遠動終端單元

遠動終端是電網監視和控制系統中安裝在發電廠或變電站的一種遠動裝置,簡稱RTU。RTU採集所在發電廠或變電站表征電力系統運行狀態的模擬量和狀態量,監視並向主站傳送這些模擬量和狀態量,執行主站向所在發電廠或變電站傳送控制和調節命令。

基本介紹

  • 中文名:遠動終端單元
  • 外文名:Remote Terminal Unit 
  • 作用:RTU
  • 結構分類:單CPU結構、多CPU結構等
  • 性質 :科學
簡介,遠動終端單元RTU的功能,1.四遙,2.數據通信,3.其他功能,遠動終端單元的結構,1.單CPU的結構,2.多CPU的結構,3.中斷與中斷優先權,

簡介

早期的遠動終端是由一些分立元件構成的電子設備,它所能採集的信息量很少,功能極為簡單。隨著積體電路遠動終端的產生,它所採集的信息量比分立元件式遠動終端有明顯增加,實現的功能也有所增強。直到20世紀80年代初,遠動終端採用了微型計算機,才使其發展到一個嶄新的階段。現代的遠動終端是一個以微型計算機為核心的具有多輸入/多輸出通道、功能較為齊全的計算機系統,系統中的硬體在程式(軟體)的指揮下完成規定的功能。它具有很強的數據處理能力,改變程式比較方便,工作靈活,適應性強。隨著電力系統的迅速發展,對電網的監視和控制要求日益提高。作為採集電網運行數據和執行調度命令的遠動終端,其作用也越來越重要。由遠動終端提供完備可靠的實時數據,並正確執行控制和調節命令,是實現對電力系統安全、可靠、經濟運行的必不可少的手段之一。
總之,RTU技術近20年來得到了迅速發展,從繼電器邏輯、積體電路到今天的微機遠動裝置,從單CPU的集中式遠動終端到多CPU的分散式遠動終端,從直流採樣到交流採樣等都代表了當今科學技術的進步。

遠動終端單元RTU的功能

遠方終端RTU(也常稱為遠動終端)是電網調度自動化系統基礎設備,它們安裝於各變電站或發電廠內,是電網調度自動化系統在基層的“耳目”和“手腳”。RTU採集所在發電廠或變電站表征電力系統運行狀態的模擬量、狀態量等,監視並向調度主站傳送這些量,執行調度主站發往所在發電廠或變電站的控制和調節命令。

1.四遙

(1)遙測(Tele-measurement,YC):即遠程測量。採集發電廠、變電站的各種運行參數,將採集到的主要參數按規約傳送給調度主站。通常,一台RTU可以處理幾百個遙測量。
(2)遙信(Tele-indication,YX):即遠程信號。採集發電廠、變電站的設備狀態信號,將採集到的主要參數按規約傳送給調度主站。這些狀態信號包括:斷路器和隔離開關的合閘或分閘狀態、主要設備的保護繼電器動作狀態、自動裝置的動作狀態;一些運行狀態信號,發電機組開或停的狀態信號、遠動及通信設備的運行狀態信號等。通常,一台RTU可以處理幾百~幾千個遙信量。
(3)遙控(Tele-command,YK):即遠程命令。根據接收到的調度命令,執行改變運行設備狀態的命令,如發電機組的啟停命令、斷路器的分合命令、並聯電容器和電抗器的投切命令等。通常,一台RTU可以實現對幾十個設備的遠方操作。
(4)遙調(Tele-adjusting,YT):即遠程調節。根據接收到的調度命令,執行改變運行設備參數的命令,如改變發電機有功出力和勵磁電流的設定值,改變變壓器分接頭的位置等。通常,一台RTU可以實現對幾個或十幾個設備的遠方調節。

2.數據通信

按預定通信規約的規定,自動循環(或按調度端要求)地向調度端傳送所採集的本廠站數據,並接收調度端下達的各種命令。

3.其他功能

就地功能:就地功能是指RTU通過自身或連線的顯示、記錄設備,就地實現對電網的監視和控制的能力。對有人值班的較大站點,如果配有監視器、印表機等,可完成顯示、報表、列印功能,越限告警功能,事件順序記錄功能,對時功能,轉發功能等。
自診斷功能:該功能反映了裝置的可維護能力。程式出錯當機時自行恢復功能,自動監視主、備通信信道及切換功能,個別外掛程式損壞診斷報告等功能。

遠動終端單元的結構

1.單CPU的結構

早期的微機化遠動終端多為單CPU結構,即所有的數據處理由一個CPU完成,它負責管理其他各模組,各種功能的擴展,如模擬量採集、開關量採集通過輸入/輸出口實現。圖1是單CPU結構的RTU硬體基本構成框圖。
圖1單CPU結構的RTU基本構成框圖圖1單CPU結構的RTU基本構成框圖
RTU的工作程式和某些固定參數存放在唯讀存儲器,遙測、遙信等數據暫存於隨機存儲器。模擬量輸入(通道)等各模組都通過各自的接口電路與匯流排連線。螢幕顯示器(監視器)、印表機等人機聯繫設備也通過接口電路與匯流排相連。MODEM是數據機,按通信規約編碼組幀後的信息經MODEM送上通信信道,與主站進行遠程數據通信。
RTU是實時監控系統中的一個組成部分,顯然,RTU運行的軟體是實時軟體。實時性軟體要完成的任務由定時或不定時觸發產生,可用中斷服務程式來完成。因此,單CPU的RTU軟體包括一個主程式和多箇中斷服務程式。主程式完成對整個系統的初始化和人機聯繫的功能。中斷服務程式完成RTU的輸入和輸出功能,主要包括實時時鐘中斷服務程式、A/D結束中斷服務程式、位元組傳送空中斷服務程式和位元組接收滿中斷服務程式等。

2.多CPU的結構

較大廠站採集和處理數據較多,單CPU結構難以勝任,此時可採用圖2所示的多CPU結構的RTU基本框圖。所謂多CPU是指多個CPU分工協作共同完成RTU功能的一種RTU。
圖2多CPU結構的RTU基本框圖圖2多CPU結構的RTU基本框圖
這種RTU由一個主控系統和多個子系統組成,主控系統和每個子系統都帶有CPU。子系統中的CPU負責子系統範圍內的數據採集或執行命令,並與主控系統的CPU通信;主控系統的CPU負責管理各子系統,並與主站通信以及人機聯繫。採用多個CPU構成RTU,有利於提高RTU採集和處理遠動信息的能力。
每個子系統中的CPU運行相應子系統的軟體,這些軟體都包括一個主程式和一個或多箇中斷服務程式。主控系統的CPU軟體主要包括與子系統內CPU的通信程式、與主站的通信程式、數據處理程式以及人機聯繫程式。多個從CPU運行各自的程式,主、從CPU協調工作,共同完成RTU功能所指定的任務。

3.中斷與中斷優先權

由於RTU的任務對實時性要求較強,所以RTU的任務大多數採用中斷方式完成。因此,RTU在實時運行中可以出現多箇中斷源,故需採用一片8259A來擴展中斷輸入,使整個系統可擴展到12級中斷服務。8085A的中斷擴展如圖3所示。
圖3 8085A的中斷擴展圖3 8085A的中斷擴展
8085A中的五條中斷輸入線,其優先權別是不相同的。TRAP中斷是不可禁止的,這是級別最高的中斷,它用來處理掉電等最為緊急的事故。RST5.5、RST6.5、RST7.5中斷可用SIM指令禁止。SIM指令是一條中斷禁止置數指令,它把累加器數據中的禁止標誌置“1”或“0”,從而決定該禁止標誌位所相應的中斷請求是否允許。累加器數據中的位0、位1和位2分別相應於RST5.5、RST6.5、RST7.5中斷請求的禁止標誌位,它用RIM指令讀入。INTI用來使CPU接受一條由外部電路送到數據匯流排上的RST指令,並根據該指令轉移到相應8箇中斷服務程式入口之一。INTR也可受8259A的控制,從而直接產生一條調用子程式的CALL指令。CALL指令調用的地址是16位的,經過程式預先安排,它可以指向系統存儲器中任一地址的中斷處理子程式的入口。8085A中五條中斷輸入級的優先權及轉移地址如圖4所示。
圖4 8085A中中斷優先權及轉移地址圖4 8085A中中斷優先權及轉移地址

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