远动执行端

交流电流变送器
主要任务：将交流电流变换成额定值为5V的直流电压。
交功率变送器
作用：测量工频电路的有功和无功功率，将被测电功率 变换成和它成线性关系的直流电压。
IT1 − IT2 T1 − T2 =I 平均电流： I a = T1 + T2 T
方法二：加权平均法： 方法三：中位值法：将N个采样数据按大小顺 序排列，取中间的值作为滤波输出值 用途：滤除脉冲干扰
二十转换、标度变换 方法：将二进制转换为十进制，然后根据转换 电压等级和互感器的变比计算出原电量值的大 小。
标量计算过程
• 对12位A/D转换而言，转换结果为5V--》 0FFFH（不考虑符号） • 对14位A/D转换而言，转换结果为5V--》 03FFFH（不考虑符号） 问题：如何计算出被测的电压，电流，功 率？
图 遥 信 变 位 触 发 中 断 服 务 程 序 框 图
第六节 遥测量的采集和处理
1.模拟量采集回路 2.多路通道开关 3.采样保持电路 4.A/D转换和模拟量信号的输入预处理 5.模拟量采集处理 6.遥测量的测量
1.模拟量采集回路
模拟量：在时间和幅值上连续变化的信号。母线电压、 电流，变压器的有功/无功功率，系统频率等。
}
Intel8255数据读取控制 Intel8255
AD7536 输出 OUT A 选择位 B C D 输入
8255可编程并行接口芯片方式控制字格式说明
• 8255有两种控制命令字；一个是方式选择控制字；另一个 有两种控制命令字；一个是方式选择控制字； 有两种控制命令字 口按位置位／ 是C口按位置位／复位控制字。下面介绍方式选择控制字。 口按位置位 复位控制字。下面介绍方式选择控制字。 • 方式控制字格式说明如表 ： 方式控制字格式说明如表1：
5 模拟量采集处理 • • • • 数字滤波 标度变换 二－十转换 死区判别和计算
数字滤波 方法一：算术平均法：将N个采样值相加，然后取其算 术平均值作为本次滤波输出值 1 N Yk = ∑ X i N i =1 式中： Yk--第k次滤波输出值， Xi--第I次采样值 N -- 采样次数 用途：消除随机误差，对周期性等振幅干扰也有明显 的滤波效果。 缺点：实时性降低
PA0~PA3为输入， 为输入， 为输入 PC4~PC7为输出。 为输出。 为输出
AD7506
AD7506
AD7506
AD7506
64路遥信扫查程序框图
例：中断方式的8位开关量采集。 中断方式的8位开关量采集。
8位数值比较器 当 位数值比较器:当 位数值比较器 G为低时，若P0为低时， 为低时 P7与Q0-Q7相同， 相同， 与 相同 则P=Q引脚输出低 引脚输出低 电平，否则为高。 电平，否则为高。
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
D7：设定工作方式标志，1有效。 ：设定工作方式标志， 有效 有效。 D6、D5：A口方式选择 0 0 —方式 0 1 —方式 1 ×—方 方式0 方式1 、 ： 口方式选择 方式 方式 方 式2 D4：A口功能 输入， 输出 输出） ： 口功能 （1=输入，0=输出） 输入 D3：C口高 位功能 （1=输入，0=输出） 口高4位功能 输入， 输出 输出） ： 口高 输入 D2：B口方式选择 （0=方式 ，1=方式 ） 方式0， 方式 方式1） ： 口方式选择 方式 D1：B口功能 输入， 输出 输出） ： 口功能 （1=输入，0=输出） 输入 D0：C口低 位功能 （1=输入，0=输出） 口低4位功能 输入， 输出 输出） ： 口低 输入
令开关动作由U控制： T1 − T2 = KU
T1 − T2 Ia = I = KUI T
若遥测量的实测值为S，A/D转换后的值为D，标 度变换系数为K，则 K=S/D 举例1：对12为A/D转换器（若考虑第1位为符号 位，其余11位为数值），若测量电流的满量程为 1500A，求变换系数。 由于11111111111B=2047 则有： K=1500/2047=0.732779677
例：采用电压变送器测量牵引网电压值，A/D转换器的转换 采用电压变送器测量牵引网电压值， 转换器的转换 精度12位 牵引网最大值为30 精度 位，牵引网最大值为 kV，今测得 ，今测得A/D值为 值为 0CF6H，计算其原电压值。 ，计算其原电压值。 首先将所测值转换为十进制值。 解: 首先将所测值转换为十进制值。 0CF6H = 0 1100 1111 0110B = 3318D 最大值: 代表直流5V电压 满量程） 电压（ 最大值 0FFFH (4095D) 代表直流 电压（满量程） 4095 : 3318 = 5 ：x 则: 得： x = 4.05 V 而变送器的直流5 代表交流侧 代表交流侧30 而变送器的直流 V代表交流侧 kV电压 电压 则： 30kV : y = 5 : 4.05 y = 4.05×30/5kV=24.3 kV × 这样经过标量计算后得被测电压值为24.3 kV。 这样经过标量计算后得被测电压值为 。
8255可编程并行接口芯片工作方式说明
• 方式0：基本输入／输出方式。适用于三个端口中 方式0 的任何一个。每一个端口都可以用作输入或输出。 输出可被锁存，输入不能锁存。 • 方式1：选通输入／输出方式。这时A口或B口的8 方式1 位外设线用作输入或输出，C口的4条线中三条用 作数据传输的联络信号和中断请求信号。 • 方式2 ：双向总线方式。只有A口具备双向总线方 方式2 式，8位外设线用作输入或输出，此时C口的5条线 用作通讯联络信号和中断请求信号。
4095 : 3318 = 30 ：x
x = 24.3kV
死区判断和计算
死区：又称压缩因子，用VFAC表示。
为了减少向调度中心的数据输送量，对各遥测量的变化， 预先规定了一个阀值（死区），对应的遥测量只有在其 变化值超过了规定的阀值，才进行数据处理和传送。否 则不传。
死区计算：比较前一次采集的值（旧值）与现采集的值
模拟量信号的输入预处理
进入A/D的模拟信号都 为统一的电平信号，如 10kV的电压，经电压互 感器后变送器输出为5V； 110kV的进线电压，经 电压互感器后变送器输 出也为5V，两者经A/D 变换后得到同一数字量， 意义却不同。
有些采集设备，如变送器等， 其输出电信号与被测参数间 成非线性关系，为提高测量 精度，采取线性化措施。将 非线性函数进行分段线性化 拟合处理，分段数以误差满 足精度要求为准。 判断采入的数据是否有 明显差错，为伪舍弃。 不同类型参数采用不同 方法，如母线电流中的 数据，用同一参数前、 后周期的变化量判断， 或用限值判断。 利用计算机根据一定的 算法用程序来减少噪声 在信号中的比重。常用 有算术平均法、加权平 均法、中位值法等。
8位锁存器： 位锁存器： 位锁存器 OC为输出控制 为输出控制 端,低电平有 低电平有 效.C采样控制 采样控制 为高时,Q随 端,为高时 随 为高时 D变;为低时 为低时,Q 变 为低时 保持C下跳时 下跳时D 保持 下跳时 的状态。 的状态。
工作原理： CPU读入8位开关量，并将其锁存到373中，开中断。 一旦开关量状态变化，则688的P、Q不同。P=Q端输出高电平， 经反向后向CPU申请中断。 CPU响应中断，读入变化后的状态，锁存到373，开中断。
3 采样保持电路
当某一模拟量进行A/D转换 时，由于A/D转换过程需一段 时间，必须保证此过程中被测 参数值不变，否则会影响转换 精度，同理必须保持恒定的输 出。
K R Uc C
Ua
开关K闭合，输入电压通过电阻R向电容充电，输出 电压随着变化，并使两者趋于相等，此即为采样状态； 开关K在时刻断开时，由于电容具有保持电荷特性而 将的电压值记忆在其上，此即为保持状态。
电压、电流、功率等模拟量通过相应的互感器，输出0～100V 的交流量，再经过变送器变换成0～5V的模拟直流量送入模拟 量采集电路进行模数转换。
2 多路通道开关
由于计算机的工作速度很快，被测参数的变化相对迟 缓，一般情况下一台计算机往往可以同时采集多个现场 参数，这些参数公用一个A/D转换器，因此必须有一个多 路开关。 它的作用就是将多个信号逐个分时接通，经采样后送 入A/D转换器进行转换（称为多路开关），或者把计算机 的输出信号按一定顺序输送到不同的控制回路（称为反 多路开关）。目前多采用无触点的集成电路开关，优点 是频率高、体积小，并可以用程序进行控制,如AD7501 8 路CMOS多路开关、 AD7506 16路CMOS多路开关。
事件分辨率：事件顺序记录能区分的最小的时间间隔。
例：设计电路实现64路开关量查询采集。遥信信号输 入接口电路由并行接口、多路开关等组成。
并行接口芯片采用intel8255 多路开关采用16选1通道多路开关AD7506 包括完整的开关量采集、光电隔离、开关量输入。
可编程并行I/O 可编程并行 接口电路： 接口电路：基 本输入输出方 式，PA0~PA3 为输入， 为输入， PC4~PC7为输 为输 出。 16选1多路开关： 选 多路开关 多路开关： 0-15为开关量输 为开关量输 为输出， 入，OUT为输出， 为输出 输入ABCD的值 输入 的值 （0-FH）决定哪 ） 一路输入的开关 量送到OUT。 量送到 。
（新值）之差是否超过压缩因子。超过，则越死区，处 理；否则，不处理。
要求：在编程中，要设置存储模拟量的旧值、新值、越
死区标志等内存空间或内存变量。
遥测量采集过程框图
6.遥测量的测量 （1）直流信号采样 变送器测量原理
常规： 常规：变送器 现在： 现在：交流直接采集
方法：将被测电量经电量变送器变换成直流信号， 然后将其送入采样保持器、A/D转换器，CPU从A/D转换 器内读出转换后的数字量，经标度变换计算所测电量 值。
2 光电隔离电路
作用：实现微机与外部电路之间的电气隔离，消除开关量 信号本身的干扰和信号沿途的传输的干扰。 实现：由光电二极管（LED）和光敏晶体管成对组成。LED 接到信号源一侧，光敏晶体管取开关的作用，LED导通时， 开关闭合，实现两侧间的电隔离。