东方电子测控装置使用说明书.doc

DF3600(E)系列测控调试指导文档东方电子股份有限公司技术中心工程技术部文档变更记录序号变更内容变更原因或目的变更人变更日期1综合以往的零散文档、培训讲义、电话记录等，汇总、编排、润色成一个完整的调试指导文档。初次建立徐广飞2009-9-10目 录一、DF3600系统装置硬件61、CPU与网络61.1 MC68332、MC68360介绍61.2 网络与现场总线71.3 DF3600系统中应用的网络与现场总线技术91.4 农网CPU部分111.5 现场问题与解决112、交流采样部分112.1交流采样的基本原理112.2交流采样的算法132.3 DF3600系统中的交流采样192.4 与交流采样相关的几个问题213、直流采样243.1 YC-1直流采样插件243.2 YC-2直流采集插件244、遥信与遥控254.1 YK-1、YK-2遥控输出插件254.2 YXYK-1遥信遥控插件254.3 农网产品265、DF3600系统装置265.1 DF3600系列采集装置构成及跳线265.2 DF3600系列采集装置接线295.3 遥信、遥控、遥测的采集原理及现场试验方法31二、DF3600测控设备调试指导371、交采模式371.1当前支持的交流采样板371.2 模式修改方法371.3 模式的设置382、模拟量采集、数字量采集、数字量输出定义392.1 DF3670综合监控装置392.2 DF3671线路监控装置402.3 DF3672线路监控装置412.4 DF3673线路监控装置412.5 DF3674线路监控装置422.6 DF3675综合遥信装置422.7 DF3676综合遥控装置432.8 DF3677直流量采集装置432.9 DF3678公共测控装置432.10 DF3679交流量采集装置432.11 DF3683电压无功自动控制装置442.12 DF3670A综合监控装置442.13 DF3673A线路监控装置452.14 DF3674A线路监控装置453、DF3600系列监控装置程序及注意事项463.1 DF3600系列监控装置程序简介463.2各装置需注意的地方484、保存参数与更换程序534.1 关于保存参数的说明534.2 更换程序需要注意的问题555、关于修改查看变量的说明596、维护软件中一、二次系数的添法63三、DF3600常见问题汇总661、关于遥控的几点说明662 远方同期功能663 液晶上的默认的二次遥测显示值与实际二次值之间是怎样对应的？684 怎样通过维护软件修改单板参数使液晶面板上显示实际值？695 遥控预置为什么失败？716 为什么DF3672的第2、12号遥控不好用？727 怎样把遥信改为脉冲电度？728 怎样设置电度初值？729 DF3670的测得的温度为何不对？7210 换程序后故障灯不停闪烁怎么办？7311 YX板地址跳线器接触不良造成导致遥信误报7312 母线侧Y接线而线路侧接线电压的情况下DF3672同期实现7313 遥测系数与装置端子之间的对应关系7314 怎样修改遥控保持时间7515 DF367X、DF3683系列装置小批与蓝图有何区别7516 如何判断某回路交流采样电压是380V输入还是100V输入7617 遥控执行不正常怎么办76四、DF3600E系列监控相关内容介绍771、DF3600E系列监控装置插件组成771.1、DF3670E综合监控装置771.2、DF3670EA综合监控装置771.3、DF3672E线路监控装置771.4、DF3673E线路监控装置771.5、DF3674E线路监控装置781.6、DF3675E综合遥信装置781.7、DF3676E综合遥控装置781.8、DF3679E交流量采集装置782、关于保存参数的说明782.1 参数的读取与保存782.2 参数的恢复792.3 手动系数修改方法803、DF3600E调试注意事项及经验汇总803.1 DF3670E和DF3670EA遥控路数增加导致装置变更803.2 采样系数问题导致3670EA装置测量显示中名称显示不全813.3 主变油温采用直流电流时DF3670EA设置813.4 更换3670EA主板后，后台遥测不正常813.5 现场3670E下参数后装置死机故障823.6 综合测控装置的回路直流接地排查82一、DF3600系统装置硬件1、CPU与网络1.1 MC68332、MC68360介绍1.1.1 单片机基本系统（最小系统）微处理器（大脑）、上电复位电路（刺激）、晶振（脉搏）、存储器（五腹）（包括程序存储器ROM和数据存储器RAM）附加供电电源（能量）与开发工具（知识库）即可实现一基本系统。但任一CPU系统都是为实现一定的功能而设计，故只需在基本系统的基础上整加一些人机接口、数据接口、通信接口即可实现一单片机应用系统。1.1.2 CPU的工作过程：复位管脚保持一定时间的低电平或高电平（用于CPU硬件的初始化）（从特殊功能寄存器中）读取程序代码偏移量根据偏移量将程序指针指向程序的起始地址根据程序代码进行运行。1.1.3 MC68332、MC68360的基本特点DF3600系统中采用MOTOROLA高性能32位单片机MC68332（准32位，外部数据总线16）、MC68360作为CPU插件的微处理器。MC68332资源： 16个独立的、可程控通道和引脚（即TPU），可执行任何定时功能（输入捕捉、输出比较、脉冲宽度调制等），可用于频率、频差采集、脉冲输出、脉宽采集、定时输出等场合；具有一个UART和增强型的串行外围接口（QSPI）；12个片选；多至32个独立的I/O引脚；7个外部中断；价格适中；鉴于以上特点，MC68332比较适合工业现场使用，在DF3600系统中，用于系统网络接线除以太网以外的场合。MC68360资源：内核由CPU32+和RISC组成，具有较强的通信处理能力，在DF3600系统中用于以太网通信的场合：具有四个SCC（串行通信控制器），支持两个10M以太网，支持HDLC协议等；具有两个SMC（可作UART使用）；一个SPI；四个通用定时器，可用作频率、周期、脉宽测量；八个外围片选，支持DRAM操作。1.1.4 CPU332、CPU360插件组成框图：本插件所用CPU为高集成度32位工业控制用芯片，具有高的数据处理能力和抗干扰能力。根据对组网方式的不同需求，DF3600系列的全部测控装置都提供两种主CPU板供选择，一种是采用Motorola公司的32位微处理器68332，提供两路串行通讯口以及FDK-BUS 和CAN总线的双现场总线接口；另一种是采用Motorola公司的32位通信微处理器68360，提供两路串行通讯口，支持以太网通信。两种板与其他所有I/O板的总线接口定义完全相同，可以直接互换。CPU插件上除了中心处理器之外，采用了4M bit（68360为8M）的静态RAM作为数据存储器，采用4Mbit（68360为8M）的FLASH EPROM作为程序存储器；采用4Mbit的FLASH EPROM作为系统参数存储器；采用可编程逻辑芯片作为整个板的译码和逻辑控制，简化了设计，提高了可靠性；后备电池用于掉电情况下RAM中数据的保持；为了监测装置本身的运行状态，板上设计了串行输出的温度测量芯片，可以实时测量装置内的温度情况，超温一定时间报警，用以保证运行可靠性。本板具有较强的数据通信功能，固定了两个标准的串行口，根据跳线的不同，可以选择RS232/485/422等方式，通信速率30038400bps；通过选择不同的通信扩展板可以提供不同的网络接口，当采用FDKCAN通信小板，可以增加FDK-BUS和CAN双现场总线接口；当采用Fibernet通信小板时，可增加FDK-BUS光纤双环网接口；当采用Ethernet通信小板时（仅对68360CPU板），可增加一个以太网接口（双绞线、光纤、同轴电缆三种接口方式可选）。这种灵活的设计方式保证了装置组网的灵活。本板支持GPS的硬件对钟功能，设计了一个专用的8位CPU芯片用于对输入的IRIG-B格式信号的解码，保证了装置时钟的准确性。显示按键接口部分用于和面板上的液晶显示器及小键盘连接。用于人机操作。总线接口驱动部分提供了CPU对总线的驱动和隔离，保证与所有的功能插板之间进行高速数据通信。 1.2 网络与现场总线随着计算机技术的高速发展和变电站监控系统的需要，很多种类型的网络和现场总线产品在电力自动化产品中得到了广泛的应用（以太网、CAN总线等）。1.2.1 网络的基本概念： “广义的”计算机网络是在协议控制下由由一台或多台计算机、若干台终端设备、数据传输设备以及便于终端和计算机之间或者若干台计算机之间数据流动的通信控制处理机等所组成的系统之集合。1.2.2 开放系统互连（OSI）的基本参考模型 为了解决不同厂家生产的通信系统之间的兼容问题，开始了对开放系统互连的研究，出现了开放系统互连的基本参考模型。1983年，该参考模型终于成为正式的国际标准。 所谓“开放”，是强调对OSI标准的遵从。“开放”并不是指特定的系统实现具体的互连技术或手段，而是对可使用的标准的共同认识和支持。一个系统是开放的，是指它可与世界上任何地方的遵守相同标准的任何系统通信。 OSI体系结构将通信过程定义为七个层面的组合，每层均有其自身的以及与其它层相关的特定功能。第七层 应用层 第六层 表示层 第五层 会话层 第四层 传输层 第三层 网络层 第二层数据链路层 第一层 物理层 a)物理层：物理层是最底层，是规范设备间电气和物理连接的一组规 则。这一层定义在设备间传输数据的连接电缆和必要的电气规范。 b)数据链路层：它指示设备如何访问物理层规定的介质，该层还定义数据格式，包括被传送的消息内的数据帧结构、差错控制过程以及其它链路控制功能。由于该层定义了数据格式和修正传输差错的过程，所以信息传输的可靠性是由这一层负责的。 c)网络层：负责在网络中的源节点和目的节点之间建立逻辑连接，该层的任务包括根据网络中的有效数据通路选取和管理原节点和目的节点之间的信息流动的路由。 d)传输层：根据网络层协议在网络上建立路由之后，由传输层负责保证在此基础上的 信息传送的正确性。因此该层的基本功能就是在网络控制层协议在网络节点间建立了连接之后控制通信的会话过程。 e)会话层：提供一组规则以建立和终止网络中的节点间的数据流。 f)表示层：主要功能就是将传输数据转换成可显示的格式以适应接收设备的要求 g)应用层：可以作为应用程序获得该模型提供的所有服务的窗口。这一层提供的功能包括文件传输、资源共享和数据库访问。1.2.3 网络的分类网络按跨度分为广域网和局域网。按用途分为专用网和公共网。按拓扑结构分为星行网、总线形网、环行网和分布式网络等。1.2.4 现场总线及其特点如前所述，在OSI七层参考模型中，物理层、数据链路层和应用层功能是最重要和必须考虑的。因此，现场总线采用了这三层网络结构。流量控制和差错控制在数据链路层执行。报文的可靠传输在数据链路层或应用层执行。这种网络结构具有结构简单、执行协议直观、价格低廉等优点，同时性能又令人满意。因此，现场总线是一种开放式实时系统，它只具有简化的网络结构，而与OSI不完全一致。采用现场总线的系统具有如下特点：a) 在分级控制系统中，采用现场总线的系统虽然可能具有足够的智能，但只执行简单的节点顺序或一种控制方式等较低级功能；b) 现场总线经常只负责发送或接收较小的数据报文，并且以这种数据报文作为与较高一级的控制系统实现设备数据往返传送的有效手段；c) 采用现场总线的系统通常费用较低，可以用低廉的造价组成一个系统，而且与上层网络连接的费用也不高。对于工业领域，采用现场总线的最大优点是可大大节约连接导线、维护和安装费用。1.3 DF3600系统中应用的网络与现场总线技术1.3.1 基于HDLC协议、RS485总线的FDK-BUSDF3600系统的间隔级可选择FDK-BUS以双绞线或光纤双环的方式进行通信。FDK-BUS采用HDLC协议、曼彻斯特编码技术，是一种高速（达187.5K）同步的网络，能够满足数据实时性的需要，在无B格式对钟的情况下，能满足较高的对钟精度。1)、HDLC协议介绍：7层OSI模型的第二层是数据链路层。一种最通用的第二层协议是HDLC。实际上，其它通用第二层协议极大地基于HDLC，特别是HDLC的帧结构：如：SDLC，Apple Talk，LAPD等。HDLC规约能适用于分时系统、计算机之间的高速通信以及报文分组的交换中，HDLC规约以传送报文帧作为传输信息的基本单位，无论是信息报文还是监控报文都统一用一种帧格式进行传输。HDLC的帧结构如下：开旗标 地址 控制信息（可选） CRC关闭旗标 8位 16位 8位 8N位 16位 8位a)、开旗标和关旗标为7E，HDLC应用一0插入、删除过程（通常称作位填充）来保证分界符旗标的位图不会产生于旗标之间断上。HDLC帧是同步的，因此，依靠物理层提供时钟方法和同步发送器、接收器。HDLC中，每一八位位组的LSB先被发送，CRC的MSB先被发送。b)、地址字段：对于下行的命令帧来说，是指接收端子站的地址，对上行的响应帧来说，是指发送该响应帧的子站地址。c)、控制字段提供一流量控制数字，并定义帧类型（控制或数据）。这段的确切使用和结构根据使用该帧的协议而定。d)、信息字段包含了用户的信息，长度由用户定义，可以是0。2）、曼彻斯特编码技术：a)、NRZ码（单极不规零），用高电平代表数据位“1”，低电平代笔数据位”0”，尽管易于实现，但用这种方式传送信息确有很大的缺陷。无法确定一个比特的结束和另一比特的开始。为识别两个或多个同样数值的脉冲系列，必须在发送器和接收器之间使用时钟信号线进行同步b)、为在同步传输中，避免使用时钟信号线，基带局域网使用曼彻斯特编码技术。在曼彻斯特编码中，时序变换总在每一个比特的中点进行。这一编码技术可以从接收信号中根据时序变换提取出很好的定时信号。并且，由于曼码总是保持同样数量的正、负电压，所以可以防止直流电压积累，使中继器之间的距离可以很长。3)、FDKBUS技术指标a)、速率：187.5Kbps；b)、节点容量：127个；c)、距离：1200米，超过此距离可加中继器。d)、支持介质：双绞线、光纤。1.3.2 CAN总线控制线局域网（CANController Area Network）属于现场总线的范畴，它是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络。主要特性：a)、多主站依据优先权进行总线访问；b)、无破坏性的基于优先权的仲裁；c)、借助接收滤波的多地址帧传送；d)、远程数据请求；e)、配置灵活性；f)、全系统数据相容性；g)、错误检测和出错信令；h)、自动重发功能；i)、暂时错误和永久性故障节点的判别以及故障节点的自动脱离。正是CAN具有的以上特点，所以在DF3600系统中得到了成功的应用。由于其基于多主竞争的机制，可以完成对遥信变位、遥控操作的快速响应。CAN与FDKBUS优势互补，构成了DF3600系统独具特色的双网结构。CAN性能指标：a)、速率：50Kbps；b)、传输距离；1300米；c)、节点数量：110个。d)、支持介质：双绞线、光纤。1.3.3 以太网随着电网监控技术的发展，以太网技术在变电站监控系统中得到了应用。在DF3600系统中，站控层支持最多四路以太网，用于和调度、后台和前置I/O进行通信；间隔层设备间也可以用以太网进行组网。1)、CSMA/CD（载波监测多重访问/冲突检测）以太网是一种广泛应用的LAN，它基于CSMA/CD（载波监测多重访问/冲突检测）方法。一站要发送信息时，先监听LAN上的活动。当LAN空闲一规定时间时，站开始发送。发送期间，站不断监听LAN上是否有冲突。一检测到冲突，立即停止发送，并发送阻塞信号。等待一随机时间后，再重新发送。2)、主要特性：a)、符合IEEE802.3标准；b)、速率：10Mbps；c)、传输距离；依赖于所使用的介质；d)、支持介质：双绞线、光纤、同轴电缆。间隔级的以太网通信，提高了遥测、遥信的刷新周期，更有利于变位遥信的快速传送，极大地增强了系统的性能指标。1.4 农网CPU部分 农网对3600蓝图的原CPU332-24、CPU360-24的两个插件进行了改造，主要从成本方面进行了控制，去掉了部分冗余功能（如扩展串行口），解决了存在的部分问题（RAM功耗太大、68332维护口对脉冲电度的影响），其余部分没有变化。1.5 现场问题与解决（1）CPU板不转（即装置死机）首先检查工作电源是否正常；再将与其他插件相连的总线电缆拔下进行排除；测量CPU的复位管脚是否一直为低电平（MAX791的15脚）；CPU、RAM、ROM等芯片是否有松动等。（2）通信不正常通信电缆接线是否有问题；装置地址是否正确；通信插件是否插接可靠等。必要时可采取替代法排除故障。（3）系数不正确 由于不正确的操作导致系数丢失（如更换装置型号、进行EE恢复等），应从各插件上将系数读出后再写入到EE中；如果EE读写不正常，则说明此芯片有问题。 2、交流采样部分2.1交流采样的基本原理2.1.1 直流采样存在的问题直流采集板件变送器PT、CT 出 线 直流 AC 5A DC05V，020mA 采样 AC 100V D如上图所示，直流采样就是将所需采集的有关信息，如交流电压、交流电流、有功功率、无功功率等，利用变送器转换为05V或020mA的直流电压或电流量供微机检测。此方法实现起来比较简便，只需根据采样电路的需要，对采样值做一次比例变换，即可得到被测值。但其存在着以下不足：（1） 变送器有较大的时间延迟（达几百毫秒），难以及时反映被测量的突变；（2） 变送器测量谐波有较大误差；（3） 监控系统的测量准确度直接受变送器的准确度和稳定度的影响；（4） 变送器投资较大，整加监控系统的造价，且维修较为复杂；正是由于以上原因，导致了交流采样技术的发展。2.1.2交流采样概念的引入交流采样互感器交流采集板件PT、CT 出 线 交流 AC 5A 弱交流电流信号 采样 AC 100V 弱交流电压信号由上图可知，交流采样首先利用交流变换器将交流电压和交流电流转换成微机可以采集的弱的交流信号，通过微计算机对其进行离散采样，再通过特定的算法计算出有效值、有功、无功、相位角、谐波分量、序分量等各种所需要的值。相对常规的直流采样，交流采样具有速度快、投资省、计算灵活、计算精度高、工作可靠、维护简单等优点，因而得到普遍的应用。2.1.3三相交流电路基本测量值2.1.3.1 相与相序三相电压由三相发电机的三个彼此相隔120的绕组中引出，可表示为：以上公式中假定A相初始相角为0，在三相对称的电路中，三个电压有效值、振幅和频率都相同，彼此之间相位相差120。这三个电压到达最大值的先后次序叫做相序。2.1.3.2 瞬时功率定义为： 上式表示在t时刻线路上的瞬时功率。2.1.3.3 有功功率、无功功率的引出假定t时刻电流的相角为0，电压、电流间的夹角为，则可将t时刻的功率表示为： = 上式有清晰的物理概念：第一项为非负的，因在一个循环内平均值为0，故第一项的平均值为，这一分量相当于负载网络所消耗的功率，称为有功功率，表示为：而第二项则以角频率w在横轴上下波动，其平均值为零，其振幅等于；这一分量表明电源与阻抗的电抗分量间存在着能量往返的情况，它的振幅就定义为无功功率，表示为：2.1.3.4 功率因数和视在功率由有功和无功的定义知道，电压相量与电流相量之间的夹角决定了有、无功的大小，这一角度称为功率因数角。而称为功率因数。电工学上，定义为视在功率（apparent power），为与平均功率有所区别，它不用瓦特（W）为单位，而用伏安（V.A）为单位。视在功率一般并不等于平均功率，但它反映了设备的容量，所以还是有用的。 2.1.3.5 两表法（两瓦计法）、三表法由以上的有功、无功算式可知，对三相四线制的接线方式，其总有、无功为各单相有、无功的算术和，故三表法算式为：P=UAIACOSUAIA+UBIBCOSUBIB+UCICCOSUCIC； Q=UAIASINUAIA+UBIBSINUBIB+UCICSINUCIC；同样，对三相三线制的系统，其有、无功算式分别为： P=UABIACOSUABIA+UCBICCOSUCBIC Q=UABIASINUABIA+UCBICSINUCBIC；2.2交流采样的算法监控系统中交流采样所采用的算法与微机保护装置中有关的采样算法在原理上具有相似性，但两者的目的和要求并不完全一致，保护装置的采样算法对计算速度要求较高而对精度要求比监控低一些；监控系统中对算法准确程度的要求较高，对于速度一般只要求跟上系统的采样速度即可。因此这两种系统中的采样算法各有特点。由于监控系统中用到的交流采样算法较多，如：均方根法、两点乘积算法、导数算法、傅氏算法、递推最小二乘算法、人工神经网络算法等等，可根据对精度的要求、对速度的要求、对谐波的敏感程度等要求进行选择，下面主要给出一种最常用的算法并对其性能进行评估。2.2.1线路电压、电流、有功、无功、积分电度的计算对一标准的正弦量，只需在一个周期内等间隔地采样三个离散点，就可精确的计算出其有效值，由于现场的电流、电压量含有谐波分量等，不可能是标准的正弦量，故采样点数越多，越能反映其真实值。线路电压、电流的表达式如下： 线路电流有效值： （N为每个周波采样点个数，且N3，为第j个离散采样点，此处必须保证在一个周期内等间隔采样）同样有：线路电压有效值： 有功、无功功率的采样计算方法，在一个周期内，对交流电压和交电流同时均匀的进行采样，就可得到如下的采样计算公式：线路有功功率：（N为每个周波采样点个数，且N3，为第j个离散采样点，此处必须保证在一个周期内等间隔采样且电流电压同时采样）同样地：线路无功功率：计算出了电流、电压的有效值和有功功率的值，即可进行如下计算：线路功率因数：两表法 三表法 对于三相四线制系统，以上为每一相各分量的计算过程，得到A、B、C三相各自的有功功率（PA、PB、PC）、无功功率(QA、QB、QC)后，把三者相加，得到整条线路的有功功率和无功功率：P3=PA+PB+PC;Q3=QA +QB+QC ; 三相三线制系统整条线路的有功功率和无功功率分别为： P3=PAB+PCB ;Q3=QAB +QCB ； 有功电度、无功电度的采用对有功功率、无功功率进行积分的方式进行。2.2.2 谐波分析功能近年来，随着高压直流输电技术的应用和整流器、变频调速器等大量非线性负载的接入，电网的谐波污染日益严重，谐波含量不断增加，有些地区电网谐波的含量大大超过国家的要求。因此有必要进行谐波监测。当电力系统的电压或电流中含有谐波分量时，可以表示为各次谐波分量的叠加，如：利用傅里叶变换，对每周波采样点数为N的离散采样系统，n次谐波电压（或电流）的有效值、实部有效值和虚部有效值和相位分别为：其中为一个基波周期内的第k个采样值，由以上的计算可以得到各次谐波的有效值和相位。电力系统中，通常用某次谐波幅值相对于基波幅值的和相对于基波幅值的百分数来反映该谐波的含量：对于一个含有N次谐波的系统，总谐波畸变反映总的谐波含量：根据计算出的各次谐波值，就可以进行谐波源的查找。在实际计算过程中，谐波分析的次数受采样点个数的影响，要想对K次谐波不失真，则在一个周期内至少采样3K个点。2.2.3正序、负序、零序分量和三相不平衡度计算在三相电路中，对于任意一组不对称的三相相量（电流或电压），可以分解为三组三相对称的相量，这就是“三相相量对称分量法”。这三组相量分别为正序分量、负序分量和零序分量。正序分量的相序与正常对称运行下的相序相同，负序分量的相序则与正序相反，零序分量则三相同相位。2.2.3.1 正序分量算出各相的基波分量后，与之对应的正序分量其中：，所以 所以，正序分量的幅值与相角为：2.2.3.2 负序分量其中：，所以 所以，负序分量的幅值与相角为：2.2.3.3 零序分量2.2.3.4 三相不平衡度但值得注意的是，对正序、负序、零序的计算基于同步采样技术，即要想计算出电压的正序、负序、零序分量，必须对三相电压同时采样，近年来高精度、多通道且较低成本模数转换器的出现为此技术提供了保证。2.2.4对此算法的评估2.2.4.1适用范围以上算法不仅适合于计算不含谐波和对称的系统，而且被测量可以是一个周期性的非正弦量，包含高次谐波，被测的三相系统可以是一个不对称的系统。2.2.4.2主要误差来源a) 采样点数：在一个交流周期内对输入信号采样点越多，则对波形的表征越细致，计算精度越高。b) 算法：一个好的算法能保证足够的计算精度。c) 采样间隔的确定：因为电力系统的频率是变化量，上述算法建立在一个周期内均匀采样的基础上，故要想满足此条件，必须能实时、准确地测量出频率值，据此精确算出各采样点间的间隔。如果频率测量不准，各采样值就会出现跳变现象。d) 互感器相角差的补偿：对100V交流电压、5A交流电流信号经过小互感器和采样电路后，由于互感器的内阻抗不同、采样电路中RC移相网络等原因，不可避免地会对交流信号产生相移，因为功率的采集要求对电压、电流同时采样，故对电压、电流的相移不同将导致功率采集的误差。实验：将标准功率源与采样装置相连，控制源输出5A、100V，且电压、电流间的相角差为45度。由有功、无功的算式可知，有功、无功的值应该相等，但对于一个没进行补偿的系统，其值就往往有差别。补偿方法：1） 软件补偿，根据45度时有、无功的差，可得到近似的角度差，由此按一定的算法在整个周期内进行补偿，但不能从根本上解决问题；2） 加移相电路，因每一个通道的相移均不一样，故只能取一个缺省值；3） 控制采样时序，就是从采样逻辑上做文章。2.2.4.3 直流分量的去除1） 滤波；2） 软件在直接采样点处去除；2.2.4.4 由取样电阻、放大电路引起的误差 一般为线性误差，故可用系数进行修正。2.3 DF3600系统中的交流采样2.3.1 交流采样部分的基本原理由上图可知，一次侧的交流电压（100V）、交流电流（5A）信号经过前置处理电路后直接送入AD进行采样。前置处理电路主要有互感器、采样电阻、电压放大电路等组成。采样板中采样先进的复杂可编程逻辑芯片对交流采样进行控制，整个过程不需要CPU进行干预，采样值直接存储在可编逻辑芯片中，CPU可直接通过总线接口将一个周期内所有量的采样值一次读出并进行处理，节省了CPU的宝贵资源。 2.3.2交流采样部分的误差修正2.3.2.1频率的采集 为保证交流采样的精度，频率的采集是关键，因电压量变化范围较小，故频率从电压量中提取，考虑到电压互感器损坏或缺相运行的可能性，DF3600系统的频率可从A相或C相中采出，且二者之间自动切换。2.3.2.2相角差的补偿由可编程逻辑实现。控制电压和电流的采样时序，使AD的采样启动信号根据实际的相角差改变，以保证有功、无功功率的计算值的准确。可通过软件自动整定。2.3.3 DF3600系统中的交流采样插件DF3600系统目前有六个系列的交流采样插件，分别为JC1系列、JC2系列、JC3系列、DSP系列、JC-4系列、JC-5系列，其中后两种为农网产品，其功能如下所示：JC1系列插件可进行8个电压量和4个电流量单量的采集。对于相电压或线电压输入的接线方式，可完成一条线路Ia、Ib、Ic、Ua、Ub、Uc、Uab、Ubc、Uca、P、Q、cosj、f、U0、I0的测量，支持自动PT切换，可直接采集380V电压量。JC2系列插件可进行16个电压量和12个电流量单量的采集。装置可采用两表法或三表法完成4回路的Ia、Ib、Ic、Ua、Ub、Uc、Uab、Ubc、Uca、P、Q、cosj、f的测量；其中第三、第四回路电压量可用于测量380V电压；对于220kV或110kV双母线需进行PT切换的线路或母联等元件的监控可采用三表法/两表法测量功率，支持自动切换PT。支持6回路两表法测量。JC3系列插件可进行4个电压量和4个电流量单量的采集，用三表法可完成一条线路Ia、Ib、Ic、Ua、Ub、Uc、Uab、Ubc、Uca、P、Q、cosj、f、U0、I0的测量，用两表法可完成两条线路的测量，可采集两路直流量。DSP系列插件采用32位浮点型DSP芯片完成交流采样功能，测量精度高，功能强，可实时完成64次谐波分析；具有自动准同期功能，同期过程采用双位机自动准同期方式，DSP部分作为预测和精确出口，主CPU部分进行操作闭锁，保证了同期准确性和可靠性；可实现电压无功自动控制功能。 JC-4系列插件为农网产品，针对两台两圈变和一台所用变而设计，可进行22个电压量和18个电流量的采集，可采用两表法或三表法完成6回路的Ia、Ib、Ic、Ua、Ub、Uc、Uab、Ubc、Uca、P、Q、cosj、f的测量；其中第三、第四回路电压量可改造为用于测量380V或100V电压；可采用三表法/两表法测量功率。JC-5系列插件为农网产品，针对低压线路设计，是JC-1的简化板，可完成一条线路Ia、Ib、Ic、Ua、Ub、Uc、Uab、Ubc、Uca、P、Q、cosj、f的测量；对于线电压输入的接线方式，装置可完成一条线路Ia、Ib、Ic、Uab、Ubc、Uca、P、Q、cosj、f的测量；可采用三表法/两表法测量功率。2.3.4 DF3600系统中交流采样的性能指标1）测量精度电流、电压：0.2%有功、无功：0.5%频率： 0.01 Hz积分电度： 1.0%功率因数： 1.0%2）测量范围电流：01.2倍额定值电压：01.2倍额定值频率：4565Hz 2.3.5 DF3600系统中交流采样的主要特点DF3600系统中除了独到的电路设计之外，通过严谨、周到的软件设计，使交流采样功能灵活多变且具有较高的可靠性，能够满足用户现场的多方面需求，主要概括如下：2.3.5.1两表法、三表法合二为一，用户只需设置一下采用模式，即可自动实现；2.3.5.2全电量采集，不论两表法还是三表法，只要将UA、UB、UC、UN引到装置的接线端子，就可以将相电压、线电压全部计算出来；2.3.5.3共PT方式，减少了电压并线带来的烦琐性和不可靠性；只需将PT的UA、UB、UC、UN引入，最多支持4路电压和其进行功率计算；2.3.5.4PT切换功能可以实现主备PT间的自动切换，方便设备检修以及故障时采样的不间断性，可跟椐遥信量或电压失电等法则进行切换，最多支持4个PT间的切换；2.3.5.5 可直接进行所用变（380V电压量）的测量；2.3.5.6高速采样功能通过维护软件，可启动一条线路的高速采样，128点/周波，并将各相量在一个周期内的波形显示出来，从而可以对各量的相序进行分析，为现场的故障诊断提供有效的帮助；可进行高达31次的谐波分析，便于谐波源的查找。2.4 与交流采样相关的几个问题1、 两表法与三表法及现场接线对JC-1、JC-3画出电压互感器侧的原理图；2、 直接采样值、间接采样值、计算值直接采样值：根据直接采样点计算所得出的值，根据三表法与两表法的不同，如JC-2三表法时的Ua、Ub、Uc；间接采样值：根据矢量运算得出的采样值，如JC-2三表法时的Uab、Ucb；计算值：根据公式计算得出的数值，如JC-1三表法时的Uac，功率等：3、 主、备PT问题 主要是为了自动切换（根据遥信、遥测或命令实现切换），在现场存在电压切换箱的情况下，就没有意义了。现在软件尚不具有自动切换的功能。4、 共PT问题对从一条母线上引出的线路，可采用共PT的方式避免烦琐的电压并线。 但一套插件至少要有一个PT输入端，如果同一插件中存在两个以上的PT则要采用一一对应的方式进行采集。5、 频率采集问题频率从交采板输出（三表法从UA、UC相取，两表法从UAB、UCB取），由CPU板来完成采集，每个装置只有一个频率端。如果存在不同频率的两条线路，最好用两个装置来完成。6、 特殊量的测量1A电流量：更换互感器；220V，380V电压量的采集：更换输入端电阻。7、 交流采样板的跳线频率输入、输出跳线；板号跳线；JC-3直流采集中电压量、电流量跳线。8、 交流采样的系数问题： 系数与交流采样板一一对应，蓝图的JC板每个上面都带有一片25640，存有此插件的交采系数，在更换CPU板时，需将其拿下读出后插回原处。9、现场精度的修正所有的系数值出厂前都已经过严格的较正（加标准源），不推荐在现场修改交采系数，如果确为系数造成采集值的误差，可用维护软件进行修改。10、采样精度的校正要验证采集值是否正确，就要将采集值换算成实际值，与现场表计或实际计算值进行核对：电压实际值=（采集值基准值）电压变比电流实际值=（采集值基准值）电流变比功率实际值=（采集值基准值）电压变比电流变比 将这些经换算的实际值跟现场表计比较，如果相差较大，就可能是接线错误。 如果电流、电压值正确，可根据P=1.732U线I线COS（COS按0.866计算）将算出的功率值跟经换算的实际值进行比较，如果相差较大，就可能是接线错误。11、接线错误的判别与修改（1）首先检查交流采样插件采集的数据是否与接至端子排的各量相符（可采用在二次回路接入标准表的方式比较），若相符，证明是二次回路接线问题，否则，顺序查找各互感器单元、连接电缆、交流采样插件。可采用“替换法”进行故障点的诊断，如将互感器单元接至交流采样插件的电缆插头互换、插件板互换等方法进行。（2）如果某条线路的电流、电压正确，而功率不对，基本可以断定为接线错误。根据两表法实际测量得到的各种电气量可以分析出接线的错误，具体方法如下：首先假定该路测量得到的各量分别为：I1、I2、U1、U2、P1、P2、Q1、Q2、P、Q，其中I1、I2正确时为A、C相电流，基本相同，数值为I，U1、U2为线电压（正确时为UAB、UCB），数值为U，P、Q为三相有功和三相无功。并假定该线路无特殊负载，正常功率因数在0.866左右。根据P1、Q1，P2、Q2分别计算（tan-1Q/P）出I1与U1的夹角1，I2与U2的夹角2。正常时1约为60度左右，2为0度左右，P1.5IU，Q0.9IU。（1） 如果1为120度左右，2为0度左右，则是I1（IA）进出线接反，表现现象为P0.5IU，Q0.9IU。（2） 如果1为60度左右，2为180度左右，则是I2（IC）进出线接反，表现现象为P-0.5IU，Q0.9IU。（3） 如果1为-60度左右，2为120度左右，则是I1（IC）与I2（IA）接反，表现现象为P0，Q0。（4） 如果1为-60度左右，2为-60度左右，则是I1（IC）与I2（IA）接颠倒，而且I2（IA）进出线反，表现现象为PIU，Q-1。73 IU。（5） 如果1为120度左右，2为120度左右，则是I1（IC）与I2（IA）接颠倒，而且I1（IC）进出线反，表现现象为P-IU，Q1.73 IU。（6） 如果与以上现象都不相符，则可能是电压接错或PT对应错。（3）交流采样接线错误的波形判别法利用交流采样插件提供的高速采样功能，可迅速直观地判别接线错误。对怀疑接线错误的线路，用维护软件中对交流采样插件的高速采样功能，对该条线路进行整路高速采样，在笔记本电脑上同时显示UAB、UCB、IA、IC的波形，然后分析其中各量间的相位关系。接线正常时应显示的波形如下图所示。整个波形显示的是一个工频周期（360度）中各量间的相位关系。按左边的矢量合成图可以看出，UCB应比UAB超前60度，IA应比UAB滞后约30度左右（COS1时为30度，0.866时感性时60度，0.866容性时0度）。IC应比UCB超前约30度左右(COS1时为30度，0.866时容性时60度，0.866感性时0度)。根据现场实际测到的波形与上面的波形比较，可迅速查出接线错误。另有一种更直观的判别方法，将用户输入的B相电压断开，将互感器的输入端UB接中性线UN（变电站中一般UN接保护接地网,试验时将UB接到机柜接地端上即可），此时波形UAB显示的是UA的波形，UCB显示的是UC的波形，UA与IA，UC与IC应是同相位（COS1时，相差应为0度，0.866时相差为30度），UC应比UA超前120度。如果不符合要求，则接线是错误的，可根据实际显示的相位关系判断错误性质。例如，如果UA与IC同相，UC与IA同相，则是UA与UC或IA与IC接颠倒了。如某电流与正确的波形正好差180度，则是电流方向接反了。如上述关系都不适合，则可能是UB与UA或UC接颠倒了。现场也曾出现过IA、IC接入的全是IB的情况，通过观察波形立即就看出来了。3、直流采样3.1 YC-1直流采样插件YC-1板组成的原理框图：YC-1直流采样插件组成原理框图一块YC-1板可采集24路单端输入的直流量或者12路双端输入的直流量。选择可通过板上的跳线器设置。输入的直流信号经过前置处理电路处理、多路切换开关切换后，由12位的A/D转换器转换成数字信号，再由可编程逻辑器件FLEX10K采集，通过总线接口部分由CPU插件读取。采用光电隔离的方式隔离外部采样信号和装置内部控制信号。采用大规模逻辑器件，减轻了主CPU的工作量，提高了装置整体性能。3.2 YC-2直流采集插件该插件完成2路温度（50150。C）、两路直流电压量（0300V），两路直流电压电流量(电压05V，电流020mA)的测量。温