微機(jī)保護(hù)的硬件原理

章微機(jī)保護(hù)的硬件原理節(jié)概述

1.微機(jī)保護(hù)的硬件系統(tǒng)包括以下三部分：數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（或稱(chēng)模擬量輸入系統(tǒng)）：包括電壓形成、采樣保持、多路開(kāi)關(guān)及數(shù)模轉(zhuǎn)換。微型機(jī)（或微處理器）主系統(tǒng)：包括微處理器、程序存儲(chǔ)器（ROM）、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）、定時(shí)器、并串接口等。開(kāi)關(guān)量輸入輸出系統(tǒng)：由微型機(jī)的并行接口、光電隔離器件及有觸點(diǎn)的中間繼電器等組成。完成保護(hù)需要的外部觸點(diǎn)接入、出口跳閘、人機(jī)對(duì)話(huà)等功能。

圖1－1示出了微機(jī)保護(hù)硬件構(gòu)成框圖微機(jī)保護(hù)的硬件原理共64頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第1頁(yè)!節(jié)概述圖1－1微機(jī)保護(hù)硬件構(gòu)成框圖微機(jī)保護(hù)的硬件原理共64頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第2頁(yè)!節(jié)概述2.微機(jī)保護(hù)用硬件特點(diǎn)集成微處理器（MPU）、只讀存儲(chǔ)器(ROM)、隨即存取存儲(chǔ)器(RAM)、定時(shí)器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(AD)、并行接口(PIO)、閃存單元(FLASH)、數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)、通信接口等多種功能集成在一個(gè)芯片內(nèi)的單片機(jī)系統(tǒng)。把所有總線(xiàn)連同單片機(jī)都集成在一個(gè)芯片內(nèi)的總線(xiàn)不出片技術(shù)。不區(qū)分微機(jī)、單片機(jī)、微處理器微機(jī)保護(hù)的硬件原理共64頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第3頁(yè)!適應(yīng)繼電保護(hù)特點(diǎn)要求模擬量設(shè)置應(yīng)滿(mǎn)足繼電保護(hù)功能要求為準(zhǔn)則典型的高壓線(xiàn)路保護(hù)需要：三相電流、零序電流；三相電壓、線(xiàn)路側(cè)線(xiàn)間電壓；典型的三繞組變壓器差動(dòng)保護(hù)需要：每一繞組側(cè)的三相電流

因此，微機(jī)保護(hù)是一個(gè)多模擬量輸入系統(tǒng)章微機(jī)保護(hù)的硬件原理微機(jī)保護(hù)的硬件原理共64頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第4頁(yè)!變換器電壓變換器用于將一次電壓變換成微機(jī)保護(hù)模數(shù)轉(zhuǎn)換（AD）用的電壓，普通變壓器原理。電流變換器：用于電流－電流－電壓用于將一次電流變換成微機(jī)保護(hù)模數(shù)轉(zhuǎn)換（AD）用的電壓。普通變壓器原理，把電流變換成電流，再把一個(gè)小電阻并聯(lián)在該變壓器的二次側(cè)，形成電壓。要求該變壓器的鐵心不飽和。第二節(jié)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)微機(jī)保護(hù)的硬件原理共64頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第5頁(yè)!第二節(jié)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

它的鐵心帶有氣隙、具有三個(gè)繞組的變壓器。由于存在氣隙，勵(lì)磁電抗數(shù)值很小，相對(duì)而言很大的二次負(fù)載阻抗可忽略不及，故一次電流全部作為勵(lì)磁電流。此時(shí)有以下關(guān)系：總體效果相當(dāng)于微機(jī)保護(hù)的硬件原理共64頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第6頁(yè)!2－2采樣保持電路和模擬低通濾波器采樣保持電路的作用及原理定義：采樣保持電路（S/H,SamplingandHolding）是在極短時(shí)間內(nèi)測(cè)量模擬量在該時(shí)刻的瞬時(shí)值，并在模擬－數(shù)字轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換的期間保持輸出不變的一個(gè)電路第二節(jié)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)微機(jī)保護(hù)的硬件原理共64頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第7頁(yè)!第二節(jié)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)圖1－3采樣保持電路及工作過(guò)程微機(jī)保護(hù)的硬件原理共64頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第8頁(yè)!第二節(jié)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)對(duì)采樣保持電路的要求Ch上的電壓按照一定的精度跟蹤Usr，跟蹤時(shí)間盡量短，以適應(yīng)最小采樣寬度要求Tc保持時(shí)間要長(zhǎng)，通常用下降率來(lái)表示保持能力模擬開(kāi)關(guān)的動(dòng)作延時(shí)、閉合電阻和開(kāi)斷時(shí)的漏電流要小

前兩個(gè)指標(biāo)取決于阻抗變換器和保持電容的性能，就捕獲而言，越小越好；就保持而言越大越好。一般來(lái)講，要求快速捕獲，采樣周期短，電容要小一些；慢速捕獲，采樣周期長(zhǎng)，電容大一些，穩(wěn)定性好，抗雜散電容影響能力強(qiáng)。微機(jī)保護(hù)的硬件原理共64頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第9頁(yè)!第二節(jié)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采樣頻率的選擇和模擬低通濾波器的應(yīng)用等步長(zhǎng)采樣和變步長(zhǎng)采樣

對(duì)于電網(wǎng)頻率波動(dòng)小，采樣精度要求不是很高的場(chǎng)合，常采用等步長(zhǎng)采樣對(duì)于電網(wǎng)頻率波動(dòng)大，采樣精度要求高的場(chǎng)合，需要變步長(zhǎng)采樣，變步長(zhǎng)的采樣間隔時(shí)間（采樣脈沖發(fā)出時(shí)間）要隨時(shí)調(diào)整采樣定理

被采樣信號(hào)的頻率最高不超過(guò)1/2采樣頻率，否則會(huì)造成頻譜混疊。合適的保護(hù)采樣頻率選擇

高采樣頻率要求CPU的處理和運(yùn)算速度快；低采樣頻率可能會(huì)造成頻率混疊，因?yàn)殡娏ο到y(tǒng)故障后的電壓電流是一個(gè)寬頻譜信號(hào)。微機(jī)保護(hù)的硬件原理共64頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第10頁(yè)!第二節(jié)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)前置低通濾波器的設(shè)置濾波器是一種能使有用頻率信號(hào)通過(guò)，同時(shí)擬制無(wú)用頻率信號(hào)的電路。低通濾波器是只讓低于截至頻率通過(guò)的濾波器。前置低通濾波器又稱(chēng)為抗混疊濾波器，廣泛應(yīng)用于各種消費(fèi)、控制電路中的采樣電路前，濾除高于2倍采樣頻率的信號(hào)，因此截至頻率被設(shè)置為1/2fs。低通濾波器可以采用有源的、也可以采用無(wú)源的。無(wú)源濾波器構(gòu)成簡(jiǎn)單，但電阻和電容回路對(duì)信號(hào)有衰減作用，并會(huì)帶來(lái)時(shí)間延遲，僅適用于對(duì)速度和性能要求不高的微機(jī)保護(hù)有源濾波器抗沖擊干擾能力差，但濾波性能好。性能越好的濾波器延時(shí)越長(zhǎng)，造成信號(hào)不同步的可能性越大。繼電保護(hù)常常采用普通的一階（最高二階的有源或無(wú)源）濾波器來(lái)限制接近工頻分量的諧波信息混進(jìn)來(lái)！微機(jī)保護(hù)的硬件原理共64頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第11頁(yè)!第二節(jié)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)圖1－6二階無(wú)源低通濾波器微機(jī)保護(hù)的硬件原理共64頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第12頁(yè)!第二節(jié)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成：包括選擇接通路數(shù)的二進(jìn)制譯碼電路和多路電子開(kāi)關(guān)。二進(jìn)制譯碼電路決定哪個(gè)電子開(kāi)關(guān)接通——接入相應(yīng)的待轉(zhuǎn)換模擬量多路電子開(kāi)關(guān)起分?jǐn)嗥渌芈范鴥H僅接通待轉(zhuǎn)換的哪一路模擬量作用16路多路轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)例A0～A3是路數(shù)選擇線(xiàn)接CPU，控制哪一路選通A1～A16是模擬量入AS1～AS16是電子開(kāi)關(guān)En是始能端圖1－716路多路轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)微機(jī)保護(hù)的硬件原理共64頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第13頁(yè)!第二節(jié)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器的一般原理

將輸入的模擬量Usr相對(duì)于模擬參考量UR經(jīng)編碼電路轉(zhuǎn)換成數(shù)字量D輸出

D可以表示為

B1～Bn均為二進(jìn)制碼。微機(jī)保護(hù)的硬件原理共64頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第14頁(yè)!第二節(jié)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

電子開(kāi)關(guān)K0～K3分別受4位輸入數(shù)字量B1～B4的控制。在某位為零時(shí)，開(kāi)關(guān)合向左側(cè)，即接地；為1時(shí)，合向右側(cè)，即接運(yùn)放反相輸入端。流向運(yùn)算放大器反相輸入端的總電流反映了4位輸入數(shù)字量的大小，經(jīng)帶有負(fù)反饋電阻的放大器放大后變換成電壓輸出。圖中的特殊網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和參數(shù)選擇使得各個(gè)電子開(kāi)關(guān)所接通的回路具有不同的“權(quán)”值。

所以，運(yùn)放輸入電流為微機(jī)保護(hù)的硬件原理共64頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第15頁(yè)!第二節(jié)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)逐次逼近式模數(shù)轉(zhuǎn)換器原理

將一待轉(zhuǎn)換的模擬輸入信號(hào)Uin與一推測(cè)信號(hào)Ui相比較，根據(jù)推測(cè)信號(hào)大于還是小于輸入信號(hào)來(lái)決定是增大還是減小該推測(cè)信號(hào)，直至逼近輸入信號(hào)為止。推測(cè)信號(hào)由D/A轉(zhuǎn)換器的輸出獲得。

圖1－9模數(shù)轉(zhuǎn)換器原理說(shuō)明圖說(shuō)明圖微機(jī)保護(hù)的硬件原理共64頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第16頁(yè)!章微機(jī)保護(hù)硬件原理小結(jié)簡(jiǎn)介了微機(jī)保護(hù)基本硬件組成介紹了電壓形成回路介紹了采樣保持電路介紹了多路轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)介紹了逐次逼近式模數(shù)轉(zhuǎn)換器原理習(xí)題寫(xiě)出逐次逼近式模數(shù)轉(zhuǎn)換器工作原理和過(guò)程

微機(jī)保護(hù)的硬件原理共64頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第17頁(yè)!第二節(jié)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)波形溢出微機(jī)保護(hù)的硬件原理共64頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第18頁(yè)!第二節(jié)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)2－5VFC型數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)VFC-VoltageFrequencyConverter,電壓頻率轉(zhuǎn)換器經(jīng)電壓形成回路后，經(jīng)過(guò)VFC，將模擬電壓變換為脈沖信號(hào)，由計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)。這樣在采樣間隔內(nèi)的計(jì)數(shù)值就與采樣對(duì)象的積分值成比例。實(shí)現(xiàn)了模數(shù)轉(zhuǎn)換。微機(jī)保護(hù)的硬件原理共64頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第19頁(yè)!第二節(jié)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)前提微機(jī)保護(hù)的硬件原理共64頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第20頁(yè)!第二節(jié)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)微機(jī)保護(hù)的硬件原理共64頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第21頁(yè)!第二節(jié)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

因此，電壓和頻率成正比，對(duì)脈沖個(gè)數(shù)計(jì)數(shù)得到電壓求和（積分）微機(jī)保護(hù)的硬件原理共64頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第22頁(yè)!第二節(jié)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)交流輸入信號(hào)工作原理首先增加一個(gè)正偏置，把信號(hào)變?yōu)閱螛O性。正偏置電流取為I偏＝ IR/2＝ER/2RR,這時(shí)最大交流輸入變?yōu)槲C(jī)保護(hù)的硬件原理共64頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第23頁(yè)!第二節(jié)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（2）當(dāng)To消失后，電子開(kāi)關(guān)接回地微機(jī)保護(hù)的硬件原理共64頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第24頁(yè)!第二節(jié)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)微機(jī)保護(hù)的硬件原理共64頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第25頁(yè)!第二節(jié)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)微機(jī)保護(hù)的硬件原理共64頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第26頁(yè)!第三節(jié)開(kāi)關(guān)量輸入及輸出回路光電耦合器把發(fā)光器件（發(fā)光二極管）和光敏器件（受光導(dǎo)通）組合，可以實(shí)現(xiàn)光媒介的電信號(hào)傳變，這種器件被稱(chēng)為光電耦合器光隔離器光傳感器光敏集成塊常見(jiàn)光隔離器，二極管型、三極管型、達(dá)林頓型晶閘管型，驅(qū)動(dòng)功率大小區(qū)分微機(jī)保護(hù)的硬件原理共64頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第27頁(yè)!第三節(jié)開(kāi)關(guān)量輸入及輸出回路開(kāi)關(guān)量輸出回路保護(hù)的跳閘出口、本地信號(hào)和中央信號(hào)一般由并行輸出口、邏輯與非門(mén)、光電隔離器、有接點(diǎn)的繼電器組成微機(jī)保護(hù)的硬件原理共64頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第28頁(yè)!第三節(jié)開(kāi)關(guān)量輸入及輸出回路K1為常閉接點(diǎn)（線(xiàn)圈不帶電狀況下閉合），是一個(gè)閉鎖告警信號(hào)K2、K3、K4、KN為常開(kāi)接點(diǎn)（線(xiàn)圈不帶電狀況下打開(kāi)）K2是故障啟動(dòng)信號(hào)K3、K4是跳閘出口接點(diǎn)V1～V5是光隔出口接點(diǎn)出口條件1）無(wú)告警信號(hào)2）啟動(dòng)繼電器動(dòng)作出口繼電器所在光隔導(dǎo)通－計(jì)算機(jī)輸出跳閘信號(hào)微機(jī)保護(hù)的硬件原理共64頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第29頁(yè)!第四節(jié)DSP技術(shù)的應(yīng)用DSP－數(shù)字信號(hào)處理器（Digitalsignalprocessor）是專(zhuān)用數(shù)字信號(hào)處理器芯片。特別用于執(zhí)行快速運(yùn)算內(nèi)部采用哈佛結(jié)構(gòu)，存儲(chǔ)空間分為兩個(gè)：數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和程序存儲(chǔ)器。允許同時(shí)訪(fǎng)問(wèn)。獨(dú)立的硬件乘法器。微機(jī)保護(hù)的硬件原理共64頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第30頁(yè)!第五節(jié)網(wǎng)絡(luò)化硬件電路微機(jī)保護(hù)的硬件原理共64頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第31頁(yè)!第五節(jié)網(wǎng)絡(luò)化硬件電路當(dāng)傳遞“0”信號(hào)時(shí)，差分電壓差大；當(dāng)傳遞“1”信號(hào)時(shí)，差分電壓差低。差分電壓高低取決于如下電路微機(jī)保護(hù)的硬件原理共64頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第32頁(yè)!第五節(jié)網(wǎng)絡(luò)化硬件電路采用非破壞性總線(xiàn)仲裁技術(shù)當(dāng)幾個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)送00，01，10，11時(shí)，首先00，01，0電平被接受；然后再發(fā)送00，01，第二位是0的通路被選中不同的節(jié)點(diǎn)按照設(shè)定好的優(yōu)先級(jí)工作二進(jìn)制表示時(shí)，數(shù)值越小，優(yōu)先級(jí)越高5－4網(wǎng)絡(luò)化硬件結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)多CPU、多任務(wù)協(xié)調(diào)工作，可靠性高擴(kuò)展性好升級(jí)方便微機(jī)保護(hù)的硬件原理共64頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第33頁(yè)!第二節(jié)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)為模數(shù)轉(zhuǎn)換（AD）做準(zhǔn)備、轉(zhuǎn)換模擬量為數(shù)字量適應(yīng)電力系統(tǒng)故障信號(hào)特點(diǎn)頻譜分布寬廣：從直流、衰減直流、工頻基波分量到各次諧波（最高到數(shù)百千赫茲）在內(nèi)的暫態(tài)信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍寬廣：從正常運(yùn)行的幾十安培到短路狀態(tài)下的幾萬(wàn)安培甚至幾十萬(wàn)安培章微機(jī)保護(hù)的硬件原理微機(jī)保護(hù)的硬件原理共64頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第34頁(yè)!2－1電壓形成回路要求繼電保護(hù)所使用的電壓、電流都是來(lái)自于電壓互感器（100伏、線(xiàn)間電壓）和電流互感器（額定電流5安或1安，短路電流100安）把100伏左右的電壓變換為適合AD轉(zhuǎn)換需要的正負(fù)2.5伏、正負(fù)5伏、正負(fù)10伏的電壓；把小于1安～100安的電流變換為適合AD轉(zhuǎn)換需要的正負(fù)2.5伏、正負(fù)5伏、正負(fù)10伏的電壓第二節(jié)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)微機(jī)保護(hù)的硬件原理共64頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第35頁(yè)!第二節(jié)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)電抗變壓器：用于直接獲取電壓

它的原理結(jié)構(gòu)、原理圖及等值電路如圖1－2所示

圖1－2電抗變壓器的原理結(jié)構(gòu)與等值電路圖微機(jī)保護(hù)的硬件原理共64頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第36頁(yè)!

因此電抗變能夠?qū)⒁淮坞娏鞯幕ǚ至砍杀壤剞D(zhuǎn)換成二次側(cè)電壓。但放大了諧波分量，阻止了直流和低頻分量。嚴(yán)格講是失真變換。電流變換器和電抗變壓器的比較電流變換器能夠不失真地變換電流成為電壓，但是在出現(xiàn)非周期分量、衰減直流分量時(shí)，容易飽和，線(xiàn)性度差，動(dòng)態(tài)范圍小電抗變壓器具有阻止直流、放大諧波的作用，因此當(dāng)一次波形為非正弦時(shí)，二次將發(fā)生嚴(yán)重畸變。但是它的動(dòng)態(tài)范圍寬廣、鐵心不易飽和、具有移相作用。在某些場(chǎng)合下還是有用的。第二節(jié)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)微機(jī)保護(hù)的硬件原理共64頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第37頁(yè)!組成：它由電子模擬開(kāi)關(guān)AS、保持電容器及兩個(gè)阻抗變換器組成。Ch的作用是記憶AS閉合時(shí)刻的電壓，并在AS打開(kāi)后保持該電壓。阻抗變換器I在Ch端提供低阻抗，使得Ch電壓建立迅速，而在輸入端呈現(xiàn)高阻抗，以盡量減少對(duì)輸入回路的影響；阻抗變換器11在Ch端提供高阻抗，使得Ch衰減緩慢，而在后邊呈現(xiàn)低阻抗以提高帶負(fù)載的能力。第二節(jié)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)微機(jī)保護(hù)的硬件原理共64頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第38頁(yè)!第二節(jié)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)工作過(guò)程：微機(jī)采樣定時(shí)器等間隔地產(chǎn)生采樣脈沖進(jìn)行采樣，得到采樣信號(hào)，采樣后信號(hào)在下次采樣脈沖到來(lái)之前應(yīng)保持不變，形成穩(wěn)定的階梯狀采樣保持信號(hào)，等待A/D轉(zhuǎn)換。微機(jī)保護(hù)的硬件原理共64頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第39頁(yè)!第二節(jié)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)圖1－4采樣保持電路的性能與電容Ch的關(guān)系曲線(xiàn)1－保持下降率2－保持跳變誤差3－0.1％誤差的截獲時(shí)間4－充電速率5－頻帶例子：若取Ch為0.01uf，則保持下降率為2mV/S，微機(jī)保護(hù)采樣速率高于2mS，沒(méi)問(wèn)題；而截獲時(shí)間為20微妙，誤差相當(dāng)于工頻0.36度，也沒(méi)有問(wèn)題。但是對(duì)于高頻采集－行波采集就不行了?。⌒枰嵝训氖牵篊h經(jīng)常需要外接微機(jī)保護(hù)的硬件原理共64頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第40頁(yè)!第二節(jié)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)合適的保護(hù)采樣頻率選擇

如果考慮目前的繼電保護(hù)主要是基于工頻故障信息構(gòu)成的，那么，高頻故障信息應(yīng)該/可以濾除，這樣將降低對(duì)CPU和采樣速率的要求。目前微機(jī)保護(hù)普遍采用600Hz（1.667毫秒）、1kHz（1毫秒）、1.8kHz（0.55毫秒）的采樣頻率，它們都能夠滿(mǎn)足工頻故障信息和3次、5次諧波的采樣和分辨要求。但是高于300Hz、500Hz、900Hz的故障信號(hào)怎么辦呢？微機(jī)保護(hù)的硬件原理共64頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第41頁(yè)!第二節(jié)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)圖1－5二階無(wú)源低通濾波器微機(jī)保護(hù)的硬件原理共64頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第42頁(yè)!2－3模擬量多路轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)繼電保護(hù)需要多的模擬量數(shù)模轉(zhuǎn)換器是貴重的元器件電路布板希望少的芯片多路轉(zhuǎn)換器是一個(gè)理想的、經(jīng)常采用的芯片定義：是一個(gè)開(kāi)關(guān)電路；接入很多模擬量；僅僅把其中的一路送給數(shù)模轉(zhuǎn)換器去轉(zhuǎn)換。不同的模擬量通過(guò)“分時(shí)”方式完成模數(shù)轉(zhuǎn)換過(guò)程。第二節(jié)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)微機(jī)保護(hù)的硬件原理共64頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第43頁(yè)!2－4模數(shù)轉(zhuǎn)換器定義：是一個(gè)硬件電路，用于實(shí)現(xiàn)模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換，也稱(chēng)為A/D轉(zhuǎn)換器。它是把模擬量變成能讓計(jì)算機(jī)識(shí)別的數(shù)字量的橋梁。應(yīng)用范圍及其寬廣：隨時(shí)間連續(xù)變化的模擬量、需要計(jì)算機(jī)來(lái)處理的都必須經(jīng)過(guò)這個(gè)環(huán)節(jié)。像電壓、電流、溫度、壓力速度等分類(lèi)：直接型：直接把模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字代碼間接型：首先把模擬量轉(zhuǎn)換成某種變量（比如頻率），再轉(zhuǎn)換成數(shù)字代碼輸出第二節(jié)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)微機(jī)保護(hù)的硬件原理共64頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第44頁(yè)!第二節(jié)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)數(shù)模轉(zhuǎn)換器，D/A轉(zhuǎn)換器

數(shù)模轉(zhuǎn)換器的作用是將數(shù)字量經(jīng)解碼電路變成模擬電壓或電流輸出。每位數(shù)字量都有一定的權(quán)，不同的權(quán)就代表一個(gè)具體的數(shù)值。

圖1－84位數(shù)模轉(zhuǎn)換器說(shuō)明圖微機(jī)保護(hù)的硬件原理共64頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第45頁(yè)!第二節(jié)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)逐次逼近式模數(shù)轉(zhuǎn)換器原理

將一待轉(zhuǎn)換的模擬輸入信號(hào)Uin與一推測(cè)信號(hào)Ui相比較，根據(jù)推測(cè)信號(hào)大于還是小于輸入信號(hào)來(lái)決定是增大還是減小該推測(cè)信號(hào)，直至逼近輸入信號(hào)為止。推測(cè)信號(hào)由D/A轉(zhuǎn)換器的輸出獲得。

圖1－9模數(shù)轉(zhuǎn)換器原理說(shuō)明圖微機(jī)保護(hù)的硬件原理共64頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第46頁(yè)!第二節(jié)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)二分法：測(cè)試最大可能值，為1，DA偏小，有效；為0，偏大，置0。繼續(xù)AD的雙極性連接－抬起來(lái)，加偏置微機(jī)保護(hù)的硬件原理共64頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第47頁(yè)!第二節(jié)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)偏置結(jié)果－變成單極性微機(jī)保護(hù)的硬件原理共64頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第48頁(yè)!第二節(jié)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)微機(jī)保護(hù)對(duì)模數(shù)轉(zhuǎn)換器的要求轉(zhuǎn)換時(shí)間精度要求微機(jī)保護(hù)要承受100A電流，還要正確分辨10％額定電流（精工電流）－0.5安培。12位AD可以滿(mǎn)足要求。如采用16位更好微機(jī)保護(hù)的硬件原理共64頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第49頁(yè)!第二節(jié)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)VFC工作原理它是一個(gè)電路，由一個(gè)運(yùn)放、一個(gè)零電壓比較器、一個(gè)單穩(wěn)觸發(fā)器、一個(gè)電子開(kāi)關(guān)及電阻電容組成。微機(jī)保護(hù)的硬件原理共64頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第50頁(yè)!直流輸入信號(hào)工作原理輸入為0，電容器電壓為0，單穩(wěn)為0，電子開(kāi)關(guān)接地正直流信號(hào)時(shí)，IR＝0，Ic＝-Isr，Uc有變負(fù)的趨勢(shì)，這個(gè)變化被檢測(cè)，單穩(wěn)輸出正跳變并保持T0.電子開(kāi)關(guān)切換到-ER在T0期間，RR上有電流，電容電流發(fā)生了變化

Ic＝IR-Isr第二節(jié)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)微機(jī)保護(hù)的硬件原理共64頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第51頁(yè)!第二節(jié)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在To消失時(shí)刻Uc達(dá)最大值To消失后，電子開(kāi)關(guān)接回地。電容放電，放電電壓為到0時(shí)，再次被零電壓監(jiān)測(cè)器發(fā)現(xiàn)，單穩(wěn)狀態(tài)翻轉(zhuǎn)過(guò)零時(shí)對(duì)應(yīng)的時(shí)刻是t2周而復(fù)始，Uc

呈周期性變化，周期T是t2。微機(jī)保護(hù)的硬件原理共64頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第52頁(yè)!第二節(jié)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

微機(jī)保護(hù)的硬件原理共64頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第53頁(yè)!第二節(jié)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)綜合輸入信號(hào)為（1）在0～To期間是一上升的曲線(xiàn)微機(jī)保護(hù)的硬件原理共64頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的