1、遠程監控技術課程設計報告評語：考勤（10）守紀（10）設計過程（40）設計報告（30）小組答辯（10）總成績（100）專 業：電氣工程及其自動化班 級： 電氣1203姓 名：學 號：指導教師：交通大學自動化與電氣工程學院2015年7月22日1設計容及要求1.1具體題目依據給出的牽引供電的典型控制對象一紐結型開閉所主接線如圖1.1所示。要求每位同學設計時對所有開關器件進行編號，一般為8位二進制編碼，模擬量對采集節點進行編號，一般為電流、電壓及功率，然后根據各自選擇不同的節點進 行設計。圖1.1紐結型開閉所主接線設計容包含：8路遙信量采集和一路功率量和一類常用電參量測量。數據采集點編號如表1所示。

2、表1數據采集點編號數據采集點QS1QS2QS8QS9QF1QF2QF3QF6編號01H02H03H04H05H06H07H08H2硬件系統設計2.1遙測量采集系統設計采集系統框圖設計遙測信息是表征系統運行狀況的連續變化量，分為電量和非電量兩種。電量 指的是一次系統中母線電壓、支路電流、支路有功和無功等，非電量指的是發電 機定子和轉子的溫度、水庫的水位等。不論是電量還是非電量都需要轉換成計算 機能夠處理的弱電信號，如 05V或-5+5V的直流模擬電壓。由于電力系統中的 電量均為強電信號，因此這些量必須先經過電壓互感器TV和電流互感器TA，再經過相應的變送器，轉換成弱電信號。這些弱電直流模擬信號受

3、多路開關控制分 時接入模/數(A/D)轉換電路，經A/D轉換電路后轉換成一組二進制代碼。 遙測量的 轉換過程如圖2.1所示。電量非電量圖2.1遙測量的采集框圖2.2遙信量采集系統設計遙信信息是二兀狀態量，在電力系統中，遙信信息可以表示設備的啟停、斷 路器的投切、隔離開關的開合、告警信號的有無、保護動作與否等(1) 遙信對象狀態的米集遙信信息通常由電力設備的輔助接點提供，輔助接點的開合直 接反應出該設備的工作狀態。提供給遠動裝置的輔助接點大多為 無源接點，即空接點，這種節點無論是在“開”狀態還是“合”狀態下， 接點兩端均無電位差。斷路器和隔離開關提供的就是這一類輔助接點。另一種輔助接點則是有源節

4、點，有源節點在“開”狀態時兩端有一個 直流電壓，是由系統蓄電池提供的110V或220V直流電壓。一些保護提供此類接點，遙信量米集如圖 2.2所示。無論無源還是有源觸點，由于他們來自強大系統，直接進入遠動裝置將會 干擾甚至損壞遠動設備，因此必須加入信號隔離措施。通常采用繼電器和光電 耦合器作為遙信信息的隔離器件，如圖 2.3所示。繼電器隔離(b)光電耦合隔離圖2.3遙信信息的隔離措施(2) 遙信狀態的輸入電路經過信號處理后，遠動裝置的遙信信息為符合TTL電平的“ 0” “ 1”狀態信號。每一遙信對象映射到計算機中正好是二進制代碼的一位，大量散亂的遙 信對象必須通過遙信狀態的輸入電路的有效組織。接

5、收遙信量的輸入電路可以用三態門SN74LS244、并行接口芯片Intel8155和數字多路開關芯片 SN74151三 類接口芯片實現。并行接口芯片Intel8155的數據狀態讀取控制見附錄表 A所示。 3采集數據處理3.1遙測信息的處理A/D轉化后的數據為原始數據，這些數據提供給調度人員需經過一系列的處 理。(1) 數字濾波數字濾波在計算機中用一定的計算方法對輸入信號的量化數據進行數據處理， 減少干擾在用用信號中的比重、提高信號的真實性。這是一種軟件方法、對濾波 算法的選擇、濾波系數的調整都有極大的靈活性，在要測量的處理上得到了廣泛 應運。有限幅濾波法、算術平均濾波法、遞推平均濾波法。(2)

6、死區計算死區計算是對連續變化的模擬量規定一個較小的變化圍，當模擬量在這個規定的圍時，認為該模擬量沒有變化，這個期間模擬量的值用原值表示，規定的圍 稱為死區。減輕主機負擔的負擔，降低了靈敏度。(3) 越限比較。(4) 標度變換及事故追憶A/D后的數據只代表其輸入模擬量的電壓大小，不能代表要測量的實際值，際值時必須進行標度轉化。3.2遙信信息的處理遙信信息在采集和處理上有兩種不同的模式：定時掃查和變位觸發。(1) 定時掃查模式因為遙信信息不是時刻變化的，通常情況下狀態是不變化的，而狀態的改 變往往又是瞬間完成的。因此對遙信量采集時，必須不斷地掃查，以捕捉遙信 變位。連續N次讀遙信量狀態并比較是否相

7、等是一種軟件去抖的方法，可保證 遙信量的正確性。(2) 變位觸發模式在實時掃查模式的基礎上，稍加修改則可實現變位觸發模式。遙信變位觸 發模式特別適用于對遙信分辨率要求極高的場合，當然這種模式所提供的硬件 環境也可實現定時掃查模式。變位觸發模式需要增加一些硬件，占用一個CPU的外部中斷源。這是一種以硬件投入換取軟件實時性的方法。4遠動信息的規約組織當遠動信息的傳輸采用循環傳輸模式時，信息傳輸的幀結構、信息字結構和 傳輸規則等各種約定，應遵照頒布的循環式傳輸規約，也稱為循環式遠動規約。(1)幀結構幀結構包括同步字、控制字和信息字由48位二進制數組成。為了保證同步字在通道中的傳輸順序為三組EB90H

8、,寫入串行口的同步字為三組D709H。遠動信息幀結構如圖4.1所示。同步字控制字信息字1信息字2信息字n圖4.1循環式遠動規約的幀結構控制字有6個字節組成，他們是控制字節、幀結構、信息字n、源站址、目的站址和校驗碼字節。(2) 信息字結構信息字由6個字節組成，其中第一個字節是功能碼字節，第2到5字節是信息數據字節，第6字節是校驗碼字節。(3) 幀的組織方式，其中源站址30H，目的站址20H。5信道編碼計算5.1數據采集點編號TV3和TV4分別為上下行線路中牽引側的電壓互感器，用來測上下行線路中 牽引側的電壓值；TA5-TA13為電流互感器，用來測各部分電流值。表5.1數據采集點編號采集占八、T

9、A5TA6TA8TA9TA10TA13TV3TV4編號00H02H04H05H06H07H08H09H5.2遙測信息編碼在遠動裝置中，用一個A/D轉換器對多路輸入的直流模擬電壓分時地進行模 擬量到數字量的轉換。由于采用一個 A/D轉換器，因此各個輸入量必須經過一系 列的轉換，變成統一量程的直流模擬電壓，A/D轉換結果的數字量只代表其輸入模 擬量的電壓的大小，而不能代表要測量的實際值，要想求得實際值就必須進行標 度變換。設TV1和TV3采集的電壓為25KV,本文僅以此為例對其編碼過程如下：本設計采用的是12位A/D轉換器，單極性010V,TV1和TV3額定電壓為25KV，設最高電壓為29KV,根

10、據標度變換25KV所對應的輸入量A如下：292510 A求得A 8.6V1040958.6 D求得D DC2H。由于遙測的功能碼為7FH,所以求得信息字為7F0DC20DC2采用軟件表I （見 附錄B）對信息字進行編碼，將 m分成信息段Mj 7FH ,M 2 0DH ,M3 C2H ,M40DH ,M5C2H。在軟件表中，查出M1對應的中間余數1 7AH ；求m2M 2r177H，查表得243H ；求m3M 3r281H，查表得38EH ；求M4M 4383H，查表得480H ；求M5M 5442H，查表得5C9H。CDT幀結構的同步字為 EB90EB90EB90H,控制字為716101302

11、08CH,循環式傳輸規約的幀結構為：EB90 EB90 EB907161 0130 208C7F0D C20D C2C95.3遙信信息編碼在(48,40)系統循環碼中，信息序列m ,其中 g(x) x8 x2 x 1，將 m 分成信息段如下，？=11110000,?=01101010, ?2=00000000, ?方=00000000, ?5=00000000，在給定的軟件表中查出 ？對中間 余數 r1H 11011110, r1L 00000000 ,得?的余數 r 11011110，則:M2 M210110101011011110101101001011000000000100 M 2h

12、M 2l查表得，M2H的中間余數2H 00011001 ,M2L的中間余數2L 00011100。得M2 的余數2 2H2L00000101。以此類推得M5的余數5 5H 5L 11000000。心就是信息序列 m的余數，即是信息序列的校驗碼。校驗碼為COH。傳輸規約的幀結構為：EB90 EB90 EB9071F4 0130 20D8F06A 0000 00C06調制方案選擇數字調制是利用數字信號去控制一定形式的載波而實現調制的一種方法， 通常用高頻正弦波作為載波信號。這是載波信號可以表示為：U（t） U m COS（Wt ）當用數字基帶信號去分別控制正弦載波信號的幅值Um、角頻率、相位這三個

13、參數中的任意一個參數時，便分別實現了振幅鍵控（ASK ）、移頻鍵控（FSK）及移相鍵控（PSK）的調制方式。7結論經過這次對區間遙信采集系統的設計，使我進一步了解了遙信在鐵路系統中 的重要性，鐵路的電力供應與鐵路的行車和安全密切相關，是鐵路運輸基層設施 的重要組成部分。提高供電質量，縮小故障影響圍，減少停電時間，是鐵路部門 對供電段提出的基本要求。根據遠動終端的功能要求，建立了完成各種功能的特 殊模塊，各功能模塊的功能軟件各不相同。通過本次課程設計，可以得出以下結 論：（1）遙信信息通常由電力設備的輔助接點提供，輔助接點的開合直接反映出該設備的工作狀態；（2）不論是有源還是無源觸點，必須加入信

14、號隔離措施，以免強電系統損壞遠 動設備；（3）在遙信狀態的采集方面采用雙觸點遙信的處理方法，提高遙信信源的可靠 性和準確性。參考文獻1 柳永智電力系統遠動（第二版）M.:中國電力,2006.2 錢清泉電氣化鐵道微機監控技術M.:中國鐵道,2000.附錄A并行接口芯片Intel8155的數據狀態讀取控制In tel8255數據讀取控制CSAiA 2RDWR所選端口傳送方向00001PA 口PA 口數據總線00101PB 口PB 口數據總線01001PC 口PC 口數據總線1XXXXXX開關量的狀態選通QS1 QS2QS8QS9 QF1QF2QF3QFPA 口0 110 1010附錄B軟件表信息段

15、M H中間余數5信息段M L中間余數50000 00000000 00000000 00000000 00000001 00000111 00000000 00010000 01110010 00001110 00000000 00100000 11100011 00001001 00000000 00110000 10010100 00001100 01110000 01000001 11000101 00001011 01110000 01010001 10110110 00000010 01110000 01100001 00100111 00000101 01110000 01110001 01011000 00001000 10010000 10000011 10001001 00001111