交流数据采集与处理

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1、第二章交流数据采集与处理第一节电量变送器将一种电量变换为供测量用的直流电量。可用来测量发电厂和变电站的电压、电流、有功功率、无功功率、电能和频率等各种电气量。发电厂电量接入DCS、称ECS输入交流电压、电流、功率，输出直流电压:0～5V；电流:0～1mA、4～20mA一、交流电流变送器，大电流变为小电流电气隔离经电阻变为电压信号精密交-直流变换电路将交流电压变为0~5v的直流电压恒流输出电路得到0~1mA或4~20mA直流输出信号。精密交流直流转换问题：为什么不用常规的桥式整流？实现精密整流的关

2、键是什么？常规的桥式整流存在管压降，转换非线性。实现精密整流关键是运算放大器的虚短虚断直流采样直流采样的主要问题？谐波问题；测相位问题。二、电能变送器二、电能变送器（一）功率与电能的关系三相电路的瞬时功率为P（t），则该电路的有功电能W就是P（t）的时间积分，即设在时间t0～t1内的平均功率为Pav则在时间t0～t1之间的电能量等于该时间内平均功率与时间的乘积。三相有功功率变送器输出电压U0与有功功率P成正比，U0=K1P（二）计数脉冲与电能的关系若将U0进行电压／频率（U/f）变换，使之成为与

3、U0成正比，频率为f的脉冲信号，即f=K2U0在时间t0～t1内，计得以f为频率的脉冲数为N，则N/（t1-t0）代表在时间t0～t1内频率f平均值fav。因此可求得相应时间内U0的平均值U0av，即一、交流采样过程第三节微机变送器与交流采样二、交流采样原理：Ts=T/N二、交流采样原理：采样定理：完整表达输入信号的充要条件：数值计算与滤波需要。滤除第n次波要求对该次波每周至少等距采样两次或以上。三、微机变送器的工作过程：输入信号经相应的TVm或TAm变换成0～5V交流电压信号；输入到多路模拟电

4、子开关。由选择多路信号中一路输出；采样保持器进行采样及保持；A／D转换器将采样保持器输出的模拟电压转换成数字量；CPU读A／D输出数据；三、微机变送器的工作过程：CPU再发地址选择输入信号；这种过程在一个交流信号周期内重复（l+m）×N次CPU对一周期内每路输入信号的N个采样值，进行数据处理，并计算出线路上的各种电气量值。四、微机变送器硬件第四节电力系统数据预处理滤波交流信号采样、变换的两侧均进行滤波原因是：出于两个方面的考虑，并简化电路和利用计算机计算能力，在输入侧设置由RC电路组成的模拟式低

5、通滤波器，滤除高次谐波，在计算机程序中相应包含用于去除低次滤波的计算子程序。（一）模拟式滤波由采样定理，消除某次谐波必须有效采集信息，即有足够采样频率。但频率不能太高，影响输入路数。输入侧模拟式滤波器作用是消除掉输入信号中的较高次谐波（包括干扰），保留有用信号，一般采用简单而有效的RC低通滤波器构成。滤波器同时还作浪涌电压保护，防止浪涌电压进入通道内部，破坏信息处理设备。（一）模拟式滤波传递函数为频率特性为（二）数字式滤波（滤除低次谐波）非递归滤波举例：设一模拟信号要求保留的基波部分，滤除的谐波

6、（7次）部分。若对采样，采样频率=3500Hz，则对于基波，每周期有70个采样值；对于7次谐波，则每周期有10个采样值。现将相对于基波一周期的70个采样值分成7组，每组10个采样值求取平均值。令y(k)是x(t)连续10个采样值的平均值，即非递归滤波为两个分量组成，因此可有由于是350Hz的正弦波，采样频率为3500Hz，恰好是每周期10次采样，因而计算式中的第二部分必然等于零。对于50Hz的基波，上述计算可得到7个分组值，每个分组值恰好分别等于对基波进行每周期7次采样的各个采样值，并且不包含任

7、何7次谐波成分。。第五节标度变换0101011011100101---→86.2A第五节标度变换例如被测电流的满量程为1500A，经变换后的满量程结果为2047。当电流在0～1500A范围内变化时，模/数转换的输出在0～2047之间变动，两者呈线性比例关系。设遥测量的实际值为S，模/数转换后的值为D，因为S和D呈线性比例关系，所以可以以满量程的对应关系来求出标度变换系数K。对于12位模/数转换器，D=2047，则S/D=S/2047。第五节标度变换例如幅值为1500A的电流，可得各个遥测量都有对

8、应的标度变换系数K，均以确定的形式存储器的遥测系数区中，待需要时读取。标度变换系数K在遥测系数区中以两个字节存放，其格式为F1F2N1N20/1S/D小数点标志移位标志正/负11位标度变换系数1500A的电流的遥测系数K=0000010111011100在经过模/数转换得到某个遥测量的11位二进制数，需乘上系数得到有量纲的实际值，考虑乘法运算后的精度，标度变换系数K应具有11位的有效位。但在某些场合，根据S/D所得的K系数并不具有11位有效位，因此需要预先对K进行处理。例如某电流的幅值满量程为1