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微机监控与综合自动化第8章 微机监控与综合自动化本章学习目标本章学习目标l l变变电电所所传传统统控控制制、监监视视与与中中央央信信号号电电路路工工作作模模式式和和存在的某些缺陷存在的某些缺陷l l系系统统用用以以取取代代传传统统的的二二次次接接线线系系统统与与二二次次设设备备的的意意义义l l微机远动与综合自动化的关系与作用微机远动与综合自动化的关系与作用l l综合自动化典型结构综合自动化典型结构l l综合自动化中常用的输入综合自动化中常用的输入/输出通道形式输出通道形式l l应用软件概况应用软件概况返回本章首页第8章 微机监控与综合自动化8.1传统监控系统工作模式及其存在的问传统监控系统工作模式及其存在的问题题8.1.1变电所信息流与传统监控系统工作模变电所信息流与传统监控系统工作模8.1.2现有监控系统存在的问题与缺陷现有监控系统存在的问题与缺陷返回本章首页第8章 微机监控与综合自动化8.1.1变电所信息流与传统监控系统工作模式变电所信息流与传统监控系统工作模式变变电电所所的的二二次次接接线线系系统统与与设设备备，由由监监控控系系统统、继继电电保保护护和和自自动动、远远动动（RTU）装装置置组组成成，它它对对一一次次系系统统各各种种信信息息进进行行采采集集、处处理理，并并执执行行对对系系统统设设备备的的监监视视、控控制制、保保护护和和调调节节，可可统统称称为为信信息息处处理理系系统统和和功功能能实实现现环环节节，用用以以保保证证一一次次系系统统及及其设备的安全、可靠运行。其设备的安全、可靠运行。变电所的信息流程，可用图变电所的信息流程，可用图8.1的局部主电路设备的局部主电路设备及其与信息处理系统之间的连接关系表示。及其与信息处理系统之间的连接关系表示。第8章 微机监控与综合自动化图图8.1牵引变电所的两类信息流及信息流程示意图牵引变电所的两类信息流及信息流程示意图返回本节第8章 微机监控与综合自动化8.1.2现有监控系统存在的问题与缺陷现有监控系统存在的问题与缺陷（1）信信息息变变换换、检检测测依依靠靠传传统统电电磁磁测测量量仪仪表表、继继电电器器等等模拟式设备，测量误差大、设备数量多。模拟式设备，测量误差大、设备数量多。（2）依依靠靠人人的的感感官官和和判判断断。人人的的感感官官对对信信息息接接受受不不可可避避免的会存在误差。免的会存在误差。（3）信信息息传传输输方方面面，由由于于采采用用强强电电流流信信号号直直接接传传输输，虽虽然然抗抗干干扰扰性性能能好好，但但其其主主要要缺缺点点是是通通道道中中功功耗耗大大，导导致致误误差差增增大大，传传输输距距离离有有限限（小小于于1km），且且用用作作通通道道的的控控制电缆截面大、数量多，造成一次性投资增高。制电缆截面大、数量多，造成一次性投资增高。第8章 微机监控与综合自动化（4）二二次次系系统统无无自自检检、存存储储记记忆忆和和复复读读功功能能，若若元元器器件件及及仪仪表表继继电电器器本本身身损损坏坏，不不能能及及时时发发现现、诊诊断断和和报报警警（对继电器保护危害更大），影响了系统可靠性。（对继电器保护危害更大），影响了系统可靠性。（5）二二次次系系统统中中二二次次设设备备间间信信息息交交换换和和通通信信功功能能差差、信信息息资资源源无无法法综综合合利利用用、不不能能进进行行画画面面显显示示和和集集中中监监控控，监控系统的整体功能不能发挥和体现。监控系统的整体功能不能发挥和体现。返回本节第8章 微机监控与综合自动化8.2微机监控与综合自动化系统概述微机监控与综合自动化系统概述8.2.1微机监控与综合自动化发展简史微机监控与综合自动化发展简史8.2.2微机监控与综合自动化系统基本构成及其特点微机监控与综合自动化系统基本构成及其特点8.2.3微机监控与综合自动化系统类型微机监控与综合自动化系统类型返回本章首页第8章 微机监控与综合自动化8.2.1微机监控与综合自动化发展简史微机监控与综合自动化发展简史1977年年日日本本三三菱菱公公司司研研制制的的以以微微处处理理机机为为基基础础的的分分布布式式控控制制、监监测测与与保保护护多多微微机机系系统统投投入入试试运运行行，取取代代了了全全部部传传统统的的模模拟拟式式二二次次设设备备，首首次次实实现现了了变变电电站站全全部部数数字字化化，并并取取得得有有益益的的技技术术经经济济效效果果，该该系系统统于于1980年年交交付付商商业业应应用用。美美、德德、瑞瑞典典等等国国在在同同时时期期内内也也相相继继进进行行了了变变电电站站综综合合自自动动化化（或或称称控控制制保保护护一一体体化化）的的大大量量研研究究和和试试验验，至至20世世纪纪80年年代代中中期期微微机机变变电电站站综综合合自自动动化化技技术术逐逐步趋于实用，且功能日益完善。步趋于实用，且功能日益完善。我国于我国于20世纪世纪80年代中期首先在一些城市变电站和电力年代中期首先在一些城市变电站和电力系统超高压变电站、发电厂引进国内外技术或国内研制系统超高压变电站、发电厂引进国内外技术或国内研制的简单监控装置，取得成功运行经验。的简单监控装置，取得成功运行经验。返回本节第8章 微机监控与综合自动化8.2.2微机监控与综合自动化系统基本构成微机监控与综合自动化系统基本构成及其特点及其特点在变电所中应用分布式多微机系统完成一次设备监视、在变电所中应用分布式多微机系统完成一次设备监视、控制，中央信号、数据采集、时间顺序记录和屏幕显示、控制，中央信号、数据采集、时间顺序记录和屏幕显示、打印等功能，一般称为微机监控系统。在微机监控系统打印等功能，一般称为微机监控系统。在微机监控系统的基础上，介入微机保护和自动装置（含远动的基础上，介入微机保护和自动装置（含远动RTU），），承担整个变电所信息处理、与上层调度通信以及全部监承担整个变电所信息处理、与上层调度通信以及全部监控、中央信号和保护自动化的功能，这种一体化综合系控、中央信号和保护自动化的功能，这种一体化综合系统称为变电综合自动化系统。微机变电站综合自动化的统称为变电综合自动化系统。微机变电站综合自动化的基本构成如图基本构成如图8.2的框图所示。的框图所示。第8章 微机监控与综合自动化图图8.2变电站综合自动化系统构成框图变电站综合自动化系统构成框图第8章 微机监控与综合自动化1变电所综合自动化系统的确定原则变电所综合自动化系统的确定原则（1）由由于于采采用用信信息息传传输输的的分分时时制制，有有效效的的利利用用通通信信联联系系在在各各功功能能模模块块间间以以及及各各功功能能模模块块与与监监控控主主机机之之间间传传送送监监控控，保保护护公公用用数数据据信信息息和控制命令是经济、合理的，并可增强系统的整体功能。和控制命令是经济、合理的，并可增强系统的整体功能。（2）除除特特殊殊的的电电能能测测量量精精度度、谐谐波波测测量量精精度度与与实实时时录录波波器器对对带带宽宽要要求求比比微微机机保保护护要要求求高高，需需另另考考虑虑数数据据采采集集系系统统外外，多多数数情情况况下下，保保护功能模块的输入、输出通道，完全能满足监控功能的需要。护功能模块的输入、输出通道，完全能满足监控功能的需要。（3）为为保保证证保保护护动动作作的的可可靠靠性性，跳跳、合合闸闸执执行行继继电电器器应应对对保保护护和和监监控系统分别设置，以免由于频繁操作而影响保护正确动作。控系统分别设置，以免由于频繁操作而影响保护正确动作。（4）综综合合利利用用全全系系统统的的硬硬件件冗冗余余和和通通信信手手段段，使使控控制制、保保护护功功能能的的配置灵活性增大，并增强后备功能（例如不同设备保护的互为后备）。配置灵活性增大，并增强后备功能（例如不同设备保护的互为后备）。第8章 微机监控与综合自动化2变电所综合自动化系统的基本特点变电所综合自动化系统的基本特点（1）综合自动化系统的信息流是数字量，取代了传统）综合自动化系统的信息流是数字量，取代了传统二次系统的模拟量信息。二次系统的模拟量信息。（2）增强了变电站整体功能。）增强了变电站整体功能。（3）设设备备操操作作、故故障障状状态态采采用用屏屏幕幕监监视视，值值班班人人员员面面对对大屏幕显示器进行变电站所有设备的全面监视与操作。大屏幕显示器进行变电站所有设备的全面监视与操作。（4）运行管理智能化、自动化。）运行管理智能化、自动化。（5）综合自动化系统工作的可靠性、精确性大大提高）综合自动化系统工作的可靠性、精确性大大提高（6）经济上合理）经济上合理（7）变变电电所所的的工工作作环环境境的的变变化化，决决定定必必须须采采取取有有效效的的抗抗干扰、抗温度变化、抗震等措施干扰、抗温度变化、抗震等措施。返回本节第8章 微机监控与综合自动化8.2.3微机监控与综合自动化系统类型微机监控与综合自动化系统类型1微机监控系统微机监控系统2微机变电所综合自动化系统微机变电所综合自动化系统3无人值班变电所微机综合自动化系统无人值班变电所微机综合自动化系统返回本节第8章 微机监控与综合自动化8.3模拟量输入、输出通道模拟量输入、输出通道8.3.1模拟量输入通道的一般构成与基本要模拟量输入通道的一般构成与基本要8.3.2应用模应用模/数转换器的采样方式数转换器的采样方式8.3.3并行处理系统的并行处理系统的VFC模拟量信号离散化与模拟量信号离散化与数字化（数字化（V-F电压电压-频率转换）频率转换）8.3.4模拟量输出通道一般构成模拟量输出通道一般构成返回本章首页第8章 微机监控与综合自动化8.3.1模拟量输入通道的一般构成与基本要求模拟量输入通道的一般构成与基本要求1电量变换器和传感器（如图电量变换器和传感器（如图8.3（a）所示。）所示。）2模拟信号预处理器模拟信号预处理器3采样保持器采样保持器4多路转换器多路转换器5模模/数（数（A/D）转换器）转换器第8章 微机监控与综合自动化模拟量输入通道的典型结构如图模拟量输入通道的典型结构如图8.3（a）、（）、（b）所示，按照模拟信）所示，按照模拟信号性质的不同，它由电量变换器号性质的不同，它由电量变换器/传感器、模拟信号预处理装置、采传感器、模拟信号预处理装置、采样样/保持器、多路转换器、模保持器、多路转换器、模/数转换器（数转换器（A/D）与并行接口电路构成。）与并行接口电路构成。器中图（器中图（a）是电流、电压模拟量输入通道，图（）是电流、电压模拟量输入通道，图（b）是用作非电量）是用作非电量传感器模拟信号的输入通道。传感器模拟信号的输入通道。返回本节第8章 微机监控与综合自动化8.3.2应用模应用模/数转换器的采样方式数转换器的采样方式1异步采样和同步采样异步采样和同步采样2多通道同时采样多通道同时采样3多通道顺序采样多通道顺序采样第8章 微机监控与综合自动化图图8.4同时采样同时采样图图8.5顺序采样顺序采样返回本节第8章 微机监控与综合自动化8.3.3并行处理系统的并行处理系统的VFC模拟量信号离散化与模拟量信号离散化与数字化（数字化（V-F电压电压-频率转换）频率转换）对于有高速处理能力的多对于有高速处理能力的多CPU并行处理系统模拟量信号并行处理系统模拟量信号的离散化（采样）与数字化，广泛地采用的离散化（采样）与数字化，广泛地采用VFC电压电压-频率频率转换器和计数器来实现，其通道结构示意图如图转换器和计数器来实现，其通道结构示意图如图8.6所示。所示。图图8.6采采用用VFC的的模模拟拟量量输输入入多多通通道道-多多CPU系系统统返回本节第8章 微机监控与综合自动化8.3.4模拟量输出通道一般构成模拟量输出通道一般构成1数字量保持、每通道设有数字量保持、每通道设有D/A转换器的方式转换器的方式每路模拟量输出通道设有单独寄存器和每路模拟量输出通道设有单独寄存器和D/A转换器，其原转换器，其原理结构图如图理结构图如图8.7所示。寄存器的作用是保存数字量控制所示。寄存器的作用是保存数字量控制信号。信号。图8.7 每通道设有D/A转换器，数字量保持方式的模拟量输出通道第8章 微机监控与综合自动化2模拟量保持、共用模拟量保持、共用D/A转换器的方式转换器的方式该方式模拟量输出通道的原理结构图如图该方式模拟量输出通道的原理结构图如图8.8所示。所示。微机输出的控制信息数字量在微机输出的控制信息数字量在CPU控制下，按一定代码控制下，按一定代码经接口电路送至共用经接口电路送至共用D/A转换器转换成相应模拟量信号，转换器转换成相应模拟量信号，经多路转换器依次传送到相应的通道，由模拟保持器保经多路转换器依次传送到相应的通道，由模拟保持器保持当前值并输出给执行机构。持当前值并输出给执行机构。图图8.8共共用用D/A转转换换器器，模模拟拟量量保保持持方方式式的的模模拟拟量量输输出出通通道道返回本节第8章 微机监控与综合自动化8.4开关量输入、输出通道与输入方式开关量输入、输出通道与输入方式8.4.1开关量、脉冲量输入通道的基本构成开关量、脉冲量输入通道的基本构成8.4.2开关量信号输入方式及其工作原理开关量信号输入方式及其工作原理8.4.3开关量输出通道开关量输出通道返回本章首页第8章 微机监控与综合自动化8.4.1开关量、脉冲量输入通道的基本构成开关量、脉冲量输入通道的基本构成开开关关量量、脉脉冲冲量量输输入入通通道道的的基基本本构构成成如如图图8.9所所示示。它它由由信信号号处处理理电电路路、输输入入寄寄存存器器或或计计数数器器、控控制制器器单单元元与与接接口口等等组组成成。各各主主要要组组成成器器件件的的作作用用和和原理简述如下：原理简述如下：1信号处理电路信号处理电路2输入寄存器和计数器输入寄存器和计数器3控制单元控制单元第8章 微机监控与综合自动化图图8.9开关量、脉冲量输入通道的构成开关量、脉冲量输入通道的构成第8章 微机监控与综合自动化光电耦合式处理电路的主要器件是光电隔离器光电耦合式处理电路的主要器件是光电隔离器OI，它有发光二极管，它有发光二极管和光敏三极管组成，如和光敏三极管组成，如8.10（a）。）。继电器耦合式信号处理电路如图继电器耦合式信号处理电路如图8.10（b）所示。当开关（接点）所示。当开关（接点）S断断开时，继电器开时，继电器K线圈不通电，其接点断开，线圈不通电，其接点断开，“非非”门输入为高电平，输门输入为高电平，输出出u0为低电平；当开关（接点）为低电平；当开关（接点）S接通时，继电器励磁，其结果输出接通时，继电器励磁，其结果输出u0变为高电平。变为高电平。图图8.10信号处理电路信号处理电路返回本节第8章 微机监控与综合自动化8.4.2开关量信号输入方式及其工作原理开关量信号输入方式及其工作原理开关量信号输入方式一般区分为两种，即中断输入方式开关量信号输入方式一般区分为两种，即中断输入方式和开关量信号巡检扫查方式。和开关量信号巡检扫查方式。图图8.11（a）是开关量输入通道分组编码输入方式的一种）是开关量输入通道分组编码输入方式的一种示例。其中示例。其中64路开关量信号分为路开关量信号分为8组，每组组，每组8位由位由8个输入个输入开关量构成一字节的输入数据。图中开关量构成一字节的输入数据。图中8组开关量的组号编组开关量的组号编码采用码采用3位二进制码，依次为位二进制码，依次为000-111号，它们分别由号，它们分别由8个个缓冲器（寄存器）接受各组输入信号。图中各组数字量缓冲器（寄存器）接受各组输入信号。图中各组数字量D0D7的每一位，都是相应的每路输入开关量信号经图的每一位，都是相应的每路输入开关量信号经图8.9所示的信号处理电路变换得到的。所示的信号处理电路变换得到的。第8章 微机监控与综合自动化图图8.11开关量输方式与工作原理（开关量输方式与工作原理（a）第8章 微机监控与综合自动化图图8.11（b）是是上上述述各各组组开开关关量量信信号号输输入入巡巡检检扫扫查查程序和中断服务程序流程图。程序和中断服务程序流程图。图图8.11开开关关量量输输方方式式与与工工作作原原理理(b)返回本节第8章 微机监控与综合自动化8.4.3开关量输出通道开关量输出通道开开关关量量输输出出通通道道传传送送的的开开关关量量信信号号，经经转转换换和和增增大大驱驱动动能能力力后后，用用以以控控制制断断路路器器或或开开关关的的开开、合合，实实现现变变压压器器组组的的自自动动启启停停和和切切换换，以以及及控控制制电电动动机机的的启启动动或或停停止止等等。同同时时也也送送往往监监控控主主机机，后后者者给给出出相相应应位位置置信信号号和和音音响响报报警警信信号号，显显示示变变电电所所的的运运行行状状态态。因因此此，开开关关量量输输出出通通道是微机输入输出系统中很重要的组成部分。道是微机输入输出系统中很重要的组成部分。开关量输出通道的基本构成如图开关量输出通道的基本构成如图8.12所示，它由并行接口、所示，它由并行接口、控制器单元、输出寄存器、驱动控制电路等器件构成。控制器单元、输出寄存器、驱动控制电路等器件构成。第8章 微机监控与综合自动化图图8.12开关量输出通道基本构成开关量输出通道基本构成第8章 微机监控与综合自动化一种是光电隔离式驱动控制电路，如图一种是光电隔离式驱动控制电路，如图8.13（a）所示，）所示，它输出的是电平信号；另一种是光电隔离与中间继电器它输出的是电平信号；另一种是光电隔离与中间继电器（或干簧继电器）式驱动控制电路，它输出接点信号（或干簧继电器）式驱动控制电路，它输出接点信号（称空接点），用以闭合断路器的跳（合）闸出口继电（称空接点），用以闭合断路器的跳（合）闸出口继电器回路，如图器回路，如图8.13（b）所示。图）所示。图8.13（a）和（）和（b）中设）中设置反相器置反相器B及与非门及与非门A的目的，一方面因为并行口带负载的目的，一方面因为并行口带负载能力有限，不足以驱动发光二极管，另一方面采用与非能力有限，不足以驱动发光二极管，另一方面采用与非门后要同时满足两个条件才能使门后要同时满足两个条件才能使J动作，增加了抗干扰能动作，增加了抗干扰能力，对开关量输出电路，这是很重要的一种可靠性措施。力，对开关量输出电路，这是很重要的一种可靠性措施。第8章 微机监控与综合自动化图图8.13驱动控制电路驱动控制电路返回本节第8章 微机监控与综合自动化8.5变电所综合自动化系统举例变电所综合自动化系统举例8.5.1牵引变电所综合自动化系统典型结构形式牵引变电所综合自动化系统典型结构形式与电路与电路8.5.2牵引变电所综合自动化系统主要功能及其牵引变电所综合自动化系统主要功能及其实现实现8.5.3系统硬件结构设计若干关键技术问题系统硬件结构设计若干关键技术问题返回本章首页第8章 微机监控与综合自动化8.5.1牵引变电所综合自动化系统典型结构牵引变电所综合自动化系统典型结构形式与电路形式与电路牵引变电综合自动化系统的结构形式，在遵循分层、分牵引变电综合自动化系统的结构形式，在遵循分层、分布式硬件配置的原则下，根据变电所进线一次接线方式、布式硬件配置的原则下，根据变电所进线一次接线方式、进线数量与电压等级（进线数量与电压等级（220/110kV）、配电装置类型、馈）、配电装置类型、馈线电压（线电压（50/25kV）与馈线（含备用）数量、主变压器容）与馈线（含备用）数量、主变压器容量与台数，其它被控设备数量、变电所重要程度、对监量与台数，其它被控设备数量、变电所重要程度、对监控功能和自动化完善程度的不同要求，以及是否为无人控功能和自动化完善程度的不同要求，以及是否为无人值班等情况，可区分为下列几种：值班等情况，可区分为下列几种：1分布、分散式配置的综合自动化系统分布、分散式配置的综合自动化系统2分布式结构集中组屏的综合自动化系统分布式结构集中组屏的综合自动化系统第8章 微机监控与综合自动化1分布、分散式配置的综合自动化系统分布、分散式配置的综合自动化系统图图8.14分布、分散式配置的综合自动化系统结构图分布、分散式配置的综合自动化系统结构图第8章 微机监控与综合自动化2分布式结构集中组屏的综合自动化系统分布式结构集中组屏的综合自动化系统这这种种形形式式的的典典型型结结构构电电路路如如图图8.15所所示示。该该系系统统的的监监控控主主机机和和保保护护、数数据据采采集集各各子子系系统统的的功功能能模模块块全全部部设设置置在在主主机机控控制制室室内内，后后者者集集中中组组屏屏。整整个个系系统统分分为为两两层层，第第一一层层是是模模拟拟量量、开开关关量量与与脉脉冲冲量量数数据据采采集集处处理理机机、控控制制处处理理集集和和各各种种微微机机保保护护子子系统。系统。第第二二层层是是通通信信（前前置置）处处理理机机和和监监控控主主机机，通通信信处处理理机机一一方方面面通通过过调调制制解解调调器器（modem）使使主主机机与与调调度度中中心心进进行行远远方方通通信信；另另一一方方面面，它它又又将将第第一一层层各各子子系系统统与与监监控控主主机机之之间间实实现现通通信信（通通过过并并行行或或串串行行接接口口）。第第一一、二二层层子子系系统统和和监监控控主主机机都都挂挂在网络上，其传输介质采用双绞线或电缆。在网络上，其传输介质采用双绞线或电缆。第8章 微机监控与综合自动化适适用用于于变变电电所所的的网网络络总总线线有有局局域域网网（LAN）网网络络技技术术和和BitBus（位位总总线线）网网络络总总线线等等。后后者者是是以以串串行行接接口口SIU、RUPI-44系系列列单单片片机机为为基基础础的的串串行行位位总总线线，由由它它可可构构成成的的局局部部网网具具有有较较高高性性能能价价格格比比、灵灵活活可可扩扩、使使用用方方便便等等优优点点，且且通通行行距距离离可可达达几几公公里里。为为此此，可可在在BitBus总总线线上上按按需需要要连连接接管管理理终终端端和和继继电电保保护护终终端端，如如图图8.15所所示示，以以适适应应附附近近供供电电管管理理部部门门（供供电电段段）进进行行技技术术管管理理、监监视视；继继电电保保护护技技术术人人员员改改变变保保护护定定值值、进进行行二二次次系系统统检检验验和和调整等技术工作的需要。调整等技术工作的需要。第8章 微机监控与综合自动化图图8.15分散式结构集中组屏的综合自动化系统分散式结构集中组屏的综合自动化系统返回本节第8章 微机监控与综合自动化8.5.2牵引变电所综合自动化系统主要牵引变电所综合自动化系统主要功能及其实现功能及其实现系系统统中中有有关关全全局局性性的的功功能能，如如全全所所监监视视、控控制制和和远远动动信信息息传传送送接接收收等等，均均由由上上层层的的监监控控主主机机系系统统实实现现；有有关关变变电电所所内内的的局局部部属属性性，则则由由下下层层的的各各功功能能模模块块子子系系统统完完成成，现分别加以说明。现分别加以说明。1监控系统功能监控系统功能2微机保护、故障点测距与录波功能微机保护、故障点测距与录波功能3远动功能远动功能4无功综合补偿自动控制与自动调压功能无功综合补偿自动控制与自动调压功能5系统在线自检与自诊断功能系统在线自检与自诊断功能返回本节第8章 微机监控与综合自动化8.5.3系统硬件结构设计若干关键技术问题系统硬件结构设计若干关键技术问题1监控主机的配置形式及其工作方式监控主机的配置形式及其工作方式（1）热备旁待系统。）热备旁待系统。（2）暖备旁待系统。）暖备旁待系统。2综合自动化系统中对微机、综合自动化系统中对微机、CPU选型的一般要求选型的一般要求（1）关于微机、）关于微机、CPU的字长、存储容量与主频。的字长、存储容量与主频。（2）指令系统功能完善程度。）指令系统功能完善程度。（3）中断能力。）中断能力。（4）寄存器结构和微机寻址方式。）寄存器结构和微机寻址方式。（5）微机的系列化和抗强电磁干扰。）微机的系列化和抗强电磁干扰。第8章 微机监控与综合自动化1监控主机的配置形式及其工作方式监控主机的配置形式及其工作方式对对于于可可修修复复的的单单机机系系统统的的可可靠靠性性指指标标用用可可用用度度A0或或平平均均无故障工作时间无故障工作时间MTBF0表示，其定义分别为：表示，其定义分别为：（1）热备旁待系统。）热备旁待系统。即一台主机工作。旁待主机处于即一台主机工作。旁待主机处于“热备用热备用”状态，它同时完成在状态，它同时完成在线主机的工作，但不接入系统，即对系统不发生效用。它的可线主机的工作，但不接入系统，即对系统不发生效用。它的可靠度或靠度或MTBF1与双机并联冗余系统相同。即：与双机并联冗余系统相同。即：第8章 微机监控与综合自动化（2）暖备旁待系统。）暖备旁待系统。一一台台主主机机工工作作，旁旁待待主主机机承承担担部部分分在在线线任任务务，即即处处于于轻轻载载工工作作状状态态。此此时时根根据据工工作作主主机机与与旁旁待待主主机机在在单单位位时时间间内内可可能能工工作作状状态态及及其其状状态态转转移移分分析析，并并设设两两主主机机的的故故障障率率分分别别为为0和和，且且0（轻轻载载主主机机），则则经经数数学学运运算算得得到到暖暖备备旁旁待待系系统统的的MTBF2为：为：第8章 微机监控与综合自动化两两种种双双机机冗冗余余系系统统与与网网络络总总线线的的连连接接方方式式如如图图8.16所所示示，其其中中主主机机和和前前置置处处理理机机的的连连接接一一般般采采用用固固定定连连接接方方式式（如如实实线线连连接接），若若需需要要增增加加灵灵活活性性和和可可靠靠性性，可可增增加加虚虚线线所所示示的的切切换换电电路路，但但硬硬件件设设备备和和软件都相应复杂化。软件都相应复杂化。图图8.16双双机机冗冗余余监监控控主主机机连连接接电电路路返回本节第8章 微机监控与综合自动化8.6综合系统软件设计综合系统软件设计8.6.1模拟量输入信号扫描处理与算法模拟量输入信号扫描处理与算法8.6.2开关量监视（扫查）与处理判断开关量监视（扫查）与处理判断8.6.3开关设备控制与监视开关设备控制与监视8.6.4应用软件系统组成及其基本设计方法概述应用软件系统组成及其基本设计方法概述返回本章首页第8章 微机监控与综合自动化8.6.1模拟量输入信号扫描处理与算法模拟量输入信号扫描处理与算法1模拟量信号分类及其扫描、处理过程模拟量信号分类及其扫描、处理过程（1）高高电电平平的的电电流流、电电压压信信号号，电电平平高高达达510V（稳稳态态），变变化化速速度度相相对对较较快快，扫扫描描周周期期一一般般为为几几分分钟钟以以内内，它它们用以监视电气参数和计算越限值。们用以监视电气参数和计算越限值。（2）非电量模拟信号，如热电偶温度信号、压力信号等，）非电量模拟信号，如热电偶温度信号、压力信号等，为低电平（以毫伏计）信号，其变化较缓慢，相应的扫为低电平（以毫伏计）信号，其变化较缓慢，相应的扫描周期比第一类更长（达几十分钟），它们用以监视越描周期比第一类更长（达几十分钟），它们用以监视越限参数值。限参数值。第8章 微机监控与综合自动化图图8.17输入模拟量处理计算流程框图输入模拟量处理计算流程框图第8章 微机监控与综合自动化2模拟量信号发送和接收软件举例模拟量信号发送和接收软件举例图图8.18示示出出模模拟拟量量数数据据发发送送、接接收收（扫扫描描）的的主主要要程程序序框框图。图。其其中中图图（b）为为监监控控主主机机接接收收程程序序，它它按按模模拟拟量量信信号号的的分分组组号号、点点号号设设定定后后，每每次次对对每每点点模模拟拟量量发发送送地地址址码码，并并待待模模拟拟量量采采集集子子系系统统应应答答后后，发发送送模模拟拟量量数数据据传传送送（扫扫描描）命命令令，得得到到对对方方应应答答后后，最最后后接接收收模模拟拟量量数数据据，依依次循环至全部模拟量扫描一次完后结束。次循环至全部模拟量扫描一次完后结束。图（图（a）为各个模拟量采集子系统处理机的发送程序，它）为各个模拟量采集子系统处理机的发送程序，它由中断服务程序接收监控主机信息后发动，并进行各种由中断服务程序接收监控主机信息后发动，并进行各种判别。判别。第8章 微机监控与综合自动化图图8.18数数据据发发送送与与接接收收程程序序返回本节第8章 微机监控与综合自动化8.6.2开关量监视（扫查）与处理判断开关量监视（扫查）与处理判断1开关量跳变与跳变方向的处理判断开关量跳变与跳变方向的处理判断（1）开关量跳变逻辑判断。）开关量跳变逻辑判断。（2）开关量跳变方向的逻辑判断。）开关量跳变方向的逻辑判断。第8章 微机监控与综合自动化图图8.19开关量跳变方向逻辑判断开关量跳变方向逻辑判断第8章 微机监控与综合自动化2开开关关量量处处理理判判断断程程序序举举例例图图8.20开开关关量量处处理理判判断断程程序序返回本节第8章 微机监控与综合自动化8.6.3开关设备控制与监视开关设备控制与监视开关设备的控制可由监控主机键盘集中控制，或由控制、保护开关设备的控制可由监控主机键盘集中控制，或由控制、保护模块处理机按钮控制完成跳、合闸。在监控主机控制时，由键模块处理机按钮控制完成跳、合闸。在监控主机控制时，由键盘输入操作命令，并生成相应的操作信息。盘输入操作命令，并生成相应的操作信息。开开关关合合闸闸或或分分闸闸操操作作执执行行完完后后，开开关关产产生生变变位位，反反映映开开关关状状态态的的开开关关量量信信号号（变变位位后后），通通过过开开关关量量输输入入通通道道输输入入至至处处理理机机，经经监监控控主主机机巡巡检检扫扫查查和和开开关关量量处处理理判判断断程程序序的的处处理理，并并启启动动打打印印机机、CRT显显示示器器数数出出相相应应的的开开关关操操作作、变变位位信信息息，运运行行人人员员根据此进行开关操作过程合开关状态的监视。根据此进行开关操作过程合开关状态的监视。程程序序控控制制（一一个个命命令令控控制制一一系系列列开开关关或或变变压压器器组组）则则是是在在上上述述单控基础上，由程序自动依次执行完成的。单控基础上，由程序自动依次执行完成的。返回本节第8章 微机监控与综合自动化8.6.4应用软件系统组成及其基本应用软件系统组成及其基本设计方法概述设计方法概述1监控系统应用软件组成监控系统应用软件组成相相对对应应的的应应用用软软件件组组成成主主要要包包括括：模模拟拟量量巡巡测测与与数数据据处处理理程程序序，上上下下限限值值检检查查和和越越限限报报警警程程序序，开开关关量量巡巡检检与与处处理理程程序序。开开关关设设备备控控制制监监视视（含含程程序序控控制制操操作作）程程序序，通通信信处处理理调调度度程程序序，CRT管管理理、画画面面生生成成、数数据据库库管管理理程程序序，制制表表打打印印程程序序，自自检检程程序序，初初始始化化程程序序以以及及任任务务调调度度管管理理程程序序等等，如如图图8.21所所示示，其其中中初初始始化化软软件件包包括括数数据初始化、建立窗口等。据初始化、建立窗口等。第8章 微机监控与综合自动化图图8.21监控系统应用软件组成监控系统应用软件组成第8章 微机监控与综合自动化2对监控系统应用软件的基本要求对监控系统应用软件的基本要求（1）实时性好。）实时性好。（2）灵活性和适应性强。）灵活性和适应性强。（3）可靠性高。）可靠性高。（4）检测与控制精度高。）检测与控制精度高。第8章 微机监控与综合自动化3应用软件设计方法概述应用软件设计方法概述（1）模块化设计方法。）模块化设计方法。（2）分层设计法。）分层设计法。（3）结构化程序设计法。）结构化程序设计法。返回本节第8章 微机监控与综合自动化THANKYOUVERYMUCH！本章到此结束，本章到此结束，谢谢您的光临！谢谢您的光临！返回本章首页结束放映第8章 微机监控与综合自动化第第9章章微机远动系统的抗干扰措施微机远动系统的抗干扰措施9.1硬件抗干扰措施概述硬件抗干扰措施概述9.2软件的抗干扰设计软件的抗干扰设计9.3故障自动检测程序故障自动检测程序9.4远动装置的故障检测及诊断远动装置的故障检测及诊断9.5数据滤波程序数据滤波程序9.6变电站内的电磁兼容变电站内的电磁兼容9.7变电站抗电磁干扰的措施变电站抗电磁干扰的措施第8章 微机监控与综合自动化本章学习目标本章学习目标l l远动系统常采用的一些硬件抗干扰措施远动系统常采用的一些硬件抗干扰措施l l远动系统常采用的一些软件抗干扰措施远动系统常采用的一些软件抗干扰措施l l程程序序判判断断滤滤波波、中中值值滤滤波波、算算术术平平均均滤滤波波、一一阶惯性滤波和复合数字滤波阶惯性滤波和复合数字滤波l l故障自动检测程序设计方法故障自动检测程序设计方法l l针针对对变变电电所所的的干干扰扰分分析析方方法法及及所所采采取取的的一一些些措措施施返回本章首页第8章 微机监控与综合自动化9.1硬件抗干扰措施概述硬件抗干扰措施概述1供电系统的抗干扰措施供电系统的抗干扰措施为为了了防防止止从从电电源源系系统统窜窜入入干干扰扰，控控制制系系统统可可采采用用如如图图所所示的供电配置。示的供电配置。图中交流稳压器用来保证供电的稳定性，防止电源系统的过压图中交流稳压器用来保证供电的稳定性，防止电源系统的过压与欠压；隔离变压器可采用屏蔽层隔离以减小分布电容，提高与欠压；隔离变压器可采用屏蔽层隔离以减小分布电容，提高抗共模干扰的能力；低通滤波器滤去高频干扰，改善电源波形。抗共模干扰的能力；低通滤波器滤去高频干扰，改善电源波形。图9.1 抗干扰的供电配置返回本章首页第8章 微机监控与综合自动化2过程通道干扰及抗干扰措施过程通道干扰及抗干扰措施过过程程通通道道允允许许传传输输线线的的长长度度与与计计算算机机的的主主振振频频率率有有关关，按按照照经经验验公公式式计计算算：1MHz的的主主振振频频率率，允允许许信信号号传传输输距距离离为为0.5m；当当频频率率升升至至4MHz时时，允允许许距距离离为为0.3m。超超出出这这个个范范围围，即即作作长长线线处处理理。因因此此在在过过程程通通道道中中长长线线传传输输的的干干扰扰是是主主要要干干扰扰。为为了了保保证证长长线线传传输输的的可可靠靠性性，主主要要措措施施有有光光电电耦耦合、双绞线传输和阻抗匹配等。合、双绞线传输和阻抗匹配等。第8章 微机监控与综合自动化3印刷电路板及电路的抗干扰设计印刷电路板及电路的抗干扰设计（1）关于地线的处理：）关于地线的处理：（2）电源线的处理：）电源线的处理：（3）去耦电容的配置：）去耦电容的配置：（4）其他：）其他：第8章 微机监控与综合自动化图图9.2采用采用RC电路减少干扰电路减少干扰返回本节第8章 微机监控与综合自动化9.2软件的抗干扰设计软件的抗干扰设计1干扰对测控系统的影响干扰对测控系统的影响（1）干扰使数据采集的误差加大。（）干扰使数据采集的误差加大。（2）干扰使输出控）干扰使输出控制误差加大。（制误差加大。（3）数据受干扰发生变化。（）数据受干扰发生变化。（4）干扰使）干扰使程序运行失常。程序运行失常。2提高采样信号信噪比的措施提高采样信号信噪比的措施3软件冗余措施软件冗余措施4设置自诊断程序设置自诊断程序返回本章首页第8章 微机监控与综合自动化9.3故障自动检测程序故障自动检测程序常用的自检程序如下：常用的自检程序如下：1防止程序运行失常的措施防止程序运行失常的措施2RAM、ROM的自检程序的自检程序3A/D、D/A转换器的自检程序转换器的自检程序4面板显示装置的检查面板显示装置的检查5总线及插件自检总线及插件自检返回本章首页第8章 微机监控与综合自动化1防止程序运行失常的措施防止程序运行失常的措施（1）监视）监视CPU工作的定时计数器：工作的定时计数器：（2）设置软件陷阱：）设置软件陷阱：2RAM、ROM的自检程序的自检程序（1）ROM自检。自检。（2）RAM自检程序。自检程序。第8章 微机监控与综合自动化检检查查ROM最最常常用用的的方方法法是是采采用用校校验验和和法法。即即在在将将程程序序写写入入ROM时时，保保留留一一个个单单元元（一一般般是是最最后后一一个个单单元元）不不写写程程序序码码而而写写入入校校验验字字，使使ROM的的每每一一列列（即即字字节节的的各各位位