配电网综合自动化技术课件：配电终端-FTU

配电终端----FTU3.1

FTU概述3.2

直流采样和交流采样3.3

开关量输入电路3.4

开关量输出电路3.5

模拟量输入电路3.6

模拟量输出电路3.7

傅氏算法1

11111113.1

FTU概述什么是FTU?馈线开关监控终端(Feeder

Terminal

Unit)是装

设在馈线开关旁的开关监控装置。一台FTU要求能监控多少台柱上开关？一般一台上下排线路同杆架设可以2台23FTU实物图片4柱上开关控制器FTU采用如下图所示的二机壳结构形式：5FTU与开关配合的组成框图6FTU功能如何？78

FTU的总体结构:SD-2201型FTU由电源板，模入板和CPU板共同构成，

CPU采用TI公司的定点型DSP芯片MS320F2069SD-2201型FTU的原理框图

101TMS320F206为CPU，可以实现每秒2000万次定点运算14.5K

X

16位SRAM存储器，存放数据132K

X

16位FLASH存储器，存储固化程序，保存重要参数164K

X

16位程序/数据存储器(可选项)，便于调试12K

X

8位NVRAM和实时时钟1完备的输入/输出功能132通道、

14位分辨率、同时采样模拟输入116通道、带光电隔离、数字量输入116通道、带光电隔离、数字量输出11通道测频输入1三路异步串口(二带光电隔离)

/一路同步串口/一个打印

机并口1具有电源监测电路，系统安全、可靠1具有仿真接口，与SEED-C2XXDS或XDS-510配合使用，方便

软硬件调试11SD-2201型FTU的总体特点：12配电终端----FTU3.1

FTU概述3.2

直流采样和交流采样3.3

开关量输入电路3.4

开关量输出电路3.5

模拟量输入电路3.6

模拟量输出电路3.7

傅氏算法13第3章1111111直流采样和交流采样1直流采样：将交流模拟量先转换成相应的模拟直流电压信号,然后再由A/D转换成相应的数字量。1交流采样：将交流电压、电流信号经过起隔离和降幅作用的PT

、CT后，仍以交流模拟信号供A/D进行采样，然后通过

计算得到被测量的有效值等参数。3.214直流采样的特点：①对A/D转换器的转换速率要求不高；②采样程序简单；③变送器经过了整流滤波等环节，抗干扰能力较强；④采样实时性较差且不能适用于微机保护和故障录波；⑤需要很多变送器，占用空间和投资；交流采样的特点：①实时性好，微机继电保护必须采用交流采样；②可用于故障录波；③免去了大量变送器屏，使占用空间和投资均减少；④对A/D转换器的转换速率要求较高；3.2直流采样和交流采样15配电终端----FTU3.1

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直流采样和交流采样3.3

开关量输入电路3.4

开关量输出电路3.5

模拟量输入电路3.6

模拟量输出电路3.7

傅氏算法16第3章1111111入变换遥调模/数变换接口模拟量输数/模变换放大驱动接口接口光电隔离开关量输出电路信号处理

光电隔离接口开关量输入数据采集与控制的基本硬件结构

17CPU串口MODEM网络适配器ROMRAM来自PT、CT

的电压，电流等模拟量开关量输入信号信道外设网络开关量输模拟量输入/输入/输出回路出回路遥控J2断路器辅助节点隔离电路1、继电器隔离3.3开关量输入电路2、光电隔离数据采集电路数据采集电路断路器辅助节点光敏三极管+5V+5V18J13.4开关量输出电路开关量输出基本硬件结构193.4开关量输出电路74LS373+5VQ0-Q7地

址

有

效

信号ALE

VccGD0-D7

OEGND锁存器203.5模拟量输入电路基于逐次逼近型A/D转换的模拟量输入电路多路转换开关电压形成回路低通滤波采样保持A/DCPU变器换备力设电21TV双向

限幅RC

低通滤波B

电流接口原理图将fs

/

2以上的频率的谐波过滤掉3.5模拟量输入电路低通滤波A

电压接口原理图TA电压形成双向限幅RC

低通滤波223.5模拟量输入电路采样保持工作原理a)

S/H基本电路结构

b)采样/保持波形23a)电路构成

b)逐次逼近示意图

24逐次逼近型A／D转换工作原理34333231302928272625242322212019AGNDCH3B

CH3A

CH4B

CH4A

AVSS

INT

CONVST

RDWRCSCLKD0/A0(LSB)D1/A1D2/A2D3/A3D4D5CH2BCH2A

CH1B

CH1A

AVDD

REFINREFOUT

AGND

D13(MSB)D12

D11

D10

D9

D8

D7

D6DVDDDGNDSSOPMAX125引脚封装图14

15

16

17345678910111213MAXIMMAX1252536351218A

MUXB14×4RAMTHREE-STATEOUTPUT

DRIVERSCONTROL

LOGICMA

X

1

2

5

的

内

部

结

构

功能

框

图BANDGAPREFERENCE+10k-2.5VVREFA

MUXBA

MUXBA

MUXBCH1ACH1BCH2ACH2BCH3ACH3BD0/A0(LSB)D1/A1D2/A2D3/A3T/HT/HT/HT/HCLK

CONVST

INT

CS

RDWR

DVDD

DGNDMAXIM

MAX125REFINAGNDREFOUT+COMP-+-CH4ACH4BD13(MSB)BUS

INTERFACE14-BITDAC26VREFMUXSARD12TMS320F206DATA/ADDRESS

BUSLOGIC

CONTROLCLK

CONVST

INT

CS

RD

WRFILTERAC

u,

iFTU的数据采集处理部分电路原理框图27CH1A

CH1B

CH2A

CH2B

CH3A

CH3B

CH4A

CH4BAVDDAGNDAVSS

REFIN+5V

0.1uF0.1uF

-5V0.1uFD0/A0

D1/A1

D2/A2D3/A3

D4

D5

D6

D7

D8

D9

D10

D11

D12

D13+5V

0.1uFMAXIMAMPLIFIERor

CT16MHz4.7uFRCREFOUTMAX125PTDGNDDVDDA/D数据采集流程：设定四片MAX125的工作模式，读A/D以便清除系统上电引起的虚假

的转换完成信号，初始化定时器，设置定时时间间隔(即A/D采样周期)，定时触发源选择，开F206外部中断1，启动定时器，F206外部中

断1服务程序用于读A/D数据。28D3D2D1D0转换时间工作模式00003μsA组单通道00016μsA组2通道00109μsA组3通道001112μsA组4通道01003μsB组单通道01016μsB组2通道01109μsB组3通道011112μsB组4通道1xxx—低功耗(A组单通道)MAX125转换模式表1产生的脉冲频率正比于输入电压的大小1工作稳定，线性度高、电路简单1抗干扰能力强1采样电路的速度是有一定限制29——频率变换型A/D变换VFC电压形成计数器

CPU电压总线配电终端----FTU3.1

FTU概述3.2

直流采样和交流采样3.3

开关量输入电路3.4

开关量输出电路3.5

模拟量输入电路3.6

模拟量输出电路3.7

傅氏算法30第3章1111111(1)锁存器：

微机输出的数据在数据总线上稳定的时间很短，所以在

D/A转换期间必须锁存数据。(2)

D/A转换器：(3)放大驱动：

D/A输出的模拟信号需要经过低通滤波器使波形平滑，为了能驱动受控设备，还必须采用功率放大器作为驱动电路。是关键部件。由给定的数值转换得到模拟输出。313.6模拟量输出电路配电终端----FTU3.1

FTU概述3.2

直流采样和交流采样3.3

开关量输入电路3.4

开关量输出电路3.5

模拟量输入电路3.6

模拟量输出电路3.7

傅氏算法32第3章1111111功率uXn

=

2

u(k)sinnk

2冗NN

k

=1

NuRn

=2

u(k)cos

nk

2冗NN

k

=1

NQ

=(uX

1iR1

uR1iX

1)P

=(uR1