二、遠(yuǎn)動測控RTU裝置 D20概述
遠(yuǎn)動RTU測控GE-harrisD20D200裝置 D20是由GE-Harris公司在加拿大的工廠開發(fā)、制造和測試的世界上技術(shù)、應(yīng)用泛、運行數(shù)量最多的網(wǎng)絡(luò)分布型RTU產(chǎn)品。在世界各地電網(wǎng)已有超過一萬套的設(shè)備在運行，中國電網(wǎng)中也有超過700套的D20在運行。國內(nèi)有一些其他加工廠商的型號，如GR-90、Indactic9033、8894等其核心均為D20產(chǎn)品，
在硬件設(shè)計方面，D20采用了高速、低功耗、低噪音、高可靠性、超大規(guī)模CMOS控制器件和可編程陣列技術(shù)；其結(jié)構(gòu)和性能參數(shù)，按照歐洲的IEC和北美洲的IEEE關(guān)于在高電壓、強磁場環(huán)境中運行的電子設(shè)備抗過壓和強磁場沖擊干擾的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計和試驗，因此可廣泛應(yīng)用于電力、鐵道、油氣輸送、供水等各類運行環(huán)境惡劣又要求高可靠性的監(jiān)控系統(tǒng)中。
D20采用網(wǎng)絡(luò)分布型體系結(jié)構(gòu)，因而可針對各種應(yīng)用場合按實際需要進(jìn)行配置。D20系統(tǒng)的最小配置為16點DI、8點DO和8點AI，但可以非常靈活地擴(kuò)展成一個有幾千點或幾萬點I/O處理能力的數(shù)據(jù)采集或控制系統(tǒng)。
D20主CPU模塊采用了標(biāo)準(zhǔn)的VME總線和開放式軟件平臺，使得D20能夠在標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)采集和控制功能的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)廣泛的控制應(yīng)用功能，如變電站的無功電壓控制（VQC）、水輪發(fā)電機組的調(diào)節(jié)控制、配電網(wǎng)絡(luò)的故障檢測、隔離和恢復(fù)供電控制。目前，D20可以提供超過二十種以上的標(biāo)準(zhǔn)控制應(yīng)用，而其功能強大的可編程控制（PLC）和閉環(huán)控制調(diào)節(jié)（PID）工具軟件，使得用戶可以自己編程，實現(xiàn)各種不同的控制應(yīng)用功能。
D20的主CPU模塊有七個獨立的通信接口和超過140種以上的通信規(guī)約庫，因此，D20能夠方便地與各種計算機主站系統(tǒng)、繼電保護(hù)設(shè)備、自動控制裝置、計量及測量表計等進(jìn)行通信，并利用開放的軟件平臺和體系結(jié)構(gòu)，構(gòu)成一套變電站綜合自動化系統(tǒng)、水輪發(fā)電機組調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)、電度量采集和處理系統(tǒng)等。
D20不僅能滿足您現(xiàn)在對高可靠性、高技術(shù)水準(zhǔn)、低維護(hù)成本的投資要求，也能滿足您將來更為復(fù)雜的系統(tǒng)應(yīng)用要求。
2.1 D20的基本結(jié)構(gòu)及特點
基于一種開放的分布式處理配置，D20由以下主要部件組成：
l D20M 主CPU模塊，完成通信及控制處理功能；
l D20A
32個模擬量(10DC/20mA)輸入模塊，完成直流模擬輸入處理功能；
l D20S
64個數(shù)字量(125DC/6mA)輸入模塊，完成數(shù)字輸入量處理功能；
l D20K
32個常開驅(qū)動控制輸出模塊，完成控制量輸出處理功能；
l D20C
組合型輸入/輸出模塊，
完成8路輸入/8路輸出模擬量(10DC/20mA)、
16路輸入/8路輸出數(shù)字量(125DC/6mA)輸入/輸出處理功能；
l D20AC
9CT(1或5A)/6PT(110V50Hz )交流模擬量輸入模塊，完成交流模擬量輸入處理功能；
l D20KI 控制輸出中間繼電器模塊；
l D20Link D20通信網(wǎng)絡(luò)；
l D20電源 D20的工作電源和信號電源；(D20 SPS-1031 P/N580-0297)
(D20 SP_SPS電源 AC220v/AC +5v@5A+12v@1A-12V@0.5A 48VISO@1.5A)
D20Modem D20與其他計算機主站、衛(wèi)星RTU或IED通信的調(diào)制解調(diào)器。
作為一個網(wǎng)關(guān)（Getway），實現(xiàn)各計算機主站、IED設(shè)備及RTU之間的信息交換處理。l 多達(dá)7個通信接口與計算機主站、IED、RTU進(jìn)行通信。
D20 的主要特點
l 超過140 種的計算機主站和IED的通信規(guī)約庫。
l 多數(shù)據(jù)庫管理實現(xiàn)多主站的通信處理。
l 作為一個數(shù)據(jù)集中器實現(xiàn)與IED和衛(wèi)星RTU的通信。
l 集成化的可編程控制邏輯（Prologic）實現(xiàn)各種自動控制功能。
l 提供Windows環(huán)境下的組態(tài)工具軟件，使得D20的數(shù)據(jù)庫定義和參數(shù)設(shè)置非常方便。
l 可方便地增加SCADA或自動控制功能，如PID控制、負(fù)荷頻率控制、SOE記錄儀等
l 可構(gòu)成雙CPU，實現(xiàn)高可靠性的應(yīng)用。
l 支持從最少的24個I/O點到幾千甚至上萬個I/O點的結(jié)構(gòu)。
D20可以適應(yīng)不同的應(yīng)用場合，比如：
l 新建的變電站、發(fā)電廠。
l 原有RTU設(shè)備更新，可直接安裝在原來的機柜中，不需要重新架設(shè)電源。
l 安裝空間有限或電纜長度有限的老站改造。
l 戶外安裝。
三、 D200概述
D200是在D20基礎(chǔ)上發(fā)展起來的基于VME總線的多處理器的控制平臺。D200 采用高速、低功耗、低噪音、高可靠性、超大規(guī)模CMOS控制器件和可編程陣列技術(shù)，具有更高的靈活性，并減少了邏輯線路。
D200采用標(biāo)準(zhǔn)的VME總線和開放式嵌入型的PSOS實時操作系統(tǒng)、多任務(wù)并行處理的CCU軟件平臺，使用多CPU的并行處理配置，多個串行通信口通信，可配置以太網(wǎng)接口，并通過網(wǎng)絡(luò)同D25等IED設(shè)備之間或與其它計算機系統(tǒng)互換信息。
D200采用網(wǎng)絡(luò)分布型體系結(jié)構(gòu)，使得不同的應(yīng)用可以根據(jù)實際的需要進(jìn)行配置。若需要擴(kuò)充、增加功能時，只需簡單地擴(kuò)充模件，增加應(yīng)用軟件，而不需要替換已有設(shè)備，因而可以降低運行成本，而且更易于安裝和維護(hù)。
D200可支持多達(dá)四十二個獨立的通信接口和超過140種以上的通信規(guī)約。因此，D200能夠使之與各種計算機主站系統(tǒng)、繼電保護(hù)設(shè)備、自動控制裝置、計量及測量表計等進(jìn)行方便靈活的通信，并可利用開放的軟件平臺和體系結(jié)構(gòu)，構(gòu)成一套變電站綜合自動化系統(tǒng)、水輪發(fā)電機組調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)、電度量采集和處理系統(tǒng)等。
D200不僅能滿足您現(xiàn)在對高可靠性、高技術(shù)水準(zhǔn)、低維護(hù)成本的投資要求，也能滿足您將來更為復(fù)雜的系統(tǒng)應(yīng)用要求。
D200主要特點：
l 標(biāo)準(zhǔn)的VME總線技術(shù)，可擴(kuò)展不同功能的VME總線模塊。
l 多處理器環(huán)境（多至6個D20M/D20ME）。
l 多達(dá)240個I/O模塊。
---15000個I/O點。
l 多至42個通信接口，140種以上不同通信規(guī)約實現(xiàn)同時與下列各種設(shè)備和系統(tǒng)通信
---IEDs智能電子設(shè)備。
---SCADA/EMS/DMS系統(tǒng)、HMI系統(tǒng)、MIS系統(tǒng)。
---RTUs, Sub RTUs。
---PLCs。
---其它。
l 支持以太網(wǎng)TCP/IP/DNP，IEC 60870-5-104,UCA的通信協(xié)議實現(xiàn)與上述系統(tǒng)和設(shè)備的通信。
l 雙機冗余配置和局域網(wǎng)結(jié)構(gòu)。
3.1 D200主處理器
具有前面所述的D20M++和D20ME的全部功能（見2.2節(jié)）。
3.2 D200單機多處理器
D200單機多CPU由以下模塊組成：
l D20M++/D20ME VME Bus 處理器模塊。
l VME Bus 8MB 共享存儲模塊。
l +5VDC電源。
l ±12VDC電源。
l VME Bus 以太網(wǎng)接口模塊。
l VME設(shè)備機架。
D200系統(tǒng)的全部軟件作為固件駐留在EPROM中，D200軟件的核心為CCU，CCU可以使多個D20M++/D20ME CPU模塊在一個系統(tǒng)中并行運行,每個模塊可以用于完成各自特定的應(yīng)用任務(wù),通過系統(tǒng)中共享內(nèi)存的數(shù)據(jù)交換，實現(xiàn)多任務(wù)并行處理的功能。
D20與D200對照表如圖3-1所示。
3.3 D200 VME Bus 接口
D200 VME總線接口使D20M++/D20ME模塊可以使用、控制和仲載VME總線。該功能由系統(tǒng)控制電路、總線控制電路和緩存所組成。可選用的系統(tǒng)控制由一個PLD去實現(xiàn)。該電路執(zhí)行VME Bus的單級總線仲載、啟動系統(tǒng)時鐘和總線的超時監(jiān)視。
D200的總線控制是由總線控制器實現(xiàn)的。該控制器為D20M++/D20ME提供了對VME BUS連接所需的全部接口信號。總線控制器是一個高速的總線請求器和定時發(fā)生器。該請求器是全異步并且控制了采集和使用總線所需的全部順序。當(dāng)過程完畢時，控制器就釋放總線。
3.4 D200 VME BUS存儲器
D200 VME BUS 為每個D200 控制單元（CCU）提供多個D20M++/D20ME處理器共享的存儲器模塊。該VMEBUS存儲器模塊將作為CCU駐留的存儲器，也作為公用的CCU數(shù)據(jù)庫。它采用CMOS芯片來配備后備電池，并把容量為8MB的存儲器，連接在此32位VME總線上。
3.5 D200 VME 以太網(wǎng)接口
D200的VME 以太網(wǎng)模塊由VME總線以太網(wǎng)接口模塊和以太網(wǎng)適配器組成,每塊VME總口
接口模塊上可以支持兩個獨立的以太網(wǎng)適配器，以太網(wǎng)適配器可以是雙絞線插口型的10BaseT RJ45接口，也可以是10Base FL光纖接口，須在訂貨時確定。
3.6 雙機配置的D200系統(tǒng)
雙機系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)如圖3-2所示，雙機配置的D200系統(tǒng)可以工作在熱備用狀態(tài)或并行工作狀態(tài)。
l 雙機主備運行方式
所有的I/O模塊通過雙端口的D.20Link分別連接到兩臺D200上，與外部通信的串行接口通過RS232的切換模塊與外部設(shè)備聯(lián)接，兩臺D200間有一個用于識別運行狀態(tài)的串行口相聯(lián)，兩臺D200工作在主備狀態(tài)時，由主D200負(fù)責(zé)運行，當(dāng)主D200發(fā)生故障時，故障自動切換軟件將整個系統(tǒng)的運行切換到另一臺D200,實現(xiàn)D200雙機系統(tǒng)主備運行方式的切換。 l 雙機并行運行方式
兩臺D200的I/O模塊，以太網(wǎng)聯(lián)接方式與雙D200備用方式相同，串行通信的接口可以
通過RS232切換模塊接入兩臺D200，也可以直接分別接入兩臺D200，D200間的狀態(tài)識別通信口不再需要。此時兩臺D200處在并行運行模式，其控制和數(shù)據(jù)處理由外部計算機和設(shè)備進(jìn)行選擇，任何一臺都可以作主處理機運行，當(dāng)其中的一臺故障時，設(shè)備能夠自動切換到另一臺D200系統(tǒng)上運行。
3.7 標(biāo)準(zhǔn)及保護(hù)
SWC Fast Transient ANSI/IEEE C37/90.1~1989（5KV）。
Impulse Protection（5KV）IEC255-4。
IEEE 255-5 Insulation/Isolation：2500VRMS（3500VDC）：>10Mohm@500VDC。
3.8 運行環(huán)境
運行環(huán)境溫度： -20℃ - 70℃
附錄1D20/D200 RTU無人值班變電站典型配置
廣州— 110KV—變電站 遙測64 遙信256 遙控48 脈沖64
1. 主CPU模塊*1 組*
(各模塊均包括RTU標(biāo)準(zhǔn)固件：實時操作系統(tǒng)、外設(shè)處理、數(shù)據(jù)庫管理、后臺診斷、終端支持等及下述硬件模塊)
WESXDAC D20M+KIT (Large Memory Configuration)
-1 Wesdac D20M+
512k RAM,128K NVRAM,512K EPROM
-1 Single Slot Bin
-1 D20 Power supply
2. Modem 及通信模塊*1組*
WESDAC 202/V.23 RACK MODEM KIT
-1 Wesdac 202/.23 rackmount Modem
-1 RS232 Cable Assembly
3. 模擬量輸入(AI)*2組
WESDAC D20A KIT STANDARD TERMINATION
-1 Wesdac D20A
-1 Westerm D20A
-1 Duct Panel
-32 Input Scaling Adaptors
-1 D20 Cable Assembly
4. 數(shù)字量或脈沖量輸入(DI/PI)*5組*
WESDAC D20A KIT STANDARD TERMINATION
-1 Wesdac D20S
-1 Westerm D20S
-1 Duct Panel
-1 D20 Cable Assembly
5. 控制量輸出(CO)*2組*
WESDAC D20KR KIT D-TYPE TERMINATION
-1 Wesdac D20K
-1 Westerm D20KR
-1 Duct Panel
-1 D20 Cable Assembly
6. WESDAC D20KI1 KIT STANDARD TERMINATION*6組*
-1 Wesdac D20KI1
-16 KUEP Relays(Single Form X)
-1 Termination Cable Assembly
-1 Duct Panel
7. RTU 機柜(Inclode the Phoenix terminal)*2組*
8. D20 遙信、遙控輔助電源(僅當(dāng)I/O >５時)+DPI*1組*
9. DNP3.0規(guī)約*1組*
0. Modem(used for remote maintenance)
