電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置第章ppt課件

1、North China Electric Power University第一章第一章 自動(dòng)安裝及其數(shù)據(jù)自動(dòng)安裝及其數(shù)據(jù)的采集處置的采集處置l齊鄭l教5B區(qū)102l80798596內(nèi)容內(nèi)容n一、自動(dòng)安裝的組成n二、采樣、量化與編碼技術(shù)n三、交流采樣的電量計(jì)算和前置算法自動(dòng)安裝的組成自動(dòng)安裝的組成自動(dòng)安裝自動(dòng)安裝(1)、硬件、硬件(2)、軟件、軟件(1)、微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(2)、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(3)、集散控制系統(tǒng)、集散控制系統(tǒng) 現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)(1)、系統(tǒng)軟件、系統(tǒng)軟件(嵌入式系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng))(2)、運(yùn)用軟、運(yùn)用軟件件(1)、信號(hào)采集、信號(hào)采集(2)

2、、參數(shù)設(shè)、參數(shù)設(shè)置置微機(jī)型安裝的原理微機(jī)型安裝的原理根本原理根本原理模擬信號(hào)模擬信號(hào)數(shù)字信號(hào)數(shù)字信號(hào)微機(jī)型自動(dòng)安裝微機(jī)型自動(dòng)安裝CPU微機(jī)型安裝的原理微機(jī)型安裝的原理時(shí)間ms電壓或電流波形V微機(jī)型安裝的原理微機(jī)型安裝的原理void ArrayMax(unsigned char vRow,float Farray ,unsigned char *MaxNo,float *MaxValue)int i;*MaxNo=0;*MaxValue=Farray0;for(i=1;i=vRow-1;i+)if(*MaxValueFarrayi)*MaxValue=Farrayi;*MaxNo=i;硬件構(gòu)造分

3、類硬件構(gòu)造分類1、微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)2、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)3、集散控制系統(tǒng)(Distributed Control System-DCS)現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)(Fieldbus Control System-FCS) 對(duì)于控制功能單一的自動(dòng)安裝,其輸入輸出的電氣量較少,適于采用微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng),好像步發(fā)電機(jī)自動(dòng)并列安裝. 對(duì)于控制功能要求較高,軟件開(kāi)發(fā)義務(wù)繁重的系統(tǒng),適于采用工控機(jī)系統(tǒng),如發(fā)電機(jī)勵(lì)磁自動(dòng)調(diào)理系統(tǒng). 對(duì)于分散的多對(duì)象的成套監(jiān)測(cè)控制安裝適于采用DCS或FCS,如發(fā)電廠、變電站遠(yuǎn)動(dòng)安裝和電廠機(jī)爐集控系統(tǒng)。微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)定義本課程：把較簡(jiǎn)單的、借助于特定開(kāi)發(fā)平臺(tái)定義本課程：把較簡(jiǎn)單的、

4、借助于特定開(kāi)發(fā)平臺(tái)才干編程的系統(tǒng)稱為微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。才干編程的系統(tǒng)稱為微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。微型計(jì)算微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)機(jī)系統(tǒng)1 傳感器傳感器2 采樣堅(jiān)持器采樣堅(jiān)持器3 模擬多路開(kāi)關(guān)模擬多路開(kāi)關(guān)4 A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器5 存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器6 通訊單元通訊單元7 中央處置單元中央處置單元CPU8 外部設(shè)備外部設(shè)備微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)安裝硬件構(gòu)造安裝硬件構(gòu)造輸入輸入1 1傳感元件傳感元件一次變換一次變換放大電路放大電路信號(hào)調(diào)理信號(hào)調(diào)理鼓勵(lì)電路鼓勵(lì)電路模擬信號(hào)多路選通器可可編編程程數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)放放大大器器CPU單片機(jī)、工控機(jī)A/D轉(zhuǎn)換器數(shù)字顯示數(shù)字顯示圖形顯示圖形顯示打印輸出打印輸出數(shù)據(jù)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)通訊接口通訊接

5、口傳感元件傳感元件一次變換一次變換放大電路放大電路信號(hào)調(diào)理信號(hào)調(diào)理鼓勵(lì)電路鼓勵(lì)電路傳感元件傳感元件一次變換一次變換放大電路放大電路信號(hào)調(diào)理信號(hào)調(diào)理鼓勵(lì)電路鼓勵(lì)電路輸入輸入2 2輸入輸入N N微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)1、傳感器：將非電量壓力、溫度、轉(zhuǎn)速和電量電、傳感器：將非電量壓力、溫度、轉(zhuǎn)速和電量電壓、電流、功率轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的計(jì)算機(jī)可以接受的弱電壓、電流、功率轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的計(jì)算機(jī)可以接受的弱電壓信號(hào)壓信號(hào)2、模擬多路開(kāi)關(guān)：在采樣速度要求不高的場(chǎng)所，普通采、模擬多路開(kāi)關(guān)：在采樣速度要求不高的場(chǎng)所，普通采用公用用公用A/D轉(zhuǎn)換器。在每一個(gè)時(shí)辰中只將一路模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換器。在每一個(gè)時(shí)辰中只將一路模擬信號(hào)

6、輸入到輸入到A/D.目的簡(jiǎn)化電路，降低本錢(qián)。目的簡(jiǎn)化電路，降低本錢(qián)。3、采樣、采樣/堅(jiān)持器：堅(jiān)持器：A/D轉(zhuǎn)換器完成轉(zhuǎn)換器完成信號(hào)轉(zhuǎn)換需求一信號(hào)轉(zhuǎn)換需求一段時(shí)間，在這段段時(shí)間，在這段時(shí)間內(nèi)時(shí)間內(nèi),輸入到輸入到A/D的模擬信號(hào)的模擬信號(hào)需堅(jiān)持不變，由需堅(jiān)持不變，由S/H完成。完成。微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)5、存儲(chǔ)器：用于計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)緩存，提供進(jìn)一步的數(shù)據(jù)處、存儲(chǔ)器：用于計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)緩存，提供進(jìn)一步的數(shù)據(jù)處置。置。6、通訊單元：包括、通訊單元：包括通訊控制器和通訊收發(fā)器。通訊控制器和通訊收發(fā)器。通訊控制器通訊控制器用于控制通訊過(guò)程，確定通訊的數(shù)據(jù)、用于控制通訊過(guò)程，確定通訊的數(shù)據(jù)、地址以及建立地址

7、以及建立/撤除通訊的數(shù)據(jù)鏈路。撤除通訊的數(shù)據(jù)鏈路。通訊收發(fā)器通訊收發(fā)器用于處置通訊的物理層功能，包括物理用于處置通訊的物理層功能，包括物理引線的陳列、機(jī)械特性和物理電平等。引線的陳列、機(jī)械特性和物理電平等。7、CPU及外設(shè)：自動(dòng)安裝的中心部件，對(duì)系統(tǒng)的任務(wù)及外設(shè)：自動(dòng)安裝的中心部件，對(duì)系統(tǒng)的任務(wù)進(jìn)展控制和管理，對(duì)采集的數(shù)據(jù)作處置，根據(jù)要求做出進(jìn)展控制和管理，對(duì)采集的數(shù)據(jù)作處置，根據(jù)要求做出判別和發(fā)出指令等。判別和發(fā)出指令等。4、A/D轉(zhuǎn)換器：將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)可以處置的數(shù)轉(zhuǎn)換器：將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)可以處置的數(shù)字信號(hào)，它是影響數(shù)據(jù)采集速率和精度的主要要素之一。字信號(hào)，它是影響數(shù)據(jù)采集速率

8、和精度的主要要素之一。微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)多通道共享多通道共享ADAD轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換模擬信號(hào)多路選通器計(jì)算機(jī)A/D轉(zhuǎn)換器采樣采樣/ /堅(jiān)持堅(jiān)持輸入輸入1 1輸入輸入2 2輸入輸入N N微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)多通道獨(dú)立多通道獨(dú)立ADAD轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換計(jì)算機(jī)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器輸入輸入1 1輸入輸入2 2輸入輸入N NA/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器采樣采樣/堅(jiān)持堅(jiān)持微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 計(jì) 算 機(jī) 總 線 CPU 驅(qū)動(dòng)控制 三態(tài)門(mén) 。 三態(tài)門(mén) 邏輯控制 地址譯碼 。 信號(hào)調(diào)節(jié) 信號(hào)調(diào)節(jié) 去抖電路 去抖電路 隔離電路 隔離電路 。 信號(hào)輸入 信號(hào)調(diào)節(jié) 信號(hào)調(diào)節(jié) 去抖電路 去抖電路 隔離

9、電路 隔離電路 。 信號(hào)輸入 開(kāi)關(guān)量輸入開(kāi)關(guān)量輸入硬件抗干擾措施硬件抗干擾措施GB/T 14598.13 脈沖群干擾脈沖群干擾GB/T 14598.14 靜電放電干擾靜電放電干擾GB/T 14598.9 輻射電磁場(chǎng)干擾輻射電磁場(chǎng)干擾電磁兼容相關(guān)的規(guī)范：電磁兼容相關(guān)的規(guī)范：GB/T 14598.10 快速瞬變干擾快速瞬變干擾硬件抗干擾措施硬件抗干擾措施硬件抗干擾措施硬件抗干擾措施給處置器電源加濾波電路給處置器電源加濾波電路 數(shù)、模分區(qū)，強(qiáng)、弱分別數(shù)、模分區(qū)，強(qiáng)、弱分別 加裝隔離元件加裝隔離元件 防止死機(jī)的處置措施：防止死機(jī)的處置措施：金屬外殼，等電位處置金屬外殼，等電位處置工業(yè)控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)工業(yè)

10、控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)工業(yè)控制計(jì)算機(jī)工業(yè)控制計(jì)算機(jī)由穩(wěn)壓電源、機(jī)箱和不同功由穩(wěn)壓電源、機(jī)箱和不同功能的總線模板，以及鍵盤(pán)顯示器等外設(shè)接口能的總線模板，以及鍵盤(pán)顯示器等外設(shè)接口組成。組成。工業(yè)控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的內(nèi)部總線種類繁多，比較常用的主要有：工業(yè)控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的內(nèi)部總線種類繁多，比較常用的主要有：STD、PC104總線等?？偩€等。STD總線共有總線共有56根總線，信號(hào)之間的隔離消除了根總線，信號(hào)之間的隔離消除了大部分總線上的干擾，單元為小模板構(gòu)造，每塊大部分總線上的干擾，單元為小模板構(gòu)造，每塊模板具有獨(dú)立性，實(shí)現(xiàn)了板級(jí)功能分散。模板具有獨(dú)立性，實(shí)現(xiàn)了板級(jí)功能分散。工業(yè)控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)工業(yè)控制計(jì)算機(jī)系

11、統(tǒng)STD總總線線的的功功能能單單元元1 CPU單元單元STD總線的主處置單元，處置數(shù)總線的主處置單元，處置數(shù)據(jù)、地址和控制功能。普通含有高速據(jù)、地址和控制功能。普通含有高速CPU和協(xié)處和協(xié)處置器。置器。2 A/D單元單元提供模擬提供模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換接口，模數(shù)轉(zhuǎn)數(shù)字轉(zhuǎn)換接口，模數(shù)轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)讀取由換和數(shù)據(jù)讀取由CPU單元控制，也可以由外部觸單元控制，也可以由外部觸發(fā)。發(fā)。3存儲(chǔ)器單元存儲(chǔ)器單元作為通用存儲(chǔ)器的擴(kuò)展卡，含作為通用存儲(chǔ)器的擴(kuò)展卡，含有譯碼、存儲(chǔ)器、后備電池等，防止失電后數(shù)據(jù)有譯碼、存儲(chǔ)器、后備電池等，防止失電后數(shù)據(jù)喪失。喪失。4存儲(chǔ)器單元存儲(chǔ)器單元作為通用存儲(chǔ)器的擴(kuò)展卡，含作為通用存儲(chǔ)器

12、的擴(kuò)展卡，含有譯碼、存儲(chǔ)器、后備電池等，防止失電后數(shù)據(jù)有譯碼、存儲(chǔ)器、后備電池等，防止失電后數(shù)據(jù)喪失。喪失。5系統(tǒng)支持單元系統(tǒng)支持單元包括設(shè)置開(kāi)關(guān)、后備電池、實(shí)包括設(shè)置開(kāi)關(guān)、后備電池、實(shí)時(shí)時(shí)鐘、看門(mén)狗時(shí)時(shí)鐘、看門(mén)狗watchdog、上電復(fù)位、總線終、上電復(fù)位、總線終端網(wǎng)絡(luò)等。端網(wǎng)絡(luò)等。6外設(shè)單元外設(shè)單元包括定時(shí)器單元、包括定時(shí)器單元、I/O單元、鍵盤(pán)單元、鍵盤(pán)顯示板電源板等，用于與外部信號(hào)和設(shè)備接口和顯示板電源板等，用于與外部信號(hào)和設(shè)備接口和操作。操作。集散控制系統(tǒng)、現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)集散控制系統(tǒng)、現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)分布式系統(tǒng)構(gòu)造分布式系統(tǒng)構(gòu)造軟件組成軟件組成運(yùn)用軟件運(yùn)用軟件信號(hào)采集與預(yù)處置程序信號(hào)采集與

13、預(yù)處置程序主算法程序主算法程序數(shù)字量輸出控制程序數(shù)字量輸出控制程序通訊程序通訊程序系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件LinuxWinCE采樣、量化與編碼技術(shù)采樣、量化與編碼技術(shù)1、采樣2、量化3、編碼Shannon采樣定理：采樣頻率必需大于原模擬信號(hào)頻譜中最高頻率的兩倍，那么模擬信號(hào)可由采樣信號(hào)來(lái)獨(dú)一表示。把采樣信號(hào)的幅值與某個(gè)最小數(shù)量單位的一系列整數(shù)倍比較，以最接近于采樣信號(hào)幅值的最小數(shù)量單位倍數(shù)來(lái)表示該幅值。量化信號(hào)的數(shù)值用二進(jìn)制代碼表示。交流采樣的電氣量計(jì)算和前置處置交流采樣的電氣量計(jì)算和前置處置TtntfTbtntfTatnbtnaatfTTnTTnnnn2sin)(2cos)(2)sincos(2)(2222101、電壓電流計(jì)算一、電氣量計(jì)算交流采樣的電氣量計(jì)算和前置處置交流采樣的電氣量計(jì)算和前置處置221221sin)(2cos)(2TTTTtntfTbtntfTa111221111( )cossin2cos()2arctan()f tatbtFtabFba交流采樣的電量計(jì)算和前置處置交流采樣的電量計(jì)算和前置處置10)1(10)1(2sin22cos2NmmNKINmmNKRmNUNUmNUNU)arctan(222RIIRUUUUU交流采樣的電量計(jì)算和前置處置交流采樣的電量計(jì)算和前置處置CICBRCRCBIAIABRARABICICBICRCBRAIABIARABRC