變電站綜合自動化信息的測量和采集演示文稿

變電站綜合自動化信息的測量和采集演示文稿現(xiàn)在是1頁\一共有77頁\編輯于星期日優(yōu)選變電站綜合自動化信息的測量和采集Ppt河南理工大學(xué)電氣學(xué)院2現(xiàn)在是2頁\一共有77頁\編輯于星期日河南理工大學(xué)電氣學(xué)院3第二章變電站綜合自動化信息的測量和采集2.1變電站綜合自動化信息2.2變電站模擬量信息的變送器測量及采集2.3交流采樣技術(shù)及應(yīng)用2.4變壓器油溫的測量和采集2.5變電站狀態(tài)量信息的采集2.6變電站實時時鐘的建立和應(yīng)用現(xiàn)在是3頁\一共有77頁\編輯于星期日河南理工大學(xué)電氣學(xué)院4若想實現(xiàn)變電站綜合自動化，必須掌握變電站的運行狀況，即首先要測量出表征變電運行及設(shè)備工作狀態(tài)的信息。2.1變電站綜合自動化信息包括由模擬量、開關(guān)量、脈沖量以及設(shè)備狀態(tài)等?，F(xiàn)在是4頁\一共有77頁\編輯于星期日河南理工大學(xué)電氣學(xué)院5模擬量信息主要包括：

聯(lián)絡(luò)線的有功功率、無功功率和有功電能；線路及旁路的有功功率、無功功率和電流；不同電壓等級母線各段的線電壓及相電壓；三繞組變壓器三側(cè)或高壓、中壓側(cè)的有功功率、無功功率及電流，兩繞組變壓器兩側(cè)或高壓側(cè)的有功功率、無功功率及電流；直流母線的電壓；所用變低壓側(cè)電壓；母聯(lián)電流、分段電流、分支斷路器電流；出線的有功功率或電流；并聯(lián)補償裝置電流；變壓器上層油溫等。

2.1變電站綜合自動化信息現(xiàn)在是5頁\一共有77頁\編輯于星期日河南理工大學(xué)電氣學(xué)院6開關(guān)量信息主要包括：

變電站事故總信號；線路、母聯(lián)、旁路和分段斷路器位置信號；變壓器中性點接地隔離開關(guān)位置信號；線路及旁聯(lián)重合閘動作信號；變壓器的斷路器位置信號；線路及旁聯(lián)保護動作信號；樞紐母線保護動作信號；重要隔離開關(guān)位置信號；斷路器失靈保護動作信號；有關(guān)過壓、過負荷越限信號；有載調(diào)壓變壓器分接頭位置信號；變壓器保護動作總信號；斷路器事故跳閘總信號；直流系統(tǒng)接地信號；控制方式由遙控轉(zhuǎn)為當?shù)乜刂菩盘?；斷路器閉鎖信號等。2.1變電站綜合自動化信息現(xiàn)在是6頁\一共有77頁\編輯于星期日河南理工大學(xué)電氣學(xué)院7設(shè)備異常和故障預(yù)告信息主要包括：有關(guān)控制回路斷線總信號；有關(guān)操作機構(gòu)故障總信號；變壓器油溫過高、繞組溫度過高總信號；輕瓦斯動作信號；變壓器或變壓器調(diào)壓裝置油溫過低總信號；繼電保護系統(tǒng)故障總信號；距離保護閉鎖信號；高頻保護閉鎖信號；消防報警信號；大門打開信號；站內(nèi)UPS交流電源消失信號；通信線路故障信號等。

2.1變電站綜合自動化信息現(xiàn)在是7頁\一共有77頁\編輯于星期日河南理工大學(xué)電氣學(xué)院8變電站綜合自動化系統(tǒng)采集的數(shù)字量主要指系統(tǒng)頻率信號和電能脈沖信號，前者主要出現(xiàn)在保護和低頻減負荷裝置中，電能脈沖量則主要用于遠方對系統(tǒng)電能的計量。

2.1變電站綜合自動化信息現(xiàn)在是8頁\一共有77頁\編輯于星期日河南理工大學(xué)電氣學(xué)院9交流電壓U、交流電流I、有功功率P、無功功率Q、變壓器油溫T等U、I、P、Q可從變電站二次回路中取得信號，通過二次測量得到。測量方法：直流采樣（變送器）—均值、有效值交流采樣—瞬時值2.2模擬量的變送器測量及采集現(xiàn)在是9頁\一共有77頁\編輯于星期日河南理工大學(xué)電氣學(xué)院102.2模擬量的變送器測量及采集交流直流傳感器是能夠受規(guī)定的被測量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件或裝置的總稱，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。當傳感器的輸出為規(guī)定的標準信號時，則稱為變送器。在綜自系統(tǒng)中，主要有電流變送器、電壓變送器、三相有功功率變送器、三相無功功率變送器及溫度變送器等。從二次回路中獲取信號，通過電子變換電路，輸出與被測電氣量成正比的電流/電壓信號?，F(xiàn)在是10頁\一共有77頁\編輯于星期日河南理工大學(xué)電氣學(xué)院11插針式直流電壓傳感器交流電壓傳感器霍爾電流傳感器單相功率傳感器三相四線制有功功率傳感2.2模擬量的變送器測量及采集現(xiàn)在是11頁\一共有77頁\編輯于星期日河南理工大學(xué)電氣學(xué)院12交流電流的測量電流互感器電流變送器輸入電流測量機構(gòu)從交流電流到測量機構(gòu)的方框圖如下：兩級測量2.2模擬量的變送器測量及采集現(xiàn)在是12頁\一共有77頁\編輯于星期日河南理工大學(xué)電氣學(xué)院13電流變送器的基本原理：中間電流互感器將數(shù)安培的輸入電流按比例變換為毫安級的交流電流，經(jīng)過電阻R1轉(zhuǎn)換為交流電壓；精密交流、直流轉(zhuǎn)換電路將輸入信號變換為絕對值信號后，經(jīng)低通濾波成直流電壓信號全波整流；恒壓輸出電路實際上是一個電壓跟隨器，其輸出直流電壓既符合標準輸出范圍，又具有良好的電壓源特性（強帶載能力）；電壓/電流變換電路將直流電壓變換成直流電流，并具有良好的帶負載能力。2.2模擬量的變送器測量及采集現(xiàn)在是13頁\一共有77頁\編輯于星期日河南理工大學(xué)電氣學(xué)院14電流變送器的基本原理：2.2模擬量的變送器測量及采集測量交流電流采用的是有效值的平均值測量算法，輸出直流電壓U0與線路電流有效值I2成正比。

現(xiàn)在是14頁\一共有77頁\編輯于星期日河南理工大學(xué)電氣學(xué)院15霍爾電流變送器的基本原理：霍爾電流傳感器是應(yīng)用霍爾效應(yīng)和磁平衡原理開發(fā)的磁平衡式霍爾電流傳感器，能在電隔離條件下測量直流、交流、脈沖以及各種不規(guī)則波形的電流，且具有較寬的頻響特性，線性度高，輸出為電流信號?；魻栃?yīng)是磁電效應(yīng)的一種，當電流垂直于外磁場通過導(dǎo)體時，磁場會對導(dǎo)體中的電子產(chǎn)生一個垂直于電子運動方向上的的作用力（洛倫茲力），從而在導(dǎo)體的兩端產(chǎn)生電壓差。2.2模擬量的變送器測量及采集現(xiàn)在是15頁\一共有77頁\編輯于星期日河南理工大學(xué)電氣學(xué)院16霍爾電流變送器的基本原理：當原邊導(dǎo)線經(jīng)過電流傳感器時，原邊電流IP會產(chǎn)生磁力線，原邊磁力線集中在磁芯氣隙周圍，內(nèi)置在磁芯氣隙中的霍爾電片可產(chǎn)生和原邊磁力線成正比的，大小僅為幾毫伏的感應(yīng)電壓，通過后續(xù)電子電路可把這個微小的信號轉(zhuǎn)變成副邊電流IS

；其輸出計算式為：NP*IP=NS*IS

其中IP：初級電流，NP：初級匝數(shù)，IS：次級電流，NS：次級匝數(shù)。

2.2模擬量的變送器測量及采集現(xiàn)在是16頁\一共有77頁\編輯于星期日河南理工大學(xué)電氣學(xué)院17交流電壓的測量：

電壓互感器電壓變送器輸入電壓測量機構(gòu)從交流電壓到測量機構(gòu)的方框圖如下：2.2模擬量的變送器測量及采集現(xiàn)在是17頁\一共有77頁\編輯于星期日河南理工大學(xué)電氣學(xué)院18電壓變送器的結(jié)構(gòu)與電流變送器類似，差別在于輸入級采用的是中間電壓互感器，并省去電流轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷旱碾娮?。U0中間電壓互感器精密交、直流電路恒壓輸出電路恒流輸出電路u2I02.2模擬量的變送器測量及采集交流電壓的測量：

現(xiàn)在是18頁\一共有77頁\編輯于星期日河南理工大學(xué)電氣學(xué)院19三相功率的測量：功率變送器就是用來測量交流電路中有功功率和無功功率的儀器。

單相有功功率測量元件：有功功率是瞬間功率在一個周期內(nèi)的平均值，故有功功率也稱平均功率。若能從瞬間功率中去除其正弦分量，即能得到有功功率。

在交流電路中，單相有功功率P定義為：由瞬時功率的基本定義可變形為：2.2模擬量的變送器測量及采集瞬時功率是有功功率與正弦分量的代數(shù)和若從瞬時功率中去除其正弦分量，也就得到了有功功率現(xiàn)在是19頁\一共有77頁\編輯于星期日河南理工大學(xué)電氣學(xué)院20單相有功功率測量的原理圖：由一個模擬乘法器和低通濾波器組成。

模擬乘法器低通濾波器u(t)i(t)p(t)P模擬乘法器實現(xiàn)電壓u(t)和電流i(t)的乘積，從而構(gòu)成瞬間功率p(t)；低通濾波器濾去p(t)中的正弦分量。剩下直流分量UIcosφ，即為有功功率P。功率測量元件的輸出電壓與輸入二次功率的平均值成正比測量單相有功功率實際上主要采用模擬乘法器和低通濾波器兩個單元電路，其中模擬乘法器是其核心。單相功率傳感器2.2模擬量的變送器測量及采集現(xiàn)在是20頁\一共有77頁\編輯于星期日河南理工大學(xué)電氣學(xué)院21單相有功功率測量元件原理框圖如下所示：uy中間電流互感器模擬乘法器低通濾波器中間電壓互感器i2RU0uuxu02.2模擬量的變送器測量及采集現(xiàn)在是21頁\一共有77頁\編輯于星期日河南理工大學(xué)電氣學(xué)院22三相有功功率變送器：

三相功率定義：P=3UPIPcosφ,Q=3UPIPsinφ

三相有功功率變送器由單相有功功率元件構(gòu)成。根據(jù)三相電路的特點，按功率變送器含有有功功率元件的個數(shù)不同，三相有功功率變送器有單元件式、兩元件式、三元件式等幾種。其中：單元件式三相有功功率變送器適用于電壓對稱、負載平衡的對稱三相電路功率測量；兩元件式三相有功功率變送器適用于三相三線制系統(tǒng)中三相功率的測量；三元件式三相有功功率變送器適用于零序電流不為零的三相四線制系統(tǒng)中三相有功功率的測量。

2.2模擬量的變送器測量及采集三相功率變送器輸出電壓與被測線路三相功率成正比

現(xiàn)在是22頁\一共有77頁\編輯于星期日河南理工大學(xué)電氣學(xué)院23三相有功功率變送器：

三相四線制有功功率傳感器三相四線制無功功率傳感器三相四線制功率因數(shù)傳感器三相三線制有功功率傳感器三相三線制無功功率傳感器三相三線制功率因數(shù)傳感器2.2模擬量的變送器測量及采集現(xiàn)在是23頁\一共有77頁\編輯于星期日河南理工大學(xué)電氣學(xué)院24直流采樣技術(shù)是從二次回路中獲取信號，通過電子變換電路，輸出與某電氣量成正比的直流模擬信號，其缺點有：第一、每個變送器只能測取一個或兩個電氣量，變電站中必須使用較多的變送器，投資大、占用空間大；第二、變送器輸出的模擬信號是濾波后的平均值，不能反應(yīng)實際的波形變化情況；第三、這些電量變送器都是電力互感器二次回路的負載，接入變送器越多，二次回路負載越重，互感器的實際變換誤差就越大。

2.2交流采樣技術(shù)及其應(yīng)用現(xiàn)在是24頁\一共有77頁\編輯于星期日河南理工大學(xué)電氣學(xué)院25交流采樣技術(shù)，就是通過對互感器二次回路中的交流電壓信號和交流電流信號直接采樣（瞬時值）。根據(jù)一組采樣值，通過對其模/數(shù)變換將其變換為數(shù)字量，再對數(shù)字量進行計算，從而獲得電壓、電流、功率、電能等電氣量值。2.3交流采樣技術(shù)及其應(yīng)用優(yōu)點是可以由同一組采樣得到的數(shù)字量得到多個計算結(jié)果，并能提高計算精度，在需要反應(yīng)實際波形的地方更有直流采樣不可替代的優(yōu)點。

采樣（保持）A/D轉(zhuǎn)換計算（算法）現(xiàn)在是25頁\一共有77頁\編輯于星期日河南理工大學(xué)電氣學(xué)院262.3交流采樣技術(shù)及其應(yīng)用對一個信號采樣就是測取該信號的瞬時值，可由一個采樣器來完成。工作原理：采樣器按定時或不定時的方式將開關(guān)瞬間接通，使輸入的連續(xù)信號

f(t)

轉(zhuǎn)變?yōu)殡x散信號

f*(t)輸出。設(shè)采樣開關(guān)按周期Ts瞬間接通，則采樣得到的離散信號為：

采樣主要目的是為了使之易于處理或借助更好的工具對其進行處理。信號經(jīng)過采樣后，不應(yīng)改變原始連續(xù)信號所包含的本質(zhì)特性。采樣得到的離散信號f*(t)能夠完全復(fù)現(xiàn)（重構(gòu)）f(t)的所有本質(zhì)信息。（不失真采樣）從直觀上來看，采樣周期越短，即采樣頻率越高，fh(t)越接近f(t)。

一、采樣及采樣頻率的確定現(xiàn)在是26頁\一共有77頁\編輯于星期日河南理工大學(xué)電氣學(xué)院27香農(nóng)采樣定理：為了對連續(xù)信號f(t)進行不失真的采樣，采樣頻率ωs應(yīng)不低于f(t)所包含最高頻率ωmax的兩倍。頻率混疊(aliasing):以采樣頻率fs對一個信號進行采樣時，信號中大于fs/2的頻率成分將對稱的映射到fs/2以下的頻帶中，并且和fs/2以下的原有頻率成分疊加起來，使得復(fù)原信號失真。2.3交流采樣技術(shù)及其應(yīng)用現(xiàn)在是27頁\一共有77頁\編輯于星期日河南理工大學(xué)電氣學(xué)院282.3交流采樣技術(shù)及其應(yīng)用采樣定理是選擇采樣頻率的理論依據(jù)在實際應(yīng)用中，采樣頻率總要選得比已知被采樣信號最高頻率高兩倍以上。采樣交流工頻信號時，采樣頻率一般為工頻的8~10倍及以上，以便使信號中3~5次諧波分量在采樣信號中反映出來。頻率混疊是數(shù)字信號處理中的特有現(xiàn)象，是數(shù)字信號處理中離散采樣引起的。

現(xiàn)在是28頁\一共有77頁\編輯于星期日河南理工大學(xué)電氣學(xué)院29二、電氣量交流采樣算法：交流電壓、電流的有效值U和I的公式為：2.3交流采樣技術(shù)及其應(yīng)用有效值的計算主要包括兩個部分，即積分運算和開方運算1、有效值算法2、三相有功功率算法3、三相無功功率算法4、電能量的計算方法設(shè)f(t)是一個周期信號，其周期為T，最大值為Am，則f(t)的有效值A(chǔ)為：

現(xiàn)在是29頁\一共有77頁\編輯于星期日河南理工大學(xué)電氣學(xué)院302.3交流采樣技術(shù)及其應(yīng)用在計算機中，運算的對象是離散的數(shù)字量。因此，計算機的積分運算必須離散化。積分的幾何意義：曲線包圍面積若用寬為Δt

、高為f2(kΔt)

的矩形脈沖面積f2(kΔt)Δt近似相應(yīng)時間寬度內(nèi)f2(t)與時間軸圍成的面積，有：將積分區(qū)間[0,T]等分為N個子區(qū)間，每個子區(qū)間Δt＝T/N，即在時刻kΔt

時的被積函數(shù)值就是f2(kΔt)

fk＝f2(kΔt)，可由f(t)在一個周期內(nèi)等間隔采樣得到連續(xù)積分運算離散化現(xiàn)在是30頁\一共有77頁\編輯于星期日河南理工大學(xué)電氣學(xué)院312.3交流采樣技術(shù)及其應(yīng)用f(t)為標準正弦信號時，在積分離散化過程中，N取多大才能使上式成為嚴格的等式呢？當N≧3時，正弦信號在一個周期內(nèi)的方均值與經(jīng)過N等分離散化的方均值相等。連續(xù)積分離散化等式現(xiàn)在是31頁\一共有77頁\編輯于星期日河南理工大學(xué)電氣學(xué)院32如果f(t)是正弦交流電壓或正弦交流電流：則當N≧3時，有：uk、ik為電壓、電流在一周期內(nèi)N次采樣中的第k次采樣值。2.3交流采樣技術(shù)及其應(yīng)用若采樣信號是線電壓或線電流，則按公式計算得到的就是線電壓和線電流；若采樣的信號是相電壓或相電流，則按公式得到的就是相電壓或相電流。結(jié)論：現(xiàn)在是32頁\一共有77頁\編輯于星期日河南理工大學(xué)電氣學(xué)院332、三相有功功率的算法：<2.1>三相三線制電路有功功率的算法三相負載的瞬時功率都等于各相功率之和，有：2.1.1>已知各相電壓、相電流，三相有功功率的算法為：將連續(xù)積分運算離散化，可得三相有功功率的算法為：2.3交流采樣技術(shù)及其應(yīng)用現(xiàn)在是33頁\一共有77頁\編輯于星期日河南理工大學(xué)電氣學(xué)院342.3交流采樣技術(shù)及其應(yīng)用對于三相對稱電路：若考慮到：僅需測量兩相相電壓或相電流現(xiàn)在是34頁\一共有77頁\編輯于星期日河南理工大學(xué)電氣學(xué)院352.1.2>已知相關(guān)線電壓或相電流，三相有功功率的算法：三相三線制中，考慮三相電流的瞬時值之和為0，由此可以推出其三相有功功率的公式為：將連續(xù)積分運算離散化，可得三相有功功率的算法為：同理可得：2.3交流采樣技術(shù)及其應(yīng)用<2.1>三相三線制電路有功功率的算法現(xiàn)在是35頁\一共有77頁\編輯于星期日河南理工大學(xué)電氣學(xué)院36在三相四線制電路中，設(shè)中性線電流為IN，且有iA+iB+iC＝iN三相負載的瞬時功率p仍然等于各相瞬時功率的代數(shù)和，即：上式也可以寫成以下三種表述方式：2.3交流采樣技術(shù)及其應(yīng)用<2.2>三相四線制電路有功功率的算法其離散化后三相有功功率的計算公式為：現(xiàn)在是36頁\一共有77頁\編輯于星期日河南理工大學(xué)電氣學(xué)院37在單相交流電路中，無功功率Q的定義為：Q＝UIsinφ

在三相電路中，三相無功功率Q應(yīng)是各相無功功率的代數(shù)和，即：與三相有功功率算法相對應(yīng)，可推出三相無功功率的離散計算公式如下：2.3交流采樣技術(shù)及其應(yīng)用3、三相無功功率的算法：iA(k+N/4)為第k+N/4次電流采樣值；當k+N/4大于N時，iA(k+N/4)取為iA(k－3N/4)現(xiàn)在是37頁\一共有77頁\編輯于星期日河南理工大學(xué)電氣學(xué)院38在對稱三相電路中，按三相無功功率的定義和900跨相法可構(gòu)造出下列三相無功功率的算法，即：2.3交流采樣技術(shù)及其應(yīng)用現(xiàn)在是38頁\一共有77頁\編輯于星期日河南理工大學(xué)電氣學(xué)院39在交流采樣技術(shù)中，電能量W的計算比較簡單。根據(jù)定義有：M－電能計量時間起點至?xí)r刻t經(jīng)過的正弦信號周期數(shù)，即MT<t<(M+1)TP(k)－第k個周期內(nèi)的平均功率。由于電力系統(tǒng)線路的電壓或電流的周期隨時間會發(fā)生波動，因此電能量計算公式應(yīng)改為：2.3交流采樣技術(shù)及其應(yīng)用4、電能量的計算算法：現(xiàn)在是39頁\一共有77頁\編輯于星期日河南理工大學(xué)電氣學(xué)院40三、交流采樣的硬件與軟件概述：單片微機A/D轉(zhuǎn)換器多路模擬開關(guān)采樣/保持器多路模擬開關(guān)中間電壓互感器、中間電流互感器頻率跟蹤二次電壓、電流信號…………2.3交流采樣技術(shù)及其應(yīng)用1、交流采樣硬件：

在變電站綜合自動化系統(tǒng)中，交流采樣裝置一般由單片微機為核心的硬件構(gòu)成。它由中間電壓互感器、中間電流互感器、多路模擬開關(guān)、采樣/保持器、A/D轉(zhuǎn)換器、單片微機以及頻率跟蹤等電路組成?，F(xiàn)在是40頁\一共有77頁\編輯于星期日河南理工大學(xué)電氣學(xué)院411、交流采樣硬件：2.3交流采樣技術(shù)及其應(yīng)用(2)采樣保持器：采樣保持器是在邏輯電平控制下，處于“采樣”或“保持”兩種狀態(tài)的電路器件。在采樣狀態(tài)下，輸出跟隨輸入的變化而變化；在保持狀態(tài)下，輸出等于輸入保持狀態(tài)時輸入的瞬時值。它由電子模擬開關(guān)AS、保持電容器Ch及兩個阻抗變換器組成。Ch的作用是記憶AS閉合時刻的電壓，并在AS打開后保持該電壓。(1)信號選擇：交流采樣信號取自二次回路。多路模擬開關(guān)的功能是根據(jù)輸入的地址信號，選擇其中的一路作為輸出信號。阻抗變換器I提供低阻抗，使得Ch電壓建立迅速；阻抗變換器II提供高阻抗，使得Ch衰減緩慢?，F(xiàn)在是41頁\一共有77頁\編輯于星期日河南理工大學(xué)電氣學(xué)院42(3)A/D轉(zhuǎn)換器：是將輸入模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字量的器件。其主要的特性有：量化誤差與分辨率、轉(zhuǎn)換精度、轉(zhuǎn)換時間。2.3交流采樣技術(shù)及其應(yīng)用現(xiàn)在是42頁\一共有77頁\編輯于星期日河南理工大學(xué)電氣學(xué)院43(1)多條線路輪換采樣：2.3交流采樣技術(shù)及其應(yīng)用2、幾個需要考慮的問題：(2)交流采樣的同時性：(3)交流采樣的等間隔性：需要測量各條進線、出線及變壓器上的U、I采用輪換的方式分時對每條線路采樣，N個周期多路模擬開關(guān)按照功率的定義，一條線路上的交流電壓、電流的采樣應(yīng)當同時測取。同時性的實現(xiàn)一般用采樣保持器來完成。按相電壓、相電流測取功率，至少需6個采樣/保持器；線電壓、線電流，需要4個每個模擬量通道都使用一個A/D？交流信號的頻率隨時間變化，因此采樣頻率應(yīng)隨之變化頻率跟蹤現(xiàn)在是43頁\一共有77頁\編輯于星期日河南理工大學(xué)電氣學(xué)院443、交流采樣軟件概述：2.3交流采樣技術(shù)及其應(yīng)用主要包括兩個部分：一是交流信號的采樣控制軟件；二是交流采樣數(shù)據(jù)的處理軟件?，F(xiàn)在是44頁\一共有77頁\編輯于星期日河南理工大學(xué)電氣學(xué)院45交流信號采樣控制是在A/D中斷服務(wù)程序中完成的。保護現(xiàn)場讀入A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果同一時刻采樣的A/D結(jié)束一周采樣全部結(jié)束恢復(fù)現(xiàn)場返回選擇下一信號啟動A/D轉(zhuǎn)換發(fā)送下一條線路采樣地址建立本次采樣結(jié)束標志YYNN2.3交流采樣技術(shù)及其應(yīng)用A/D中斷服務(wù)程序框圖：現(xiàn)在是45頁\一共有77頁\編輯于星期日河南理工大學(xué)電氣學(xué)院46采樣數(shù)據(jù)處理軟件是將采樣數(shù)據(jù)經(jīng)格式變換、計算等處理，轉(zhuǎn)換成適合于遠傳和當?shù)乇O(jiān)視的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。其中包括：數(shù)據(jù)預(yù)處理；將數(shù)據(jù)按公式進行電氣量計算；標度變換；將電氣量進行二－十進制轉(zhuǎn)換等。數(shù)據(jù)處理入口數(shù)據(jù)預(yù)處理按公式計算U、I、P、Q、W系統(tǒng)變換越限判別格式變換返回2.3交流采樣技術(shù)及其應(yīng)用現(xiàn)在是46頁\一共有77頁\編輯于星期日河南理工大學(xué)電氣學(xué)院47變電站綜合自動化所需要采集的溫度量包括：變壓器油溫、變電站控制室溫度等。測溫常用的元件（傳感器）有：熱電偶、熱電阻、熱敏電阻等，在變電站中由于溫度范圍不高，常用的測溫器件有熱電阻和熱敏電阻。

鎧裝熱電偶裝配式熱電阻熱敏電阻2.4變壓器油溫的測量和采集現(xiàn)在是47頁\一共有77頁\編輯于星期日河南理工大學(xué)電氣學(xué)院482.4變壓器油溫的測量和采集兩種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體A和B組合成閉合回路，若導(dǎo)體A和B的連接處溫度不同（設(shè)T＞T0），則在此閉合回路中就有電流產(chǎn)生，也就是說回路中有電動勢存在。1>熱電偶測溫原理是熱電效應(yīng)：熱電偶原理圖TT0AB熱端冷端兩種導(dǎo)體組成的回路稱為“熱電偶”，這兩種導(dǎo)體稱為“熱電極”，產(chǎn)生的電動勢則稱為“熱電動勢”。這種現(xiàn)象早在1821年首先由西拜克（See-back）發(fā)現(xiàn),所以又稱西拜克效應(yīng)?，F(xiàn)在是48頁\一共有77頁\編輯于星期日河南理工大學(xué)電氣學(xué)院492.4變壓器油溫的測量和采集熱電偶傳感器特點：熱電偶是一種有源傳感器，測量時不需外加電源，使用十分方便結(jié)構(gòu)簡單，測量范圍寬：測溫范圍-50℃－1600℃，通常用來測量300℃以上的高溫。目前工業(yè)上常用的有四種標準化熱電偶1.鉑銠10-鉑(S型）2.鎳鉻-考銅(E型)3.鎳鉻-鎳鋁(K型)4.鉑銠30-鉑銠6（B型）現(xiàn)在是49頁\一共有77頁\編輯于星期日河南理工大學(xué)電氣學(xué)院50

1．鉑—鉑銠熱電偶(S型)

正極：鉑銠合金絲,用90％鉑和10％銠(重量比)冶煉而成。負極：鉑絲。測量溫度：長期：1300℃、短期：1600℃。特點材料性能穩(wěn)定，測量準確度較高；可做成標準熱電偶或基準熱電偶。用途：實驗室或校驗其它熱電偶。測量溫度較高，一般用來測量1000℃以上高溫。在高溫還原性氣體中（如氣體中含CO、H2等）易被侵蝕，需用保護套管。材料屬貴金屬，成本較高。2.4變壓器油溫的測量和采集現(xiàn)在是50頁\一共有77頁\編輯于星期日河南理工大學(xué)電氣學(xué)院51

2．鎳鉻—鎳硅(鎳鋁)熱電偶(K型)正極：鎳鉻合金(用88.4～89.7％鎳、9～10％鉻，0.6％硅，0.3％錳，0.4～0.7％鈷冶煉而成)。負極：鎳硅合金(用95.7～97％鎳,2～3％硅,0.4～0.7％鈷冶煉而成)。測量溫度：長期1000℃，短期1300℃。特點價格比較便宜，在工業(yè)上廣泛應(yīng)用。高溫下抗氧化能力強，在還原性氣體和含有SO2，H2S等氣體中易被侵蝕。復(fù)現(xiàn)性好，熱電勢大。2.4變壓器油溫的測量和采集現(xiàn)在是51頁\一共有77頁\編輯于星期日河南理工大學(xué)電氣學(xué)院523．鎳鉻—考銅熱電偶(E型)

正極：鎳鉻合金負極：考銅合金（用56％銅，44％鎳冶煉而成）。測量溫度：長期600℃，短期800℃。特點：價格比較便宜，工業(yè)上廣泛應(yīng)用。在常用熱電偶中它產(chǎn)生的熱電勢最大。氣體硫化物對熱電偶有腐蝕作用?？笺~易氧化變質(zhì)，適于在還原性或中性介質(zhì)中使用。2.4變壓器油溫的測量和采集現(xiàn)在是52頁\一共有77頁\編輯于星期日河南理工大學(xué)電氣學(xué)院534．鉑銠30—鉑銠6熱電偶(B型)

正極：鉑銠合金（用70％鉑，30％銠冶煉而成）。負極：鉑銠合金（用94％鉑，6％銠冶煉而成）。測量溫度：長期可到1600℃，短期可達1800℃。特點：材料性能穩(wěn)定，測量精度高。還原性氣體中易被侵蝕。低溫?zé)犭妱輼O小，冷端溫度在50℃以下可不加補償。成本高。2.4變壓器油溫的測量和采集現(xiàn)在是53頁\一共有77頁\編輯于星期日河南理工大學(xué)電氣學(xué)院542.4變壓器油溫的測量和采集2>熱電阻是利用導(dǎo)體的電阻隨溫度變化的特性來測量溫度。測溫范圍-200℃－500℃，常用于中、低溫區(qū)的測量。3>熱敏電阻是利用半導(dǎo)體的電阻值隨溫度變化而顯著變化的原理測量溫度。測溫范圍-50℃－300℃。①阻值與溫度的關(guān)系非線性嚴重；②元件的一致性差，互換性差；③元件易老化，穩(wěn)定性較差；變電站溫度測量大多采用熱電阻作為一次元件應(yīng)用較廣泛的熱電阻材料：鉑和銅；低溫測量采用銦、錳等現(xiàn)在是54頁\一共有77頁\編輯于星期日河南理工大學(xué)電氣學(xué)院55熱電阻作為溫度測量的一次元件，它僅將溫度高低轉(zhuǎn)變?yōu)殡娮柚档拇笮。挥袦y量出電阻值的大小才能推知溫度的高低。在變電站綜自系統(tǒng)中，用熱電阻測量的溫度信號要遠傳到變電站控制室，所以應(yīng)采用溫度變送器將溫度變化引起的電阻值變化變換成統(tǒng)一的電信號。熱電阻測溫電路常用的是電橋電路2.4變壓器油溫的測量和采集用熱電阻測量溫度：+-U0現(xiàn)在是55頁\一共有77頁\編輯于星期日河南理工大學(xué)電氣學(xué)院56變電站中的狀態(tài)量信息主要包括傳統(tǒng)概念的遙信信息和自動化系統(tǒng)設(shè)備運行狀態(tài)信息等。2.5變電站狀態(tài)量信息的采集一、遙信信息及其來源：遙信信息用來傳送斷路器、隔離開關(guān)的位置狀態(tài)，傳送繼電保護、自動裝置的動作狀態(tài)，以及系統(tǒng)、設(shè)備等運行狀態(tài)信號。1>斷路器狀態(tài)信息的采集：斷路器的分、合閘位置信號通過其輔助觸點引出，與斷路器的位置一一對應(yīng)。2>繼電保護動作狀態(tài)信息的采集：采集繼電保護出口繼電器的觸點狀態(tài)信息，并記錄動作時間。3>事故總信號的采集：采集事故總信號出口繼電器的觸點狀態(tài)信息。發(fā)電廠任一斷路器發(fā)生事故跳閘，將啟動事故總信號，用于區(qū)分正常操作與事故跳閘。4>其他信號的采集：通常采集對應(yīng)元件、裝置的觸點狀態(tài)完成。遙信信息的采集最終都可以轉(zhuǎn)化為對輔助觸點或信號繼電器觸點位置信號的采集現(xiàn)在是56頁\一共有77頁\編輯于星期日河南理工大學(xué)電氣學(xué)院57＋24V或220VR1R2R3R4CV1V2AGNDDGND＋5VR5遙信信號二、遙信采集電路遙信觸點2.5變電站狀態(tài)量信息的采集為了防止干擾，在二次回路的觸點信息輸入時要采取隔離措施，目前常用光電耦合器件來實現(xiàn)內(nèi)外的電氣隔離?，F(xiàn)在是57頁\一共有77頁\編輯于星期日河南理工大學(xué)電氣學(xué)院58三、遙信輸入的幾種形式：1、采用定時掃查方式的遙信輸入：在變電站綜合自動化系統(tǒng)中，采用定時掃查的方式讀入遙信狀態(tài)信息，128個遙信輸入電路如下圖所示。

遙信定時掃查工作在實時時鐘中斷服務(wù)程序中進行，每5ms執(zhí)行一次。一旦發(fā)現(xiàn)有遙信變位，則更新遙信數(shù)據(jù)區(qū)，同時，記錄遙信變位時間，以便完成SOE信息的發(fā)送。2.5變電站狀態(tài)量信息的采集16選1多路選擇開關(guān)地址選擇輸入端8片74150現(xiàn)在是58頁\一共有77頁\編輯于星期日河南理工大學(xué)電氣學(xué)院59三、遙信輸入的幾種形式：2、循環(huán)掃描輸入遙信：2.5變電站狀態(tài)量信息的采集按定時掃描輸入遙信，只要時間間隔合適，完全能滿足遙信變位分辨率的要求，輸入以外的時間，CPU尚可完成其他工作。（老式系統(tǒng)）目前投運的新型綜自系統(tǒng)，由智能子模塊來完成遙信量狀態(tài)的采集和處理工作。CPU有更多的時間，以循環(huán)的方式對遙信量狀態(tài)進行更短周期的采集，以提高站內(nèi)遙信變位的分辨率。

現(xiàn)在是59頁\一共有77頁\編輯于星期日河南理工大學(xué)電氣學(xué)院60將讀入的當前遙信狀態(tài)值與存儲的歷史遙信狀態(tài)值進行異或運算：結(jié)果為0則沒有遙信變位，否則有遙信變位，且對應(yīng)為“1”的位表征的遙信量有變化。2.5變電站狀態(tài)量信息的采集遙信變位的鑒別和處理現(xiàn)在是60頁\一共有77頁\編輯于星期日河南理工大學(xué)電氣學(xué)院61遙信采集中的誤遙信及其克服2.5變電站狀態(tài)量信息的采集狀態(tài)量采集系統(tǒng)在實際運行中會產(chǎn)生不真實的遙信變位信號，給運行人員的控制決策帶來誤導(dǎo)。誤遙信可分為兩類：第一類：一個真實的遙信信號變位后緊接著幾個假遙信讀數(shù)，最終遙信穩(wěn)定到真實變位后的狀態(tài)原因：遙信信號變位時，繼電器不能一次性閉合，其抖動信號經(jīng)光耦后成為連續(xù)幾個遙信信號解決方法：可采取“延時重測”的方法加以克服；現(xiàn)在是61頁\一共有77頁\編輯于星期日河南理工大學(xué)電氣學(xué)院62遙信采集中的誤遙信及其克服2.5變電站狀態(tài)量信息的采集第二類：某些遙信不定時的出現(xiàn)抖動，往往由遙信回路中的電磁干擾，特別是尖峰干擾脈沖造成誤遙信解決方法：提高電源電壓，采用站用220V直流電源代替24V電源、同時加入適當?shù)碾娮柘蘖鱽砜朔?/p>

現(xiàn)在是62頁\一共有77頁\編輯于星期日河南理工大學(xué)電氣學(xué)院63世界時國際原子時協(xié)調(diào)世界時閏秒2.6變電站實時時鐘的建立和應(yīng)用幾個時間術(shù)語現(xiàn)在是63頁\一共有77頁\編輯于星期日河南理工大學(xué)電氣學(xué)院64世界時(GMT)2.6變電站實時時鐘的建立和應(yīng)用世界各地都有各地的地方時間。如果對國際上某一重大事情，用地方時間來記錄，就會感到復(fù)雜不便．統(tǒng)一以格林尼治的地方時間為標準。以平子夜作為0時開始的格林尼治（英國倫敦南郊原格林尼治天文臺的所在地，它又是世界上地理經(jīng)度的起始點-本初子午線）平太陽時，就稱為世界時（UT）。北京時間以地球自轉(zhuǎn)為基礎(chǔ)的時間計量系統(tǒng)。地球自轉(zhuǎn)的角度可用地方子午線相對于天球上的基本參考點的運動來度量。兩個基本參考點：春分點和平太陽，由此確定的時間分別稱為恒星時和平太陽時。將一年中每日平均長短的1／86400確定為1秒世界時是以地球自轉(zhuǎn)為基礎(chǔ)建立起來的，由于地球自轉(zhuǎn)的不均勻性，作為計時其準確度只能達到10-8數(shù)量級?，F(xiàn)在是64頁\一共有77頁\編輯于星期日河南理工大學(xué)電氣學(xué)院65國際原子時(TAI)2.6變電站實時時鐘的建立和應(yīng)用用銫原子鐘來計時可以達到相當高準確度，準確度可達10-14~10-15。需要2000萬年計時才差一秒鐘（NIST-F1）。原子時間計量標準在1967年正式取代了天文學(xué)意義上秒長的定義新秒長規(guī)定為：位于海平面上的銫Cs133原子基態(tài)的兩個超精細能級間在零磁場中躍遷振蕩9192631770個周期所持續(xù)的時間為一個原子時秒，我們稱之為國際原子時（TAI）。另外規(guī)定原子時起點在1958年1月1日0時（UT），即在這一瞬間，原子時和世界時重合?，F(xiàn)在是65頁\一共有77頁\編輯于星期日河南理工大學(xué)電氣學(xué)院66協(xié)調(diào)世界時(UTC)2.6變電站實時時鐘的建立和應(yīng)用相對于以地球自轉(zhuǎn)為基礎(chǔ)的世界時來說，原子時是均勻的計量系統(tǒng)，這對于測量時間間隔非常重要。但世界時時刻反映了地球在空間的位置，并對應(yīng)于春夏秋冬、白天黑夜的周期，是我們熟悉且在日常生活中必不可少的時間。為兼顧這兩種需要，引入了協(xié)調(diào)世界時（UTC）系統(tǒng)。UTC在本質(zhì)上還是一種原子時，因為它的秒長規(guī)定要和原子時秒長相等，只是在時刻上，通過人工干預(yù)，盡量靠近世界時?，F(xiàn)在是66頁\一共有77頁\編輯于星期日河南理工大學(xué)電氣學(xué)院67閏秒2.6變電站實時時鐘的建立和應(yīng)用UTC在秒長上使用原子時秒，但是在時刻上，需要通過人工干預(yù)，使其盡量靠近世界時。這就需要對UTC進行“閏秒操作”，即每當UTC與世界時UT時刻之差接近或超過0.9秒時，在當年的6月底或12月底的UTC時刻上增加一秒或減少一秒。

現(xiàn)在是67頁\一共有77頁\編輯于星期日河南理工大學(xué)電氣學(xué)院68時鐘同步的概念：2.6變電站實時時鐘的建立和應(yīng)用時間同步也稱為“對鐘”，是通過時刻比對，將分布在不同地方的時鐘的鐘面時刻值調(diào)整到一定的準確度或一定的符合度。前者為絕對時間同步，后者為相對時間同步。時鐘同步技術(shù)是現(xiàn)代分布式系統(tǒng)的重要支撐技術(shù)之一，其目的就是要維護一個全局的、統(tǒng)一的物理或邏輯時間，以便使得系統(tǒng)中的各種消息、事件及節(jié)點等與時間相關(guān)的過程或行為有一個全局一致的、統(tǒng)一的解釋和標記，從而確保系統(tǒng)中各個節(jié)點運行時在時間和邏輯上具有正確性、協(xié)調(diào)性及可追溯性。數(shù)字化變電站自動化系統(tǒng)的時鐘同步就是要將變電站內(nèi)變電站層監(jiān)控主機、間隔層IED以及過程層電子式互感器、智能開關(guān)、斷路器等設(shè)備的時鐘時刻統(tǒng)一到一個外部時間基準上(如UTC)，以保證站內(nèi)乃至廣域的各自動化功能的正確運行及事后運行故障原因分析等?，F(xiàn)在是68頁\一共有77頁\編輯于星期日河南理工大學(xué)電氣學(xué)院69變電站時鐘同步的意義：2.6變電站實時時鐘的建立和應(yīng)用1．故障錄波、事件順序記錄通過收集分散在各個變電站的故障錄波數(shù)據(jù)和事件順序記錄，可以在全網(wǎng)內(nèi)更好地復(fù)現(xiàn)事故發(fā)生發(fā)展的過程，監(jiān)視系統(tǒng)的運行狀態(tài)。對故障錄波和事件順序記錄來說，對時精度不宜低于1ms。2．故障定位電網(wǎng)故障定位系統(tǒng)可以通過檢測各變電站接收到故障反饋信號的精確時間、對比不同站點的時差關(guān)系來定位故障發(fā)生的位置。理論上，對時精度達到1us時，測距精度可以達到300m?，F(xiàn)在是69頁\一共有77頁\編輯于星期日河南理工大學(xué)電氣學(xué)院70變電站時鐘同步的意義：2.6變電站實時時鐘的建立和應(yīng)用3．電子式互感器的同步采樣電子式互感器輸出的是采樣處理后的數(shù)字信號，各相電流和電壓互感器輸出的信號必須同步，才能為繼電保護和其它裝置使用。例如母線保護要求所有間隔的電流采樣信號必須同步，而線路差動保護則需要兩個變電站之間保持同步。該應(yīng)用要求對時精度達到1us(用于計量)和4us(用于輸電線路保護)。4．在自動控制中的應(yīng)用目前，在電力系統(tǒng)中有許多控制都采用定時控制策略，如自動無功／電壓控制，調(diào)度根據(jù)預(yù)測的負荷曲線，制定主變分接頭調(diào)整計劃和電容器組投退計劃，然后將這些時間表整定到實現(xiàn)無人值班變電所的自動裝置中，由這些裝置根據(jù)自身的時間來進行自動調(diào)節(jié)?，F(xiàn)在是70頁\一共有77頁\編輯于星期日河南理工大學(xué)電氣學(xué)院