配電網(wǎng)綜合自動化技術(shù)課件：配電終端-FTU

配電終端----FTU3.1

FTU概述3.2

直流采樣和交流采樣3.3

開關(guān)量輸入電路3.4

開關(guān)量輸出電路3.5

模擬量輸入電路3.6

模擬量輸出電路3.7

傅氏算法1

11111113.1

FTU概述什么是FTU?饋線開關(guān)監(jiān)控終端(Feeder

Terminal

Unit)是裝

設(shè)在饋線開關(guān)旁的開關(guān)監(jiān)控裝置。一臺FTU要求能監(jiān)控多少臺柱上開關(guān)？一般一臺上下排線路同桿架設(shè)可以2臺23FTU實物圖片4柱上開關(guān)控制器FTU采用如下圖所示的二機殼結(jié)構(gòu)形式：5FTU與開關(guān)配合的組成框圖6FTU功能如何？78

FTU的總體結(jié)構(gòu):SD-2201型FTU由電源板，模入板和CPU板共同構(gòu)成，

CPU采用TI公司的定點型DSP芯片MS320F2069SD-2201型FTU的原理框圖

101TMS320F206為CPU，可以實現(xiàn)每秒2000萬次定點運算14.5K

X

16位SRAM存儲器，存放數(shù)據(jù)132K

X

16位FLASH存儲器，存儲固化程序，保存重要參數(shù)164K

X

16位程序/數(shù)據(jù)存儲器(可選項)，便于調(diào)試12K

X

8位NVRAM和實時時鐘1完備的輸入/輸出功能132通道、

14位分辨率、同時采樣模擬輸入116通道、帶光電隔離、數(shù)字量輸入116通道、帶光電隔離、數(shù)字量輸出11通道測頻輸入1三路異步串口(二帶光電隔離)

/一路同步串口/一個打印

機并口1具有電源監(jiān)測電路，系統(tǒng)安全、可靠1具有仿真接口，與SEED-C2XXDS或XDS-510配合使用，方便

軟硬件調(diào)試11SD-2201型FTU的總體特點：12配電終端----FTU3.1

FTU概述3.2

直流采樣和交流采樣3.3

開關(guān)量輸入電路3.4

開關(guān)量輸出電路3.5

模擬量輸入電路3.6

模擬量輸出電路3.7

傅氏算法13第3章1111111直流采樣和交流采樣1直流采樣：將交流模擬量先轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的模擬直流電壓信號,然后再由A/D轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字量。1交流采樣：將交流電壓、電流信號經(jīng)過起隔離和降幅作用的PT

、CT后，仍以交流模擬信號供A/D進行采樣，然后通過

計算得到被測量的有效值等參數(shù)。3.214直流采樣的特點：①對A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速率要求不高；②采樣程序簡單；③變送器經(jīng)過了整流濾波等環(huán)節(jié)，抗干擾能力較強；④采樣實時性較差且不能適用于微機保護和故障錄波；⑤需要很多變送器，占用空間和投資；交流采樣的特點：①實時性好，微機繼電保護必須采用交流采樣；②可用于故障錄波；③免去了大量變送器屏，使占用空間和投資均減少；④對A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速率要求較高；3.2直流采樣和交流采樣15配電終端----FTU3.1

FTU概述3.2

直流采樣和交流采樣3.3

開關(guān)量輸入電路3.4

開關(guān)量輸出電路3.5

模擬量輸入電路3.6

模擬量輸出電路3.7

傅氏算法16第3章1111111入變換遙調(diào)模/數(shù)變換接口模擬量輸數(shù)/模變換放大驅(qū)動接口接口光電隔離開關(guān)量輸出電路信號處理

光電隔離接口開關(guān)量輸入數(shù)據(jù)采集與控制的基本硬件結(jié)構(gòu)

17CPU串口MODEM網(wǎng)絡(luò)適配器ROMRAM來自PT、CT

的電壓，電流等模擬量開關(guān)量輸入信號信道外設(shè)網(wǎng)絡(luò)開關(guān)量輸模擬量輸入/輸入/輸出回路出回路遙控J2斷路器輔助節(jié)點隔離電路1、繼電器隔離3.3開關(guān)量輸入電路2、光電隔離數(shù)據(jù)采集電路數(shù)據(jù)采集電路斷路器輔助節(jié)點光敏三極管+5V+5V18J13.4開關(guān)量輸出電路開關(guān)量輸出基本硬件結(jié)構(gòu)193.4開關(guān)量輸出電路74LS373+5VQ0-Q7地

址

有

效

信號ALE

VccGD0-D7

OEGND鎖存器203.5模擬量輸入電路基于逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換的模擬量輸入電路多路轉(zhuǎn)換開關(guān)電壓形成回路低通濾波采樣保持A/DCPU變器換備力設(shè)電21TV雙向

限幅RC

低通濾波B

電流接口原理圖將fs

/

2以上的頻率的諧波過濾掉3.5模擬量輸入電路低通濾波A

電壓接口原理圖TA電壓形成雙向限幅RC

低通濾波223.5模擬量輸入電路采樣保持工作原理a)

S/H基本電路結(jié)構(gòu)

b)采樣/保持波形23a)電路構(gòu)成

b)逐次逼近示意圖

24逐次逼近型A／D轉(zhuǎn)換工作原理34333231302928272625242322212019AGNDCH3B

CH3A

CH4B

CH4A

AVSS

INT

CONVST

RDWRCSCLKD0/A0(LSB)D1/A1D2/A2D3/A3D4D5CH2BCH2A

CH1B

CH1A

AVDD

REFINREFOUT

AGND

D13(MSB)D12

D11

D10

D9

D8

D7

D6DVDDDGNDSSOPMAX125引腳封裝圖14

15

16

17345678910111213MAXIMMAX1252536351218A

MUXB14×4RAMTHREE-STATEOUTPUT

DRIVERSCONTROL

LOGICMA

X

1

2

5

的

內(nèi)

部

結(jié)

構(gòu)

功能

框

圖BANDGAPREFERENCE+10k-2.5VVREFA

MUXBA

MUXBA

MUXBCH1ACH1BCH2ACH2BCH3ACH3BD0/A0(LSB)D1/A1D2/A2D3/A3T/HT/HT/HT/HCLK

CONVST

INT

CS

RDWR

DVDD

DGNDMAXIM

MAX125REFINAGNDREFOUT+COMP-+-CH4ACH4BD13(MSB)BUS

INTERFACE14-BITDAC26VREFMUXSARD12TMS320F206DATA/ADDRESS

BUSLOGIC

CONTROLCLK

CONVST

INT

CS

RD

WRFILTERAC

u,

iFTU的數(shù)據(jù)采集處理部分電路原理框圖27CH1A

CH1B

CH2A

CH2B

CH3A

CH3B

CH4A

CH4BAVDDAGNDAVSS

REFIN+5V

0.1uF0.1uF

-5V0.1uFD0/A0

D1/A1

D2/A2D3/A3

D4

D5

D6

D7

D8

D9

D10

D11

D12

D13+5V

0.1uFMAXIMAMPLIFIERor

CT16MHz4.7uFRCREFOUTMAX125PTDGNDDVDDA/D數(shù)據(jù)采集流程：設(shè)定四片MAX125的工作模式，讀A/D以便清除系統(tǒng)上電引起的虛假

的轉(zhuǎn)換完成信號，初始化定時器，設(shè)置定時時間間隔(即A/D采樣周期)，定時觸發(fā)源選擇，開F206外部中斷1，啟動定時器，F(xiàn)206外部中

斷1服務(wù)程序用于讀A/D數(shù)據(jù)。28D3D2D1D0轉(zhuǎn)換時間工作模式00003μsA組單通道00016μsA組2通道00109μsA組3通道001112μsA組4通道01003μsB組單通道01016μsB組2通道01109μsB組3通道011112μsB組4通道1xxx—低功耗(A組單通道)MAX125轉(zhuǎn)換模式表1產(chǎn)生的脈沖頻率正比于輸入電壓的大小1工作穩(wěn)定，線性度高、電路簡單1抗干擾能力強1采樣電路的速度是有一定限制29——頻率變換型A/D變換VFC電壓形成計數(shù)器

CPU電壓總線配電終端----FTU3.1

FTU概述3.2

直流采樣和交流采樣3.3

開關(guān)量輸入電路3.4

開關(guān)量輸出電路3.5

模擬量輸入電路3.6

模擬量輸出電路3.7

傅氏算法30第3章1111111(1)鎖存器：

微機輸出的數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)總線上穩(wěn)定的時間很短，所以在

D/A轉(zhuǎn)換期間必須鎖存數(shù)據(jù)。(2)

D/A轉(zhuǎn)換器：(3)放大驅(qū)動：

D/A輸出的模擬信號需要經(jīng)過低通濾波器使波形平滑，為了能驅(qū)動受控設(shè)備，還必須采用功率放大器作為驅(qū)動電路。是關(guān)鍵部件。由給定的數(shù)值轉(zhuǎn)換得到模擬輸出。313.6模擬量輸出電路配電終端----FTU3.1

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開關(guān)量輸出電路3.5

模擬量輸入電路3.6

模擬量輸出電路3.7

傅氏算法32第3章1111111功率uXn

=

2

u(k)sinnk

2冗NN

k

=1

NuRn

=2

u(k)cos

nk

2冗NN

k

=1

NQ

=(uX

1iR1

uR1iX

1)P

=(uR1