交流数据数字量采集原理

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1、微机变送器与交流采样模拟量变送器存在的主要问题：（1）变压器功耗大，对测量精度有影响。（2）附加误差大（3）稳定性差（4）响应时间较大。改进：利用微机的运算速度快，采用交流采样，可实现多路测试，减轻互感器的负载，减小测量误差。一、微机变送器硬件原理主要有：交流信号输入回路、采样保持器、A/D转换器、CPU和存储器以及工频跟踪和采样时序电路等组成。二、工频跟踪和采样脉冲的产生在一个交流信号周期T内，若对每一路输入信号都要采样N次，那么对某一输入信号两次采样之间的时间间隔为Ts=T/N。由于实际电网频率的波动，按T=0.02s计算的Ts采样，将导致采

2、样间隔过大或过小，从而造成附加误差。在微机变送器中，随时测量当时的交流信号周期T，则Ts将随T而变化，使每一个采样周期内都能均匀地采样。微机实现电路如下：三、采样保持器的作用与原理采样保持器的作用是保持采样信号在一定的时间内不变，减小A/D转换器的误差。采样定理：如果f（t）是一个有限带宽的信号，最高频率为ωm，若以采样频率为ωs≥2ωm对f（t）采样，则离散信号可携带f（t）的全部信息。四、A/D转换器作用：将采样得到的模拟信号值转化为数字信号。电力系统数据预处理一、滤波由于谐波和各种干扰的存在，在交流被测量进入测量装置时，设置了模拟式滤波器，

3、以消除较高次谐波。采样后也可以采用一定的算法，消除不需要的谐波。模拟式滤波主要消除掉输入信号中的干扰，保留有用信号，相对提高输入信号的信噪比。一般采用简单而有效的一级或二级、单向或双向π型RC低通滤波器。二、数字滤波数字滤波实际上是一种算法，通过采用一定的算法将采样信号进行滤波，消弱干扰和谐波的影响。一般有以下几种常用滤波方式：1.低通滤波，又称递归滤波。本次计算值不仅与本次采样值有关，而且与上一个计算结果有关。2.非递归滤波本次计算值仅与当前和过去的采样输入值有关，与过去的输出值无关。3.算术平均滤波根据交流信号一周的积分为零的原理，可实现直流

4、量的求取。二、交流数值的计算对于交流采样，交流数值的计算方法很多，如傅立叶算法，沃尔什函数法，曲线拟合法。电力系统常用傅立叶算法。傅立叶算法以傅立叶级数为基础，对于输入量为周期函数的信号来说，可以分解为直流量和各种谐波分量的傅氏级数。为了得到其基波分量，则用sin(nωt)和cos(nωt)分别与u(t)或i(t)相乘，并在一个周期内积分，则得：假设，一个周期采样N次，用采样值表示则为：标度变换电力系统中的各种参数有不同的量纲和数值变换范围，如电压测量值单位为v或kv，电流的测量值单位为A或kA等。一次检测仪表的变化范围也不同，如电压互感器输出为

5、0~100v电流为0~5A等，所有这些信号又都经过各种形式的变换器转化为A／D转换器所能接受的信号范围，如0~5v。经A／D转换成数字量，然后再由计算机进行数据处理和运算。经A／D变换成的数字量已成为一种标么值形态，无法表明该遥测量的大小。为了显示、打印、报警及向调度传送，又必须把这些数字量转换成具有不同量纲的数值，以便于操作人员进行监视与管理，这就是标度变换。