遠(yuǎn)動(dòng)控制技術(shù)在電力系統(tǒng)自動(dòng)化中的應(yīng)用

河北省天然氣有限責(zé)任公司 智 靜

遠(yuǎn)動(dòng)控制技術(shù)在電力系統(tǒng)自動(dòng)化中的應(yīng)用

河北省天然氣有限責(zé)任公司 智 靜

電力系統(tǒng)自動(dòng)化主要包括生產(chǎn)過(guò)程中的自動(dòng)檢測(cè)與自動(dòng)調(diào)節(jié)和控制功能，另外還包括系統(tǒng)和元件中的自動(dòng)安全保護(hù)功能與網(wǎng)絡(luò)信息中的自動(dòng)傳輸功能。為了實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)真正的自動(dòng)化，計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和遠(yuǎn)動(dòng)控制技術(shù)必不可少。

一、遠(yuǎn)動(dòng)控制技術(shù)基本原理

電力系統(tǒng)遠(yuǎn)動(dòng)控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)的功能主要是四遙功能，分別是遙測(cè)（YC）和遙信（YX）、遙控（YK）和遙調(diào)（YT）四方面的功能，遙測(cè)與遙信是遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)置RTU將采集的廠站運(yùn)行參數(shù)和狀態(tài)按規(guī)約上傳送給調(diào)度中心，遙控和遙調(diào)則是調(diào)度中心發(fā)給遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)置RTU的改變運(yùn)行狀態(tài)和調(diào)整設(shè)備運(yùn)行參數(shù)的命令。

遠(yuǎn)動(dòng)控制在電力系統(tǒng)中主要運(yùn)用的是數(shù)據(jù)采集術(shù)、信道編碼技術(shù)和通信傳輸技術(shù)3部分，其原理如圖1所示。

圖 1 遠(yuǎn)動(dòng)控制原理

二、數(shù)據(jù)采集技術(shù)在電力系統(tǒng)自動(dòng)化中的應(yīng)用

變送器技術(shù)、 A/D 技術(shù)在遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集技術(shù)上起著主要的作用，遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)置RTU通過(guò)遙測(cè)與遙信等功能分別將采集廠站的運(yùn)行參數(shù)和運(yùn)行狀態(tài)。遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)處理的信號(hào)大多是0～5V的TTL的電平信號(hào)，但是電力系統(tǒng)實(shí)際處理的是大功率的參數(shù)，則需要變動(dòng)期對(duì)大功率參數(shù)進(jìn)行處理，轉(zhuǎn)為RTU能處理的電平信號(hào)。遙信信息的編碼和遙測(cè)信息的采集任務(wù)要靠A/D技術(shù)實(shí)現(xiàn)，其原理是模擬量借由模數(shù)轉(zhuǎn)換器（A/D）轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制的數(shù)字量，完成模擬信號(hào)向數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換。

遙信采集的主要是各種設(shè)備的狀態(tài)，包括某一時(shí)刻開(kāi)關(guān)的狀態(tài)、斷路器與隔離刀閘的位置，各節(jié)點(diǎn)的電壓，電流的模擬量，繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置的運(yùn)行狀態(tài)等信息。在遙信信息的傳輸過(guò)程中有這樣的過(guò)程：遙信采集電路（大部分遙信對(duì)象狀態(tài)是運(yùn)用光電隔離的方式）——多路選擇開(kāi)關(guān)（將遙信對(duì)象狀態(tài)的二進(jìn)制位編進(jìn)遙信碼中去）——并行接口電路（遙信號(hào)碼輸出到接口電路中）。例如4225A等，要通過(guò)接口電路進(jìn)入CPU處理后才能完成遙信信息的編碼。

由于直流采樣的誤差大、功耗大、穩(wěn)定性比較差、時(shí)間慢等缺點(diǎn)，為了提高采集信息的精準(zhǔn)度，在電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化遙測(cè)采集的過(guò)程中，主要是運(yùn)用了交流采樣的技術(shù)，數(shù)據(jù)的采集的原理流程主要為：交流信號(hào)輸入回路（電壓電流信號(hào)取自于CT、PT及傳感器）—低通濾波（去掉高次諧波）—采樣保持器—多路轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)（同步采集）—A/D 轉(zhuǎn)換（進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換）—數(shù)字信號(hào)，數(shù)字濾波以及交流幅值等任務(wù)主要依靠計(jì)算軟件來(lái)完成。得到的信息送入單片機(jī)或STD工控機(jī)，至此數(shù)據(jù)的采集已完成。

三、信道編譯碼技術(shù)在電力系統(tǒng)自動(dòng)化中的應(yīng)用

遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的信道編譯碼技術(shù)，指的是信道的編碼與譯碼和信道傳輸協(xié)議等。RTU采集的信息必須通過(guò)通信信管傳輸?shù)秸{(diào)度中心才能使用。在數(shù)字傳輸過(guò)程中，干擾是無(wú)法避免的，但可以通過(guò)對(duì)信息進(jìn)行信道編譯碼，使信息在傳輸過(guò)程中獲得較好的防干擾能力。目前大多采用線性分組碼進(jìn)行編譯碼，特別是線性分組碼中循環(huán)碼的組合使用。為了控制數(shù)據(jù)傳輸中的差錯(cuò)，還會(huì)用循環(huán)檢錯(cuò)法、檢錯(cuò)重發(fā)法、反饋重發(fā)法和前后糾錯(cuò)法等方法進(jìn)行檢驗(yàn)。

1. 線性分組碼的定義。作為奇偶校驗(yàn)碼的一類，在信道編碼傳輸過(guò)程中，用（n, k）的形式表示，假設(shè)信息矢量有k個(gè)碼元，按照一定的規(guī)則增加r個(gè)監(jiān)督碼元形成n=k＋r的碼元組。與二進(jìn)制相對(duì)形成二進(jìn)制編碼，則碼字?jǐn)?shù)目為2k，倘若監(jiān)督碼采用的信息碼元是原信息碼元的線性組合，則是線性分組碼。用矩陣可表示為R=MG。其中R監(jiān)督碼的部分[1×（n－k）]，M是原信息碼的部分（1×k），生成矩陣G則為線性分組碼的生成矩陣[k×(n－k)]。監(jiān)督碼在此所起到的作用是實(shí)現(xiàn)檢錯(cuò)和糾錯(cuò)。

2. 循環(huán)碼的編譯碼原理。循環(huán)碼是線性組碼的一種，其特性是各個(gè)碼字中的碼元循環(huán)向左（右）移位所形成的碼字依然是碼組中的一個(gè)碼字。

在（n, k）的一個(gè)循環(huán)碼中，有且僅有一個(gè)n－k次碼多項(xiàng)式g（x），需要滿足如下條件：對(duì)于循環(huán)碼中的每一個(gè)碼多項(xiàng)式h（x），都有h（x）=m（x）g（x）。在編碼的過(guò)程中，用m（x）與xn-k相乘，再用g（x）除以[xn-km（x）]得商p（x）,余式為u（x）。用u（x）模2加xn-km（x），得到系統(tǒng)循環(huán)碼碼字h（x）=xn-km（x）+u（x）。

在利用系統(tǒng)循環(huán)碼來(lái)進(jìn)行編碼時(shí)，在噪聲信道上是否受到干擾，接收端在判斷發(fā)送碼字的時(shí)候就能夠提供出較好的校驗(yàn)準(zhǔn)則：用生成多項(xiàng)式去除接收碼字，檢查余式是否為零,若余式為零則無(wú)誤碼，反之則有。

3. 遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)中的循環(huán)式數(shù)據(jù)傳送規(guī)約。為了在電力自動(dòng)化系統(tǒng)中，變電站、電廠和調(diào)度中心擁有良好的數(shù)據(jù)通信，而建立的一種在信道編譯碼前的一種預(yù)先約定的通信方式和數(shù)據(jù)格式。一般是以數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)進(jìn)行傳送。重要的遙測(cè)安排在A幀，次要的安排在B幀，一般的安排在C幀。D1幀一般為遙信狀態(tài)，D2幀為電能脈沖記數(shù)，E幀為事件順序記錄，按照A、B、C、D1、D2幀的循環(huán)順序傳送，E幀可以連續(xù)組織若干幀在規(guī)定的位置傳送。對(duì)于幀結(jié)構(gòu)，一般以同步字開(kāi)頭，并有控制字和信息字。通過(guò)幀格式的包裝之后，數(shù)據(jù)就可以按照規(guī)約進(jìn)行傳送。

四、結(jié)論

綜上，電力系統(tǒng)自動(dòng)化管理模式已經(jīng)成為當(dāng)今電力系統(tǒng)的發(fā)展方向。而這些都必須依靠遠(yuǎn)動(dòng)控制技術(shù)。隨著科技的不斷革新，尤其是計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的高速發(fā)展和遠(yuǎn)動(dòng)控制系統(tǒng)的不斷改進(jìn)，必將推動(dòng)電力系統(tǒng)綜合自動(dòng)化的發(fā)展和日益完善。