交流采样.pptx
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1、交流采样技术东北电力科学研究院宋进良 一、内容提要 1、交流采样的原理 2、远动规约简介 3、数据修约 4、校验规范及管理第一部分 交流采样原理 交流采样测量装置的定义交流采样测量装置是将工频电量量值电流、电压、频率经数据采集、转换、计算的各电量量值(电流、电压、有功功率、无功功率、频率、相位角和功率因数等)转变为数字量传送至本地或远端的装置。交流采样测量装置:采用交流采样测量技术的远动终端设备、智能化单元、厂站测控单元、功角测量装置、高压检测设备、保护测量一体化装置等测量控制装置。P/Udc直流采样RTUQ/UdcU/UdcI/Udc主站系统U(t)I(t)直流模拟量直流模拟量直流模拟量直流
2、模拟量 数字量P、Q、U、IA/D远动通讯规约交流采样RTU测量单元中央通讯单元 数字量 P、Q、U、I 内部通讯协议U(t)I(t)主站系统 数字量1、2、3、4远动通讯规约变电站数字通信线调度中心直流采样交流采样 交直流采样对比 交流采样:测量精度高、速度快,准确度完全取决于其内部采样模块及数据处理模块的速率和精度。直流采样:受变送器的精度和稳定性的影响。准确度取决于变送器的准确度及A/D转换的精度。现场常见交采装置现场常见交采装置应用现状交流采样测量装置是厂站自动化系统中的测量部分,因其直观的数字显示、准确的测量量值、数字技术的应用已广泛应用于各发供电企业;它代替了传统的电测量指示仪表和
3、变送器,在电力系统中的应用越来越广泛。自动校验方法交流采样RTU测量单元中央通讯单元 数字量 P、Q、U、I 内部通讯协议U(t)I(t)主站系统 数字量1、2、3、4远动通讯规约交流采样校验装置显示单元通讯通讯第二部分远动规约简介远动规约(协议)远动规约(协议)远动规约(协议)是在远动系统中,为了正确地传送信息,必远动规约(协议)是在远动系统中,为了正确地传送信息,必须有一套关于信息传送顺序、信息格式和信息内容等约定。这一套约须有一套关于信息传送顺序、信息格式和信息内容等约定。这一套约定称为规约(协议)。定称为规约(协议)。在国际上有多种远动规约,从传输远动信息的方式上归结为两种:在国际上有
4、多种远动规约,从传输远动信息的方式上归结为两种:一种是循环数据传输方式一种是循环数据传输方式 Cyclic Digital Transmit(CDT)一种是询问方式也叫问答方式一种是询问方式也叫问答方式 Polling远动规约(协议)的特点远动规约(协议)的特点 CDTCDT方式,远动设备将远动信息按约定的先方式,远动设备将远动信息按约定的先后次序排列并依次循环向调度中心发送。后次序排列并依次循环向调度中心发送。PollingPolling方式,其特点是由调度中心主站端方式,其特点是由调度中心主站端主动地按顺序依次主动地按顺序依次“询问询问”各厂站的信息;厂站各厂站的信息;厂站远动设备仅在被受
5、到主站端远动设备仅在被受到主站端“召唤召唤”时,才能够时,才能够“回答回答”即送出自己的信息。即送出自己的信息。遥信:主要是指远程测试开关的当前状态,如是否合闸,是否储能等。遥测:主要是指远程遥测线路上的电压、电流、功率等量值。遥控:主要是指对远程的一些设备进行远程控制。遥调:主要是指对远程的设备进行远程调试。交采自动校验中常见规约PollingPolling工作方式与自动检定工作方式与自动检定 Polling方式为问答式,即主站问,从站答。Polling方式通讯规约种类较多,各规约之间虽有区别,但一段工作方式类似。主站RTU问答IEC870-5-103IEC870-5-103规约简介规约简介
6、本标准提供了继电保护设备(或测控设备)的信息接口规范。本标准适用于将继电保护和测量控制功能组合在一个设备内,只有一个通讯口的设备的信息接口,以及继电保护和测量控制功能分别由不同设备完成其功能的设备的信息接口。本规约属于问答式规约。在任何情况下,子站都不准主动向主站发送信息。交流采样检测系统通讯交流采样检测系统通讯交流采样交流采样校验装置校验装置交流采样交流采样RTURTUIPIP地址地址装置地址装置地址端口号端口号遥测点号遥测点号型号型号技术指标技术指标端口号端口号COM口口 上位机软件上位机软件标准装置厂家标准装置厂家RTURTU厂家厂家RS232RS485103103规约报文格式简介规约报
7、文格式简介1固定帧长帧格式启动字符10H控制域(C)地址域(A)帧校验和(CS)结束字符(16H)2可变帧长帧格式启动字符68H长度L长度L(重复)启动字符68H控制域(C)地址域(A)链路用户数据(可变长度)帧校验和(CS)结束字符(16H)控制域的定义:备用 0 1 PRM启动报 文位 0 帧计数位 FCB 要求访问位 ACD帧计数有效位 FCV数据流控制位 DFC23222120 功能码初始化:主站:1060036316子站:1020032316主站:107a037d16子站:68151568280305810403a0030241424220202020200b42050b1f16召唤
8、1级用户数据:主站:105a035d16子站:68121268280302810103a05a0100000d00ab74220200fd16召唤2级用户数据:主站:105b035e16子站:680a0a68080303010203a0907017cb16报文实例功能码序号帧类型功能帧计数有效位FCV的状态0发送/确认帧复位通信单元01-2-3发送/确认帧传送数据14发送/无回答帧传送数据05-6-7发送/确认帧复位帧计数位08-9请求/响应帧010请求/响应帧召唤1级数据111请求/响应帧召唤2级数据112请求/响应帧召唤保护测量值-继电保护设备向控制系统传送的帧中功能码的定义:功能码序号帧
9、类型功能0确认帧确认1确认帧链路忙、未收到报文2-5-备用6-7-制造厂和用户协商定义8响应帧以数据响应请求帧9响应帧无所召唤的数据10-备用MODBUS简介 以下例子是读取17号从站模出点0107-0109的状态。应答数据高字节在前。107是555,108是0,109是100。第三部分 数据修约测量误差及其表示方法1绝对误差及其表示法绝对误差定义为测量结果与被测量的真值的差值。由于真值A0是一个理想值,是不可知的。实际应用时,常用精度高一级的标准器具的示值作为实际值来代替真值。与绝对误差大小相等、符号相反的量值称为修正值。2相对误差 定义为绝对误差与读数值的百分比。3引用误差 定义为绝对误差
10、与测量仪器满度值的百分比。准确度等级与误差极限 交流采样测量装置的误差计算,规定使用引用误差概念计算其误差。目前常用的交流采样设备有0.1,0.2,0.5,1.0等多个等级 等级指数 0.1 0.2 0.5 1.0误差极限0.1%0.2%0.5%1.0%交流采样设备按下列规定进行修约等级指数 0.1 0.2 0.5 1.0修约间距 0.01 0.02 0.05 0.1数据修约方法 1 1、按末位数为、按末位数为1 1的整数倍修约(的整数倍修约(RTURTU等级为等级为0.010.01级、级、0.10.1级、级、1 1级等)级等)确保保留的位数确保保留的位数 要保留的下一位数与要保留的下一位数与
11、5 5比较比较 (1 1)55进位进位 (2 2)55舍去舍去 (3 3)=5=5 看当前位(奇数进位,偶数舍去)看当前位(奇数进位,偶数舍去)例:数据例:数据 1.046 0.083 2.997 1.055 1.0451.046 0.083 2.997 1.055 1.045 修约修约 1.05 0.08 3.00 1.06 1.04 1.05 0.08 3.00 1.06 1.04 数据修约方法 2 2、按末位数为、按末位数为2 2的整数倍修约(的整数倍修约(RTURTU等级为等级为0.020.02级、级、0.20.2级、级、2 2级等)级等)确保保留的位数确保保留的位数 看保留位看保留位
12、 (1 1)偶数:后面数舍去)偶数:后面数舍去 (2 2)奇数)奇数 a.a.奇数后有数,进位。奇数后有数,进位。b.b.奇数后为奇数后为0 0,修约后取最近能被,修约后取最近能被4 4整除的数值。整除的数值。例:数据例:数据 0.016 0.049 2.030 1.088 0.0110.016 0.049 2.030 1.088 0.011 修约修约 0.02 0.04 2.04 1.08 0.02 0.02 0.04 2.04 1.08 0.02 数据修约方法 3 3、按末位数为、按末位数为5 5的整数倍修约(的整数倍修约(RTURTU等级为等级为0.050.05级、级、0.50.5级、级
13、、5 5级等)级等)确保保留的位数确保保留的位数 看保留位和下一位看保留位和下一位,舍在一起记为a,(1 1)a a 25 25,舍去。,舍去。(2 2)a a 7575,进位。,进位。(3 3)25a75,25a75,变为变为5.5.例:数据例:数据 0.247 1.369 2.786 0.215 0.2750.247 1.369 2.786 0.215 0.275 修约修约 0.25 1.35 2.80 0.20 0.30 0.25 1.35 2.80 0.20 0.30 举例分析RTU精度:0.5级 计算修约误差二次标准值二次测量值修约误差(%)0.008A0.000A-0.15-0.1
14、55.000A5.003A?866.06W866.78W0.100.10计算RTU误差:=数据修约:0.060 0.05 第四部分校验规范及管理 引用标准交流采样测量装置检验规范和作业指导书 Q/GDW 1402006 交流采样测量装置运行检验管理规程 GB/T 137292002 远动终端设备 DL/Y 6301997交流采样远动终端技术条件 适用范围适用范围 本规程适用于国家电网公司系统中各电力调度、生产、试验以及从事交流采样技术的科研、设计、制造等单位。接入电网运行的发电厂、变电所(不论管理形式和产权归属)、小电网等的交流采样测量装置的运行检验管理应遵守本规定。电力系统使用的交流采样测量
15、装置,在出厂前应按照规程规定项目进行检验并出具检验报告。验收应邀请对该装置有调度管辖权的调度机构技术人员参加。检验的过程、方法、设备、环境及人员资质应符合相关标准、规定,供货厂家应该提供检验方法和真实、详细的检验记录,并由验收各方签字后存档。为便于检验,交流采样测量装置应具有维护监视接口并带有校验接口。出厂检验投运前检验交流采样测量装置在完成现场安装调试投入运行前,必须经有资质的检验机构进行检验,检验项目按规程规定。投运前检验采用虚负荷检验方法进行。对规程规定的检测点应进行全部的检验,检验合格率全合格的产品方可投入使用。周期检验(1)已经投入运行的交流采样测量装置,按投运日期制订周期检验计划,
16、确定检验时间。(2)检验宜结合一次设备检修进行。(3)测量点检验率应为100%,对不合格测量点的装置应进行调整,调整后仍不合格的检验装置应及时更换。周期检验项目1、外观检查2、电流基本误差3、电压基本误差4、有功基本误差5、无功基本误差6、超越定值传送7、通道监视8、信息交换9、响应时间 检验条件 正常情况下,检验环境条件宜不超过下列范围:a、环境温度:+15C+35Cb、相对湿度:25%75%c、大气压力:86kPa 106kPa基本检验设备a、数字万用表;b、多功能标准表或现场校验仪;c、标准校验装置;d、钳形电流表。标准检验装置的要求标准装置一般应提供与交流采样测量装置的通讯接口,以实现
17、对不同通信规约的交流采样测量装置的各工频电量的自动校验,校验数据应能保存及导出。必须具备自动检验功能;必须具备自动检验功能;必须具备自动检验功能;必须具备自动检验功能;必须具备灵活、便利的手动校验功能;必须具备灵活、便利的手动校验功能;必须具备灵活、便利的手动校验功能;必须具备灵活、便利的手动校验功能;提供相应的数据管理软件功能;提供相应的数据管理软件功能;提供相应的数据管理软件功能;提供相应的数据管理软件功能;原始记录数据应提供多种数据导出功能;原始记录数据应提供多种数据导出功能;原始记录数据应提供多种数据导出功能;原始记录数据应提供多种数据导出功能;标准检验装置的检定标准检验装置应定期送上
18、一级计量检定部门进行检定,其检定周期为一年。校验交流采样测量装置时所用标准装置应符合国家对计量器具制造的相关校验交流采样测量装置时所用标准装置应符合国家对计量器具制造的相关 要求,要求,其主要技术指标应符合表其主要技术指标应符合表1 1和和2 2 的规定。的规定。表表1 1 校验交流采样测量装置的标准装置校验交流采样测量装置的标准装置被检测量装置的等级指数被检测量装置的等级指数0.10.10.20.20.50.51.01.0标准检验装置的等级指数标准检验装置的等级指数0.020.020.050.050.10.10.20.2 标准装置的技术指标标准装置的技术指标标准装置的等级指数标准装置的等级指
19、数0.020.020.050.050.10.1电压、电流稳定度(电压、电流稳定度(%)0.010.010.020.020.050.05功率稳定度(功率稳定度(coscos=1=1和和0.50.5)0.010.010.020.020.050.05表表2 2 标准检验装置的稳定度标准检验装置的稳定度 标准仪表应有足够的标度分辨力,使所取得的数值等于或标准仪表应有足够的标度分辨力,使所取得的数值等于或高于被测量准确度等级的高于被测量准确度等级的1/51/5。检验方法1、交流采样测量装置检验工作应严格按照国家、行业及电网公司有关电业安全工作规程执行。确保工作票制度、工作许可制度、工作监护制度、工作间断
20、和转移及终结制度的执行,按安全操作步骤要求开展工作。2、维护终端或当地显示装置及主站上读到的数据是经过超越定值判断后的数据,检验开始前应把超越定值设置为零,以保证数据的刷新频率和数据的准确度。外观检查交流采样测量装置的外壳上应有明显的标志和符号,且符合国家标准有关规定:包括制造厂家或商标、制造厂的产品型号和名称、出厂编号、准确度等级、被测量范围、辅助电源值、被测量种类和线路数、试验电压等。绝缘电阻测量绝缘电阻测量 选用相应电压级别的绝缘电阻表测量,测量时间不少于5s。测量整机对地绝缘电阻时,对弱电回路应采取防护措施,如短接有关电路等。交流采样测量装置正常试验大气条件下的绝缘电阻的应符合下表的要
21、求。绝缘电阻的要求绝缘电阻的要求额定绝缘电压Ui绝缘电阻要求(M)60 V5 M (用250V绝缘电阻表)60 V 5 M (用500V绝缘电阻表)注:与二次设备及外部回路直接连接的接口回路绝缘电阻采用Ui 大于60V的要求。基本误差的检验基本误差检验采用虚负荷方法进行。离线(虚负荷)校验 使用标准校验装置(标准源)对现场运行的交流采样测量装置实施在离线状态下的虚负荷校验。这种方法适用于对新投入运行的交流采样测量装置校验、亦适用于周期校验时对基本误差的全面校验。在线(实负荷)校验 使用标准测量装置对现场运行的交流采样测量装置实施在运行工作状态下的实负荷在线测量比较。这种方法适用于比较当前运行状
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