一种远动RTU及信道检测系统设计方法，确认RTU及信道监测系统的结构应为集散控制系统，即每个变电站各安装一台前端机；电力调度中心用一台工业控制计算机进行集中管理控制；应用了GSM系统的CSD数据通信方式实现现场主控单元与监控中心的双向数据通信；并将报警息利用短消息方式传输至管理人员手机中；CPU首先初始化；之后分别采集遥测，遥信，载频信道数据，然后根据相关原则进行故障判别；如果发现系统出现异常，则启动GSM通信模块将故障信息发送致后台监控中心。本发明专利技术的优点：用于监测RTU或其它设备电压电流情况。具有遥信、遥控功能，可对于RTU或其它设备进行遥控操作。操作过程中的数据存贮于数据库中以备查用。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及控制系统
，特别涉及了一种远动RTU及信道检测系统设计方法。
技术介绍
在变电站的运行过程中，需由远方的电力调度中心进行实时监控。将有关运行参数和状态信息通过信道，光纤电缆等，上传调度中心并将控制指令下发至变电站RTU中。但是在这一运行过程中，经常会出现由于某种原因使变电站与电力调度中心失去信号联系，在电力调度中心无法判断是变电站RTU运行出现错误导至RTU系统死机，至使数据无法上传，还是由于信道故障造成通信失败。因而给系统管理和安全生产造成影响甚至发生事故。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了精准地监测变电站相关设备，特提供了远动RTU及信道检测系统设计方法。本专利技术提供了一种远动RTU及信道检测系统设计方法，其特征在于所述的远动RTU及信道检测系统设计方法的方案确定确认RTU及信道监测系统的结构应为集散控制系统，即每个变电站各安装一台前端机。电力调度中心用一台 工业控制计算机进行集中管理控制；有下面四种通信方式可供米用[I]仍利用变电站原有的通信信道，即光缆或电缆等方式；[2]利用电话通信网络；[3]采用无线集群通信网络；[4]利用GSM公众无线移动通信网络； 上述通信方式中，第一种方式对RTU及通道一般故障可进行有效判断，但对RTU及通道同时故障或通道误码率高则无法判断，但比较实用、成本低且没有维护费用；第二种方式是一种可用的方式，但仍然是一种有线的传输方式，如果出现外力破坏和自然灾害造成电话线中断，同样会使系统无法正常工作。第三种，采用无线集群通信方式可以克服前两种方式的缺点，但需要建立通信基站，其通信距离受到发射功率的限制，建站费用高并涉及申请频点等工作，而且需花费很大精力对通信系统进行维护。第四种通信方式是建立在GSM公众无线移动通信网络基础上的通信方式，无需网络维护，可进行语音、数据和短消息等通信。这种通讯方式具有使用费用低，通信距离不受限制，通信效果稳定，数据传输可靠等特点。通过方案比较，只有将第一种方式和第四种通信方式分别进行研制，才能适合不同用户的需求。系统结构及工作原理利用远动通道本身实现故障检测系统结构如下图1 :此装置安装在RTU端，始终监听RTU的收通道，当收通道信号正常时，此装置处于监听状态，不影响RTU的正常通信。当收通道信号无载频时，信号电平低于-40DB，此装置甩开RTU发通道，并将RTU状态利用⑶T规约上发调度端。此装置可采集8路RTU的状态量和8路模拟量(0-30V)，并具有两路遥控；利用GSM通信实现故障监测系统结构如下图2整个系统由三大部分组成即安装于各变电站现场的前端机部分、后台监控中心系统和GSM无线公众通信系统；前端机完成对变电站各种遥测信号、遥信信号和载频信号的采集。当出现异常情况时通过GSM无线通信系统，将相关数据上传至后台监控中心，也可以接收由监控中心传来的各种指令和数据并进行相关操作。后台监控中心接收由前端机上传的现场数据，并可实现声光报警。可随时调取前端机工作状态和载频信道数据，向前端机发送各种操作命令，下载相关数据。GSM 无线移动通信系统 GSM (Global Sysent Mobilecommunication)为全球移动通信系统。是目前基于时分多址技术的移动通信体制中比较成熟，完善，应用最广泛的一种系统，目前是我国公众移动通信网的主要方式。该系统主要提供语音，短消息，数据等业务。基于数据业务和短消息的通信方式，可以做成传输各种检测，监控数据信号和控制命令的数据通信系统。目前在军事、国防、工业等领域，已开始用于远程监控，定位导航，个人通信终端等。由于我国目前已经建立了完`善的GSM公众移动通信网络，因而应用上述系统就无需再组建专用通信网络，也不需大量的系统维护费用。本系统主要应用了 GSM系统的CSD数据通信方式实现现场主控单元与监控中心的双向数据通信。并将报警息利用SIM短消息方式传输至管理人员手机中。由于采用GSM的CSD数据方式和SM短消息数据通信方式，因而本系统具有实时性强，自动数据处理功能完善，传输速度快，抗干扰能力强，兼容性好等特点。利用远动通道本身实现故障检测设计原理如图3此装置的核心是采用INTEL公司的N80C196KB16位单片机，通道管理部分利用AM7910芯片来检测通道的好坏，利用一个继电器实现通道的切换。数据采集部分完成YC和YX数据的采集。遥控执行部分可直接作用于RTU的交、直流电源或复位电路。数据接口部分可与RTU或其它装置接口，实现互相监视。面板显示部分可显示RTU的工作状态、通道状态、YX状态等。利用GSM通信实现故障检测前端机硬件及软件设计原理为了满足前述技术要求，确定前端机的结构如图4所示前端机主要以单片微处理器C8051F020为核心，在单片微处理器外围扩展了两个载频接口，一个八输入端口 12位的遥测信号接口，一个八输入端口的遥信输入接口。两个遥控开关输出端口，一个RS-232串行通信接口以及状态指示灯阵列。单片微处理器C8051F020是一款完全集成的混合信号系统级芯片，与8051指令集完全兼容。C8051F020是一款真正独立工作的片上系统，将C8051F020用于RTU及信道监测系统，可大量减少外围器件，充分发挥H)20的高速度特点，大大提高了系统的集成度。载频信道接口的功能是将载频信道数据经转换后读入单片微处理器。采用了两片FSK调制解调器芯片AM7910来实现对于上下行载频数据的转换。AM7910是一款专门用于低速串行模拟信道的FSK调制解调器芯片，其特点是支持CCITT V. 21，V. 23，Bell 103，Bell202规约，通信速率300— 2400bit/s。外围电路简单，利用外部跳线，就可实现多种规约，多种速率，多种工作方式选择。由于单片微处理器C8051F020有两个串行通信接口 UART，但其中之一已分配给了GSM通信模块使用。因此，上下载频两个通道只有一个串行通信接口可供使用。为满足上下载频通道的转换要求，采用了一片MCS-51系列单片机89C2051设计了一个串行/并行数据转换电路。这样一来，两个载频信道中，其中之一采用一片AM7910直接转换载频数据，并送Λ C8051F020的一个串行接口中。另外一个载频信道数据经ΑΜ7910转换后送入89C2051单片机的串行接口中，然后经89C2051进行预处理，并转换为并行数据，将并行载频数据送入C8051F020的并行接口中。载频信道原理图，如图5所示。对于遥测信号接口，要求其输入最高电压为±30V，而C8051F020单片微处理器的片内A/D转换器最高输入电压为+ 3V。对于+ 30V的输入电压，采用了电阻分压衰减电路，将+ 30V的输入电压降为+ 3V输入。而为了测量-30V的输入电压，设计了采用运算放大器进行反相放大，将一 30V的输入电压降低为+ 3V输入。两种电路设计在同一电路板上，用短路跳线方法进行切换正负输入。利用片内可编程放大器和相关软件，可实现0-30V ；0-15V ；0-7. 5V档位的自动切换，大大简化了测量工作，并且提高了测试精度。电平转换电路如图6所示。遥信信号接口中，采用了光电耦合器将输入遥信信号与本系统隔离，减少了外界干扰对于系统的影响。遥信接口电路，如图7所示。本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种远动RTU及信道检测系统设计方法，其特征在于：所述的远动RTU及信道检测系统设计方法的方案确定：确认RTU及信道监测系统的结构应为集散控制系统，即每个变电站各安装一台前端机；电力调度中心用一台工业控制计算机进行集中管理控制；有下面四种通信方式可供采用：[1]仍利用变电站原有的通信信道，即光缆或电缆等方式；[2]利用电话通信网络；[3]采用无线集群通信网络；[4]利用GSM公众无线移动通信网络；上述通信方式中，第一种方式对RTU及通道一般故障可进行有效判断，但对RTU及通道同时故障或通道误码率高则无法判断，但比较实用、成本低且没有维护费用；第二种方式是一种可用的方式，但仍然是一种有线的传输方式，如果出现外力破坏和自然灾害造成电话线中断，同样会使系统无法正常工作；第三种，采用无线集群通信方式可以克服前两种方式的缺点，但需要建立通信基站，其通信距离受到发射功率的限制，建站费用高并涉及申请频点等工作，而且需花费很大精力对通信系统进行维护；第四种通信方式是建立在GSM公众无线移动通信网络基础上的通信方式，无需网络维护，可进行语音、数据和短消息等通信；这种通讯方式具有使用费用低，通信距离不受限制，通信效果稳定，数据 传输可靠等特点；通过方案比较，只有将第一种方式和第四种通信方式分别进行研制，才能适合不同用户的需求；系统结构及工作原理：利用远动通道本身实现故障检测系统结构，安装在RTU端，始终监听RTU的收通道，当收通道信号正常时，此装置处于监听状态，不影响RTU的正常通信；当收通道信号无载频时，信号电平低于?40DB，此装置甩开RTU发通道，并将RTU状态利用CDT规约上发调度端；此装置可采集8路RTU的状态量和8路模拟量（0?30V），并具有两路遥控；利用GSM通信实现故障监测系统结构：整个系统由三大部分组成：即安装于各变电站现场的前端机部分、后台监控中心系统和GSM无线公众通信系统；前端机完成对变电站各种遥测信号、遥信信号和载频信号的采集；当出现异常情况时通过GSM无线通信系统，将相关数据上传至后台监控中心，也可以接收由监控中心传来的各种指令和数据并进行相关操作；后台监控中心接收由前端机上传的现场数据，并可实现声光报警；可随时调取前端机工作状态和载频信道数据，向前端机发送各种操作命令，下载相关数据；本系统主要应用了GSM系统的CSD数据通信方式实现现场主控单元与监控中心的双向数据通信；并将报警息利用SIM短消息方式传输至管理人员手机中；由于采用GSM的CSD数据方式和SIM短消息数据通信方式，因而本系统具有实时性强，自动数据处理功能完善，传输速度快，抗干扰能力强，兼容性好等特点；利用远动通道本身实现故障检测设计原理：采用INTEL公司的N80C196KB16位单片机，通道管理部分利用AM7910芯片来检测通道的好坏，利用一个继电器实现通道的切换；数据采集部分完成YC和YX数据的采集；遥控执行部分可直接作用于RTU的交、直流电源或复位电路；数据接口部分可与RTU或其它装置接口，实现互相监视；面板显示部分可显示RTU的工作状态、通道状态、YX状态等；利用GSM通信实现故障检测前端机硬件及软件设计原理：为了满足前述技术要求，确定前端机的结构：前端机主要以单片微处理器C8051F020为核心，在单片微处理器外围扩展了两个载频接口，一个八输入端口12位的遥测信号接口，一个八输入端口的遥信输入接口；两个遥控开关输出端口，一个RS?232串行通信接口以及状态指示灯阵列；单片微处理器C8051F020是一款完全集成的混合信号系统级芯片，与8051指令集完全兼容；C8051F020是一款真正独立工作的片上系统，将C8051F020用于RTU及信道监测系统，可大量减少外围器件，充分发挥F020的高速度特点，大大提高了系统的集成度；载频信道接口的功能是将载频信道数据经转换后读入单片微处理器；采用了两片FSK调制解调器芯片AM7910来实现对于上下行载频数据的转换；AM7910是一款专门用于低速串行模拟信道的FSK 调制解调器芯片，其特点是支持CCITT?V.21，V.23，Bell103，Bell202规约，通信速率300?2400bit/s；由于单片微处理器C8051F020有两个串行通信接口UART，但其中之一已分配给了GSM通信模块使用；因此，上下载频两个通道只有一个串行通信接口可供使用；为满足上下载频通道的转换要求，采用了一片MCS?51系列单片机89C2051设计了一个串行／并行数据转换电路；这样一来，两个载频信道中，其中之一采用一片...
【技术特征摘要】
1.一种远动RTU及信道检测系统设计方法，其特征在于所述的远动RTU及信道检测系统设计方法的方案确定 确认RTU及信道监测系统的结构应为集散控制系统，即每个变电站各安装一台前端机；电力调度中心用一台工业控制计算机进行集中管理控制；有下面四种通信方式可供采用 [1]仍利用变电站原有的通信信道，即光缆或电缆等方式； [2]利用电话通信网络； [3]采用无线集群通信网络； [4]利用GSM公众无线移动通信网络； 上述通信方式中，第一种方式对RTU及通道一般故障可进行有效判断，但对RTU及通道同时故障或通道误码率高则无法判断，但比较实用、成本低且没有维护费用； 第二种方式是一种可用的方式，但仍然是一种有线的传输方式，如果出现外力破坏和自然灾害造成电话线中断，同样会使系统无法正常工作； 第三种，采用无线集群通信方式可以克服前两种方式的缺点，但需要建立通信基站，其通信距离受到发射功率的限制，建站费用高并涉及申请频点等工作，而且需花费很大精力对通信系统进行维护； 第四种通信方式是建立在GSM公众无线移动通信网络基础上的通信方式，无需网络维护，可进行语音、数据和短消息等通信；这种通讯方式具有使用费用低，通信距离不受限制，通信效果稳定，数据传输可靠等特点；通过方案比较，只有将第一种方式和第四种通信方式分别进行研制，才能适合不同用户的需求； 系统结构及工作原理 利用远动通道本身实现故障检测系统结构，安装在RTU端，始终监听RTU的收通道，当收通道信号正常时，此装置处于监听状态，不影响RTU的正常通信；当收通道信号无载频时，信号电平低于-40DB，此装置甩开RTU发通道，并将RTU状态利用CDT规约上发调度端；此装置可采集8路RTU的状态量和8路模拟量(0-30V)，并具有两路遥控； 利用GSM通信实现故障监测系统结构整个系统由三大部分组成即安装于各变电站现场的前端机部分、后台监控中心系统和GSM无线公众通信系统； 前端机完成对变电站各种遥测信号、遥信信号和载频信号的采集；当出现异常情况时通过GSM无线通信系统，将相关数据上传至后台监控中心，也可以接收由监控中心传来的各种指令和数据并进行相关操作； 后台监控中心接收由前端机上传的现场数据，并可实现声光报警；可随时调取前端机工作状态和载频信道数据，向前端机发送各种操作命令，下载相关数据； 本系统主要应用了 GSM系统的CSD数据通信方式实现现场主控单元与监控中心的双向数据通信；并将报警息利用SIM短消息方式传输至管理人员手机中； 由于采用GSM的CSD数据方式和SIM短消息数据通信方式，因而本系统具有实时性强，自动数据处理功能完善，传输速度快，抗干扰能力强，兼容性好等特点； 利用远动通道本身实现故障检测设计原理采用INTEL公司的N80C196KB16位单片机，通道管理部分利用AM7910芯片来检测通道的好坏，利用一个继电器实现通道的切换；数据采集部分完成YC和YX数据的采集；遥控执行部分可直接作用于RTU的交、直流电源或复位电路；数据接口部分可与RTU或其它装置接口，实现互相监视；面板显示部分可显示RTU的工作状态、通道状态、YX状态等； 利用GSM通信实现故障检测前端机硬件及软件设计原理为了满足前述技术要求，确定前端机的结构前端机主要以单片微处理器C8051F020为核心，在单片微处理器外围扩展了两个载频接口，一个八输入端口 12位的遥测信号接口，一个八输入端口的遥信输入接口 ；两个遥控开关输出端口，一个RS-232串行通信接口以及状态指示灯阵列； 单片微处理器C8051F020是一款完全集成的混合信号系统级芯片，与8051指令集完全兼容；C8051R)20是一款真正独立工作...
【专利技术属性】
技术研发人员：王家同，顾晓华，高永俊，佟玲，刘聪，张成，
申请(专利权)人：辽宁省电力有限公司营口供电公司，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：
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