远动监控技术
目錄
1、概論
1.1、基本概念
1.1.1、監(jiān)控系統(tǒng)
1.1.2、遠(yuǎn)動(dòng)技術(shù)
1.1.3、遙控 YK（Remote Control，Telecontrol）
1.1.4、遙信 YX（Telesignal）
1.1.5、遙測 YC（Telemetering）
1.1.6、遙調(diào) YT（Teleadjusting）
1.1.7、遙視 YS（Teleseeing，Remote Video Monitoring）
1.1.8、SCADA（Supervisory Control and Data Acquisition System）
1.1.9、調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)
1.2、監(jiān)控系統(tǒng)的基本功能
1.3、監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、分類及發(fā)展
1.3.1、監(jiān)控系統(tǒng)的分類
1.3.2、遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
1.3.3、遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展
2、遠(yuǎn)動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)調(diào)度端
2.1、遠(yuǎn)動(dòng)（SCADA）系統(tǒng)調(diào)度端功能
2.2、遠(yuǎn)動(dòng)調(diào)度端硬件結(jié)構(gòu)
2.2.1、集中式調(diào)度端硬件結(jié)構(gòu)
2.2.2、分布式調(diào)度端硬件結(jié)構(gòu)
2.3、遠(yuǎn)動(dòng)調(diào)度端組成與功能
2.3.1、調(diào)度端主要設(shè)備組成
2.3.2、調(diào)度端主要功能
2.4、遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)調(diào)度端軟件結(jié)構(gòu)
2.4.1、概述
2.4.2、系統(tǒng)軟件
2.4.3、支持軟件
2.4.4、應(yīng)用軟件
3、遠(yuǎn)動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)執(zhí)行端
3.1、遠(yuǎn)動(dòng)執(zhí)行端的基本功能
3.1.1、遠(yuǎn)動(dòng)執(zhí)行端的功能分配
3.1.2、遠(yuǎn)動(dòng)執(zhí)行端的功能
3.2、遠(yuǎn)動(dòng)執(zhí)行端的硬件結(jié)構(gòu)
3.3、四遙功能具體實(shí)現(xiàn)
3.4、遠(yuǎn)動(dòng)執(zhí)行端的軟件結(jié)構(gòu)
3.4.1、模板的功能軟件
3.5、遠(yuǎn)動(dòng)執(zhí)行端的分類
3.5.1、集中式RTU
3.5.2、分布式RTU
4、數(shù)據(jù)傳輸與通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
4.1、概述
4.1.1、基本概念
4.2、通信信道及數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)
4.2.1、音頻線路
4.2.2、載波信道
4.2.3、光纖信道
4.2.4、無線信道
4.3、調(diào)制與解調(diào)
4.4、數(shù)據(jù)通信方式
4.5、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)
4.6、調(diào)度端及RTU的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
4.6.1、調(diào)度系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
5、遠(yuǎn)動(dòng)通信規(guī)約
5.1、通信規(guī)約概述
5.1.1、概述
5.1.2、數(shù)據(jù)鏈路控制（語法）
5.1.3、常用遠(yuǎn)動(dòng)通信規(guī)約
5.2、變電所內(nèi)部通信規(guī)約
5.2.1、牽引變電所綜自信息流
5.2.2、IEC遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備及系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)
5.3、CDT遠(yuǎn)動(dòng)規(guī)約
5.4、IEC90870-5-101規(guī)約工作流程
5.4.1、初始化
5.4.2、總召喚
5.4.3、系統(tǒng)對時(shí)
5.4.4、數(shù)據(jù)收集
5.4.5、遙控/檔位升降控制
5.4.6、設(shè)定/遙調(diào)命令
5.4.7、參數(shù)裝載
5.4.8、文件傳輸
5.4.9、鏈路測試
6、IEC60870-5-104遠(yuǎn)動(dòng)規(guī)約
7、遠(yuǎn)動(dòng)調(diào)試
7.1、調(diào)試的主要內(nèi)容
7.2、調(diào)試前的準(zhǔn)備
7.3、調(diào)試步驟
1、概論
1.1、基本概念
1.1.1、監(jiān)控系統(tǒng)
凡是基于計(jì)算機(jī)的生產(chǎn)過程的監(jiān)視、監(jiān)測、控制、管理的系統(tǒng)都可稱之為監(jiān)控系統(tǒng)。
1.1.2、遠(yuǎn)動(dòng)技術(shù)
監(jiān)控系統(tǒng)調(diào)度端（控制中心）與執(zhí)行（被控）端之間實(shí)現(xiàn)遙控、遙信、遙測、遙調(diào)、遙視技術(shù)的總稱。
1.1.3、遙控 YK（Remote Control，Telecontrol）
從調(diào)度端發(fā)出命令以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方操作和切換：如開關(guān)的“分”，“合”，故障信號(hào)的復(fù)歸等。
1.1.4、遙信 YX（Telesignal）
將被控站的設(shè)備狀態(tài)信號(hào)遠(yuǎn)距離傳送給調(diào)度端，如開關(guān)位置信號(hào)，報(bào)警信號(hào)等。
1.1.5、遙測 YC（Telemetering）
將被控站的某些運(yùn)行和環(huán)境參數(shù)傳送給調(diào)度端，如有功和無功功率，電度，電壓，電流等電氣參數(shù)，溫/濕度，接觸網(wǎng)故障點(diǎn)的距離等非電參數(shù)。
1.1.6、遙調(diào) YT（Teleadjusting）
調(diào)度端直接對被控站某些設(shè)備的工作狀態(tài)和參數(shù)的調(diào)整，如變壓器電壓等。
1.1.7、遙視 YS（Teleseeing，Remote Video Monitoring）
現(xiàn)場重要設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，重要場所的環(huán)境狀態(tài)等通過視頻圖像傳送到調(diào)度端，安全監(jiān)視。
1.1.8、SCADA（Supervisory Control and Data Acquisition System）
能夠完成常規(guī)“四遙”功能的監(jiān)視控制和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，簡稱遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)（Telecontrol System，或Remote-Control System）。
1.1.9、調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)
SCADA + 數(shù)據(jù)處理和管理功能 + 與其他系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng) +在線培訓(xùn)、輔助決策等功能，有時(shí)也常簡稱為遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)。
1.2、監(jiān)控系統(tǒng)的基本功能
測量功能；控制功能；報(bào)警功能；指示功能；累加功能；事件順序功能；網(wǎng)絡(luò)功能；數(shù)據(jù)傳輸。
1.3、監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、分類及發(fā)展
1.3.1、監(jiān)控系統(tǒng)的分類
1、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) DAS（Data Acquisition System）
2、操作指導(dǎo) OG（Operation Guide）
3、直接數(shù)字控制系統(tǒng) DDC（Direct Digital Control）
計(jì)算機(jī)通過數(shù)字輸入通道采集被控對象的各參數(shù)，經(jīng)過一定的控制規(guī)律運(yùn)算后得到的結(jié)果，再經(jīng)過數(shù)字輸出通道，直接作用于被控對象，使各被控參數(shù)符合所要求的性能指標(biāo)。
優(yōu)點(diǎn)：靈活性大，只要改變響應(yīng)的程序，改變控制規(guī)律。
4、監(jiān)視控制系統(tǒng) SCC（Supervisory Computer Control）
監(jiān)督計(jì)算機(jī)根據(jù)生產(chǎn)過程的參數(shù)和數(shù)學(xué)模型計(jì)算參數(shù)的最佳給定值，作為模擬或數(shù)字調(diào)節(jié)器的給定值。
5、分級控制系統(tǒng) HC（Hierarchy Control）
6、集散控制系統(tǒng) DCS（Distributed Control System）
1.3.2、遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
遠(yuǎn)動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集、遠(yuǎn)程監(jiān)視以及遠(yuǎn)程控制的系統(tǒng)，稱之為遠(yuǎn)動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)。
電力系統(tǒng)的四個(gè)環(huán)節(jié)：發(fā)電（發(fā)電廠）、輸電（輸電廠）、配電（變電所）、用電（用戶終端）。
遠(yuǎn)動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)的作用：
- 提高系統(tǒng)的自動(dòng)化水平，大大提高生產(chǎn)效率；
- 及時(shí)采集系統(tǒng)信息，隨時(shí)掌握系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，提高了系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和可靠性；
- 及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障、及時(shí)處理故障，有效縮短故障處理時(shí)間，減少故障損失；
- 減小了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，達(dá)到減員增效的目的；
- 為變電站無人值守，以及智能電網(wǎng)提供必備的技術(shù)手段和裝備。
1、控制中心
控制中心（主站、控制端、調(diào)度端、CC）：包括主機(jī)、備用主機(jī)、人機(jī)接口、模擬盤、通訊裝置、網(wǎng)絡(luò)等設(shè)備。
2、信道
傳輸介質(zhì)包括音頻實(shí)回線（電話線）、光纖、電力載波、無線電等。
3、被控端或遠(yuǎn)方終端單元（RTU，Remote Terminal Unit）
RTU主要配置有CPU、I/O（輸入/輸出）模板、通信接口單元，以及通訊機(jī)、GPS天線、電源、機(jī)箱等輔助設(shè)備。
1.3.3、遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展
- 第一代：布線邏輯式（繼電器式、晶體管式、繼承電路的遠(yuǎn)動(dòng)裝置）。特點(diǎn)：所有功能由硬件電路完成，按預(yù)定的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，使構(gòu)成裝置的各部分電路按固定的時(shí)間順序工作來完成預(yù)定的功能。
- 第二代：軟件化的遠(yuǎn)動(dòng)裝置：功能由計(jì)算機(jī)硬件和完成指定功能的軟件（加工程序）來實(shí)現(xiàn)，對程序進(jìn)行修訂，就能夠改變系統(tǒng)的功能。
- 第三代：基于PC機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)（客戶/服務(wù)器結(jié)構(gòu)）。
2、遠(yuǎn)動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)調(diào)度端
監(jiān)控主站（調(diào)度端）：收集各個(gè)變電站的運(yùn)行狀態(tài)并進(jìn)行控制。
RTU（執(zhí)行端）：采集變電所設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)并執(zhí)行控制命令。
遠(yuǎn)動(dòng)通道：連接調(diào)度端與執(zhí)行端的通信網(wǎng)絡(luò)。
2.1、遠(yuǎn)動(dòng)（SCADA）系統(tǒng)調(diào)度端功能
- 能完成遠(yuǎn)方操作及監(jiān)視，能正確和及時(shí)地掌握每時(shí)每刻都在變化著的供電系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行情況，處理影響整個(gè)供電系統(tǒng)正常運(yùn)行的事故和異常情況。
- 對所有數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，處理，存儲(chǔ)及打印，以友好人機(jī)界面向調(diào)度員顯示，轉(zhuǎn)發(fā)其它系統(tǒng)共享。
調(diào)度端是SCADA系統(tǒng)的指揮中樞，是遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的重要組成部分之一。
2.2、遠(yuǎn)動(dòng)調(diào)度端硬件結(jié)構(gòu)
2.2.1、集中式調(diào)度端硬件結(jié)構(gòu)
集中式配置：是由一臺(tái)計(jì)算機(jī)執(zhí)行所有數(shù)據(jù)采集、人機(jī)聯(lián)系和應(yīng)用程序的功能。為了提高可靠性，設(shè)置一臺(tái)備用計(jì)算機(jī)，構(gòu)成雙機(jī)系統(tǒng)。這種配置適用于小型的遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)調(diào)度端，也是早期普遍使用的方式。
2.2.2、分布式調(diào)度端硬件結(jié)構(gòu)
分布式配置特點(diǎn)：
- 把各項(xiàng)功能進(jìn)一步分散到多臺(tái)計(jì)算機(jī)中去，由局域網(wǎng)絡(luò)（LAN）將各臺(tái)計(jì)算機(jī)連接起來；
- 計(jì)算機(jī)之間通過LAN交換數(shù)據(jù)，備用機(jī)也同樣連接在局域網(wǎng)絡(luò)上，并可隨時(shí)承擔(dān)同類故障機(jī)或預(yù)定的其他故障機(jī)的任務(wù)，信息共享，設(shè)備共享。
- 在硬件接口和軟件接口中都遵循一定的國際標(biāo)準(zhǔn)或工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，使不同廠家的產(chǎn)品容易互連，容易擴(kuò)充，形成開放系統(tǒng)（open system）。
2.3、遠(yuǎn)動(dòng)調(diào)度端組成與功能
2.3.1、調(diào)度端主要設(shè)備組成
1、主機(jī)系統(tǒng)功能
- 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)：負(fù)責(zé)與通訊機(jī)、操作工作站、數(shù)據(jù)工作站、數(shù)據(jù)終端通信控制器等上網(wǎng)設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)通訊管理及信息交換。即調(diào)度端局域網(wǎng)內(nèi)的管理。
- 數(shù)據(jù)處理：協(xié)議支持或規(guī)約轉(zhuǎn)換；下行命令和上行信息的處理；數(shù)據(jù)服務(wù)（數(shù)據(jù)庫）等；
- 設(shè)備監(jiān)管：系統(tǒng)配置，狀態(tài)監(jiān)測等；
- 定時(shí)服務(wù)：定時(shí)遙信、對鐘、處理報(bào)表等；
- 進(jìn)程監(jiān)管：進(jìn)程狀態(tài)監(jiān)測，雙機(jī)切換等。
備機(jī)執(zhí)行備用程序功能：網(wǎng)絡(luò)通訊；數(shù)據(jù)處理；監(jiān)視主機(jī)工作狀態(tài)；雙機(jī)切換。
2、操作工作站
實(shí)施人機(jī)調(diào)度的界面。
- 網(wǎng)絡(luò)通信：與主機(jī)交換信息，包括各種操作命令和上行遠(yuǎn)動(dòng)信息，設(shè)備工作狀態(tài)等。
- 上行實(shí)時(shí)信息處理：協(xié)議轉(zhuǎn)換，信息分解等。
- 操作管理：遠(yuǎn)動(dòng)操作、本地操作和命令管理。
3、通訊前置處理機(jī)
調(diào)度端與執(zhí)行端通信的橋梁。
- 網(wǎng)絡(luò)通訊：與主機(jī)交換主站下行命令和RTU上行信息即通訊設(shè)備狀態(tài)信息等。
- 查詢RTU：對所轄RTU進(jìn)行信息輪詢查問有無信息。
- 上、下行信息轉(zhuǎn)發(fā)：對收到信息篩選、RTU通訊規(guī)約與網(wǎng)絡(luò)規(guī)約的轉(zhuǎn)換，信息轉(zhuǎn)發(fā)等功能。
- 信道監(jiān)視：包括對信道的配置、信道狀態(tài)的監(jiān)測和誤碼統(tǒng)計(jì)顯示等。
- 模擬RTU：對RTU進(jìn)行軟件模擬，用于主站調(diào)試，演示及用戶培訓(xùn)。
4、通訊工作站
系統(tǒng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫的人機(jī)接口。
- 數(shù)據(jù)編輯器：重要工具軟件之一，系統(tǒng)開發(fā)人員和維護(hù)工程師對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行在線創(chuàng)建、增、刪、改等。
- 畫面編輯器：對畫面進(jìn)行修改等。
- 系統(tǒng)監(jiān)控器：監(jiān)視主站主要設(shè)備及遠(yuǎn)方RTU工作狀態(tài)；對主站部分設(shè)備及遠(yuǎn)方RTU發(fā)出少許命令。
- 數(shù)據(jù)庫界面生成管理：對實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)庫等進(jìn)行管理。
5、監(jiān)控站其余設(shè)備
工程師終端：用于主機(jī)應(yīng)用程序的開發(fā)；系統(tǒng)運(yùn)行過程中，觀察系統(tǒng)運(yùn)行進(jìn)程，通訊數(shù)據(jù)，部分處理結(jié)果提示以及一些異常信息提示。
數(shù)據(jù)終端通信控制器：是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)備，通過其網(wǎng)絡(luò)口上網(wǎng)，串行通訊接口慢速設(shè)備。
流水打印機(jī)：按時(shí)間順序打印。
報(bào)表打印機(jī)：定時(shí)或隨機(jī)打印。
模擬屏：被控站狀態(tài)同步顯示等。
2.3.2、調(diào)度端主要功能
1、遙控
- 單控（單個(gè)對象的控制）：斷路器、隔離開關(guān)的合閘/分閘。重合閘的投入/切除。
- 開關(guān)的程控。程控：若干單控操作的有序組合。以卡片的形式預(yù)先設(shè)定。每個(gè)卡片上有相應(yīng)的程控條件，具體的被控對象有控制條件，當(dāng)所有的條件滿足，程控順利完成。
- 信號(hào)復(fù)歸。
- 測控、保護(hù)單元復(fù)歸。
- 測控/保護(hù)單元定值整定、修改及查詢。定值整定及修改時(shí)，必須輸入密碼后方可執(zhí)行。
- 開關(guān)的操作閉鎖、遙信閉鎖控制。
- 當(dāng)?shù)乇O(jiān)控與遠(yuǎn)方監(jiān)控系統(tǒng)間控制權(quán)的獲取控制。
- 安全監(jiān)控系統(tǒng)攝像頭控制。
單控：單個(gè)對象的控制。
程控：若干單控操作的有序組合。
復(fù)歸控制：這是無遙信狀態(tài)返回的遙控對象類，用于二次回路信號(hào)繼電器、信號(hào)燈的復(fù)歸控制。
遙控執(zhí)行過程：控制的操作過程分為“選擇”和“執(zhí)行/取消”兩步操作。具有對“選擇”進(jìn)行返信校驗(yàn)、超時(shí)監(jiān)視和多重選擇復(fù)歸等功能。執(zhí)行過程采用對話方式，打印和顯示執(zhí)行結(jié)果。
2、遙信
對開關(guān)的位置信號(hào)、主要設(shè)備故障信號(hào)、保護(hù)裝置及自動(dòng)裝置動(dòng)作信號(hào)等進(jìn)行實(shí)時(shí)采集并分類歸入數(shù)據(jù)庫中，并在監(jiān)視器上顯示，打印機(jī)上記錄上述事件結(jié)果。同時(shí)對故障信息提供聲光報(bào)警。遙信信號(hào)內(nèi)容包括：
- 變電所電動(dòng)開關(guān)位置信號(hào)；
- 變電所內(nèi)事故信號(hào)、預(yù)告信號(hào)；
- 變電所內(nèi)交、直流電源系統(tǒng)故障信號(hào)；
- 系統(tǒng)設(shè)備自檢信息。
控制中心通過監(jiān)視器和模擬盤/大屏幕投影上的模擬開關(guān)的顏色來顯示其狀態(tài)：合閘為紅色，分閘為綠色。
當(dāng)變電所設(shè)備或饋線發(fā)生故障時(shí)，把故障信息迅速地傳遞到控制中心顯示、打印，同時(shí)可以啟動(dòng)音響報(bào)警，報(bào)警信號(hào)包含事故報(bào)警和預(yù)告報(bào)警兩類。各種信息按照不同顏色分類顯示和打印。
3、遙測
對變電所內(nèi)的各種測量設(shè)備所測得的信息量上傳至調(diào)度端。
遙測內(nèi)容：變（配）電所三相進(jìn)線電流、電壓，母線電壓（三相）。主要饋線電流、電壓（三相），進(jìn)線有功功率、有/無功電度，饋線有功電度、瞬時(shí)功率因數(shù)、平均功率因數(shù)，開關(guān)站線路電流及電壓（三相）等。
遙測顯示方式：① 顯示器顯示：在主接線畫面上，實(shí)時(shí)顯示電流、電壓、有/無功功率、有/無功電度量、瞬時(shí)功率因數(shù)計(jì)算值。② 制表顯示：打印日/月報(bào)報(bào)表，進(jìn)行有/無功電度量累加和平均功率因數(shù)計(jì)算值。
遙測信息處理：
- 模擬量：通過遙測庫中定義的特性曲線，由遙測測量值計(jì)算出工程值，并記錄入實(shí)時(shí)遙測庫；根據(jù)數(shù)據(jù)庫中上限、下限的定義，確定是否越限，記錄并統(tǒng)計(jì)實(shí)時(shí)越限統(tǒng)計(jì)庫中的越限時(shí)間、復(fù)限時(shí)間及持續(xù)時(shí)間；在所定時(shí)間范圍內(nèi)，選出遙測點(diǎn)的最大、最小值，并記錄實(shí)時(shí)極值庫。
- 脈沖量：采集脈沖量（用于脈沖功率和脈沖電度表），計(jì)算相應(yīng)的增量和刻度并記錄實(shí)時(shí)脈沖量數(shù)據(jù)庫，進(jìn)行限值校驗(yàn)。
監(jiān)視：
- 各開關(guān)狀態(tài)變位及出口監(jiān)視，并形成事件記錄；
- 所內(nèi)設(shè)備的非緊急故障信息（預(yù)告）及緊急故障信息（事故）的監(jiān)視，形成事件記錄并伴有音響提示；
- 實(shí)時(shí)監(jiān)視所內(nèi)各回路負(fù)荷、溫度、電流、電壓；
- 各測控單元的保護(hù)信號(hào)、自檢報(bào)告、事件報(bào)告的監(jiān)視，并形成記錄；
- 各測控裝置工作狀態(tài)；
- 防災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)信息的監(jiān)視。
顯示：
- 變電所主接線圖和各開關(guān)狀態(tài)；
- 事件細(xì)目顯示并配有事故、預(yù)告音響提示；
- 各電壓、電流、功率、溫度等遙測量的實(shí)時(shí)測量值；
- 各遙測量的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)曲線；
- 各類歷史曲線圖或統(tǒng)計(jì)圖；各類歷史記錄；
- 各類遙測運(yùn)行歷史報(bào)表；
- 各類功能單元的自檢報(bào)告、事件報(bào)告、故障報(bào)告；
- 各類測控/保護(hù)單元的整定參數(shù)；
- 各類功能單元的故障波形、負(fù)荷波形及諧波分析報(bào)告。
歷史記錄：
報(bào)警：
與遠(yuǎn)方RTU、復(fù)示終端的通訊：
...
2.4、遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)調(diào)度端軟件結(jié)構(gòu)
2.4.1、概述
遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)調(diào)度端軟件是指對在調(diào)度端系統(tǒng)運(yùn)行的所有程序的總稱。
軟件一般分為系統(tǒng)軟件、應(yīng)用軟件和支持軟件。
- 系統(tǒng)軟件：由計(jì)算機(jī)公司提供，面向計(jì)算機(jī)本身，其功能及管理不依賴與特定用戶。其主要任務(wù)是使硬件功能得到充分利用，支持用戶的應(yīng)用軟件的運(yùn)行并提供恰當(dāng)?shù)姆?wù)。計(jì)算機(jī)中所使用的是操作系統(tǒng)是最基本的系統(tǒng)軟件。如Windows操作系統(tǒng)。
- 支持軟件：開發(fā)支持環(huán)境和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS）。如Oracle、Microsoft SQL SERVER。
- 應(yīng)用軟件：在遠(yuǎn)動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)中特指為實(shí)現(xiàn)調(diào)度自動(dòng)化功能設(shè)計(jì)的應(yīng)用程序，面向特定用戶，具有針對性。實(shí)現(xiàn)五遙、數(shù)據(jù)報(bào)表統(tǒng)計(jì)、記錄事件分析等調(diào)度自動(dòng)化管理各項(xiàng)功能。
調(diào)度端軟件結(jié)構(gòu)：
調(diào)度員 -> 應(yīng)用軟件（遠(yuǎn)動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)調(diào)度端） -> 支持軟件（數(shù)據(jù)庫、開發(fā)平臺(tái)、應(yīng)用接口） -> 系統(tǒng)軟件（操作系統(tǒng)） -> 硬件（計(jì)算機(jī)，網(wǎng)絡(luò)，通信，接口）。
2.4.2、系統(tǒng)軟件
2.4.3、支持軟件
應(yīng)用于調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)必須具備以下條件：
- 提供標(biāo)準(zhǔn)的SQL訪問語言，支持異構(gòu)數(shù)據(jù)庫之間的互聯(lián)和互操作；
- 提供通用的數(shù)據(jù)庫模式定義方式；支持多種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)類型（包括用戶自定義）；
- 按照用戶的要求執(zhí)行有關(guān)數(shù)據(jù)輸入保護(hù)；提供用戶可定義的事件觸發(fā)和處理功能；數(shù)據(jù)庫的快速拷貝和備份功能；提供數(shù)據(jù)庫的故障恢復(fù)和重啟動(dòng)能力；提供靈活的數(shù)據(jù)庫編輯器、瀏覽器和其他工具。
- 提供分布式的體系結(jié)構(gòu)和訪問機(jī)制，并實(shí)現(xiàn)物理存儲(chǔ)位置的獨(dú)立性和透明性；提供通用的、標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用編程接口；提供面向邏輯地址和物理地址的快速訪問機(jī)制；提供靈活的并發(fā)訪問機(jī)制，提高數(shù)據(jù)庫的訪問效率；支持?jǐn)?shù)據(jù)庫的并發(fā)訪問，保證數(shù)據(jù)的安全性、一致性和完整性。
實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫保存并維護(hù)有關(guān)SCADA系統(tǒng)運(yùn)行所需的全局?jǐn)?shù)據(jù)，并對調(diào)度端客戶機(jī)提供數(shù)據(jù)服務(wù)。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫包括有畫面顯示數(shù)據(jù)庫、遙測數(shù)據(jù)庫、遙信數(shù)據(jù)庫、對象庫以及各種實(shí)時(shí)報(bào)表、記錄庫。
歷史數(shù)據(jù)庫：遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)可以按周期或按變化保存在歷史庫中，遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)中除了保存的歷史數(shù)據(jù)外，還可以保存外部事件，SOE。
遠(yuǎn)動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫特點(diǎn)：
據(jù)此，數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)可分為靜態(tài)和動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)。（1）（2）屬于動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，（3）（4）屬于靜態(tài)數(shù)據(jù)。動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)需要建立歷史數(shù)據(jù)庫來存儲(chǔ)歷史信息，所以SCADA設(shè)有趨勢和歷史數(shù)據(jù)庫。
2.4.4、應(yīng)用軟件
遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)用軟件是完成數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控功能。包括：
實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示。將各執(zhí)行端收集的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，顯示在屏幕上功調(diào)度員監(jiān)視；
- 越限報(bào)警；
- 事件記錄；
- 遙控，遙調(diào)；
- 網(wǎng)絡(luò)通信；
- 調(diào)度分析管理；
- ...
應(yīng)用軟件：
- 通信前置機(jī)軟件：前置機(jī)處理程序。主要完成與站端設(shè)備或系統(tǒng)的通信、規(guī)約處理以及網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)發(fā)送等功能。
- 服務(wù)端軟件：主控程序。主要完成數(shù)據(jù)庫訪問、參數(shù)管理、數(shù)據(jù)計(jì)算和處理、內(nèi)存和資源的分配等功能，并為其他模塊提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)訪問接口。
- 調(diào)度員工作站軟件：人機(jī)界面監(jiān)控程序。主要完成各種人機(jī)交互功能，包括數(shù)據(jù)、圖形、曲線和各種事項(xiàng)、告警信息的顯示和檢索，以及接收操作人員的各種指令并下發(fā)等。
- 報(bào)表編輯軟件：報(bào)表管理程序。繪制、編輯、打印和管理調(diào)度自動(dòng)化常用的各種運(yùn)行報(bào)表，如日報(bào)表、月報(bào)表、年報(bào)表等，并完成各種統(tǒng)計(jì)、計(jì)算功能。
- 畫面編輯軟件：繪圖工具。提供各種常用圖元和編輯手段，繪制、編輯、管理各種監(jiān)控圖、接線圖、主接線圖、曲線、棒圖等，并與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)直接關(guān)聯(lián)，所見即所得。
- Web服務(wù)器軟件：在Intranet（內(nèi)部網(wǎng)）或Internet范圍內(nèi)提供基于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和信息的WEB服務(wù)。
調(diào)度端組態(tài)功能：
- 組態(tài)功能：硬件組態(tài)，軟件組態(tài)。
- 軟件組態(tài)：系統(tǒng)提供一個(gè)很強(qiáng)的軟件工具包，該組態(tài)軟件提供一個(gè)友好的用戶界面，使用戶在不需編什么代碼的情況下便可生成自己需要的應(yīng)用“軟件”。
- 內(nèi)容包括：基本配置組態(tài)和應(yīng)用軟件組態(tài)。
- 優(yōu)越性：通用性強(qiáng)，可使用一大類應(yīng)用對象，且系統(tǒng)的執(zhí)行代碼部分一般固定不變。改變數(shù)據(jù)實(shí)體可適應(yīng)不同的應(yīng)用對象。提高系統(tǒng)成套速度，保證軟件的可靠性和成熟性。
3、遠(yuǎn)動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)執(zhí)行端
3.1、遠(yuǎn)動(dòng)執(zhí)行端的基本功能
3.1.1、遠(yuǎn)動(dòng)執(zhí)行端的功能分配
繼電保護(hù)功能都由單獨(dú)的設(shè)備完成。
1、繼電器保護(hù) + RTU
- 保護(hù)繼電器完成保護(hù)功能，保護(hù)動(dòng)作后給出結(jié)點(diǎn)信息；
- RTU完成測量、控制功能等傳統(tǒng)四遙功能（遙測、遙信、遙控、遙調(diào)）。
繼電保護(hù)裝置：指能反映電力系統(tǒng)中電氣元件發(fā)生故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)，并動(dòng)作于斷路器跳閘或發(fā)出信號(hào)的一種自動(dòng)裝置。
2、微機(jī)保護(hù) + RTU
- 微機(jī)保護(hù)裝置完成保護(hù)功能；
- RTU完成測量、控制功能等傳統(tǒng)四遙功能（遙測、遙信、遙控、遙調(diào)）；
- RTU采集保護(hù)動(dòng)作結(jié)點(diǎn)信息或與保護(hù)裝置通信獲取保護(hù)動(dòng)作報(bào)告。
3、變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)
- 保護(hù)、測量、控制功能綜合考慮，功能分布式配置，通過網(wǎng)絡(luò)組成整體；
- 傳統(tǒng)RTU轉(zhuǎn)變?yōu)橥ㄐ艈卧?#xff0c;通過通信而不是結(jié)點(diǎn)采集來收集變電所的運(yùn)行狀態(tài)，四遙功能下放到微機(jī)裝置；
- 利用計(jì)算機(jī)的強(qiáng)大功能取代中央信號(hào)盤實(shí)現(xiàn)當(dāng)?shù)乇O(jiān)控功能；
- 故障記錄功能，記錄保護(hù)動(dòng)作前、后的有關(guān)故障信息，以利于分析故障。
3.1.2、遠(yuǎn)動(dòng)執(zhí)行端的功能
RTU應(yīng)具有以下基本功能：
3.2、遠(yuǎn)動(dòng)執(zhí)行端的硬件結(jié)構(gòu)
3.3、四遙功能具體實(shí)現(xiàn)
3.4、遠(yuǎn)動(dòng)執(zhí)行端的軟件結(jié)構(gòu)
3.4.1、模板的功能軟件
軟件結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)建立在相應(yīng)的硬件基礎(chǔ)上，最終實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)動(dòng)終端的各項(xiàng)功能。
主程序按固定的采樣周期接受采用中斷進(jìn)入采樣程序，在采樣程序中進(jìn)行模擬量采集與濾波，開關(guān)量的采集、裝置硬件自檢、交流電斷線和起動(dòng)判據(jù)的計(jì)算，根據(jù)是否滿足起動(dòng)條件而進(jìn)入正常運(yùn)行或故障計(jì)算程序。硬件自檢包括RAM、FLASH、出口回路等。
3.5、遠(yuǎn)動(dòng)執(zhí)行端的分類
從體系結(jié)構(gòu)上：變電所內(nèi)的RTU可以分為集中式和分布式兩大類。分布式RTU又可分為功能分布式和結(jié)構(gòu)分布式兩大類。
在采樣方式上：RTU可分為直流采樣和交流采樣兩類。
從組屏方式上：RTU可分為集中組屏和分散布置兩類。
從結(jié)構(gòu)上看：RTU可分作機(jī)柜式、機(jī)箱式、壁掛式和單元模塊化等幾類。
3.5.1、集中式RTU
CPU作為系統(tǒng)唯一的智能模塊，它負(fù)責(zé)管理其他非智能子模塊，并通過兩個(gè)串行口經(jīng)調(diào)制解調(diào)器MODEM分別和兩個(gè)調(diào)度中心通訊，另一個(gè)串行口用于外接CRI實(shí)現(xiàn)自檢測。
3.5.2、分布式RTU
集中式RTU的微機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)裝置因采用單處理器，CPU負(fù)荷過重往往不能滿足上述要求，此外采用并行總線的集中式遠(yuǎn)動(dòng)裝置也不便于采集不在統(tǒng)一現(xiàn)場的參數(shù)。針對上述情況，提出了多CPU結(jié)構(gòu)，各模塊間以串行總線相互聯(lián)系的分布式RTU。
分布式RTU的最小配置成本較集中式RTU高，因而在小配置情況下，不如集中式微機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)裝置經(jīng)濟(jì)。
4、數(shù)據(jù)傳輸與通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
4.1、概述
4.1.1、基本概念
通信：傳送信息。即把信息源產(chǎn)生的信息（語言、文字、數(shù)據(jù)、圖像等）快速、準(zhǔn)確地傳到收信者。
通信系統(tǒng)（上圖）：信息源結(jié)點(diǎn)（信源）到信息終結(jié)點(diǎn)（信宿）之間完成信息傳送全過程的機(jī)、線設(shè)備的總體，包括通信終端設(shè)備及連接設(shè)備之間的傳輸線所構(gòu)成的有機(jī)體系。
通信網(wǎng)：由各種通信結(jié)點(diǎn)（端結(jié)點(diǎn)、交換結(jié)點(diǎn)、轉(zhuǎn)接點(diǎn)）及連接各節(jié)點(diǎn)的傳輸鏈路互相依存的有機(jī)結(jié)合體，以實(shí)現(xiàn)兩點(diǎn)及多個(gè)規(guī)定點(diǎn)間的通信體系。
通信設(shè)備：一般包括信道、調(diào)制器（解調(diào)器）。
4.2、通信信道及數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)
4.2.1、音頻線路
4.2.2、載波信道
4.2.3、光纖信道
4.2.4、無線信道
4.3、調(diào)制與解調(diào)
4.4、數(shù)據(jù)通信方式
4.5、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)
4.6、調(diào)度端及RTU的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
4.6.1、調(diào)度系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
1、點(diǎn)對點(diǎn)方式：
- 特點(diǎn)：應(yīng)用在簡單系統(tǒng)中。
- 缺點(diǎn)：每一個(gè)被控站對應(yīng)一個(gè)調(diào)度端和信道。
2、星型結(jié)構(gòu)：以一個(gè)結(jié)點(diǎn)為中心的處理系統(tǒng)。
- 集中控制方式，便于管理。
3、總線結(jié)構(gòu)：
4、環(huán)形結(jié)構(gòu)：
5、遠(yuǎn)動(dòng)通信規(guī)約
5.1、通信規(guī)約概述
5.1.1、概述
所謂通信協(xié)議是指通信雙方的一種約定，約定包括對數(shù)據(jù)格式、同步方式、傳送速度、傳送步驟、檢糾錯(cuò)方式以及控制字符定義等問題做出同意規(guī)定，通信雙方必須共同遵守。通信協(xié)議由下列三部分組成：
- 語法：規(guī)定通信雙方彼此“如何講”，即確定協(xié)議元素的格式，如數(shù)據(jù)控制信息的結(jié)構(gòu)或格式。
- 語義：規(guī)定通信雙方彼此“講什么”，即確定協(xié)議元素的類型，如規(guī)定通信雙方要發(fā)出何種控制信息，執(zhí)行什么動(dòng)作和返回什么應(yīng)答等。
- 定時(shí)關(guān)系：規(guī)定事件執(zhí)行的順序，即確定通信過程中通信狀態(tài)的變化。如規(guī)定正確的應(yīng)答關(guān)系等。
5.1.2、數(shù)據(jù)鏈路控制（語法）
1、線路規(guī)程：現(xiàn)在該誰發(fā)送？
- 詢問/確認(rèn)：兩個(gè)設(shè)備之間存在一條專用鏈路。
- 輪詢/選擇：一個(gè)設(shè)備為主站，其他設(shè)備為從站。設(shè)備是否就緒？（選擇）；哪個(gè)結(jié)點(diǎn)使用信道？（地址）。
- 主動(dòng)發(fā)送：設(shè)備主動(dòng)發(fā)送數(shù)據(jù)（如果有多個(gè)設(shè)備，則對信道有要求）。
2、流量控制：可以發(fā)送多少數(shù)據(jù)？
告訴發(fā)送方在等待接收方的確認(rèn)信號(hào)之前最多可以傳送多少數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)流不能使接收方過載。
- 停止-等待：發(fā)送方每發(fā)送一幀就等待一個(gè)確認(rèn)幀。
- 滑動(dòng)窗口：發(fā)送方需要確認(rèn)前可以發(fā)送若干幀，接收方使用一個(gè)ACK幀來對多個(gè)數(shù)據(jù)幀進(jìn)行接收確認(rèn)。
3、差錯(cuò)控制：如何檢錯(cuò)及糾錯(cuò)？
在數(shù)據(jù)鏈路層，差錯(cuò)控制主要指檢錯(cuò)和重傳的方法。
- 自動(dòng)要求重傳（ARQ）；
- 循環(huán)傳送檢錯(cuò)；
- 前向糾錯(cuò)FEC；
- 混合糾錯(cuò)HEC。
5.1.3、常用遠(yuǎn)動(dòng)通信規(guī)約
1、電力系統(tǒng)：N4F、CDT、SC1801、DNP3.0、MODBUS、101、104等。
2、牽引供電系統(tǒng)常用遠(yuǎn)動(dòng)規(guī)約：101、104、成都交大光芒規(guī)約。
5.2、變電所內(nèi)部通信規(guī)約
5.2.1、牽引變電所綜自信息流
- 測量信息；
- 遙信信息；
- 遙控功能；
- 遙調(diào)功能；
- 故障信息和故障波形；
- 事件、自檢信息；
- 定值功能；
- 歷史數(shù)據(jù)查詢功能；
- 其他功能。
5.2.2、IEC遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備及系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)
5.2.3、IEC60870-5-103規(guī)約簡介
5.3、CDT遠(yuǎn)動(dòng)規(guī)約
5.4、IEC90870-5-101規(guī)約工作流程
5.4.1、初始化
包括主站初始化和子站初始化，完成初始化進(jìn)行總召喚和時(shí)鐘同步，之后進(jìn)入正常的1，2數(shù)據(jù)收集階段：
1級用戶數(shù)據(jù)：變位遙信、由讀數(shù)命令所尋址的信息體的數(shù)據(jù)、子站初始化結(jié)束、子站狀態(tài)變化；
2級用戶數(shù)據(jù)：超過門限值的遙測、子站改變下裝參數(shù)、水位超過門限值、變壓器分接頭變化、事件順序記錄數(shù)據(jù)和帶時(shí)標(biāo)的其他量，用召喚2級用戶數(shù)據(jù)報(bào)文收集。遙信、遙測、水位、變壓器分接頭位置、遠(yuǎn)動(dòng)終端狀態(tài)也屬于2級用戶數(shù)據(jù)，但由主站總召喚命令或分組召喚命令召喚后向主站傳送：電能脈沖計(jì)數(shù)量由電能脈沖計(jì)數(shù)量的總召喚命令或分組召喚命令召喚后向主站傳送。
5.4.2、總召喚
5.4.3、系統(tǒng)對時(shí)
主站初始化完成后向子站發(fā)送對時(shí)命令，正常數(shù)據(jù)收集階段則定時(shí)向子站發(fā)送對時(shí)命令。子站如果有GPS則可以不使用主站發(fā)送的時(shí)間，只需響應(yīng)對時(shí)命令。
5.4.4、數(shù)據(jù)收集
采用請求/響應(yīng)服務(wù)，功能碼為11（請求2級數(shù)據(jù)），如果ACD置位表示有1級數(shù)據(jù)，則發(fā)送功能碼為10（請求1級數(shù)據(jù)）。
子站沒有2級數(shù)據(jù)，可用1級數(shù)據(jù)響應(yīng)2級數(shù)據(jù)請求。
對電度量的收集采用定時(shí)召喚的方式。
5.4.5、遙控/檔位升降控制
5.4.6、設(shè)定/遙調(diào)命令
5.4.7、參數(shù)裝載
5.4.8、文件傳輸
5.4.9、鏈路測試
對鏈路和功能進(jìn)行測試，主站發(fā)送數(shù)據(jù)，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)收到相同的規(guī)約數(shù)據(jù)單元說明校驗(yàn)正常。
6、IEC60870-5-104遠(yuǎn)動(dòng)規(guī)約
7、遠(yuǎn)動(dòng)調(diào)試
7.1、調(diào)試的主要內(nèi)容
子站定義的信息點(diǎn)和主站信息點(diǎn)一一對應(yīng)。
7.2、調(diào)試前的準(zhǔn)備
- 互操作性的確認(rèn)：主站和子站需要對支持的類型標(biāo)識(shí)進(jìn)行確認(rèn)，支持文件傳輸時(shí)需要對文件的格式和內(nèi)容進(jìn)行確認(rèn)。如果對規(guī)約進(jìn)行擴(kuò)展，需要雙方擴(kuò)展規(guī)約達(dá)成一致意見。
- 信息點(diǎn)表的確認(rèn)：子站上送的信息需要經(jīng)過設(shè)計(jì)院或業(yè)主的確認(rèn)。
- 通信參數(shù)的確認(rèn)：通道接口形式、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、具體通信參數(shù)的確認(rèn)。
7.3、調(diào)試步驟
通道調(diào)試：首先對通道進(jìn)行測試，保證通道暢通；
點(diǎn)表的測試：需要對每個(gè)信息點(diǎn)進(jìn)行測試。
總結(jié)
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