远动终端装置rtu的设计.docx

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远动终端装置rtu的设计

摘要

电力远动终端RTU系统是电力调度自动化系统的核心部分，是计算机、数据信息通信、状态自动检测等技术相互协调配合形成的能够对电力供配电各环节进行实时监视和控制的综合智能操作系统。

在分析电力特性参数测量和计算方法的基础上，对电力远动终端RTU系统的拓扑结构进行详细的分析总结。

电力远动终端RTU大大提高电力系统自动化调度与管理水平，保障供配电系统高效稳定的运行。

本文首先对时下RTU的应用和现状展开了论述，使用TI公式的TMS320LF3407A芯片结合CAN总线设计出了符合要求的系统结构，使系统的响应速度更快，测量精度更准。

具有运算能力强，处理速度快以及工作可靠的特点。

最后文章采用C语言编程调试，结果进一步验证了高速、高精度、可靠的特点。

关键词：

电网监控、远动终端RTU、DSP

Abstract

PowerfarmoveterminalRTUsystemisthecoreoftheelectricpowerdispatchingautomationsystemof,isacomputer,datainformationcommunication,thestatetobeautomaticdetectiontechnologytocoordinatewellwitheachothertoformofpowersupplyanddistributionthelinkstoreal-timemonitoringandcontrolofcomprehensiveintelligenceoperationsystem.Ontheanalysisofthecharacteristicparametersofelectricpowermeasureandcalculationmethodsofthefoundation,onthefarendRTUsystempowermovethetopologicalstructureofadetailedanalysisofthesummary.PowerfarmoveterminalRTUgreatlyimprovetheautomationofelectricpowersystemsschedulingandmanagementlevel,ensurethesupplysystemfortheoperationofthehighefficiencyandstability.

ThispaperfirstonthecurrentapplicationandcurrentsituationofRTUonthispaper,anduseoftheformulaTMS320LF3407AwithTIchipsCANbusdesignedtomeettherequirementsofsystemstructure,makethesystemresponsespeedfasterandmoreaccuratemeasurementaccuracy.Hastheoperationability,processingspeedandreliablecharacteristic.AtlastthispaperadoptstheCprogramminglanguagetesting,theresultsfurtherverifiedhighspeedandhighprecisionandreliable.

Keywords:

gridmonitoring,farmoveterminalRTU,DSP

第一章绪论………………………………………………………………………….3

1.1国内外RTU发展现状………………………………………………………………3

1.1.1国外RTU的发展现状……………………………………………………3

1.1.2国内RTU的发展现状……………………………………………………3

1.2论文主要内容………………………………………………………….5

第二章RTU系统方案的构建……………………………………………………6

2.1电力参数的测量……………………………………………………………………6

2.1.1交流电参量的采样方法…………………………………………………6

2.1.2采样点数的选择…………………………………………………………7

2.1.3基于快速傅立叶变换FFT的电量测量原理……………………………8

2.1.4频率的测量………………………………………………………………9

2.1.5电流、电压的测量………………………………………………………9

2.1.6电功率、功率因数的测量………………………………………………10

2.2RTU的基本功能…………………………………………………………11

2.3微处理器的选择……………………………………………………………12

2.3.1数字信号处理器的主要特点……………………………………………12

2.3.2DSP芯片的选取…………………………………………………………13

2.3.3锁相环同步及频率采样电路……………………………………………13

2.4通信方式的实现…………………………………………………………14

2.5系统的总体方案……………………………………………………………15

第三章RTU系统的硬件电路设计……………………………………………17

3.1信号测量模块的电路设计…………………………………………………17

3.1.1电压和电流采集电路……………………………………………………18

3.1.2锁相环同步及频率采样电路……………………………………………20

3.1.3开关量与脉冲量的采集…………………………………………………21

3.2通信主控模块的电路设计……………………………………………………22

3.2.1CAN接口电路……………………………………………………………23

3.2.2串行通信接口电路………………………………………………………24

3.2.3显示和键盘接口电路……………………………………………………25

3.2.4LF2407A的EEPROM扩展及SRAM电路的设计…………………………26

第四章RTU系统的软件设计……………………………………………………28

4.1系统软件的总体设计思想…………………………………………………28

4.2信号测量模块的软件设计…………………………………………………28

4.2.1A/D转换子程序的设计…………………………………………………30

4.2.2频率测量程序的设计……………………………………………………30

4.3通信主控模块的软件设计…………………………………………………31

4.3.1CAN接口子程序的设计…………………………………………………32

4.3.2人机接口子程序的设计…………………………………………………34

4.4数据测试结果与分析………………………………………………………35

第五章结论………………………………………………………………………37

致谢……………………………………………………………………………38

参考文献………………………………………………………………………39

第1章绪论

1.1国内外RTU的发展与现状

1.1.1国外RTU的发展现状

对于变电站自动化监控系统，很多国家都做了大量的研究工作，目前各在电网计机监控系统方面多采用分层分布开放式系统结构，该系统是把电厂的各项功能，按分层分布处理的原则由功能模块和接口模块组成计算机分布系统，整个系统统一协调，合理分工，最佳运行管理。

因此，这种分布开放式系统完全满足高效率、高利用率、最大灵活性、良好的兼容性以及安全可靠和抗干扰能力强的要求。

西门子公司于1985年在德国汉诺威正式投运其第一套变电站自动化系LSA678，至1993年已有300多套同类型的系统在德国本土及欧洲其他国家不同电压等级的变电站投入运行，至1995年，该公司在中国也陆续得到十几个工程项目，基本上是110kV城市变电站。

LSA678系统的结构有全分散式和集中与分散相结合两种类型。

ABB公司的变电站自动化综合系统SCS100,在芬兰生产，用于中、低压变电站。

SC200在瑞典生产，用于高压变电站。

还有GEHarris的D10D20m25D200;费希尔-罗斯蒙特（F-RSOEMOUNT）的ROC产品系列包括R0c-300系列通用RTU有ROC306，ROC312；另外MOTOROLA公司也开发自己的RTU产品，但他们的产品主要为自己公司的SCADA系统提供服务。

1.1.2国内RTU的发展现状

国内变电站综合自动化的研究工作开始于80年代中期。

自20世纪90年代以来，变电站自动化技术一直是我国电力行业的热点技术之一目前全国已投入运行的35-500kV变电站约20000座，而且每年新增变电站的数量约为3%~5%.

据有关资料获知，我国开始投运的变电站计算机监控系统与远动系统完全是彼此独立、互不相关的，数据各自分别采集，信息不能共享，硬件设备重复设置，重复投资。

后来设计的站内监控系统已把站内监控与远动功能结合在一起，可向几个不同级别的调度中心发送各自所需的远动信息，所有遥测、遥信信息集中采集。

其主要发展阶段为:

1.80年代及以前，是以RTU为基础的远动装置及当地监控为代表。

该类系统实际上是在常规的继电保护及二次接线的基础上增设RTU装置。

此类系统称为集中RTU模式，目前在一些老站改造中仍有少量使用。

在这个阶段内的RTU采用常规电量变送器方式，各待测模拟量通过变送器模拟运算转换为直流信号，采用直流采样技术，对来自变送器的直流信号采样并进行简单的标量/工程量转换。

2.90年代初期，单元式微机保护及按功能设计的分散式微机测控装置得以广泛应用，保护与测控装置相对独立，通过通信管理单元能够将各自信息送到后台或调度端计算机，采用集中方式管理。

这个阶段内的RTU采用微机交流采样技术，以微处理器为核心，对电网的电流、电压进行直接交流采样，经软件运算获得各种电气量。

其特点是采样中间环节少，精度高，稳定性好。

目前在电网中投运的RTU基本上都采用了这种技术。

3.90年代中期，随着计算机技术、网络及通信技术的飞速发展，采用按间隔为对象设计保护测控单元，各种分散式变电站自动化系统相继研制成功和投入运行。

采用分层分布式的系统结构，形成真正意义上的分层分布式自动化系统。

这个阶段内的RTU是在现有的RTU的基础上正在研制的新一代的分布式RTU。

其特点是融站内监控功能、信号采集、远动功能以及保护信息为一个统一整体的综合自动化系统，这也是我国变电站自动化技术发展的方向。

目前在我国电力行业实际使用的RTU有多种类型，但主要有两类，一是集中式微控制型RTU,另一种为分布式、多CPU的RTU。

集中控制式RTU的主要特点是用一个CPU管理所有RTU的工作，价格便宜，但有严重缺陷，如：

标准化程度低，很难与其他家的产品兼容；结构单一，扩展性差：

CPU重，因而容易造成系统