3數(shù)據(jù)采集

1、,電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集,,3.1 遠動終端,,電力系統(tǒng)調(diào)度中心的任務(wù)一是合理地調(diào)度所屬各發(fā)電廠的出力，制定運行方式，從而保證電力系統(tǒng)的正常運行，安全經(jīng)濟地向用戶提供滿足質(zhì)量要求的電能;二是在電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，迅速排除故障，盡快恢復(fù)電力系統(tǒng)的正常運行。為此，調(diào)度中心必須隨時了解發(fā)電廠及變電所的實時運行參數(shù)及狀態(tài)，分析收集到的實時數(shù)據(jù)，作出決策，再對發(fā)電廠及變電所下達命令，實現(xiàn)對系統(tǒng)運行方式的調(diào)整。,調(diào)度自動化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)：調(diào)度端的S

2、CADA/EMS系統(tǒng)+遠動信道+RTURTU:遠方終端（遠動終端），它是電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)的重要基礎(chǔ)設(shè)備，安裝于各變電站或發(fā)電廠內(nèi)，是電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)在基層的“耳目”和“手腳”。主要任務(wù)：將廠站的實時運行信息送給調(diào)度中心；將調(diào)度中心的控制、調(diào)節(jié)等命令送給廠站執(zhí)行。基本功能：遙測、遙信、遙控、遙調(diào),,,遙測即遠程測量(telemetering) :應(yīng)用遠程通信技術(shù)，傳輸被測變量的值。遙信即遠程指示，遠程信號(teleindica

3、tion； telesignalization):對諸如告警情況、開關(guān)位置或閥門位置這樣的狀態(tài)信息的遠程監(jiān)視。,,遙控即遠程命令(telecommand): 應(yīng)用遠程通信技術(shù)，使運行設(shè)備的狀態(tài)產(chǎn)生變化。遙調(diào)即遠程調(diào)節(jié)(teleadjusting):對具有兩個以上狀態(tài)的運行設(shè)備進行控制的遠程命令。,,遙測信息傳送發(fā)電廠、變電所的各種運行參數(shù)，它分為電量和非電量兩類。電量包括母線電壓、系統(tǒng)頻率、流過電力設(shè)備(發(fā)電機、變壓器)及

4、輸電線的有功功率、無功功率和電流。非電量包括發(fā)電機機內(nèi)溫度以及水電廠的水庫水位等。這些都是隨時間作連續(xù)變化的模擬量。,,遙信信息包括發(fā)電廠、變電所中斷路器和隔離開關(guān)的合閘或分閘狀態(tài)，主要設(shè)備的保護繼電器動作狀態(tài)，自動裝置的動作狀態(tài)，以及一些運行狀態(tài)信號如廠站設(shè)備事故總信號、發(fā)電機組開或停的狀態(tài)信號、遠動及通信設(shè)備的運行狀態(tài)信號等。遙信信息所涉及的對象只有兩種狀態(tài).因此用一位二進制數(shù)的“0”或“1”便可以表示出一個遙信對象的兩種不

5、同狀態(tài)。遙信信息通常由運行設(shè)備的輔助接點提供。,,遙測信息和遙信信息從發(fā)電廠、變電所向調(diào)度中心傳送，也可以從下級調(diào)度中心向上級調(diào)度中心轉(zhuǎn)發(fā)，通常稱它們?yōu)樯闲行畔?。在上行信息中，還可以傳送事件順序記錄、系統(tǒng)對時功能中的返送時鐘報文、遙控的返送校核信息等。,,遙控信息傳送改變運行設(shè)備狀態(tài)的命令，如發(fā)電機組的啟停命令、斷路器的分合命令、并聯(lián)電容器和電抗器的投切命令等。電力系統(tǒng)對遙控信息的可靠性要求很高，為了提高控制的正確性，防止誤動作，在

6、遙控命令下達后，必須進行返送校核。當(dāng)返送命令校核無誤之后，才能發(fā)出執(zhí)行命令。,,遙調(diào)信息傳送改變運行設(shè)備參數(shù)的命令，如改變發(fā)電機有功出力和勵磁電流的設(shè)定值，改變變壓器分接頭的位置等。,,遙控信息和遙調(diào)信息從調(diào)度中心向發(fā)電廠、變電所傳送，也可以從上級調(diào)度中心通過下級調(diào)度中心轉(zhuǎn)送，稱它們?yōu)橄滦行畔?。這些信息通常由調(diào)度員人工操作發(fā)出命令，也可以自動啟動發(fā)出命令，即所謂的閉環(huán)控制。,,3.2 直流采樣和交流采樣,,“采樣”是將現(xiàn)場連續(xù)不斷變

7、化的模擬量的某一瞬間值，作為“樣本”采集下來，供計算機系統(tǒng)計算、分析和控制之用。采樣分為“直流采樣”和“交流采樣”兩種。 進行采樣需要通過一種叫做變送器的設(shè)備。變送器是一種物理量變換器件，可以把輸入的某種形式物理量按比例準確地變換為同一種形式或另外一種形式的物理量。,,一次PT將高電壓轉(zhuǎn)換成0-100V的次級電壓（一次CT將大電流轉(zhuǎn)換成0-5A的二級電流）電壓(電流）變送器將這些范圍的信號轉(zhuǎn)換為0-5V的電壓信號（4-20mA

8、的電流信號）,一、直流采樣及其優(yōu)點,定義：將u, i等交流模擬量經(jīng)過電量變送器整流為相應(yīng)的直流電壓信號，再由模/數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字量，就是直流采樣。因為對于A/D來說，是對直流模擬信號進行采樣和變換。,一、直流采樣及其優(yōu)點,直流采樣有如下優(yōu)點: (1)直流采樣對A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速率要求 不高，因為變送器輸出值是與交流電量的 有效值或平均值相對應(yīng)，變化已很緩慢。 (2)直流采樣后只要乘以相應(yīng)

9、的標(biāo)度系數(shù)便可方便地得到電壓、電流的有效值或功率值，使得采樣程序簡單。 (3)直流采樣經(jīng)過了變送器的整流、濾波等環(huán)節(jié)，抗干擾能力較強。,二、交流采樣及其優(yōu)點,定義： 交流采樣不采用以整流為基礎(chǔ)的變送器，僅僅將二次交流電壓、電流信號經(jīng)交流變換器(小TV和小TA)隔離和降低幅值后，仍以交流模擬信號供A/D進行采樣，然后通過計算得到被測量的有效值等參數(shù)。,二、交流采樣及其優(yōu)點,交流采樣有如下優(yōu)點:(1)實時性好；(2)能反映原來電

10、壓、電流的波形及其相位關(guān)系，可用于故障錄波，微機繼電保護也必須采用交流采樣;(3)由于免去了大量常規(guī)變送器，使占用空間和投資均可減小。,,3.3 數(shù)據(jù)采集電路,,,3,數(shù)據(jù)采集與控制的基本硬件結(jié)構(gòu),,4,基本內(nèi)容,?開關(guān)量輸入電路,?開關(guān)量輸出電路,?模擬量輸入電路,?模擬量輸出電路,,,,,5,開關(guān)量輸入基本硬件結(jié)構(gòu),,,,,6,隔離電路,1、繼電器隔離,2、光電隔離,,,,7,濾波去抖電路,,,,8,三態(tài)門的工作原理,,,,9,

11、鎖存器? (1) 為低電平、G為高電平時，輸出端狀態(tài)和輸入端狀態(tài)相同，即輸出跟隨輸入。? (2)當(dāng) 為低電平、G電平降為低電平時（下降沿），輸入端數(shù)據(jù)鎖入內(nèi)部寄存器中，內(nèi)部寄存器的數(shù)據(jù)與輸出端相同。當(dāng)G電位保持為低電平時，輸入端數(shù)據(jù)變化不會影響輸出端狀態(tài)。? (3)當(dāng) 為高電平時鎖存器緩沖三態(tài)門封閉，即輸出端為,高阻態(tài)。74LS

12、373的輸入端D0-D7與輸出端Q0-Q7隔離。,,,,10,地址譯碼電路,74HC138的真值表,,,11,輸入/輸出的控制方式,?同步傳輸方式,?查詢方式,?中斷方式,?直接存儲器存取方式,,,12,開關(guān)量輸出 電路,,,13,模擬量輸入,?基于逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換的模擬量輸入電路,,,14,模擬量輸入,?傳感器、變送器,?傳感器將非電量物理量轉(zhuǎn)換為電量物理量,?將電量物理量轉(zhuǎn)換為計算機可以處理的電壓電流范,圍,–一次PT將高壓電

13、轉(zhuǎn)換為0～100v的次級電壓–一次CT將大電流轉(zhuǎn)換為0～5A的二次電流,–電壓、電流變送器將這些范圍的信號轉(zhuǎn)換為0～＋5v的電,壓信號或4～20mA的電流信號,,,,,15,電壓形成回路,將,以上的頻率的諧波過濾掉,,,,16,采樣保持,采樣期間，S閉合，A1通過S向Ch充電，使輸出隨輸入變化而變化。此時電路處于自然采樣狀態(tài)。,保持期間，S斷開，由于A2的高輸入阻抗，使得保持電容Ch的電壓輸出保持充電時的最高值。,,17,多路轉(zhuǎn)

14、換器各個模擬量在多路轉(zhuǎn)換開關(guān)的控制下分時地逐一經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換，每次只選通一路。對多路開關(guān)的要求是斷開時開路阻抗無窮大，導(dǎo)通時阻抗為0，切換速度快，工作可靠。常見的多路開關(guān)有CD4051B，AD7506等 。模擬量多路開關(guān)由三部分組成,???,地址輸入緩沖和電平轉(zhuǎn)換使得輸入端對TTL，CMOS邏輯電平兼容譯碼和驅(qū)動把地址譯為通道號代碼模擬開關(guān)，對應(yīng)通道的模擬開關(guān)導(dǎo)通，將該通道的

15、輸入模擬電壓,引至輸出端。,,,18,多路轉(zhuǎn)換器,?若輸入模擬通道數(shù)目超過16，需多片AD7506，,這時需要增加譯碼器進行片選。,?AD7506導(dǎo)通時導(dǎo)通電阻約400Ω，由于不接近,0，所以負載電阻一定要比較大，一般在輸出后增加一級電壓跟隨器以提高輸入阻抗。,,,19,模/數(shù)轉(zhuǎn)換,逼近寄存器SAR、D/A轉(zhuǎn)器比較器,時序和控制邏輯電路,,,25,模擬量輸出,,,26,D/A轉(zhuǎn)換器基本原理,,,27,D/A轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu),,28

16、,同步向量測量技術(shù)（了解）,,29,潮流計算的目標(biāo)? 依賴于給定的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和參數(shù)，計算導(dǎo)納矩陣Y=G+jB? 每個節(jié)點有4個變量，已知2n個變量，需要求解2n個聯(lián)立非線性方程組? P、Q、U、 四個變量中， 是相對量，無法,通過常規(guī)本地測量裝置獲得,,30,暫態(tài)穩(wěn)定分析的目標(biāo),? 根據(jù)故障前狀態(tài)、給定系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和參數(shù)、給定故障、給定控制措施，獲得發(fā)電機的功角

17、搖擺曲線,,31,相量測量的關(guān)鍵因素,?相量測量的關(guān)鍵是需要進行同步測量,?而同步測量的基礎(chǔ)是獲得足夠精度的統(tǒng)一時,間基準,?對于50Hz的工頻量來講,1us的非同步誤差將,帶來0.018°的相位誤差,,時鐘同步的手段-GPS系統(tǒng)介紹?GPS的全稱為導(dǎo)航衛(wèi)星定時測距全球定 位 系 統(tǒng),(,Navigation,Satellite Timing andRanging

18、 GlobalPositioning System)?GPS是美國國防部操縱的全球定位衛(wèi)星系統(tǒng)，用以提供精確定位信息?該系統(tǒng)提供了全球范圍內(nèi)易獲取精度為1us的定時脈沖32,,33,GPS系統(tǒng)組成,?GPS系統(tǒng)包括三大部分：空間部分、地面控制部分、,用戶設(shè)備部分,?GPS的空間部分由24顆衛(wèi)星組成，在地球的任意處至,少可以看到5顆衛(wèi)星。這些衛(wèi)星均布于6條軌道,每條軌道布置4顆衛(wèi)星。在24

19、顆衛(wèi)星中有3顆備份星,每隔一條軌道布置1顆。,?衛(wèi)星的軌道高度20100km ,,軌道周期11h58min,軌道傾角55°,軌道面間經(jīng)度間隔60°,,34,?地面控制部分包括一個主控站和五個監(jiān)測站。對GPS,衛(wèi)星進行跟蹤、測軌、遙測、遙控、GPS信息接收處理、軌道修正和電文更新等,?用戶設(shè)備就是GPS接收機。確定四顆或更多衛(wèi)星的位,置，并計算出它與每顆衛(wèi)星之間的距離，然后用這些信息推算出自己的位置和GPS系

20、統(tǒng)的時間,,35,GPS授時的優(yōu)點,?全球全天候連續(xù)工作，用戶數(shù)量不限,?精度高。粗捕獲碼(C/A碼)定時精度為100ns，精密偽,隨機碼(P碼)定時精度更高，但只對美國及其盟國開放,?GPS采用了擴頻和偽碼技術(shù)，抗干擾能力強?可靠性高，信號易于獲得,,36,GPS系統(tǒng)的局限性及對策,?GPS是冷戰(zhàn)時期的產(chǎn)物，受美國國防部,控制，為美國的全球政治軍事戰(zhàn)略服務(wù),?俄羅斯推出Glonass系統(tǒng)?歐盟伽利略(Galileo)系統(tǒng),?我國