第四章_變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)硬件原理

1、129第二章第二章 變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)硬件原理變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)硬件原理 變電所模擬量輸入輸出原理變電所模擬量輸入輸出原理變電所開關(guān)量輸入及輸出通道變電所開關(guān)量輸入及輸出通道數(shù)字量的輸入輸出控制方式數(shù)字量的輸入輸出控制方式單片機(jī)控制實(shí)例單片機(jī)控制實(shí)例 229 典型硬件結(jié)構(gòu)典型硬件結(jié)構(gòu) 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)典型硬件結(jié)構(gòu)圖變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)典型硬件結(jié)構(gòu)圖變電站測(cè)控對(duì)象 來自TA、TV的電流、電壓模擬量輸入/輸出回路去執(zhí)行元件24/15V 開關(guān)量輸出電路開關(guān)量輸入 信號(hào)處理開關(guān)量輸入數(shù)/模變換220V110V光電隔離并行接口放大驅(qū)動(dòng)開關(guān)量輸入/輸出回路模/數(shù)變換 模擬量輸入變換微機(jī)系統(tǒng)定時(shí)器本

2、地操作人員人機(jī)對(duì)話回路打印機(jī)接口打印機(jī)通信接口至其他微機(jī) 系統(tǒng)通信watchdog存儲(chǔ)器微處理器（CPU)人機(jī)交換接口通用數(shù)字接口直流穩(wěn)壓電源信息遠(yuǎn)傳調(diào)制解調(diào)器329變電所模擬量輸入輸出原理變電所模擬量輸入輸出原理一、模擬量輸入及輸出電路簡(jiǎn)述一、模擬量輸入及輸出電路簡(jiǎn)述 變電站綜合自動(dòng)化的微機(jī)系統(tǒng)所采集的變電站變電站綜合自動(dòng)化的微機(jī)系統(tǒng)所采集的變電站測(cè)控對(duì)象的電流、電壓、有功和無功功率、溫度等測(cè)控對(duì)象的電流、電壓、有功和無功功率、溫度等都屬于模擬量。模擬量輸入電路的主要作用是隔離都屬于模擬量。模擬量輸入電路的主要作用是隔離、規(guī)范輸入電壓及完成模數(shù)變換，以便與、規(guī)范輸入電壓及完成模數(shù)變換，以便與

3、CPUCPU接口完接口完成數(shù)據(jù)采集任務(wù)。成數(shù)據(jù)采集任務(wù)。 模擬量輸入電路有兩種方式：模擬量輸入電路有兩種方式：（1 1）逐次逼近型逐次逼近型A/DA/D轉(zhuǎn)換方式轉(zhuǎn)換方式直接將模擬量轉(zhuǎn)換直接將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量的變換方式；為數(shù)字量的變換方式；（2 2）利用電壓利用電壓/ /頻率變化（頻率變化（VFCVFC）原理進(jìn)行模數(shù)變換方）原理進(jìn)行模數(shù)變換方式式將模擬量電壓先轉(zhuǎn)換為頻率脈沖量，通過脈將模擬量電壓先轉(zhuǎn)換為頻率脈沖量，通過脈沖計(jì)數(shù)變換為數(shù)字量的一種變換方式。沖計(jì)數(shù)變換為數(shù)字量的一種變換方式。429變電所模擬量輸入輸出原理變電所模擬量輸入輸出原理二、逐次逼近型二、逐次逼近型A/DA/D變換的模擬量輸

4、入電路變換的模擬量輸入電路變換器多路轉(zhuǎn)換開關(guān)存儲(chǔ)器采樣保持低通濾波電壓形成回路/電壓形成回路低通濾波采樣保持總線 逐次逼近型模擬量輸入電路框圖逐次逼近型模擬量輸入電路框圖529變電所模擬量輸入輸出原理變電所模擬量輸入輸出原理（一）電壓形成回路（一）電壓形成回路 來自來自TATA、TVTV的電流或電壓量不適應(yīng)模數(shù)變換的電流或電壓量不適應(yīng)模數(shù)變換器的范圍，故需要進(jìn)行變換。器的范圍，故需要進(jìn)行變換。C2V2變 換 器R1R2U圖 1 模 擬 量 輸 入 電 流 變 換 原 理 圖TA二 次 側(cè) i(t)C1V1R 模擬量輸入電壓變換原理圖模擬量輸入電壓變換原理圖（a)a)電壓接口電壓接口 （b) b

5、) 電流接口電流接口（a)a)（b)b)100V5A/1A 圖中的圖中的RC有什有什么作用？么作用？ ？629變電所模擬量輸入輸出原理變電所模擬量輸入輸出原理電壓形成電路作用：電壓形成電路作用： 起電量變換起電量變換 將一次設(shè)備的將一次設(shè)備的TATA、TVTV的二次回路與微機(jī)的二次回路與微機(jī)A/DA/D轉(zhuǎn)換系統(tǒng)完全隔離，提高抗干擾能力。轉(zhuǎn)換系統(tǒng)完全隔離，提高抗干擾能力。電路中的穩(wěn)壓管電路中的穩(wěn)壓管V1V1和和V2V2的作用？的作用？ 穩(wěn)壓管穩(wěn)壓管V1V1和和V2V2組成雙向限幅，使后面環(huán)節(jié)的組成雙向限幅，使后面環(huán)節(jié)的采樣保持器、采樣保持器、A/DA/D轉(zhuǎn)換芯片的輸入電壓限制轉(zhuǎn)換芯片的輸入電壓限

6、制在峰在峰峰值峰值10V10V（或（或5V5V）以內(nèi)。）以內(nèi)。729變電所模擬量輸入輸出原理變電所模擬量輸入輸出原理（二）低通濾波器和采樣定理（二）低通濾波器和采樣定理、低通濾波、低通濾波 電力系統(tǒng)在故障的暫態(tài)期間，電壓和電力系統(tǒng)在故障的暫態(tài)期間，電壓和電流含有較高的頻率，需在采用之前將最電流含有較高的頻率，需在采用之前將最高頻率分量限制在一定的頻帶內(nèi)，以降低高頻率分量限制在一定的頻帶內(nèi)，以降低采樣頻率采樣頻率fs,fs,這樣一方面降低了對(duì)硬件的速這樣一方面降低了對(duì)硬件的速度要求，另一方面對(duì)所需要的最高頻率信度要求，另一方面對(duì)所需要的最高頻率信號(hào)的采樣不至于發(fā)生失真。號(hào)的采樣不至于發(fā)生失真。

7、模擬低通濾波器可以做成有源或無源模擬低通濾波器可以做成有源或無源的，最常用的是的，最常用的是RCRC低通濾波器，階數(shù)根據(jù)低通濾波器，階數(shù)根據(jù)具體的情況而定。具體的情況而定。常用的濾波電路常用的濾波電路的類型？的類型？829變電所模擬量輸入輸出原理變電所模擬量輸入輸出原理、采樣和采樣定理、采樣和采樣定理模擬量的模擬量的采樣可分為直流采樣和交流采樣兩種類型。采樣可分為直流采樣和交流采樣兩種類型。（1 1）直流采樣）直流采樣直流采樣是指將現(xiàn)場(chǎng)不斷連續(xù)變化的模擬量先轉(zhuǎn)換直流采樣是指將現(xiàn)場(chǎng)不斷連續(xù)變化的模擬量先轉(zhuǎn)換成直流電壓信號(hào)，再送至成直流電壓信號(hào)，再送至A AD D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換；即轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換；

8、即A AD D轉(zhuǎn)換器采樣的模擬量為直流信號(hào)。轉(zhuǎn)換器采樣的模擬量為直流信號(hào)。（）交流采樣（）交流采樣指對(duì)交流電流和交流電壓采集時(shí)，輸入至指對(duì)交流電流和交流電壓采集時(shí)，輸入至A AD D轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換器的是與電力系統(tǒng)的一次電流和一次電壓同頻率，器的是與電力系統(tǒng)的一次電流和一次電壓同頻率，大小成比例的交流電壓信號(hào)。如下頁圖所示大小成比例的交流電壓信號(hào)。如下頁圖所示。929 交流電壓電流輸入通道結(jié)構(gòu)框圖交流電壓電流輸入通道結(jié)構(gòu)框圖（a a）電壓輸入通道（）電壓輸入通道（b b）電流輸入通道）電流輸入通道變電所模擬量輸入輸出原理變電所模擬量輸入輸出原理1029采樣定理采樣定理一個(gè)隨時(shí)間連續(xù)變化的物理量一個(gè)隨時(shí)

9、間連續(xù)變化的物理量f(t)f(t)，如圖，如圖2.102.10（a a），經(jīng)過采樣后，得到一系列的脈沖序列），經(jīng)過采樣后，得到一系列的脈沖序列f f* *(t)(t)，它是離散的信號(hào)，被稱為采樣信號(hào)，如，它是離散的信號(hào)，被稱為采樣信號(hào)，如圖圖2.10(c) 2.10(c) 。 根據(jù)香農(nóng)（根據(jù)香農(nóng)（ShannonShannon）定理：如果隨時(shí)間變）定理：如果隨時(shí)間變化的模擬信號(hào)（包括噪聲干擾在內(nèi)）的最高頻化的模擬信號(hào)（包括噪聲干擾在內(nèi)）的最高頻率為率為f fmaxmax，只要按照采樣頻率，只要按照采樣頻率f2ff2fmaxmax進(jìn)行采樣，進(jìn)行采樣，那么所給出的樣品系列就足以代表（或恢復(fù)）那么所給

10、出的樣品系列就足以代表（或恢復(fù)）f(t)f(t)了，實(shí)際應(yīng)用中常采用了，實(shí)際應(yīng)用中常采用f(5-10)ff(5-10)fmaxmax。變電所模擬量輸入輸出原理變電所模擬量輸入輸出原理1129 采樣過程采樣過程變電所模擬量輸入輸出原理變電所模擬量輸入輸出原理1229變電所模擬量輸入輸出原理變電所模擬量輸入輸出原理（三）采樣保持器（三）采樣保持器 連續(xù)時(shí)間信號(hào)的采樣及其保持是指在采樣時(shí)刻上，把輸入模擬信號(hào)連續(xù)時(shí)間信號(hào)的采樣及其保持是指在采樣時(shí)刻上，把輸入模擬信號(hào)的瞬時(shí)值記錄下來，并按所需的要求準(zhǔn)確地保持一段時(shí)間，供模數(shù)轉(zhuǎn)的瞬時(shí)值記錄下來，并按所需的要求準(zhǔn)確地保持一段時(shí)間，供模數(shù)轉(zhuǎn)換器換器A/DA/

11、D使用。使用。在在t0t0時(shí)，時(shí)，s s開關(guān)閉合，開關(guān)閉合，電容被迅速充電，電容被迅速充電，ui=uoui=uo。t0-t1t0-t1是采樣階段。是采樣階段。在在t1t1時(shí)，時(shí)，s s斷開，斷開，uouo為此刻為此刻的輸入值，的輸入值，t1-t2 t1-t2 是保持是保持階段，供階段，供A/DA/D使用。使用。 0t2t0t1t3t4t5t6采樣階段采樣階段保持階段保持階段采樣采樣采樣采樣 采樣保持示意圖采樣保持示意圖1329變電所模擬量輸入輸出原理變電所模擬量輸入輸出原理（四）多路轉(zhuǎn)換開關(guān)（）（四）多路轉(zhuǎn)換開關(guān)（）以以AD7506為例說明多路轉(zhuǎn)換開關(guān)的工作原理為例說明多路轉(zhuǎn)換開關(guān)的工作原理。

12、通道數(shù)選擇輸入 多路轉(zhuǎn)換開關(guān)多路轉(zhuǎn)換開關(guān)AD7506ui01429變電所模擬量輸入輸出原理變電所模擬量輸入輸出原理（五）模數(shù)（五）模數(shù)(A/D)(A/D)變換變換 A/DA/D變換器主要有變換器主要有逐次逼近型、積分型逐次逼近型、積分型、計(jì)數(shù)型和并行比較型、計(jì)數(shù)型和并行比較型等幾種類型。等幾種類型。 逐次逼近型逐次逼近型A/DA/D轉(zhuǎn)換的實(shí)質(zhì)是：逐次把轉(zhuǎn)換的實(shí)質(zhì)是：逐次把設(shè)定的設(shè)定的SAR SAR 寄存器的數(shù)字量經(jīng)寄存器的數(shù)字量經(jīng)D/AD/A轉(zhuǎn)換后轉(zhuǎn)換后得到的電壓得到的電壓UcUc與待轉(zhuǎn)換的模擬電壓與待轉(zhuǎn)換的模擬電壓UxUx進(jìn)行進(jìn)行比較。比較時(shí)，先從比較。比較時(shí)，先從SAR SAR 最高位開始

13、，逐最高位開始，逐次的確定各位的數(shù)碼是次的確定各位的數(shù)碼是“1”1”還是還是 “ “0” 0” 。1529 逐次逼近型逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器的工作原理轉(zhuǎn)換器的工作原理/時(shí)序及控制邏輯比較器數(shù)字量輸出第一次 預(yù)測(cè)第二次 預(yù)測(cè)第三次 預(yù)測(cè)第四次 預(yù)測(cè)電壓01000010001100101終值( )原理框圖( )逐次逼近過程1629變電所模擬量輸入輸出原理變電所模擬量輸入輸出原理三、基于三、基于V/FV/F轉(zhuǎn)換的模擬量輸入回路轉(zhuǎn)換的模擬量輸入回路（一）（一）VFCVFC型型A/DA/D變換變換 VFCVFC的原理是將輸入的電壓模擬量的原理是將輸入的電壓模擬量uiui線性地線性地變換為數(shù)字脈沖式的頻率

14、變換為數(shù)字脈沖式的頻率f f，使產(chǎn)生的脈沖，使產(chǎn)生的脈沖頻率正比于輸入電壓的大小，然后再固定頻率正比于輸入電壓的大小，然后再固定的時(shí)間內(nèi)用計(jì)數(shù)器對(duì)脈沖數(shù)目進(jìn)行計(jì)數(shù)，的時(shí)間內(nèi)用計(jì)數(shù)器對(duì)脈沖數(shù)目進(jìn)行計(jì)數(shù)，使使CPUCPU讀入，其原理如圖所示。讀入，其原理如圖所示。電壓形成VFC計(jì)數(shù)器CPUUin二進(jìn)制數(shù)字量總線數(shù)字脈沖波VFCVFC型型A/DA/D變換原理框圖變換原理框圖1729變電所模擬量輸入輸出原理變電所模擬量輸入輸出原理（二）（二）AD654AD654的結(jié)構(gòu)及工作原理的結(jié)構(gòu)及工作原理AD654AD654是單片是單片VFCVFC變換芯片，中心頻率為變換芯片，中心頻率為50Hz50Hz。在裝置中

15、一般采用負(fù)端輸入方式，如圖。在裝置中一般采用負(fù)端輸入方式，如圖2-2-1616，AD654AD654只能轉(zhuǎn)換單極性，所以對(duì)交流電壓只能轉(zhuǎn)換單極性，所以對(duì)交流電壓的信號(hào)輸入，必須有個(gè)負(fù)的偏置電壓，它在的信號(hào)輸入，必須有個(gè)負(fù)的偏置電壓，它在3 3端輸入。端輸入。 AD654 AD654工作電路圖工作電路圖VFC快速光隔+UsUin-5 -15 Rp1Rp2R1至各插件34零漂零漂調(diào)整調(diào)整1829變電所模擬量輸入輸出原理變電所模擬量輸入輸出原理 此偏置電壓為此偏置電壓為-5V-5V，其壓控震蕩頻率與網(wǎng)絡(luò)，其壓控震蕩頻率與網(wǎng)絡(luò)電阻的關(guān)系為電阻的關(guān)系為 可見輸出頻率與輸入電壓呈線性關(guān)系?？梢娸敵鲱l率與輸

16、入電壓呈線性關(guān)系。 R RP1P1用來調(diào)整偏置值，使外部輸入電壓為用來調(diào)整偏置值，使外部輸入電壓為零時(shí)輸出頻率為零時(shí)輸出頻率為250kHz,250kHz,從而使交流電壓的從而使交流電壓的測(cè)量范圍控制在測(cè)量范圍控制在5V5V的峰值內(nèi)，這也叫零漂的峰值內(nèi)，這也叫零漂調(diào)整。各通道的平衡度及刻度比可用電位器調(diào)整。各通道的平衡度及刻度比可用電位器R RP2P2來調(diào)整。來調(diào)整。 )()(5101211PinPToutRRuRRCf1929變電所模擬量輸入輸出原理變電所模擬量輸入輸出原理 VFCVFC的變換特性與輸入交流信號(hào)的變換的變換特性與輸入交流信號(hào)的變換關(guān)系如圖關(guān)系如圖2-172-17。 VFC VF

17、C變換關(guān)系圖變換關(guān)系圖0-5 -10 Uint500250輸入輸入-5V輸入輸入0V輸入輸入+5V2029變電所模擬量輸入輸出原理變電所模擬量輸入輸出原理 當(dāng)輸入電壓當(dāng)輸入電壓 時(shí)，由于偏置電壓時(shí)，由于偏置電壓-5V-5V加加在輸入端在輸入端3 3上，輸出信號(hào)是頻率為上，輸出信號(hào)是頻率為250kHz250kHz的的等幅等寬的脈沖波，見圖等幅等寬的脈沖波，見圖2-182-18（a a），當(dāng)輸），當(dāng)輸入信號(hào)是交流信號(hào)時(shí)，經(jīng)入信號(hào)是交流信號(hào)時(shí)，經(jīng)VFCVFC變換后輸出的變換后輸出的信號(hào)是被交變信號(hào)調(diào)制了的等幅脈沖調(diào)頻信號(hào)是被交變信號(hào)調(diào)制了的等幅脈沖調(diào)頻波，見圖波，見圖2-182-18（b b）。）。

18、0 inu2129變電所模擬量輸入輸出原理變電所模擬量輸入輸出原理Rk(a)(b)uin=0u0u0uintk-2Ts tk2Ts Dk Rk-2 VFC VFC工作原理和計(jì)數(shù)采樣工作原理和計(jì)數(shù)采樣（a a）uin=0 uin=0 （b b）uinuin為交變信號(hào)為交變信號(hào)250kHz的等幅的等幅等寬脈沖等寬脈沖-5V500kHzT小小稠稠密密2229變電所模擬量輸入輸出原理變電所模擬量輸入輸出原理 在在 至至 的這一段時(shí)間內(nèi)計(jì)數(shù)器計(jì)的這一段時(shí)間內(nèi)計(jì)數(shù)器計(jì)到的脈沖數(shù)為到的脈沖數(shù)為 ，如果每個(gè)脈，如果每個(gè)脈沖對(duì)應(yīng)的電壓值為沖對(duì)應(yīng)的電壓值為K Kb b系數(shù)，則輸入電壓可系數(shù)，則輸入電壓可用下式表示

19、用下式表示 式中：式中： 為為250kHz250kHz中心頻率對(duì)應(yīng)的脈沖常中心頻率對(duì)應(yīng)的脈沖常數(shù)。數(shù)。 SkNTt kt)(NkkkRRD bkinKDDu)(0 0D瞬時(shí)值瞬時(shí)值23292.3 2.3 變電站模擬量輸入輸出原理變電站模擬量輸入輸出原理四、模擬量輸出電路四、模擬量輸出電路（一）模擬量輸出電路組成（一）模擬量輸出電路組成0D總線輸出接口/ 轉(zhuǎn) 換 器鎖存器放大驅(qū)動(dòng)工業(yè)生產(chǎn)過程 模擬量輸出通道結(jié)構(gòu)框圖模擬量輸出通道結(jié)構(gòu)框圖 由于由于D/AD/A需要一定時(shí)間，在轉(zhuǎn)換期間，輸入待轉(zhuǎn)換需要一定時(shí)間，在轉(zhuǎn)換期間，輸入待轉(zhuǎn)換的數(shù)字量應(yīng)保持不變，而數(shù)據(jù)在總線上穩(wěn)定的時(shí)間很的數(shù)字量應(yīng)保持不變，而

20、數(shù)據(jù)在總線上穩(wěn)定的時(shí)間很短，因此必須用鎖存器來保持?jǐn)?shù)據(jù)量的穩(wěn)定。短，因此必須用鎖存器來保持?jǐn)?shù)據(jù)量的穩(wěn)定。 鎖存器：鎖存器：本質(zhì)是一種觸發(fā)器，具有記憶功能，一本質(zhì)是一種觸發(fā)器，具有記憶功能，一經(jīng)觸發(fā)就將輸入信號(hào)鎖存輸出端，輸入端再發(fā)生變化經(jīng)觸發(fā)就將輸入信號(hào)鎖存輸出端，輸入端再發(fā)生變化不影響輸出端狀態(tài)不影響輸出端狀態(tài)。 2429變電所模擬量輸入輸出原理變電所模擬量輸入輸出原理（二）（二）D/AD/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 輸出電壓為：輸出電壓為： 式中：式中： 是按代碼的權(quán)組是按代碼的權(quán)組合起來表示的數(shù)字量合起來表示的數(shù)字量 ，某位，某位B B為為“0”0”時(shí)，相應(yīng)的這項(xiàng)為時(shí)，相應(yīng)的這項(xiàng)為0 0。 為基準(zhǔn)電

21、壓。為基準(zhǔn)電壓。 DRRURIufRfD 168421111BBBBD RU2529變電所開關(guān)量輸入及輸出通道變電所開關(guān)量輸入及輸出通道 開關(guān)量：開關(guān)量：斷路器和隔離開關(guān)的輔助觸點(diǎn)，某斷路器和隔離開關(guān)的輔助觸點(diǎn)，某些數(shù)值的限內(nèi)或越限以及人機(jī)聯(lián)系的功能鍵些數(shù)值的限內(nèi)或越限以及人機(jī)聯(lián)系的功能鍵的狀態(tài)，跳合閘位置繼電器接點(diǎn)，有載調(diào)壓的狀態(tài)，跳合閘位置繼電器接點(diǎn)，有載調(diào)壓變壓器分接頭位置，裝置上連接片位置、輕變壓器分接頭位置，裝置上連接片位置、輕瓦斯、重瓦斯繼電器接點(diǎn)。瓦斯、重瓦斯繼電器接點(diǎn)。 開關(guān)量輸入電路的基本功能：開關(guān)量輸入電路的基本功能：將測(cè)控對(duì)象需將測(cè)控對(duì)象需要的狀態(tài)信號(hào)引入微機(jī)系統(tǒng)。要的狀

22、態(tài)信號(hào)引入微機(jī)系統(tǒng)。 開關(guān)量輸出電路的基本功能：開關(guān)量輸出電路的基本功能：將將CPUCPU送出的送出的數(shù)字信號(hào)或數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示、控制或調(diào)節(jié)。數(shù)字信號(hào)或數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示、控制或調(diào)節(jié)。 開關(guān)量的輸入電路由開關(guān)量的輸入電路由信號(hào)調(diào)節(jié)電路、控制邏信號(hào)調(diào)節(jié)電路、控制邏輯電路、驅(qū)動(dòng)電路、地址譯碼電路、隔離電輯電路、驅(qū)動(dòng)電路、地址譯碼電路、隔離電路組成。如圖路組成。如圖2-212-21所示。所示。2629變電所開關(guān)量輸入及輸出通道變電所開關(guān)量輸入及輸出通道信號(hào)調(diào)節(jié)消抖濾波光電隔離光電隔離消抖濾波信號(hào)調(diào)節(jié)門輸入信號(hào)1輸入信號(hào)信號(hào)調(diào)節(jié)消抖濾波光電隔離光電隔離消抖濾波信號(hào)調(diào)節(jié)邏輯電路地址譯碼驅(qū)動(dòng)控制門總線開關(guān)量輸人電路

23、配置圖開關(guān)量輸人電路配置圖2729變電所開關(guān)量輸入及輸出通道變電所開關(guān)量輸入及輸出通道消抖電路說明消抖電路說明（a a）消噪聲電路（）消噪聲電路（b b）未采用消噪電路的輸出波形（）未采用消噪電路的輸出波形（c c）采用消噪電路的輸）采用消噪電路的輸出波形出波形C1R1R25V Su1u2u3uu輸出信號(hào) 輸入信號(hào) 門檻電平 輸入信號(hào) 輸出信號(hào) 門檻遲滯(a)( )(c)下降門檻 上升門檻 一、濾波消抖電路與信號(hào)調(diào)節(jié)電路一、濾波消抖電路與信號(hào)調(diào)節(jié)電路 開關(guān)量在長(zhǎng)距離或空間產(chǎn)生干擾會(huì)導(dǎo)致狀態(tài)發(fā)生錯(cuò)誤（如開關(guān)量在長(zhǎng)距離或空間產(chǎn)生干擾會(huì)導(dǎo)致狀態(tài)發(fā)生錯(cuò)誤（如1-01-0或或0-10-1），為此，需要增

24、加濾波消除噪聲電路。），為此，需要增加濾波消除噪聲電路。2829變電所開關(guān)量輸入及輸出通道變電所開關(guān)量輸入及輸出通道2929變電所開關(guān)量輸入及輸出通道變電所開關(guān)量輸入及輸出通道二、電隔離技術(shù)的應(yīng)用二、電隔離技術(shù)的應(yīng)用采用隔離的原因：采用隔離的原因： 使低壓輸入電路與大功率的電源隔離；使低壓輸入電路與大功率的電源隔離； 外部現(xiàn)場(chǎng)器件與傳輸線同數(shù)字電路隔離，外部現(xiàn)場(chǎng)器件與傳輸線同數(shù)字電路隔離，以免計(jì)算機(jī)受損；以免計(jì)算機(jī)受損； 限制地回路電流與地線的錯(cuò)接而帶來的干限制地回路電流與地線的錯(cuò)接而帶來的干擾；擾； 多個(gè)輸入電路之間的隔離。多個(gè)輸入電路之間的隔離。3029變電所開關(guān)量輸入及輸出通道變電所開關(guān)

25、量輸入及輸出通道（1 1）光電隔離）光電隔離UCSUDR1RBAGND1 GND2 U01UCU02RSGND2 GND1 ABR1UD 光電耦合器原理接線圖光電耦合器原理接線圖（a a）輸出為低電平）輸出為低電平 （b b）輸出為高電平）輸出為高電平（a a）（b b）光電耦合器光電耦合器的作用？的作用？ 3129變電所開關(guān)量輸入及輸出通道變電所開關(guān)量輸入及輸出通道（2 2）繼電器隔離）繼電器隔離 斷路器、隔離開關(guān)、繼電器的輔助觸點(diǎn)和變壓器斷路器、隔離開關(guān)、繼電器的輔助觸點(diǎn)和變壓器分接頭開關(guān)位置等開關(guān)信號(hào)，輸入至微機(jī)時(shí)，可分接頭開關(guān)位置等開關(guān)信號(hào)，輸入至微機(jī)時(shí)，可通過繼電器隔離。通過繼電器隔

26、離。K1VS1S2VK2計(jì)算機(jī)U02K1-1K2-1UCRR-220+220（ )（ )采用繼電器隔離的開關(guān)原理接線圖采用繼電器隔離的開關(guān)原理接線圖（a a）現(xiàn)場(chǎng)開關(guān)輔助觸點(diǎn)輸入電路）現(xiàn)場(chǎng)開關(guān)輔助觸點(diǎn)輸入電路 （b b）繼電器觸點(diǎn)輸出）繼電器觸點(diǎn)輸出二極管的二極管的作用？作用？3229變電所開關(guān)量輸入及輸出通道變電所開關(guān)量輸入及輸出通道三三 簡(jiǎn)單的開關(guān)量輸入簡(jiǎn)單的開關(guān)量輸入/ /輸出電路輸出電路（一）開關(guān)量輸入電路（一）開關(guān)量輸入電路 開關(guān)量輸入電路包括：斷路器和隔離開關(guān)的開關(guān)量輸入電路包括：斷路器和隔離開關(guān)的輔助觸點(diǎn)，某些數(shù)值的限內(nèi)或越限以及人機(jī)輔助觸點(diǎn)，某些數(shù)值的限內(nèi)或越限以及人機(jī)聯(lián)系的功

27、能鍵的狀態(tài)，跳合閘位置繼電器接聯(lián)系的功能鍵的狀態(tài)，跳合閘位置繼電器接點(diǎn)，有載調(diào)壓變壓器分接頭位置，裝置上連點(diǎn)，有載調(diào)壓變壓器分接頭位置，裝置上連接片位置、輕瓦斯、重瓦斯繼電器接點(diǎn)。接片位置、輕瓦斯、重瓦斯繼電器接點(diǎn)。 （1 1）安裝在裝置面板上的接點(diǎn)）安裝在裝置面板上的接點(diǎn) （2 2）從裝置外部經(jīng)過端子排引入裝置的接）從裝置外部經(jīng)過端子排引入裝置的接點(diǎn)點(diǎn) 3329變電所開關(guān)量輸入及輸出通道變電所開關(guān)量輸入及輸出通道圖圖2-25 2-25 開關(guān)量輸入電路原理圖開關(guān)量輸入電路原理圖（a a）裝置內(nèi)接點(diǎn)輸入電路）裝置內(nèi)接點(diǎn)輸入電路 （b b）裝置外接點(diǎn)輸入電路）裝置外接點(diǎn)輸入電路S1-+PA0+5外

28、部觸點(diǎn)裝置端子PA0+5S1并列接口 （a)（b)3429變電所開關(guān)量輸入及輸出通道變電所開關(guān)量輸入及輸出通道（二）開關(guān)量輸出電路（二）開關(guān)量輸出電路開關(guān)量輸出主要包括自動(dòng)裝置的跳閘出口以開關(guān)量輸出主要包括自動(dòng)裝置的跳閘出口以及信號(hào)。及信號(hào)。圖3 裝置開關(guān)輸出回路接線圖K+EPB0PB1D1B1H1+5V-E裝置開關(guān)輸出回路接線圖裝置開關(guān)輸出回路接線圖0 01 10 03529變電所開關(guān)量輸入及輸出通道變電所開關(guān)量輸入及輸出通道 設(shè)置反相器設(shè)置反相器B1B1和與非門和與非門H1H1的作用？的作用？ 設(shè)置反相器設(shè)置反相器B1B1和與非門和與非門H1H1而不將發(fā)光而不將發(fā)光二極管直接同并行口相連，

29、一方面是二極管直接同并行口相連，一方面是因?yàn)椴⑿锌趲ж?fù)載能力有限，不足以因?yàn)椴⑿锌趲ж?fù)載能力有限，不足以驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管，另一方面是因?yàn)椴沈?qū)動(dòng)發(fā)光二極管，另一方面是因?yàn)椴捎门c非門后要滿足兩個(gè)條件才能使用與非門后要滿足兩個(gè)條件才能使K K動(dòng)作，增強(qiáng)了抗干擾能力。動(dòng)作，增強(qiáng)了抗干擾能力。3629數(shù)字量的輸入輸出控制方式數(shù)字量的輸入輸出控制方式一、典型的數(shù)字量輸入一、典型的數(shù)字量輸入/ /輸出接口電路輸出接口電路 外部設(shè)備與外部設(shè)備與CPUCPU交換信息必須通過輸交換信息必須通過輸入入/ /輸出接口電路。輸入輸出接口電路。輸入/ /輸出的信息輸出的信息有有數(shù)據(jù)、狀態(tài)和控制數(shù)據(jù)、狀態(tài)和控制三類不同的信息

30、三類不同的信息，為了區(qū)別不同類型的信息需設(shè)置不，為了區(qū)別不同類型的信息需設(shè)置不同的端口。同的端口。 因此一個(gè)典型的數(shù)字量輸入因此一個(gè)典型的數(shù)字量輸入/ /輸出接輸出接口電路必須包括口電路必須包括數(shù)據(jù)端口、狀態(tài)端口數(shù)據(jù)端口、狀態(tài)端口和控制端口和控制端口, ,如圖如圖2-272-27所示。所示。3729數(shù)字量的輸入輸出控制方式數(shù)字量的輸入輸出控制方式數(shù)據(jù)狀態(tài)控制DBABCB譯碼器CPU數(shù)據(jù)端口狀態(tài)端口控制端口輸入/輸出 設(shè)備 典型的數(shù)字量輸入典型的數(shù)字量輸入/ /輸出接口電路輸出接口電路選通不同端口選通不同端口選擇某個(gè)外選擇某個(gè)外設(shè)設(shè)決定信息讀寫決定信息讀寫3829數(shù)字量的輸入輸出控制方式數(shù)字量的

31、輸入輸出控制方式二、二、CPUCPU對(duì)數(shù)字量輸入對(duì)數(shù)字量輸入/ /輸出的控制方式輸出的控制方式 同步傳遞方式、查詢傳遞方式、中斷控制方同步傳遞方式、查詢傳遞方式、中斷控制方式和直接存儲(chǔ)器訪問方式式和直接存儲(chǔ)器訪問方式（1 1）同步傳遞方式（無條件程序控制方式）同步傳遞方式（無條件程序控制方式） 這種控制方式這種控制方式只適合于只適合于CPUCPU與比較簡(jiǎn)單而且與比較簡(jiǎn)單而且其數(shù)據(jù)狀態(tài)變化速度緩慢或變化速度是固定其數(shù)據(jù)狀態(tài)變化速度緩慢或變化速度是固定的外設(shè)交換信息時(shí)采用。的外設(shè)交換信息時(shí)采用。如：如：7 7段碼顯示、段碼顯示、開關(guān)、隔離開關(guān)、斷路器、繼電器、發(fā)光二開關(guān)、隔離開關(guān)、斷路器、繼電器、

32、發(fā)光二極管等。極管等。 CPUCPU與外設(shè)傳送數(shù)據(jù)時(shí)必須保證同步，即執(zhí)與外設(shè)傳送數(shù)據(jù)時(shí)必須保證同步，即執(zhí)行輸入命令時(shí)，外設(shè)一定是準(zhǔn)備好的，執(zhí)行行輸入命令時(shí)，外設(shè)一定是準(zhǔn)備好的，執(zhí)行輸出操作時(shí)，外設(shè)一定是空的。輸出操作時(shí)，外設(shè)一定是空的。 3929數(shù)字量的輸入輸出控制方式數(shù)字量的輸入輸出控制方式 同步傳遞輸入方式同步傳遞輸入方式來自CPUWDport2 地址總線數(shù)據(jù)總線 數(shù)據(jù)到外設(shè)CE鎖存器 地址譯碼器同步傳遞輸出方式同步傳遞輸出方式地址譯碼器三態(tài)緩沖器 數(shù)據(jù)來自外設(shè)數(shù)據(jù)總線地址總線port1 RDCPU0 00 00 04029數(shù)字量的輸入輸出控制方式數(shù)字量的輸入輸出控制方式（2 2）查詢傳遞

33、方式（條件傳遞方式）查詢傳遞方式（條件傳遞方式） 一些數(shù)據(jù)變化不規(guī)則的外設(shè)，如果傳送數(shù)一些數(shù)據(jù)變化不規(guī)則的外設(shè)，如果傳送數(shù)據(jù)時(shí)，據(jù)時(shí)，CPUCPU不與外設(shè)同步，則傳送數(shù)據(jù)便不與外設(shè)同步，則傳送數(shù)據(jù)便要出錯(cuò)，為此采用查詢傳送方式。查詢傳要出錯(cuò)，為此采用查詢傳送方式。查詢傳送方式能使送方式能使CPUCPU能與各種速度的外設(shè)配合能與各種速度的外設(shè)配合工作。工作。 查詢的優(yōu)點(diǎn)：在簡(jiǎn)化硬件接口的情況下，查詢的優(yōu)點(diǎn)：在簡(jiǎn)化硬件接口的情況下，傳送數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確，控制程序容易編制。傳送數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確，控制程序容易編制。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：CPUCPU需要不斷的查詢外設(shè)的狀態(tài)，需要不斷的查詢外設(shè)的狀態(tài)，占用了占用了CPU

34、 CPU 的工作空間。的工作空間。 適用于適用于CPUCPU與單個(gè)或較少外設(shè)交換信息。與單個(gè)或較少外設(shè)交換信息。4129數(shù)字量的輸入輸出控制方式數(shù)字量的輸入輸出控制方式三態(tài)緩沖器1 輸入設(shè)備 三態(tài)緩沖器2 地址譯碼 RDRDport1 port2 CPU之?dāng)?shù)據(jù)總線DB DB0 地址總線 AB 查詢式輸入接口電路查詢式輸入接口電路4229查詢式輸入程序流圖查詢式輸入程序流圖輸入狀態(tài)信息準(zhǔn)備好？輸入數(shù)據(jù)D0狀態(tài)端口port2 狀態(tài)端口port1 ready 8位數(shù)據(jù)ready=1，外設(shè)準(zhǔn)備好 ATEST數(shù)字量的輸入輸出控制方式數(shù)字量的輸入輸出控制方式4329數(shù)字量的輸入輸出控制方式數(shù)字量的輸入輸出控制方式 busy=1，外設(shè)忙 busy=0,外設(shè)已空輸出數(shù)據(jù)讀狀態(tài)端口busy D0D7 busy？ 準(zhǔn)備輸出數(shù)據(jù)AWAIT PO 查詢式輸出程序流圖查詢式輸出程序流圖4429數(shù)字量的輸入輸出控制方式數(shù)字量的輸入輸出控制方式查詢式輸出接口電路查詢式輸出接口電路去地址總線DB0DB 輸出設(shè)備 鎖存器 數(shù)據(jù)總線WDoutport inport RD譯碼器 地址總線 AB 三態(tài)緩沖器 數(shù)據(jù)busy 4529數(shù)字量的輸入輸出控制方式數(shù)字量的輸入輸出控制方式（3 3）中斷控制方式）中斷控制方式 能提高能提高CPUCPU工作效率和及時(shí)處