微机电力自动装置原理课件 第1章 自装置及数采集.ppt

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1、电力系统自动装置原理主讲张华曹西安理工大学电子工程系1本课程总学时：48（）教学地点：教楼室教学时间：第周至周电力系统自动装置原理2目录第1章自动装置及其数据的采集处理第2章同步发电机的自动并列第3章同步发电机励磁自动控制系统。第4章励磁自动控制系统的动态特性第5章电力系统频率及有功率的自动调节。第6章电力系统低频减载及其他安全自动装置。31.1自动装置的组成1.2采样、量化与编码技术1.3交流采样的电量计算和前置计算方法。第1章自动装置及其数据的采集处理41.1自动装置的组成（由硬件和软件组成）1.1.1硬件系统的组成形式电力系统自动装置的结构形式有3种：1、微机系统2

2、、工业控制计算机系统3、集散控制系统（DCS）和现场总线系统（FCS）。还有工业控制计算机系统（QCS）、（FCS）等组成的综合控制系统，去获得更好的控制特性。5（一）微机系统：如图1.1所示:它由1、传感器2、模拟多路开关（MMUX）3、采样—保持器4、A/D转换器5、存储器6、通信单元7、CPU中央处理单元6（二）工业控制计算机系统1、工业控制计算机系统的种类：有：STD总线系统PC104系统2、STD总线系统如图1.3所示。它由:(1)CPU单元.(2)A/D单元(3)存储器(4)系统支持单元(5)定时器(6)I/O单元(7)键盘显示板等组成.其特点是:I/O口设计有

3、滤波器,过电流电压保护,备有丰富软件及组态软件等.系统完善,可靠性高,抗干忧性强.7(三)集散控制系统（DCS）和现场总线系统（FCS）1.集散控制系统（DCS）的结构如图1-4所示:它由若干个数据采集测控站和上位机及通信系统等组成.1。1、各单元功能：（1）数据采集测控站功能：将生产设备的现场信号采集后通过通信系统输送给上位机。上位机将处理过的信号和命令再通过通信系统输送给数据采集测控站。（2）上位机：一般采用工业控制机或工作站、配置打印和其它设备。它主要对数据进行处理和发出控制命令。82、现场总线系统（FCS）（1）系统结构:如图1.5所示:它是一个开放式数字化系统:

4、由三个单元组成；现场总线主接点，现场总线从接点和路由器等组成.(2)各单元功能:A:现场总线主接点是:整个总线系统的运行协调者.它可以外局域网输入和输出设备.B:现场总线从接点:是现场总线系统的终端设备.它能完成现场数据采集、传输和执行控制命令等功能。C：路由器：起到路由、中继、数据交换等功能。（*3）特点：数字化开发系统，可互操作和互换性，可建立大系统9二、软件系统有：1信号采集处理软件；功能是采集、量化、实现A/D转换、数字滤波。2、运行参数设置软件：运行参数有：采样通道、采样点数、采样周期、信号量程、和工程单位等。3、系统管理软件：管理系统工作4、通信软件：通信协议、

5、站与站、站与上位机之间的数据传输。10总系统11第二节采样、量化与编码技术一、采样1、含义采集信号波的幅度随时间变化的信息2、采样过程对连续信号X（t),按一定的时间间隔Ts,抽取相应的瞬时值。3、采样定理（）采样频率必须大于原来模拟信号中最高频率的两倍。fs>=2f(t)Ωs>2Ωm12二、量化、编码1、量化采样值要转换为数字量。可以是8位二进制数字、16位二进制数字。设N为数字量的二进制代码位数：量化单位q定义为量化器满量程电压值UFSR与2N的比值：q=UFSR/2N(1-12)所以量化就是把采样信号的幅值与q这个最小单位的一系列整数倍比较，用最接近于采样值的最小单位

6、倍数来表示该幅值。2、编码采样值的最小单位倍数来表示该幅值，若二进制代码位数N=8，则用8位二进制数表示：最小单位倍数为1时，得二进制数为00000001，最小单位倍数为2时得二进制数为00000010，依次类推。该方法称为编码。133、量化误差（1）含义：因为采用了（采样值的最小单位倍数来表示该幅值）转换成的二进制数：使得其与实际值之间存在误差，这种误差称为量化误差。（2）量化误差的表示：所以，量化产生的最大误差为正负1/2LSB。LSB为二进制数最低有效位，（0或1）。（3）量化误差与N大小有关，N大误差小。144、A/D转换原理1、系统组成：由图1.8可知:A/D转换

7、装置是由比较器、D/A转换器、逐次逼近奇存器SAR、时序及控制逻辑等单元组成。2、工作原理：转换命令发出---，逐次逼近奇存器SAR首先清0，接着最高位置1，其余位置0，此数输送到D/A转换装置，转换为电压Uf,Uf输送到比较器的输入端与实际电压UA比较，如果UA>Uf,则保留SAR最高位为1,反之更改为0。然后对次高位进行转换,重复以上的交换操作,一直到接近UA=Uf时为止。此时读出SARS上的二进制数：(1110010.1010100)2就为转换结果。15第3节交流采样的电量计算和前置计算方法说明：当采用变送器