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变电综合自动化电能量远方终端
变电综合自动化电能量远方终端
新闻来源:网络转载   添加时间:2017/3/22 20:15:43   浏览次数:
1 电能量远方终端的发展
 1.1 电能量远方终端功能需求的发展
随着电力体制改革的深入,电力市场的概念也逐渐深入人心。电能量计量系统(TMR)也已从仅仅实现电量采集、网损分析等简单、单一的功能,发展成为需要对电能量数据进行自动采集、远传和存储、预处理、统计分析,以支持电力市场的运营、电费结算、辅助服务费用结算和经济补偿计算等功能的电力市场技术支持系统子系统。
以往利用SCADA系统获取电能量信息的方式难以保证信息的完整性,不能作为电力市场计量、计费的依据。电力市场运营要求建立一套可靠的、相对独立的电能量计量系统。
而随着电能量计量系统(TMR)的发展,电能量远方终端采集的数据除应能满足用户计量、考核、计费、网损分析、设备监测、负荷控制等需求外,用户对电能量远方终端数据的准确性、完整性,终端运行的可靠性、稳定性、开放性和安全性,人机界面的友好性,现场安装、调试的可操作性,易维护性以及可扩展性等方面的要求也越来越高。
 1.2 电能量远方终端实现技术的发展
1) 通用系统向专用嵌入式系统的发展
a. 嵌入式系统一般指以应用为中心,软硬件可裁减的,围绕应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等综合性严格要求设计的专用计算机系统。具有软件代码小、高度自动化、响应速度快等特点,特别适合于要求实时和多任务的体系,主要用于实现对其他设备的控制、监视、管理等功能。
b. 嵌入式系统主要由嵌入式微处理/控制器、相关支撑硬件、嵌入式操作系统及应用软件系统等组成。
c. 由于嵌入式系统通常应用于环境比较恶劣的环境中,所以嵌入式微处理/控制器往往采用“增强型”通用微处理/控制器,在功能基本一样的情况下,在工作温度、电磁兼容性以及可靠性方面的要求较通用的标准微处理/控制器高。同时根据实际嵌入式应用要求,将嵌入式微处理/控制器装配在专门设计的主板上,只保留和嵌入式应用有关的主板功能,可以大幅度减小系统的体积和功耗。与直接采用PC、工业控制计算机或PC104模块等的通用系统相比,专用嵌入式系统具有体积小、重量轻、成本低、可靠性高的优点。
d. 嵌入式操作系统相对通用操作系统具备可裁减性、实时性强、可靠性高等特点。
2) 嵌入式系统硬件平台的发展——8位/16位微处理器向32位微控制器的发展
随着用户需求的发展,电能量远方终端需要实现的功能越来越多,性能指标也越来越高,过去广泛采用的8位、16位机已不堪重负,正逐步被32位机所替代。其中嵌入式微控制器一般以某种微处理器内核为核心,根据某些典型的应用,在芯片内部集成了各种必要功能部件和外设。不但使单片机最大限度地和应用需求相匹配,同时和嵌入式微处理器相比,微控制器的单片化使应用系统的体积大大减小,从而使功耗和成本大幅度下降、可靠性提高,已成为嵌入式系统应用的主流。
3) 嵌入式系统软件平台的发展——无操作系统的简单嵌入算法向支持internet的商业化实时嵌入式操作系统发展
a. 嵌入式操作系统提高提高了系统的可靠性;提高了开发效率,缩短了开发周期;充分发挥了32位CPU的多任务潜力。
b. 实时性核心含义在于确定性,即在规定的时间内做完应该做的事情,并且操作系统的行为(执行线索)是确定的,而不是单纯的速度快。
c. 商业化保证了嵌入式操作系统可靠性、标准兼容性、第三方工具支持度、开发工具。
d. 支持Internet,支持TCPIP协议代表了嵌入式系统的发展方向。
e. 嵌入式操作系统一般可分为两类,一类是面向工业控制、通信、军事、航空、航天等领域的实时操作系统,如WindRiver公司的VxWorks、ISI的pSOS、QNX系统软件公司的QNX、ATI的Nucleus等;另一类是面向消费电子产品的非实时操作系统,这类产品包括个人数字助理(PDA)、移动电话、机顶盒、电子书、WebPhone等广泛采用的WINOOWs CE、Linux等。
 


2 工作原理

电能量远方终端一般由中央处理单元(CPU及外围电路)、接口电路(数据采集、控制接口、与主站通讯接口、人机界面接口等)、存储体、电源模块、扩展总线等部分组成。
1. 数据采集串行接口电路一般提供RS485、电流环和RS232等几种形式,可采集具有相应物理接口的电能表、电压监测仪等智能设备的电能量计量、监测数据。
2. 数据采集脉冲接口电路用于采集脉冲表输出脉冲。
3. 数据采集遥信接口用于采集开关、刀闸等的分合动作信息,常用于实现自动旁代、PT故障监测等功能。
4. 遥控接口用于实现负荷控制等功能。
5. 与主站通讯接口应能灵活支持拨号MODEM、10/100M以太网络、RS232、专线MODEM、GSM/GPRS无线网络、光纤、电力线载波等多种通讯方式、通讯介质以充分满足各地不同通讯环境、条件的要求。
6. 人机界面应方便、直观、可靠,充分满足安装、维护和使用人员的功能要求。
7. 存储体用于长时间可靠存储电能量数据和事项记录等信息,掉电不丢失。容量应能满足用户实际采集数据种类、数量和时间的要求。
8. 电源的稳定、可靠性是终端可靠、稳定运行的基础,应能支持交直流双路供电、自动切换,同时必须满足现场严酷工作条件、电磁兼容性的要求。
9. 扩展总线可提供良好的扩展性,满足用户需求的变化。
3.1 功能要求
3.1.1 数据采集
1. 支持RS-232、RS-485、电流环等多种智能表通讯接口。
2. 支持有源、无源等多种脉冲表接口。
3. 支持多种智能表通讯规约,可灵活扩展。只要提供规约和接口方式,进行软件开发均可接入。
4. 每路抄表通道可同时支持多种电表规约、通讯速率。
5. 可采集电能量、需量、瞬时量、电压合格率、事项记录、状态告警等多种电量数据,并根据需求,不同表计可灵活选择采集不同的数据种类和不同的采集密度。
6. 可采集遥信状态用于判断旁代信息。
3.1.2 数据存储
1. 数据存储准确、可靠。数据存储时采用带CRC校验差错控制的数据存储技术,在整个数据存储区,每一条数据记录都具有CRC校验差错控制,从而确保送往主站的电能量数据是准确和可靠的。
2. 数据存储容量大,可灵活扩展。
3. 数据可长时间存储,掉电数据不丢失。
4. 对于重要数据可采用数据镜像存储技术,进一步提高数据的可靠性。
3.1.3 上传通信
1. 上传通信方式灵活。可以经公用电话网通过拨号MODEM、GSM/GPRS MODEM与主站进行数据通信,也可以利用载波、微波、光纤等方式与主站进行通信。
2. 支持DL/T 719 (等同采用IEC60870-5-102)规约、SCTM规约或其它特定规约。只要提供规约和接口方式,进行软件开发均可接入。
3. 具备真正的10/100M自适应以太网口,支持网络通信方式、支持TCP/IP通信协议。
4. 支持便携式抄表方式。当通信线路故障时间较长时,采用该方式将数据抄录到主站。
3.1.4 人机界面
一般电能量远方终端应具备直观、全面的当地设置和查询功能,便于现场的安装、维护。当终端本身不具备设置和查询功能时,应支持某种便携式维护装置,满足现场参数设置和维护的要求。
1. 应能方便设置、修改各项终端运行、电表管理参数。
2. 应能准确查询终端采集到的电能量、需量、电压、电流、事项记录等电量数据。
3. 应能方便进行硬件模块、运行参数、电表状态测试,并可查询终端、电表、电网运行统计、状态信息。
4. 应能灵活校对终端、电表时钟。
5.  应能灵活设置、修改表计地址等电表通讯参数。
6. 应具有安全访问措施,禁止非法操作。
3.1.5 电源
1. 应支持交流、直流双路供电,可无缝切换。
2. 应工作范围宽,满足电源不稳定及小水电地区宽电压输入范围的要求。
3. 应具有过压、过流和抗浪涌保护措施,抗电磁干扰性强。
3.1.6 可靠、稳定
在系统结构设计,软硬件平台、元器件选择,软件、硬件设计实现等方面综合考虑,以保证终端可靠性、稳定性高、抗干扰能力强、工作环境范围宽。
3.1.7 自检及自恢复
1. 应具备自检功能,可自动检测各功能模块运行状态是否正常。
2. 当终端由于某种原因出现运行异常时,应具有自动恢复功能。
3.1.8 活的校时方案
1. 应具有实时时钟和日历,如系统权限允许,可由主站、GPS自动校时或手动校时,以保证时钟的统一和准确。
2. 终端可选择用户要求对智能电度表校时或产生越限告警事项。
3.1.9 详细的事项记录
可识别终端、电表、电网异常,生成如开关机、参数修改、通信中断、电池电压低、PT过压、失压等事项。
3.1.10 完善的告警方案
可识别终端、电表、电网异常,产生声光报警,并主动上传告警信息。
3.1.11 安装方便
1. 安装方式与电能表一致,便于与电能表组屏。
2. 接线简单、方便、可靠。
3. 端口标示清晰、规范。
3.1.12 维护方便
1. 人机界面友好,功能显示直观、全面。
2. 可直接由终端设置和查询各种数据,也可通过专用维护软件在现场或远程进行各种设置、查询工作。
3. 可方便进行硬件模块、运行参数、电表状态测试,并可查询终端、电表、电网运行统计、状态信息。
4. 可在不影响终端正常运行的情况下利用网络、拨号、专线等多种方式进行远程在线软件升级工作。
3.1.13 可靠的安全措施
应有口令保护、铅封保护,防止随意修改数据和越权操作。
3.1.14 配置、扩展灵活
1. 各功能模块可灵活配置、安装、扩展。
2. 支持终端级联。

   

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