3-1 电力系统调度自动化实现的内容
一、采集电力系统信息并传送到调度所
RTU 信道 调度所
已知：电力系统主结线
电力设备的参数
确定：电力系统实时运行状态
采集：运行结构（YX）
运行参数（YC）
图3-20
教材第25页图2-1调度自动化系统的基本构成
1
1、远动装置传来的信息存在的问题
（1）有错误
例如 （检错，纠错）无法保证不出错
（2）精度不高：a)数据在采集加工环节往往经过多次转换,存在
误差，并有误差积累；
b)对YC数据来说存在数据不相容性，从而导致误差
：同时采样和顺序采样的概念
（3）不齐全：a)没传（运行参数繁多，但只传主要参数）；
b)现有技术手段无法获得（如变电站母线电压相角）。
2、信息处理的内容
（1）发现和纠正错误数据和信息；
（2）提高数据精度；
（3）补齐缺少的数据。
以上（1）、（2）、（3）是电力系统调度自动化的功能之一，
称为电力系统状态估计
（检错与识别、 加权最小二乘估计）
二、对远动装置采集的信息进行实时处理
2
顺序采样：就是发电厂和变电站的远动装置按
一定顺序逐个采集电力系统运行参数并逐个向
调度计算机传送
同时采样：就是在同一时刻把电力系统中所需
传输到调度计算机的被测量的值采集下来，并
以一定时间间隔周期性的重复上述动作
顺序采样易实现；
同时采样最科学不易实现。
3
同时采样的特点：
1同时性——从而是科学的
2数据处理困难，增加远动设备的投资（同时
采集的数据向调度计算机传递是一个接一个的，不能同时
传递，只能在远动装置中存储）
结论：电力系统调度自动化中不采用同时采
样
4
顺序采样的特点：
1向调度计算机输送的是测量值的时间序列（多个采
样点顺序采样，一个采样周期过后，又开始下一个采样周期，周而复始，
不停地进行，每个测量值都是在不同时刻采得的）
2顺序采样实现起来比较容易
3符合电力系统远动的顺序采样工作
4数据是不相容的，易造成误差（数据的不同时性，代入电
网导纳矩阵方程中进行计算，等式关系常不能满足而存在一定偏差）
结论：电力系统远动都是按顺序采样方式工作
5
三、作出调度决策
是否需要进行调节、控制，如何进行调节、控制
四、将调度决策送到电力系统去执行
五、人机联系
六、电力系统调度自动化的功能
1、电力系统监视和控制；
3、电力系统安全分析和安全控制；
5、电力系统潮流优化；
7、电力系统频率和有功功率自动控制；
9、电力系统经济调度控制；
2、电力系统状态估计；
4、电力系统稳定控制；
6、电力系统实时符合预测；
8、电力系统电压和无功功率自动控制；
10、电力系统负荷管理。
6
电力系统监视功能：是通过数据采集和监视
控制系统对电力系统运行状态进行在线建设
及对远方设备进行操作控制。
（监视控制功能是调度自动化系统的基本功能，分层的调度
自动化系统每层都有电力系统监视控制功能）
监视：是指对电力系统运行信息的采集、处
理、显示、告警和打印，以及对电力系统异
常或时光的自动识别；
控制：主要是指通过人机联系设备对断路器、
隔离开关、静电电容器组等设备进行操作的
开环性控制；
7
图3-21 频率和有功功率自动控制系统示意图
调度计算机
的调度决策
有功功率平衡
计算
火电厂间负荷
经济分配
水火电厂间负
荷经济分配
网损优化
联络线交换功
率
调度人员的
调度决策
发电厂运
行人员的
控制决策
频率和有功
功率调度控
制
远动终端
的调度终
端机
调度目标
频率质量
目标
经济运行
目标
安全运行
目标
离线计算
支持
负荷预测
长期水电
火电优化
调度
调度程序
开发校核
调度培训
调度计算机
的信息处理
检错和纠错
状态估计
发电厂有功功率
控制决策及制动
装置
厂内机组的有功功
率调节
机组开停机逻辑控
制
机组调速自动控制
厂内机制的经济组
合
厂内有功功率的经
济分配
发
电
厂
的
远
动
装
置
终
端
机
YX、YC
从变电站来
YX、YC
YK、
YT
8
调度计算机
的调度决策
最优无功潮流
和网损
安全监视（无
功限制）
调度人员的
调度决策
发电厂和
变电站运
行人员的
控制决策
电压和无功
功率调度控
制
远动终端
的调度终
端机
调度目标
电压质量
目标
经济运行
目标
安全运行
目标
离线计算
支持
调度计算机
的信息处理
检错和纠错
状态估计
发电厂有功功率
控制决策及制动
装置
发电机、调相机励
磁电流控制
无功补偿设备控制
改变调压变压器分
接头位置
发
电
厂
的
远
动
装
置
终
端
机
YX、YC
YK、
YT
图 3-22电力系统电压和无功功率自动控制系统示意图
9
调度计算机
的调度决策
安全分析和预
防性校正控制
紧急状态和恢
复状态安全控
制
事故诊断
事故处理专家
系统
调度人员的
调度决策
发电厂和
变电站运
行人员的
控制决策
安全调度控
制决策
远动终端
的调度终
端机
调度目标
安全运行
目标
电能质量
目标
经济运行
目标
离线计算
支持
调度计算机
的信息处理
检错和纠错
状态估计
发电厂有功功率
控制决策及制动
装置
机组解列和并列控
制
变电站断路器控制
机组有功、无功功
率控制
发
电
厂
的
远
动
装
置
终
端
机
YX、YC
YK、
YT
图 3-23电力系统安全控制系统示意图
10
3-2 远动及信息传输设备的配置及功能
远动装置概述
（序言）现代生活中有许许多多的大型工业生产系
统，比如电力系统、石油系统和铁路系统等，组成
大型工业生产系统的生产设备及生产部门都特别多，
且分散在广阔的地区。为了保证系统的正常工作，
构成系统的各部分必须由一个调度机构的统一指挥
下协调工作，采用专门的措施来克服相距遥远所带
来的困难。为了使调度机构随时了解系统的各个部
分在生产过程中的实际情况，并在此基础上做
出对生产过程进行指挥的策略，为了使调度工作既
实时性好，又可靠性高，必须借助远动技术实现强
有力的调度管理，致使远动技术得到了长足的发展。
11
所谓远动，就是应用远程通信技术，对远方的运行
设备进行监视和控制，以实现远程测量、远程信号、
远程控制和远程调节等各项功能。
远动是电网调度自动化系统的重要组成部分。
远动系统的主要任务是将厂站的实时运行信息送给
调度控制中心；把调度的控制、调节等命令送给厂
站执行。
遥信、遥测、遥控和遥调是远动的基本功能，这是
对完整地实现某一远程监控任务而言的。
远动系统应具备数据采集功能、数据传输功能、数
据处理功能以及人机联系功能等。
12
要实现电网调度自动化，首先要采集实时数
据，进行监视和控制，所以电网调度自动化
的基本组成部分是数据采集和监控系统，即
SCADA 系统。
在此基础上配以自动发电控制、经济调度控
制以及其他如安全监视、安全分析等功能构
成能量管理系统(Energy Management
System，EMS)。
13
由于远动系统是为调度控制中心提供实时数
据，实现对远方运行设备的监视和控制，因
此它是电力系统调度自动化的基础，是调度
自动化系统的一个重要组成部分。
14
远动终端(Remote Terminal Unit，RTU)是电
网监视和控制系统中安装在发电厂或变电站
的一种远动装置，简称 RTU。
RTU 采集所在发电厂或变电站表征电力系统
运行状态的模拟量和状态量，监视并向调度
中心传送这些模拟量和状态量，执行调度中
心发往所在发电厂或变电站的控制和调节命
令。
15
RTU 在电网监控系统中如图 所示
图3-24 电网监控系统简图
16
远动技术是一门综合性的应用技术，其基本原理包
括数据传输原理、编码理论、信号转换技术原理和
计算机原理等。
远动技术是调度管理和现代科学技术的产物，因此
其随着科学技术，特别是计算机技术的迅猛发展而
不断更新换代。
远动系统由厂站端、通道和调度端组成。工作模式
有循环式和问答式之分，但其硬件结构框架和数据
采集等软件模块并无实质性的差别，其主要差别在
通信软件模块。
RTU 信道 调度所
图3-25
17
远动装置功能
电力系统远动的主要任务是：
①将表征电力系统运行状态的各发电厂和变电所的
有关实时信息采集到调度控制中心；
②把调度控制中心的命令发往发电厂和变电站，对
设备进行控制和调节。
18
从发电厂和变电所发往调度控制中心的信息有
测量量和状态量等，
例如有功功率、无功功率、电压、电流、频率
和水库的水位等是测量量；
断路器或隔离开关的位置是闭合还是断开状态，
继电保护的继电器是否处于动作状态，自动
装置是处于投入还是退出工作状态等是状态
量。
用远程通信技术传送被测参量的测量值称为远
程测量，简称遥测(YC)。
对状态量进行远程监视称为远程信号，简称遥
信(YX)。
19
调度控制中心给发电厂或变电所发的远程命令有控
制命令和调节命令等。
当调度控制中心需要直接控制厂、站中的某些设备，
如断路器的合、分闸，发电机组的开、停等，就应
发出相应的控制命令。
这种对于具有两个确定状态的运行设备进行操作的
远程命令称为远程控制，简称遥控(YK)。
当调度控制中心需要对厂、站中的某些设备进行调
节，例如改变机组的有功出力，就可发出相应的调
节命令，用于改变机组有功调节器的整定位。
这种对于具有两个以上状态的运行设备发出的远程
命令称为远程调节，简称遥调(YT)。
20
遥测、遥信、遥控和遥调是远动系统的四项基本功能，在我
国常称之为四遥。
作为具体的远动装置，并非都具有四遥功能，有的只有遥测
和遥信，有的则兼有遥控和遥调，视需要而定。
随着科学技术的进步，远动系统的功能根据电力系统调度自
动化的实际需要还在不断地扩展，
例如为了便于分析电力系统的事故，远动装置可以按顺序记
录断路器事故跳闸的时间，这称为事件顺序记录；
也可以记录事故发生前后一段时间的遥测值，这称为事故追
忆。
在调度控制中心配有专用的调度监控计算机时，远动系统可
具有与计算机接口的功能。此外，还有电力系统统一时钟，
信息转发等。
同时，RTU 的当地功能有 CRT 显示，汉字报表打印，本机
键盘、显示器，RTU 自检与自调功能。
21
、远动装置的配置
（一）电力系统远动简介
1、硬件远动装置的构成及原理
可靠性要求：YK、YT > YC、YX
图3-26
调
制
器
发
送
机
信道
抗
干
扰
编
码
器
遥
测
遥
信
编
码
器
模
数
转
换
器
变
送
器
接
收
机
解
调
器
遥
测
遥
信
分
路
器
抗
干
扰
译
码
器
遥
信
显
示
遥
测
显
示
22
调
制
器
发
送
机
信道
抗 编
干 码
扰 器
接
收
机
解
调
器
同 步
遥控命令
编 码
遥调命令
编 码
遥控命令
复 合
时序部件
抗 译
干 码
扰 器
数码写入
寄 存 器
遥控命令
寄 存 器
遥调命令
寄 存 器
遥 控
执 行
遥 调
执 行
同 步时序部件
图3-27
23
在数字式远动系统中，传送的遥测量和遥信量都以数字方式表示。图 (a)是
遥测遥信部分。有功功率、无功功率、电压和电流等被测量先由电量变送器
变换为与之成正比的直流模拟电量，然后进入远动装置，由遥测编码器将模
拟量转换为数字量，按一定的格式进行编码。为了提高传输的可靠性，由信
道编码器为遥测数据添加监督码元，进行抗干扰编码。数字信号在信道中以
串行方式传送，故需经并串变换。为了使数字信号适合于在信道上传送，经
调制器把要传送的数字序列调制成交流电的频率或相位等。调制后的信号就
沿着信道传送到对方。遥信的情况与遥测类似，但遥信传送的是状态量。一
位二元制数可表示一个开关位置状态。一组遥信数据有若干位，可以表示若
干个开关位置状态。遥信编码器负责将状态量采集编码，其余环节则与遥测
相同。在接收端，把收到的已调制的信号解调，变换回数字序列。经串并变
换成为并行数据，再由信道译码器译码，按约定的抗干扰规则检验。如未发
现差错，就将遥测遥信数据分别输出给显示器或计算机等。
图3-28
24
图 (b)是遥控遥调部分。
当控制站需要遥控时，就发出遥控命令，指定被控对象的代号(如某号断路器)及
操作的性质(合闸或分闸)。
遥控命令由遥控编码器编码后，经信道编码器编码、并串变换和调制再送往信道。
被控站将收到的信号解调，经串并变换后由信道译码器译码检验。
由于遥控要操作断路器，关系重大，为了保证遥控的高度可靠件，通常都返送校
核，即控制站将遥控命令发给被控站，被控站收到此命令经抗干扰检验无误后并
不立即执行，而是将遥控命令暂存，同时将该命令返送给控制站。
经控制站核对与原发送的遥控命令完全一致时再发遥控执行命令。被控站只有在
收到遥控执行命令后，才将原收到的遥控命令付诸执行。
图3-28
25
当控制站需要遥调时，就发遥调命令，由遥调编码
器编码。遥调通常是给被调节的对象设置整定值，
再由被调节对象的调节器按整定值的要求进行调节。
遥调命令中应指定被调节对象的代号以及整定值的
数据。在被控站，如整定值需以模拟量形式送给调
节器，则对收到的数字式整定值进行数模转换。
遥调命令的发送和接收过程与遥控相似， 但一般认
为遥调对可靠性的要求不如遥控高。
所以，遥调大多不用返送校核，而是一步操作，即
被控站收到遥调命令，经检验无误后立即执行。
26
同步是数字通信系统的重要组成部分，在数字式远
动系统中，若干个码元组成一个远动字，若干个远
动字组成一个远动帧。发送端是按规定的节拍一个
码元一个码元、一个远动字一个远动字，一个远动
帧一个远动帧地逐个发送。因此接收端也必须以相
同的节拍逐个接收，亦即收发两端的码位、字和帧
应该保持同步，否则将会造成混乱甚至无法工作。
其中，RTU 原理框图如图所示。
27
RTU 原理框图如图所示
图3-29
28
远动装置的软件由一个主管理系统程序和多个子系统程序组成，
每个子系统中的运行相应于系统的软件，这些软件都包括一个主程
序和一个或多个中断服务程序。主控系统软件主要包括与子系统的
通信程序、与调度中心的通信程序、数据处理程序以及人机联系程
序。多个从系统运行各自的程序，主、从系统协调工作，共同完成
RTU 功能所指定的任务。其结构如图所示。
图3-30 29
2、微机远动的构成
RTU、MS组成：微机和远动功能软件
30
3、远动信息的传输方式
循环式（Cyclic Digital Transmission, CDT）：
以厂站RTU为主，周期采样，以约定顺序发送。
问答式（Polling）：
以调度端为主，调度端发出查询（召唤）命令，厂站端接
收命令并执行。
兼容方式（CDT-Poling, C-P）：
循环与问答兼容。
31
（二）远动装置的配置及功能
按调度端与厂站端远动装置数量关系分类：
1：1 1：N M：N（通常M=2）
1、远动主控机（调度端机）MS
传统的远动装置： 主站内1：1居多
采用微机远动后： 1：N
终端机数量多时： 2：N
大中型调度所（电网总调合省调）：M>=2
功能：“四遥”
2、远动终端机（厂站端机）RTU 厂站内
功能：信息采集和执行机构
32
3、远动转发机（Transformation Station, TFS）
分为调度端转发机和厂站转发机。
一般只用做单向转发，即只发YC、YX或只发YK、YT
只是在满足RTU功能的基础上增加转发功能
应用场合：1.梯级水电厂
2.火电厂群
3.枢纽变电站（电压等级多）
例：
S1~S6：6座梯级水电厂
在S4内设一套TFS，三个功能：
a)第4个梯级站的RTU；
b)6个梯级站的主控机；
c)向上一级调度所的主控机转发信息。
图3-31
33
（三）电力系统远动传输的主要信息
传递方向 类别 信息名称
厂站端
下级
调度中心
调度端
控制中心
遥测信息
线路潮流或电流
变压器潮流或电流
发电机的出力
负荷的有功无功功率
母线电压
变压器分接头位置
频率
功率角
水库水位
气象信息
遥信信息
断路器合、分状态
隔离开关的合、分状态
继电器和自动装置动作状态
发电机组开、停状态
发电机出力上、下限，变压器分、接头上、下限等设备状态
其他
时间顺序记录和各种报表
转发厂站送来的信息
对时信号
厂站端设备的某些限值数据和可变参数
调度控制中心要求执行任务的工作结果
34
传递方向 类别 信息名称
调度端
控制中心
厂站端
下级
调度中心
遥控信息
断路器操作命令
隔离开关操作命令
发电机组启动和停止的操作命令
接入和切除并联电容器、电抗器等的操作命
令
遥调信息
发电机有功出力的给定值
发电机无功出力的给定值
变压器分接头值
其他
对时信号
索取和查询各种信息命令
厂站远方诊断所需的信息
厂站远动装置软件的某些控制和计算所用参
数
35
四、信息传输系统
（一）远动通信
1、远动与载波电话复用电力载波通道
电话话路频率范围：
图3-32
36
