第二章-电量变送器课件

1、2.1 变送器的概念及分类变送器的概念及分类o 变送器是微机运动系统和微机监测系统的感受元件，按其变送器是微机运动系统和微机监测系统的感受元件，按其变送的参数，可分为电量变送器和非电量变送器。变送的参数，可分为电量变送器和非电量变送器。o 目前，目前，RTU测得各种电量的方法有两种：常规电量变送测得各种电量的方法有两种：常规电量变送器方法器方法(直流采样式直流采样式)和微机电量变送器方法和微机电量变送器方法(直接交流采直接交流采样样)。 直流变送器功能单一，稳定性差，可靠性低。尤其是常直流变送器功能单一，稳定性差，可靠性低。尤其是常规变送器因输出端并接有较大惯性的电容器，所以对被规变送器因输出

2、端并接有较大惯性的电容器，所以对被测量的响应速度慢，一般在测量的响应速度慢，一般在O.1O.1O.3sO.3s之间，这种响应速之间，这种响应速度对电力网正常过负荷的检测尚可以适应，但是对电力度对电力网正常过负荷的检测尚可以适应，但是对电力网故障状态的下暂态信息如短路电流、母线残压的变化网故障状态的下暂态信息如短路电流、母线残压的变化的提取，显然是不适应的，可能造成在故障期间内大量的提取，显然是不适应的，可能造成在故障期间内大量信息的丢失信息的丢失。o随着电网调度自动化对变送器的要求越来越高，即希望响应速度快、随着电网调度自动化对变送器的要求越来越高，即希望响应速度快、精度高并具有数字处理和数字

3、输出的功能，以便与计算机接口。计精度高并具有数字处理和数字输出的功能，以便与计算机接口。计算机技术尤其单片机技术的迅速发展和日臻成熟与完善，为微机变算机技术尤其单片机技术的迅速发展和日臻成熟与完善，为微机变送器的产生和发展提供了强有力保证。送器的产生和发展提供了强有力保证。o微机变送器是通过使用先进的计算机技术、集成电路技术和成熟的微机变送器是通过使用先进的计算机技术、集成电路技术和成熟的数学工具对交流电压、交流电流信号直接采样得到各个相关电量。数学工具对交流电压、交流电流信号直接采样得到各个相关电量。它与直流采样的差别是用软件功能代替硬件功能，是一种多功能综它与直流采样的差别是用软件功能代替

4、硬件功能，是一种多功能综合测量装置。合测量装置。 由于微机的运算速度快，一台微机变送器可测量几条线由于微机的运算速度快，一台微机变送器可测量几条线路的电量，而且还可测出每条线路的多个电气量。因此路的电量，而且还可测出每条线路的多个电气量。因此一台微机变送器可代替多台常规变送器，从而减轻了互一台微机变送器可代替多台常规变送器，从而减轻了互感器的负载，减小了测量误差。微机变送器对环境温度感器的负载，减小了测量误差。微机变送器对环境温度变化的影响也比常规变送器小。变化的影响也比常规变送器小。 2.2 交流采样的原理及算法交流采样的原理及算法在遥测量采集中，若采用直流采样，就必须有电量变送器提供信号，

5、在遥测量采集中，若采用直流采样，就必须有电量变送器提供信号，并且需要采集什么电量，就需要提供什么电量变送器。由此可见，若并且需要采集什么电量，就需要提供什么电量变送器。由此可见，若采集一个厂、站的全部电量所需的变送器的种类和数量很大，通常要采集一个厂、站的全部电量所需的变送器的种类和数量很大，通常要安装在单独的变送器屏中，而且投资也高。能否直接对交流电压、电安装在单独的变送器屏中，而且投资也高。能否直接对交流电压、电流进行采样，用软件完成各类电量变送器的功能，从而获得全部电量流进行采样，用软件完成各类电量变送器的功能，从而获得全部电量信息，这就是交流采样要完成的工作。信息，这就是交流采样要完成

6、的工作。2.2.1 交流采样原理交流采样原理设正弦电压电流的瞬时值表达式为设正弦电压电流的瞬时值表达式为式中，式中， 分别为电压电流的幅值，分别为电压电流的幅值， 为角频率，为角频率， 为电压、电为电压、电流的相角差，则电压电流的有效值流的相角差，则电压电流的有效值 为为)sin()(tUtum)sin()(tItimUmImUITdttuTU02)(12)sin(1102mTmUdttuTTTdttiTI02)(12)sin(1102mTmIdttiTT= = 由以上的计算公式不难看出，要想求出上述几个用电参数，关键在由以上的计算公式不难看出，要想求出上述几个用电参数，关键在于电压、电流有效

7、值和相位差角的采样，下面分别对其进行讨论于电压、电流有效值和相位差角的采样，下面分别对其进行讨论。 如果将电压真有效值即均方根值公式：如果将电压真有效值即均方根值公式： 二点算法二点算法 2.2.2 2.2.2 相位差角的采样相位差角的采样 有关相位差角的采样也有多种实现方式。如借助积分电路用三角公有关相位差角的采样也有多种实现方式。如借助积分电路用三角公式求功率因数方法，运用瞬时功率法在计算出有功、无功功率后利式求功率因数方法，运用瞬时功率法在计算出有功、无功功率后利用一定公式求联。这两种方法由于计算公式复杂，且含乘除计算，用一定公式求联。这两种方法由于计算公式复杂，且含乘除计算，因此计算工作量较大。为此本文利用因此计算工作量较大。为此本文利用MCS-51MCS-51系列单片机外部中断系列单片机外部中断INT0INT0或或INT1INT1检测相位差角。具体实现方法是，当电压方波正跳变时，检测相位差角。具体实现方法是，当电压方波正跳变时，开始计时，读上跳变时时间值开始计时，读上跳变时时间值t1t1，当电流方波正跳变时，同理便可，当电流方波正跳变时，同理便可读出时间值读出时