電網(wǎng)監(jiān)控與調(diào)度自動(dòng)化第二章交流數(shù)據(jù)采集與處理

1、第二章 交流數(shù)據(jù)采集與處理概述互感器直流采樣交流采樣與合并單元電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)預(yù)處理標(biāo)度變換實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)的監(jiān)視和控制 表征電網(wǎng)實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)的遙測(cè)量值和遙信狀態(tài)采集與傳送 對(duì)這些信息進(jìn)行適當(dāng)?shù)募庸ぬ幚恚纬煽刂齐娋W(wǎng)安全、穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的遙控、遙調(diào)命令。 直流采樣整流、二進(jìn)制轉(zhuǎn)換 交流采樣一周期多次采樣、轉(zhuǎn)換、計(jì)算 電能數(shù)據(jù)采集脈沖與計(jì)數(shù)采樣方式三種模擬量三種模擬量快速變化的交流量：如交流電壓、電流、功率等快速變化的交流量：如交流電壓、電流、功率等緩慢變化的直流量：如控制母線(xiàn)的直流電壓、操緩慢變化的直流量：如控制母線(xiàn)的直流電壓、操作母線(xiàn)的直流電壓作母線(xiàn)的直流電壓緩慢變化的非電量：如溫度、壓力、水位等。緩

2、慢變化的非電量：如溫度、壓力、水位等。采樣方式只針對(duì)交流信號(hào)的采集。直接將交流信號(hào)變送為只針對(duì)交流信號(hào)的采集。直接將交流信號(hào)變送為0 05V5V的交流電壓信號(hào)送至的交流電壓信號(hào)送至A/DA/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換，即采集轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換，即采集交流信號(hào)的瞬時(shí)值，然后采用算法計(jì)算電壓、電流交流信號(hào)的瞬時(shí)值，然后采用算法計(jì)算電壓、電流的有效值及利用電壓電流計(jì)算功率。的有效值及利用電壓電流計(jì)算功率。直流采樣直流采樣交流采樣交流采樣l直流電量：利用直流電量變送器將實(shí)際的電壓電流直流電量：利用直流電量變送器將實(shí)際的電壓電流值轉(zhuǎn)換為值轉(zhuǎn)換為05V的直流電壓。的直流電壓。 l交流電量：采用交流電壓、電流和功率變送器

3、將相交流電量：采用交流電壓、電流和功率變送器將相應(yīng)原始信號(hào)轉(zhuǎn)換為應(yīng)原始信號(hào)轉(zhuǎn)換為05V或或05V的直流電壓信號(hào)。的直流電壓信號(hào)。l非電量：利用專(zhuān)用的溫度變送器、壓力變送器非電量：利用專(zhuān)用的溫度變送器、壓力變送器采樣方式直流采樣的特點(diǎn)直流采樣的特點(diǎn)l對(duì)對(duì)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換速率要求不高，軟件算法簡(jiǎn)單，程轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換速率要求不高，軟件算法簡(jiǎn)單，程序可靠性高序可靠性高l經(jīng)過(guò)整流和濾波環(huán)節(jié)，抗干擾能力較強(qiáng)。經(jīng)過(guò)整流和濾波環(huán)節(jié)，抗干擾能力較強(qiáng)。l直流采樣輸入回路常采用直流采樣輸入回路常采用RC電路濾去整流后的紋波，電路濾去整流后的紋波，采樣實(shí)時(shí)性差，無(wú)法反映被測(cè)量的波形，因此不適用采樣實(shí)時(shí)性差，無(wú)法反映被測(cè)量

4、的波形，因此不適用于微機(jī)保護(hù)和故障錄波。于微機(jī)保護(hù)和故障錄波。l需要變送器屏。需要變送器屏。采樣方式交流采樣的特點(diǎn)交流采樣的特點(diǎn)l實(shí)時(shí)性好實(shí)時(shí)性好l能反映實(shí)際波形能反映實(shí)際波形l可以省略功率變送器，功率由算法計(jì)算得到?？梢允÷怨β首兯推?，功率由算法計(jì)算得到。l對(duì)對(duì)A/D轉(zhuǎn)換器和采樣保持器要求較高，要求轉(zhuǎn)換器和采樣保持器要求較高，要求一個(gè)周期內(nèi)必須有足夠的采樣點(diǎn)數(shù)，要求一個(gè)周期內(nèi)必須有足夠的采樣點(diǎn)數(shù)，要求A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換速度高。轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換速度高。l采樣和計(jì)算的程序比較復(fù)雜。采樣和計(jì)算的程序比較復(fù)雜。模擬量輸出 D/A轉(zhuǎn)換器基本原理 R R R 2R 2R S4 A - + Rf 2R S3 2R

5、 S2 2R S1-UR UD 12341234,2222fRDR UUDDSSSSRD/A轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu) 互感器（TA）高電壓、大電流測(cè)量傳統(tǒng)電壓互感器和電流互感器輸出交流電壓0100V，交流電流05A，經(jīng)中間變換器變換 為低電壓。電子式互感器直接變換到數(shù)據(jù)變換設(shè)備所規(guī)定的低電壓。 1.1.將一次回路的高電壓和大電流變?yōu)槎位芈返臉?biāo)將一次回路的高電壓和大電流變?yōu)槎位芈返臉?biāo)準(zhǔn)值，使測(cè)量?jī)x表和保護(hù)裝置標(biāo)準(zhǔn)化。準(zhǔn)值，使測(cè)量?jī)x表和保護(hù)裝置標(biāo)準(zhǔn)化。2.2.所有二次設(shè)備可用低電壓、小電流的電纜連接，所有二次設(shè)備可用低電壓、小電流的電纜連接，二次設(shè)備的絕緣水平能按低電壓設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)輕巧，二次設(shè)備的絕緣水平能

6、按低電壓設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)輕巧，價(jià)格便宜。便于集中管理，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方控制和測(cè)價(jià)格便宜。便于集中管理，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方控制和測(cè)量。量。3.3.二次回路不受一次回路的限制，二次回路不受一次回路的限制， 4.4.使二次側(cè)的設(shè)備與高電壓部分隔離，且互感器二使二次側(cè)的設(shè)備與高電壓部分隔離，且互感器二次側(cè)要有一點(diǎn)接地，保證二次系統(tǒng)設(shè)備和工作人次側(cè)要有一點(diǎn)接地，保證二次系統(tǒng)設(shè)備和工作人員的安全。員的安全。 光電式電容分壓式電磁式電壓互感器光電式電磁式電流互感器 互感器互感器 電磁式電流互感器的工作原理：相當(dāng)于工作在短電磁式電流互感器的工作原理：相當(dāng)于工作在短路 條 件 下 的 小 容 量 升 壓 變 壓 器路 條 件 下

7、的 小 容 量 升 壓 變 壓 器 K KTATA=I=IN1N1/I/IN2N2 W WN2N2/W/WN1N1W1W2電磁式電壓互感器電磁式電壓互感器工作原理工作原理相當(dāng)于工作在開(kāi)路相當(dāng)于工作在開(kāi)路條件下的小容量條件下的小容量降壓變壓器。其一、降壓變壓器。其一、二側(cè)額定電壓之比為：二側(cè)額定電壓之比為：K KTVTV=U=U1N1N/U/U2N2N一、電磁式互感器的工作原理一、電磁式互感器的工作原理 二、互感器的誤差二、互感器的誤差 三、互感器的準(zhǔn)確級(jí)與二次額定容量三、互感器的準(zhǔn)確級(jí)與二次額定容量四、互感器的極性和常用接線(xiàn)四、互感器的極性和常用接線(xiàn)（一）電流互感器1。電磁式電流互感器二次側(cè)處

8、于近似于短路 比值誤差和角誤差21NNIIKi 磁飽和 、鐵磁諧振、動(dòng)態(tài)范圍小電子式電流互感器 國(guó)際電工委員會(huì)發(fā)布的電子式電流互感器標(biāo)準(zhǔn)為 IEC600448我國(guó)等同采用并轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的國(guó)標(biāo) GB208408-2007 （1）羅氏線(xiàn)圈電流互感器 Rogowski線(xiàn)圈為一空心環(huán)形線(xiàn)圈，二次繞組纏繞在非磁性骨架上，被測(cè)電流垂直穿過(guò)線(xiàn)圈中心，根據(jù)電磁感應(yīng)原理可以得到線(xiàn)圈輸出電壓電子式電流互感器 羅氏線(xiàn)圈電流互感器 羅氏線(xiàn)圈電流互感器電磁感應(yīng)原理 dtHdIdtDSdIe/00-真空磁導(dǎo)率 D-匝數(shù)密度，匝數(shù)/m S-二次繞組導(dǎo)線(xiàn)面積，m2 dI/dt-一次電流對(duì)時(shí)間的導(dǎo)數(shù) H-電感系數(shù)，h 羅氏線(xiàn)圈電

9、流互感器沒(méi)有鐵心，沒(méi)有非線(xiàn)性影響，如飽和等問(wèn)題,因?yàn)闆](méi)有飽和，動(dòng)態(tài)范圍大 。羅氏線(xiàn)圈電流互感器輸出電壓正比于電流對(duì)時(shí)間的導(dǎo)數(shù)，須積分后才可以還原電流波形，高壓側(cè)存在積分器和采樣變換回路 ，線(xiàn)圈材質(zhì)易受環(huán)境溫度影響變形 。 光學(xué)電流互感器（OCT）Faraday磁光效應(yīng)光的偏振面受到外加磁場(chǎng)的作用而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。磁場(chǎng)的方向與光的傳播方向平行，線(xiàn)性偏振光通過(guò)置于磁場(chǎng)中的法拉第旋光材料后，出射線(xiàn)性偏振光與入射線(xiàn)性偏振光的偏振面將產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)角。 全光纖電流互感器的原理全光纖電流互感器的原理法拉第磁光效應(yīng)原理法拉第磁光效應(yīng)原理光學(xué)電流互感器（OCT）光學(xué)電流互感器（OCT）LHdlvv-材料的Verde

10、t常數(shù)H-磁場(chǎng)強(qiáng)度L-通過(guò)法拉第磁光玻璃的光程光學(xué)電流互感器（OCT）測(cè)得線(xiàn)偏振光的旋轉(zhuǎn)角度就可以求出導(dǎo)體中的電流i(t)。OCT具有不受電磁干擾、不飽和、測(cè)量范圍大、有效頻帶寬 。A）不通電）不通電 B）通電）通電保護(hù):5P30/1P50，測(cè)量:0.2級(jí)符合IEC60044-8和GB/T 20840.8 光光源源探探測(cè)測(cè)器器耦耦合合器器偏偏振振器器相相位位調(diào)調(diào)制制器器光纖匯流排反射鏡信號(hào)處理電路兩偏振光傳播方向（紅、綠箭頭） 利用磁光法拉第效應(yīng)利用磁光法拉第效應(yīng) 光波在通電導(dǎo)體的磁光波在通電導(dǎo)體的磁場(chǎng)作用下，光的傳播發(fā)場(chǎng)作用下，光的傳播發(fā)生相位變化生相位變化 檢測(cè)光強(qiáng)的相位變化，檢測(cè)光強(qiáng)的相

11、位變化，測(cè)出對(duì)應(yīng)電流大小測(cè)出對(duì)應(yīng)電流大小全光纖電流互感器的原理全光纖電流互感器的原理全光纖電流互感器的特點(diǎn)全光纖電流互感器的特點(diǎn) 敏感元件和傳輸元件全部采用光纖；敏感元件和傳輸元件全部采用光纖； 共光路技術(shù)和差動(dòng)信號(hào)解調(diào)方式提高了抗干共光路技術(shù)和差動(dòng)信號(hào)解調(diào)方式提高了抗干擾能力擾能力 采用了全數(shù)字閉環(huán)控制技術(shù)；采用了全數(shù)字閉環(huán)控制技術(shù)； 受環(huán)境影響??；受環(huán)境影響??； 高精確度和大測(cè)量動(dòng)態(tài)范圍；高精確度和大測(cè)量動(dòng)態(tài)范圍； 精確測(cè)量直流。精確測(cè)量直流。 安裝方式靈活，適應(yīng)性強(qiáng)。安裝方式靈活，適應(yīng)性強(qiáng)。（靈活的安裝方式）（靈活的安裝方式）電壓互感器電磁式電壓互感器 電壓互感器電磁式電壓互感器 NNU

12、UKv21二次繞組的設(shè)備的阻抗大 ，電流小，近似空載。誤差影響因素：二次負(fù)荷電子式電壓互感器國(guó)際電工委員會(huì)發(fā)布的電子式電壓互感器標(biāo)準(zhǔn) IEC600447我國(guó)等同采用并轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的國(guó)標(biāo) GB 208407-2007 電子式電壓互感器分壓原理電壓互感器(采用電容分壓、電阻分壓或阻容分壓原理)分壓原理電壓互感器對(duì)數(shù)據(jù)采集裝置的輸入阻抗的要求很高，尤其是母線(xiàn)電壓互感器，應(yīng)該先把二次電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，然后通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。 電子式電壓互感器光學(xué)電壓互感器(OVT)透明的光學(xué)介質(zhì)(也稱(chēng)壓電晶體)在沒(méi)有外加電場(chǎng)作用時(shí)是各向同性的。在外加電場(chǎng)作用下，晶體將變?yōu)楦飨虍愋缘碾p軸晶體，從而導(dǎo)致其折射率發(fā)生變化，

13、通過(guò)晶體的偏振光將產(chǎn)生雙折射，使一束偏振光變?yōu)閮墒辔徊煌?因兩束光的傳播速度不同)的偏振光。電場(chǎng)對(duì)透明晶體影響的電光效應(yīng)被稱(chēng)為Pockels效應(yīng)。 電子式電壓互感器光學(xué)電壓互感器(OVT)10KV電流互感器結(jié)構(gòu)實(shí)例35KV35KV電流互感器結(jié)構(gòu)實(shí)例電流互感器結(jié)構(gòu)實(shí)例35KV35KV電流互感器結(jié)構(gòu)實(shí)例電流互感器結(jié)構(gòu)實(shí)例60、110、220KV電流互感器新型500KV電流傳感器JCCl一110型串級(jí)式電壓互感器的結(jié)構(gòu)瓷外殼裝在鋼板做成的圓形底座上。原繞組的尾端、基本付繞組和輔助付繞組的引線(xiàn)端從底座下引出。原繞組的首端從瓷外殼頂部的油擴(kuò)張器引出。油擴(kuò)張器上裝有吸潮器。220kV串級(jí)式電壓互感器的原

14、理接線(xiàn)圖互感器由兩個(gè)鐵心組成，一次繞組分成匝數(shù)相等的四個(gè)部分，分別套在兩個(gè)鐵心上、下鐵柱上，按磁通相加方向順序串聯(lián)，接在相與地之間。每一單元線(xiàn)圈中心與鐵心相連。二次繞組繞在末級(jí)鐵心的下鐵柱上。 電壓互感器結(jié)構(gòu)實(shí)例直流采樣直流采樣 1 中間電流變換器和中間電壓變換器 中間電流變換器的結(jié)構(gòu)與普通電流互感器相同，通過(guò)在二次側(cè)的電阻，把小電流轉(zhuǎn)換成低電壓。中間電壓變換器的結(jié)構(gòu)與普通電壓互感器相同。中間變換器起電磁隔離作用。 重要的是處理好阻抗的匹配問(wèn)題。2。精密整流電路直流采樣3。有源低通濾波電路直流采樣交流采樣原理在一個(gè)交流信號(hào)周期T內(nèi)，對(duì)輸入信號(hào)采樣N次，兩次采樣之間的時(shí)間間隔 Ts=T/N。采樣

15、定理：完整表達(dá)輸入信號(hào)的充要條件：max2 ffS模擬信號(hào)數(shù)字化與信源編碼模擬信號(hào)數(shù)字化與信源編碼 低通信號(hào)的抽樣定理低通信號(hào)的抽樣定理1定理內(nèi)容定理內(nèi)容 抽樣定理在時(shí)域上可以表述為：對(duì)于一個(gè)頻帶限制在對(duì)于一個(gè)頻帶限制在(0，fH)Hz內(nèi)的時(shí)間連續(xù)內(nèi)的時(shí)間連續(xù)信號(hào)信號(hào)f(t)，如果以，如果以Ts1/(2fH)秒的間隔對(duì)其進(jìn)行等間隔抽樣，則秒的間隔對(duì)其進(jìn)行等間隔抽樣，則f(t)將被所得到的將被所得到的抽樣值完全確定。抽樣值完全確定。f(t)s(t)T (t)相乘器(a)s(t)f(t)低通濾波器（b）圖3-2 模擬信號(hào)的抽樣過(guò)程示意圖（a）模擬信號(hào)的抽樣實(shí)現(xiàn)；（b）信號(hào)的恢復(fù)過(guò)程 如圖3-2分析

16、可知模擬信號(hào)抽樣過(guò)程中各個(gè)信號(hào)的波形與頻譜如圖3-3所示（f(t)、T(t)為已知假設(shè)的信號(hào)）。模擬信號(hào)的抽樣過(guò)程如圖3-2所示。模擬信號(hào)數(shù)字化與信源編碼模擬信號(hào)數(shù)字化與信源編碼 0tttST()s()s(t)ST(t)（a）（b）（c）x(t)x()-2Ts -Ts 0 Ts 2Ts-2s -s 0 s 2s-m 0 m-2Ts -Ts 0 Ts 2Ts-2s -m -s 0 m s 2m圖3-3 抽樣過(guò)程中的信號(hào)波形與頻譜 (a)模擬信號(hào)的波形與頻譜； (b)沖激函數(shù)信號(hào)的波形與頻譜； (c)抽樣信號(hào)的波形與頻譜模擬信號(hào)數(shù)字化與信源編碼模擬信號(hào)數(shù)字化與信源編碼 如圖3-4所示為兩種情況下的

17、頻譜分析結(jié)果。當(dāng)抽樣頻率小于奈奎斯特頻率時(shí)，即如果s2H，則抽樣后信號(hào)的頻譜在相鄰的周期內(nèi)發(fā)生混疊，如圖3-4(c)圖所示；當(dāng)抽樣頻率大于或等于奈奎斯特頻率時(shí)，接收端恢復(fù)出來(lái)的信號(hào)才與原信號(hào)基本一致。圖3-4 兩種情況下的抽樣信號(hào)頻譜分析結(jié)果 (a)信號(hào)的頻譜；(b) fs 2fm時(shí)抽樣信號(hào)的頻譜；(c) fs 2fm時(shí)抽樣信號(hào)的頻譜 應(yīng)該注意的一點(diǎn)是：抽樣頻率并不是越高越好。只要能滿(mǎn)足抽樣頻率大于奈奎斯特頻率，并留有一定的防衛(wèi)帶即可。重疊(b)S(f)fs 2fm 低通0 fm fs 2fs f 0 fm fs -fs fs fs +fs 2fs fA 0 fm fS(f)(a)(c)fs

18、-fm模擬信號(hào)數(shù)字化與信源編碼模擬信號(hào)數(shù)字化與信源編碼 帶通信號(hào)的抽樣定理帶通信號(hào)的抽樣定理 實(shí)際中遇到的許多信號(hào)是帶通型信號(hào)，模擬信號(hào)的頻帶限制在fL fH之間，fL為信號(hào)最低頻率，fH為最高頻率。而且當(dāng)fLB，其中B= fHfL時(shí)，該信號(hào)通常被稱(chēng)為帶通型信號(hào)帶通型信號(hào)，其中B為帶通信號(hào)的頻帶。圖3-5 帶通信號(hào)的抽樣頻譜 3fs 2fs fs 0 fs 2fs 3fs fMs()(a)(b)3fs2.5fs2fs fs 0 fs 2fs 2.5fs 3fs fM()3fs 2fs fs 0 fs 2fs 3fs f fH fLfL fH(c)s() 對(duì)于帶通信號(hào)，如果采用低通抽樣定理的抽樣

19、速率fs2fH，對(duì)頻率限制在fL與fH之間的帶通型信號(hào)抽樣，肯定能滿(mǎn)足頻譜不混疊的要求，如圖3-5（帶通信號(hào)的抽樣頻譜）所示。模擬信號(hào)數(shù)字化與信源編碼模擬信號(hào)數(shù)字化與信源編碼 定理內(nèi)容：一個(gè)帶通信號(hào)定理內(nèi)容：一個(gè)帶通信號(hào)f(t)，其頻率限制在，其頻率限制在fL與與fH之間，帶寬為之間，帶寬為B=fHfL，如，如果最小抽樣速率果最小抽樣速率fs=2fH/n，n是一個(gè)不超過(guò)是一個(gè)不超過(guò)fH/B的最大整數(shù)，那么的最大整數(shù)，那么f(t)就可完全由就可完全由抽樣值確定。抽樣值確定。下面分兩種情況說(shuō)明： （1）若最高頻率fH為帶寬的整數(shù)倍，即fH =nB。此時(shí)fH /B=n是整數(shù)，m=n，所以抽樣速率fs

20、=2 fH /m=2B。 （2）若最高頻率fH不為帶寬的整數(shù)倍，即 （3-7）H 01fnB kBk 此時(shí)，fH /B=n+k，由定理知，m是一個(gè)不超過(guò)n+k的最大整數(shù)，顯然，m=n，所以能恢復(fù)出原信號(hào)f(t)的最小抽樣速率為 （3-8） LHs2()21fffn式中n是一個(gè)不超過(guò)fH /B的最大整數(shù)，0k1通常k取1。交流采樣過(guò)程 輸入信號(hào)經(jīng)相應(yīng)的TVm或TAm變換成05V交流電壓信號(hào)輸入到多路模擬電子開(kāi)關(guān)，由地址多路信號(hào)中一路輸出采樣保持器進(jìn)行采樣保持AD轉(zhuǎn)換器將采樣保持器輸出的模擬電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字量；CPU讀AD輸出數(shù)據(jù)CPU再發(fā)地址選擇輸入信號(hào)這種過(guò)程在一個(gè)交流信號(hào)周期內(nèi)重復(fù)（l+m）N

21、次CPU對(duì)一周期內(nèi)每路輸入信號(hào)的N個(gè)采樣值，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并計(jì)算出線(xiàn)路上的各種電氣量值。 第四節(jié) 電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)預(yù)處理一、濾波 針對(duì)諧波與各種干擾的存在，在交流被測(cè)量進(jìn)入測(cè)量裝置時(shí)，設(shè)置模擬式濾波器，濾除較高次的諧波。 在交流被測(cè)量經(jīng)交流一周期N次采樣并通過(guò)模/數(shù)轉(zhuǎn)換后，得到N個(gè)二進(jìn)制數(shù)序列，可以通過(guò)一定的計(jì)算，濾除我們不需要的諧波量，并計(jì)算出希望得到的交流量幅值和有效值。 一、濾波 交流信號(hào)采樣、變換的兩側(cè)均進(jìn)行濾波原因是： 模擬式濾波器往往采用簡(jiǎn)單的RC電路進(jìn)行濾波。若希望將較低次諧波濾除，需將轉(zhuǎn)折頻率設(shè)置較低，我們希望完整保留的基波也將有一定的衰減，造成有用信息的損失和測(cè)量精度降低。因此模

22、擬式的濾波器設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)是濾除較高次諧波，而放棄對(duì)較低次諧波的濾除。 一、濾波 交流信號(hào)采樣、變換的兩側(cè)均進(jìn)行濾波原因是： 根據(jù)采樣定理，對(duì)某個(gè)f頻率的信號(hào)進(jìn)行采樣,采樣脈沖頻率fc必須滿(mǎn)足 fc2f 由于在電力系統(tǒng)交流量測(cè)量時(shí)，往往需要同時(shí)對(duì)多路的交流量進(jìn)行采集。由于同時(shí)被采集量的個(gè)數(shù)與交流一周期采樣次數(shù)成反比關(guān)系，在被采集量的個(gè)數(shù)較多情況下，交流一周期采樣次數(shù)N不可能很大，即不可能有效采集到完整的高次諧波信息，也就不能通過(guò)較簡(jiǎn)單的算法將高次諧波去除。 一、濾波 交流信號(hào)采樣、變換的兩側(cè)均進(jìn)行濾波原因： 一、濾波（一）模擬式濾波作用是消除掉輸入信號(hào)中的干擾（包括較高次諧波），保留有用信號(hào)，一

23、般采用簡(jiǎn)單而有效的RC低通濾波器構(gòu)成。濾波器同時(shí)還作浪涌電壓保護(hù)，防止浪涌電壓進(jìn)入通道內(nèi)部，破壞信息處理設(shè)備。 （一）模擬式濾波 傳遞函數(shù)為 RitxtyC)()(dtdyCiCdtdyCRtxty)()(1)(1)()(TssxRCssxsy 頻率特性為 Tjjxjy11)()( （二）數(shù)字式濾波1低通濾波 將 離散化，得到dtdyCRtxty)()()() 1()1 ()() 1()() t (0nQxnyQnyTdtnynydy （二）數(shù)字式濾波（2）非遞歸濾波 舉例：設(shè)一模擬信號(hào) )()()(tvtunx 要求保留的基波部分，濾除的諧波（7次）部分。tfUtu12sin)(tfVtv2

24、2sin)(Hzf501Hzf3502 （2）非遞歸濾波 )()()(tvtunx 若對(duì)采樣，采樣頻率=3500Hz，則對(duì)于基波，每周期有70個(gè)采樣值；對(duì)于7次諧波，則每周期有10個(gè)采樣值?，F(xiàn)將相對(duì)于基波一周期的70個(gè)采樣值分成7組，每組10個(gè)采樣值求取平均值。令y(k)是x(t)連續(xù)10個(gè)采樣值的平均值，即tfUtu12sin)(tfVtv22sin)()9(.)3()2() 1()(101)(kxkxkxkxkxky （2）非遞歸濾波 為兩個(gè)分量組成，因此可有 由于是350Hz的正弦波，采樣頻率為3500Hz，恰好是每周期10次采樣，因而計(jì)算式中的第二部分必然等于零。 對(duì)于50Hz的基波，

25、上述計(jì)算可得到7個(gè)分組值，每個(gè)分組值恰好分別等于對(duì)基波進(jìn)行每周期7次采樣的各個(gè)采樣值，并且不包含任何7次諧波成分。 。)()()(tvtutx)9(.)3()2() 1()(101)(kukukukukuky)9(.)3()2() 1()(101kvkvkvkvkv（3）傅氏級(jí)數(shù)計(jì)算與濾波 對(duì)于任何周期函數(shù)的信號(hào)u（t）、i（t）都可以分解為含有直流分量及各種諧波分量的傅氏級(jí)數(shù)。 用正弦和余弦基波函數(shù)與上式相乘，根據(jù)正交理論，可以提取基波量。)sin()cos()(11110tnItnIItinnsnnc)sin()cos()(11110tnUtnUUtunnsnnc 對(duì)電壓、電流每周期采樣N

26、次，相應(yīng)的傅立葉積分可以表達(dá)為： r表示實(shí)部、i表示虛部。NkkNkiNIi12cos2NkkNkiNIr12sin2NkkNkuNUr12sin2NkkNkuNUi12cos2222irIII222irUUUIrIitgiUrUitgu有效值 有效值 jQPIUIUjIUIUjIIjUUIUSIRRIIIRRIRIR)()(即 IRRIIIRRIUIUQIUIUP第五節(jié) 標(biāo)度變換電力系統(tǒng)中電壓測(cè)量值單位為V或kV，電流的測(cè)量值單位為A或kA等。電壓互感器輸出為0100V，電流為05A等。信號(hào)經(jīng)過(guò)變換器轉(zhuǎn)化為A/D轉(zhuǎn)換器所能接受的信號(hào)范圍，如 05V。第五節(jié) 標(biāo)度變換經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，為標(biāo)

27、幺值形態(tài)，無(wú)法表明該遙測(cè)量的物理大小。為了顯示、打印、報(bào)警及向調(diào)度傳送，又必須把數(shù)字量轉(zhuǎn)換成具有不同量綱的數(shù)值，以便于操作人員進(jìn)行監(jiān)視與管理，這就是標(biāo)度變換。第五節(jié) 標(biāo)度變換第五節(jié) 標(biāo)度變換例如被測(cè)電流的滿(mǎn)量程為1500A，經(jīng)變換后的滿(mǎn)量程結(jié)果為2047。當(dāng)電流在01500A范圍內(nèi)變化時(shí)，模/數(shù)轉(zhuǎn)換的輸出在02047之間變動(dòng)，兩者呈線(xiàn)性比例關(guān)系，比例系數(shù)為K，稱(chēng)為標(biāo)度變換系數(shù)。設(shè)遙測(cè)量的實(shí)際值為S，模/數(shù)轉(zhuǎn)換后的值為D，則 K=S/D因?yàn)镾和D呈線(xiàn)性比例關(guān)系，所以可以以滿(mǎn)量程的對(duì)應(yīng)關(guān)系來(lái)求出標(biāo)度變換系數(shù)K。對(duì)于12位模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，D=2047，則K=S/2047。 第五節(jié) 標(biāo)度變換例如幅值為1500A的電流，可得各個(gè)遙測(cè)量都有對(duì)應(yīng)的標(biāo)度變換系數(shù)K，均以確定的形式存儲(chǔ)器的遙測(cè)系數(shù)區(qū)中，待需要時(shí)讀取。標(biāo)度變換系數(shù)K在遙測(cè)系數(shù)區(qū)中以?xún)蓚€(gè)字節(jié)存放，其格式為 F1 F2 N1 N2 0/1 K 小數(shù)點(diǎn)標(biāo)志移位標(biāo)志正/負(fù)11位標(biāo)度變換系數(shù) 1500A的電流的遙測(cè)系數(shù) 0000010111011100BK01011101110