变电站综合自动化系统的间隔层装置-保护测控装置硬件

保护与测控装置的模拟量输入回路CONTENTS01030204模拟量的基本概念电压形成电路低通滤波器和采样定理多路转换开关目录05模数转换器01模拟量的基本概念根据模数转换原理不同，模拟量输入电路分两种：

①基于逐次逼近型AD转换方式，直接将模拟量转变为数字量；

②利用电压频率变换（VFC）原理进行模数变换，它是将模拟量电压先转换为频率脉冲量，通过脉冲计数变换为数字量的一种变换方式。（一）模拟量的基本概念

电力系统中的电流、电压、有功功率、无功功率、频率、水位、温度等均属模拟量。模拟量都是随时间连续变化的物理量。模拟量输入电路的作用是隔离、规范输入电压及完成模数转换，以便于CPU接口完成数据采集任务。电压形成电路01低通滤波电路02采样保持器03多路模拟开关04模/数（A/D）转换器05基于逐次逼近型A/D转换模拟量输入电路模拟量输入通道由以下几部分组成02电压形成电路模拟量输入电压变换原理图作用：将电压降低到AD转换芯片所需电压，并实现一次设备与微机的隔离。逐次逼近型A/D转换模拟量输入电路框图03低通滤波器和采样定理(1)对模拟量进行采样，就是将一个连续的时间信号f(t)变成离散的时间信号f'(t)。

(2)采样周期与采样频率：采样时间间隔由采样控制脉冲f(t)来控制，相邻两个采样时刻的时间间隔称为采样周期，用Ts表示。采样频率fs=1/Ts。

（三）低通滤波器和采样定理

原始信号x(t)采样脉冲采样是否成功，主要表现在采样信号能否真实的反映出原始连续时间信号中所包含的重要信息，采样定理就是回答这个问题采样定理由采样(香农)定理可以证明，如果被采样信号中所含最高频率成分的频率为fc，则采样频率fs必须大于fc的2倍(即fs＞2fc)，否则将造成频率混叠。采样间隔Ts的倒数称为采样频率fs采样频率越高，要求CPU的运行速度越高采样频率过低，将不能真实地反映采样信号的情况。010203采样频率的选择采样频率的选择0000001/Ts1/Ts原始信号及其频谱采样信号及其频谱采样脉冲及其频谱时域频谱采样频率的选择理想采样信号的频谱以fs为周期进行周期延拓。图中的fc为原始信号的最高频率。Ts增大则fs减小。延拓周期fs小到一定程度时，采样信号频谱出现混叠现象。连续时间信号的采样采样过程示意图采样保持器的基本组成电路采样保持器（S/H）（1）保证转换时的误差在A/D转换器的量化误差内采样保持器的作用（2）实现多个模拟量的同步采样04多路转换开关多路转换开关又称多路转换器，它是将多个采样保持后的信号逐一与A/D芯片接通的控制电路。它一般有多个输入端，一个输出端和几个控制信号端。。多路转换开关在实际的数据采集系统中，被模数转换的模拟量可能是几路或十几路，利用多路开关(MUX)轮流切换各被测量与A/D转换电路的通路，达到分时转换的目的。多回路分时共用A/D、D/A转换器05模数转换器逐次逼近式A/D转换器A/D转换器的主要技术性能

A/D位数分辨率810121416

1/28=1/2561/210=1/10241/212=1/40961/214=1/163841/216=1/65536分辨率反映A/D转换器对输入模拟信号微小变化响应的能力，通常以数字量输出的最低位（LSB）所对应的模拟输入电平值表示。N位A/D转换能反映1/2n满量程的模拟量输入电压。一般用A/D转换器输出数字量的位数来表示分辨率。01分辨率完成一次A/D转换所需的时间。例如：AD574A的转换时间为25～35μsAD1674A的转换时间为10μsMAX125的转换时间为3.5～13μs①绝对精度：对应一个数字量的实际模拟量的值和模拟量的理论值之差，为绝对误差。用数字量的最小有效位表示。例如：±1/2LSB,±1LSB②相对精度：(相对误差/满量程的模拟量）×100%A/D转换器所能转换的模拟输入电压的范围①单极性：0～＋5V，0～＋10V，0～＋20V，②双极性：－2.5～＋2.5V,－5～＋5V,－10～＋10V转换时间量程精度A/D转换器的主要技术性能02040305：输出逻辑电平：多数为TTL电平，即0～＋5V民用品为：0～＋70℃工业级为：－20～＋85℃军用品为：－55～＋125℃06.工作温度范围指AD转换芯片的供电电源的电压发生变化时产生的转换误差，一般用电源变化1%时模拟量变化的百分数来表示。07.电源灵敏度保护与测控装置的开关量输入回路CONTENTS01030204开关量的基本概念抗干扰措施开关量输入电路开关量输出电路目录01开关量的基本概念①断路器状态信息的采集：断路器的分、合闸位置信号通过其辅助触点引出，与断路器的位置一一对应②继电保护动作状态信息的采集：采集继电保护出口继电器的触点状态信息，并记录动作时间。（一）开关量的基本概念以二进制数字变化为特点的信号，如断路器、隔离开关的状态，数值的限内或越限，断路器的触点，人机联系的功能键的状态等等。通常采集对应元件、装置的触点状态完成③其他信号的采集④事故总信号的采集：采集事故总信号出口继电器的触点状态信息。发电厂任一断路器发生事故跳闸，将启动事故总信号，用于区分正常操作与事故跳闸。变电站开关量输入输出电路02开关量输入/输出的抗干扰措施电隔离技术开关量输入/输出的抗干扰措施01020304使低压输入电路与大功率电源隔离限制地回路电流与地线错接而带来的干扰多个输入电路之间的隔离外部现场器件与传输线同数字电路隔离，以免计算机受损电隔离技术采用原因电隔离方法01.光隔离

02.继电器隔离03开关量输入电路开关量输入电路对于装置内部的开关量输入，可直接接至微机的并行口。包括装置面板上的开关量输入和压板输入

装置面板上的开关量输入包括用于人机对话的键盘以及部分切换装置工作方式用的转换开关等。装置的硬压板则直接连接到装置背面的开入插件。另外，微机装置还有可用于综自系统后台投切的软压板。1.开关量输入电路从装置外部经过端子排引入装置的接点，包括断路器或隔离开关的辅助触点，跳合闸位置继电器接点等。2.装在面板上的接点：5V系统装在端子排上的接点：24V、48V、220V等，需要光电隔离04开关量输出电路开关量输出回路在微机保护装置中设有开关量输出电路，用于驱动各种继电器。例如跳闸出口继电器、重合闸出口继电器、装置故障告警继电器等。

(1)开关量输出主要包括自动装置的跳闸出口及信号，一般采用并行接口的输出来控制有接点继电器。为抗干扰，加一级光电隔离(2)

PB0输出0，PB1输出1，便可使与非门输出低电平，光敏三极管导通，继电器K被吸合装置开关输出回路接线图（4）为防止拉合直流电源的过程中继电器K的短时误动，将PB0经一非门输出，而PB1不经非门输出。（3）设置非门及与非门，而不是将发光二极管直接与并行口相连，一方面是因为并行口带负载能力有限，不足以驱动发光二极管；另一方面，采用与非门后要同时满足两个条件才能使K动作，增加抗干扰能力保护与测控装置开关量输出回路的原理微机保护装置的开关量输出简称开出，主要包括保护的跳闸出口、本地和中央信号以及通信接口、打印机接口等。开关量输出电路的原理

RCS-931微机装置的继电器出口插件1和插件2，如图所示。开关量输出电路的原理对于通信接口、打印机接口等装置内部的数字信号，接法如图所示。可用一个输出逻辑信号控制输出数字信号。开关量输出电路的原理对于保护的跳闸出口、本地和中央信号等，接法如图所示。装置通过数字量输出的“0”或“1”状态来控制执行回路。由软件使并行口输出“0”，发光二极管导通，光敏三极管导通，出口继电器KCO励磁，提供一副空触点输出。开关量输出电路的原理继电器线圈两端并联的二极管称为续流二极管。它在CPU输出由0变为1，光敏三极管突然由“导通”变为“截止”时，为继电器线圈释放储存的能量提供电流通路。开关量输出电路的原理为了防止因保护装置上电或工作电源工作不正常导致装置发生误动，常采用异或逻辑电路来控制光耦的导通，电路如图所示。开关量输出电路的原理通过软件使并行口的PB0输出0，PB1输出1，使与非门H1输出低电平，光敏三极管