遠動系統

遠動系統是指對廣闊地區的生產過程進行監視和控制的系統，它包括對必需的過程信息的採集、處理、傳輸和顯示、執行等全部的設備與功能。構成遠動系統的設備包括廠站端遠動裝置，調度端遠動裝置和遠動信道。 ^[1] 

遠動系統為廠站的子系統的核心，建立在通信技術、自動化與計算機技術的基礎上。早在20世紀30年代，遠動技術先是應用於鐵路運輸；40年代才用於電力系統。我國於50年代末才開始使用，經歷了繼電器接點式、分佈元件佈線邏輯、集成電路和大規模集成電路幾代的變遷；整機系統也由無記憶功能進化到智能化裝置，即發展到今天用計算機來武裝起來的微機遠動裝置。 ^[2]  傳統的遠動系統主要實現遙控、遙測、遙信和遙調四種基本功能。 ^[3] 

遠動系統的基本作用就是實現調度端對被控端設備的監視與控制操作，所以遠動系統組成應包括控制端、執行端和通信信道三部分。 ^[4] 

調度端是遠動系統遙控、遙調指令信息的產生部分，也是被控端設備對象遙測、通信信息的接收部分。電氣化鐵道牽引供電遠動系統調度端安裝在中心域市的調度控制中心。例如鄭州鐵路局所管轄範目內的京廣鐵路線、隴海鐵路線及新荷線電氣化鐵道牽引供電運動系統的調度端就安裝在鄭州調度控制中心。在遠動系統中，為配合調度端工作，調度控制中心還配備有模擬屏、打印機、工程師終端、VDU顯示設備(含鍵盤、 鼠標器等人機接口) 、通信處理器及不間斷電源（UPS）等設備。 ^[4] 

調度端的主要任務就是對被控端送來的信息進行加工、處理（如有功功率、無功功率、電能量等），並根據需要進行各種報表、記錄得打印、存儲、顯示，對事故信號進行報警，以及由操作員通過人機接口向各被控對象發出操作命令等。 ^[4] 

採用計算機技術的遠動系統也稱作遠方監控與數據採集系統，也稱為SCADA（Supervisory Control and Data Acquisition System）。其主要功能是依靠軟件編程來實現的，突出優勢在於信息數據處理、人機對話和自動巡迴檢測等。 ^[4] 

執行端是遠動系統遙控、遙調指令信息的接收與執行部分，也是被控端設備對象遙測、遙信信息的採集與發送部分。 ^[4] 

電氣化鐵道遠動系統執行端分佈安裝在被控對象的所在地，其主要功能則是採集牽引變電所內各開關量的狀態、電氣量的參數並及時上送調度端，以及執行控制端發來的各種操作命令等。執行端為實現遠動系統的功能完善，一般還具備被控設備對象發生事件的順序記錄、自恢復和自檢測功能。 ^[4] 

在SCADA中，執行端也稱為遠方終端裝置（RTU）。計算機遠動系統的執行端主要包括計算機、數據採集電路、顯示器和打印機等設備，其主要功能依靠軟件編程來實現。 ^[4] 

遠動系統中信道的主要功能是承擔控制端與被控端之間的信息數據、命令的傳輸。通常，把從控制端向被控端發送的數據成為“下行”數據；反之，把從被控端向控制端發送的數據稱為“上行”數據。 ^[4] 

從結構上來講，遠動系統與一般自動化系統之間最大的區別就在於信道的存在。遠動系統由於調度端與執行端之間的距離較遠，信道存在易受外來干擾的弱點，從而降低了命令的準確性和整個系統的可靠性。當所需傳送的命令愈多、系統越複雜時，信道的結構也就愈發複雜，這個弱點也就愈加突出，並且信道的成本愈高。因此，需要有一系列的措施來保證系統正常、可靠和經濟地運作。一般情況下，遠動系統中採取將被傳達的命令轉換成適合於在信道中傳送的最好信息形式進行傳輸，如模擬信號數字化技術、糾錯編碼技術、數字加密技術、基帶傳輸技術、同步技術等。這種形式往往與一般自動化系統中命令的形式有很大的區別，因此在遠動系統中就需要一些特殊的轉換設備來轉換命令。 ^[4] 

在電氣化鐵道供電遠動系統中，由於系統分佈距離遠使通信部分的投資費用增大，而控制端調度中心和牽引變電所等被控端之間需要傳送的信息又較多，為了使同一信道傳送更多的信息，充分發揮信道的作用，就需要在信息傳輸中採用信道多次複用的辦法。目前有兩種制式：頻分制和時分制。在頻分制中，各種遠動信號是用不同頻率信號來傳送的，這些不同頻率的信號可以在同一信道中同時傳送；而且，為了使傳送的各種信號互不干擾，在發送端和接收端都設有通帶頻率濾波器。在時分制中，待傳的遠動信號是按照規定的時間先後順序，依次在信道中逐個傳送。 ^[4] 

遠動系統在整體歸類上一般按照不同的信息傳遞方式、不同的工作方式、控制對象的不同分佈形式、具有的不同功能等方面進行分類。 ^[4] 

按信息傳送方式的不同

在遠動系統中，各種信息、命令從一端傳送到另一端去控制執行、顯示或記錄。目前，遠動技術信息的傳送方式分為兩大類：循環傳送方式和查詢傳送方式。循環查詢方式是以被控端的遠動裝置為主，週期性地採集數據，並且週期性地以循環的方式向調度端發送數據，即由被控端傳送遙測、遙信量給調度端；查詢傳送方式是以調度端為主，由調度端發出查詢命令，被控端按發來的命令來工作，被查詢的站向調度端傳送數據或狀態信息。 ^[4] 

按工作方式的不同

遠動裝置按照工作方式的不同一般分為以下3類：

（1）1:1工作方式。1:1工作方式是指在被控端裝一台遠動裝置，在調度端對應地也裝一台遠動裝置。

（2）1：N工作方式。1：N工作方式是指調度端一台遠動裝置對應着各被控端的N台遠動裝置。

（3）M:N工作方式。M:N工作方式是指調度端M台裝置對應被控站N台裝置。 ^[4] 

按所採用的信道的不同

（1）按信道的性質分類。遠動系統按照傳送信號的信道是利用有線信道還是無線信道，可分為有線遠動系統和無線遠動系統。無線遠動系統多應用於航空航天、軍事等領域，而在工業、運輸、電力等領域更廣泛使用的是有線遠動系統。 ^[4] 

（2）按信道數量的分類。遠動系統可以按照信道的數量是隨着控制對象的數量增加還是與被控對象數量的多少無關來分類，一般可分為少信道遠動系統和多信道遠動系統。 ^[4] 

按所控制對象分佈的不同

遠動系統可以根據被控對象的分佈狀態來分類，即分為分散型運動系統和集中型運動系統、固定目標遠動系統和移動目標遠動系統、鏈式遠動系統和輻射式遠動系統等。 ^[4] 

按所採用的的元件、功能的不同

遠動系統可以根據裝置所採用的的元件是有接點還是無接點分為有接點遠動系統和無接點遠動系統；遠動系統可以按照遠動功能使用硬件實現還是靠軟件實現，可分為佈線邏輯式遠動系統和軟件化遠動系統；遠動系統還可以按照是否有一個遠程自動調節系統分為開式遠動系統和閉式遠動系統等。 ^[4] 

遠動系統的網絡結構與對象數的多少和分佈有關。在物理上把分佈的對象連接起來有若干形式，這些連接形式就叫做拓撲結構或網絡結構。主要有以下5種：

（1）星型拓撲結構；

（2）總線拓撲結構；

（3）環型拓撲結構；

（4）樹型拓撲結構；

（5）網型拓撲結構。 ^[5] 

遠動系統的核心是SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition）SCADA，即數據採集與監視控制系統。

在電力系統中，遠動系統應用最為廣泛，技術發展也最為成熟。作為電力行業的專用自動化系統，遠動系統有着信息完整、提高效率、正確掌握系統運行狀態、加快決策、能幫助快速診斷出系統故障狀態等優勢，現已經成為電力調度不可缺少的工具。它對提高電網運行的可靠性、安全性與經濟效益，減輕調度員的負擔，實現電力調度自動化與現代化，提高調度的效率和水平中方面有着不可替代的作用。

遠動系統在鐵道電氣化遠動系統上的應用較早，在保證電氣化鐵路的安全可靠供電，提高鐵路運輸的調度管理水平起到了很大的作用。在鐵道電氣化系統的發展過程中，隨着計算機的發展，不同時期有不同的遠動系統產品，同時我國也從國外引進了大量的遠動系統產品與設備，這些都帶動了鐵道電氣化遠動系統向更高的目標發展。

在遠動系統中，主要的執行裝置是RTU（Remote Terminal Unit），RTU是一種遠端測控單元裝置，負責對現場信號進行監測和控制。與常用的可編程控制器PLC相比，RTU通常要具有優良的通訊能力和更大的存儲容量，適用於更惡劣的温度和濕度環境，但是在運算和編程能力上比較差。由於RTU對環境的適應能力，使得RTU產品在遠動系統中得到了大量的應用。

隨着微機綜合保護裝置的越來越廣泛的應用，越來越多的微機綜合保護裝置應用到了遠動系統中，微機綜合保護裝置是用於測量、控制、保護、通訊一體化的一種經濟型保護；針對配網終端高壓配電室量身定做，以三段式無方向電流保護為核心，配備電網參數的監視及採集功能，可省掉傳統的電流表、電壓表、功率表、頻率表、電度表等，並可通過通訊口將測量數據及保護信息遠傳遠動系統主機，方便的實現電網自動化。

1.點對點配置

主站與子站之間通過專用的傳輸鏈路相連接的一種配置

2.多路點對點配置

控制中心或主站,通過各自的傳輸鏈路相連接的一種配置

3.多點星型配置

控制中心或主站與多個子站之間相連接的一種配置

4.多點共線配置

控制中心或主站通過一公共鏈路與多個子站相連接的一種配置

5.多點環形配置

所有站之間的通信鏈路形成環路,控制中心或主站可以通過兩條不同的路徑於每一子站通信