电力系统远动第3讲_数据采集

数据采集2008-3-192基本内容•数据采集的开关量输入电路•开关量输出电路•模拟量输入电路•模拟量输出电路3电力系统运行控制所需要的信息•遥测量：母线电压；各线路的有功、无功功率或电流；变压器有功、无功功率、分接头档位；发电机/电厂所发有功、无功出力；电站/厂，线路有功电度；系统频率；水库水位；气象数据。•遥信量：断路器的合、分状态；隔离刀闸的合、分状态；各个元件保护状态；自动装置的动作状态；事故总信号。4数据采集与控制的基本硬件结构CPURAMROM网络适配器串口外设MODEM信道网络模/数变换模拟量输入变换数/模变换放大驱动光电隔离接口接口开关量输入信号处理光电隔离开关量输出电路来自TA、TV的电压，电流等模拟量遥调接口开关量输入信号接口遥控模拟量输入/输出回路开关量输入/输出回路5开关量输入基本硬件结构计算机总线CPU驱动控制三态门。。。。。三态门逻辑控制地址译码。。。。。信号调节信号调节去抖电路去抖电路隔离电路隔离电路。。。信号输入信号调节信号调节去抖电路去抖电路隔离电路隔离电路。。。信号输入6隔离电路数据采集电路J1J2断路器辅助节点+5V1、继电器隔离2、光电隔离数据采集电路断路器辅助节点+5V光敏三极管7滤波去抖电路CRR0低通滤波施密特触发器8三态门的工作原理AE三态门ED0D1D2数据总线三态门缓冲器E1E2双向三态门9锁存器•(1)为低电平、G为高电平时，输出端状态和输入端状态相同，即输出跟随输入。•(2)当为低电平、G电平降为低电平时（下降沿），输入端数据锁入内部寄存器中，内部寄存器的数据与输出端相同。当G电位保持为低电平时，输入端数据变化不会影响输出端状态。•(3)当为高电平时锁存器缓冲三态门封闭，即输出端为高阻态。74LS373的输入端D0-D7与输出端Q0-Q7隔离。74LS373D0-D7OEGNDGQ0-Q7Vcc+5V地址有效信号ALEOEOEOE10地址译码电路ABCE1E2E3Y7GNDY0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Vcc74HC138输入输出使能片选E3E2E1CBAY0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7100000011111111000011011111110001011011111100011111011111001001111011110010111111011100110111111011001111111111074HC138的真值表11输入/输出的控制方式•同步传输方式•查询方式•中断方式•直接存储器存取方式12开关量输出电路计算机总线CPU驱动控制锁存器。。。。。锁存器逻辑控制地址译码。。。。。隔离电路隔离电路输出电路输出电路。。。输出信号隔离电路隔离电路输出电路输出电路。。。输出信号13模拟量输入•基于逐次逼近型A/D转换的模拟量输入电路变换器电力设备电压形成回路低通滤波采样保持多路转换开关A/DCPU14模拟量输入•传感器、变送器•传感器将非电量物理量转换为电量物理量•变送器将电量物理量转换为计算机可以处理的电压电流范围•一次PT将高压电转换为0～100v的次级电压•一次CT将大电流转换为0～5A的二次电流•电压、电流变送器将这些范围的信号转换为0～＋5v的电压信号或4～20mA的电流信号•功率变送器的输出为双极性－5v~+5v的电压范围15电压形成回路RC低通滤波双向限幅TVA电压接口原理图RC低通滤波双向限幅TAB电流接口原理图将以上的频率的谐波过滤掉/2sf16采样保持ChA1A2SAinAout采样期间，S闭合，A1通过S向Ch充电，使输出随输入变化而变化。此时电路处于自然采样状态。保持期间，S断开，由于A2的高输入阻抗，使得保持电容Ch的电压输出保持充电时的最高值。17多路转换器各个模拟量在多路转换开关的控制下分时地逐一经A/D转换器转换，每次只选通一路。对多路开关的要求是断开时开路阻抗无穷大，导通时阻抗为0，切换速度快，工作可靠。常见的多路开关有CD4051B，AD7506等。模拟量多路开关由三部分组成¾地址输入缓冲和电平转换使得输入端对TTL，CMOS逻辑电平兼容¾译码和驱动把地址译为通道号代码¾模拟开关，对应通道的模拟开关导通，将该通道的输入模拟电压引至输出端。18多路转换器•若输入模拟通道数目超过16，需多片AD7506，这时需要增加译码器进行片选。•AD7506导通时导通电阻约400Ω，由于不接近0，所以负载电阻一定要比较大，一般在输出后增加一级电压跟随器以提高输入阻抗。19模/数转换逼近寄存器SAR、D/A转器比较器时序和控制逻辑电路+-比较器UxD/ASAR时序及控制逻辑数字量输出Uref20电压——频率变换型A/D变换•产生的脉冲频率正比于输入电压的大小•工作稳定，线性度高、电路简单•抗干扰能力强•采样电路的速度是有一定限制电压形成VFC计数器CPU总线21采样方式•三种模拟量•快速变化的交流量：如交流电压、电流、功率等。•缓慢变化的直流量：如控制母线的直流电压、操作母线的直流电压。•缓慢变化的非电量：如温度、压力、水位等。22采样方式•直流采样•直流电量：利用直流电量变送器将实际的电压电流值转换为0～5V的直流电压。•交流电量：采用交流电压、电流和功率变送器将相应原始信号转换为0～5V或0～±5V的直流电压信号。•非电量：利用专用的温度变送器、压力变送器•交流采样只针对交流信号的采集。直接将交流信号变送为0～5V的交流电压信号送至A/D转换器进行转换，即采集交流信号的瞬时值，然后采用算法计算电压、电流的有效值及利用电压电流计算功率。23采样方式直流采样的特点¾对A/D转换器转换速率要求不高，软件算法简单，程序可靠性高。¾经过整流和滤波环节，抗干扰能力较强。¾直流采样输入回路常采用RC电路滤去整流后的纹波，采样实时性差，无法反映被测量的波形，因此不适用于微机保护和故障录波。¾需要变送器屏。24采样方式•交流采样的特点•实时性好。•能反映实际波形。•可以省略功率变送器，功率由算法计算得到。•对A/D转换器和采样保持器要求较高，要求一个周期内必须有足够的采样点数，要求A/D转换器转换速度高。•采样和计算的程序比较复杂。25模拟量输出26D/A转换器基本原理RRR2R2RS4A-+Rf2RS32RS22RS1-URUD12341234,2222fRDRUUDDSSSSR−−−−=×=+++27D/A转换器的结构28同步相量测量单元基本原理•1msÎ180,GPS误差：1usÎ0.18029作业•开关量输入基本硬件结构框图