第二章电力系统测控装置的基本原理.ppt

第一节 概述 电力系统是一个动态大系统，系统的负荷随时都在变 化，系统的各类故障，无论是自然的还是人为的也随时可能 发生，系统中的设备和运行状态、参数是大量的、多变的。这就要求运行人员时刻掌握系统的运行状态，根据实际情 况调整运行方式。因此实时地获取系统运行的各种参数及状 态，对运行人员及时准确地了解系统的运行状态以及进一步 的决策是至关重要的。 运行人员如何实时掌握电力系统的运行状态， 并根据实际情况及时调整电力系统的运行？ 依靠电力系统测控装置及时准确地对各种 数据的采集与处理！ 有了大量来自系统运行的各种参数及状 态，的信息，才能实现自动监测、控制。 测控装置负责采集各种数据和输出控制的全部过程， 并将采集的数据上送主机，因此，测控装置是自动化系统的 基础。 测控装置被称为“信息采集和命令执行子系统” （远动终端RTU） 作用 采集各发电厂、变电所中各种表征电力系统运行状态的实时信息，并根据运行需要将有关信息通过信息传输通道传送到调度中心，同时也接受调度端发来的控制命令，并执行相应的操作。 可以实现“四遥”功能：遥测(YC)、遥信(YX)、遥控(YK)和遥调(YT). 遥测:采集并传送电力系统运行模拟量的实时信息； 遥信:采集并传送电力系统中开关量的实时信息； 遥控:指接收调度中心主站发送的命令信息，执行对断路器的分合闸、发电机的开停、并联电容器的投切等操作； 遥调:指接收并执行调度中心主站计算机发送的遥调命令，如调整发电机的有功出力或无功出力、发电机组的电压、变压器的分接头等。 一、基本测控单元 为了减少系统的负担，目前的测控装置，都做成了智能式 的，测控装置与系统的联系，由数据通信来完成。 这样，不但减少了系统的负担，而且还大量地减少了现场 至控制室之间的电缆。主机负责系统管理、决策、统计等任 务，而测控装置负责测控及将采集的数据上送主机。 测控装置虽然要接受主机的控制，但它的测控任务是独立 完成的。这就是自动化系统的“分散监控、集中管理”基本模 式。 测控单元以功能来划分，可分为集中式测控单元、独立综 合式测控单元。 集中式测控单元可实现数据采集或控制的某一个单一功 能，例如遥测单元、遥控单元。 独立综合式测控单元能实现各类信号的测量、控制功能。目前构成测控装置的器件很多，下面以单片机、 DSP (Digital Signal Processor)器件为例来学习测控单元的基本 构成。 1.单片机测控单元 单片机是一种具有CPU和各种不同外部电路的微处理器。利用单片机的电路集成特性，把系统体积压缩到最小。 2、DSP器件测控单元 DSP芯片是一种专门用于数字信号处理的微处理器，它 是一种特殊的、专用的微处理器，具有可编程性，实时运行 速度远远超过通用微处理器。 其特殊的内部结构，强大的信息处理能力以及较高的运 行速度等特点，在各个领域得到越来越广泛的应用。 3、通用DSP与单片机的比较 单片机只有单总线，且片外地址、数据线复用; 而DSP片内有多总线，片外的地址、 数据总线分开，还有比异步串口(DART)速度高得多的同步串口或通信口，因此，数据 输入/输出能力很强。 DSP数据位宽，乘加器位宽也比单片机大，进行数字信号处理时速度快、精度高。 DSP有大容量的片内存储器。 但单片机的控制接口种类比DSP多，适用于以控制为主的模数混合设计。 在其他方面，两者是类似的。 二、需采集的数据信息 电力系统需要采集的信息量大，且具有不同的特征，可把 它们分成以下类型。 第二节 模拟量信息采集的硬件构成(遥测量) 直流采样方式原理： 交流电流变送器 直流采样电压形成回路 直流采样的特点是: (1)直流采样对A/D转换器的转换速率要求不高，软件算法简单。只要将采样结果乘上相应的标度系数便可得到电流、电压的有效值，因此采样程序简单，软件的可靠性较好。 (2)直流采样因经过整流和滤波环节，转换成直流信号，因此抗干扰能力较强。 (3)直流采样输入回路，往往采用R-C滤波电路，其时间常数较大(一般几十毫秒--几百毫秒) ，因此采样实时性差，而且无法反映被测模拟量的波形，尤其不适合用于微机保护和故障录波中。 直流采样的优点： 软件设计简单，计算简便。 对采样值只须作一次比例交换，即可得到被测量的数据，因而采样周期短。在微机应用的初期，此方法得到了广泛的应用。 直流采样的缺点： 采样结果实时性较差； 直流采样输入回路，因要滤去整流后的波纹，往往采用R-C滤波回路，其时间常