變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的間隔層裝置-保護(hù)測(cè)控裝置硬件

保護(hù)與測(cè)控裝置的模擬量輸入回路CONTENTS01030204模擬量的基本概念電壓形成電路低通濾波器和采樣定理多路轉(zhuǎn)換開關(guān)目錄05模數(shù)轉(zhuǎn)換器01模擬量的基本概念根據(jù)模數(shù)轉(zhuǎn)換原理不同，模擬量輸入電路分兩種：

①基于逐次逼近型AD轉(zhuǎn)換方式，直接將模擬量轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字量；

②利用電壓頻率變換（VFC）原理進(jìn)行模數(shù)變換，它是將模擬量電壓先轉(zhuǎn)換為頻率脈沖量，通過脈沖計(jì)數(shù)變換為數(shù)字量的一種變換方式。（一）模擬量的基本概念

電力系統(tǒng)中的電流、電壓、有功功率、無功功率、頻率、水位、溫度等均屬模擬量。模擬量都是隨時(shí)間連續(xù)變化的物理量。模擬量輸入電路的作用是隔離、規(guī)范輸入電壓及完成模數(shù)轉(zhuǎn)換，以便于CPU接口完成數(shù)據(jù)采集任務(wù)。電壓形成電路01低通濾波電路02采樣保持器03多路模擬開關(guān)04模/數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換器05基于逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換模擬量輸入電路模擬量輸入通道由以下幾部分組成02電壓形成電路模擬量輸入電壓變換原理圖作用：將電壓降低到AD轉(zhuǎn)換芯片所需電壓，并實(shí)現(xiàn)一次設(shè)備與微機(jī)的隔離。逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換模擬量輸入電路框圖03低通濾波器和采樣定理(1)對(duì)模擬量進(jìn)行采樣，就是將一個(gè)連續(xù)的時(shí)間信號(hào)f(t)變成離散的時(shí)間信號(hào)f'(t)。

(2)采樣周期與采樣頻率：采樣時(shí)間間隔由采樣控制脈沖f(t)來控制，相鄰兩個(gè)采樣時(shí)刻的時(shí)間間隔稱為采樣周期，用Ts表示。采樣頻率fs=1/Ts。

（三）低通濾波器和采樣定理

原始信號(hào)x(t)采樣脈沖采樣是否成功，主要表現(xiàn)在采樣信號(hào)能否真實(shí)的反映出原始連續(xù)時(shí)間信號(hào)中所包含的重要信息，采樣定理就是回答這個(gè)問題采樣定理由采樣(香農(nóng))定理可以證明，如果被采樣信號(hào)中所含最高頻率成分的頻率為fc，則采樣頻率fs必須大于fc的2倍(即fs＞2fc)，否則將造成頻率混疊。采樣間隔Ts的倒數(shù)稱為采樣頻率fs采樣頻率越高，要求CPU的運(yùn)行速度越高采樣頻率過低，將不能真實(shí)地反映采樣信號(hào)的情況。010203采樣頻率的選擇采樣頻率的選擇0000001/Ts1/Ts原始信號(hào)及其頻譜采樣信號(hào)及其頻譜采樣脈沖及其頻譜時(shí)域頻譜采樣頻率的選擇理想采樣信號(hào)的頻譜以fs為周期進(jìn)行周期延拓。圖中的fc為原始信號(hào)的最高頻率。Ts增大則fs減小。延拓周期fs小到一定程度時(shí)，采樣信號(hào)頻譜出現(xiàn)混疊現(xiàn)象。連續(xù)時(shí)間信號(hào)的采樣采樣過程示意圖采樣保持器的基本組成電路采樣保持器（S/H）（1）保證轉(zhuǎn)換時(shí)的誤差在A/D轉(zhuǎn)換器的量化誤差內(nèi)采樣保持器的作用（2）實(shí)現(xiàn)多個(gè)模擬量的同步采樣04多路轉(zhuǎn)換開關(guān)多路轉(zhuǎn)換開關(guān)又稱多路轉(zhuǎn)換器，它是將多個(gè)采樣保持后的信號(hào)逐一與A/D芯片接通的控制電路。它一般有多個(gè)輸入端，一個(gè)輸出端和幾個(gè)控制信號(hào)端。。多路轉(zhuǎn)換開關(guān)在實(shí)際的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，被模數(shù)轉(zhuǎn)換的模擬量可能是幾路或十幾路，利用多路開關(guān)(MUX)輪流切換各被測(cè)量與A/D轉(zhuǎn)換電路的通路，達(dá)到分時(shí)轉(zhuǎn)換的目的。多回路分時(shí)共用A/D、D/A轉(zhuǎn)換器05模數(shù)轉(zhuǎn)換器逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器A/D轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)性能

A/D位數(shù)分辨率810121416

1/28=1/2561/210=1/10241/212=1/40961/214=1/163841/216=1/65536分辨率反映A/D轉(zhuǎn)換器對(duì)輸入模擬信號(hào)微小變化響應(yīng)的能力，通常以數(shù)字量輸出的最低位（LSB）所對(duì)應(yīng)的模擬輸入電平值表示。N位A/D轉(zhuǎn)換能反映1/2n滿量程的模擬量輸入電壓。一般用A/D轉(zhuǎn)換器輸出數(shù)字量的位數(shù)來表示分辨率。01分辨率完成一次A/D轉(zhuǎn)換所需的時(shí)間。例如：AD574A的轉(zhuǎn)換時(shí)間為25～35μsAD1674A的轉(zhuǎn)換時(shí)間為10μsMAX125的轉(zhuǎn)換時(shí)間為3.5～13μs①絕對(duì)精度：對(duì)應(yīng)一個(gè)數(shù)字量的實(shí)際模擬量的值和模擬量的理論值之差，為絕對(duì)誤差。用數(shù)字量的最小有效位表示。例如：±1/2LSB,±1LSB②相對(duì)精度：(相對(duì)誤差/滿量程的模擬量）×100%A/D轉(zhuǎn)換器所能轉(zhuǎn)換的模擬輸入電壓的范圍①單極性：0～＋5V，0～＋10V，0～＋20V，②雙極性：－2.5～＋2.5V,－5～＋5V,－10～＋10V轉(zhuǎn)換時(shí)間量程精度A/D轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)性能02040305：輸出邏輯電平：多數(shù)為TTL電平，即0～＋5V民用品為：0～＋70℃工業(yè)級(jí)為：－20～＋85℃軍用品為：－55～＋125℃06.工作溫度范圍指AD轉(zhuǎn)換芯片的供電電源的電壓發(fā)生變化時(shí)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)換誤差，一般用電源變化1%時(shí)模擬量變化的百分?jǐn)?shù)來表示。07.電源靈敏度保護(hù)與測(cè)控裝置的開關(guān)量輸入回路CONTENTS01030204開關(guān)量的基本概念抗干擾措施開關(guān)量輸入電路開關(guān)量輸出電路目錄01開關(guān)量的基本概念①斷路器狀態(tài)信息的采集：斷路器的分、合閘位置信號(hào)通過其輔助觸點(diǎn)引出，與斷路器的位置一一對(duì)應(yīng)②繼電保護(hù)動(dòng)作狀態(tài)信息的采集：采集繼電保護(hù)出口繼電器的觸點(diǎn)狀態(tài)信息，并記錄動(dòng)作時(shí)間。（一）開關(guān)量的基本概念以二進(jìn)制數(shù)字變化為特點(diǎn)的信號(hào)，如斷路器、隔離開關(guān)的狀態(tài)，數(shù)值的限內(nèi)或越限，斷路器的觸點(diǎn)，人機(jī)聯(lián)系的功能鍵的狀態(tài)等等。通常采集對(duì)應(yīng)元件、裝置的觸點(diǎn)狀態(tài)完成③其他信號(hào)的采集④事故總信號(hào)的采集：采集事故總信號(hào)出口繼電器的觸點(diǎn)狀態(tài)信息。發(fā)電廠任一斷路器發(fā)生事故跳閘，將啟動(dòng)事故總信號(hào)，用于區(qū)分正常操作與事故跳閘。變電站開關(guān)量輸入輸出電路02開關(guān)量輸入/輸出的抗干擾措施電隔離技術(shù)開關(guān)量輸入/輸出的抗干擾措施01020304使低壓輸入電路與大功率電源隔離限制地回路電流與地線錯(cuò)接而帶來的干擾多個(gè)輸入電路之間的隔離外部現(xiàn)場(chǎng)器件與傳輸線同數(shù)字電路隔離，以免計(jì)算機(jī)受損電隔離技術(shù)采用原因電隔離方法01.光隔離

02.繼電器隔離03開關(guān)量輸入電路開關(guān)量輸入電路對(duì)于裝置內(nèi)部的開關(guān)量輸入，可直接接至微機(jī)的并行口。包括裝置面板上的開關(guān)量輸入和壓板輸入

裝置面板上的開關(guān)量輸入包括用于人機(jī)對(duì)話的鍵盤以及部分切換裝置工作方式用的轉(zhuǎn)換開關(guān)等。裝置的硬壓板則直接連接到裝置背面的開入插件。另外，微機(jī)裝置還有可用于綜自系統(tǒng)后臺(tái)投切的軟壓板。1.開關(guān)量輸入電路從裝置外部經(jīng)過端子排引入裝置的接點(diǎn)，包括斷路器或隔離開關(guān)的輔助觸點(diǎn)，跳合閘位置繼電器接點(diǎn)等。2.裝在面板上的接點(diǎn)：5V系統(tǒng)裝在端子排上的接點(diǎn)：24V、48V、220V等，需要光電隔離04開關(guān)量輸出電路開關(guān)量輸出回路在微機(jī)保護(hù)裝置中設(shè)有開關(guān)量輸出電路，用于驅(qū)動(dòng)各種繼電器。例如跳閘出口繼電器、重合閘出口繼電器、裝置故障告警繼電器等。

(1)開關(guān)量輸出主要包括自動(dòng)裝置的跳閘出口及信號(hào)，一般采用并行接口的輸出來控制有接點(diǎn)繼電器。為抗干擾，加一級(jí)光電隔離(2)

PB0輸出0，PB1輸出1，便可使與非門輸出低電平，光敏三極管導(dǎo)通，繼電器K被吸合裝置開關(guān)輸出回路接線圖（4）為防止拉合直流電源的過程中繼電器K的短時(shí)誤動(dòng)，將PB0經(jīng)一非門輸出，而PB1不經(jīng)非門輸出。（3）設(shè)置非門及與非門，而不是將發(fā)光二極管直接與并行口相連，一方面是因?yàn)椴⑿锌趲ж?fù)載能力有限，不足以驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管；另一方面，采用與非門后要同時(shí)滿足兩個(gè)條件才能使K動(dòng)作，增加抗干擾能力保護(hù)與測(cè)控裝置開關(guān)量輸出回路的原理微機(jī)保護(hù)裝置的開關(guān)量輸出簡稱開出，主要包括保護(hù)的跳閘出口、本地和中央信號(hào)以及通信接口、打印機(jī)接口等。開關(guān)量輸出電路的原理

RCS-931微機(jī)裝置的繼電器出口插件1和插件2，如圖所示。開關(guān)量輸出電路的原理對(duì)于通信接口、打印機(jī)接口等裝置內(nèi)部的數(shù)字信號(hào)，接法如圖所示。可用一個(gè)輸出邏輯信號(hào)控制輸出數(shù)字信號(hào)。開關(guān)量輸出電路的原理對(duì)于保護(hù)的跳閘出口、本地和中央信號(hào)等，接法如圖所示。裝置通過數(shù)字量輸出的“0”或“1”狀態(tài)來控制執(zhí)行回路。由軟件使并行口輸出“0”，發(fā)光二極管導(dǎo)通，光敏三極管導(dǎo)通，出口繼電器KCO勵(lì)磁，提供一副空觸點(diǎn)輸出。開關(guān)量輸出電路的原理繼電器線圈兩端并聯(lián)的二極管稱為續(xù)流二極管。它在CPU輸出由0變?yōu)?，光敏三極管突然由“導(dǎo)通”變?yōu)椤敖刂埂睍r(shí)，為繼電器線圈釋放儲(chǔ)存的能量提供電流通路。開關(guān)量輸出電路的原理為了防止因保護(hù)裝置上電或工作電源工作不正常導(dǎo)致裝置發(fā)生誤動(dòng)，常采用異或邏輯電路來控制光耦的導(dǎo)通，電路如圖所示。開關(guān)量輸出電路的原理通過軟件使并行口的PB0輸出0，PB1輸出1，使與非門H1輸出低電平，光敏三極管