电力系统调度自动化课件之数据采集

第四章

数据采集电力系统运行控制

数据信息

四遥量遥信断路器的分合隔离刀闸的分合元件继电保护动作状态自动装置动作状态

四遥量遥测母线电压、频率线路有功、无功、电流变压器有功、无功、电流发电机有功、无功、机端电压、电流变压器分接头位置水位温度四遥量遥控断路器分合发电机投切电容器投切遥调发电机功率调整发电机机端电压调整变压器分接头位置调整无功补偿容量调整数据采集设备的基本结构形式

数字量输入

数据通道抗干扰继电器隔离数据通道抗干扰光电隔离数据通道抗干扰去抖电路

触点闭合时不能一步到位，有一个抖动过程。 一般采用双稳态触发器实现。

数字信号采集三态门 数字信号经过隔离和去抖后进入三态门的输入。三态门的输出与微机数据总线相连。三态门未被选中时处于高阻状态。CPU读取数据时发出读三态门的命令，三态门被选中，数据传输到数据总线，由CPU读入和处理。数字信号采集地址译码

当输入数字通道比较多时，需要多片三态缓冲器，这时需要进行地址译码，以确定在某一时刻读取哪一片缓冲器中的数据。74LS138 A8、A9，AEN低电平做使能信号，A5、A6、A7做片选，Y0～Y7的对应的地址范围为：地址总线译码输出地址范围A9A8A7A6A5A4A3A2A1A000000×××××Y0000~01F00001×××××Y1020~03F00010×××××Y2040~05F00011×××××Y3060~07F00100×××××Y4080~09F00101×××××Y50A0~0BF00110×××××Y60C0~0DF00111×××××Y70E0~0FF

如果有多块采集板，可以使用74LS688这样的数值比较器实现板选。

数字信号采集采集程序

数字量采集一般定时扫查的方式。首先设置定时中断，定时中断可以由CPU自己产生，也可以使用专门的定时器/计数器芯片如Intel8253等。定时中断发生时，在定时中断处理程序内依次读每个三态缓冲器端口，将读入数据放到指定的数据区存放，并进行变位判断等。

数字量输出

数字信号输出输出过程

输出通道的主要特点在于由于微机输出的数据只能在总线上存在很短时间，必须利用锁存器保持信号电平，常用的锁存器有74LS273,74LS373,74LS573等。CPU收到输出指令后，向输出端口送出状态字，地址线上的地址信号选通相应的锁存器，状态字被锁存器保持并通过隔离电路和输出继电器输出。模拟堪量输焦入模拟面量输双入通是道传感器候、变送笋器传感器变将非电赞量物理陈量转换翠为电量硬物理量变送外器将析电量响物理匙量转精换为贝计算踏机可暴以处牧理的拜电压怀电流核范围一次PT将高压兔电转换墨为0～10养0v的次遵级电辅压一次CT将大非电流冻转换穷为0～5A的二宿次电垄流电压魂、电袜流变脚送器端将这景些范腥围的笋信号量转换旨为0～＋5v的电压遣信号或4～20m肤A的电流绸信号功率变唱送器的遮输出为慈双极性册－5v诞~+石5v的电弊压范寺围模拟量凤输入通六道信号处止理电路多路梦转换够开关采样据保持雷器A/捉D转换优器A/侧D转换版器逐次广逼近芦型的A/痒D转换崇器工作原局理逐次逼忘近寄存旷器SA爸RD/A转换退器比较器时序肝和控旁制逻根辑电坟路转换唤前将SA设R清0。转换姓开始后汗，先将SA场R最高恼位置1，此值欧由D/任A转换器什转换成略电压Uc，与卷输入垫电压Ux比较念，若Ux>Uc，则该墨位保留峰，否则靠清0。然后裤在对次绞高位进冰行同样巴过程。坏直至全畜部位完心成。A/残D转换器逐次逼植近型的A/D转换器特点转换速另度快。转换时晃间固定号。抗干扰哀能力较扒差。需适要附加端抗干扰吃电路。A/D转换器A/D转换器主要宁技术咳指标分辨率精度转换耗时间电源现灵敏绣度量程输出逻隔辑电平工作温双度范围A/D转换杆器A/D转换想器AD5评7412位逐次丢逼近型A/D转换怀芯片叼，有托片内赛输出广数据筹锁存自和三玩态输滑出功党能，渐可进趋行12位或8位转换庭，进行12位转换衰时可以鱼一次读足出12位数据战，也可蚊先读低8位，掩再读种高4位，鹊输入助可接荐单极拒性或虏双极苏性，波有片收内时侄钟。单极租性接避法双极性述接法多路妥转换升器各个模银拟量在据多路转端换开关坚的控制破下分时歌地逐一迁经A/萌D转换菜器转傅换，娱每次衣只选炊通一宵路。层对多扮路开壁关的卡要求刊是断耽开时农开路甘阻抗插无穷例大，非导通锯时阻信抗为0，切奴换速土度快瓣，工辞作可心靠。常见的尽多路开坡关有CD见40咽51谈B，AD7故506等。多路坏转换炸器模拟品量多纵路开索关由性三部肿分组姐成地址输羡入缓冲盘和电平危转换使活得输入雪端对TT跳L，CM震OS逻辑电航平兼容译码音和驱胜动把歪地址里译为压通道贯号代细码模拟开瞒关，对限应通道赞的模拟钻开关导众通，将山该通道具的输入乎模拟电袜压引至链输出端粥。多路殿转换薯器若输沿入模广拟通卵道数冠目超约过16，需多绒片AD常75件06，这时土需要增花加译码钥器进行美片选。AD零75膝06导通甘时导揪通电舟阻约40路0Ω，由于蝴不接近0，所以副负载电赶阻一定智要比较丈大，一杰般在输明出后增帅加一级诊电压跟刮随器以晚提高输琴入阻抗摔。采样保售持器A/麦D芯片洒完成弓一次按转换滴需要月时间帝，对会于变仿化较掩快的膨模拟骨量，池如不饥采取头措施王会引瓶起转蜡换误讯差，披一般列增加搂一级予采样短保持路器，尘在转统换期摸间保文持输狱入A/痛D的模拟签信号基啊本不变星。对于币变化责缓慢著的模免拟量言，可闷以不坝设置藏这一笛级。采样献保持吸电路笔由保亮持电珠容和圾输入爆输出所缓冲行放大笔器和抬控制许开关纷组成：采样期悔间，S闭合，A1通过S向Ch充电杂，使挽输出刑随输充入变歉化而程变化狐。保持拔期间具，S断开，铸由于A2的高输席入阻抗慌，使得牛输出保剩持充电网时的最材高值。集成电化的厉数据具采集砍芯片A/D转换器近、多路孝转换开宜关、采眯样保持仇器是模浆拟量输卵入通道猜中的关叶键部分跪，已经修由一些别公司开板发出集闯成了以畜上三个廉部分的既集成化予的数据灶采集芯步片。如MAX萄IM的MAX索197它是一识个多量退程的12位数栋据采绒集芯在片，贵只需像一个纷＋5V电源施供电卖，片遇内含8路模雹拟通爱道，5M零Hz带宽的箱采样保仅持器和12位的A/完D转换器含。采样价方式三种争模拟夜量快速脊变化绝的交五流量临：如讽交流跑电压雨、电巨流、完功率臣等。缓慢隐变化敏的直压流量皇：如励控制椒母线戴的直派流电被压、租操作和母线遇的直默流电蚊压。缓慢胞变化弦的非锄电量店：如勾温度钩、压鼓力、甜水位任等。采样方收式直流采将样直流电烦量：利竟用直流壤电量变徒送器将启实际的科电压电樱流值转拿换为0～5V的直脆流电稿压。交流电吊量：采埋用交流仇电压、转电流和熟功率变顿送器将么相应原煎始信号客转换为0～5V或0～±5V的直流骄电压信兵号。非电量阳：利用紫专用的绝温度变覆送器、插压力变值送器采样战方式交流采尾样只针眯对交伟流信锁号的基采集吴。直集接将脉交流因信号稳变送毙为0～5V的交流育电压信较号送至A/用D转换勉器进残行转塞换，四即采叠集交督流信棍号的踢瞬时债值，站然后土采用旦算法话计算病电压泊、电冲流的龙有效戴值及触利用刷电压快电流谜计算责功率揭。采样方笔式直流采霉样的特秤点对A/壶D转换器霜转换速蛾率要求亦不高，败软件算音法简单茶，程序寻可靠性如高。经过整捏流和滤娱波环节造，抗干态扰能力躬较强。直流采坊样输入皂回路常壮采用RC电路滤植去整流盾后的纹爱波，采聚样实时梦性差，裕无法反额映被测挑量的波盼形，因顺此不适捕用于微未机保护查和故障锈录波。需要变坝送器屏悔。采样狗方式交流逢采样兰的特托点实时性征好。能反半映实侄际波隔形。可以掏省略顿功率葡变送隶器，店功率林由算战法计眠算得非到。对A/D转换欲器和信采样陵保持描器要雕求较蚀高，群要求沉一个椅周期阳内必缴须有车足够馅的采溜样点全数，遭要求A/D转换器胁转换速莫度高。采样和脏计算的者程序比毒较复杂欺。模拟以量采胀集的宁处理数字滤梯波标度冠变换二－十笛转换越限判尼别数字宏滤波非递归伞滤波一般衣形式——滤波因吐子K岗——吊K个采锡样间蔑隔y—渐—输出x—凳—输入数字声滤波非递痛归滤流波非递特归数路字滤胖波的训输出结只与帆当前继和过斥去的钢输入缸值有命关，茶与过酱去的显输出寇值无盗关。差分滤仆波器y(n)=x(n)－x(钻n－K)设信号睛频率为f，采仪样频裹率为fs，谐波数频率为mf，N是每凡周波遍采样碎点数夹，则艇可滤聪除的垒谐波挡频率界为：数字胁滤波非递归刃滤波加法滤绝波器y(n)=x(路n)＋x(n－K)设信他号频谜率为f，采免样频尾率为fs，谐波译频率为mf，N是每周恩波采样殃点数，池则可滤灵除的谐钥波频率大为：数字滤勺波非递肢归滤冬波积分趁滤波泄器y(淡n)缎=x(栋n)＋x(界n－1)＋…＋x(锐n－K)设信涝号频蹲率为f，采夸样频椒率为fs，谐波取频率为mf，N是每捕周波廉采样黄点数冻，则竟可滤巷除的公谐波楚频率耀为：非递归艰数字滤偷波器是尼有限冲恋击响应钟滤波器冶，优点洋是设计趣比较灵眼活，可姜以实行音理想的横线性相裤位，缺前点是计逗算量比亭较大。数字备滤波递归滤布波一般形扑式K赶——甘K个采岁样间冬隔L羊——数字斥滤波组器的漆阶数字歇滤波递归贸滤波一阶递姓归数字兴滤波y(n)=αx(象n)+嘱(1－α)y印(n－1)递归月数字逼滤波然相当稍于引尽入了琴反馈鉴，是响无限魔冲击起响应似滤波骑器。互它的键优点设是运唱算量责比较机小，截缺点迫是相盘频特跪性非碧线性足，功心率、黎方向恶计算显误差趁较大。标度寸变换对于不纽奉同的模马拟量，雷它的满抢量程是救不同的补，但A/D转换识出的疯满量衫程结抵结果挎总是取同一剧个值给，如12位A/D转换器厨满量程卷转换结斯果为20现47，为驶了将204帮7变为实亿际物理况量的满权量程值妖，需要迅乘以一岭个系数猪，该过爆程称为蜜标度变次换。注意霞点每个模屋拟量的辰满量程朝都不相涨同，所涛以每路惯通道对若应一个含系数，使该系数台可以统唯一存放笛在数据屋区中避免系砌数有效颠位数减放少，尽寺量保证胃系数>1二－十爪转换连续减予法适用于家二进制巨整数。某一交二进浩制数B可表示毁为连续减评法实质择是试探多法，首购先减100殃0，若够争减则D3加1，否杜则进宵行下晶一级见判断苹，最按后余四数为D0。二－十蛮转换乘十胸取整明法适用嚼于二涌进制败小数。某一竿二进凑制数B可表示矩为等式两格侧乘10后得：取整松数部肠分可排求出D1，再贿乘10可求出D2，依参次类贴推。越限升判断模拟颂量越历限应障报警旬。可瘦以将土每一碎通道竟的限缩慧值保姓存在恋内存颠区中唉，计半算得财到模冶拟量凯值后柏与限萍值比阴较，着若越播限可禾在数忙值中罗置标警志位是，恢营复则悦清除桐标志拘位。龟为了没避免卷数值粘在限在制附瓜近波张动时困频繁何报警感，可哗设置兽一个倾判断命死区确。交流彻采样想算法单点采念样算法对三