則幾百公里甚至數千公里。要管理和監控分布甚廣的眾多廠、所、站和設備、元器件的運行工況，已不能用通常的機械聯繫或電話聯繫來傳遞控制信息或反饋的數據，必須藉助於一種技術手段，這就是遠動技術。

它將各個廠、所、站的運行工況（包括開關狀態、設備的運行參數等）轉換成便於傳輸的信號形式，加上保護措施以防止傳輸過程中的外界干擾，經過調製後，由專門的信息通道傳送到調度所。在調度所的中心站經過反調製，還原為原來對應於廠、所、站工況的一些信號再顯示出來，供給調度人員監控之用。調度人員的一些控制命令也可以通過類似過程傳送到遠方廠、所、站，驅動被控對象。這一過程實際上涉及遙測、遙信、遙調、遙控，所以，遠動技術是四遙的結合。

發展簡況

隨著科學技術的發展，遠動技術的內容和實現的技術手段也在不斷發展、更新大體可分為3個階段。

第一階段

20世紀30年代：以繼電器和電子管為主要部件構成遠動設備。這些設備中用繼電器、磁心構成遙信、遙調、遙控設備；用電子管和磁放大器構成脈衝頻率式遙測；調製解調採用脈衝調幅式。這些設備的運行是可靠的，在電力系統的調度管理中發揮過一定的作用。

第二階段

50～60年代初：以半導體器件為主體，採用模數轉換技術和脈衝編碼技術、資訊理論中抗干擾編碼，與計算機技術相結合的綜合遠動設備；將遙信、遙測、遙調、遙控綜合為循環式點對點遠動設備；數據機採用調頻制為主。

第三階段

60年代以後：採用微型計算機構成遠動系統，其主要特徵是在主站端(調度端)形成前置機接收、處理遠動信息，可以接收多個遠方站的信息，前置機並可以向上級轉發信息和驅動模擬盤。前置機應能接收處理符合標準的遠動信息，還要能接入各類已在使用的遠動設備的信息。後台機完成數據處理、驅動螢幕顯示和列印制表等安全監控功能。後台機可採用超小型機、小型機或高檔微型計算機。遠方站的遠動設備也採用微型機。這種系統除了傳統的遠動功能、模擬轉換、遙信掃描、遙控之外，還擴展了事故順序記錄、全系統時鐘對時、事故追憶、發（耗）電量統計和傳送，增加當地功能，如電容器投切、接地檢查，當地螢幕顯示和列印制表以及其他需要的功能，遠方站擴大功能時要發展成多機系統或採用高功能微型機。

為了保證整個安全監控系統的可靠性，在遠方站和主站端分別採用不停電電源，以及主站端採用雙機備用切換系統。為保證信息傳輸的可靠性，需採用雙通道備用。為適應電力系統調度管理中採用分層控制的方式，遠動信息網也採用分層式結構，以保證有效地傳輸信息，減少設備和通道投資。

相關知識

遠動規約

由於電力生產的特點，發電廠、變電所和調度所之間的信息交換隻能經過通道實現。信息傳送只能是串列方式。因此，要使傳送出去的信息到對方後，能夠識別、接收和處理，就要對傳送的信息的格式作嚴格的規定，這就是遠動規約的一個內容。這些規定包括傳送的方式是同步傳送還是異步傳送，幀同步字，抗干擾的措施，位同步方式，幀結構，信息傳輸過程。

遠動規約的另一方面內容，是規定實現數據收集、監視、控制的信息傳輸的具體步驟。例如，將信息按其重要性程度和更新周期，分成不同類別或不同循環周期傳送；確定實現遙信變位傳送、實現遙控返送校核以提高遙控的可靠性的方式，實現發（耗）電量的凍結、傳送,實現系統對時、實現全部數據或某個數據的收集,以及遠方站遠動設備本身的狀態監視的方式等。

遠動規約的制定，有助於各個製造廠製造的遠方終端設備可以接入同一個安全監控系統。尤其在調度端(主站端) 採用微型機或小型機作為安全監控系統的前置機的情況下，更需要統一規約，使不同型號的設備能接入同一個安全監控系統。它還有助於製造設備的工廠提高工藝質量，提高設備的可靠性，因而提高整個安全監控系統的可靠性。

遠動規約分為循環式遠動規約和問答式遠動規約。在中國這兩種規約並存。

循環式規約

規約中的幀結構具有幀同步字、控制字、幀類別和信息字。其中幀同步字是用作一幀的開頭，要求幀同步字具有較好的自相關特性，以便對方比較容易捕捉，檢出幀同步。還要求幀同步具有較小的假同步機率，防止假同步發生。控制字是指明幀的類別，共有多少位元組，以及傳送信息的源地址、目的地址等。

循環式規約要求循環往復不停頓地傳送信息。傳送信息的內容在受到干擾而拒受以後，在下一幀還可以傳送，丟失的信息還可以得到補救，保護性措施可以降低要求，也可以適用於單工或雙工通道，但不能用於半雙工通道。可以採用位同步和波形的積分檢出等提高通道傳輸質量的措施。此種通信規約傳輸信息的有效率較低。

問答式規約

其主要特點是以主站端為主，主站端向遠方站詢問召喚某一類別信息，遠方站即將此種類別信息作回答。主站端正確接受此類別信息後，才開始下一輪新的詢問，否則還繼續向遠方站詢問召喚此類信息。

問答式規約為了減少傳輸的信息量，採用變位傳送遙信、死區變化傳送遙測量等壓縮傳送信息的方法。

問答式遠動規約的另一個特點是通道結構可以簡化，在一個通信鏈路上，可以連線好幾個遠方站，這樣可以使通道投資減少，提高通道的備用性。問答式遠動可以適用雙工、半雙工通道。

對遠動規約要求傳輸的信息有相應抗干擾措施，一般對於遙信、遙測的抗干擾編碼的信號距離為4,殘餘差錯率≤10-14。

遙測

將遠方站的各種測量值傳送到主站端。遙測的主要技術指標是模擬轉器的準確度、解析度、溫度穩定性。一般要求準確度在±0.1～±0.5%；解析度為10或12±1位。 數字量的字長則根據被測對象的要求而定。遙測量一般有模擬量、數字量、脈衝計數量和其他測量值。

模擬量 　電氣設備的各種參量，諸如電壓、電流、功率等。它們經過各種變送器的轉換變成統一規格的直流電壓(0～5伏,0～±5伏,0～±10伏)或直流電流（0～1毫安，0～10毫安,4～10毫安）輸入到遠動設備，經過多路轉換開關，輸入到模數轉換器，轉換成10位或12位（包括符號位）的數值，傳送到主站端。

數字量

主要是水位計、數字或頻率計、功角轉換器、電能累加器和變壓器分接頭位置所反映的水位、系統頻率、電氣量的功率角，發（耗）電量以及變壓器分接頭位置等。這些量經過相應的變送器或直接以並行數字狀態輸入到遠動設備的並行接口部件。輸入的格式可能是若干組並行的二進制、二-十進制、格雷碼形式。

脈衝計數量

脈衝電能表以脈衝串的形式向遠動設備輸入，由遠動設備進行累加。根據調度端(主站端)的凍結和傳送命令，向主站端傳送。傳送的間隔周期可能是 15分鐘、1 小時、8小時或24小時。累計器的字長可以是6位二-十進碼,和電能表的字長一樣；或者是8位二進制字長。後一種情況要求傳送的時間間隔短，在兩次傳送的時間內累加器不會溢出。

其他測量值

諸如變壓器油溫,SF6組合電器氣體壓力、密度，熱工量的溫度、壓力，水電廠閘門的開度等水工信息，雨量、氣溫等一些非電量。

遙信

將遠方站內電工設備的狀態以信號的兩種狀態即0、1（或斷開、閉合）傳送主站端（調度端）。遙信反映的內容主要有斷路器和隔離開關的位置，繼電保護的動作狀態，報警信號，自動控制的投、切，發電廠、變電所的事故信號，電工設備參數的越限信號，以及遠方站遠動設備的狀態、自診斷信號等。

遙信的傳送有變位傳送和循環傳送兩種，以變位傳送為優。為避免發生信號丟失，在遠動設備初投入運行時，需將全部內容向主站端傳送，使主站端安全監控系統內的資料庫的內容和模擬盤的信號狀態準確反映系統內運行設備的狀態。在平時定期傳送全部信號。

對遙信的主要技術要求是在遙信變位以後應在 1秒鐘內傳送到主站,並要求防止遙信誤動作,即遙信編碼的信號距離應當大於或等於4,以防止外界干擾的作用。在電工設備輸入的接口部件處應加濾波和其他技術措施，防止接點抖動後引起誤反映。濾波時間常數應≤10毫秒。由於遙信的接口部件和主要高壓電工設備的接點聯繫，距離較遠，易受強電感應，接口處應有光電隔離或經過繼電器隔離。

目前遠動設備的遙信編碼一般以數據位元組的一位反映一個開關接點的狀態。但是國際電工委員會(IEC)TC-57專委會的標準規定,一般斷路器等設備的開合狀態,應以兩位來反映一個開關接點的狀態，即以01、10來反映，而00、11為錯誤狀態，只有事故告警信號才用一位數據位來反映一個信號的狀態。

遙調

由主站端向遠方站傳送調節命令，遠方站經過校驗後轉換成適合於被控對象的數據形式，驅動被調對象。

傳送的調節命令可以採取返送校核，也可以不採取返送校核，遠方站接受遙調命令後直接執行。

遙調命令有兩種形式：①設定值形式。由主站端向遠方站傳送控制被控對象的一個數值，遠方站接受後或者以數字形式直接輸出，或者經數/模轉換器將數字量轉換成被控對象所需要的模擬量形式輸出。②升降命令形式。將主站端傳送過來的升/降調節命令，轉換成升/降的步進信號，用以調節發電機的出力或者變壓器的分接頭的位置以及水電廠的閘門。

實現遙調可以採取局部反饋調節的方式，即主站端定時傳送調節命令後，由被調對象的自動調節設備來完成調節過程；也可以採用大反饋調節方式，即將被調節對象的信息反饋到主站端來進行反饋平衡，決定是否繼續傳送調節命令。一般採取前一種形式較多。

遙控

調度所（主站端）遠距離控制發電廠、變電所需要調節控制的對象。被控對象為發電廠、變電所電氣設備的合閘和跳閘、投入和切除。遙控涉及到電工設備動作，要求遙控動作準確無誤，一般採用選擇—返送校驗—執行的過程。

選擇的要求

在調度員傳送命令時，首先應該校核該被控制站和被控制的設備在正常運行，系統或變電所沒有發生事故和警報，所發出的命令符合被控設備的狀態。在主站端校驗正確後，方能向遠方站傳送命令。

返送校驗

命令被送到遠方站以後，經過差錯控制的校核,確認命令沒有受到干擾。遠方站收到命令後,應先檢查輸出執行電路沒有接點處於閉合狀態；然後將正確接收的命令輸出，同時將輸出命令的狀態反編碼送到主站端；在主站端將接收到的返送校核碼進行比較。

執行

在返送校核無誤後，將結果顯示給調度人員，並向遠方站傳送執行命令。此時由執行命令將輸出執行電路的電源合上，驅動執行電路操作對象動作。被控制的對象動作後，過一定時間還要檢查有關電路是否有接點粘上，並將動作結果告知主站，過一定時間將電路電源自動切除。只有這樣嚴格的技術措施，才能保證遙控的正確無誤。對於電力系統，遙控的技術指標是執行的正確動作率為100%。