请简述电气化铁道牵引供电系统的基本要求 简述电气化铁道牵引供电回路5篇

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请简述电气化铁道牵引供电系统的基本要求 简述电气化铁道牵引供电回路篇1

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第 22 卷第 3 期 2002 年 3 月

电 力 自 动 化 设 备

electric power automat ion equipment 63 电气化铁道牵引变电站 自动化系统若干问题探讨

宋立业, 朱振青, 宿小猛

(西安交通大学 电气工程学院, 陕西 西安 710049)摘要: 简要介绍了当前我国高速电气化铁路保护的发展情况, 分析了设计牵引变电站自动化系统 的必要性及其系统结构模式, 介绍了设计牵引变电站自动化系统时在通信管理、显示功能处理等方 面的问题, 提出了相应的解决方案。指出了牵引变电站自动化系统的设计要符合变电站自动化系 统的发展方向, 充分利用自动化系统的资源。关键词: 电气化铁道;牵引变电站;自动化系统 中图分类号: tm 76;tm 文献标识码: b 文章编号: 1006-6047(2002)03-0063-02 0 引言

近年来, 我国电气化铁路的建设发展迅速, 由电 气化铁路所承担的铁路运量已接近我国铁路总运量 的 4 成 [1]。但由于牵引供电系统的负荷特性与电力 [ 2] 系统的负荷特性有很大差距 , 牵引网的工作条件 比电力网更复杂、恶劣, 因此牵引网的故障频繁, 由 此产生的停电给铁路运输产生很大的影响。变电站自动化系统在电力系统中得到广泛的应 用, 并取得了良好的效果[ 3, 4] , 同时也为牵引变电站 自动化系统的设计和生产奠定了理论和实践基础。本文主要探讨牵引变电站自动化系统中关于系统结 构模式、网络通信及显示功能等几个方面的问题。

的实时性, 可以构成双网络通信结构。一条网络用于 传递录波数据, 另一条用于传递其它通信数据。c.变电站监控管理层通过监控管理机完成对 整个变电站系统的监控和管理功能, 通过串行口与 通信处理层通信, 根据通信处理装置提供的实时数 据, 完成显示、统计计 算、报表、查询、打印 等功能。对无人值班变 电站的自动化系统可不 设监控管理 机, 但要在通信网络中添加自动灭火、防盗报警和网 络打印机等装置。网络打印机在远方修改定值、保 护动作时分别打印定值、报警信息和录波数据。牵引变电站自动化系统的结构模式如图 1 所示。1 牵引变电站自动化系统的结构模式

随着变电站自动化系统的发展, 分层分布式的 系统结构不但满足 iec 关于变电站自动化系统的技 术规范, 还具有节约大量电缆和用地面积, 简化二次 闭锁回路, 减轻施工和调试工作量等优点, 已成为变 电站自动化系统的发展方向。牵引变电站自动化系 统的结构宜采用分层分布式结构, 整个系统可 分 3 层: 间隔层, 通信处理层和变电站监控管理层。各层 的功能如下: a.间隔层一般采用插件式或单元式结构, 随一 次设备分布, 完成模拟量、开关量的采集及保护和控 制功能。间隔层包括馈线保护装置、变压器保护装 置、电容器保护装置、备用电源自动投入装置、电压 无功控制装置等。馈线保护和变压器保护装置能测 量电流、电压、功率、频率及各次谐波分量等。b.通信处理层接受来自间隔层的各种数据, 整 理后发送给监控管理层或通过 modem 与远方调度通 信。间隔层装置与间隔层装置、通信处理层与间隔层 装置通过网络连接进行通信。当间隔层装置提供故 障录波功能时, 由于录波数据量过大, 为了保证通信

收稿日期: 2001-12), 男, 辽宁 阜新 人, 硕士, 从 事变 电站 自 动化系统研究;朱振青(1942), 男, 河北 辛集 人, 硕士, 从 事电 力市 场 及变电站自动化系统的研究。

discussion on automation system for electrified railway traction substation song li2ye, zhu zhen2qing, xiu xiao2meng( jiaotong university, 710049, china)abstract : the development of protection for high 2speed electrified railway is briefly necessity of designing automation system for electrified railway and its system structure mode are problems existing in communication management and display funct ion of automation system are introduced and their solutions are words: electrified railway;traction substation;automat ion system 1

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《电气化铁道供电系统》复习题及答案－（电气学院吴命利）

1、用一句话来描述电气化铁路牵引负荷的特点？ 答：波动剧烈的大功率单相不平衡非线性负荷。

2、交直交动车组同传动交直传动电力机车相比电气负荷有何特点？

答：（1）负荷功率大；

（2）功率因数高；

（3）谐波含量低；

（4）能全功率范围再生制动。

3、干线铁路有哪几种供电制式？

（1）直流制（dc3kv，dc1500v）；（2）低频单相交流制（15kv，）；（3）工频单相交流制（50/60hz，25kv）

4、我国干线电气化铁路采用何种制式？

25kv工频（50hz）单相交流制

5、电气化铁道从可靠性要求看是电力系统的几级负荷？

一级负荷

6、电气化铁道从供电系统角度如何保证供电可靠性？

（1）牵引变电所采用两回独立进线；（2）牵引变电所采用2台主变压器，固定备用；（3）分区所可以实现越区供电。

7、交流牵引网有哪几种供电方式？

（1）直接供电方式；（2）带回流线的直接供电方式；（3）吸流变压器供电方式；（4）自耦变压器供电方式；（5）同轴电缆供电方式

8、高铁牵引网采用何种供电方式？它有何好处？

答：全并联at供电方式。

牵引网阻抗低，输送功率大，供电臂距离长，能有效降低对外界电磁干扰。

9、牵引网额定电压是多少？正常工作范围是多少？

25kv，20～。

10、我国高铁牵引变电所间距是多少？

50～60km。

11、我国高铁牵引变电所进线电压等级是多少？

多为220kv，郑西客专有2个所采用330kv。

12、我国高铁主要采用哪种接线的牵引变压器？

答：单相（单相三绕组）接线和单相组合式v/x接线。

13、牵引变电所二次设备额定电压为什么比牵引网额定电压高10％？

答：变压器二次侧额定电压是空载时的电压，之所以高10％是为了保证在有负荷电流时，抵消阻抗产生的电压损失，使列车能获得接近额定值的平均电压。

14、变电所防雷设备有哪些？

答：避雷器，避雷针，抗雷圈

15、变电所如何补偿机车的无功功率？

答：在牵引母线上安装并联补偿电容器组。

16、并联补偿电容支路为何要串联一定电感值的电抗器？

答：（1）抑制合闸冲击；（2）防止谐波放大。

17、高铁接触悬挂有哪几种型式？

答：（1）简单链型悬挂；（2）弹性链型悬挂；（3）复链型悬挂。

18、我国高铁主要采用何种接触网选挂型式？

答：弹性链型悬挂。

19、接触线补偿下锚的目的何在？

答：给接触线施加恒定张力，自动补偿线索的热胀冷缩，保持接触线弹性均匀。

20、我国高铁接触线采用何种型号？张力施加多大？

答：cumg150，27kn。

21、我国新建高速铁路在车网电气匹配方面出现了哪些新问题？如何有效解决？

答：（1）车网高次谐波谐振；

（2）车网电压振荡、牵引封锁。

改进机车车辆的控制，改善其电气负荷特性，地面采取适当抑制措施。

22、目前有哪几种自动过分相技术。

答：（1）车载断电自动过分相；（2）柱上开关自动过分相；（3）地面自动过分相。

23、采用动车组不分闸地面自动过分相对高铁有什么好处？

答：缩小动车组停电时间，减少牵引力损失，避免掉速，有利于高速行车。

24、新型选相真空开关用在地面自动过分相上有何优点？

答：可以选相位分合闸，抑制牵引网暂态过电压，减少动车组电气暂态冲击。

25、我国电气化铁路如何运营管理？

答：铁道部运输局设供电部，铁路局设供电处，基层单位为供电段；调度中心设有电力调度。

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电气化铁道

电气化铁道（electric railway）采用电力牵引的铁路。又称电气化铁路。在电气化铁道上，运行电气列车（由电力机车牵引的列车和电动车组），在铁路沿线设有向电力机车和电动车（以下简称电力机车动车）供电的电力牵引供电系统（参见电力牵引供电系统）。

用电力机车作基本牵引力的铁道。由电力机车和电力供应系统两个主要部分组成。

电气化铁道的电源来自国家电网。国家电网的高压交流电送到铁路的牵引变电所，进行第一次降压，送到轨道上空的接触网。机车从接触网上获取电流后，在机车内进行第二次降压并整流成直流电（也可在牵引变电所内整流），用以驱动直流电动机。电动机带动机车轮轴转动，机车就可牵引车厢前进。

电气化铁道发展很快，已成为今天最现代化的铁道。其主要特点是：（１）电力机车效率高。采用火力发电的效率是蒸汽机车的4倍；如用水力发电，效率为蒸汽机车的10倍。（２）功率大。20世纪末最大功率电力机车可达10000马力以上（中国使用的韶山型电力机车功率为5700马力），是蒸汽机车的４倍，内燃机车也难以比拟。由于牵引能力很强，在运输繁忙的铁道上采用，可以缓和运输的紧张情况。（３）加速快和爬坡能力强，特别适用于山区铁路。此外，电力机车不污染环境，司机劳动条件好，旅客在旅途中也可免受煤烟和废气困扰。

技术经济优越性 电力机车动车本身不带原动机和燃料，比功率（单位重量功率）大，与内燃机车和内燃动车相比，在相同或相近的持续牵引力（以单轴计）下持续速度高一倍以上，牵引相同重量的列车可以实现更高的额定最高速度（或称最高运营速度），而且恒功速度范围宽，电制动功率也大，所以起、制动和加、减速性能也均较优越。电力牵引这种快跑、多拉的特性能更充分地满足铁路运输对提高行车速度、增加列车重量和加大行车密度的综合要求，从而更加有利于：大幅度提高旅客运输的旅行速度和高附加值商品运输的送达速度；组织煤炭、建材、粮食等大宗货物的高效、快捷的重载直达运输；发挥速度优势，不断推出运输新产品，拓广铁路运输的营销范围，增强其在运输市场上的竞争实力。特别轨道交通与高速公路、航空运输协调发展的“运输走廊”，吸引大中城市间和市郊运输的大量客流转乘高速和快速电气列车，可以明显改善人们的旅行条件、缓解交通堵塞、减少大气污染、节省石油及土地等有限资源。这种超越上述企业效益的重大国民经济效益和社会效益，在唤醒发达国家的政府和社会对铁路公益性的再认识，为铁路发展获取资金和支持方面，起了重要的作用。

电气化铁路虽然一次投资较大，但是电气化后完成的运量大，运输收入多，运输成本低，所需投资能在短期内得到偿还清（视运量大小，一般为5年～10年，有的只需2年～3年）。运输成本的降低，主要是电力机车动车直接利用外部电源、构造简单、摩擦件少、购置费低、使用寿命长，因而包括能源费、维修费、折旧费的机务成本低；机车车辆周转快，设备利用率高；客运电力机车动轴少、轴重轻，由提速而增加的工务成本也较少；空调客车、冷藏车日起触网供电，较加挂发电车节省费用和运力。

现代电气化铁路的组成 现电气化镇路除电力牵引供电系统和电力机车动车外，还应包括对供电设施集中监控的远动系统。牵引供电设施分布在铁路沿线，运行管理复杂，早在20世纪50年代末和60年代初，国际上即开始研制并采用远动装置。随着电子技术的飞速发展，特别是计算机技术的引入，远动装置已逐步形成能日臻完善的系统（电力牵引供电系统的子系统）。远动系统的功能可归纳为“四遥”，即遥控、遥信、遥测和遥调。采用微机远动系统，可及时掌握供电设施的运行状态、节省人力和实现无人操作，防止误传指令和误操作，提高牵引供电的可靠性，保证运输安全。

电气化铁路成机务设施，除通常意义下的电力机车机务段外，还应有集机车、车辆于一体的电动车组运用和检修基地。

列车运行控制系统的发展是采用车上与地面信号相结合，以车上信号为主的控制方式。这就要求机务和动车组运用检修基地适应这种机电一体化的情况，配备相应的检修设备和技术力量，并加强与电务部门的合作。

我国电气化铁路abc

自从2003年1月注册为本网站后，开始接触“牵引供电技术论坛”，对感兴趣的主题发了些回帖，学了不少东西，受益非浅。前几天无意中看了“发帖排行”，未曾想排到了第二，还从“初级用户”，变成了“贵宾”，感谢坛主的关照。这几天整理资料，找到1篇讲稿，那是去年仲夏应济南铁路局邀请，为该局《领导干部安全管理知识培训班》讲课的底稿，不知是否有人感兴趣？今天发一帖，算是对网站坛主的谢意。同时，也借此机会对济南局的同行给与我的热情款待，表示衷心的感谢！

讲稿内容共分三个部分：电气化铁路的基础知识、牵引供电系统与其他部门的关系和人身安全。今天先贴第一部分，谬误之处，请不吝指正。

我 国 电 气 化 铁 路 a b c

郑州铁路局 l c w

我国第一条电气化铁路始建于宝成线宝鸡~凤州段，全长91km，于1961年8月正式通车，至今已40余年，截止2002年底全国电气化铁路营业里程已达18336km，涵盖郑州、北京、成都等11个铁路局，伴随着已开工的郑州~徐州电气化工程建设，济南铁路局即将步入电气化铁路的运营，成为电气化铁路的新成员。

我国电气化铁路采用工频单相交流电力牵引制，额定电压25kv。牵引动力为电能，牵引供电设备将国家电力系统输送的电能变换为适合电力机车使用的形式，电力机车则完成牵引任务，因此牵引供电设备和电力机车是电气化铁路的两大主要装备，铁路其他装备和基础设施应与之相适应。

一、电气化铁路的基础知识

（一）牵引供电系统简介

将电能从电力系统传送给电力机车的电力装置的总称叫电气化铁路的供电系统，又称牵引供电系统，主要由牵引变电所和接触网两大部分组成。牵引变电所将电力系统输电线路电压从110kv（或220kv）降到，经馈电线将电能送至接触网；接触网沿铁路上空架设，电力机车升弓后便可从其取得电能，用以牵引列车。牵引变电所所在地的接触网设有分相绝缘装置，两相邻牵引变电所之间设有分区亭，接触网在此也相应设有分相绝缘装置。牵引变电所至分区亭之间的接触网（含馈电线）称供电臂。

牵引供电回路是由牵引变电所——馈电线——接触网——电力机车——钢轨——回流联接——（牵引变电所）接地网组成的闭合回路，其中流通的电流称牵引电流，闭合或断开牵引供电回路会产生强烈的电弧，处理不当会造成严重的后果。通常将接触网、钢轨回路（包括大地）、馈电线和回流线统称为牵引网。

牵引供电设备的检修运行由供电段负责，牵引供电系统的运行调度则由供电调度负责。供电调度通常设在分局和铁路局调度所。

1、牵引变电所

牵引变电所的任务是将电力系统三相电压降低，同时以单相方式馈出。降低电压是由牵引变压器来实现的，将三相变为单相是通过变电所的电气接线来达到的。

牵引变压器（主变）是一种特殊电压等级的电力变压器，应满足牵引负荷变化剧烈、外部短路频繁的要求，是牵引变电所的“心脏”。我国牵引变压器采用三相、三相——二相和单相三种类型，因而牵引变电所也分为三相、三相——二相和单相三类。

随着技术水平的提高，我国干线电气化铁路已推广使用集中监视及控制的远动系统，牵引变电所将逐步实现无人值班，直接由供电调度实行遥控运行。

2、接触网

接触网是沿铁路沿线架设的特殊电力线路，电力机车受电弓通过与之滑动摩擦接触而授流，取得电能。所以两者均应保持良好的工作状态。

受电弓的运动状态是很复杂的，影响因素也很多。为了保证对其良好的供电，接触网结构本身应做到：

（1）接触线距钢轨面的高度应尽量相等，定位点及跨中与受电弓中心相对位置符合要求；

（2）接触悬挂应有较均匀的弹性和良好的稳定性；

（3）良好的绝缘性能；

（4）适应气象条件的变化并能保持上述特性不应有很大的变化；

（5）接触网结构应力求轻巧简单，做到标准化，方便施工和运行维修；

（6）零部件标准化，轻便，耐腐蚀，可靠性高，（7）接触线应有足够的耐磨性；

（8）主导电回路通畅。

（二）接触网的悬挂方式

架空式接触网主要由接触悬挂、支持装置、定位装置和支柱基础四大部分组成。前三部分带电，与支柱（或其它建筑物）接地体之间用绝缘子隔开。

1、接触悬挂

通常，接触悬挂由承力索、吊弦、接触线和补偿装置组成，即链形悬挂。补偿装置的作用是在环境温度变化时，使接触线、承力索的张力保持恒定。承力索和接触线下锚方式均采用补偿装置的叫全补偿，仅接触线采用补偿的称半补偿。支柱处吊弦采用简单吊弦或弹性吊弦的分别为简单链形悬挂或弹性链形悬挂。

目前我国干线电气化铁路正线大都采用全补偿简单链形悬挂，站线则多为半补偿简单链形悬挂。

只有接触线的悬挂称简单悬挂，一般都采用补偿方式，只在机务段库线、厂矿专用线等少数场合采用。

接触悬挂沿线路架设，为了满足机械受力方面的要求而分成一个一个单独的锚段，锚段与锚段的相互过渡结构称为锚段关节，通常有绝缘（四跨）锚段关节和非绝缘（三跨）锚段关节之分，前者亦称电分段锚段关节，后者则为机械分段锚段关节。锚段与锚段之间的电气联接用电联接线（三跨）或隔离开关（四跨）完成。

2、支持装置

支持装置用以支持接触悬挂并将其负荷传给支柱或其他建筑物，其结构随线路情况而变化。区间主要为腕臂结构；站场则视股道数量、线路情况、支柱所在位置等因素而选用软横跨、硬横跨或腕臂结构，以软横跨为主，高速铁路则采用硬横梁；隧道和桥梁（下承桥）等大型建筑物处又要视具体情况而作设计，必要时采用特殊结构。

3、定位装置

定位装置包括定位器和定位管，其作用是保证接触线与受电弓的相对位置在规定范围内，并将接触线的水平张力传给支柱。

4、支柱基础

支柱用来承受接触悬挂和支持装置的负荷，并将接触悬挂固定在规定高度。支柱有钢柱和钢筋混凝土柱两种。前者立在用钢筋混凝土浇成的基础上，基础埋在路基内；后者则直接埋在路基中。桥梁（上承桥）通常采用钢柱，其基础在桥墩上预留。

支柱上还装有接地装置，与钢轨回路接通，起到保护作用。下锚支柱上还装有补偿装置，并设拉线装置。

（三）接触网的供电分段

为了保证安全供电和灵活运用，接触网在结构上设有供电分段。

如前所述，在牵引变电所和分区亭所在地的接触网设置的分相绝缘装置为分相电分段；在同一供电臂内设置的电分段为同相电分段，如区间和站场之间（纵向），站场内的货物线、装卸线、段管线,枢纽内场与场之间等（横向）。

同相电分段的结构为四跨锚段关节，或采用分段绝缘器+三跨锚段关节结构。

分相电分段的结构，早期为八跨（两个四跨迭加）锚段关节式，后来为分相绝缘器+三跨锚段关节所代替。近年来，随着列车速度的不断提高，锚段关节式分相结构由于其弹性好、硬点小，受电弓过渡平滑等优点，在提速区段和高速区段又逐步采用。必须指出，电力机车在通过分相绝缘装置时，要“断电”通过，即在通过前将主断路器断开，滑行通过后，再闭合主断路器继续运行，否则会引起强烈电弧，造成相间短路，甚至烧断接触网线索。

（四）接触网的供电方式

我国电气化铁路均采用单边供电方式，即牵引变电所向接触网供电时，每一个供电臂的接触网只从一端的牵引变电所获得电能（从两边获得电能则为双边供电，可提高接触网末端网压，但由于其故障范围大、继电保护装置复杂等原因尚未有采用）。复线区段可通过分区亭将上下行接触网联接，实现“并联供电”，可适当提高末端网压。当牵引变电所发生故障时，相邻变电所通过分区亭实现“越区供电”，此时供电范围扩大，网压降低，通常应减少列车对数或牵引定数，以维持运行。

1、直接供电方式

如前所述，电气化铁路采用工频单相交流电力牵引制，单相交流负荷在接触网周围空间产生交变电磁场，从而对附近通信设施和无线电装置产生一定的电磁干扰。我国早期电气化铁路（如宝成线、阳安线）建设时，处于山区，地方通信技术不发达，铁路通信采用高屏蔽性能的同轴电缆，接触网产生的电磁干扰影响极小，不用采取特殊防护措施，因此上述单边供电方式亦称为直接供电方式（简称tr供电方式）。随着电气化铁路向平原和大城市发展，电磁干扰矛盾日显突出，于是在接触网供电方式上采取不同的防护措施，便产生不同的供电方式。目前有所谓的bt、at和dn供电方式。从以下的介绍中可以看出这些供电方式有一个共同特点，即在接触网支柱田野侧，与接触悬挂同等高度处都挂有一条附加导线。电力牵引时，附加导线中通过的电流与接触网中通过的牵引电流，理论上讲（或理想中）大小相等、方向相反，从而两者产生的电磁干扰相互抵消。但实际上是做不到的，所以不同的供电方式有不同的防护效果。

2、吸流变压器（bt）供电方式

这种供电方式，在接触网上每隔一段距离装一台吸流变压器（变比为1:1），其原边串入接触网，次边串入回流线（简称nf线，架在接触网支柱田野侧，与接触悬挂等高），每两台吸流变压器之间有一根吸上线，将回流线与钢轨连接，其作用是将钢轨中的回流“吸上”去，经回流线返回牵引变电所，起到防干扰效果。

由于大地回流及所谓的“半段效应”，bt供电方式的防护效果并不理想，加之“吸——回”装置造成接触网结构复杂，机车受流条件恶化，近年来已很少采用。

3、自耦变压器（at）供电方式

采用at供电方式时，牵引变电所主变输出电压为55kv，经at（自耦变压器，变比2:1）向接触网供电，一端接接触网，另一端接正馈线（简称af线，亦架在田野侧，与接触悬挂等高），其中点抽头则与钢轨相连。af线的作用同bt供电方式中的nf线一样，起到防干扰功能，但效果较前者为好。此外，在af线下方还架有一条保护（pw）线，当接触网绝缘破坏时起到保护跳闸作用，同时亦兼有防干扰及防雷效果。

显然，at供电方式接触网结构也比较复杂，田野侧挂有两组附加导线，af线电压与接触网电压相等，pw线也有一定电位（约几百伏），增加故障几率。当接触网发生故障，尤其是断杆事故时，更是麻烦，抢修恢复困难，对运输干扰极大。但由于牵引变电所馈出电压高，所间距可增加一倍，并可适当提高末端网压，在电力系统网络比较薄弱的地区有其优越性。

4、直供+回流（dn）供电方式

这种供电方式实际上就是带回流线的直接供电方式，nf线每隔一定距离与钢轨相连，既起到防干扰作用，又兼有pw线特性。由于没有吸流变压器，改善了网压，接触网结构简单可靠。近年来得到广泛应用。

综上所述，早期电气化铁路均采用直接供电方式，为避免和减少对外部环境的电磁干扰，研发了bt、at和dn供电方式，就防护效果来看，at方式优于bt和dn方式，就接触网的结构性能来讲，dn方式最为简单可靠。随着通信技术的快速发展，光缆的普遍应用，通信设施及无线电装置自身的防干扰性能大为增强，考虑到接触网的运行可靠性对电气化铁路的安全运行至关重要，所以通常认为，一般情况下dn供电方式为首选，在电力系统比较薄弱的地区，经过经济技术比较，可采用at供电方式，bt供电方式则尽量少采用或不采用。本人认为，这是近三十年来我国电气化铁路供电方式发展和应用的实践过程中总结出来的普遍看法，同样也要接受今后的实践检验，不断总结提高。

(五)电力机车简介

我国电气化铁路采用的电力机车大多数为可控硅整流器电力机车，其结构简单、牵引性能好、运行可靠、维修方便，而且各项经济技术指标较高，所以被广泛采用。电力机车工作时，受电弓从接触网获得高压单相交流电能，经过变压器降压和整流器整流，把高压交流电变成低压直流电供给牵引电动机使用。目前，国产主型电力机车为ss（韶山）型，ss1、3、4、6、6b、7和7b型均为客货两用型，近年来随着列车提速和高速铁路的发展，研制开发了ss7c、7d、7e、ss8和ss9型客运电力机车，以及dj型（交—直—交）客运电力机车。此外，我国还先后引进过法（6y、6g、8k）、日（6k）、德（dj1）和前苏联（8g）等国的电力机车。

有关电气化铁路的基础知识简单介绍到这里。根据铁道部关于郑~徐电气化改造工程初步设计批复意见，郑州、济南铁路局管内的郑州~徐州电气化铁路牵引供电系统采用远动装置；济南局文庄牵引变电所采用单相变电所，主变为220kv单相牵引变压器；郑州局圃田牵引变电所采用三相变电所，主变为110kv三相y/δ接牵引变压器；郑~徐间其余牵引变电所采用三相——二相变电所，主变为近年来新开发的110kv三相v/v接牵引变压器；接触网采用全补偿简单链形悬挂（正线）和半补偿简单链形悬挂（站线），分相绝缘装置为锚段关节式；济南局刘庄~北东闸、郑州局商丘西~兴隆庄间站场采用硬横梁方案，以满足列车最高运行速度200km/h的要求；供电方式为dn方式；客运机车为ss9型，货运机车为ss4型。

主要课程：电工电子技术、机械制图、机械基础、c语言程序设计、微机计算机原理、电机拖动基础、变流技术、机械车辆、牵引电机电器、机车电子电路、制动机、机车控制与线路、机车牵引与运用、机车三项设备、城市轨道交通与地铁、铁道供电系统。

就业方向：毕业生毕业后可到电气化铁道的运营、管理及施工部门，城市轨道交通的运营、管理及施工部门，电力机车的生产企业，以及一般的厂矿企业从事技术和生产工作。就业岗位群：

1．从事电气化铁路企业的电力调度工作。

2．从事变配电所、接触网等部门的生产、运营、检修和管理工作。

3．从事城市轨道交通牵引供电专业的生产、运行管理。

4．从事铁路及城市轨道交通牵引供电工程的施工与管理。

5．从事电气化铁道供电设备检修与维护工作。

6．在各类电力企业担任施工、运行维护工作的高级管理技术人员。

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1、控制开关：是控制回路的控制元件，由运行人员直接操作，发出合、分闸命令脉冲，使断路器隔离开关分合闸，实现对断路器、隔离开关的距离控制。

2、中央信号：事故音响信号、预告音响信号、全所公用的光子牌信号等合称为中央信号。

3、重复动作：第一个事故出现时的音响信号解除之后，灯光信号未未复归之前，也就是第一个故障未排除之前，又出现不正常工作状态，中央信号装置要求发出音响及灯光信号。

4、牵引变电所综合自动化技术：是将牵引变电所的二次设备经过功能的组合和优化设计，利用先进的计算机技术，现代电子技术、通信技术和信号处理技术，实现对牵引变电所的主要设备和馈线、接触网的自动监视、测量、控制和保护以及与调度通信等综合性的自动化功能。

1、控制电路：牵引变电所中，完成断路器、隔离开关等高压开关电器分、合闸任务的电气回路。

2、远动控制：由电力调度通过微机集中控制操纵高压断路器和隔离开关分合闸，改变各变电所的运行方式，也称为遥控。

3、距离控制：在牵引变电所主控室中，通过控制开关对电器进行操作控制，又称所内控制，手动、自动。

4、操作电源：变电所中为二次设备供电的电源，称为操作电源。操作电源的供电应十分可靠，保证正常和故障情况下都不间断供电。操作电源有直流和交流两种。

1、简述直流系统的基本要求

答：变电所一次电路正常带电运行时，直流系统有额定电压输出，保证各种正常操作和监视。变电所一次电路停电时，直流系统仍要求有额定电压输出，保证送电前的各种操作和监视。变电所一次电路发生短路故障时，直流系统的输出电压和容量应满足保护装置动作及断路器事故分闸的要求。牵引变电所正常或事故情况下，均应保证各类直流负荷的电压在允许的范围内。

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1绪论

概述

电能是现代工业的动力心脏，供电的可靠性和电能质量的好坏直接关系到企业的切身利益。为了提高供电可靠性和电能质量，现在电力系统中普遍采用了远动装置，用于集中监视和控制系统的运行状况。运动装置的发展经历了以下几个不同阶段。

在早期，调度中心没有办法及时地了解和监视各厂站设备的运行情况，更谈不上对各厂站的设备进行直接控制。各站供电系统的设备运行情况，各条线路的电流、电压、功率等情况调度中心都不能及时掌握，调度员和各个变电站的联系主要是电话，每天由各变电站值班人员定时用电话向调度员报告本站的电流、电压、功率等数据，调度员需要根据情况汇总、分析，花费很长时间才能掌握全厂供电系统运行状态的有限信息。由于电力系统是实时变化的，就这些信息来说已经属于“历史”的了。调度员只能根据事前通过大量人工计算得到的各种系统运行方式，结合这些有限的“历史”性信息，加上个人的经验，选择某种运行方式，再用电话通知各个变电站值班人员进行调整控制。一旦发生事故，也不能及时了解事故现场情况，及时进行事故处理，需要较长的时间，才能恢复正常运行。显然，这种落后的“远动”方式直接影响供电企业的安全经济运行。

第二个发展阶段是远动技术的采用。安装于各个变电站的远动装置，采集各车间的负荷情况，各线路电流，电压，功率等实时数据，以及各开关的实时状态，然后通过控制电缆传给调度中心并直接显示在调度台的仪表和模拟屏上。调度员可以随时看到这些运行参数和全系统运行方式，还可以立刻“看到”开关等设备的事故跳闸（模拟屏上相应的图形闪光）。调度中心可以有效地对全厂供电系统的运行状态进行实时的监控。调度员还可以在调度中心直接对某些开关进行投入和切除的操作。这种布线逻辑式的远动装置的采用，使电力系统可以实现最基本的遥测、遥信、遥控的功能。

第三个发展阶段是电子计算机在工业控制系统中的应用。现代企业生产规模越来越大，对电能质量及供电可靠性的要求越来越高，人们对系统运行的经济性也越来越重视。全面解决这些问题，就需要对大量数据进行复杂的分析和计算。监控系统需要装备类似人的“大脑”的设备，这就是电子计算机。远动系统基本原理

远动系统的功能

远动系统是指对广阔地区的生产过程进行监视和控制的系统,他包括对必需的过程信息的采集、处理、传输和显示、执行等全部的设备与功能.构成远动系统的设备包括厂站端远动装置,调度端远动装置和远动信道.远动系统的核心是数据采集与监视控制系统。

在电力系统中，远动系统应用最为广泛，技术发展也最为成熟。作为电力行业的专用自动化系统，远动系统有着信息完整、提高效率、正确掌握系统运行状态、加快决策、能帮助快速诊断出系统故障状态等优势，现已经成为电力调度不可缺少的工具。它对提高电网运行的可靠性、安全性与经济效益，减轻调度员的负担，实现电力调度自动化与现代化，提高调度的效率和水平中方面有着不可替代的作用。

远动系统在铁道电气化远动系统上的应用较早，在保证电气化铁路的安全可靠供电，提高铁路运输的调度管理水平起到了很大的作用。在铁道电气化系统的发展过程中，随着计算机的发展，不同时期有不同的远动系统产品，同时我国也从国外引进了大量的远动系统产品与设备，这些都带动了铁道电气化远动系统向更高的目标发展。

在远动系统中，主要的执行装置是rtu（remote terminal unit），rtu是一种远端测控单元装置，负责对现场信号进行监测和控制。与常用的可编程控制器plc相比，rtu通常要具有优良的通讯能力和更大的存储容量，适用于更恶劣的温度和湿度环境，但是在运算和编程能力上比较差。由于rtu对环境的适应能力，使得rtu产品在远动系统中得到了大量的应用。

随着微机综合保护装置的越来越广泛的应用，越来越多的微机综合保护装置应用到了远动系统中，微机综合保护装置是用于测量、控制、保护、通讯一体化的一种经济型保护；针对配网终端高压配电室量身定做，以三段式无方向电流保护为核心，配备电网参数的监视及采集功能，可省掉传统的电流表、电压表、功率表、频率表、电度表等，并可通过通讯口将测量数据及保护信息远传远动系统主机，方便的实现电网自动化。远动系统配置基本模式 1.点对点配置

主站与子站之间通过专用的传输链路相连接的一种配置 2.多路点对点配置

控制中心或主站,通过各自的传输链路相连接的一种配置.3.多点星型配置

控制中心或主站与多个子站之间相连接的一种配置 4.多点共线配置

控制中心或主站通过一公共链路与多个子站相连接的一种配置 5.多点环形配置

所有站之间的通信链路形成环路,控制中心或主站可以通过两条不同的路径于每一子站通信.分层分布式综合自动化系统“四遥”一般集保护、测量、控制于一体，有完善的scada功能，其结构如图1所示:

图1 分布式系统结构示意图

本系统中由测控装置、线路保护装置、变压器保护装置采集站内信息, 通过lon网送往前置机, 前置机分别通过高速局域网和rs-232送往操作员站和调度中心，同时前置机又可接收操作员站和调度中心下发的控制命令和对时命令。

由此可见，该系统是通过前置机与调度中心进行直接联系的，该前置机采用amx实时多任务操作系统（real time operating system），它可以调度一切可利用的资源完成实时监视和控制任务，提高计算机系统的使用效率，满足对时间的限制和要求。其远动上行和远动下行任务软件流程图如图2、3所示。

图2 运行上行任务软件流程图

图3 远动下行任务流程图

随着电力系统运行水平和管理水平的提高，越来越多的新建变电站和老站需要上微机综合自动化系统以达到无人值守的目的，远动在系统中的重要性越来越突出。随着现代通信技术的发展和在电力系统中的应用，远动技术将向着高速率、大容量的方向发展，工业电视监视技术和远动技术的结合，将使传统的“四遥”变为包括“遥视”在内的“五遥”更好地为电力生产和管理服务。为了保证整个安全监控系统的可靠性，在远方站和主站端分别采用不停电电源，以及主站端采用双机备用切换系统。为保证信息传输的可靠性，需采用双通道备用。为适应电力系统调度管理中采用分层控制的方式，远动信息网也采用分层式结构，以保证有效地传输信息，减少设备和通道投资。

远动系统的结构和组成

微机远动系统由三大部分组成：调度所的远动设备，为调度端设备，或称主站设备；变电所端的远动设备rtu（即远方终端设备），为执行端设备，或称子站信道，主要是调制解调器等传输系统。

图 远动系统原理框图

图 4 给出了远动系统原理框图。

1、调度端

调度端能实现计算机远动系统最主要的人-机界面部分的主要调度操作，调度端接收rtu送来的实时远动信息，经过译码后还原处被测量的实际大小值和被监控对象的实际状态，显示在调度室的crt上和调度模拟屏上，也可以按要求进行打印输出。另外调度员通过键盘或鼠标操作，可以输入遥控和遥调命令，调度端按规约组装出遥控信息字和遥调信息字向rtu传送。根据调度端的设备配置，可分为单机调度端、多机调度端、双机备用调度端和网络调度端。

2、执行端

执行端是位于远距离调度端对现场实现监测和控制的装置。它接收和处理现场信息经转换后送来的模拟量、脉冲量和开关量，并将上述信息经过转换后的各种数字信息按规约编码成遥测信息字和遥信信息字，向调度端传送。rtu还可以接受调度端送来的遥控信息字合遥调信息字，经译码后还原处遥控对象为每一空置执行机构回路提供继电器的1-2对常开或常闭节点；为每一调节执行机构回路提供继电器的1-2对常闭节点；为每一调节执行机构回路输出控制信号，输出信号为可调直流电压、可调脉冲或可调脉冲宽度有三种形式中的任一种。随着微型计算机技术的发展，在rtu中采用多cpu的分布式处理技术，使各功能模块化，有利于提高rtu的各项性能指标。

3、通信信道 在计算机远动系统中用于传送远动数据的通信信道称之远动信道。远动信道的质量是确保计算机远动系统可靠 运行的重要前提，计算机远动系统的调度端与各远动终端rtu通常构成1：n的集散监控与调度，通信信道则担负调度端与各远动终端rtu间数据传送的重任。在一个计算机远动系统中，调度端和各远动终端的质量再好，如果信道不过关，这样的远动系统则毫无用处。

在调度所的控制端要将遥控、遥调命令送到被控端去执行，遥控或遥调命令经编码编成数字信号。在远动系统中传送的信号，在传输过程中会受到各种干扰，可能使信号发生差错。为提高传输的可靠性，对遥控、遥调的数字信息要进行抗干扰编码，以减小由于干扰而引起的差错。由于数字脉冲信号一般不适宜直接传输，例如利用电话线路作为信号传输的通道时，线路的电感、电容会使脉冲信号产生很大的衰减和变形，所以要用通信设备部分的调制器把数字脉冲信号变成适合于传输的信号，如变成正弦信号传输。这样，控制端就把经过调制后的遥控、遥调信号发送出去，送到被控端接收。接收端首先用通信设备中的解调器正弦信号还原成原来的数字信号，再经抗干扰译码进行检错，检查信号在传输过程中是否因干扰的影响而发生错码。检查出错误的码组就拒绝执行，正确时则遥控、遥调译码后分别执行。

四遥功能即遥信(yx), 遥测(yc), 遥控(yk)和遥调(yt)的概念 四遥功能：

四遥功能即遥信(yx), 遥测(yc), 遥控(yk)和遥调(yt).遥信：要求采用无源接点方式,即某一路遥信量的输入应是一对继电器的触点,或者是闭合,或者是断开。通过遥信端子板将继电器触点的闭合或断开转换成为低电平或高电平信号送入rtu 的yx 模块。遥信功能通常用于测量下列信号,开关的位置信号、变压器内部故障综合信号、保护装置的动作信号、通信设备运行状况信号、调压变压器抽头位置信号。自动调节装置的运行状态信号和其它可提供继电器方式输出的信号;事故总信号及装置主电源停电信号等。

遥测是指用远程通信技术传送被测量的测量值，又称远程测量。遥信是指对状态量（如开关的位置，装置的投入或退出）进行远程监视，又称远程信号。遥控是指对于只有两个确定状态的运行设备进行操作的远程命令，又称远程控制，遥调是指对于具有两个以上状态的运行设备发出的远程命令，又称远程调节。“四遥”是远动装置的四项基本功能，但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、遥调功能，应视需要而定。

遥控：采用无源接点方式,要求其正确动作率不小于 %.所谓遥控的正确动作率是指其不误动的概率,一般拒动不认为是不正确,遥控功能常用于断路器的合、分和电容器以及其它可以采用继电器控制的场合。

遥调：采用无源接点方式,要求其正确率大于 %.遥调常用于有载调压变压器抽头的升、降调节和其它可采用一组继电器控制具有分级升降功能的场合。

4、远动规约

由于电力生产的特点，发电厂、变电所和调度所之间的信息交换只能经过通道实现。信息传送一般是串行方式和网络方式。因此，要使发送出去的信息到对方后，能够识别、接收和处理，就要对传送的信息的格式作严格的规定，这就是远动规约的一个内容。这些规定包括传送的方式是同步传送还是异步传送，帧同步字，抗干扰的措施，位同步方式，帧结构，信息传输过程。

远动规约的另一方面内容，是规定实现数据收集、监视、控制的信息传输的具体步骤。例如，将信息按其重要性程度和更新周期，分成不同类别或不同循环周期传送；确定实现遥信变位传送、实现遥控返送校核以提高遥控的可靠性的方式，实现发（耗）电量的冻结、传送,实现系统对时、实现全部数据或某个数据的收集,以及远方站远动设备本身的状态监视的方式等。

远动规约的制定，有助于各个制造厂制造的远方终端设备可以接入同一个安全监控系统。尤其在调度端(主站端)采用微型机或小型机作为安全监控系统的前置机的情况下，更需要统一规约，使不同型号的设备能接入同一个安全监控系统。它还有助于制造设备的工厂提高工艺质量，提高设备的可靠性，因而提高整个安全监控系统的可靠性。

远动规约分为循环式远动规约和问答式远动规约。在中国这两种规约并存。

1、循环式规约。规约中的帧结构具有帧同步字、控制字、帧类别和信息字。其中帧同步字是用作一帧的开头，要求帧同步字具有较好的自相关特性，以便对方比较容易捕捉，检出帧同步。还要求帧同步具有较小的假同步概率，防止假同步发生。控制字是指明帧的类别，共有多少字节，以及发送信息的源地址、目的地址等。循环式规约要求循环往复不停顿地传送信息。传送信息的内容在受到干扰而拒受以后，在下一帧还可以传送，丢失的信息还可以得到补救，保护性措施可以降低要求，也可以适用于单工或双工通道，但不能用于半双工通道。可以采用位同步和波形的积分检出等提高通道传输质量的措施。此种通信规约传输信息的有效率较低。

2、问答式规约。其主要特点是以主站端为主，主站端向远方站询问召唤某一类别信息，远方站即将此种类别信息作回答。主站端正确接受此类别信息后，才开始下一轮新的询问，否则还继续向远方站询问召唤此类信息。

问答式规约为了减少传输的信息量，采用变位传送遥信、死区变化传送遥测量等压缩传送信息的方法。

问答式远动规约的另一个特点是通道结构可以简化，在一个通信链路上，可以连接好几个远方站，这样可以使通道投资减少，提高通道的备用性。问答式远动可以适用双工、半双工通道。

对远动规约要求传输的信息有相应抗干扰措施，一般对于遥信、遥测的抗干扰编码的信号距离为4,残余差错率≤10-14。 远动系统的在电力系统中的应用

随着计算机技术的发展，远动装置由传统的布线逻辑式远动装置向微计算机型远动系统过渡。在厂、站端的设备大都采用了8位微型机作为远动装置，在调度端则采用16位或32位小型机作为前置机，收集多个厂、站的远动信息，进行预处理后再送给主计算机。其中一种比较流行的方案是，在调度端以16位微型计算机或小型机构成多机系统，既作远动功能用，又作调度自动化的主机用。在厂、站端采用的远动装置逐步微型机化，多功能及智能化。在功能方面已从传统的遥测、遥信、遥控及遥调功能扩展到更多的数据采集和处理功能，例如故障时的事件分析记录等。智能化远动装置具有某种判断的功能，判断遥信变位，并优先传送；遥测的越死区传送，即遥测发生变化时，变化量超过一定范围时的传送；以及根据厂、站端的实际运行情况，对调度端发送的命令进行校验等。

调度自动化系统从设备内容上分为厂站端部分和主站端部分。厂站端部分的设备早期主要是由rtu和变送器等常规设备组成，完成的功能是采集变电站的主要遥测、遥信信息和执行遥控命令，专业上主要是由远动专业来完成的。随着数字式保护设备的发展，保护设备中的数据采集单元和控制单元从功能上逐步具备了常规远动设备的功能，于是各保护装置采用数据总线连接起来的变电站自动化系统开始登上舞台，称之为“综合自动化系统”。

对于调度自动化系统来讲，它可分为远动系统和计算机系统，从它们实现的基本功能上定义，称为scada系统，主要完成“四遥”功能（遥测、遥信、遥控、遥调），再加上高级应用功能如安全分析、状态估计、潮流计算分析、最优无功电压控制、自动发电控制、经济调度等功能，构成了一个完整的能量管理系统(energy management system)。由于调度自动化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，因此它是电力系统中重要的组成部分。.电力远动系统中执行端的设计

执行端的功能

rtu是被控制端得远动设备，它实际上也是一个微机，用来完成遥控接收、输出执行、遥测、遥信量的数据采集及发送的功能。下面位rtu的主要功能。(1)采集状态量并向远方发送，带有光电隔离，遥信变位优先传送；(2)采集数据量并向远方发送，带有光电隔离；

(3)直接采集系统工频电量，实现对电压、电流、有功、无功的测量并向远方发送，可计算正反向电度；

(4)采集脉冲电度量并向远方发送，带有光电隔离；(6)接收并执行遥控及返校；(7)程序自恢复；

(8)设备自诊断(故障诊断到插件级)；(9)设备自调；(10)通道监视；(11)接收并执行遥调；

(12)接收并执行校时命令(包括gps对时功能 选配)；(13)与两个及两个以上的主站通讯；(14)采集事件顺序记录并向远方发送；(15)提供多个数字接口及多个模拟接口；(16)可对每个接口特性进行远方/当地设置；(17)提供若干种通信规约,每个接口可以根据远方/当地设置传输不同规约的数据；

(18)接受远方命令,选择发送各类信息；(19)可转发多个子站远动信息；

(20)当地显示功能，当地接口有隔离器；

(21)支持与扩频、微波、卫星、载波等设备的通讯；

(22)选配及多规约同时运行，如dl451-91 cdt规约，同进应支持polling规约和其他国际标准规约（如、sc1801、101规约）；(23)可通过电信网和电力系统通道进行远方设置。

电力远动系统中执行端硬件结构的设计

自远动终端微机化以来，其结构发生明显变化。早期的微机远动终端多为单cpu，即所有的数据处理由一个cpu完成，各种功能的扩展（如遥信采集、遥测采集）通过输入/输出口实现。随着现代化生产管理进程的不断加快，要求实现远动终端自动化，远动终端需要监控的信息量不断增大，实时性要求不断提高，因此单cpu的远动终端受到了扩展能力、数据处理能力、实时性、设置的灵活性等诸多因素的限制。随着计算机技术的不断发展，为远动终端的多cpu工作方式提供了必要的物质基础。

无论是单cpu还是多cpu的远动终端，其所要完成的基本功能都是一致的。远动终端除要完成“四遥“（遥信、遥测、遥控、遥调）功能以外，还应完成电能（脉冲量）采集、远程通信以及当地功能等。远动终端的硬件结构通常是按rtu所需完成的功能进行设计，框图如下：

图 rtu 结构原框图（电力p178）

上图中，各功能部分均可带有cpu，组成特定功能的智能模块。每一种功能模块所处理的信息量是一定的，当信息量较大时可用多块功能模板。各模板之间的数据交换通过数据总线完成，外部总线可以是并行总线，也可以是串行总线。

上图中，各功能部分均可带有cpu，组成特定功能的智能模块。每一种功能模块所处理的信息量是一定的，当信息量较大时可用多块功能模板。各模板之间的数据交换通过数据总线完成，外部总线可以是并行总线，也可以是串行总线。

电力远动系统中执行端软件结构的设计

图 rtu软件结构框图

有两种基本类型的rtu——“单板rtu” 和“模块rtu”。“单板rtu”在一个版子中集中了所有的i/o接口“模块rtu” 有一个单独的cpu模块，同时也可以有其他的附加模块，通常这些附加模块是通过加入一个通用的“backplane”来实现的（象在pc机的主板上插入附加板卡一样）。rtu的软件功能

下面的功能是所有rtu都需要的。在一些rtu中有些功能可能混合，并没有把它们区分开的必要。

1．实时操作系统。它可能是一个特殊的rtos，或是一段在对输入的循环扫描和对通讯端口循环监控开始时有效的代码。2．连接到scada监控中心的通讯系统的驱动。3．连接现场设备的i/o系统设备的驱动。

4．scada的应用软件。如对输入、现场过程和储存数据的扫描；对从通讯网络传过来的scada监控中心命令的响应。

5．用户在rtu上对应用设定的一些方法。可能是一些简单的参数设置，启用或禁用特别的i/o口，或者提供一套完整的用户编程环境。6．诊断系统

7．一些rtu有文件系统支持文件下载。所支持的下载文件包括用户程序和设定文件。电力系统中遥测量的采集和处理

遥测量的采集

遥测量包括电压、电流和功率等物理量，采集遥测量时，它是用电量变送器转换成直流模拟电压，再接入远动装置。这些模拟量为第一类，另外有些物理量，如水电厂中水库的水位，主变分头位置,它是数字量，可直接用数字方式提供给远动装置，这是第二类。第三类是脉冲量，主要是脉冲电度表测得的。转盘式脉冲电度表发出的脉冲数与转的圈数成正比，远动装置把脉冲数累计下来就可折算成电度。这三种量都是遥测量，但各有特点。

模数转换器芯片大多用于单极性输入电压，也可以将芯片做成适用于双极性输入电压。例如可以先对输入电压的极性进行判别，确定符号位，然后对数值部分进行转换。转换结果最高位是符号位，通常以“0”表示正极性，以“1”表示负极性；其余是数值部分。这种转换的结果实际上是以原码方式来表示带符号的数。

遥测采集过程一般由以下几个单元组成：

一、12位a／d转换器ad574a ad574a是美国模拟器件公司(analog devices)生产的12位逐次逼近型快速a／d转换器。它由模拟芯片和数字芯片混合集成，其中模拟芯片就是该公司生产的a／d 565a型快速12位单片集成d／a转换器芯片。数字芯片则包括高性能比较器、逐次比较逻辑寄存器、时钟电路、逻辑控制电路以及三态输出数据锁存器等。

二、采样保持电路

采样保持电路的工作原理：把采样时刻得到的模拟量的瞬时幅度完整地记录下来，并按需要准确地保持一段时间称为采样保持。通过采样保持可将连续时间信号变换成离散时间信号序列，从而完成对信号在时间上离散化的任务。采样保持电路每隔ts时间就测量一次输入模拟信号在该时刻的瞬时值，然后将该瞬时值存放在保持电路里面以待a/d转换器使用。在a/d转换器进行转换期间，采样保持电路的输出应保持不变。

三、模拟量多路开关

厂站端远动装置要采集的模拟量远不止一个。为了公用一套模数转换器件，通常都采用模拟量多路开关。多路模拟开关用来轮流接入一路模拟量，以进行a／d转换。由电量变送器送来的各个模拟量在多路开关的控制下分时地逐一经模数转换器转换成数字量再进入cpu。逐次逼近式的模数转换器转换速度是比较快的，例如低速的adcl210完成一次转换约需要100µs，中速的ad574a仅需25μs。由电量变送器送来的模拟量其变化速度一般是比较缓慢的，在进行一次模数转换期间，模拟量几乎没有什么变化。

四、标度变换

远动中的遥测量有电压、电流、功率等等，情况各不相同，但对调度工作人员而言，需要知道的是实际物理量的大小。在遥测值达到额定值时，测量值在经过电压、电流互感器，电量变送器和模数转换后最终得到的满量程值都是全1码，就像用指针式表计测量电压时，110kv或220kv电压经电压互感器引到电压表，满量程的电压在电压表上的反映都是满量程的偏转角，对110kv、220kv来说都一样。为了使指针式电压表能指示相应的电压，需要在测量110kv或220kv的电压表满量程处，分别标上与110kv或220kv相对应的标尺。同样是电压表满量程的偏转角，可以用不同的标尺，指示出不同的电压值，这即称为标度变换。标度变换的过程也就是乘系数的过程。

在采用常规变送器时，由于变送器输出电压最大值为直流5v，变送器输出整定的意义更大。当有功、无功输入最大额定值时，变送器输出应该为直流5v，在负荷较轻时，变送器输出则很小，为保证变送器输出处于精度较高的线性范围，我们可以把被测值的满刻度量程值缩小。而对于电压这样的被测值，一般将满刻度量程值放大。

在实际应用中，有时我们也会遇见实际数值超过额定值的情况。如[例1]中，ct变比为600/5，当线路实际电流超过600时，远动系统传输的数据就会“溢出”，主站接收的数据会从„599，600突变为0或最大值，当实际电流继续增大时，数据出现为0，1，2„，或错误数据，即发生高位数据“溢出”。这种现象的发生，一方面会造成一二次设备的损坏，另一方面会造成遥测数据的不准确，另外由于输入电压超出了远动设备中a/d转换等部件的设计范围，会造成装置损坏故障。

五、越限处理

遥测功能是将变电站的某些运行参数采集并传送到调度所，如变电站进出线路的有功功率和无功功率，主变压器中通过的电流，母线的电压等等，这些连续变化的电气参数称为模拟量。一般都采用将模拟信号转换为数字信号后再传送的方式。虽然大量的被测量在不断变化，但电网处于稳定运行状态时，大部分被测值基本不变或变化缓慢。

电力系统中有的被测量运行参数受约束条件的限制，不能超过一定的限值，例如规定某线路的传输功率不能大于某一限值，母线电压不允许太高或太低，这就需要规定上限值和下限值。系统应将设置的上下限值存放在内存中的遥测量常数区，并及时检查遥测数据是否越限，如超越限值，就应告警。根据比较的结果，可设置是否越限的标志。在遥测设置越限“死区”报警的同时，有的系统还对遥测越限时间应加以处理。如母线电压越限报警，即当电压偏差超出允许范围且越限连续累计时间达30s(或该时间按电压监视点要求)后报警；线路负荷电流越限报警，即按设备容量及相应允许越限时间来报警；主变压器过负荷报警，按规程要求分正常过负荷、事故过负荷及相应过负荷时间报警；系统频率偏差报警，即在系统解列有可能形成小系统时，当其频率监视点超出允许值的报警；消弧线圈接地系统中性点位移电压越限及累计时间超出允许值时报警；母线上的进出功率及电度量不平衡越限报警；直流电压越限报警。越限报警的各个参数量，有一个允许运行时间限额，为此除越限报警外还应向上级调度(控制)人员提供当前极限运行时间，即允许运行时间减去越限运行的累计时间。

遥测量的处理

（一）数字滤波

数字滤波具有高精度、高可靠性、可程控改变特性或复用、便于集成等优点。数字滤波在语言信号处理、图像信号处理、医学生物信号处理以及其他应用领域都得到了广泛应用。数字滤波有低通、高通、带通、带阻和全通等类型。它可以是时不变的或时变的、因果的或非因果的、线性的或非线性的。应用最广的是线性、时不变数字滤波器.数字滤波(digitalfilter)是由数字乘法器、加法器和延时单元组成的一种计算方法。其功能是对输入离散信号的数字代码进行运算处理，以达到改变信号频谱的目的。由于电子计算机技术和大规模集成电路的发展，数字滤波已可用计算机软件实现，也可用大规模集成数字硬件实时实现。数字滤波是一个离散时间系统（按预定的算法，将输入离散时间信号转换为所要求的输出离散时间信号的特定功能装置）。应用数字滤波处理模拟信号时，首先须对输入模拟信号进行限带、抽样和模数转换。数字滤波输入信号的抽样率应大于被处理信号带宽的两倍，其频率响应具有以抽样频率为间隔的周期重复特性，且以折叠频率即1／2抽样频率点呈镜像对称。为得到模拟信号，数字滤波处理的输出数字信号须经数模转换、平滑。

数字滤波：用电子计算机整理地震勘探资料时，通过褶积的数学处理过程，在时间域内实现对地震信号的滤波作用，称为数字滤波。数字滤波器的作用就是使地震记录与滤波算子相褶积，滤波算子就是脉冲响应，而脉冲响应是单位脉冲通过滤波器的结果。因此，地震信号通过数字滤波器，其输出信号就是在某特定时间内所有不同延迟时间上脉冲响应信号之和。所以，数字滤波也是延迟滤波的数字化。数字滤波器具有比较理想的频率特性和相位特性，失真度低，分辨能力好。适当改变参数就可灵活地设计出所需要的频率特性。

数字滤波分为有限数字滤波fir、无限数字滤波iir和自适应滤波。

（二）死区计算

远动装置中遥测量的采集工作是不间断地循环进行着，并需要将遥测数据上送至调度中心。这些遥测量并不是随时随刻都在大幅度变化，而大多数遥测量在某一时间内变化是缓慢的。如果要将这微小的变化不停地送往调度中心，会增加各个环节的负担，同时对调度支行人员观测支行状态也无益。

如果在遥测量处理中加入死区计算，则可有效地解决上述问题。死区计算是对连续变化的模拟量规定一个较小的变化范围。当模拟量在这个规定的范围内变化时，认为该模拟量没有变化，迷个期间模拟量的值用原值表示，这个规定的范围称为死区。当模拟量连续变化超出死区时，则以此刻的模拟量值代替旧值，并以此值为中心再高死区。因此死区计算实际上是降低模拟量变化灵敏度的一种方法。

（三）标度变换和二—十转换

1、标度变换

标度变换又称为乘系数，是将a/d转换结果的无量纲数字量还原成有量纲的实际值的换算方法。

2、二—十转换

标度变换后的数据已经代表了遥测量的实际值，但此数据是以二进制数表示的。在某些场合，还希望再转换为十进制数，这就需要进行二—十转换。

四、越限处理

遥测功能是将远方站的各种测量值传送到主站端，遥测的主要技术指标是模拟转换器的准确度、分辨率、温度稳定性。数字量的字长则根据被测对象的要求而定。遥测量一般有模拟量、数字量、脉冲计数量和其他测量值。电力系统中有的被测量运行参数受约束条件的限制，不能超过一定的限值，例如规定某线路的传输功率不能大于某一限值，母线电压不允许太高或太低，这就需要规定上限值和下限值。系统应将设置的上下限值存放在内存中的遥测量常数区，并及时检查遥测数据是否越限，如超越限值，就应告警。根据比较的结果，可设置是否越限的标志。

在发现遥测越限时，系统就发告警并记录越限的时间和数值。设置越限“死区”可缓解某些运行参数在限值附近波动时频繁告警的干扰，但越限判别的工作量稍有增加，“死区”限值的大小要根据实际情况确定。

五、事故追忆

系统在运行过程中随时可能发生事故，因此在对系统运行监测时，希望把事故发生前后的一段时间内遥测数据的变化情况保存下来，为今后的事故分析提供原始依据，这就是事故追忆功能。电力系统远动系统中的抗干扰措施

一、硬件抗干扰措施

1、供电系统的抗干扰措施

a)实行电源分组供电，例如，将执行电机的驱动电源与控制电源的分开，以防止设备间的干扰。

b)采用噪声滤波器也可以有效地抑制交流伺服驱动器对其他设备的干扰。c)采用隔离变压器考虑到高频噪声通过变压器主要不是靠初次线圈的互感耦合，而是靠初次寄生电容耦合的，因此隔离变压器的初次级之间均用屏蔽层隔离，减少其分布电容，以高抗共模干扰能力。

d)采用交流稳压器防止电源系统的过压与欠压，保证供电稳定性，提高整个系统的可靠性；

e)采用隔离变压器，即在变压器的初、次级之间加屏蔽层隔离，以消除分布电容的有害影响，提高抗共模干扰的能力；

f)由谐波频谱分析可知，电源系统的干扰大部分是高次谐波，采用低通滤波滤去高次谐波，以改善电源的稳定性；

g)采用分散独立稳压模块供电，提高供电的可靠性，此举也有利于电源散热，降低热噪声的干扰；

h)采用高抗干扰稳压电源及干扰抑制器，提高整机系统的抗干扰能力。

2、过程通道干扰及抗干扰措施

过程通道是指前向接口、后向接口与主机，或者是主机相互之间进行信息传输的途径。在过程通道中长线传输的干扰是主要的，随着系统主振频率越来越高，系统过程通道的长线传输越来越不可避免。按照经验公式计算，当计算机主振频率为1mhz、传输线长于时；或者主振频率为4mhz、传输线长于时，即作为长线传输处理。

微型机应用系统中，传输线上的信息多为脉冲数字信号，它在传输线上传输时会出现延时、畸变、衰减以及通道干扰等，为了保证信息在长线传输时的可靠性，使机器正常运行，主要采取光电耦合隔离，双绞线传输，阻抗匹配等防护措施。

3、印刷电路板及电路的抗干扰设计

（1）关于地线的处理：（2）电源线的处理：（3）去耦电容的配置：

二、软件抗干扰措施

在微机远动系统中，大量的干扰源虽不能造成硬件系统地损害，但常常使系统不能正常工作，控制失灵，甚至造成重大事故。因此，除硬件上采取必要的抗干扰措施外，软件抗干扰问题的研究越来越引起人们的重视。

1、干扰对测控系统的影响

（1）干扰使数据采集的误差加大；干扰侵入微机控制系统的前向通道，叠加在信号上，使数据采集的误差加大。当通道的传感器接口是小电压信号输入时，更为严重，尤其工频干扰常伴随信号输入。采用硬件手段虽可以滤除，但电路结构复杂。采用软件抑制工频干扰是当前串模工频干扰抑制技术的一项新技术。

（2）干扰使输出控制误差加大。在微机控制系统中，控制状态的输出常常是依据某些条件状态的输入和条件状态的逻辑处理结果。在这些环节中，由于干扰的侵入，会造成条件状态的偏差、失误，致使输出控制误差加大，甚至控制失常。

（3）数据受干扰发生变化。通常控制程序、表格以及常数都存于rom中，但可读写得ram及状态寄存器在某些干扰的影响下会发生变化。根据干扰窜入的渠道和受干扰的数据性质不同，系统会损坏的状况不同，可能会造成树值误差、控制失灵、部件的工作状态改变或程序改变，从而导致系统工作不正常。

（4）干扰使程序运行失常。如果强干扰造成程序计数器pc值发生变化，就破坏了程序的正常运行，再pc值的错误指引下，程序将发出一系列毫无意义的错误指令，最后进入“死循环”使输出严重混乱或系统失去控制。

2、提高采样信号信噪比的措施

由于加入前向通道上的干扰性质及产生后果不同，采用的抗干扰方法也不同，没有固定模式。一般说来，为了消除传感器通道中的干扰信号，除在硬件上采用有源或无源rlc网络进行滤波外，常常运用cpu的运算、控制功能、进行简单的数值逻辑运算，达到滤波的效果，这就是数字滤波。

3、软件冗余措施

对于条件控制系统，把对控制条件的一次采样、处理、控制输出改为循环地采样、处理、控制输出。这种方法对于惯性较大的控制系统具有良好的抗偶然性因素干扰的作用。

4、设置自诊断程序

设置自诊断程序以保证系统种信息存储、传输、运算的高可靠性。