電力系統(tǒng)遠(yuǎn)動(dòng)

1、電力系統(tǒng)遠(yuǎn)動(dòng)課件v第一章 緒論v第二章 遠(yuǎn)動(dòng)信息的信源編碼v第三章 電量變送器v第四章 遠(yuǎn)動(dòng)信息的傳輸v第五章 遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)v第六章 電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)第一章 緒論v第一節(jié) 電力系統(tǒng)遠(yuǎn)動(dòng)的功能v第二節(jié) 遠(yuǎn)動(dòng)信息和傳輸模式v第三節(jié) 遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)v第四節(jié) 調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)1.1電力系統(tǒng)遠(yuǎn)動(dòng)的功能v遙測(cè) 即遠(yuǎn)程測(cè)量 ： 應(yīng)用遠(yuǎn)程通信技術(shù)，傳輸被測(cè)變量的值。v遙信 即遠(yuǎn)程指示；遠(yuǎn)程信號(hào) ：對(duì)諸如告警情況、開關(guān)位置或閥門位置這樣的狀態(tài)信息的遠(yuǎn)程監(jiān)視。v遙控 即遠(yuǎn)程命令 ： 應(yīng)用遠(yuǎn)程通信技術(shù)，使運(yùn)行設(shè)備的狀態(tài)產(chǎn)生變化。v遙調(diào) 即遠(yuǎn)程調(diào)節(jié) ： 對(duì)具有兩個(gè)以上狀態(tài)的運(yùn)行設(shè)備進(jìn)行控制的遠(yuǎn)程命令。1.2遠(yuǎn)動(dòng)信息及傳輸模式v

2、遠(yuǎn)動(dòng)信息：遙測(cè)信息、遙信信息、遙控信息、遙調(diào)信息。v遠(yuǎn)動(dòng)信息傳輸模式：循環(huán)數(shù)字傳輸模式（CDT方式）、問答傳輸模式（polling方式）v常用遠(yuǎn)動(dòng)信道：專用有線信道、復(fù)用電力線載波信道、微波信道、光纖信道、無(wú)線電信道等。1.3遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)v遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖 遙控命令編碼遙調(diào)命令編碼輸入打印送模擬屏送主計(jì)算機(jī)前置機(jī)部分電流變送器i電壓變送器ui u電量輸入傳感器非電量輸入脈沖計(jì)數(shù)模擬多路開關(guān)脈沖量輸入數(shù)字多路開關(guān)狀態(tài)量輸入傳感器非電量輸入模數(shù)轉(zhuǎn)換遙控執(zhí)行遙調(diào)執(zhí)行終端裝置部分譯碼同步返送校核解調(diào)編碼調(diào)制信道譯碼調(diào)制同步下行信息下行信息上行信息上行信息遙測(cè)、遙信CRT顯示功率變送器調(diào)制v遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)配置的

3、基本模式 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)配置，如圖a 多路點(diǎn)對(duì)點(diǎn)配置，如圖b 多點(diǎn)星形配置，如圖c 多點(diǎn)共線配置，如圖d 多點(diǎn)環(huán)行配置，如圖e圖a圖b圖c圖d圖e1.4調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)調(diào)度模擬屏顯示器、打印機(jī)、鍵盤、鼠標(biāo)主計(jì)算機(jī)前置機(jī)123遠(yuǎn)動(dòng)終端1-N遠(yuǎn)動(dòng)信道 人機(jī)聯(lián)系子系統(tǒng) 計(jì)算機(jī)子系統(tǒng) 遠(yuǎn)動(dòng)子系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)組成v 調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)分層控制 國(guó)家調(diào)度 其調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)為EMS系統(tǒng)； 大區(qū)網(wǎng)調(diào) 其調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)也為EMS系統(tǒng)； 省級(jí)調(diào)度 地區(qū)調(diào)度 其調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)一般為SCADA 系統(tǒng); 縣級(jí)調(diào)度第二章 遠(yuǎn)動(dòng)信息的信源編碼v第一節(jié) 遙信信息的采集和處理v第二節(jié) 遙測(cè)量的采集v第三節(jié) 遙測(cè)信息的處理v第四節(jié) 脈沖量的

4、采集和處理v第五節(jié) 遙控和遙調(diào)2.1遙信信息的采集和處理v遙信對(duì)象狀態(tài)的采集 遙信信息是二元狀態(tài)量，通常由電力設(shè)備的輔助接點(diǎn)提供，輔助接點(diǎn)的開合直接反映出該設(shè)備的工作狀態(tài)。 下面將介紹兩類觸點(diǎn)信號(hào)的例子： 圖2-1是斷路器動(dòng)作機(jī)構(gòu)原理圖。當(dāng)合閘線圈YC通電，斷路器閉合，輔助觸點(diǎn)QF斷開；當(dāng)跳閘線圈YT通電，斷路器斷開，QF常閉觸點(diǎn)閉合。YCYTQF圖2-1 圖2-2 是斷路器事故跳閘音響回路的一部分。斷路器在合閘位置時(shí)，SA投入合閘后位置，SA的1-3，23-21兩對(duì)觸點(diǎn)閉合，而QF常閉觸點(diǎn)在斷開位置。若此時(shí)斷路器跳閘，則QF觸點(diǎn)閉合，接通回路的正、負(fù)電源，使信號(hào)脈沖繼電器1KSM的觸點(diǎn)閉合，

5、接通音響報(bào)警回路。 +KMSYM1KSM13 23 21SA-KM-XMQF1KSM1KM1KM圖2-2 有源HAR 上面介紹的是單觸點(diǎn)遙信。目前在遙信對(duì)象狀態(tài)的采集方面也有采用雙觸點(diǎn)遙信的處理方法，即一個(gè)遙信量由兩個(gè)狀態(tài)量表示，一個(gè)來(lái)自開關(guān)的合閘接點(diǎn)，另一個(gè)來(lái)自跳閘接點(diǎn).不論無(wú)源還是有源觸點(diǎn)，由于他們來(lái)自強(qiáng)電系統(tǒng)，直接進(jìn)入遠(yuǎn)動(dòng)裝置將會(huì)干擾甚至損壞遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備，因此必須加入信號(hào)隔離措施。 下面介紹2種隔離措施： 圖2-3 采用繼電器隔離，當(dāng)斷路器在斷開時(shí)，其輔助觸點(diǎn)QF閉合使繼電器K動(dòng)作，其動(dòng)合觸點(diǎn)K閉合,輸出的遙信信息YX為低電平0狀態(tài)。反之，斷路器閉合時(shí)，QF斷開，使K釋放,產(chǎn)生高電平1狀態(tài)的

6、YX。 圖2-4 采用光電耦合器，短路器斷開時(shí)，QF閉和使發(fā)光二極管發(fā)光，光敏三極管導(dǎo)通，集電極輸出低電平0狀態(tài)。當(dāng)短路器閉合時(shí)，QF斷開使發(fā)光二極管中無(wú)電流通過(guò)，光敏三極管截止，集電極輸出高電平1狀態(tài)。QFKK+U圖2-3YX+5V+UYX+5VQF圖2-4 如圖2-5下面介紹一適用于有源和無(wú)源接點(diǎn)的實(shí)用遙信取樣電路：當(dāng)遙信信源連通(短路)時(shí)，輸出YX為高電平；當(dāng)遙信信源懸空或帶有直流正電壓時(shí)，YX為低電平。+5VYX+-遙信信源+U圖2-5v遙信狀態(tài)的輸入電路 經(jīng)過(guò)上述信號(hào)處理后，遠(yuǎn)動(dòng)裝置內(nèi)的遙信信息為符合TTL電平的0、1狀態(tài)信號(hào)，但仍然是散亂的，必須通過(guò)遙信狀態(tài)的輸入電路有效組織。接收

7、遙信量的輸入電路可以采用三態(tài)門芯片、并行接口芯片和數(shù)字多路開關(guān)芯片三類接口芯片實(shí)現(xiàn)。這三類芯片，圖2-6、2-7、2-8各給出了一例子，我們將依次介紹作。1Y12Y11Y42Y41A12A11A42A42G1G輸出輸入選通用SN74LS244采集遙信量圖2-6CS A1 A0 RDWR 所選端口 傳送方向 0 0 0 0 1 PA口 PA口 數(shù)據(jù)總線 0 0 1 0 1 PB口 PB口 數(shù)據(jù)總線 0 1 0 0 1 PC口 PC口 數(shù)據(jù)總線 0 X X X X X XD0D7PA0PA7PB0PB7PC0PC7數(shù)據(jù)總線讀信號(hào)RDWRA0A1CS口選擇寫信號(hào)選通8255PA口PB口PC口輸入用I

8、ntel8255采集遙信量Intel8255數(shù)據(jù)讀取控制圖2-7 選通 S 1 0 0 0 0 0 0 0 0 數(shù)據(jù) 選擇 A B C X 0 1 0 1 0 1 0 1 X 0 0 1 1 0 0 1 1 X 0 0 0 0 1 1 1 1 輸出 Y W 0 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 1 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7SN74151功能表SN74151YWABCSD0輸入D7輸出輸出選擇選通用SN74151采集遙信量圖2-8 圖2-9為采用1片SN74LS244和8片SN74151實(shí)現(xiàn)64路遙信量輸入的例子 8片SN74151共接64路遙信量，其輸出分別

9、至SN74LS244的8個(gè)輸入端，SN74LS244的輸出端至Intel8031 CPU的數(shù)據(jù)總線上。 SN74151的數(shù)據(jù)選擇由Intel8031的P2.7產(chǎn)生。這樣在74LS244的8路輸入的基礎(chǔ)上,連接8片SN74151實(shí)現(xiàn)64路輸入量的擴(kuò)展。 P0.0 P0.1 、 、 、 P0.6 P0.7 8031 P2.7 P1.2 P1.1 P1.0 A B C Y S SN74151 D7 、D0 2Y4 1Y4 、 2Y1 1Y1SN74LS244 2A4 1A4 、 2A1 1A11G2G648637582571用數(shù)字量多路開關(guān)實(shí)現(xiàn)遙測(cè)量輸入的擴(kuò)展圖2-9系統(tǒng)對(duì)遙信采集有一分辨率指標(biāo)，即

10、對(duì)同一遙信量前后次掃查時(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時(shí)鐘中斷服務(wù)程序中，每一個(gè)等時(shí)間間隔，都要對(duì)全部的遙信量進(jìn)行一次掃查，這樣構(gòu)成的掃查模式為定時(shí)掃查模式。 P0.0-P0.78031 ALE RD WR P2.7 INT0數(shù)據(jù)口 8255 A0 A1 A口 B口RD WR CS 74LS373YX路遙信量采集電路 遙信信息在采集和處理上有兩種模式:定時(shí)掃查和變位觸發(fā)。下面我們用定時(shí)掃查模式進(jìn)行說(shuō)明。電路如圖2-10。圖2-101 連續(xù)N次讀遙信狀態(tài)量并比較是否相等是一種軟件去抖的方法，可保證遙信量的準(zhǔn)確性。如果不等，則應(yīng)返回再次讀數(shù)，如果這一過(guò)程反復(fù)M次仍

11、不能結(jié)束，則說(shuō)明遙信信源出故障，這時(shí)應(yīng)進(jìn)行遙信出錯(cuò)處理。在遙信正確讀取后，應(yīng)與前次遙信狀態(tài)進(jìn)行比較，判斷有無(wú)變化，如果有變位，記下變位時(shí)刻，置變位標(biāo)志。子程序入口連續(xù)次讀8255A口的數(shù)據(jù)N次數(shù)據(jù)是否相等?與上次遙信狀態(tài)是否相同?返回計(jì)數(shù)值加1不等的次數(shù)等于M?置遙信量變位標(biāo)志讀變位時(shí)間遙信出錯(cuò)處理YYNNNY遙信定時(shí)掃查子程序框圖圖2-11定時(shí)掃查的程序框圖如圖2-11。變位觸發(fā)模式v在實(shí)時(shí)掃查模式的基礎(chǔ)上稍加修改則可實(shí)現(xiàn)中斷服務(wù)程序框圖v核心部分內(nèi)容從A口讀遙信狀態(tài)提出變位遙信取變位時(shí)刻向B口輸出遙信狀態(tài)v提高遙信信息可靠性措施 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

12、，要求在硬件和軟件兩個(gè)環(huán)節(jié)加以充分的保證。 硬件方面，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器隔離。 軟件方面，不能以一次瞬間的狀態(tài)來(lái)表示遙信狀態(tài)，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)。另外，遙信的防抖和消噪處理也可用軟件方法實(shí)現(xiàn)。v事件順序記錄 事件，指運(yùn)行設(shè)備的變化。 事件順序記錄，指開關(guān)或繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)，按動(dòng)作的事件先后順序進(jìn)行記錄。 事件分辨率，指正確區(qū)分事件發(fā)生順序的最小時(shí)間間隔。2.2遙測(cè)量的采集 遙測(cè)信息是表征系統(tǒng)運(yùn)行狀況的連續(xù)變化量，分電量和非電量。電量指一次系統(tǒng)中母線電壓支路電流、支路有功無(wú)功等。非電量指發(fā)電機(jī)定子和轉(zhuǎn)子的溫度、水庫(kù)

13、的水位等。v模數(shù)轉(zhuǎn)換原理 實(shí)現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換的方法很多，以逐位比較式作介紹，見圖2-12。D/A轉(zhuǎn)換電路-+逐次逼近邏輯寄存器SAR三態(tài)輸出數(shù)據(jù)鎖存器邏輯控制與定時(shí)電路START自動(dòng)脈沖Ui模擬輸入U(xiǎn)o電壓比較器留碼/去碼UR 參考電壓數(shù)據(jù)輸出EOC轉(zhuǎn)換結(jié)束逐位比較式A/D轉(zhuǎn)換原理圖圖2-11 D/A轉(zhuǎn)換電路的作用是輸出由n個(gè)呈二進(jìn)制關(guān)系的標(biāo)準(zhǔn)電壓的組合疊加電壓。 U O=UR dj*2-j其中dj=1或0，d1為最高位，dn為最低位。 D/A轉(zhuǎn)換的滿量程為 Umax=UR(1-2-n)。因此對(duì)于任何一個(gè)0Umax伏的直流電壓Ui，都可以用一組n個(gè)二進(jìn)制碼d1dn表示，其表示誤差不大于1LSB（U

14、R*2-n）伏。v逐位比較式A/D轉(zhuǎn)換電路工作過(guò)程： 首先啟動(dòng)脈沖使轉(zhuǎn)換器開始工作。寄存器SAR全部清零，UO輸出為0。 然后定時(shí)電路控制逐位比較的節(jié)拍，由高位到低位一位一位進(jìn)行。第一位比較：置d1=1，這時(shí)D/A轉(zhuǎn)換電路輸出為U O=UR*2-1，電壓比較器比較輸入電壓Ui與U o的大小。若UiU o則作為留碼處理，保留d1=1；若UiU o，則做去碼處理，使d1=0。第二位比較：置d2=1，這時(shí)D/A轉(zhuǎn)換電路輸出U o=d1UR *2-1+UR*2-2，電壓比較器比較Ui與Uo的大小，根據(jù)比較結(jié)果決定第二位d2是留碼還是去碼。依次類推，此過(guò)程一直到第n位比較結(jié)束。 最后可以在一定誤差范圍內(nèi)

15、達(dá)到Ui=Uo，這時(shí)輸出轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)EOC，且輸出的n位二進(jìn)制有效數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)正是A/D轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)字量。nj 1 以一個(gè)8位A/D轉(zhuǎn)換器為例加以說(shuō)明。設(shè)A/D轉(zhuǎn)換的滿量程為5V，輸入電壓Ui為4.5V，轉(zhuǎn)換過(guò)程見下表。步驟d1d2d3d4d5d6d7d8標(biāo)準(zhǔn)電壓數(shù)值D/A輸出Uo 比較判決1100000002.51282.5留碼2110000001.251923.75留碼3111000000.6252244.375留碼4111100000.31252404.6825去碼5111010000.156252324.53125去碼6111001000.0781252284.453125留碼711

16、1001100.03906252304.4921875留碼8111001110.019531252314.51171875去碼結(jié)束111001102304.4921875 表中看出，D/A轉(zhuǎn)換最后輸出電壓Uo與待轉(zhuǎn)換的直流模擬電壓Ui之間存在一定偏差，但偏差不大于一個(gè)量化單位LSB。 v模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片介紹 AD574A為12位逐位比較式A/D轉(zhuǎn)換器，采用28腳雙列直插式陶瓷封裝。引腳圖如圖2-13。 1 28 2 27 3 26 4 25 5 24 6 23 7 22 8 21 9 20 10 19 11 18 12 17 13 16 14 15 AD574A+5V ULOGIC數(shù)據(jù)輸出方式控制

17、12/8片選信號(hào)CS轉(zhuǎn)換字長(zhǎng)控制AO讀/轉(zhuǎn)換 R/C片使能信號(hào) CE+15V UCC10V檔輸入 10UIN10V參考輸出 REFOUT模擬地 AGND參考輸入 REF IN-15V UEE雙極性偏置 BIP OFF20V檔輸入 10UINSTS狀態(tài)標(biāo)志DB11（MSB）DB10DB9 DB8 DB7 DB6 DB5DB4DB3DB2DB1DB0（LSB）DGND數(shù)字地 數(shù) 字 輸 出圖2-13 AD574A有兩個(gè)模擬量輸入引腳10UIN 和20UIN都可置成單極性和雙極性輸入方式，因此其模擬量輸入量程有四檔：0+10V，0+20V，-5+5V和-10 +10V。A/D轉(zhuǎn)換中零漂調(diào)整和增益調(diào)整

18、是通過(guò)引腳BIP OFF和REF IN外接可調(diào)電位器來(lái)實(shí)現(xiàn)。如圖2-14，其中RP1為零漂調(diào)整，RP2為增益調(diào)整。AD574A10 REF IN 8 REF OUT 12 BIP OFF 13 10UIN 14 20UIN AD574A10 REF IN 8 REF OUT 12 BIP OFF 13 10UIN 14 20UIN RP2100RP1100-5+5V-10+10VRP2100100k100k -15V+15V010V020VAD574A的量程設(shè)置單極性輸入 雙極性輸入圖2-14 進(jìn)行零漂調(diào)整和增益調(diào)整時(shí)，應(yīng)先確定模擬輸入量是單極性還是雙極性，然后按下表給出的輸入模擬量與輸出代碼

19、的關(guān)系進(jìn)行調(diào)整。 單極性 雙極性說(shuō)明010V020V二進(jìn)制-5+5V-10+10V偏移二進(jìn)制碼9.997619.9951V0FFFH4.9976V9.9951V0FFFH正滿刻度減1LSB 0 0 0 0 00800H-5V-10V0000H負(fù)滿刻度2.44mV4.88mV2.44mV4.88mV1LSB的值A(chǔ)D574A的輸入模擬量與輸出代碼的關(guān)系A(chǔ)D574A的邏輯控制真值表CE CSR/C 12/8A0工作狀態(tài)0禁止工作1禁止工作1000啟動(dòng)12位轉(zhuǎn)換1001啟動(dòng)8位轉(zhuǎn)換101接1腳（+5V）12位并行輸出有效101接15腳（0V）0高8位并行輸出有效101接15腳（0V）1低4位加上尾隨4

20、個(gè)0有效 只有CE=1、CS=0同時(shí)滿足時(shí)，AD574A才能進(jìn)入工作狀態(tài)。R/C=0啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)，R/C=1可進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取。如果R/C輸入控制信號(hào)為寬度不小于0.35 微秒的負(fù)脈沖，則啟動(dòng)一次A/D轉(zhuǎn)換，若寬度超過(guò)25微秒，則將兩次啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換。 12/8和A0用于實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換字長(zhǎng)和數(shù)據(jù)輸出格式的控制。當(dāng)R/C=0時(shí)，若A0=0，則按完整12位A/D轉(zhuǎn)換方式啟動(dòng)；若A0=1，則按8位轉(zhuǎn)換方式啟動(dòng)。12/8=1時(shí)，為12位并行輸出；12/8=0時(shí)，為8位雙字節(jié)輸出，此刻A0=0時(shí)輸出高8位，A0=1時(shí)輸出低4位，并以4個(gè)0補(bǔ)足尾隨的4位。由于12/8腳與TTL電平不兼容，故應(yīng)在印刷版上布線硬件接至

21、+5V或0V。STS為A/D轉(zhuǎn)換狀態(tài)標(biāo)志，STS=1表示AD574A正處于A/D轉(zhuǎn)換過(guò)程中，STS=0表示A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束。此輸出信號(hào)可接至CPU的中斷源或輸入端接口。v模擬遙測(cè)量輸入的接口電路 為了進(jìn)一步了解遙測(cè)量采集的各環(huán)節(jié)，這里給出32路遙測(cè)量采集的實(shí)用電路。該電路主要包括三部分：CPU、譯碼、程序/數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，如圖2-15(a)；多路模擬開關(guān)、采樣/保持、A/D轉(zhuǎn)換，如圖2-15(b)；以及光電隔離，如圖2-15(c). XTAL1 8031 P2XTAL1 P0UCC ALE PSENRST WR RDUSS INT0EA P1.0 P1.1 12MHZ1200K STSR / CS /

22、 H74LS13874LS373LE CE 2764OE CE 6264OE WE 174LS245E 74LS245E 74LS273CLK 1130pF 30pF +5 +22uFD04 D03 D07 DB07 DB811 AB04 A012 A012 0 A1315 A815 D07 A07 D07 D07 圖2-15(a)計(jì)算與存儲(chǔ)A0 AD7506IN015 UDD OUT A03 UEE EN GND AD7506IN015 UDD OUT A03 UEE EN GND AD574A R/CREF IN STSREFOUT BIPOFF DB 011 UCC UEE10UIN U

23、LOGICCS DGND CEAO 12/8 AGND LF398-+15V+15V-15V-15V1K 0.1uF32 YC031 -5+5V24K RP1 1K RP3 100 RP2 100 YC015YC-1631AB4 +15V-15VS/H CS1000pF+15V-15V+5VR/CSTS DB011圖2-15(b) 模擬量采集510 2kSTSDB011+5V+5VSTSDB0112k 510R/CS/H AB04R/C S/H AB04+5V+5V圖2-15(c) 光電隔離 AB03 輸入到遠(yuǎn)動(dòng)裝置的32路遙測(cè)量均是經(jīng)變送器輸出-5+5V的直流電壓信號(hào)，各路信號(hào)再經(jīng)RC低通濾

24、波進(jìn)入模擬多路開關(guān)的輸入端。AD7506為16選1的模擬多路開關(guān)，用兩片AD7506實(shí)現(xiàn)32路模擬輸入量的選擇。 如圖2-15(b)，AD7506的16路輸入量的選通地址由地址線信號(hào)AB03提供，由于其芯片使能信號(hào)EN高電平有效，因此用AB4反相信號(hào)控制前16路，AB4控制后16路，這樣AB04可選擇32路選擇量。兩片AD7506的輸出端OUT連接在一起送采樣/保持器LF398的輸入端。 采樣/保持器需外接一采樣電容CS和調(diào)零電路，調(diào)節(jié)RP1可實(shí)現(xiàn)調(diào)零工作。S/H信號(hào)可用來(lái)控制LF398應(yīng)處的狀態(tài)。當(dāng)S/H=1時(shí)，LF398處于采樣狀態(tài)，即輸出信號(hào)與輸入信號(hào)接通，CS充電；當(dāng)S/H=0時(shí)，LF

25、398處于保持狀態(tài)，斷開輸入信號(hào)，輸出信號(hào)由CS的電壓決定。 根據(jù)輸入信號(hào)變化范圍，AD574A設(shè)置成雙極性輸入-5+5V的量程，RP2和RP3實(shí)現(xiàn)零漂和增益的調(diào)整。圖2-15(b)中AD574A接成獨(dú)立工作方式，R/C接收一個(gè)負(fù)脈沖即啟動(dòng)一次A/D轉(zhuǎn)換，A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束后輸出的12位偏移二進(jìn)制碼數(shù)據(jù)從DB011輸出，A/D轉(zhuǎn)換的工作狀態(tài)由STS輸出信號(hào)表示。STS=1表示正在轉(zhuǎn)換中，STS=0表示轉(zhuǎn)換已結(jié)束，可讀數(shù)。此信號(hào)作為8031的一個(gè)中斷源接至INT0。 CPU選用8031，晶振12MHZ。2764為8字節(jié)EPROM，6264為8K字節(jié)RAM，74LS138產(chǎn)生選通信號(hào)，為芯片分配地址空

26、間，2764的地址為000H1FFFH，6264為2000H3FFFH，A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果數(shù)據(jù)的低8位DB07的地址為4000H，高4位為4001H，32路輸入量的選通地址為6000H，8031的P1.0腳提供AD574A的啟動(dòng)信號(hào)R/C，P1.1提供LF398的采樣/保持信號(hào)，INT0接AD574A的轉(zhuǎn)換狀態(tài)信號(hào)，為提高系統(tǒng)的抗干擾能力，將模擬電路中的單片機(jī)系統(tǒng)交換的數(shù)字信號(hào)用光電隔離器隔離。 在這個(gè)電路中，A/D轉(zhuǎn)換的是可采用查詢方式，也可采用中斷方式。查詢方式是判斷INT0腳電平的高低來(lái)決定何時(shí)啟動(dòng)轉(zhuǎn)換、何時(shí)讀數(shù)；中斷方式則是先啟動(dòng)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換結(jié)束后STS的下降沿觸發(fā)中斷，進(jìn)入中斷服務(wù)程序，在

27、中斷服務(wù)程序中讀數(shù)，或再啟動(dòng)一次轉(zhuǎn)換。 注意：在設(shè)置8031的外部中斷時(shí)，應(yīng)置為邊沿觸發(fā)而不是電平觸發(fā)。否則中斷響應(yīng)后中斷源仍無(wú)法消除。 設(shè)在主程序初始化程序中已將8031外部中斷INT0置為邊沿觸發(fā)，內(nèi)部寄存器30H中已存放遙測(cè)量選通地址（00H1FH），并初始化為00H，同時(shí)啟動(dòng)一次A/D轉(zhuǎn)換，觸發(fā)中斷。轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)存入6264中，地址為2000H203FH。A/D轉(zhuǎn)換中斷服務(wù)程序如下：ADC：PUSH PSW ；保護(hù)現(xiàn)場(chǎng) PUSH ACC PUSH DPL PUSH DPH SETB RS0 ；選寄存器組3 SETB RS1 MOV DPTR，#4000H MOVX A，DPTR ；取A/D

28、轉(zhuǎn)換數(shù) 據(jù)的低8位 MOV R0，A INC DPTR MOVX A，DPTR ；取A/D轉(zhuǎn)換數(shù) 據(jù)的高4位 ANL A，#0FH ；屏蔽高字節(jié) 高4位 MOV R1，A MOV DPH，#20H ；計(jì)算存數(shù)地址 MOV A，30H ADD A，30H MOV DPL，A MOV A，R0 MOV DPTR，A ；存低8位數(shù)據(jù) INC DPTR MOV A，R1 MOVX DPTR，A ；存高4位數(shù)據(jù) MOV A，30H ；計(jì)算下一路 遙測(cè)量地址 INC A ANL A，#1FH MOV 30H，A MOV DPTR，#6000H MOV DPTR，A ；選通模擬多 路開關(guān) STEB P1.1

29、 ；采樣 NOP ；延時(shí) NOP CLR P1.1 ；保持 CLR P1.0 ；啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn) 換 NOP NOP SETB P1.0 POP DPH ；恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng) POP DPL POP ACC POP PSW RETI ；中斷返回遙測(cè)量的采集v數(shù)字化的遙測(cè)量采集 上面講述的遙測(cè)量采集其輸入量均為直流模擬電壓信號(hào)，還有數(shù)字信號(hào)沒有介紹。這類信號(hào)主要來(lái)源為一些指示儀表設(shè)備，這些設(shè)備將待測(cè)量經(jīng)過(guò)內(nèi)部電路轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。這類遙測(cè)量稱為數(shù)字化的遙測(cè)量。 數(shù)字化的遙測(cè)量采集電路類似于遙信采集電路，利用并行口或三態(tài)門直接對(duì)數(shù)字化的遙測(cè)量進(jìn)行讀數(shù)。但不同于遙信量中每一位只代表一個(gè)遙信對(duì)象的狀態(tài)，一個(gè)數(shù)字化遙測(cè)

30、量由多個(gè)BCD碼表示。另外，遙測(cè)量輸出多為空觸點(diǎn)，需外接輔助電源產(chǎn)生電信號(hào)。數(shù)字化遙測(cè)量輸出可能直接是電平信號(hào)，此時(shí)不能接輔助電源，可串一電阻驅(qū)動(dòng)光電耦合器的發(fā)光二極管。2.3遙測(cè)信息的處理v數(shù)字濾波 輸入到遙測(cè)量采集系統(tǒng)的模擬直流電壓都是來(lái)自各類變送器和傳感器，這些有用的信號(hào)中?；祀s有各種頻率的干擾信號(hào)。因此遙測(cè)量采集的輸入端通常加人RC低通濾波器來(lái)抑制某些干擾信號(hào)。但RC濾波器不易實(shí)現(xiàn)對(duì)低頻干擾信號(hào)的抑制，所以數(shù)字濾波器被引入來(lái)彌補(bǔ)不足。 數(shù)字濾波就是在計(jì)算機(jī)中用一定的計(jì)算方法對(duì)輸入信號(hào)的量化數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)學(xué)處理，減少干擾在有用信號(hào)中的比重，提高信號(hào)的真實(shí)性。這是一種軟件方法，對(duì)數(shù)字濾波算法的

31、選擇，濾波系數(shù)的調(diào)整有很大靈活性。下面我們將介紹幾種常見濾波方法。v一階遞歸濾波 濾波公式 YK=XK+A（YK-1-XK） 式中 XK新采樣的數(shù)據(jù) YK-1前一次的濾波輸出 YK這一次的濾波輸出 A濾波系數(shù) 濾波系數(shù)A= 式中T采樣周期 數(shù)字濾波器時(shí)間常數(shù)，為達(dá)到最佳的濾 波效果， 值的選取應(yīng)根據(jù)實(shí)際系統(tǒng)而定，不斷改變 其值，使低頻周期性噪聲減至最低或全部消除，這 時(shí)的 值為系統(tǒng)的最佳濾波系數(shù)。 此濾波公式是一迭代公式，其初值為Y0=X0，A的取值范圍為0A1，A的值決定了濾波輸出是重視本次采樣還是重視以前的采樣，當(dāng)A=0時(shí)不進(jìn)行濾波用公式做濾波處理會(huì)造成輸出與輸入信號(hào)間的相位滯后，故稱一階

32、滯后濾波。v限幅濾波法 對(duì)于緩慢變化的量，如溫度、水位等，根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)確定出兩次采樣輸入信號(hào)幅值可能出現(xiàn)的最大偏差Y，通過(guò)程序判斷確定本次濾波輸出。判斷依據(jù)如下： 若XK-YK-1 Y，則YK=XK； 若XK-YK-1 Y，則YK=YK-1。 此法對(duì)濾去脈沖性干擾十分有效。v算術(shù)平均濾波法 將N個(gè)采樣值相加，然后取其算術(shù)平均值作為本次濾波輸出值，計(jì)算公式如下： 式中 YK第K次濾波輸出值 Xi第i次采樣值 N采樣次數(shù)此法可有效消除隨機(jī)誤差，對(duì)周期性等振幅干擾也有較明顯的濾波效果。v遞推平均濾波法： 在存儲(chǔ)器中開辟一能存儲(chǔ)N個(gè)數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)，該緩沖區(qū)采用先進(jìn)先出的方法刷新數(shù)據(jù)，使緩沖區(qū)中存放的始終

33、是最新的N個(gè)數(shù)據(jù)，再采用算數(shù)平均法計(jì)算，即 式中 YK第K次濾波輸出值 Xk-i從第k次向前遞推i次的采樣值 N遞推平均項(xiàng)數(shù) 采樣過(guò)程中，往往遇到尖脈沖干擾，這種干擾常使個(gè)別采樣數(shù)據(jù)遠(yuǎn)離真實(shí)值。如果直接用上式計(jì)算就會(huì)將失真數(shù)據(jù)帶入濾波輸出結(jié)果中。因此在求平均值前，先剔除最大值和最小值，再對(duì)余下N-2數(shù)據(jù)求平均，這樣既濾去了脈沖干擾，又濾去了隨機(jī)干擾。這樣對(duì)上式做一定修改，就可得到防脈沖干擾遞推平均濾波方法。NiiXNYk11101NiikkXNY|211, 0110|110，Nik，N，ikikkXMINXMAXXNYNiv中位值濾波法 將N個(gè)采樣數(shù)據(jù)按大小順序排列，取其中間的值作為濾波輸出值

34、。v死區(qū)計(jì)算 遠(yuǎn)動(dòng)裝置中遙測(cè)量的采集工作總是不斷的循環(huán)進(jìn)行，并需要將遙測(cè)數(shù)據(jù)上送至調(diào)度中心。這些遙測(cè)量并不是隨時(shí)都在變化，而大多數(shù)遙測(cè)量在某一時(shí)間內(nèi)變化是緩慢的。如果將這些微小的變化不停送往調(diào)度中心，會(huì)增加各環(huán)節(jié)的負(fù)擔(dān)，同時(shí)對(duì)調(diào)度運(yùn)行人員觀測(cè)運(yùn)行狀態(tài)也無(wú)益。 如果在遙測(cè)量處理中加入死區(qū)計(jì)算，則可有效解決上述問題。死區(qū)計(jì)算是對(duì)連續(xù)變化的模擬量規(guī)定一腳小的變化范圍。當(dāng)模擬量在這個(gè)規(guī)定的范圍內(nèi)變化時(shí)，認(rèn)為該模擬量沒有變化，這個(gè)期間的模擬量的值用原值表示，這個(gè)規(guī)定的范圍稱為死區(qū)。 圖2-16給出死區(qū)計(jì)算示意圖 t0時(shí)刻，u=u0 ；設(shè)死區(qū)為2u，當(dāng)|u1-u0|0時(shí)，A輸出信號(hào)幅值為正電源電壓+E；當(dāng)

35、u2時(shí)，相位連續(xù)FSK信號(hào)的帶寬與相位不連續(xù)的FSK信號(hào)基本相同；當(dāng)h1.5時(shí)，相位連續(xù)FSK信號(hào)的帶寬小于相位不連續(xù)FSK帶寬；當(dāng)h2相位連續(xù)FSK1.5fb2.5fb3fb(2+h)fb相位不連續(xù)FSK(2+h)fb(2+h)fb(2+h)fb(2+h)fbASK PSK2fb2fb2fb2fb表4-14.3二進(jìn)制移頻鍵控v二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)的產(chǎn)生 二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)分：相位不連續(xù)的2FSK信號(hào)、相位連續(xù)的2FSK信號(hào)。前者用頻率鍵控法產(chǎn)生，后者用直接調(diào)頻法產(chǎn)生。 圖4-8是用頻率鍵控法產(chǎn)生相位不連續(xù)的2FSK信號(hào)原理圖。圖中有兩門門f1反相f2或門數(shù)字信號(hào)SFSK(t)圖4-8個(gè)獨(dú)立的振

36、蕩器，輸出信號(hào)頻率為f1、f2。二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)以互非的狀態(tài)加在兩個(gè)門電路上，使其任何時(shí)候都只有一個(gè)振蕩器的信號(hào)從或門輸出。 圖4-9是用直接調(diào)頻法產(chǎn)生相位連續(xù)的2FSK信號(hào)原理圖。它是利用二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)去控制LC振蕩器中的鍵控開關(guān)，使電容C或者并接到振蕩器回路的兩端，從而改變振蕩器輸出信號(hào)的頻率。 數(shù)字信號(hào)為0時(shí)，鍵控開關(guān)斷開，LC振蕩頻率為 LCC控鍵開關(guān)數(shù)字信號(hào) SFSK(t)圖4-9LCf211當(dāng)數(shù)字信號(hào)為1時(shí)，鍵控開關(guān)接通，電容C并接入振蕩回路，此時(shí)LC振蕩器回路為 在調(diào)頻法中，除了采用LC振蕩器外，還可以用數(shù)字式調(diào)頻電路產(chǎn)生相位連續(xù)的FSK信號(hào)。如圖4-10。)(212CClf固 定

37、分頻器數(shù)字信號(hào)可 變分頻器晶 振圖4-10 晶體振蕩器輸出穩(wěn)定的頻率為f的振蕩信號(hào)；可變分頻器的分頻系數(shù)隨數(shù)字信號(hào)的改變而變化，在數(shù)字信號(hào)分別取0、1時(shí)，可變分頻器的輸出分別為f/N1和f/N2兩中不同頻率信號(hào)；固定分頻器的作用是對(duì)可變分頻器輸出再分頻N次，最后得到頻率為f/N1N和f/N2N的FSK信號(hào)。v二進(jìn)制移頻鍵控的調(diào)制原理 圖4-11是二進(jìn)制移頻鍵控（2FSK）的調(diào)制器原理圖?？勺兎诸l器，當(dāng)數(shù)字信號(hào)為1時(shí)，對(duì)振蕩器輸出完成N1分頻；當(dāng)數(shù)字信號(hào)為0時(shí)，對(duì)振蕩器完成N2分頻。分頻器，分頻系數(shù)固定為N，減小可變分頻器輸出的鍵控調(diào)頻信號(hào)的相位不連續(xù)。放大器，通過(guò)調(diào)節(jié)可使輸出達(dá)到合適的電平輸出

38、數(shù)值。晶振可 變分頻器分頻器低通濾波器放大器阻抗匹配變壓器阻抗匹配變壓器圖4-11阻抗匹配器，使調(diào)制器的輸出阻抗和線路阻抗相匹配。放大器后分兩路輸出，可滿足一發(fā)二收系統(tǒng)的需要。v二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)的解調(diào) 數(shù)字調(diào)頻信號(hào)的解調(diào)分：相干解調(diào)、非相干解調(diào)。據(jù)FSK信號(hào)特點(diǎn)，采用非相干解調(diào)。1.鑒頻法 原理框圖如圖4-12。接收帶通濾波器限幅器帶通濾波器1帶通濾波器2包絡(luò)檢波器1包絡(luò)檢波器2比較器數(shù)字信號(hào)2FSK信號(hào)鑒頻器f1 u1 u2f2圖4-12接收帶通濾波器，用來(lái)限制接收信號(hào)頻帶以外的噪聲，其帶寬的選擇要保證接收信號(hào)的主要頻率成分都能通過(guò)。限幅器，去除移頻鍵控信號(hào)在傳輸過(guò)程中產(chǎn)生的寄生調(diào)幅。限幅

39、后的兩個(gè)帶通濾波器其中心頻率為f1和f2。包絡(luò)檢波器，將帶通濾波器輸出信號(hào)的包絡(luò)檢出。比較器，比較兩個(gè)包絡(luò)檢波器的輸出u1、u2，以判定數(shù)字信號(hào)的狀態(tài)。2.過(guò)零檢測(cè)法 正弦波每個(gè)周期有兩個(gè)過(guò)零點(diǎn)，因此單位時(shí)間內(nèi)正弦信號(hào)經(jīng)過(guò)零點(diǎn)的次數(shù)可以用來(lái)衡量該信號(hào)頻率的高低。移頻鍵控信號(hào)的過(guò)零點(diǎn)數(shù)隨載頻頻率的變化而不同，故檢測(cè)出FSK信號(hào)的過(guò)零點(diǎn)數(shù)便可以得到頻率的差異，從而還原成數(shù)字信號(hào)。 過(guò)零點(diǎn)檢測(cè)法原理圖如圖4-13。限幅器微分電路整流電路單穩(wěn)電路低通濾波器判決器數(shù)字信號(hào)2FSK信號(hào)圖4-13(a) 原理圖abcdefg限幅器，將FSK信號(hào)轉(zhuǎn)換成矩形脈沖。矩形脈沖經(jīng)微分和整流，使矩形脈沖頻率頻率正好是F

40、SK每秒過(guò)零點(diǎn)數(shù)。單穩(wěn)電路經(jīng)脈沖觸發(fā)，輸出矩形脈沖頻率為FSK信號(hào)的兩倍。低通濾波器，截止頻率低于單穩(wěn)輸出矩形脈沖頻率。于是輸出矩形脈沖序列直流分量。判決器，正確取決判決電平(取在低通濾波器輸出兩個(gè)不同直流分量的中間)，判決0和1。abcdefg101ttttttt圖4-13(b) 原理圖中各點(diǎn)波形3.差分檢波法 原理方框圖如圖4-14。帶通濾波器延遲相乘低通濾波器y(t)g(t)x(t)2FSK信號(hào))(tx圖4-14 輸入2FSK信號(hào)可表示為x(t)經(jīng)延遲后，乘法器輸出 ，在此不做計(jì)算。y(t)再經(jīng)低通濾波器，濾除高頻，輸出如果讓 當(dāng)0、1碼元對(duì)應(yīng)兩頻率之間偏移較小時(shí)， 數(shù)字信號(hào)頻率偏移載波

41、振蕩器中心頻率cctAtx)cos()()(cos()(tAtxc)()()(txtxty)cos(2)(2cAtgsin2)(,2/2AtgctAtg2)(, 12由此見，低通濾波器輸出的數(shù)字基帶信號(hào)幅度代表數(shù)字信號(hào)的頻率偏移 成正比，達(dá)到解調(diào)目的。v二進(jìn)制移頻鍵控的解調(diào)器 圖4-15是用過(guò)零檢測(cè)法對(duì)2FSK信號(hào)實(shí)現(xiàn)解調(diào)的調(diào)制解調(diào)器原理框圖。、阻抗匹配變壓器放大器帶通濾波器可變放大器過(guò)零檢測(cè)低電平告警控制器2FSK信號(hào)數(shù)字基帶信號(hào)圖4-15阻抗匹配變壓器，使輸入阻抗實(shí)現(xiàn)與線路的匹配。過(guò)零檢測(cè)，如圖4-13。低電平告警回路通過(guò)控制器，控制過(guò)零檢測(cè)回路的輸出。4.4移相鍵控v二進(jìn)制絕對(duì)移相鍵控的

42、產(chǎn)生1.直接調(diào)相法 用數(shù)字基帶信號(hào)去鍵控同一個(gè)振蕩器輸出載波的相位。雙極性基帶信號(hào)載波輸入輸出 如圖4-16示用環(huán)行調(diào)制器產(chǎn)生2PSK信號(hào)。用雙極性數(shù)字基帶脈沖信號(hào)控制環(huán)形調(diào)制器中的二極管開關(guān)，使V1、V2、V3、V4的導(dǎo)通與截止隨數(shù)字基帶信號(hào)的極性改變而變化。便可得到與載波振蕩信號(hào)同相或相位相差180的絕對(duì)移相控制信號(hào)。圖4-162.相位選擇法 根據(jù)數(shù)字基帶信號(hào)不同取值，從多個(gè)不同相位的載波振蕩中，選取相應(yīng)的載波振蕩信號(hào)。 圖4-17是用雙極性數(shù)字基帶信號(hào)，快速鍵控相位差180的兩個(gè)載波振蕩，從而產(chǎn)生2PSK原理圖。載頻振蕩器移相器兀雙極性基帶信號(hào)S2PSK(t)圖4-17v二進(jìn)制相對(duì)移相鍵

43、控的產(chǎn)生 二進(jìn)制相對(duì)移相電路如圖4-18。為了得到二進(jìn)制相對(duì)移相信號(hào)，通常先將二進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)變?yōu)椴罘执a，然后再用雙極性差分碼做調(diào)制信號(hào)對(duì)載波進(jìn)行決對(duì)調(diào)相，得到2DPSK信號(hào)。 圖4-19是實(shí)現(xiàn)差分碼變換的一種電路。當(dāng)絕對(duì)碼輸入1碼元時(shí)，時(shí)鐘CP作用計(jì)數(shù)器一次，即計(jì)數(shù)器的輸出相對(duì)碼改變一次碼元狀態(tài)。當(dāng)絕對(duì)碼輸入為0時(shí)，計(jì)數(shù)器不計(jì)數(shù)。 相對(duì)碼元Y(t)與絕對(duì)碼元序列X(t)之間滿足差分碼變換電路相對(duì)移相電路絕對(duì)碼X(t)相對(duì)碼Y(t)2DPSK載波信號(hào)圖4-18 Q計(jì)數(shù)器&絕對(duì)碼CP相對(duì)碼圖4-19iiixyy 1v二進(jìn)制相對(duì)移相信號(hào)的解調(diào)1.極性比較法 將接收的2DPSK信號(hào)與參考載波進(jìn)行相

44、位比較，先恢復(fù)出相對(duì)碼。然后進(jìn)行差分碼的的反變換，把相對(duì)碼還原成絕對(duì)碼，得到原來(lái)的絕對(duì)碼基帶信號(hào)。 原理圖如圖4-20乘法器載波提取積分器判決器延時(shí)T2DPSK信號(hào)X(t)Y(t)YiYi-1圖4-20 圖中從2DPSK信號(hào)恢復(fù)相對(duì)碼Y(t)的過(guò)程，就是絕對(duì)移相的相干解調(diào)過(guò)程。最后由差分碼反變換電路完成相對(duì)碼到絕對(duì)碼的變換，還原X(t)。 載波提取可采用被頻-分頻法，框圖和波形見圖4-21。把接收到的調(diào)相波us(t)全波整流后，得到輸出電壓ui(t)。如果采用中心頻率為兩倍載頻的窄帶濾波器，可以提取倍頻分量uj(t)。再利用二分頻電路對(duì)倍頻分量進(jìn)行分頻，便得到需要的載波uk(t)。由于二分頻電

45、路開始工作時(shí)的初始狀態(tài)可能為0也可能為1，所以提取到的載波也分兩種uk0(t)、uk1(t)。 提取到載波后，可以通過(guò)比較接收到的2DPSK信號(hào)和載波信號(hào)的相位，來(lái)確定2DPSK信號(hào)代表1還是0。全波整流窄帶濾波器二分頻電路us(t)ui(t)uj(t)uk(t)us(t)ui(t)uj(t)uk0(t)tttttuk1(t)圖4-21(a)(b) 相位的比較在相位上通過(guò)乘法器、積分器和判決器完成。見圖4-22。帶通濾波器限幅放大器乘法器積分器判決器載波提取電路Y(t)2DPSKus(t)uk(t)接收到的2DPSK信號(hào)首先經(jīng)過(guò)帶通濾波器和限幅放大器得到矩形波us(t)。用倍頻-分頻法提取到的

46、載波uk(t)也是矩形波。兩者在乘法器中通過(guò)同或的邏輯運(yùn)算實(shí)現(xiàn)了兩波形的相乘us(t) uk(t)。 積分器在每個(gè)碼元寬度T的時(shí)間內(nèi)，對(duì)乘法器的輸出進(jìn)行積分運(yùn)算，并在積分結(jié)束后對(duì)積分器清零，以準(zhǔn)備對(duì)下一碼元寬度的時(shí)間T進(jìn)行積分。 按照發(fā)端 的差分碼變換式，接收端解調(diào)時(shí)的差分碼反變換電路將相對(duì)碼Y(t)送入延時(shí)電路，延時(shí)一碼元時(shí)間T后輸出yi-1，再將它與未經(jīng)延時(shí)的yi進(jìn)行異或，便得到 ，從而恢復(fù)X(t)。圖4-22iiiyyx 1iiixyy 12.相位比較法 原理，直接將接收到的前后碼元所對(duì)應(yīng)的調(diào)相波進(jìn)行相位比較。 圖4-23是相位比較法的原理框圖和波形圖。乘法器低通濾波器采樣判決器延時(shí)s(

47、t)s(t-T)x(t)x(t)s(t-T)s(t)0 1 1 0 0 1 0 0s(t)ttttts(t)s(t-T)s(t-T)x(t)x(t)圖4-23(a)(b)4.5常用遠(yuǎn)動(dòng)信道v架空明線或電纜 在專用有線信道中，遠(yuǎn)動(dòng)信號(hào)以脈沖的幅值、極性或交流電的頻率在架空明線或電纜中傳送。 v電力線載波信道 電力線是電路系統(tǒng)傳輸電能的通道，以傳輸電力為主要目的的高壓輸電線路上，采用高頻信號(hào)傳輸信息的信道。 圖4-24畫出了遠(yuǎn)動(dòng)信號(hào)與載波電話復(fù)用電力載波信到時(shí)的傳輸系統(tǒng)框圖。帶通濾波器放大器帶通濾波器調(diào)制器放大器帶通濾波器調(diào)制器低通濾波器高通濾波器調(diào)制器帶通濾波器解調(diào)器放大器解調(diào)器低通濾波器低通濾

48、波器高通濾波器解調(diào)器0.33.4Hz12kHz1216kHz遠(yuǎn)動(dòng)信號(hào)結(jié)合濾波器312319kHz300kHz電話4kHz遠(yuǎn)動(dòng)信號(hào)阻波器耦合電容器300kHz電話圖4-24 采用電力線載波通信時(shí)，是高壓線路本身被用來(lái)傳輸高頻電流，所以在高壓電網(wǎng)中建立有高頻通信電路。 阻波器對(duì)傳輸?shù)母哳l通信電流具有高阻性，而對(duì)高壓網(wǎng)電流呈現(xiàn)最小阻抗，從而可以將高頻通信電流引向所希望的方向。 通信裝置與高壓線相接的位置配置結(jié)合濾波器和耦合電容器，以建立和高頻耦合、構(gòu)成高頻信號(hào)的通路。 結(jié)合濾波器可以實(shí)現(xiàn)高壓線與電力線載波裝置高頻電纜間的阻抗匹配。v光纖信道1.光纖與電纜 光纖是利用全反射原理進(jìn)行光的傳導(dǎo)的。 為了構(gòu)

49、成實(shí)用的傳輸線路，需要將光纖制成電纜。把用塑料進(jìn)行過(guò)一次涂覆并根據(jù)需要增加了緩沖層的光纖再次第二次涂覆，可以得到光纖芯線。把需要芯線數(shù)集中起來(lái)形成纜芯，最后通過(guò)擠外護(hù)套便制成光纜。2.光纖通信 光纖是以光波為載波，光纖為傳輸介質(zhì)的通信方式。原理框圖如圖4-25。電端機(jī)的輸出信號(hào)經(jīng)光電轉(zhuǎn)換器件，光信號(hào)耦合到光纖，并沿光纖向接收端傳導(dǎo)。在接收端再經(jīng)光電轉(zhuǎn)換器件將光信號(hào)恢復(fù)為電信號(hào)并送電端機(jī)。電端機(jī)電光轉(zhuǎn)換光電轉(zhuǎn)換電端機(jī)光纜圖4-253.光纖數(shù)字通信系統(tǒng) 光纖通信分，模擬通信以模擬電信號(hào)對(duì)光源的光強(qiáng)進(jìn)行調(diào)制， 得到光強(qiáng)隨模擬電信號(hào)變化的模擬光信號(hào)。 數(shù)字通信以數(shù)字脈沖電信號(hào)對(duì)光源的光強(qiáng)進(jìn)行調(diào) 制，得

50、到數(shù)字光信號(hào)，即光脈沖信號(hào)。 光纖數(shù)字通信系統(tǒng)一般是指以傳送數(shù)字話音為主的光纖通信系統(tǒng)，如圖4-26示。 PCM終端PCM復(fù)用光端機(jī)光中繼器光端機(jī)PCM復(fù)用PCM終端圖4-26 PCM終端，將連續(xù)信號(hào)的采樣值變成數(shù)字信號(hào)，也可以完成它的逆變換。包括對(duì)模擬量的采樣、量化、編碼和譯碼及濾波輸出。 數(shù)字復(fù)用設(shè)備，把低次群的數(shù)字信號(hào)復(fù)接成高次群的數(shù)字信號(hào)，也可完成其逆過(guò)程。 光端機(jī)，實(shí)現(xiàn)電-光變換和光-電變換。 光中繼器，完成兩個(gè)方向的光-電變換和電-光變換。v微波信道 微波通信屬無(wú)線通信，無(wú)線通信是利用無(wú)線電波以自由空間為信道來(lái)傳輸信號(hào)。進(jìn)行無(wú)線通信時(shí)，發(fā)信端需要把待傳信號(hào)轉(zhuǎn)換成無(wú)線電信號(hào)，依靠無(wú)線

51、電波在空間傳播。收信端再將無(wú)線電信號(hào)還原成發(fā)信端所傳信號(hào)。 電力系統(tǒng)無(wú)線通信主要采用微波中繼通信，分為模擬微波通信和數(shù)字微波通信兩類。圖4-27是數(shù)字微波通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。 端站指微波線路的起始站和終端站結(jié)構(gòu)如圖4-28。端站中繼站樞紐站端站用戶用戶用戶用戶圖4-27復(fù)用設(shè)備用戶中頻調(diào)制發(fā)信機(jī)發(fā)射復(fù)用設(shè)備用戶解調(diào)收信機(jī)接收?qǐng)D4-28 中繼站，接收一個(gè)站發(fā)射來(lái)的微波信號(hào)，經(jīng)放大、整形等處理后再向另一個(gè)站發(fā)出去。 樞紐站，設(shè)置在沿線需要上下話路的大中城市的電信樓內(nèi)，其設(shè)備組成相當(dāng)于兩個(gè)端站背對(duì)背連接在一起。第五章 遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)v第一節(jié) 遠(yuǎn)動(dòng)終端的硬件結(jié)構(gòu)v第二節(jié) 遠(yuǎn)動(dòng)終端的軟件結(jié)構(gòu)v第三節(jié) 系統(tǒng)復(fù)位及

52、故障自檢v第四節(jié) 遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)主站v第五節(jié) 變電站綜合自動(dòng)化5.1遠(yuǎn)動(dòng)終端的硬件結(jié)構(gòu)v存儲(chǔ)器的擴(kuò)展 以8031為例來(lái)說(shuō)明存儲(chǔ)器的擴(kuò)展方法。8031P0.0P0.7 ALEP2.0P2.7 EA PSEN RD WR74LS373D07 Q07G E27256#1D07 A014CE OE 27565#2D07A014CE OE 162256#1D07A014CE OE WE 62256#2D07A014CE OE WE D07A07 A015A815A15A15158 815815A151A15158圖5-1 圖5-1中，給出了一8031存儲(chǔ)器擴(kuò)展的例子。圖中，27256為32K可擦除程序只讀存儲(chǔ)

53、器EPROM。62256為32K數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM，2片27256和2片62256構(gòu)成64K的程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元。由于8031的的8位數(shù)據(jù)線和低8位地址線采用分時(shí)復(fù)用方式，因此用74LS373八位鎖存器，在8031地址鎖存信號(hào)ALE的控制下，把低8位分離出來(lái)。PSEN是程序指令的讀取信號(hào)，RD和WR是外部數(shù)據(jù)的讀寫信號(hào)。就程序空間而言，第一片27256的地址范圍為0000H7FFFH，第二片62256的地址范圍為8000HFFFFH。就數(shù)據(jù)空間而言，第一片62256的地址范圍為0000H7FFFH，第二片62256的范圍地址為8000HFFFFH。v串行通信接口v ES-232-C、RS-422

54、-A、RS-485接口 串行通信器件用TTL電平表示串行數(shù)據(jù)。 EIA RS-232-C是異步串行通信中應(yīng)用最廣的標(biāo)準(zhǔn)總線，適用于數(shù)據(jù)終端設(shè)備和數(shù)據(jù)電路終端設(shè)備之間的接口。 RS-232-C的邏輯0電平規(guī)定為+3+25V，邏輯1電平為-3-25V，因此TTL信號(hào)與RS-232-C信號(hào)的連接必須經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換，常用的電平之間的芯片 為MC1488和MC1489，其引腳定義如圖5-2(a)、(b)。UEE 1 14 UCC INA 2 13 IND1OUTA 3 12 IND2 INB1 4 11 OUTD INB2 5 10 INC1OUTB 6 9 INC2 GND 7 8 OUTC1&INA 1

55、14 UCC響應(yīng)控制A 2 13 IND OUTA 3 12 響應(yīng)控制D INB 4 11 OUTD 響應(yīng)控制B 5 10 INC OUTB 6 9 響應(yīng)控制C GND 7 8 OUTC1111圖5-2(a) MC1488圖5-2(b) MC1489 RS-232-C接口電平轉(zhuǎn)換電路如圖5-2(c)。1/4MC1488 14 2 311/4MC1489 14 1 31-12V(-15V)-12V(+15V)+5V7721TTL電平數(shù)據(jù)輸出RS-232-C電平圖5-2(c) 若進(jìn)一步提高傳送速率和傳送距離，可采用RS-422-A和RS-485標(biāo)準(zhǔn)接口。ES-232-C、RS-422-A、RS-4

56、85的邏輯狀態(tài)電平見表5-1。信號(hào)狀態(tài)RS-232-CRS-422-ARS-4850 發(fā)送+3+25VDC+2+6VDC+1.5+6VDC0 接收+3+25VDC+0.2+7VDC+0.2+12VDC1 發(fā)送-3-25VDC-2-6VDC-1.5-6VDC1 接收-3-25VDC-0.2-7VDC-0.2-7VDC表5-1 串行通信的TTL電平信號(hào)與RS-422-A、RS-485接口，同樣需要做電平轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換器如圖5-3。 1A 1 16 UCC 1Y 2 15 4A 1Z 3 14 4Y 1，2EN 4 13 4Z 2Z 5 12 3，4EN 2Y 6 11 3Z 2A 7 10 3Y GN

57、D 8 9 3A 1B 1 16 UCC 1A 2 15 4B 1Y 3 14 4A 1，2EN 4 13 4Y 2Y 5 12 3，4EN 2A 6 11 3Y 2B 7 10 3A GND 8 9 3B 引腳圖YZAENYAENB邏輯圖 SN74174有四組驅(qū)動(dòng)器，A為輸入端，輸入TTL電平；Y、Z為平衡差分輸入端；EN為使能端。當(dāng)EN為低電平時(shí)，輸出為高阻狀態(tài)。1，2EN控制1、2組驅(qū)動(dòng)器使能；3，4EN控制3，4組驅(qū)動(dòng)器使能。SN75174SN75175圖5-3v多機(jī)通信1. 前置機(jī)與多臺(tái)RTU的通信 結(jié)構(gòu)示意圖如圖5-4。RTU1MODEM上、下行通信MODEM串口1 、 、前置機(jī)

58、、 串口n RTUnMODEM上、下行通信MODEM圖5-42. 多CPU遠(yuǎn)動(dòng)終端的數(shù)據(jù)通信 如圖5-5，多機(jī)并行數(shù)據(jù)通信，將遠(yuǎn)動(dòng)終端的功能劃分為若干個(gè)模塊，各模塊由一塊獨(dú)立的CPU管理。 圖5-5(a)中，板譯碼電路需要提供三個(gè)I/O口地址。一個(gè)作為低8位地址口，控制低8位地址鎖存器；一個(gè)作為高8位地址口，控制高8位地址鎖存器。圖5-5(b)中，板譯碼電路只利用16位地址總線中的高5位產(chǎn)生一譯碼信號(hào)選通2K字節(jié)的雙口RAM，低11位地址總線、8位數(shù)據(jù)總線以及控制總線與雙口RAM直接相連。主CPU模板板譯碼電路低8位地址鎖存器高8位地址鎖存器8位數(shù)據(jù)雙向緩沖2K字節(jié)雙口RAM第n個(gè)從CPU模板

59、16 AB8 DB2 CB8382主CPU模板板譯碼電路16 AB8 DB2 CB2K字節(jié)雙口RAM51182第n個(gè)從CPU模板 圖5-5(a) I/O口訪問圖5-5(b) 內(nèi)存空間訪問 作為分布式的多CPU遠(yuǎn)動(dòng)終端，其機(jī)間用通信多采用RS-422-A或RS-485串行通信方式。用RS-422-A構(gòu)成的典型通信網(wǎng)絡(luò)為四線全雙工網(wǎng)絡(luò)，如圖5-6。TRRxDjRTxDRxDTTxDjGNDRRxDiTxDiTGNDiGNDi從j從i 主RS-422-A圖5-6用RS-485構(gòu)成典型通信網(wǎng)絡(luò)為雙線半雙工網(wǎng)絡(luò)，如圖5-7。TRTxD收/發(fā)控制RxDGND Rt RtRTRxDi收/發(fā)控制TxDiGND

60、iRRxDiT收/發(fā)控制TxDiGNDj主 從i 從j圖5-75.2遠(yuǎn)動(dòng)終端的軟件結(jié)構(gòu)v模板的功能軟件 根據(jù)遠(yuǎn)動(dòng)終端的功能要求，建立了完成各種功能的特殊模板，如遙信輸入模板、遙測(cè)輸入模板等。個(gè)功能模板功能軟件雖不同，總體結(jié)構(gòu)大致相同，如圖5-7。上電/復(fù)位系統(tǒng)初始化主循環(huán)體多個(gè)中斷服務(wù)程序圖5-71.遙信輸入軟件 軟件結(jié)構(gòu)如圖5-8。 主循環(huán)體中，主要完成遙信狀態(tài)采集、比較、組裝等任務(wù)。為消除或減小干擾，應(yīng)連續(xù)對(duì)信息狀態(tài)采集若干次。在軟件中，還有實(shí)時(shí)時(shí)鐘中斷服務(wù)程序，為遙信變位提供從毫秒到年的時(shí)標(biāo)。 若采用并行總線連接方式，遙信模板可以產(chǎn)生變位中斷源信號(hào)，向主模板申請(qǐng)中斷。上電/復(fù)位CPU初始