第三章微機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)3

1、第一節(jié) 廠(chǎng)站端遠(yuǎn)動(dòng)裝置一、遠(yuǎn)動(dòng)裝置的功能電力系統(tǒng)遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)通常由主站（調(diào)度端）、通道和若干子站（廠(chǎng)站端）組成。 廠(chǎng)站端遠(yuǎn)動(dòng)裝置的主要功能如下： 采集各種微機(jī)保護(hù)、自動(dòng)裝置信息。 裝置通過(guò)網(wǎng)絡(luò)方式與保護(hù)、測(cè)控裝置及其他智能裝置通信。保護(hù)測(cè)控裝置和電度表等裝置的遙信、遙測(cè)、遙脈量以及其他通信信息均直接可以送往遠(yuǎn)動(dòng)裝置。實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站電壓、電流、有功功率、無(wú)功功率、功率因數(shù)、頻率的測(cè)量，采集直流量并向上級(jí)主站傳送。 接受、執(zhí)行主站命令 接受遠(yuǎn)方主站發(fā)送的控制命令及返送校核，并下發(fā)給相關(guān)裝置執(zhí)行。這些命令包括上裝下裝定值、遙控、遙調(diào)、循檢、信號(hào)復(fù)位等。 遠(yuǎn)方命令記錄和查詢(xún) 裝置記錄所有來(lái)自所有控制源的命令

2、，包括遙控選擇、遙控執(zhí)行、遙調(diào)、修改定值選擇、修改定值執(zhí)行、信號(hào)復(fù)歸等。所有這些信息可以通過(guò)多種查詢(xún)條件進(jìn)行檢索和查看。 實(shí)現(xiàn)與管理遠(yuǎn)動(dòng)通信、與集控中心通信 裝置承擔(dān)與調(diào)度、集控中心計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通信任務(wù)，可以連接多個(gè)主站，信息可以根據(jù)各個(gè)主站的要求進(jìn)行定制。本裝置可以同時(shí)用作保護(hù)信息子站和遠(yuǎn)動(dòng)終端。 接收并執(zhí)行對(duì)時(shí)命令 通過(guò)GPS可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)對(duì)時(shí)和統(tǒng)一系統(tǒng)時(shí)間。裝置可以外接獨(dú)立的GPS裝置。所有的CPU板的對(duì)時(shí)精度可以保持高度一致。 信息的合成計(jì)算 根據(jù)用戶(hù)需要，裝置可以將多個(gè)采集信息按照一定規(guī)則編輯、合成為一個(gè)信息，并將這些信息轉(zhuǎn)發(fā)到調(diào)度、集控站或后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)。這樣既降低總信息量，又解決自動(dòng)判斷

3、合理性問(wèn)題，為用戶(hù)提供安全的選擇機(jī)制。 網(wǎng)絡(luò)在線(xiàn)維護(hù)和監(jiān)測(cè) 監(jiān)測(cè)本裝置運(yùn)行情況，可以監(jiān)視運(yùn)行打印信息，監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)和串日?qǐng)?bào)文、數(shù)據(jù)庫(kù)查看、人工置數(shù)、文件傳輸、遠(yuǎn)程啟動(dòng)等。使得變電站改造或升級(jí)更加方便快捷，提高維護(hù)和調(diào)試效率。 采集事件順序記錄并向上級(jí)主站傳送。 支持大容量存儲(chǔ)。裝置可以支持大容量的存儲(chǔ)，用于存儲(chǔ)波形文件、歷史事件記錄、遠(yuǎn)方命令等信息，并且可以通過(guò)上傳到調(diào)度，也可以通過(guò)調(diào)試工具進(jìn)行條件檢索和查看。 具有程序自恢復(fù)和設(shè)備自診斷功能。 11具有通道監(jiān)視功能。 12具有接收和執(zhí)行復(fù)歸命令的功能。 13具有當(dāng)?shù)仫@示功能。 14調(diào)試功能。通過(guò)串行接口可以當(dāng)?shù)卣{(diào)試，通過(guò)以太網(wǎng)絡(luò)可當(dāng)?shù)剡h(yuǎn)方調(diào)試。

4、15具有上電及軟件自恢復(fù)功能；具有軟、硬件Watchdog。 （看門(mén)狗）二、運(yùn)動(dòng)裝置的技術(shù)要求 （1）可靠性高 遠(yuǎn)動(dòng)裝置在電力系統(tǒng)中是作為監(jiān)控的設(shè)備，自然要求它具有高度的可靠性。可靠性包括裝置本身的可用性及信息傳輸可靠性?xún)蓚€(gè)主要方面。可用性是指裝置正常運(yùn)行的能力，它是用平均故障間隔時(shí)間來(lái)衡量。平均故障間隔時(shí)間是指遠(yuǎn)動(dòng)裝置在兩個(gè)故障間的平均正常工作時(shí)間。 遠(yuǎn)動(dòng)裝置在傳輸信息過(guò)程中，會(huì)因?yàn)楦蓴_而出現(xiàn)差錯(cuò)，傳輸可靠性是用信息的差錯(cuò)率來(lái)表示的，即差錯(cuò)率一信息出現(xiàn)差錯(cuò)的數(shù)量傳輸信息的總數(shù)量。 （2）實(shí)時(shí)性強(qiáng) 調(diào)度所要求電力系統(tǒng)的實(shí)時(shí)信息，特別是在電力系統(tǒng)故障時(shí)要求迅速地獲得故障信息，以便及時(shí)處理故障。實(shí)

5、時(shí)性常用“傳輸時(shí)延”來(lái)衡量，它是指從發(fā)送端事件發(fā)生到接收端正確地收到該事件信息這一段時(shí)間間隔。 三、廠(chǎng)站端的遠(yuǎn)動(dòng)裝置及發(fā)展 1廠(chǎng)站端的運(yùn)動(dòng)裝置的發(fā)展 在20世紀(jì)6070年代，廠(chǎng)站端的遠(yuǎn)動(dòng)裝置主要使用的是遠(yuǎn)程終端（RTU， Remote Terminal Unit）。硬件式遠(yuǎn)動(dòng)裝置主要體現(xiàn)為晶體管或集成電路構(gòu)成的無(wú)觸點(diǎn)遠(yuǎn)動(dòng)裝置WYZ或者數(shù)字式綜合遠(yuǎn)動(dòng)型遠(yuǎn)動(dòng)裝置SZY，均屬于布線(xiàn)邏輯式遠(yuǎn)動(dòng)裝置，所有功能均由邏輯電路實(shí)現(xiàn)，現(xiàn)已經(jīng)基本淘汰。到了20世紀(jì)80年代后，軟件式遠(yuǎn)動(dòng)裝置主要體現(xiàn)為基于微機(jī)原理構(gòu)成的遠(yuǎn)動(dòng)裝置（微機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)裝置），功能由軟件程序?qū)崿F(xiàn)，具有功能強(qiáng)、可擴(kuò)充性好、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)，得

6、到普及應(yīng)用。 遠(yuǎn)動(dòng)終端（RTU）是電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)中安裝在發(fā)電廠(chǎng)、變電站的一種具有四遙遠(yuǎn)動(dòng)功能的自動(dòng)化設(shè)備，是遠(yuǎn)離調(diào)度端對(duì)變電所現(xiàn)場(chǎng)信息實(shí)現(xiàn)檢測(cè)和控制的裝置。RTU在電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)中具有重要的作用。電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可以描述為：調(diào)度端SCADAEMS+遠(yuǎn)動(dòng)信道+廠(chǎng)站端 RTU。 電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)又稱(chēng)作能量管理系統(tǒng)(EMS-Energy Management System)，是以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的現(xiàn)代電力綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，主要用于大區(qū)級(jí)電網(wǎng)和省、市級(jí)電網(wǎng)調(diào)度中心，主要為電網(wǎng)調(diào)度管理人員提供電網(wǎng)各種實(shí)時(shí)的信息(包括頻率、發(fā)電機(jī)功率、線(xiàn)路功率、母線(xiàn)電壓等)，并對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行調(diào)度決策管理和控制，

7、保證電網(wǎng)安全運(yùn)行，提高電網(wǎng)質(zhì)量和改善電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。 一般EMS系統(tǒng)由硬件平臺(tái)(HP AlphaServer服務(wù)器)、操作系統(tǒng)平臺(tái)(Tru64 Unix、Oracle/Sybase)、EMS/DMS支撐平臺(tái)(RTE、RTDB、MMI)、電力系統(tǒng)基本應(yīng)用和電力高級(jí)應(yīng)用軟件(PAS)等組成。 SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition) 即數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)，它是EMS的基礎(chǔ)模塊，主要完成數(shù)據(jù)的收集、處理解釋、存儲(chǔ)和顯示，并把這些實(shí)時(shí)信息傳遞給其它應(yīng)用模塊。主要功能：信息處理控制、報(bào)警與處理、事件順序記錄(SOE)、事故追憶反演(PDR)。

8、現(xiàn)在發(fā)電廠(chǎng)、變電所中還有部分使用硬件式RTU作為廠(chǎng)站端遠(yuǎn)動(dòng)裝置，但是隨著發(fā)電廠(chǎng)、變電所綜合自動(dòng)化的發(fā)展和普及，尤其變電站自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，遠(yuǎn)動(dòng)裝置的性能和形式也在不斷更新，它將逐漸被綜合自動(dòng)化系統(tǒng)歸并。當(dāng)廠(chǎng)站端實(shí)現(xiàn)綜合自動(dòng)化后，由于是智能化裝置，因此它不僅取代了所有變送器，省去了控制電纜，還有控制保護(hù)、故障錄波、事件順序記錄、極值記錄、遠(yuǎn)動(dòng)等多種功能。取代了變送器、RTU全部?jī)x表、繼電保護(hù)、遠(yuǎn)動(dòng)、故障錄波、事件記錄等大量常規(guī)設(shè)備，具有極高的性能價(jià)格比。所以廠(chǎng)站端就不存在獨(dú)立的RTU裝置了，RTU只是廠(chǎng)站端綜合自動(dòng)化的一個(gè)模塊。 近些年，隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，變電站自動(dòng)化技術(shù)從集中式向分布式發(fā)展，

9、變電站二次設(shè)備不再出現(xiàn)常規(guī)功能裝置重復(fù)的 IO現(xiàn)場(chǎng)接口，能夠通過(guò)網(wǎng)絡(luò)真正實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享、資源共享，常規(guī)的功能裝置變成了邏輯的功能模塊。以太網(wǎng)技術(shù)正被廣泛引入變電站自動(dòng)化系統(tǒng)過(guò)程層的采集、測(cè)量單元和間隔層保護(hù)、控制單元中，構(gòu)成基于網(wǎng)絡(luò)控制的分布式變電站自動(dòng)化系統(tǒng)，系統(tǒng)的通信具有實(shí)時(shí)性、優(yōu)先級(jí)、通信效率高等特點(diǎn)。所以廠(chǎng)站端的遠(yuǎn)動(dòng)裝置功能逐漸利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，通過(guò)邏輯的功能模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)，是遠(yuǎn)動(dòng)裝置的發(fā)展方向。 2遠(yuǎn)方終端裝置（RTU） （1）遠(yuǎn)方終端裝置的信息 在RTU中，信息可以分為兩大類(lèi)。 上行信息。這類(lèi)信息包括遙測(cè)量，如有功功率、無(wú)功功率、電流、電壓、頻率等信息，以及模擬量越限（如電流量超越上限，電壓

10、量超越下限等）時(shí)，RTU發(fā)送到調(diào)度中心的相應(yīng)信息。 遙信量信息包括斷路器、隔離開(kāi)關(guān)的位置信息以及繼電保護(hù)裝置的動(dòng)作情況等一些狀態(tài)量信息。由RTU發(fā)往調(diào)度中心的信息，稱(chēng)為上行信息。 下行信息。調(diào)度中心為了改變發(fā)電廠(chǎng)和變電站的運(yùn)行方式，通過(guò)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行頻率、有功功率和無(wú)功功率的調(diào)節(jié)，必須下達(dá)控制和調(diào)節(jié)的命令。這種命令是自上而下發(fā)出的，故稱(chēng)為下行信息。下行信息主要包括下述幾種。 a校時(shí)信息。實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘的統(tǒng)一。 b查詢(xún)信息。例如，要求RTU無(wú)條件地送一遍全部數(shù)據(jù)，選測(cè)某些遙測(cè)量，檢查某些斷路器的運(yùn)行狀態(tài)等。 c遙控命令。下達(dá)的斷路器分、合閘命令。 d遙調(diào)命令。設(shè)置保護(hù)定值信息，設(shè)置主變壓器

11、分頭位置命令等。 （2）遠(yuǎn)方終端裝置RTU的基本功能 對(duì)于RTU的基本功能。RTU沒(méi)有規(guī)定一個(gè)完整的功能目錄，可以根據(jù)實(shí)際的現(xiàn)場(chǎng)需要添加各種各樣的功能，但必須至少具有以下四種功能。 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集、預(yù)處理和上傳數(shù)據(jù)。RUT的基本功能就是獨(dú)立完成數(shù)據(jù)采集工作，將現(xiàn)場(chǎng)信息轉(zhuǎn)換部分送來(lái)的信息，包括對(duì)遙測(cè)YC、遙信YX量進(jìn)行采集、濾波、整理和存儲(chǔ)，有些量還要進(jìn)行一定的系數(shù)處理，然后按照一定的規(guī)約，將數(shù)據(jù)整理發(fā)送到調(diào)度端。 對(duì)事故和事件信息進(jìn)行優(yōu)先傳送。該功能加強(qiáng)了調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)在電網(wǎng)監(jiān)視過(guò)程中對(duì)突發(fā)事件的快速反應(yīng)能力。也就是說(shuō)，不管RTU當(dāng)前正在處理什么工作，只要一旦發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)有事故或事件發(fā)生，就應(yīng)立即

12、停止現(xiàn)行工作，把事故或事件信息迅速發(fā)送到調(diào)度端。 接收調(diào)度端下發(fā)的命令并執(zhí)行命令。該功能是調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)提供給電網(wǎng)管理的又一技術(shù)措施。它主要是能夠接收遙控操作命令，并執(zhí)行命；另外，還能接收調(diào)度端下發(fā)的各種召喚命令、對(duì)時(shí)命令、復(fù)歸命令等，對(duì)有些命令的執(zhí)行還要將執(zhí)行結(jié)果匯報(bào)給調(diào)度端。例如，斷路器的分、合閘；無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備的投入和切除，進(jìn)行有功、無(wú)功的調(diào)節(jié)，有載調(diào)壓等操作。 本地功能。RTU還要能夠處理由鍵盤(pán)或其他裝置發(fā)送的人機(jī)對(duì)話(huà)信息，如通過(guò)本機(jī)鍵盤(pán)進(jìn)行YC、YX量的觀(guān)察，RTU運(yùn)行模式的設(shè)置，遙控YK、遙調(diào)YT的操作等。 （3）遠(yuǎn)方終端裝置的硬件結(jié)構(gòu) 自廠(chǎng)站端遠(yuǎn)動(dòng)終端微機(jī)化以來(lái)，其結(jié)構(gòu)發(fā)生明顯變化

13、。早期的微機(jī)化遠(yuǎn)動(dòng)終端多為單CPU，即所有的數(shù)據(jù)處理由一個(gè)CPU完成，各種功能的擴(kuò)展（如遙信采集、遙測(cè)采集）通過(guò)輸入輸出口實(shí)現(xiàn)。隨著電力系統(tǒng)生產(chǎn)管理現(xiàn)代化的進(jìn)程不斷加快，要求實(shí)現(xiàn)廠(chǎng)站自動(dòng)化，廠(chǎng)站需要監(jiān)控的信息量不斷增大，實(shí)時(shí)性要求不斷提高，因此單CPU的遠(yuǎn)動(dòng)終端受到了擴(kuò)展能力、數(shù)據(jù)處理能力、實(shí)時(shí)性、設(shè)置的靈活性等諸多的限制。由于計(jì)算機(jī)工業(yè)的飛速發(fā)展，使得各類(lèi)器件的性能價(jià)格比不斷提高，為遠(yuǎn)動(dòng)終端采用多 CPUI作方式提供了必要的物質(zhì)基礎(chǔ)。 當(dāng)然，不論是單CPU的還是多CPU的遠(yuǎn)動(dòng)終端，其所要完成的功能遙控、遙調(diào)）功能以外，還應(yīng)完成電能（脈沖量）采集、遠(yuǎn)程通信、當(dāng)?shù)毓δ埽ㄦI盤(pán)輸入、顯示輸出）等。遠(yuǎn)

14、動(dòng)終端的硬件結(jié)構(gòu)通常是按RTU所需完成的功能進(jìn)行設(shè)計(jì)，框圖如圖32所示。圖中，RTU的硬件結(jié)構(gòu)主要由七大部分組成：遙信、遙測(cè)、遙控、遙調(diào)、電能、鍵盤(pán)顯示和通信。各部分均可帶有CPU，組成特定功能的智能模板。每一種功能模板所處理的信息量是一定的，當(dāng)信息量較大時(shí)可用多塊功能模板。各模板之間的數(shù)據(jù)交換是通過(guò)外部總線(xiàn)完成，外部總線(xiàn)可以是并行總線(xiàn)，也可以是串行總線(xiàn)。 主機(jī)是遠(yuǎn)動(dòng)裝置的核心，猶如一個(gè)人的大腦，它分析和處理各方面采集過(guò)來(lái)的信息，把它們組合成一定的格式向主站發(fā)送，并且接收、解釋和執(zhí)行主站發(fā)出的命令。主機(jī)處理遙測(cè)模塊 AD轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)，并把它存入內(nèi)存。如有遙信變位，則主機(jī)接收到遙信中斷信號(hào)，用軟件

15、計(jì)算出變位的序號(hào)，更新內(nèi)存中的遙信狀態(tài)存儲(chǔ)。主機(jī)接到調(diào)度下達(dá)的遙控、遙調(diào)命令后，解釋出來(lái)送到各功能板執(zhí)行命令。一般地，主機(jī)采用內(nèi)部總線(xiàn)和外部總線(xiàn)相結(jié)合的方式，從而保證可擴(kuò)性，二者由硬件實(shí)現(xiàn)切換； ROM和RAM保證提供程序模塊；采用可編程通信接口；采用中斷控制器擴(kuò)充中斷申請(qǐng)級(jí)；設(shè)計(jì)統(tǒng)一的中斷管理程序，用軟件手段提供程序中斷申請(qǐng)，它們具有與硬件中斷一樣的排隊(duì)、識(shí)別、屏蔽等特點(diǎn)；采用定時(shí)器提供工作時(shí)鐘；通過(guò)并行口實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)字量的輸入與輸出控制。 遙測(cè)模塊在電力系統(tǒng)遠(yuǎn)動(dòng)中，需要遙測(cè)多路模擬量。多路模擬開(kāi)關(guān)對(duì)各模擬量進(jìn)行一個(gè)一個(gè)的采樣，采樣值經(jīng)AD轉(zhuǎn)換后變成數(shù)字量，然后送入并行接口供CPU進(jìn)行處理。 遙

16、信模塊由遙信量輸入回路、光電耦合器件、譯碼電路以及外圍電路組成。通過(guò)遙信量輸入回路把一些位置信號(hào)的情況反映給CPU，使其確定開(kāi)關(guān)是在“1”狀態(tài)還是在“0”狀態(tài)。 遙控模塊對(duì)于自動(dòng)化系統(tǒng)來(lái)說(shuō)是一個(gè)重要的操作，因此要求具有高度的可靠性。遙控的操作過(guò)程如下：調(diào)度瑞先向執(zhí)行端發(fā)出遙控對(duì)象和遙控性質(zhì)的命令，執(zhí)行端收到并經(jīng)CPU處理以后向調(diào)度端發(fā)出校核信號(hào)。調(diào)度端收到執(zhí)行端發(fā)來(lái)的校校信號(hào)后，與下發(fā)的命令進(jìn)行比較，在校核無(wú)誤的情況下，再發(fā)出執(zhí)行命令。執(zhí)行端收到命令后，完成遙控操作，經(jīng)過(guò)一定的延時(shí)后，自動(dòng)發(fā)出清除命令，為接收下一個(gè)遙控命令做好準(zhǔn)備。 可見(jiàn)，遙控操作包括以下三個(gè)環(huán)節(jié)：發(fā)遙控對(duì)象和遙控性質(zhì)命令，返

17、送校核命令，發(fā)執(zhí)行命令。 （4） RTU實(shí)例GR90 RTU裝置 GR90 RTU采用分層、分布式結(jié)構(gòu)，可構(gòu)成獨(dú)立的分站控制機(jī)，具有超大容量、多規(guī)約、多通信口等特點(diǎn)。 GR90 RTU可用不同規(guī)約與不同主站通信，主機(jī)的兩條高速通信鏈路可連接3163塊1O板，每塊板有獨(dú)立處理器，通信速率達(dá)250KbPs。其精度為005，SOE分辨率lins，不受點(diǎn)數(shù)影響；GR90主要功能為狀態(tài)輸入、報(bào)警輸入、脈沖累積輸入、事件順序記錄（SOE）、模擬量輸入輸出、開(kāi)關(guān)控制輸出和可編程控制（PLC），可以完成諸如自動(dòng)發(fā)電控制（AGC）、變壓器分接頭調(diào)整、泵站閥門(mén)調(diào)節(jié)等特殊應(yīng)用功能。 功能特點(diǎn)如下。 GR90主CPU

18、模塊（GR90M）每一模塊包括一個(gè)功能強(qiáng)大的32位微處理機(jī)以及在VME板上的支持電路。主CPU包括一個(gè)GR90 M邏輯板、一個(gè)GR90 M串口接線(xiàn)板及一個(gè)維護(hù)診斷通信口。有兩條高速通信鏈路連接1O板、7個(gè)串口連接各種IED。 GR90 A是GR90的模擬量輸入模板，它是由 GR90 A接線(xiàn)端子板和GR90 A邏輯板組成。直流模擬量輸入模塊（GR90A 32AI）每一模塊由一個(gè)專(zhuān)用的68MCll CPU連續(xù)不斷地掃描所有32個(gè)變送器點(diǎn)的輸入。模擬量值經(jīng)過(guò)緩沖送入主CPU模塊。 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)主要由站控層（也稱(chēng)變電站層）與間隔層 人員能實(shí)現(xiàn)對(duì)全站電氣設(shè)備的運(yùn)行監(jiān)測(cè)和操作控制。 遠(yuǎn)動(dòng)工作

19、站。遠(yuǎn)動(dòng)工作站具有遠(yuǎn)動(dòng)數(shù)據(jù)處理及通信功能，遠(yuǎn)動(dòng)信息可通過(guò)以太網(wǎng)和遠(yuǎn)動(dòng)工作站傳送至遠(yuǎn)方各級(jí)調(diào)度部門(mén)；也可直采直送，即直接接收來(lái)自間隔層測(cè)控裝置數(shù)據(jù)，進(jìn)行必要處理，按照調(diào)度端所要求的遠(yuǎn)動(dòng)通信規(guī)約，完成與調(diào)度端的數(shù)據(jù)交換。 工程師工作站。工程師工作站主要供綜合自動(dòng)化系統(tǒng)維護(hù)管理員進(jìn)行系統(tǒng)維護(hù)使用，可完成數(shù)據(jù)庫(kù)的定義和修改，系統(tǒng)參數(shù)的定義和修改，報(bào)表的制作和修改，以及網(wǎng)絡(luò)維護(hù)、系統(tǒng)論斷等工作。 GPS對(duì)時(shí)系統(tǒng)。全站設(shè)置衛(wèi)星時(shí)鐘同步系統(tǒng)，接收全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)GPS的標(biāo)準(zhǔn)授時(shí)信號(hào)，對(duì)站內(nèi)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)和繼電保護(hù)裝置等有關(guān)設(shè)備的時(shí)鐘進(jìn)行校正，保證全站時(shí)鐘的一致性。 間隔層設(shè)備主要包括測(cè)控裝置、間隔層網(wǎng)絡(luò)、與

20、站控層網(wǎng)絡(luò)的接口和繼電保護(hù)通信接口裝置等。間隔層設(shè)備直接采集和處理現(xiàn)場(chǎng)的原始數(shù)據(jù)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳送給站級(jí)計(jì)算機(jī)，同時(shí)接收站控層發(fā)出的控制操作命令，經(jīng)過(guò)有效性判斷、閉鎖檢測(cè)和同步檢測(cè)后，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的操作控制。間隔層也可獨(dú)立完成對(duì)斷路器和隔離開(kāi)關(guān)的控制操作。間隔層設(shè)備通常安裝在各繼電器小室，測(cè)控裝置接電氣設(shè)備間隔配置，各測(cè)控裝置相對(duì)獨(dú)立，通過(guò)通信網(wǎng)互聯(lián)。 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備包括站控層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和間隔層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，通常由網(wǎng)絡(luò)集線(xiàn)器、交換機(jī)、光電轉(zhuǎn)換器、接口設(shè)備和傳輸介質(zhì)等組成。 站控層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備主要有集線(xiàn)器或網(wǎng)絡(luò)交換等設(shè)備，負(fù)責(zé)站控層設(shè)備間以及站控層與間隔層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備間的通信功能。 間隔層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備通常由集線(xiàn)器或網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)

21、備等組成，實(shí)現(xiàn)間隔層設(shè)備與站控層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及間隔層設(shè)備之間的通信。 網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)可采用屏蔽雙絞線(xiàn)、同軸電纜、光纜或以上幾種方式的組合。 分層分布式變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的信息上傳流程為：反映電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的各個(gè)電氣量、非電氣量通過(guò)不同的變換器或傳感器轉(zhuǎn)換成一定幅植范圍內(nèi)的模擬電信號(hào)；模擬量通過(guò)測(cè)控裝置的 AD變換電路轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，狀態(tài)量通過(guò)開(kāi)入量采集電路變換成數(shù)字信號(hào)，測(cè)控裝置將獲取的數(shù)字量進(jìn)行編碼并以一定的通信協(xié)議傳送到站控層的通信絡(luò)； 通過(guò)站內(nèi)通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)間隔層設(shè)備與站控層設(shè)備信息共享，通過(guò)遠(yuǎn)動(dòng)工作站和專(zhuān)用遠(yuǎn)動(dòng)通道向遠(yuǎn)方控制中心及調(diào)度中心傳輸信息。信號(hào)下傳則按相反的流程傳輸，控制命令的執(zhí)行通過(guò)

22、測(cè)控裝置的開(kāi)出單元輸出，作用到對(duì)應(yīng)設(shè)備的控制回路。 變電站綜合自動(dòng)化的通信功能包括系統(tǒng)內(nèi)部的現(xiàn)場(chǎng)級(jí)間的通信和自動(dòng)化系統(tǒng)與上級(jí)調(diào)度的通信兩部分。 綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)級(jí)通信，主要解決自動(dòng)化系統(tǒng)內(nèi)部各子系統(tǒng)與上位機(jī)（監(jiān)控主機(jī)）和各子系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)和信息交換問(wèn)題，它們的通信范圍是變電站內(nèi)部。對(duì)于集中組屏的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，實(shí)際是在主控室內(nèi)部；對(duì)于分散安裝的自動(dòng)化系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，其通信范圍擴(kuò)大至主控室與子系統(tǒng)的安裝地，最大的可能是開(kāi)關(guān)柜間，即通信距離加長(zhǎng)了。 綜合自動(dòng)化系統(tǒng)必須兼有RTU的全部功能，應(yīng)該能夠?qū)⑺杉哪M量和狀態(tài)量信息，以及事件順序記錄等遠(yuǎn)傳至調(diào)度端；同時(shí)應(yīng)該能夠接收調(diào)度端下達(dá)的各種操作、控

23、制、修改定值等命令。即完成新型RTU等全部四遙功能。 綜合自動(dòng)化系統(tǒng)前置機(jī)或通信控制機(jī)具有執(zhí)行遠(yuǎn)動(dòng)功能，會(huì)把變電站內(nèi)所相關(guān)信息傳送控制中心，同時(shí)能接收上級(jí)調(diào)度數(shù)據(jù)和控制命令。變電站向控制中心傳送的信息通常稱(chēng)為“上行信息”；而由控制中心向變電站發(fā)送的信息，常稱(chēng)為“下行信息”。這些信息是變電站和控制中心共用的，不必專(zhuān)門(mén)為送控制中心而單獨(dú)采集。這些信息可按“四遙”功能劃分，主要包括如下。 (1）遙測(cè)信息 變電站遙測(cè)信息很多，主要包括下列部分： 三繞組變壓器兩側(cè)有功功率、有功電能、電流及第三側(cè)電流，二繞組變壓器一側(cè)的有功功率、有功電能、電流。 35kV及以上線(xiàn)路及旁路斷路器的有功功率（或電流）及有功電

24、能量；35kV以上聯(lián)絡(luò)線(xiàn)的雙向有功電能量，必要時(shí)測(cè)無(wú)功功率。 各級(jí)母線(xiàn)電壓（小電流接地系統(tǒng)應(yīng)測(cè)3個(gè)相電壓，而大電流接地系統(tǒng)只測(cè)1個(gè)相電壓）；所用變壓器低壓側(cè)電壓；直流母線(xiàn)電壓。 10kV線(xiàn)路電流；母線(xiàn)分段、母聯(lián)斷路器電流；并聯(lián)補(bǔ)償裝置的三相電流；消弧線(xiàn)圈電流。 用遙測(cè)處理的主變壓器有載調(diào)節(jié)的分接頭位置。計(jì)量分界點(diǎn)的變壓器增測(cè)無(wú)功功率。 主變壓器溫度；保護(hù)設(shè)備的室溫。 （2）遙信信息 所有斷路器位置信號(hào)；斷路器控制回路斷線(xiàn)總信號(hào)；斷路器操作機(jī)構(gòu)故障總信號(hào)。 35kV及以上線(xiàn)路及旁路主保護(hù)信號(hào)和重合閘動(dòng)作信號(hào)；母線(xiàn)保護(hù)動(dòng)作信號(hào)；主變壓器保護(hù)動(dòng)作信號(hào)；輕瓦斯動(dòng)作信號(hào)；距離保護(hù)閉鎖總信號(hào)；高頻保護(hù)收信

25、信號(hào)。 調(diào)節(jié)主變壓器分接頭的位置信號(hào)；反映運(yùn)行方式的隔離開(kāi)關(guān)位置信號(hào)。 電站事故總信號(hào)；變壓器冷卻系統(tǒng)故障信號(hào)；繼電保護(hù)、故障錄波裝置故障總信號(hào)；直流系統(tǒng)異常信號(hào)；低頻減負(fù)荷動(dòng)作信號(hào)。 小電流接地系統(tǒng)接地信號(hào)；變壓器油溫過(guò)高信號(hào)；TV斷線(xiàn)信號(hào)。 繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置電源中斷總信號(hào)；遙控操作電源消失信號(hào)；遠(yuǎn)動(dòng)及自動(dòng)裝置用UPS交流電源消失信號(hào)；通信系統(tǒng)電源中斷信號(hào)。 （3）遙控信息 變電站全部斷路器及能遙控的隔離開(kāi)關(guān)。 可進(jìn)行電控的主變壓器中性點(diǎn)接地刀閘。 高頻自發(fā)信啟動(dòng)。 距離保護(hù)閉鎖復(fù)歸。 （4）遙調(diào)信息 有載調(diào)壓主變壓器分接頭位置調(diào)節(jié)。 消弧線(xiàn)圈抽頭位置調(diào)節(jié)。 以上列出的內(nèi)容為變電站遠(yuǎn)傳的基

26、本信息。在實(shí)施過(guò)程中，需根據(jù)具體變電站的實(shí)際情況進(jìn)行增減。 4.廠(chǎng)站端的網(wǎng)絡(luò)化數(shù)據(jù)通信系統(tǒng) 隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在電力系統(tǒng)的應(yīng)用。廠(chǎng)站端的二次設(shè)備發(fā)生了根本性變革。數(shù)字化變電站中以非常規(guī)互感器代替了常規(guī)繼電保護(hù)裝置、測(cè)控等裝置的ic部分；以交換式以太網(wǎng)和光纜組成的網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)替代了以往的二次連接電纜和回路；基于微電子技術(shù)的IED設(shè)備實(shí)現(xiàn)了信息的集成化應(yīng)用，以功能、信息的冗余替代了常規(guī)變電站裝置的冗余，系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)分層分布設(shè)計(jì)；智能化一次設(shè)備技術(shù)的實(shí)現(xiàn)使得控制回路實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化應(yīng)用，常規(guī)變電站部分控制功能可以直接下放，整個(gè)變電站可實(shí)現(xiàn)小型化、緊湊化的設(shè)計(jì)與布置。 從物理上看，數(shù)字式變電站仍然是一次設(shè)備和二次

27、設(shè)備（包括保護(hù)、測(cè)控、監(jiān)控和通信設(shè)備等）兩個(gè)層面。由于一次設(shè)備的智能化以及二次設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)化，數(shù)字式變電站一次設(shè)備和二次設(shè)備之間的結(jié)合更加緊密。從邏輯上看，數(shù)字式變電站各層次內(nèi)部及層次之間采用高速網(wǎng)絡(luò)通信，三個(gè)層次關(guān)系如圖34所示。 從圖34可以看出，數(shù)字化變電站自動(dòng)化系統(tǒng)在邏輯結(jié)構(gòu)上分為三個(gè)層次，這三個(gè)層次分別稱(chēng)為變電站層、間隔層、過(guò)程層。 過(guò)程層是一次設(shè)備與二次設(shè)備的結(jié)合面，或者說(shuō)過(guò)程層是指智能化電氣設(shè)備的智能化部分。 過(guò)程層的主要功能分如下三類(lèi)： 實(shí)時(shí)運(yùn)行電氣量檢測(cè)。主要是電流、電壓、相位以及諧波分量的檢測(cè)，其他電氣量如有功。采集傳統(tǒng)模擬量被直接采集數(shù)字量所取代。 運(yùn)行設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)。變電站

28、需要進(jìn)行狀態(tài)參數(shù)檢測(cè)的設(shè)備主要有變壓器、斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、母線(xiàn)、電容器、電抗器以及直流電源系統(tǒng)等。在線(xiàn)檢測(cè)的內(nèi)容主要有溫度、壓力、密度、絕緣、機(jī)械特性以及工作狀態(tài)等數(shù)據(jù)。 操作控制命令執(zhí)行。操作控制命令的執(zhí)行包括變壓器分接頭調(diào)節(jié)控制、電容、電抗器投切控制、斷路器、隔離開(kāi)關(guān)合分控制以及直流電源充放電控制等。 間隔層的主要功能是： 匯總本間隔過(guò)程層實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息； 實(shí)施對(duì)一次設(shè)備的保護(hù)控制功能； 實(shí)施本間隔操作閉鎖功能； 實(shí)施操作同期及其他控制功能； 對(duì)數(shù)據(jù)采集、統(tǒng)計(jì)運(yùn)算及控制命令的發(fā)出具有優(yōu)先級(jí)別控制； 執(zhí)行數(shù)據(jù)的承上啟下通信傳輸功能，同時(shí)高速完成與過(guò)程層及變電站層的網(wǎng)絡(luò)通信功能，上下網(wǎng)絡(luò)接口具備

29、雙口全雙工方式以提高信息通道的冗余度，保證網(wǎng)絡(luò)通信的可靠性。 變電站層的主要任務(wù)是： 通過(guò)兩級(jí)高速網(wǎng)絡(luò)匯總?cè)镜膶?shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息，不斷刷新實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，按時(shí)登錄歷史數(shù)據(jù)庫(kù)； 將有關(guān)數(shù)據(jù)信息送往電網(wǎng)調(diào)度或控制中心； 接收電網(wǎng)調(diào)度或控制中心有關(guān)控制命令并轉(zhuǎn)間隔層、過(guò)程層執(zhí)行； 具有在線(xiàn)可編程的全站操作閉鎖控制功能； 具有（或備有）站內(nèi)當(dāng)?shù)乇O(jiān)控、人機(jī)聯(lián)系功能，如顯示、操作、打印、報(bào)警等功能以及圖像、聲音等多媒體功能； 具有對(duì)間隔層、過(guò)程層設(shè)備的在線(xiàn)維護(hù)、在線(xiàn)組態(tài)、在線(xiàn)修改參數(shù)等功能。 通信網(wǎng)絡(luò)作為實(shí)現(xiàn)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)內(nèi)部各種IED，以及與其他系統(tǒng)之間的實(shí)時(shí)信息交換的功能載體，它是連接站內(nèi)各種IED的紐帶，

30、能滿(mǎn)足通信網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)化。數(shù)字化變電站內(nèi)設(shè)備之間連接全部采用高速的網(wǎng)絡(luò)通信，二次設(shè)備不再出現(xiàn)常規(guī)功能裝置重復(fù)的 1O現(xiàn)場(chǎng)接口，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)真正實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享、資源共享，常規(guī)的功能裝置變成了邏輯的功能模塊。第二節(jié)遙信量的采集和處理 電力系統(tǒng)中的廠(chǎng)站端的參數(shù)、狀態(tài)、調(diào)度所的操作、調(diào)整等命令都是“信息”。遠(yuǎn)動(dòng)裝置遠(yuǎn)距離傳送這種信息，以實(shí)現(xiàn)遙測(cè)、遙信、遙控、遙調(diào)等功能。 被監(jiān)控的廠(chǎng)站端要將遙測(cè)、遙信量送到調(diào)度去顯示或記錄。遙測(cè)量經(jīng)過(guò)變送器后，通常變成5V直流模擬電壓，輸入模數(shù)轉(zhuǎn)換器。模數(shù)轉(zhuǎn)換器將輸入的模擬電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，再送給遙測(cè)、遙信編碼器，編碼器將輸入的并行數(shù)碼變成在時(shí)間上依次順序排列的串行數(shù)字信號(hào)，而遙

31、信是開(kāi)關(guān)量，可以直接輸入編碼器。 對(duì)遙信信息，發(fā)送端把多個(gè)遙信對(duì)象編成一組，每個(gè)對(duì)象的狀態(tài)用一位二進(jìn)制數(shù)，即一位碼元表示。為此，需要對(duì)遙信對(duì)象的狀態(tài)進(jìn)行采集編碼，方能形成遙信碼字。接收端將收到的遙信信息通過(guò)燈光或其他方式進(jìn)行顯示，使調(diào)度人員能直接觀(guān)察到遙信對(duì)象的狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方監(jiān)視。 在遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)中傳送的信號(hào)，在傳輸過(guò)程中會(huì)受到各種干擾，可能使信號(hào)發(fā)生差錯(cuò)，為了提高傳輸?shù)目煽啃?，?duì)遙測(cè)、遙信的數(shù)字信息要進(jìn)行抗干擾編碼，以減小由于干擾而引起的差錯(cuò)。由于數(shù)字信號(hào)一般不適宜直接傳輸，所以要用調(diào)制器把數(shù)字信號(hào)變成適合于傳輸?shù)男盘?hào)。例如把數(shù)字信號(hào)變成正弦信號(hào)傳輸，這樣廠(chǎng)站端就把調(diào)制后的遙測(cè)、遙信信號(hào)發(fā)送

32、出去，送到調(diào)度端。接收端首先用解調(diào)器把正弦信號(hào)還原成原來(lái)的數(shù)字信號(hào)，再由抗干擾譯碼器進(jìn)行檢錯(cuò)，檢查信號(hào)在信道上傳輸時(shí)因干擾的影響發(fā)生錯(cuò)碼。檢查出錯(cuò)就放棄不用，檢查正確的經(jīng)規(guī)約轉(zhuǎn)換成后臺(tái)數(shù)據(jù)顯示。 對(duì)于遙控、遙調(diào)，調(diào)度是發(fā)送端，廠(chǎng)站是接收端。遙控、遙調(diào)命令的傳送原理和上述相同，遙控、遙調(diào)命令經(jīng)命令編碼器編成串行的數(shù)碼，送到抗干擾編碼器、調(diào)制器后發(fā)送出去。接收經(jīng)解調(diào)器和抗干擾澤碼后，送給命令寄存器，以輸出執(zhí)行。本節(jié)主要描述遙信的采集和處理問(wèn)題。 一、遙信信息及來(lái)源 遙信信息是二元狀態(tài)量，即是說(shuō)對(duì)于每一個(gè)遙信對(duì)象而言它有兩種狀態(tài)，兩種狀態(tài)為“非”的關(guān)系。因此一個(gè)遙信對(duì)象正好可以對(duì)應(yīng)計(jì)算機(jī)中二進(jìn)制碼的

33、一位，“0狀態(tài)與“1”狀態(tài)。 在電力系統(tǒng)中，遙信信息用來(lái)傳送斷路器、隔離開(kāi)關(guān)的位置狀態(tài)，傳送繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置的動(dòng)作狀態(tài)，告警信號(hào)的有無(wú)，以及系統(tǒng)、設(shè)備等運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)，如廠(chǎng)站端事故總信號(hào)，發(fā)電機(jī)組開(kāi)、停狀態(tài)信號(hào)以及遠(yuǎn)動(dòng)終端自身的工作狀態(tài)等。這些位置狀態(tài)、動(dòng)作狀態(tài)和運(yùn)行狀態(tài)都只取兩種狀態(tài)值。如開(kāi)關(guān)位置只取“合”或“分”，設(shè)備狀態(tài)只取“運(yùn)行”或“停止”。因此，可用一位二制數(shù)即碼字中的一個(gè)碼元就可以傳送一個(gè)遙信對(duì)象的狀態(tài)。 按國(guó)際電工委員會(huì)IEC標(biāo)準(zhǔn)，以“0”表示斷開(kāi)狀態(tài)，以“1”表示閉合狀態(tài)。 斷路器狀態(tài)信息的采集 斷路器的合閘、分閘位置狀態(tài)決定著電力線(xiàn)路的接通和斷開(kāi)，斷路器狀態(tài)是電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化的

34、重要遙信信息，斷路器的位置信號(hào)通過(guò)其輔助觸點(diǎn)引出，斷路器觸點(diǎn)是在斷路器的操動(dòng)機(jī)構(gòu)中與斷路器的傳動(dòng)軸聯(lián)動(dòng)的，所以，斷路器觸點(diǎn)位置與斷路器位置一一對(duì)應(yīng)。 繼電保護(hù)動(dòng)作狀態(tài)的采集 采集繼電保護(hù)動(dòng)作的狀態(tài)信息，就是采集繼電器的觸點(diǎn)狀態(tài)信息，并記錄動(dòng)作時(shí)間，對(duì)調(diào)度員處理故障及事后的事故分析有很重要的意義。 事故總信號(hào)的采集 發(fā)電廠(chǎng)或變電站任一斷路器發(fā)生事故跳閘，就將啟動(dòng)事故總信號(hào)。事故總信號(hào)用以區(qū)別正常操作與事故跳閘，對(duì)調(diào)度員監(jiān)視系統(tǒng)運(yùn)行十分重要。事故總信號(hào)的采集同樣是觸點(diǎn)位置的采集。 其他信號(hào)的采集 當(dāng)變電站采用無(wú)人值班方式運(yùn)行后，還要增加大門(mén)開(kāi)關(guān)狀態(tài)等遙信信息。 二、遙信量的采集 由上述分析可見(jiàn)，斷

35、路器位置狀態(tài)、繼電保護(hù)動(dòng)作信號(hào)以及事故總信號(hào)，最終都可以轉(zhuǎn)化為輔助觸點(diǎn)或信號(hào)繼電器觸點(diǎn)的位置信號(hào)，故只要將觸點(diǎn)位置采集進(jìn)RTU就完成了遙信信息的采集。圖36所示就是遙信信息采集的輸入電路。 斷路器和隔離開(kāi)關(guān)等的位置狀態(tài)信息都取自它們的輔助觸點(diǎn)，輔助觸點(diǎn)的開(kāi)合直接反映出該設(shè)備的工作狀態(tài)。為了防止因輔助觸點(diǎn)接觸不良而造成差錯(cuò)，這些觸點(diǎn)回路中所加的電壓一般都比較高，例如直流24V、48V等。電氣設(shè)備的輔助觸點(diǎn)離遠(yuǎn)動(dòng)裝置通常比較遠(yuǎn)，連線(xiàn)較長(zhǎng)。為了避免這些連線(xiàn)將干擾等引人遠(yuǎn)動(dòng)裝置，RTU與觸點(diǎn)回路之間要有隔離措施。 圖36（a）是用繼電器隔離的示意圖。斷路器在斷開(kāi)狀態(tài)時(shí)其輔助觸點(diǎn)使繼電器K不動(dòng)作，將低電

36、平“0信號(hào)引入遠(yuǎn)動(dòng)裝置。斷路器為閉合狀態(tài)時(shí)繼電器 K釋放，引人遠(yuǎn)動(dòng)裝置的是高電平“ 1”信號(hào)。 圖36（b）是用光電耦合隔離的示意圖。當(dāng)斷路器在斷開(kāi)狀態(tài)時(shí)，其輔助觸點(diǎn)沒(méi)有將光電耦合器的發(fā)光二極管回路接通發(fā)光，導(dǎo)致光敏三極管發(fā)射極輸出低電平“0”信號(hào)。當(dāng)斷路器為閉合狀態(tài)時(shí)，發(fā)光二極管回路通，光敏三極管通，其發(fā)射極輸出高電平“ 1”信號(hào)。光電耦合器件體積小，具有較好的抗干擾能力。 并行接口芯片同樣可以實(shí)現(xiàn)遙信量的采集，如圖并行接口芯片同樣可以實(shí)現(xiàn)遙信量的采集，如圖38所示。所示。lute18255芯片共有芯片共有 PA、 PB、 PC三個(gè)口，每口三個(gè)口，每口 8位，可用軟件位，可用軟件將這三個(gè)口設(shè)

37、置為輸入方式，能實(shí)現(xiàn)將這三個(gè)口設(shè)置為輸入方式，能實(shí)現(xiàn)24路遙信量采集。路遙信量采集。 四、遙信量變位的檢測(cè) 電力系統(tǒng)中的斷路器的狀態(tài)平時(shí)一般很少變動(dòng)。如果廠(chǎng)站端重復(fù)發(fā)送內(nèi)容不變的遙信數(shù)據(jù)給調(diào)度端就沒(méi)有多大意義，并且占用了信道和裝置的工作時(shí)間。但是，一旦電力系統(tǒng)中由于發(fā)生故障或其他原因使斷路器動(dòng)作，其狀態(tài)發(fā)生變化，必須及時(shí)傳向調(diào)度端，以利于事故的處理。因此，遙信信息一般可采用無(wú)遙信變位時(shí)不發(fā)送；一旦發(fā)生遙信變位，則插入傳送的方式。 遙信信息在采集和處理上有不同的方式：檢查設(shè)備狀態(tài)是否變位，常采用軟件定時(shí)掃查和變位觸發(fā)。在軟件掃查方式中，CPU不斷掃查各斷路器的狀態(tài)，如發(fā)現(xiàn)有變位就予以處理。在硬件

38、變位觸發(fā)中斷方式中，以專(zhuān)用的硬件對(duì)斷路器位置狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視，如發(fā)現(xiàn)變位就申請(qǐng)中斷，由CPU進(jìn)行處理。1定時(shí)掃查方式 遙信信息不同于遙測(cè)信息，它不是隨時(shí)隨刻都在變化。通常情況下?tīng)顟B(tài)是不變化的，而狀態(tài)的改變往往又是瞬時(shí)完成的。因此對(duì)遙信量采集時(shí)，CPU定時(shí)對(duì)開(kāi)關(guān)量掃描，所得數(shù)據(jù)存入內(nèi)存的遙信數(shù)據(jù)區(qū)。檢查開(kāi)關(guān)量是否變位就是檢查開(kāi)關(guān)現(xiàn)在的狀態(tài)是否和上一次相同。因此CPU必須不斷地對(duì)開(kāi)關(guān)量掃描，將遙信數(shù)據(jù)讀入后，還必須和內(nèi)存中原有的相應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比。如兩者相同，遙信無(wú)變位，則不作處理。如兩者不相同，說(shuō)明有斷路器變位，于是就把內(nèi)存中相應(yīng)的遙信數(shù)據(jù)更新，并對(duì)變位遙信進(jìn)行必要的處理。 通常系統(tǒng)對(duì)遙信采集有一分辨

39、率的指標(biāo)，即對(duì)同一遙信量的前后兩次掃查的時(shí)間間隔。根據(jù)分辨率可以設(shè)定遙信掃查的時(shí)間間隔，一般將遙信掃查置于實(shí)時(shí)時(shí)鐘中斷服務(wù)程序中，每一個(gè)等時(shí)間間隔，如110ms，都要對(duì)全部的遙信量進(jìn)行一次掃查，這樣構(gòu)成的掃查方式為定時(shí)掃查方式。 遙信定時(shí)掃查模式在每一個(gè)定時(shí)間隔中都要進(jìn)行全遙信掃查，如果采集的遙信量大，同時(shí)要求分辨率高，則會(huì)加重CPU的負(fù)荷，影響CPU對(duì)其他中斷的響應(yīng)速度，延長(zhǎng)程序的執(zhí)行時(shí)間，降低了實(shí)時(shí)性。這些問(wèn)題的解決通常采用智能遙信采集，即用一CPU專(zhuān)門(mén)負(fù)責(zé)遙信采集，構(gòu)成多CPU的RTU系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。如果是單CPU結(jié)構(gòu)的RTU系統(tǒng)，要有高的遙信分辨率，同時(shí)又有整體的實(shí)時(shí)性，則可以遙信變位觸發(fā)方

40、式加以實(shí)現(xiàn)。 2變位觸發(fā)中斷方式 用專(zhuān)用硬件來(lái)監(jiān)視斷路器變位，其主要特點(diǎn)是反應(yīng)快，同時(shí)也節(jié)省了軟件掃查方式中CPU用于掃查的時(shí)間。當(dāng)斷路器變位時(shí)，斷路器輔助觸點(diǎn)位置發(fā)生變化，同時(shí)向CPU提供相應(yīng)的斷路器跳閘變位信息或申請(qǐng)中斷。 8279芯片發(fā)現(xiàn)有斷路器變位時(shí)，就提出中斷申請(qǐng)。CPU響應(yīng)這一中斷申請(qǐng)后，從傳感器中讀取斷路器狀態(tài)數(shù)據(jù)，并與內(nèi)存中遙信數(shù)據(jù)區(qū)所存的內(nèi)容比較以確定發(fā)生變位的斷路器，更新內(nèi)存中遙信數(shù)據(jù)區(qū)的內(nèi)容，同時(shí)記下斷路器變位的時(shí)間，并對(duì)變位遙信作必要的處理。五、事件順序記錄（SOE） 事件指的是運(yùn)行設(shè)備狀態(tài)的變化，如開(kāi)關(guān)所處的閉合和斷開(kāi)狀態(tài)的變化，保護(hù)所處的正?；蚋婢癄顟B(tài)的變化。電力系

41、統(tǒng)發(fā)生事故后運(yùn)行人員從遙信中能及時(shí)了解斷路器和繼電保護(hù)的狀態(tài)改變情況。為了分析系統(tǒng)事故不僅需要知道斷路器和保護(hù)的狀態(tài)，還應(yīng)掌握其動(dòng)作的先后順序及確切的時(shí)間。遙信并不附帶時(shí)間標(biāo)記。把發(fā)生的事件（斷路器或保護(hù)動(dòng)作就是一種事件）按先后順序?qū)⒂嘘P(guān)的內(nèi)容記錄下來(lái)，這就是事件順序記錄。事件順序記錄主要用于提供時(shí)間標(biāo)記，表明什么事件在何時(shí)發(fā)生，因而記錄的內(nèi)容除斷路器號(hào)及其狀態(tài)外，還應(yīng)包括確切的動(dòng)作時(shí)間。 事件順序記錄與遙信變位密切相關(guān)。遙信變位采集時(shí)如發(fā)現(xiàn)有變位遙信就立即進(jìn)行事件順序記錄，記下當(dāng)時(shí)的時(shí)間并進(jìn)行其他的相應(yīng)處理，如確定變位的斷路器號(hào)、更新遙信數(shù)據(jù)區(qū)內(nèi)容等。變位遙信斷路器號(hào)、狀態(tài)及其動(dòng)作時(shí)間等被存

42、入內(nèi)存中的事件順序記錄區(qū)，在適當(dāng)時(shí)間發(fā)往調(diào)度。 事件順序記錄的時(shí)間就是發(fā)現(xiàn)遙信變位的時(shí)間。以?huà)卟榉绞讲杉兾贿b信時(shí)，對(duì)遙信斷路器狀態(tài)按組逐一進(jìn)行掃查。當(dāng)掃查到某一組發(fā)現(xiàn)有斷路器變位時(shí)，除記下斷路器的序號(hào)外，還可立即記下當(dāng)時(shí)的實(shí)時(shí)時(shí)間作為變位的時(shí)間標(biāo)記即事件順序記錄時(shí)間，然后繼續(xù)掃查下一組。這種讀取事件順序記錄時(shí)間的方法可稱(chēng)為立即記時(shí)法。 另一種方法是在掃查各組斷路器狀態(tài)時(shí)如發(fā)現(xiàn)有斷路器變位只記下斷路器的序號(hào)，等各組斷路器全部掃查完畢，最終記下結(jié)束時(shí)的實(shí)時(shí)時(shí)鐘值作為事件順序記錄時(shí)間，這可稱(chēng)為最終記時(shí)法。顯然，最終記時(shí)法對(duì)于在同一次掃查中檢測(cè)到的斷路器變位是使用同一事件順序記錄時(shí)間。 事件順序記錄

43、及故障錄波按事件性質(zhì)可分三級(jí)： 一級(jí)為變電站發(fā)生事故時(shí)斷路器變位，繼電保護(hù)動(dòng)作或主變壓器重瓦斯保護(hù)動(dòng)作，低頻保護(hù)、備用電源自投裝置動(dòng)作，或變電站事故總信號(hào)動(dòng)作； 二級(jí)為變電站主變壓器出現(xiàn)異常情況記錄，如主變壓器輕瓦斯保護(hù)、有載調(diào)壓開(kāi)關(guān)瓦斯保護(hù)、油溫過(guò)高、壓力釋放閥動(dòng)作及油色譜分析報(bào)警，另外小電流接地系統(tǒng)、單相接地或消弧線(xiàn)圈動(dòng)作等； 三級(jí)為變電站除變壓器異常運(yùn)行外的預(yù)告信號(hào)，如斷路器控制回路斷線(xiàn)或操作機(jī)構(gòu)故障、UPS故障、消防、保衛(wèi)報(bào)警等。 對(duì)一級(jí)事件應(yīng)優(yōu)先傳送，事件分辨率要求變電所內(nèi)小于5ms，微機(jī)保護(hù)或監(jiān)控采集環(huán)節(jié)要有足夠的存儲(chǔ)量，以確保當(dāng)監(jiān)控系統(tǒng)或調(diào)度（控制）中心主站系統(tǒng)通信中斷時(shí)不丟失事

44、件信息。對(duì)小電流接地系統(tǒng)的單相接地，應(yīng)有區(qū)別接地動(dòng)作和接地消失的功能，并累計(jì)接地時(shí)間，使CRT上能顯示單相接地故障的系統(tǒng)極限運(yùn)行時(shí)間。如有單相接地自動(dòng)選線(xiàn)裝置，則應(yīng)顯示接地線(xiàn)路名稱(chēng)及接地時(shí)間。 事件分辨率指能正確區(qū)分事件發(fā)生順序的最小時(shí)間間隔。若每5ms調(diào)一次遙信掃查子程序，事件分辨率為 5 ms，即在前后兩次遙信掃查之間變化的遙信均視為同一時(shí)刻變化。因此改變遙信掃查的周期，可改變事件分辨率，或者說(shuō)可根據(jù)事件分辨率的要求，確定遙信掃查的周期。站內(nèi)分辨率和站間分辨率（或系統(tǒng)分辨率）是事件順序記錄的主要技術(shù)指標(biāo)。站內(nèi)（或站間）分辨率是指站內(nèi)（或站間）發(fā)生的兩個(gè)事件能被分辨出來(lái)的最小時(shí)間間隔。規(guī)約中

45、要求，站內(nèi)分辨率應(yīng)小于10ms，系統(tǒng)分辨率應(yīng)小于20ms。 為了保證系統(tǒng)分辨率，全系統(tǒng)應(yīng)該參照同一個(gè)時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)，即必須建立全網(wǎng)的統(tǒng)一時(shí)鐘。一種統(tǒng)一全網(wǎng)時(shí)鐘的方法是由主站周期性地向各RTU發(fā)送時(shí)鐘命令，各RTU以主站的實(shí)時(shí)時(shí)鐘為標(biāo)準(zhǔn)對(duì)本站實(shí)時(shí)時(shí)鐘的各計(jì)數(shù)單元進(jìn)行修正，達(dá)到統(tǒng)一時(shí)鐘的目的。另一種方法是在主站和各RTU處分別配標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)的接收裝置，接收天文臺(tái)發(fā)出的無(wú)線(xiàn)電校時(shí)信號(hào)或GPS（全球定位系統(tǒng)）提供的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)。 六、報(bào)警處理 當(dāng)非正常操作時(shí)，斷路器變位信號(hào)、保護(hù)故障動(dòng)作信號(hào)、監(jiān)控和保護(hù)設(shè)備異常狀態(tài)信號(hào)以及數(shù)據(jù)采集的狀態(tài)量中其他報(bào)警和異常信號(hào)，都為異常狀態(tài)報(bào)警。 報(bào)警方式主要有自動(dòng)推出畫(huà)面、

46、報(bào)警行、音響提示（語(yǔ)音或可變頻率音響如閃光報(bào)警，信息操作提示如控制操作超時(shí)等）。 七、提高遙信信息可靠性的措施 電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化對(duì)遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)中遙信采集的可靠性和準(zhǔn)確性的要求極高，要求在硬件和軟件兩個(gè)環(huán)節(jié)加以充分的保證。 在硬件方面首先要保證強(qiáng)電系統(tǒng)和弱電系統(tǒng)的信號(hào)隔離，通常采用繼電器隔離和光電耦合隔離。兩種器件雖然都能達(dá)到信號(hào)隔離的效果，但輸入輸出狀態(tài)變化的響應(yīng)時(shí)間不同。繼電器有幾毫秒至幾十毫秒的時(shí)延，中速光電耦合器只有幾個(gè)微秒。因此繼電器常用于分辨率要求不高的場(chǎng)合，現(xiàn)在遠(yuǎn)動(dòng)中基本上都采用光電耦合器作為遙信信號(hào)的隔離。 在軟件方面不能以一次讀取的遙信狀態(tài)為準(zhǔn)，因?yàn)橐淮巫x取的數(shù)據(jù)可能是受到干擾的，或

47、是在遙信狀態(tài)變化過(guò)程中讀取的，帶有隨機(jī)性（對(duì)于TTL電平而言，00.8V為低電平，25V為高電平，0.82V的電平不穩(wěn)定）。另外輔助接點(diǎn)在閉合和斷開(kāi)時(shí)都不同程度產(chǎn)生抖動(dòng)，因此不能以一次瞬時(shí)的狀態(tài)來(lái)表示遙信狀態(tài)，必須連續(xù)多次讀取狀態(tài)，以其每次讀取均相同的狀態(tài)作為遙信狀態(tài)，這樣才能保證遙信信息的正確性和可靠性。 第三節(jié)遙測(cè)量的采集和處理一、遙測(cè)信息及其來(lái)源 在對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)過(guò)程中，除了要獲取前面介紹的遙信信息外，還有一類(lèi)重要的信息遙測(cè)信息。調(diào)度中心必須隨時(shí)掌握全網(wǎng)的運(yùn)行情況，以便形成控制電網(wǎng)正常運(yùn)行的命令。在反映全網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的信息中，遙測(cè)量信息是其中的非常重要的部分。遙測(cè)信息是表征系統(tǒng)

48、運(yùn)行狀況的連續(xù)變化量。 遙測(cè)量可分為模擬量、數(shù)字量和脈沖量三類(lèi)。 模擬遙測(cè)量是指發(fā)電廠(chǎng)、變電站的發(fā)電機(jī)組、調(diào)相機(jī)組、變壓器、母線(xiàn)、輸電與配電線(xiàn)路的有功功率、無(wú)功功率、潮流和負(fù)荷，母線(xiàn)的電壓和頻率，大容量發(fā)電機(jī)組的功率角等。 數(shù)字量是指某些模擬量已經(jīng)由另外的設(shè)備轉(zhuǎn)換成數(shù)字量的被測(cè)量。例如經(jīng)微機(jī)處理輸入量、水庫(kù)水位經(jīng)數(shù)字式儀表測(cè)得的水位數(shù)字量等。 脈沖量包括總發(fā)電量和廠(chǎng)用電量。聯(lián)絡(luò)線(xiàn)交換電能量等電能脈沖，用于累計(jì)電度。 廠(chǎng)站端必須將測(cè)量到的遙測(cè)量及時(shí)編碼成遙測(cè)信息，并按規(guī)約向調(diào)度中心傳送。 二、遙測(cè)量的采集 在遠(yuǎn)動(dòng)裝置中，硬件環(huán)節(jié)包含有模擬遙測(cè)量輸入電路。 模擬遙測(cè)量輸入電路的主要作用是隔離、規(guī)范

49、輸入電壓及完成模數(shù)變換，以便與CPU接口，完成數(shù)據(jù)采集任務(wù)。然后遠(yuǎn)動(dòng)裝置會(huì)將模擬遙測(cè)量編碼為一組二進(jìn)制數(shù)碼輸出，遠(yuǎn)動(dòng)裝置將這組二進(jìn)制數(shù)碼進(jìn)行運(yùn)算及處理，并編碼成遙測(cè)信息字，向調(diào)度中心發(fā)送。 在遠(yuǎn)動(dòng)裝置的遙測(cè)量輸入通道中，模數(shù)變換是重要的組成部分。模數(shù)變換的速度、精度直接關(guān)系到遙測(cè)信息的處理量和精度。因此，應(yīng)慎重選擇模數(shù)變換原理。根據(jù)模擬遙測(cè)量輸入電路中模數(shù)變換原理的不同，遠(yuǎn)動(dòng)裝置中模擬量輸入電路有兩種方式，一是基于逐次逼近型 AD轉(zhuǎn)換方式（ADC），是直接將模擬量轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字量的變換方式；二是利用電壓/頻率變換（VFC）原理進(jìn)行模數(shù)變換方式，它是將模擬量電壓先轉(zhuǎn)換為頻率脈沖量，通過(guò)脈沖計(jì)數(shù)變換為

50、數(shù)字量的一種變換形式。 1基于逐次逼近式AD變換的模擬遙測(cè)量輸入電路 一個(gè)模擬量從測(cè)控對(duì)象的主回路到微機(jī)系統(tǒng)的內(nèi)存，中間要經(jīng)過(guò)多個(gè)轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)和濾波環(huán)節(jié)。主要包括電壓形成電路、低通濾波電路、采樣保持、多路轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)及 AD變換芯片五部分。模擬量輸入傳感器、變送器傳感器、變送器傳感器將非電量物理量轉(zhuǎn)換為電量物理量傳感器將非電量物理量轉(zhuǎn)換為電量物理量變送器將電量物理量轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)可以處理的變送器將電量物理量轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)可以處理的電壓電流范圍電壓電流范圍一次一次PT將高壓電轉(zhuǎn)換為將高壓電轉(zhuǎn)換為0100V的次級(jí)電壓的次級(jí)電壓 一次一次CT將大電流轉(zhuǎn)換為將大電流轉(zhuǎn)換為05A的二次電流的二次電流電壓、電流變送器

51、將這些范圍的信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓、電流變送器將這些范圍的信號(hào)轉(zhuǎn)換為05v的電壓信號(hào)或的電壓信號(hào)或420mA的電流信號(hào)的電流信號(hào)功率變送器的輸出為雙極性功率變送器的輸出為雙極性5v+5v的電壓范圍的電壓范圍 （1）電壓形成電路 自動(dòng)化裝置常從電流互感器（TA）和電壓互感器（TV）取得息，但這些互感器的二次側(cè)電流或電壓量不能適應(yīng)模數(shù)變換器的輸入范圍要求，需對(duì)它們進(jìn)行變換。 一般采用中間變換器將由一次設(shè)備電壓互感器二次側(cè)引來(lái)的電壓過(guò)一步降低，將一次設(shè)備電流互感器二次側(cè)引來(lái)的電流變成交流電壓。再經(jīng)低通濾波器及雙向限幅電路將經(jīng)中間變換器降低或轉(zhuǎn)換后的電壓變成后面環(huán)節(jié)中AD轉(zhuǎn)換芯片所允許的電壓。 一般模數(shù)轉(zhuǎn)換芯

52、片要求輸入信號(hào)電壓為士5V或土10V，由此可以決定上述各種中間變換器的變比。 電壓形成電路除了起電量變換作用外，另一個(gè)重要作用是將一次設(shè)備的電流互感器TA、電壓互感器TV的二次回路與微機(jī)A/D轉(zhuǎn)換系統(tǒng)完全隔離，提高抗干擾能力。 （2）低通濾波器與采樣定理 連續(xù)時(shí)間信號(hào)的采樣 微機(jī)處理的都是數(shù)字信號(hào)，必須將隨時(shí)間變化的模擬信號(hào)變成數(shù)字信號(hào)，為達(dá)到這一目的，首先要對(duì)模擬量進(jìn)行采樣。 采樣是將一個(gè)連續(xù)的時(shí)間信號(hào)x(t)變成離散的時(shí)間信號(hào)x(t)。采樣周期：Ts采樣頻率：fsmax2 ffs采樣定理（ ） 要限制輸入信號(hào)的最高頻率，只需要在采樣前用一個(gè)模擬低通濾波器（ALF），將fs2以上的頻率分量濾

53、去即可。模擬低通濾波器可以做成無(wú)源或者有源的。圖310示意的是常用的RC低通濾波器，濾波器的階數(shù)則根據(jù)具體的要求來(lái)確定。 模擬低通濾波器的幅額特性的最大截止頻率，必須根據(jù)采樣頻率fs的取值來(lái)確定。例如，當(dāng)采樣頻率是1000HZ時(shí)即交流工頻50HZ每周期采20個(gè)點(diǎn)，則要求模擬低通濾波器必須濾除輸入信號(hào)大于500HZ的高額分量；而采樣頻率是600HZ時(shí)，則要求必須濾除輸入信號(hào)大于300HZ的高額分量。(3)采樣保持 ChA1A2SAinAout保持期間，保持期間，S S斷開(kāi)，由于斷開(kāi)，由于A(yíng)2A2的高輸入阻抗，使得保持電容的高輸入阻抗，使得保持電容ChCh的電壓輸出保持充的電壓輸出保持充電時(shí)的最高

54、值。電時(shí)的最高值。 采樣期間，采樣期間，S S閉合，閉合，A1A1通過(guò)通過(guò)S S向向ChCh充電，使輸出隨輸入變化而變化。此時(shí)電路充電，使輸出隨輸入變化而變化。此時(shí)電路處于自然采樣狀態(tài)。（處于自然采樣狀態(tài)。（A A電壓跟隨放大器）電壓跟隨放大器）經(jīng)濾波后的連續(xù)信號(hào)，經(jīng)過(guò)采樣被離散化。經(jīng)濾波后的連續(xù)信號(hào)，經(jīng)過(guò)采樣被離散化。(4)多路轉(zhuǎn)換器 各個(gè)模擬量在多路轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的控制下分時(shí)地逐一經(jīng)各個(gè)模擬量在多路轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的控制下分時(shí)地逐一經(jīng)A/DA/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換，每次只選通一路。對(duì)多路開(kāi)關(guān)的要求是斷轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換，每次只選通一路。對(duì)多路開(kāi)關(guān)的要求是斷開(kāi)時(shí)開(kāi)路阻抗無(wú)窮大，導(dǎo)通時(shí)阻抗為開(kāi)時(shí)開(kāi)路阻抗無(wú)窮大，導(dǎo)通時(shí)阻抗為

55、0 0，切換速度快，切換速度快，工作可靠。工作可靠。常見(jiàn)的多路開(kāi)關(guān)有常見(jiàn)的多路開(kāi)關(guān)有CD4051B，AD7506等等 模擬開(kāi)關(guān)，對(duì)應(yīng)通道的模擬開(kāi)關(guān)導(dǎo)通，將該通道的輸模擬開(kāi)關(guān)，對(duì)應(yīng)通道的模擬開(kāi)關(guān)導(dǎo)通，將該通道的輸入模擬電壓引至輸出端入模擬電壓引至輸出端 （5）模數(shù)變換（AD） 微機(jī)型系統(tǒng)只能對(duì)數(shù)字量進(jìn)行運(yùn)算或邏輯判斷，而電力系統(tǒng)中的電流、電壓等信號(hào)均為模擬量。因此，必須用模數(shù)變換器（ADC）將連續(xù)變化的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，以便微機(jī)系統(tǒng)或數(shù)字系統(tǒng)進(jìn)行處理、存儲(chǔ)、控制和顯示。 最常用的是逐次逼近型原理實(shí)現(xiàn)的，其原理框圖如圖313（a）所示。它主要由逐次逼近寄存器 SAR、 DA轉(zhuǎn)換器、比較器以及

56、時(shí)序和控制邏輯等部分組成。它的實(shí)質(zhì)是逐次把設(shè)定的SAR寄存器中的數(shù)字量經(jīng)DA轉(zhuǎn)換后得到的電壓UC與待轉(zhuǎn)換的模擬電壓UX進(jìn)行比較。 比較時(shí)，先從SAR的最高位開(kāi)始，逐次確定各位的數(shù)碼是“ 1”還是“0”，其工作過(guò)程如下。 在進(jìn)行轉(zhuǎn)換時(shí)，先將SAR寄存器各位清零。轉(zhuǎn)換開(kāi)始時(shí)，控制邏輯電路先設(shè)定SAR寄存器的最高位為“1”，其余各位為“0”，此試探值經(jīng)DA轉(zhuǎn)換成電壓Uc，然后將Uc與模擬輸入電壓UX比較。如果UxUc，說(shuō)明SAR最高位的“ 1”應(yīng)予保留；如果 UX rt Uc，說(shuō)明SAR該位應(yīng)予清零。然后再對(duì)SAR寄存器的次高位置“1”，依上述方法進(jìn)行DA轉(zhuǎn)換和比較。 如此重復(fù)上述過(guò)程，直至確定SA

57、R寄存器的最低位為止。過(guò)程結(jié)束后，狀態(tài)線(xiàn)EOC改變狀態(tài)，表明已完成一次轉(zhuǎn)換。最后，逐次逼近寄存器SAR中的內(nèi)容就是與輸入模擬量 Ux相對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)字量。顯然 AD轉(zhuǎn)換器的位數(shù) N決定于 SAR的位數(shù)和 DA的位數(shù)。 圖 313（b）表示四位 AD轉(zhuǎn)換器的逐次逼近過(guò)程。轉(zhuǎn)換結(jié)果能否準(zhǔn)確逼近模擬信號(hào)，主要取決于 SAR和DA的位數(shù)。位數(shù)越多，越能準(zhǔn)確逼近模擬量，但轉(zhuǎn)換所需的時(shí)間也越長(zhǎng)。 AD轉(zhuǎn)換器分辨率反映AD轉(zhuǎn)換器對(duì)輸入微小變化響應(yīng)的能力，通常用數(shù)字輸出最小低位（LSB）所對(duì)應(yīng)的模擬輸入的電平值表示。例如，8位AD轉(zhuǎn)換器能對(duì)模擬量輸人滿(mǎn)量移的128=1256的增量做出反映。N位AD能反映12n

58、滿(mǎn)量程的模擬量輸入電壓。由于分辨率直接與轉(zhuǎn)換器的位數(shù)有關(guān)，所以一般也簡(jiǎn)單地用數(shù)字量的位數(shù)來(lái)表示分辨率，即N位二進(jìn)制數(shù)最低位所具有的權(quán)值就是它的分辨率。 2基于VF轉(zhuǎn)換的模擬量輸入回路 通過(guò)了解逐次逼近式AD變換原理可知，這種AD變換過(guò)程中，CPU要使采樣保持、多路轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)及 AD變換器三個(gè)芯片之間協(xié)調(diào)好，因此接口電路復(fù)雜。而且ADC芯片結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，成本高。目前，許多微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)采用電壓一頻率變換技術(shù)進(jìn)行AD變換。 增大N值可提高分辨率和精度，但也增加了采樣時(shí)間。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可以根據(jù)要求，用軟件自動(dòng)改變N值，以兼顧速度和精度。 在自動(dòng)化裝置的定值整定清單中，上式中的Kb常用UP表示電壓比例系數(shù)，

59、用IP表示電流比例系數(shù)。這些系數(shù)是廠(chǎng)家給定并已調(diào)整好的，用戶(hù)不必整定調(diào)整。 值得注意的是，上式中表示的uin是在tk 2Ts至 tk極短時(shí)間內(nèi)的瞬時(shí)值，并不是有效值。如果要計(jì)算有效值還必須對(duì)該交變信號(hào)連續(xù)采樣，然后由軟件按一定算法計(jì)算。（3）逐次逼近式和電壓-頻率變換式兩種數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的特點(diǎn)分析 以上我們介紹了兩種數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的構(gòu)成及工作原理，通過(guò)分析我們可以看出兩者都具有各自的工作特點(diǎn)，在使用時(shí)，應(yīng)根據(jù)需要加以選擇。兩種數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的特點(diǎn)，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。 逐次逼近式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的模數(shù)轉(zhuǎn)換數(shù)字量對(duì)應(yīng)于模擬輸入電壓信號(hào)的瞬時(shí)采樣值，可直接將此數(shù)字量用于數(shù)字算法；而電壓-頻率變換式數(shù)據(jù)采

60、集系統(tǒng)在每一個(gè)采樣時(shí)刻讀出的計(jì)數(shù)器數(shù)值不能直接使用，必須采用相隔一定時(shí)間間隔的計(jì)數(shù)器讀值之差后才能用于各種算法，且此計(jì)數(shù)器讀值之差對(duì)應(yīng)于在一定時(shí)間期內(nèi)模擬輸入電信號(hào)的積分值。對(duì)于要求動(dòng)作速度較快的微機(jī)型裝置應(yīng)采用逐次逼近式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。 逐次逼近式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，一旦轉(zhuǎn)換芯片選定后，其輸出數(shù)字量的位數(shù)不可變化即分辨率不能再改變。而對(duì)于電壓-頻率變換式VFC數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)則可以通過(guò)增大計(jì)算脈沖時(shí)間間隔來(lái)提高其轉(zhuǎn)換精度或分辨率。 對(duì)于逐次逼近式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，對(duì)芯片的轉(zhuǎn)換時(shí)間有嚴(yán)格的要求，必須滿(mǎn)足在一個(gè)采樣時(shí)間間隔內(nèi)，快速完成數(shù)據(jù)采集，以留給微型機(jī)時(shí)間去執(zhí)行軟件程序。而對(duì)電壓-頻率變換式VFC數(shù)據(jù)采集系