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1、第一章第一章 自动安装及其自动安装及其数据的采集处置数据的采集处置三峡大学 电气信息学院电力系统电力系统自动装置原理自动装置原理第一节第一节 自动安装的组成自动安装的组成 微型计算机系统微型计算机系统1.工业控制计算机系统工业控制计算机系统2.集散控制系统集散控制系统DCS和现场总线系统和现场总线系统FCS3.WAN系统等系统等4.v一、硬件构成方式一、硬件构成方式电力系统电力系统自动装置原理自动装置原理一微型计算机系统一微型计算机系统电力系统电力系统自动装置原理自动装置原理二工业控制计算机系统二工业控制计算机系统v含电源、机箱、总线板、键盘等总线电力系统电力系统自动装置原理自动装置原理三集散
2、控制系统三集散控制系统DCS和现场总线系和现场总线系统统FCSDCSFCSv数据采集数据采集测控站控站v通通讯接口接口 v上位机上位机 v现场总线主主节点点v现场总线从从节点点v路由器路由器 电力系统电力系统自动装置原理自动装置原理二、二、软件件v信号采集与处置程序v运转参数设置程序v系统管理主控制程序v通讯程序电力系统电力系统自动装置原理自动装置原理第二节、采样、量化与编码技术第二节、采样、量化与编码技术采采样量化量化编码对延延续的模的模拟信号信号x(t)，按一定的，按一定的时间间隔隔Ts，抽取相，抽取相应的瞬的瞬时值 把采把采样信号的幅信号的幅值与某个最小数量与某个最小数量单位的一系列整数
3、倍位的一系列整数倍比比较，以最接近于，以最接近于采采样信号幅信号幅值的最的最小数量小数量单位倍数来位倍数来表示表示该幅幅值。 把量化信号的数把量化信号的数值用二用二进制代制代码表示表示 电力系统电力系统自动装置原理自动装置原理一、采样一、采样 采样过程可以看作是脉冲调制过程，采样开关可以看作是调制器。输入信号与输出信号之间的关系可以表达为采样开关控制信号假设采样脉冲为理想脉冲，且思索到时间为负值无物理意义 1、采、采样过样过程程电力系统电力系统自动装置原理自动装置原理2、采样定理、采样定理v采样周期Ts决议了采样信号的质量和数量：v Ts太小：数据剧增，占用大量的内存单元v Ts太大：模拟信号
4、的某些信息丧失，信号失真v采样定理：指出了重新恢复延续信号所必需的最低采样频率，以保证能不失真地恢复原信号x(t)v香农Shannon采样定理 采样频率 模拟信号频谱中最高频率 电力系统电力系统自动装置原理自动装置原理二、量化与编码二、量化与编码设N为数字量的二进制代码位数，量化单位定义为量化器满量程电压值VFSRFull Scale Range与2N的比值，用q表示，即1.量化量化 由于二进制代码的位数是有限的，只能代表有限个信号的电平，故在编码之前，首先要对采样信号进展量化。 量化就是把采样信号的幅值与某个最小数量单位的一系列整数倍进展比较，以接近采样信号幅值的最小数量单位倍数来表示该幅值
5、。电力系统电力系统自动装置原理自动装置原理量化方法量化方法有舍有入将信号幅值分为假设干层，各层的间隔相等，且等于量化单位q。当信号幅值小于量化单位q/2时，舍去；当信号幅值大于等于量化单位q/2但小于量化单位q时，进一个量化单位。 电力系统电力系统自动装置原理自动装置原理2、编码编码v把量化信号的数值用二进制代码表示，称之为编码。v二进制的数码由多个码位组成，最左端的码位叫最高有效位MSB)；最右端的码位叫最低有效位LSB)。每个码位有“0、“1两个形状，量化引入的最大误差为v量化和编码都由A/D转换器完成v采用逐次逼近式ADC。电力系统电力系统自动装置原理自动装置原理第三节、交流采样的电量计
6、算和前置算法第三节、交流采样的电量计算和前置算法v一、交流采一、交流采样的的电量量计算算v1、电压/电流流量量通通常常采采用用工工频周周期期内内12点点采采样法法v 根根据据傅傅氏氏采采样算算法法，基基波波信信号号的的实部部和和虚虚部部分分别为v据上式据上式计算出幅算出幅值和相位角。和相位角。电力系统电力系统自动装置原理自动装置原理2、有功功率和无功功率的计算、有功功率和无功功率的计算采用“三表法和“两表法三表法，即采集发电机定子三相电压和电流，那么功率表达式：电力系统电力系统自动装置原理自动装置原理“两表法两表法v量测 那么有：电力系统电力系统自动装置原理自动装置原理3、功角的、功角的计计算算功角采用余弦定理获得功角分内角和外角。内功角指发电机转子电动势相量和机端电压的夹角；外功角是转子电动势相量和系统电压的夹角，其对发电机稳定性有决议性意义。Xe为发电机外部网络电抗XT+XL)电力系统电力系统自动装置原理自动装置原理交流采样的电量计算和前置算法交流采样的电量计算和前置算法v二、二、输入数据的前置入数据的前置处置置v标度度变换 v数据的有效性数据的有效性检验 v线性化性化处置置 v数字数字滤波波v 算算术平均法平均法v 加加权平均法平均法v 一一阶递归法法sjtu.edu
