電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化第二章ppt課件

1、第二章 SCADA/EMS系統(tǒng) SCADA系統(tǒng) (Supervisory Control And Data Acquisition)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)，是電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)最根本的功能。SCADA系統(tǒng)是以計(jì)算機(jī)為根底的消費(fèi)過(guò)程控制與調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)。它可以對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備進(jìn)展監(jiān)視和控制，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、設(shè)備控制、丈量、參數(shù)調(diào)理以及各類信號(hào)報(bào)警等各項(xiàng)功能。SCADA+PAS高級(jí)運(yùn)用軟件=EMS能量管理系統(tǒng). 概述-SCADA/EMS的系統(tǒng)構(gòu)造及軟硬件配置支撐系統(tǒng)前置機(jī)系統(tǒng)畫面調(diào)用圖形操作及閱讀器功能Open-2000系統(tǒng)SCADA功能及其技術(shù)目的遠(yuǎn)方終端直流采樣及電量變送器交流采樣模擬量的采集

2、與處置開關(guān)量、數(shù)字量和脈沖量的采集第二章 SCADA/EMS系統(tǒng).第一節(jié) SCADA/EMS功能概述SCADA最根本的功能：數(shù)據(jù)采集和監(jiān)視控制。一 、子系統(tǒng)劃分 1、支撐平臺(tái)子系統(tǒng) 包括：數(shù)據(jù)庫(kù)管理、網(wǎng)絡(luò)管理、圖形管理、報(bào)表管理、系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)管理等。是整個(gè)系統(tǒng)最重要的根底，用于實(shí)現(xiàn)全系統(tǒng)一致平臺(tái)，數(shù)據(jù)共享。 2、SCADA子系統(tǒng) 包括：數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸及處置、計(jì)算與控制、人機(jī)界面及告警處置等。 3、PAS子系統(tǒng) 包括：網(wǎng)絡(luò)建模、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、形狀估?jì)、在線潮流、靜態(tài)平安分析、無(wú)功優(yōu)化、缺點(diǎn)分析及短期負(fù)荷預(yù)告等。.4、AGC/EDC子系統(tǒng) 自動(dòng)發(fā)電控制和在線經(jīng)濟(jì)調(diào)度AGC/EDC子系統(tǒng)是對(duì)發(fā)電機(jī)出力的

3、閉環(huán)自動(dòng)控制系統(tǒng)，可以保證系統(tǒng)頻率合格、系統(tǒng)間聯(lián)絡(luò)線的功率符合規(guī)定范圍，同時(shí)使全系統(tǒng)發(fā)電本錢最低。5、調(diào)度員仿真培訓(xùn)系統(tǒng)DTS 包括：電網(wǎng)仿真、SCADA/EMS系統(tǒng)仿真和教員控制機(jī)。6、調(diào)度管理信息子系統(tǒng)DMIS DMIS屬于辦公自動(dòng)化的一種業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)，通常不歸入SCADA/EMS系統(tǒng)，但與調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)關(guān)系非常親密。.二 、當(dāng)前的幾種主流系統(tǒng) 1、南瑞NARI 2、電科院 3、東方電子 4、ABB 5、SIEMENS.南瑞OPEN-2000型SCADA/EMS系統(tǒng)構(gòu)造 -開放型分布式能量管理系統(tǒng).OPEN-2000網(wǎng)絡(luò)及硬件特點(diǎn)：三網(wǎng)機(jī)制調(diào)度自動(dòng)化公用雙網(wǎng)MIS網(wǎng)主網(wǎng)為100Mbps平衡

4、負(fù)荷雙網(wǎng)智能化堆棧式交換機(jī)銜接系統(tǒng)效力器和主網(wǎng)計(jì)算機(jī)節(jié)點(diǎn)，交換式通道，可擴(kuò)展雙效力器64位機(jī)磁盤陣列：構(gòu)成熱備份系統(tǒng)，具備負(fù)荷平衡才干。支持雙網(wǎng)訪問(wèn)商用數(shù)據(jù)庫(kù)。集成其他符合國(guó)際規(guī)范的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)。經(jīng)過(guò)MIS效力器或網(wǎng)橋與MIS網(wǎng)銜接。經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)與配電調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)相連。.OPEN-2000主網(wǎng)各節(jié)點(diǎn)功能簡(jiǎn)介1、系統(tǒng)效力器運(yùn)轉(zhuǎn)商用數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)擔(dān)任保管一切歷史數(shù)據(jù)、根底信息，如電網(wǎng)設(shè)備根本信息，地理信息，用戶信息等，以及其他運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)。利用數(shù)據(jù)庫(kù)引擎進(jìn)展查詢和統(tǒng)計(jì)各種數(shù)據(jù)。雙機(jī)熱備：雙機(jī)共用磁盤陣列，分別運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)。.2、SCADA任務(wù)站雙機(jī)熱備：獨(dú)立運(yùn)轉(zhuǎn)。運(yùn)轉(zhuǎn)SCADA軟件及AGC/E

5、DC軟件完成根本SCADA功能和AGC/EDC的控制和顯示功能經(jīng)過(guò)兩組終端效力器接納廠站RTU信息實(shí)現(xiàn)雙機(jī)、雙通道的自動(dòng)/手動(dòng)切換承當(dāng)前置系統(tǒng)信息處置如規(guī)約解析和信息流優(yōu)化功能.3、PAS任務(wù)站運(yùn)轉(zhuǎn)電力系統(tǒng)高級(jí)運(yùn)用軟件。包括：潮流、短路、穩(wěn)定等計(jì)算義務(wù)計(jì)算結(jié)果存入歷史數(shù)據(jù)庫(kù)商用數(shù)據(jù)庫(kù)4、調(diào)度員任務(wù)站承當(dāng)對(duì)電網(wǎng)監(jiān)控和操作功能。實(shí)時(shí)顯示各種圖形和數(shù)據(jù)人機(jī)交互，對(duì)電網(wǎng)進(jìn)展操作控制的權(quán)限.5、配電自動(dòng)化任務(wù)站 完成配電自動(dòng)化管理功能6、調(diào)度管理任務(wù)站擔(dān)任與調(diào)度消費(fèi)有關(guān)的方案和運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備的管理。7、DTS任務(wù)站調(diào)度員仿真培訓(xùn)系統(tǒng)，通常包括教員機(jī)和學(xué)員機(jī)8、電量管理任務(wù)站實(shí)現(xiàn)電能的自動(dòng)查詢、記錄、獎(jiǎng)懲電量計(jì)

6、算等9、網(wǎng)絡(luò)是分布式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，普通高速雙網(wǎng)構(gòu)造可采用以太網(wǎng)交換機(jī)，多數(shù)利用可堆迭交換機(jī)銜接，配有路由器，可與廣域網(wǎng)互連。.OPEN-2000軟件環(huán)境1、操作系統(tǒng)各種效力器和任務(wù)站均采用Unix操作系統(tǒng)。多用戶、多義務(wù)的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)實(shí)時(shí)性好平安性好網(wǎng)絡(luò)通訊采用TCP/IP.2、系統(tǒng)軟件采用基于Client/Server方式的商用數(shù)據(jù)庫(kù)Oracle 和 Sybase基于XWindow和Motif的圖形界面中心C/C+代碼網(wǎng)絡(luò)通訊采用TCP/IP，X.25通訊協(xié)議集成制表工具多媒體功能.3、系統(tǒng)軟件構(gòu)造 大型開放式的分布式系統(tǒng)，軟件構(gòu)造通用、開放、模塊化。 三層構(gòu)造：數(shù)據(jù)層、通訊管理層、

7、程序?qū)?。?shù)據(jù)層：分成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)、歷史數(shù)據(jù)庫(kù)和它們的存儲(chǔ)歷程實(shí)時(shí)庫(kù)：分布在各臺(tái)機(jī)器中，支持?jǐn)?shù)據(jù)的實(shí)時(shí)圖形顯示歷史庫(kù)：存在于雙機(jī)熱備的系統(tǒng)效力器中，保管歷史數(shù)據(jù)、登錄數(shù)據(jù)和電力系統(tǒng)各種參數(shù)通訊管理層：用于網(wǎng)絡(luò)的管理和義務(wù)的管理，對(duì)上層屏蔽通訊細(xì)節(jié)。程序?qū)樱簩?shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)調(diào)度的各項(xiàng)功能，如SCADA、PAS等，并提供良好的人機(jī)接口和管理工具，方便用戶運(yùn)用。.第二節(jié) SCADA/EMS的支撐系統(tǒng)支撐系統(tǒng)的好壞是衡量一套SCADA/EMS系統(tǒng)性能優(yōu)劣的主要要素。Open-2000系統(tǒng)的支撐系統(tǒng)主要由五大部分構(gòu)成： 數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng) 網(wǎng)絡(luò)管理子系統(tǒng) 圖形管理子系統(tǒng) 報(bào)表管理子系統(tǒng) 平安管理子系統(tǒng).一 、數(shù)據(jù)庫(kù)

8、管理子系統(tǒng)數(shù)據(jù)的快速存?。罕匦杞?shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)。數(shù)據(jù)的合理組織：提高數(shù)據(jù)查找和定位的速度。建立數(shù)據(jù)之間的關(guān)系：丈量和采集的數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。建立電網(wǎng)的數(shù)據(jù)模型：實(shí)踐對(duì)象和系統(tǒng)中數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)。提供規(guī)范的訪問(wèn)接口：對(duì)訪問(wèn)實(shí)時(shí)庫(kù)和歷史庫(kù)提供一切程序都通用的訪問(wèn)接口。數(shù)據(jù)透明性：用戶或進(jìn)程運(yùn)用程序只面向數(shù)據(jù)，不用關(guān)懷數(shù)據(jù)詳細(xì)位置。.二 、網(wǎng)絡(luò)管理子系統(tǒng) 擔(dān)任網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點(diǎn)信息的互連和互通，為各種進(jìn)程訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)上任何位置的數(shù)據(jù)提供一個(gè)透明的訪問(wèn)途徑。進(jìn)程通訊處置底層網(wǎng)絡(luò)通訊中的各種問(wèn)題，如協(xié)議解釋、流量平衡、鏈路監(jiān)視和缺點(diǎn)處置，相當(dāng)于提供了一條無(wú)錯(cuò)誤的信息通道。擔(dān)任處置數(shù)據(jù)的定位和收發(fā)控制：路由

9、、出錯(cuò)處置，相當(dāng)于透明的數(shù)據(jù)訪問(wèn)接口。與其他網(wǎng)絡(luò)進(jìn)展通訊：數(shù)據(jù)交換，平安控制。隔離功能：晉級(jí)和維護(hù)時(shí)，不影響軟件正常運(yùn)用。其他輔助功能：進(jìn)程監(jiān)視等。.三 、圖形子系統(tǒng) 圖形子系統(tǒng)是現(xiàn)代調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的根底模塊，能方便靈敏的切換各種運(yùn)用的圖形，顯示各種數(shù)據(jù)，還能方便地與地理信息系統(tǒng)共享數(shù)據(jù)?？刹捎酶咝У臄?shù)字化儀等多種圖形輸入輸出設(shè)備。1、根本要求全漢化圖形管理子系統(tǒng)圖形有分層和分平面功能，可方便制造各種地理圖；可接納規(guī)范的電子地圖，支持GIS顯示；具備動(dòng)態(tài)著色功能，根據(jù)電網(wǎng)拓?fù)錁?gòu)造自動(dòng)判別和推理，直觀地用顏色區(qū)分停電范圍。具備圖形編輯的各種功能，圖形化操作。圖形一致性堅(jiān)持。用戶制造的圖形由系統(tǒng)一

10、致管理并存入效力器中。圖庫(kù)一體化：繪圖與數(shù)據(jù)庫(kù)錄入一次完成。具備各種輔助圖制造功能。用戶可擴(kuò)展性圖形的公共訪問(wèn)接口。.2、根本組成部分圖元編輯器：制造電力系統(tǒng)中各種常用設(shè)備的圖元，以便制圖時(shí)運(yùn)用，并能應(yīng)付新元件的出現(xiàn)。圖形編輯器：利用各種圖元，生成電力系統(tǒng)的各種圖形。圖形顯示工具：與運(yùn)用程序結(jié)合在一同，用戶可在圖形上進(jìn)展各種操作，如功能調(diào)用，信息查詢，控制操作等。.四 、報(bào)表管理子系統(tǒng) 報(bào)表是運(yùn)轉(zhuǎn)信息最直觀的顯示方式，報(bào)表管理系統(tǒng)也是 SCADA/EMS必不可少的中心模塊。 1、特點(diǎn)面向電力系統(tǒng)需求自動(dòng)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)打印功能 2、組成部分報(bào)表編輯器報(bào)表調(diào)用和預(yù)覽報(bào)表數(shù)據(jù)的修正報(bào)表打印模塊.五 、平安

11、管理子系統(tǒng)物理隔離：即經(jīng)過(guò)交換機(jī)或網(wǎng)橋與其他系統(tǒng)相連用戶級(jí)采用權(quán)限管理和口令機(jī)制：控制不同的用戶所能進(jìn)展的操作。嚴(yán)厲的操作審核流程：口令，權(quán)限分析，操作確認(rèn)，超時(shí)處置。防火墻技術(shù).第三節(jié) SCADA/EMS的前置機(jī)系統(tǒng) 前置機(jī)系統(tǒng)擔(dān)負(fù)廠站RTU及各分局與調(diào)度中心之間的數(shù)據(jù)通訊及通訊規(guī)約解釋的義務(wù)，是子站數(shù)據(jù)的信息入口，因此它的容量、穩(wěn)定性、可靠性和方便靈敏性都非常重要。 前置系統(tǒng)性能目的：接入容量大通訊速度快擴(kuò)展方便規(guī)約豐富一 、綜述.二 、前置系統(tǒng)的硬件構(gòu)造構(gòu)造 前置機(jī)終端效力器切換安裝通道.1值班主機(jī)與系統(tǒng)效力器及SCADA任務(wù)站通訊與終端效力器通訊及規(guī)約處置控制終端效力器的切換動(dòng)作設(shè)置各

12、終端效力器的參數(shù)2備用主機(jī) #監(jiān)聽前置主機(jī)的任務(wù) 情況，主機(jī)發(fā)生缺點(diǎn) 時(shí)立刻自動(dòng)升格為主 機(jī)，承當(dāng)主機(jī)義務(wù)。 #監(jiān)聽次要通道的信息， 確定該通道運(yùn)轉(zhuǎn)情況。1、前置機(jī)雙機(jī)配置一主一備.與各廠站RTU通訊與前置機(jī)通訊1:N的通道接入主備雙機(jī)配置2、終端通訊效力器.3、切換安裝電路簡(jiǎn)約，掉電也可任務(wù)每套切換安裝由N路獨(dú)立切換板組成可完成上行和下行信號(hào)的通道切換兩種切換方式：選擇較好的上行信號(hào)同時(shí)送給主、備前置機(jī)，封鎖差通道的上行信號(hào)和備用機(jī)的下行信號(hào)將值班主機(jī)與好通道接通，將備用機(jī)于差通道連通. 4、通道設(shè)備由調(diào)制解調(diào)器，光隔及長(zhǎng)線驅(qū)動(dòng)器用于與各種不同的通道信號(hào)匹配同步/異步轉(zhuǎn)換.三 、前置系統(tǒng)的軟

13、件模塊. 對(duì)應(yīng)于前置系統(tǒng)的功能，前置軟件可分為五類： 主網(wǎng)內(nèi)部數(shù)據(jù)通訊：front_net等 規(guī)約處置程序：protocal等 通訊切換處置：front_exchange等 終端效力器通訊：fcomm，format_all等 其他程序。 從運(yùn)轉(zhuǎn)方式可分為兩類： 常駐內(nèi)存：?jiǎn)?dòng)程序即調(diào)入內(nèi)存，普通是中心運(yùn)用，如數(shù) 據(jù)通訊、規(guī)約處置等程序。 暫時(shí)調(diào)用：運(yùn)用暫時(shí)調(diào)用，普通是輔助運(yùn)用，如報(bào)文監(jiān)聽 等程序。.四 、遙測(cè)與遙信參數(shù)設(shè)置 遙測(cè)(遙測(cè)信息)：遠(yuǎn)程丈量。采集并傳送運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)，包括各種電氣量線路上的電壓、電流、功率等量值和負(fù)荷潮流等。 遙信(遙信信息)：遠(yuǎn)程信號(hào)。采集并傳送各種維護(hù)和開關(guān)量信息。 遙

14、控(遙控信息)：遠(yuǎn)程控制。接受并執(zhí)行遙控命令，主要是分合閘，對(duì)遠(yuǎn)程的一些開關(guān)控制設(shè)備進(jìn)展遠(yuǎn)程控制。 遙調(diào)(遙調(diào)信息)：遠(yuǎn)程調(diào)理。接受并執(zhí)行遙調(diào)命令，對(duì)遠(yuǎn)程的控制量設(shè)備進(jìn)展遠(yuǎn)程調(diào)試，如調(diào)理發(fā)電機(jī)輸出功率。.1、遙測(cè)參數(shù)設(shè)置設(shè)置基值與系數(shù)：將RTU送來(lái)的“生數(shù)據(jù)經(jīng)計(jì)算后變成實(shí)踐值設(shè)置死區(qū)范圍閾值設(shè)置:死區(qū)范圍決議了該遙丈量的刷新速度。系統(tǒng)刷新遙丈量有兩種方式。1設(shè)定死區(qū)范圍為“0.00無(wú)死區(qū)，前置機(jī)定時(shí)循環(huán)發(fā)送全部遙丈量。2該死區(qū)范圍為某一數(shù)值，只需當(dāng)遙丈量的變化量大于死區(qū)范圍時(shí)，才立刻以變化遙測(cè)的方式發(fā)送該遙丈量。這種方式被稱為遙丈量越死區(qū)傳送。設(shè)置歸零值：抑制零飄2、遙信參數(shù)設(shè)置“1表示合閘，

15、“0表示分閘根據(jù)不同RTU上送的信息設(shè)置極性.第四節(jié) 畫面調(diào)用及閱讀器功能一 、畫面調(diào)用功能1、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)及形狀畫面實(shí)時(shí)畫面5s刷新一次遙信變位及事故變位立刻反映用顏色區(qū)分不同形狀2、歷史數(shù)據(jù)及形狀畫面可調(diào)用任一時(shí)段的歷史數(shù)據(jù)根據(jù)歷史數(shù)據(jù)刷新畫面3、事故追想畫面調(diào)出任一事故斷面進(jìn)展事故反演. 某廠站實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)及形狀畫面.4、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲磉_(dá)電網(wǎng)構(gòu)造信息表達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)形狀5、調(diào)度員操作調(diào)度員在畫面中完成各種調(diào)度操作6、運(yùn)用切換同一畫面可以切換不同的運(yùn)用對(duì)象.二 、 SCADA的圖形操作參數(shù)檢索遙控 p36遙信對(duì)位變位檢索遙信封鎖設(shè)置標(biāo)志牌SOE檢索(Sequence Of Event) 電力設(shè)備發(fā)生遙信變

16、位如開關(guān)變位時(shí)，電力維護(hù)設(shè)備或智能電力儀表會(huì)自動(dòng)記錄下變位時(shí)間、變位緣由、開關(guān)跳閘時(shí)相應(yīng)的遙丈量值如相應(yīng)的三相電流、有功功率等，構(gòu)成SOE記錄，以便于事后分析。1、鼠標(biāo)操作彈出菜單2、操作選項(xiàng).三 、歷史告警閱讀 1、告警信息 首先實(shí)時(shí)顯示，同時(shí)存入歷史數(shù)據(jù)庫(kù)。 2、分類 遙信變位 其他四 、歷史數(shù)據(jù)閱讀五 、圖形閱讀器.歷史數(shù)據(jù)查詢.第五節(jié) Open-2000系統(tǒng)SCADA功能及其技術(shù)目的一 、數(shù)據(jù)采集功能SCADA系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集各廠站RTU遙測(cè)、遙信、電能、數(shù)字量等數(shù)據(jù)，同時(shí)向各廠站RTU發(fā)送各種數(shù)據(jù)信息及控制命令。1、模擬量采集功能遙測(cè)2、形狀量采集功能遙信3、脈沖量采集功能4、繼電維護(hù)及

17、變電站綜自信息采集5、時(shí)間信息6、前置機(jī)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集性能.第五節(jié) Open-2000系統(tǒng)SCADA功能及其技術(shù)目的一 、數(shù)據(jù)采集功能1、模擬量采集功能遙測(cè)1模擬量采集的內(nèi)容主變壓器及輸電線有功、無(wú)功功率，主變及輸電線電流，10kV配電線電流，各種母線電壓U，主變油溫，系統(tǒng)頻率等。2模擬量的采集方式掃描方式：掃描周期為3-8s，將系統(tǒng)一切模擬量采集更新一次，并存入數(shù)據(jù)庫(kù)。越閾值方式：設(shè)定每個(gè)模擬量的死區(qū)，僅把變化顯著、與上次丈量值只差大于死區(qū)的丈量值傳送、顯示并存入數(shù)據(jù)庫(kù)。.第五節(jié) Open-2000系統(tǒng)SCADA功能及其技術(shù)目的一 、數(shù)據(jù)采集功能2、形狀量采集功能遙信1形狀量采集的內(nèi)容斷路器

18、位置信號(hào)、繼電維護(hù)事故跳閘總信號(hào)、預(yù)告信號(hào)、隔分開關(guān)位置信號(hào)、有載調(diào)壓變壓器分接頭位置信號(hào)、自動(dòng)安裝動(dòng)作信號(hào)、發(fā)電機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)形狀信號(hào)、事件順序記錄等。2形狀量的采集方式形狀變化：系統(tǒng)實(shí)時(shí)形狀變化時(shí)間驅(qū)動(dòng)，有變化立刻輸出呼應(yīng)，讀入系統(tǒng)并存入數(shù)據(jù)庫(kù)。掃描方式：將一切廠站全部遙信形狀按一定周期逐個(gè)掃描，讀入系統(tǒng)并更新數(shù)據(jù)庫(kù)。.第五節(jié) Open-2000系統(tǒng)SCADA功能及其技術(shù)目的一 、數(shù)據(jù)采集功能3、脈沖量采集方式脈沖量采集的內(nèi)容是各廠站RTU送來(lái)的脈沖電能量等。按設(shè)定的掃描周期進(jìn)展采集。4、繼電維護(hù)及變電站綜合自動(dòng)化信息的采集對(duì)已安裝微機(jī)維護(hù)或已實(shí)現(xiàn)變電站綜合自動(dòng)化的變電站，除采集維護(hù)開關(guān)形狀量外

19、，還需采集維護(hù)丈量、維護(hù)定值、維護(hù)缺點(diǎn)、維護(hù)自檢和維護(hù)信號(hào)復(fù)歸等信息。5、時(shí)間信息的采集SCADA系統(tǒng)在后臺(tái)接入規(guī)范天文時(shí)鐘信息，向全網(wǎng)廣播，以一致全網(wǎng)時(shí)間，并定時(shí)與各廠站RTU進(jìn)展對(duì)時(shí)。對(duì)于RTU未帶時(shí)標(biāo)的信息，假設(shè)需求可以由系統(tǒng)后臺(tái)時(shí)鐘為其參與時(shí)標(biāo)。.第五節(jié) Open-2000系統(tǒng)SCADA功能及其技術(shù)目的一 、數(shù)據(jù)采集功能6、前置機(jī)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集性能1可接納不同傳輸速率的RTU信息；2可接納不同類型、不同通訊規(guī)約的RTU信息3可接納不同通訊方式同步方式或異步方式的RTU信息4可接納不同信道的信息5前置機(jī)人機(jī)界面友好，可經(jīng)過(guò)軟件設(shè)置各廠站RTU的參數(shù)6無(wú)論RTU是以雙信道，還是以單信道與調(diào)

20、度中心通訊，系統(tǒng)雙前置機(jī)以熱備用方式接納信息，主備機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切換，切換過(guò)程中數(shù)據(jù)不會(huì)喪失。.二 、數(shù)據(jù)處置功能 1、模擬量處置YC：標(biāo)度變換；消零飄；越限檢查；積分計(jì)算和平均值計(jì)算；最大值、最小值計(jì)算；入庫(kù)。 2、形狀量處置YX:1)監(jiān)視電網(wǎng)及設(shè)備的忽然變化。遙信變位類型確認(rèn)，判別是事故變位還是正常變位，確定告警方式。2處置后的信息表，包括圖形顯示、文字顯示、語(yǔ)音信息系統(tǒng)、實(shí)時(shí)及歷史數(shù)據(jù)庫(kù)、事故追想、變位打印及表格顯示、模擬盤顯示。 3、標(biāo)牌設(shè)置：對(duì)一切設(shè)備均可進(jìn)展掛牌操作，提供警示信息，如：檢修、接地、缺點(diǎn)、危險(xiǎn)、并列等，存入數(shù)據(jù)庫(kù)。 4、脈沖量處置YM：計(jì)算本周期電量；積分電度計(jì)算；計(jì)算分

21、時(shí)電量；信息入庫(kù)。.三 、數(shù)值計(jì)算功能 在數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)中，除設(shè)置了大量實(shí)測(cè)點(diǎn)以外，還有大量的計(jì)算點(diǎn)。計(jì)算功能在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)隨之啟動(dòng)，按照數(shù)據(jù)變化及規(guī)定的周期、時(shí)段，不停地處置各種計(jì)點(diǎn)。1、總加計(jì)算：關(guān)口功率、電量總加。2、限值計(jì)算：計(jì)算越限總時(shí)間，合格率。3、累加計(jì)算：按時(shí)間計(jì)算總和，普通是電量。4、功率因數(shù)計(jì)算：計(jì)算各線路、主變及一個(gè)地域的功率因數(shù)。5、平衡率計(jì)算：分線路、變電站或區(qū)域進(jìn)展進(jìn)出功率平衡的比較網(wǎng)損。.四 、電網(wǎng)控制功能1、遙控操作：開關(guān)量輸出的結(jié)果?？稍谡{(diào)度中心實(shí)時(shí)地對(duì)遠(yuǎn)方廠站開關(guān)進(jìn)展合/分操作；無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備的投/切；改動(dòng)有載調(diào)壓變壓器分接頭。可靠性要求極高，有嚴(yán)厲的遙

22、控反送校核程序。2、遙調(diào)操作：以數(shù)字量方式輸出，有時(shí)也以模擬量方式輸出。類似于遙控操作，有嚴(yán)厲反校程序。遙控反送校核程序.五 、告警功能告警發(fā)生后，告警信息被分類歸檔送入數(shù)據(jù)庫(kù)；1、告警類型：事故報(bào)警；越限報(bào)警；2、工況變化報(bào)警；各廠站RTU通訊中斷或主站缺點(diǎn)時(shí)。3、正常變位報(bào)警：系統(tǒng)發(fā)生正常變位時(shí)。4、報(bào)警方式：圖形，文字，語(yǔ)音，打印，短信等。5、告警信息入庫(kù)：帶時(shí)標(biāo)存入歷史庫(kù)。.1、全圖型顯示：可實(shí)現(xiàn)全電網(wǎng)一次系統(tǒng)的完好圖形顯示，包括接線圖、潮流圖、地理圖、曲線、棒圖、餅圖等；2、高分辨率顯示；3、多窗口顯示；4、快速直接鼠標(biāo)控制；5、快速呼應(yīng)；6、具有動(dòng)態(tài)著色功能：可根據(jù)電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錁?gòu)造

23、，自動(dòng)進(jìn)展判別和推理，能直觀地用顏色區(qū)分帶電和停電范圍。7、操作功能靈敏；六 、人機(jī)界面顯示功能.七 、制表打印功能八 、其他輔助功能制表：1、定義表格格式和數(shù)據(jù)，可制造任何方式的表格；2、可顯示實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)；3、表格內(nèi)數(shù)據(jù)有計(jì)算功能；4、制表操作可在線進(jìn)展；打?。?、定時(shí)打?。?、事件驅(qū)動(dòng)打??；3、呼喚打印；.廠站RTU容量；系統(tǒng)實(shí)時(shí)總?cè)萘?；歷史數(shù)據(jù)庫(kù)文檔記錄資料保管容量；事故追想才干；可靠性、時(shí)鐘精度、SOE分辨率、CPU負(fù)荷率、主站測(cè)數(shù)據(jù)精度等九 、系統(tǒng)規(guī)模和技術(shù)目的.第六節(jié) 遠(yuǎn)方終端RTU 遠(yuǎn)方終端RTU又稱遠(yuǎn)動(dòng)終端，是電網(wǎng)監(jiān)視和控制系統(tǒng)中安裝在發(fā)電廠或變電站的一種遠(yuǎn)動(dòng)安裝，檢測(cè)并傳輸各終

24、端發(fā)電廠或變電站的信息，并執(zhí)行調(diào)度中心發(fā)給廠、所的命令。是電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)在基層的“耳目和“手腳。四遙功能是RTU的根本功能一 、遠(yuǎn)方終端RTU概念.二、遠(yuǎn)方終端的義務(wù)數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)通訊執(zhí)行命令其他功能.1、數(shù)據(jù)采集1模擬量：P、Q、U、I2數(shù)字量：電廠壩前、壩后水位等3脈沖量YM：脈沖電能表的輸出脈沖4開關(guān)量：斷路器、隔分開關(guān)、繼電維護(hù)的形狀YCYX.2、數(shù)據(jù)通訊向調(diào)度中心發(fā)送采集的本廠、站數(shù)據(jù)接納調(diào)度端下達(dá)的各種命令送給廠站執(zhí)行.3、執(zhí)行命令根據(jù)接納的命令，完成YK、 YT操作YK： YXYT： YC.4、其他功能本地功能：顯示、打??；告警；事故記錄等自診斷功能：死機(jī)自動(dòng)恢復(fù)，自動(dòng)監(jiān)視主、

25、備用通訊信道及切換功能，個(gè)別插件損害診斷報(bào)告等功能。.三、RTU的構(gòu)造(一) RTU的硬件構(gòu)造單CPU構(gòu)造采集和處置的數(shù)據(jù)過(guò)多？.分CPU總線：選通RTU的構(gòu)造(多CPU).(二) RTU的功能和軟件構(gòu)造 RTU的各種功能軟件普通固化在只讀存儲(chǔ)器ROM中。 通常包括以下幾種： 1) 數(shù)據(jù)采集軟件：模擬量采集、開關(guān)量采集、數(shù)字量采集和脈沖量采集等。 2) 數(shù)據(jù)處置軟件：數(shù)字濾波、越限判別、BCD碼轉(zhuǎn)換等。 3) 控制軟件：對(duì)收到的遙控、遙調(diào)等命令付諸執(zhí)行。 4) 通訊軟件：按商定的通訊規(guī)約與調(diào)度中心相互通訊。 5) 人機(jī)聯(lián)絡(luò)軟件：鍵盤、屏幕顯示及制表打印等。 6) 其它軟件：如事件順序記錄、事故

26、追想、自檢及調(diào)試等。. 各種實(shí)時(shí)軟件要完成的義務(wù)可由定時(shí)觸發(fā)或用中斷效力程序完成。為此RTU軟件包括一個(gè)主程序和假設(shè)干個(gè)中斷效力程序。見圖主程序框圖.RTU廠站遠(yuǎn)動(dòng)終端缺點(diǎn)檢測(cè)及缺點(diǎn)診斷 采用微處置器和數(shù)字信號(hào)處置技術(shù)，延續(xù)對(duì)各母線電壓、主變壓器各側(cè)電流、各線路電流進(jìn)展采樣，同時(shí)采集變電站內(nèi)相應(yīng)開關(guān)和刀閘形狀、變壓器擋位、維護(hù)信號(hào)、電度量脈沖信號(hào)和數(shù)字量信號(hào)以及控制命令的形狀信息，實(shí)現(xiàn)遙測(cè)、遙信、電度量和BCD碼等的采樣接納并向上級(jí)傳送，同時(shí)接受上級(jí)的指令完成遙控、遙調(diào)輸出的功能。 .變電站中的RTU細(xì)部.第七節(jié) 直流采樣及電量變送器 “采樣是將現(xiàn)場(chǎng)延續(xù)不斷變化的模擬量的某一瞬間值，作為“樣本

27、采集下來(lái)，供計(jì)算機(jī)系統(tǒng)計(jì)算、分析和控制之用。采樣分為“直流采樣和“交流采樣兩種。 進(jìn)展直流采樣需求經(jīng)過(guò)一種叫做變送器的設(shè)備。變送器是一種物理量變換器件，可以把輸入的某種方式物理量按比例準(zhǔn)確地變換為同一種方式或另外一種方式的物理量。 除電量電流，電壓，功率變送器外，還有溫度變送器、壓力變送器等非電量變送器。非電量變送器普通被稱為傳感器。. 將u, i等交流模擬量，經(jīng)過(guò)電量變送器整流，變?yōu)橄鄳?yīng)的直流電壓信號(hào)，再由模/數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字量，就是直流采樣。由于對(duì)于A/D來(lái)說(shuō)，是對(duì)直流模擬信號(hào)進(jìn)展采樣和變換。 優(yōu)點(diǎn)： (1)直流采樣對(duì)A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速率要求不高。 (2)直流采樣后可方

28、便得到被測(cè)值，使得采樣程序簡(jiǎn)單。 (3)直流采樣經(jīng)過(guò)了變送器的整流、濾波等環(huán)節(jié)，抗干擾才干較強(qiáng)。一、直流采樣及其優(yōu)點(diǎn). 二、變送器的性能目的 變送器性能好壞對(duì)電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的影響是非常大的，有時(shí)甚至成為電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)能否正常運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵問(wèn)題，因此對(duì)其性能必需給予足夠的注重。 準(zhǔn)確度和呼應(yīng)速度是對(duì)變送器的最根本技術(shù)要求。此外還有抗干擾才干、性能穩(wěn)定、運(yùn)轉(zhuǎn)可靠、調(diào)試方便等。. (1)準(zhǔn)確等級(jí)。目前運(yùn)用的有0.2級(jí)和0.5級(jí)，其含義是在規(guī)范條件下，變送器最大誤差不超越0.2%和0.5 % ，允許有一定的附加誤差。 (2)抗干擾性能。主要指抗磁場(chǎng)干擾才干。當(dāng)變送器選用0-5V直流電壓輸出時(shí)，受磁

29、場(chǎng)干擾影響較大;而選用5mA恒流輸出時(shí)，抗干擾才干較強(qiáng)。. (3)呼應(yīng)時(shí)間，呼應(yīng)時(shí)間T反映了變送器的時(shí)間性能。它與時(shí)間常數(shù) 既有聯(lián)絡(luò)又有區(qū)別。(4) 線性目的。變送器輸出與輸人該當(dāng)是成正比的，亦即線性的。但實(shí)踐上總存在非線性誤差，用非線性度表示。. (5)輸出性能與負(fù)荷才干。變送器有直流恒壓輸出與直流恒流輸出兩種方式，對(duì)負(fù)荷的要求也有所不同。 . 三、交流電流變送器 交流電流變送器串接于電流互感器的二次回路中，將互感器二次側(cè)交流電流(0-5A)變換成直流電壓或直流電流輸出。 交流電流變送器按其構(gòu)成原理可分為簡(jiǎn)單型和需求輔助電源的改良型兩種。. 一簡(jiǎn)單型 以下圖為FS-13型交流電流變送器原理圖

30、及其外部接線。.非線性補(bǔ)償支路 電阻R和與之串聯(lián)的四個(gè)二極管構(gòu)成了非線性補(bǔ)償支路。輸入小電流時(shí)對(duì)應(yīng)TA鐵芯磁化曲線的OA段，那么此時(shí)的輸出電壓有較大的負(fù)誤差。此時(shí)二極管遭到電壓低，使其內(nèi)阻變大，這就使補(bǔ)償支路所分流的電流更加減少，輸出直流電壓(或電流)稍有增大，剛好補(bǔ)償了TA鐵芯非線性引起的額外負(fù)誤差。. (二)改良型 以下圖為改良型交流電流變送器原理框圖。高性能中間電流互感器的鐵芯具有線性磁化曲線，從根本上抑制了非線性誤差，并可以采用運(yùn)算放大器構(gòu)成恒流輸出電路(或恒壓輸出電路)。. 精細(xì)的交/直流轉(zhuǎn)換電路是由線性整流電路和平滑濾波器兩部分構(gòu)成的。線性整流電路是在二極管整流器根底上加人了由運(yùn)算

31、放大器構(gòu)成的反響系統(tǒng)，使二極管整流產(chǎn)生的非線性畸變大大減小。.全波線性整流電路 當(dāng)Ui為正半周時(shí)，A1輸出為正，D1導(dǎo)通，VD2截止，A1成為增益為1的跟隨器。 當(dāng)Ui為負(fù)半周時(shí)，A1輸出為負(fù)，VDl截止，VD2導(dǎo)通，A2輸出為-Ui 。.精細(xì)交流不斷流轉(zhuǎn)換電路 上圖為接入了有源低通濾波器的精細(xì)交流不斷流轉(zhuǎn)換電路。有源低通濾波器由運(yùn)放A3構(gòu)成。A3輸出電壓全部直接反響到它的同相輸人端，輸出端紋波成分被大大減少了。. 恒流輸出與恒壓輸出 恒流輸出比恒壓輸出有更好的抗干擾才干，因此變送器還有恒壓一恒流轉(zhuǎn)換電路。當(dāng)運(yùn)放放大倍數(shù)K很大時(shí)，可以證明: UF UT，此時(shí)輸出電流為：.四、交流電壓變送器 交

32、流電壓變送器將100V左右的交流電壓變換成直流電壓或直流電流輸出。也分為簡(jiǎn)單型和改良型兩類。.一簡(jiǎn)單型圖為為FS-14型電壓變送器原理圖和外部接線圖。 電力系統(tǒng)的電壓互感器二次側(cè)電壓，變動(dòng)范圍普通僅為100 V士20V以內(nèi)，所以，中間電壓互感器(TV)鐵芯磁化曲線的起始部分導(dǎo)致的非線性誤差問(wèn)題，可不思索了。. 以下圖所示為改良的交流電壓變送器原理框圖，由中間電壓互感器、精細(xì)交/直流轉(zhuǎn)換電路和恒流輸出電路構(gòu)成。(二)改良型. 功率變送器用來(lái)丈量交流電路中的有功功率和無(wú)功功率。單相有功功率丈量元件是功率變送器的根本元件。 在單相有功功率丈量元件的電壓回路中加一個(gè)90O 移相電路，就變成了無(wú)功功率丈

33、量元件，用兩個(gè)或三個(gè)這樣的根本元件，就可以構(gòu)成三相功率變送器。四、功率變送器.(一)單相有功功率的丈量 在交流電路中，有功功率的定義是瞬時(shí)功率在一個(gè)周期內(nèi)的平均值。 . 由于瞬時(shí)功率的第二項(xiàng)為余弦函數(shù)，故積分為：U、I分別為電壓、電流有效值; 為電流滯后于電壓的相位角，即功率因數(shù)角。. 可見，假設(shè)先由一個(gè)乘法電路求出瞬時(shí)功p(t)=u(t)i(t)，然后用積分電路或者用低通濾波器濾掉其第二項(xiàng)2倍工頻分量UIcos(2t-)，就可得到有功功率UIcos了。. (二)用采樣乘法器丈量功率 傳統(tǒng)的功率變送器時(shí)間常數(shù)較大，難以滿足快速檢測(cè)的需求。隨著新技術(shù)的開展，現(xiàn)已出現(xiàn)多種以新方法構(gòu)成的功率變送器。

34、用采樣乘法器丈量功率，必需在電壓峰值那一瞬間，采樣電壓和電流。. . 一轉(zhuǎn)盤式 轉(zhuǎn)盤式電能變送器是在感應(yīng)式電能表的根底上附加一個(gè)轉(zhuǎn)數(shù)脈沖轉(zhuǎn)換安裝構(gòu)成的。轉(zhuǎn)數(shù)脈沖轉(zhuǎn)換安裝可采用光電法，在轉(zhuǎn)盤上對(duì)稱的開有小孔或涂以反光條等標(biāo)志，光源發(fā)出的光線透過(guò)小孔或經(jīng)反光條反射到光敏三極管使其導(dǎo)通，就可以得到與轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)數(shù)成正比的一串脈沖，經(jīng)計(jì)數(shù)器累計(jì)后即可得到電能數(shù)。精度不高。 電能變送器就是把被測(cè)電路的有功功率轉(zhuǎn)換成脈沖數(shù)，對(duì)脈沖數(shù)的累計(jì)就正比于該時(shí)段內(nèi)耗費(fèi)的電能。六、電能變送器. 靜止式電能變換器原理圖二靜止式 靜止式電能變換器原理圖中，乘法電路就是交流功率丈量的根本電路，其輸出電壓正比于有功功率，再經(jīng)U-f

35、變換將電壓變換成正比于功率的頻率值，在經(jīng)脈沖整形，定寬輸出，最后送計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，脈沖數(shù)累計(jì)就是電能值。.江陰長(zhǎng)江斯菲爾電力儀表. 如下圖的半導(dǎo)體薄片兩端通以控制電流 I，在與薄片垂直方向上施加磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B 的磁場(chǎng)，那么在垂直于電流和磁場(chǎng)方向的薄片的另兩側(cè)會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì) ， 的大小正比于控制電流 I 和磁感應(yīng)強(qiáng)度 B，這一景象稱為霍爾效應(yīng)，利用霍爾效應(yīng)制成的傳感元件稱霍爾傳感器。 測(cè)出 即可求出B七、霍爾模塊實(shí)現(xiàn)電氣量丈量. 由磁動(dòng)勢(shì)平衡有 I1N1=I2N2由此推出 I1=I2N2/N1霍爾元件可以實(shí)現(xiàn)非接觸式的電氣量丈量。. 霍爾模塊優(yōu)點(diǎn) 1呼應(yīng)速度快2丈量范圍廣，精度高3過(guò)載才干強(qiáng)4一二次

36、電路完全絕緣5可測(cè)電流，電壓和功率.第八節(jié) 交流采樣 交流采樣不采用以整流為根底的變送器，僅僅將二次交流電壓、電流信號(hào)經(jīng)交流變換器(小TV和小TA)隔離和降低幅值后，仍以交流模擬信號(hào)供A/D進(jìn)展采樣，然后經(jīng)過(guò)計(jì)算得到被丈量的有效值等參數(shù)。 交流采樣特點(diǎn):(1)實(shí)時(shí)性好，微機(jī)繼電維護(hù)也必需采用交流采樣(2)能反映原來(lái)電壓、電流的波形及其相位關(guān)系，可用于 缺點(diǎn)錄波(3) 免去了大量常規(guī)變送器，占用空間和投資均可減小;(4) 采樣點(diǎn)數(shù)需較多，如每周波要采樣12, 16, 20, 24點(diǎn)， 甚至采樣32點(diǎn)(分析高次諧波需求)。. 從電壓互感器(TV)和電流互感器(TA)輸出的電壓和電流，首先經(jīng)過(guò)交流變

37、換器轉(zhuǎn)換成士5V(峰值)的交流電壓。為了排除干擾，變換器一次側(cè)相間和相地間應(yīng)接上抗干擾電容，同時(shí)一、二次側(cè)應(yīng)有可靠的屏蔽。在送到A/D變換器前，還應(yīng)經(jīng)過(guò)前置濾波器(ALF)，將400Hz以上高頻成分濾去，以保證采樣定理的要求得到滿足一、交流采樣接口電路.二、交流采樣的算法交流采樣得到的是正弦信號(hào)的瞬時(shí)值，需求經(jīng)過(guò)一種算法把正弦信號(hào)的有效值計(jì)算出來(lái)。 (一)一點(diǎn)采樣算法(單點(diǎn)算法) 一點(diǎn)采樣算法需同時(shí)采集三相電壓和電流，計(jì)算出信號(hào)的有效值。 一點(diǎn)采樣算法對(duì)采樣沒有定時(shí)的要求，不需定時(shí)器也可以進(jìn)展數(shù)據(jù)采集。其缺陷是算法中沒有濾波作用，且要求三相對(duì)稱，當(dāng)系統(tǒng)有高次諧波或三相不對(duì)稱時(shí)會(huì)產(chǎn)生誤差;同時(shí)，

38、算法中要求輸人同一時(shí)辰三相電流和電壓，普通的10kV線路不具備這種條件。.(二)兩點(diǎn)采樣算法 兩點(diǎn)采樣算法優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單快速。缺陷是無(wú)濾波，諧波分量會(huì)影響結(jié)果. 是根據(jù)周期延續(xù)函數(shù)有效值定義，將延續(xù)函數(shù)離散化，可以得出電壓、電流的表達(dá)式為 式中: N為每個(gè)周期均勻采樣的點(diǎn)數(shù)(均勻很重要，否那么不準(zhǔn)確); ui為第i點(diǎn)電壓采樣值; ii為第i點(diǎn)電流采樣值。(三)基于均方根值的多點(diǎn)采樣算法. 由延續(xù)函數(shù)的功率定義可得離散表達(dá)式為:式中: Ui ii 為同一時(shí)辰電壓及電流采樣值; 均方根算法不僅對(duì)正弦波有效，當(dāng)采樣點(diǎn)數(shù)較多時(shí)，也可較準(zhǔn)確地丈量畸變波形的電量，這是它的主要優(yōu)點(diǎn)。 當(dāng)然為減少誤差，采樣點(diǎn)數(shù)N

39、要增多，而這會(huì)使運(yùn)算時(shí)間添加，使呼應(yīng)速度降低。. 如選用12位A/D變換器，或N取更大些，精度還可提高。 中選用10位A/D變換器時(shí)， N取20， U, I的誤差約為0.5%, P, Q的誤差小于0.9%。.三、交流采樣的微機(jī)電量變送器 (一)常規(guī)電量變送器及直流采樣的缺陷 (1)常規(guī)變送器本身有誤差，因其功耗大，又使TA, TV誤差增 大，綜合誤差更大。 (2)變送器年年運(yùn)轉(zhuǎn)，外加電磁場(chǎng)、溫度的影響，使元器件性能變壞。采用運(yùn)放、二極管等器件會(huì)發(fā)生0飄、溫飄等，性能不穩(wěn)定，而且諧波分量對(duì)于常規(guī)變送器的精度影響較大。 (3)直流采樣電路因有RC濾波環(huán)節(jié)，因此時(shí)間常數(shù)較大，呼應(yīng)時(shí)間有的長(zhǎng)達(dá)300-

40、400ms，這使采樣實(shí)時(shí)性較差，無(wú)法反映被測(cè)交變量的波形變化， (4)常規(guī)變送器分立安裝，硬件數(shù)量多，接線繁瑣，造價(jià)高。.(二)微機(jī)電量變送器的根本原理 微機(jī)電量變送器的構(gòu)造框圖和接線圖 微機(jī)變送器直接對(duì)TV, TA輸出的交流電壓或電流采樣，數(shù)字化(A/D)后經(jīng)計(jì)算得出電壓、電流的有效值和有功、無(wú)功電量值。. 電壓(電流)隔離變換器包括小TV(TA)、運(yùn)算放大器及限幅電路等，采樣堅(jiān)持器可將同一瞬間采樣得到的電壓、電流瞬時(shí)值堅(jiān)持一段時(shí)間，然后依次經(jīng)過(guò)多路開關(guān)進(jìn)人A/D(模/數(shù)轉(zhuǎn)換器)進(jìn)展數(shù)字化。. 微機(jī)電量變送器的根本原理 一個(gè)工頻周期內(nèi)采樣點(diǎn)必需均勻分布，這是計(jì)算方法要求的條件，否那么會(huì)產(chǎn)生計(jì)

41、算誤差。電壓過(guò)零檢測(cè)對(duì)工頻周期T進(jìn)展丈量，再除以每周期內(nèi)采樣次數(shù)N，這樣就可計(jì)算出采樣間隔:T/N。 上述測(cè)得的僅是上一個(gè)周期的T，而頻率總會(huì)有微小變動(dòng)，為此可改用前幾個(gè)T的平均值。但用這種方法依然會(huì)有誤差。 真正可以保證無(wú)論頻率如何變化，都能使采樣點(diǎn)在每個(gè)周期內(nèi)嚴(yán)厲均勻分布，那么需采用鎖相環(huán)技術(shù)。. 鎖相環(huán) 鎖相環(huán)能使其輸出信號(hào)的頻率緊緊跟蹤其輸人信號(hào)的頻率，其原理框圖如圖.(三)微機(jī)電量變送器的優(yōu)點(diǎn) (1)微機(jī)變送器的中心是單片機(jī)，其任務(wù)穩(wěn)定，可靠性很高。 (2)呼應(yīng)快、精度高。只需適當(dāng)提高采樣次數(shù)N，適當(dāng)提高CPU主頻，即可減小誤差，提高呼應(yīng)速度，使丈量誤差顯著減小。 (3)作為綜合丈量

42、系統(tǒng)可資源共享，經(jīng)濟(jì)性更好。 (4)性能穩(wěn)定，不用經(jīng)常調(diào)校，節(jié)省了許多工時(shí)。 (5)多功能，一臺(tái)微機(jī)電量變送器相當(dāng)于幾十臺(tái)常規(guī)電量變送器，并且可以選擇需量丈量、多次諧波丈量及多種電量越限控制或報(bào)警等綜合功能。 (6)穩(wěn)定性好，不受諧波干擾。 (7)構(gòu)造新穎，配置靈敏。 (8) 可分布式安裝，交/直流220V電源直接供電，安裝更靈敏，運(yùn)用更廣泛。.第九節(jié) 模擬量的采集與處置直流采樣的模擬量輸入輸出通道框圖圖中虛線框1內(nèi)為模擬量輸入通道，模擬量P,Q、U, I經(jīng)變送器變換成5V以下或4-20mA的直流模擬信號(hào)，經(jīng)模/數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后進(jìn)入計(jì)算機(jī)。而虛線框2內(nèi)為模擬量輸出通道。. 電力

43、系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)u, i等經(jīng)過(guò)TV, TA輸出后，經(jīng)變送器變成0-5V(或4-20mA)的直流模擬信號(hào)。為消除干擾，提高輸人信號(hào)的信噪比，可采用一級(jí)或二級(jí)硬件RC低通濾波器。同時(shí)RC電路又可作為過(guò)電壓維護(hù)，防止浪涌電壓進(jìn)人通道內(nèi)部損壞各種芯片元件。 不同變送器或傳感器輸出的電信號(hào)各不一樣，因此需經(jīng)信號(hào)處置環(huán)節(jié)將其放大或處置成后面A/D轉(zhuǎn)換器所能接受的電壓范圍。通常A/D的輸人電壓范圍，單極性為0-5V,。0-10V,0-20V;雙極性為0-士2. 5V, 0-士5V, 0-士10V。一、濾涉及信號(hào)處置 . 也稱采樣切換器，是一種受CPU控制的高速電子切換開關(guān)。由電量變送器送來(lái)的多路模擬量公用一套A

44、/D轉(zhuǎn)換器，只需被選中的一路才可以經(jīng)過(guò)多路開關(guān)進(jìn)人A/D轉(zhuǎn)換器，其他各量那么需等候下一次的選擇。二、多路開關(guān)MUX . . 采樣堅(jiān)持器S/H的根本原理：A/D轉(zhuǎn)換器完成一次完好的轉(zhuǎn)換需求的一段時(shí)間里，模擬量不能變化，才干保證準(zhǔn)確性，S/H可將瞬間采集的模擬量堅(jiān)持一段時(shí)間，以保證A/D轉(zhuǎn)換的實(shí)時(shí)性。 三、采樣堅(jiān)持器S/H 采樣堅(jiān)持器的根本組成原理圖.四、數(shù)/模(D/A)轉(zhuǎn)換器 數(shù)/模(D/A)轉(zhuǎn)換器的作用是將二進(jìn)制的數(shù)字量轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的模擬量。由于有的控制執(zhí)行元件要求控制信號(hào)是模擬電壓或電流。另外，模/數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換也需求用D/A轉(zhuǎn)換器來(lái)產(chǎn)生衡量未知電壓的電壓祛碼。 D/A轉(zhuǎn)換器主要包括電阻開關(guān)

45、網(wǎng)絡(luò)和運(yùn)算放大器。. 放大系數(shù)K很大。輸入信號(hào)電壓值很小、兩端電壓很小，所以“端電位與“端電位很接近，因此在一端接地時(shí)，另一端可近似視為接地，即“虛地。此時(shí)： 輸入阻抗很大，那么輸入到運(yùn)放中的電流可近似視為0，因此圖中個(gè)電流之間有如下關(guān)系：一運(yùn)算放大器.二權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò) 其本質(zhì)為反相比例求和電路 .每個(gè)權(quán)電阻都與相應(yīng)電子開關(guān)串聯(lián)。圖中權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)的總電流為： 假設(shè)Rf=R，那么有推行到n位：D/A轉(zhuǎn)換的精度，取決于基準(zhǔn)電壓Us及電阻精度.三T型電阻解碼網(wǎng)絡(luò)高阻值的高精度電阻制造困難。利用T型電阻解碼網(wǎng)絡(luò)，只需求R和2R。特點(diǎn)：Di為數(shù)字量控制雙投開關(guān)。 Di =1，投UE； Di =0，投接地。Rf

46、=2R時(shí)，.特點(diǎn)：Di為數(shù)字量控制雙投開關(guān)。 Di =1，投UE； Di =0，投接地。Rf=2R時(shí)，.四D/A轉(zhuǎn)換的實(shí)踐電路及芯片數(shù)據(jù)緩沖器：D/A轉(zhuǎn)換需求時(shí)間，而在轉(zhuǎn)換期間，數(shù)據(jù)總線上能夠不斷向D/A送入數(shù)據(jù)，緩沖器的作用是在D/A轉(zhuǎn)換期間暫存總線上不斷送入的待轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)鎖存器：類似與采樣堅(jiān)持器，保證D/A轉(zhuǎn)換期間數(shù)據(jù)不發(fā)生變化，轉(zhuǎn)換完成再?gòu)木彌_器中獲取新數(shù)據(jù)。電流開關(guān)：一系列電子開關(guān)譯碼器，將數(shù)據(jù)信號(hào)高、低電平轉(zhuǎn)換為相應(yīng)開關(guān)的通斷形狀，從而使電阻網(wǎng)路的輸出總電流與鎖存器中的二進(jìn)制數(shù)碼相對(duì)應(yīng)。常見的D/A芯片：DAC1210、AD588、AD7520等。. 關(guān)鍵邏輯模塊： 采樣及樣本堅(jiān)

47、持：Ux 電壓比較運(yùn)放：Ux 與 Uc 逐次逼近 SAR五、模/數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器一根本原理 實(shí)現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換的根本方法有積分法和逐次逼近法，積分法對(duì)輸入信號(hào)求積分，取平均值，抗干擾但轉(zhuǎn)換時(shí)間長(zhǎng)。 遠(yuǎn)動(dòng)安裝中普通采用逐次逼近法。.8位逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器任務(wù)原理 (a)原理框圖 (b)逐次逼近過(guò)程表示 在電壓比較器中，先用最高電壓砝碼Uc與采樣得到的模擬電壓樣本Ux比較，假設(shè)缺乏，再添加下一位電壓砝碼，直至最小砝碼。此時(shí)，添加的砝碼之和即為未知的電壓Ux 。.逐次逼近過(guò)程闡明.二量化誤差：1A/D轉(zhuǎn)換的精度取決于轉(zhuǎn)換的位數(shù)，假設(shè)為10位A/D，那么其內(nèi)部D/A必定為10位，即只需10個(gè)電壓砝碼

48、。2當(dāng)逼近過(guò)程中，用上最小一個(gè)電壓砝碼，仍略小于Ux時(shí)，此時(shí)只能給出一個(gè)近似結(jié)果丈量值0.5Umin，那么實(shí)踐值與轉(zhuǎn)換值之間的誤差為量化誤差，該誤差不會(huì)超越最小砝碼的一半。三常見的A/D芯片： 常用12位逐次逼近A/D芯片-AD574A、AD1674等。 思索問(wèn)題：1對(duì)于范圍為010V的A/D轉(zhuǎn)換器，10位A/D轉(zhuǎn)換器的精度是多少？.六、集成數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 隨著大規(guī)模集成電路開展，已有將多路開關(guān)，采樣堅(jiān)持，和A/D轉(zhuǎn)換器集成于一個(gè)芯片產(chǎn)品，如MAX197. . 主要有數(shù)字濾波，乘系數(shù)，BCD碼轉(zhuǎn)換及越限判別等一數(shù)字濾波 目的：進(jìn)一步提高抗干擾的才干，減少誤差。 方式：本身是一種計(jì)算機(jī)程序，也被稱為數(shù)據(jù)平滑。 分類：非遞歸濾波和遞歸濾波。 七、模擬量的數(shù)據(jù)處置.1非遞歸數(shù)字濾波 假設(shè)數(shù)字濾波的輸出結(jié)果僅與當(dāng)前的和過(guò)去的輸入值有關(guān)，而和過(guò)去的輸出值無(wú)關(guān)，就稱為非遞歸數(shù)字濾波。以書上的例子：設(shè)有模擬信號(hào)x(f)=u(t)+z(t) 有用信號(hào)，f1=2Hz 干擾信號(hào)，f2=100Hz采樣頻率：fs500Hz，采樣間隔TS=1/500=2ms，得到樣本： x(0), x(1), x(2), x(n-1), x(n).非遞歸濾波算法：通用表達(dá)式：其中：i為加權(quán)因子，N為濾波因子長(zhǎng)度。濾波原理：干擾普通是高頻周期信號(hào)，經(jīng)過(guò)N個(gè)采樣值的算術(shù)平均或加權(quán)