1.3监控系统外部接口
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理想动作 实际动作 干扰信号
滤波时间一般为50ms，即如果在50ms内多次变位，只记录一次；如果 信号脉宽小于50ms，认为是干扰信号滤除，不记录 【注意】开入信号持续时间要求大于50ms
6
二、开关量输出（DO）
1. 使用说明
+KM RD1 -KM RD2
左图为断路器控制回路简图
• “合控制”合闸控制接点 • “分控制”跳闸控制接点 • “HC”合闸操作继电器 • “TC”跳闸操作继电器 • “DL1”和“DL2”为断路器 位置辅助接点
8
二、开关量输出（DO）
3. 开出模板常规输出形式 输出形式： • 继电器接点 • 晶体管
DO1/ VCC DO1/ VCC DO2 DO1 VCC DO1 VCC COM
晶体管输出模式： • 共阴输出
• 共阳输出
DO2/
COM
DO2/
DO2
共阴输出
共阳输出
【注意】晶体管输出外接继电器的电源和蓄流 二极管的方向对共阴/共阳输出有所不同
20
六、 数码量输入
1. 编码方式简介
十进制 BCD码 格雷码
监控系统常用的数码输入有BCD码、
格雷码等，用来测量位置、开度 等。
0பைடு நூலகம்
1 2 3
0000
0001 0010 0011
0000
0001 0011 0010
4
5
0100
0101 0110 0111 1000 1001
0110
0111 0101 0100 1100 1101
K2
0V 0V
负逻辑输入：OV作为公共端；正逻辑输入：24V作为公共端
5
一、开关量输入（DI）
5. 信号处理 开入信号一般来自于继电器接点，动作瞬间不能可靠接触，出现抖动； 信号线上有干扰，都会造成错误信号或报警，因此对开入信号必须进行滤 波处理。
常用的滤波处理方法有： • 硬件滤波 • 软件滤波
（1）桥电路
+12V V
二线制测量：
V=12(RTD/(RTD+2RL+R1)-R3/(R2+R3)) 如果：R1=R2=R，且R>>RTD和R>>R3 那么：V=12/R*(RTD-R3+2RL)
RL RTD RL
R1
R2
R3
0V
二线制RTD测量
误差分析：
• 引线电阻RL对测量有影响，测量值比实际温度要高，但误差是固定的 • 引线选用1.5平方铜电缆，电缆阻值为11.4欧/公里，如电缆长为50m，则RL=0.57欧 • 如RTD电阻为PT100，则2.60℃/欧，2RL=1.14欧将引起2.96 ℃的测量误差
合控制 HC DL1 分控制 TC DL2
断路器控制回路简图
开关量输出一般用于对现场设备进行控制，如合/分断路器、启 动/停止电机、投入/退出设备等。
7
二、开关量输出（DO）
2. 实现原理
VCC
24V
中间继电器
DO
0V
• D0为“0”时，光隔不导通，继电器不工作； • D0为“1”时，光隔导通，继电器工作 通过D0的“1/0”控制继电器的工作
• 直流电源
• 交流量输入
• 数码量输入（不常用） • 脉冲量输入（不常用） 2. 通讯接口 • 串行通讯接口，如RS-232C、RS-422、RS-485等接口 • 现场总线，如Profibus、MB Plus等接口 • 网络接口，如Ethernet等
2
一、开关量输入（DI）
1. 使用说明
• 状态信号：合/分位置、运行/停止状态、等
• 双线制差分输入，有效抑制信号线上的干扰
12
三、模拟量输入（AI）
4. 变送器工作电源和接线 • 大多数变送器提供有源信号
• 部分非电量变送器（如压力、水位等）需要监控系统提供工作电源，
工作电源一般为DC24V • 非电量变送器一般采用二线制接线，即工作电源和模拟信号输出共
线（如图所示）
+24V 变送器
【注意】控制接点不考虑断弧，要求使用被控对象的位置辅助接点断弧
10
二、开关量输出（DO）
4. 输出处理 （2）输出信号类型
• 脉冲型和保持型
• 脉冲型输出脉宽要大于设备操作时间
1
1
0 脉冲型开出
0 保持型开出
【注意】监控系统控制输出提倡使用脉冲型输出，可有效防止误动
11
三、模拟量输入（AI）
1. 使用说明
＋ －
【注意】给非电量变送器供电
信号
时一般采用共负端接线，共正
端可能造成信号互相影响。
0V
二线制变送器测量
13
四、温度量输入（TI）
1. 使用说明
采集测量设备各部温度，如
•
• • •
水轮机各部轴瓦温度
发电机定子温度 变压器油温 空冷设备进/出口温度
2. 实现方式
一般采用RTD(Resistance Temperature Detector)反应实际温度，常用的RTD 种类有： • 铜电阻：Cu50、Cu53、Cu100等
【注意】通讯接口要隔离
23
九、监控系统供电
1. 供电电源类型 • 上位机：单相交流电或三相交流电经过UPS供电 • LCU：单相交流电和直流电双供电，或双单相交流电供电 【注意】交流电和直流电有电压等级问题，如AC220V、AC120V和DC220V、 DC110V。 2. 双供电原理
AC220V输入
2. 接线方式 常用的接线方式：三相四线制和三相三线制
A B C N A B C
XCPT
1 2 3 4 5 6
XCPT
1 2 3 4 5 6
I1
I2
I3
I1
I2
I3
U1 U2 U3 U0
U1 U2 U3 U0
7 8 9 10
7 8 9 10
三相四线制测量
三相三线制测量
瞬时功率p=pA+pB+pC= iA*uAN+ iB*uBN+ iC*uCN 三相三线制：系统对称，iA+iB+iC=0，则iB=-(iA+iC) p= iA*uAN+ iB*uBN+ iC*uCN= iA*(uAN-uBN)+ iC*(uCN-uBN)= iA*uAB+ iC*uCB
9
二、开关量输出（DO）
4. 输出处理 （1）输出设备
• 为满足操作容量要求，外接控制继电器，通过继电器接点输出（双点输出）
• 控制接点可根据需要使用开接点或闭接点 • 为提高接点断流容量，一般使用2对接点串接输出
+KM RD1 -KM RD2
合控制 HC DL1 分控制 TC DL2
断路器控制回路简图
监控系统外部接口
1
监控系统常用外部接口
1. I/O接口 • 开关量输入（DI-Digital Input） • 开关量输出（DO-Digital Output） • 模拟量输入（AI-Analog Input） • 温度量输入（TI-Temperature Input） 3. 监控系统供电
• 交流电源
19
五、交流量采集
（2）PT：电压互感器 2种类型：电磁式电压互感器和电容式电压互感器 一/二次额定电压之比称为额定互感比，一次电压是电网的额 定电压，二次电压统一为100V（或100/√3）。 PT二次侧短路，短路电流将达到额定电流的几十倍，可能引起 绝缘击穿。
【注意】现场接线时，一定要确认PT不短路。
•
铂电阻：Pt100等
14
四、温度量输入（TI）
3. RTD采集方式 • 安装RTD变送器，输入RTD电阻，输出模拟信号（信号数量少时采用）
•
直接处理RTD电阻（信号数量多时采用）
将电阻转换成电压，采集相应电压值。RTD采集常用电路
•
•
桥电路
电流环电路
15
四、温度量输入（TI）
3. RTD测量原理及分析
输出
DC220V输入
交/直流双供电输出电源波形
交/直流双供电
24
九、监控系统供电
3. 双供电实现 交流输入回路： 经过隔离变压器输入，隔离变压器的作用： • 隔离：电源回路内外隔离 • 降压：副边2组分接头，分别为1:0.85和1:0.7
【注意】 应根据电厂交流电的情况选择隔 离变压器合理的输出分接头。 直流输入回路： 经过继电器接点输入，起内外电路隔离作用
22
八、外部通讯
1. 使用说明 实现智能仪表和智能装置的数据采集和控制，如温度巡检装置、交 流量采集装置、智能电度表、保护装置、调速器、励磁装置、直流系统、 机组辅机系统、调度系统等。
2. 常用通讯接口形式
• 串口通讯：RS-232C、RS-485、RS-422等 • 现场总线: Profibus、MB+等 • 网络：Ethernet等
负逻辑开入
正逻辑开入
• K断开，光隔不导通，A点电平为“高”，即为“1” • K接通，光隔导通，A点电平为“低”，即为“0”
A点的“0/1”反映接点K的“接通/断开”状态
4
一、开关量输入（DI）
4. 外部接线
• 单端输入
• 信号＋公共端
24V 24V K1
DICOM K1 24V
K2
0V
DICOM
【注意】一般按三相四线制接线，如现场是三相三线，可将3-4和8-10短接
18
五、交流量采集
3. CT/PT介绍 （1）CT：电流互感器
工作原理类似于变压器，一次线圈串联在电路中。一、二次额定
电流之比称为额定互感比，一次线圈额定电流已标准化，二次线圈额 定电流统一为1A或5A。 CT正常工作时，二次线圈近于短路。在一次侧工作的情况下将二 次侧开路，二次线圈上将感应产生很高的尖顶波电势，其值可达数千 甚至上万伏。另外，由于磁感应作用，铁芯会强烈发热，造成铁芯和 线圈过热损坏。 【注意】现场接线和试验时，一定要确认CT不存在开路。更换或处理 交流量采集装置时，一定要将CT二次线圈短路。
现场安装变送器测量运行数据，采集变送器以模拟量方式输出。
• • 电气量：电流、电压、功率、频率等 非电气量：压力、水位、开度、转速等
2. 信号类型 • 电流型：4～20mA、0～20mA等 • 电压型：0～5V、0～10V、-5～+5V等 3. 采集处理 • 电压采集（电流型信号转换成电压信号），A/D转 换
2. 实现方式 • 将数值测量转换成数字测量
6 7 8 9
• 以开关量输入采集方式读取编
码值，再根据编码规律还原数值。
21
七、 脉冲量输入
1. 使用说明
一般用于测量累加，如：
• 电量累加 • 流量累加
脉冲信号
2. 实现方式 • 以开关量输入或高速计数形式采集信号 • 以一定的策略计算累加，如电度1000度/脉冲、流量500立方米/脉冲 • 脉冲信号要有足够的脉宽
AC输入
隔离变压器
输出 J
DC输入
【注意】 应根据电厂直流电的等级选择合 适的继电器或不同的接线方式。
J
直流继电器 J
交/直流双供电实现电路
25
16
五、交流量采集
1. 使用说明
电量采集中，交流电的电流、电压、频率、功率、功率因素等可
以配变送器通过模拟量输入方式采集，也可以直接采集CT/PT输 出，通过计算得到。 目前，国内外有许多产品可以实现交流量采集，能提供的测量量 参照各产品说明书。
【优点】减少变送器配置，减少电缆数量和布线
17
五、交流量采集
• 报警信号：事故、故障、保护动作报警、等
2. 信号分类
• 中断开关量输入（II）：也称SOE(Sequence Of Event)量，变位
要求记录时间和顺序 • 状态开关量输入（DI）：只关心状态，不关心变位时间
3
一、开关量输入（DI）
3. 工作原理
VCC 24V A 24V K A VCC
K 0V GND 0V GND
滤波时间一般为50ms，即如果在50ms内多次变位，只记录一次；如果 信号脉宽小于50ms，认为是干扰信号滤除，不记录 【注意】开入信号持续时间要求大于50ms
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二、开关量输出（DO）
1. 使用说明
+KM RD1 -KM RD2
左图为断路器控制回路简图
• “合控制”合闸控制接点 • “分控制”跳闸控制接点 • “HC”合闸操作继电器 • “TC”跳闸操作继电器 • “DL1”和“DL2”为断路器 位置辅助接点
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二、开关量输出（DO）
3. 开出模板常规输出形式 输出形式： • 继电器接点 • 晶体管
DO1/ VCC DO1/ VCC DO2 DO1 VCC DO1 VCC COM
晶体管输出模式： • 共阴输出
• 共阳输出
DO2/
COM
DO2/
DO2
共阴输出
共阳输出
【注意】晶体管输出外接继电器的电源和蓄流 二极管的方向对共阴/共阳输出有所不同
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六、 数码量输入
1. 编码方式简介
十进制 BCD码 格雷码
监控系统常用的数码输入有BCD码、
格雷码等，用来测量位置、开度 等。
0பைடு நூலகம்
1 2 3
0000
0001 0010 0011
0000
0001 0011 0010
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0100
0101 0110 0111 1000 1001
0110
0111 0101 0100 1100 1101
K2
0V 0V
负逻辑输入：OV作为公共端；正逻辑输入：24V作为公共端
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一、开关量输入（DI）
5. 信号处理 开入信号一般来自于继电器接点，动作瞬间不能可靠接触，出现抖动； 信号线上有干扰，都会造成错误信号或报警，因此对开入信号必须进行滤 波处理。
常用的滤波处理方法有： • 硬件滤波 • 软件滤波
（1）桥电路
+12V V
二线制测量：
V=12(RTD/(RTD+2RL+R1)-R3/(R2+R3)) 如果：R1=R2=R，且R>>RTD和R>>R3 那么：V=12/R*(RTD-R3+2RL)
RL RTD RL
R1
R2
R3
0V
二线制RTD测量
误差分析：
• 引线电阻RL对测量有影响，测量值比实际温度要高，但误差是固定的 • 引线选用1.5平方铜电缆，电缆阻值为11.4欧/公里，如电缆长为50m，则RL=0.57欧 • 如RTD电阻为PT100，则2.60℃/欧，2RL=1.14欧将引起2.96 ℃的测量误差
合控制 HC DL1 分控制 TC DL2
断路器控制回路简图
开关量输出一般用于对现场设备进行控制，如合/分断路器、启 动/停止电机、投入/退出设备等。
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二、开关量输出（DO）
2. 实现原理
VCC
24V
中间继电器
DO
0V
• D0为“0”时，光隔不导通，继电器不工作； • D0为“1”时，光隔导通，继电器工作 通过D0的“1/0”控制继电器的工作
• 直流电源
• 交流量输入
• 数码量输入（不常用） • 脉冲量输入（不常用） 2. 通讯接口 • 串行通讯接口，如RS-232C、RS-422、RS-485等接口 • 现场总线，如Profibus、MB Plus等接口 • 网络接口，如Ethernet等
2
一、开关量输入（DI）
1. 使用说明
• 状态信号：合/分位置、运行/停止状态、等
• 双线制差分输入，有效抑制信号线上的干扰
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三、模拟量输入（AI）
4. 变送器工作电源和接线 • 大多数变送器提供有源信号
• 部分非电量变送器（如压力、水位等）需要监控系统提供工作电源，
工作电源一般为DC24V • 非电量变送器一般采用二线制接线，即工作电源和模拟信号输出共
线（如图所示）
+24V 变送器
【注意】控制接点不考虑断弧，要求使用被控对象的位置辅助接点断弧
10
二、开关量输出（DO）
4. 输出处理 （2）输出信号类型
• 脉冲型和保持型
• 脉冲型输出脉宽要大于设备操作时间
1
1
0 脉冲型开出
0 保持型开出
【注意】监控系统控制输出提倡使用脉冲型输出，可有效防止误动
11
三、模拟量输入（AI）
1. 使用说明
＋ －
【注意】给非电量变送器供电
信号
时一般采用共负端接线，共正
端可能造成信号互相影响。
0V
二线制变送器测量
13
四、温度量输入（TI）
1. 使用说明
采集测量设备各部温度，如
•
• • •
水轮机各部轴瓦温度
发电机定子温度 变压器油温 空冷设备进/出口温度
2. 实现方式
一般采用RTD(Resistance Temperature Detector)反应实际温度，常用的RTD 种类有： • 铜电阻：Cu50、Cu53、Cu100等
【注意】通讯接口要隔离
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九、监控系统供电
1. 供电电源类型 • 上位机：单相交流电或三相交流电经过UPS供电 • LCU：单相交流电和直流电双供电，或双单相交流电供电 【注意】交流电和直流电有电压等级问题，如AC220V、AC120V和DC220V、 DC110V。 2. 双供电原理
AC220V输入
2. 接线方式 常用的接线方式：三相四线制和三相三线制
A B C N A B C
XCPT
1 2 3 4 5 6
XCPT
1 2 3 4 5 6
I1
I2
I3
I1
I2
I3
U1 U2 U3 U0
U1 U2 U3 U0
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三相四线制测量
三相三线制测量
瞬时功率p=pA+pB+pC= iA*uAN+ iB*uBN+ iC*uCN 三相三线制：系统对称，iA+iB+iC=0，则iB=-(iA+iC) p= iA*uAN+ iB*uBN+ iC*uCN= iA*(uAN-uBN)+ iC*(uCN-uBN)= iA*uAB+ iC*uCB
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二、开关量输出（DO）
4. 输出处理 （1）输出设备
• 为满足操作容量要求，外接控制继电器，通过继电器接点输出（双点输出）
• 控制接点可根据需要使用开接点或闭接点 • 为提高接点断流容量，一般使用2对接点串接输出
+KM RD1 -KM RD2
合控制 HC DL1 分控制 TC DL2
断路器控制回路简图
监控系统外部接口
1
监控系统常用外部接口
1. I/O接口 • 开关量输入（DI-Digital Input） • 开关量输出（DO-Digital Output） • 模拟量输入（AI-Analog Input） • 温度量输入（TI-Temperature Input） 3. 监控系统供电
• 交流电源
19
五、交流量采集
（2）PT：电压互感器 2种类型：电磁式电压互感器和电容式电压互感器 一/二次额定电压之比称为额定互感比，一次电压是电网的额 定电压，二次电压统一为100V（或100/√3）。 PT二次侧短路，短路电流将达到额定电流的几十倍，可能引起 绝缘击穿。
【注意】现场接线时，一定要确认PT不短路。
•
铂电阻：Pt100等
14
四、温度量输入（TI）
3. RTD采集方式 • 安装RTD变送器，输入RTD电阻，输出模拟信号（信号数量少时采用）
•
直接处理RTD电阻（信号数量多时采用）
将电阻转换成电压，采集相应电压值。RTD采集常用电路
•
•
桥电路
电流环电路
15
四、温度量输入（TI）
3. RTD测量原理及分析
输出
DC220V输入
交/直流双供电输出电源波形
交/直流双供电
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九、监控系统供电
3. 双供电实现 交流输入回路： 经过隔离变压器输入，隔离变压器的作用： • 隔离：电源回路内外隔离 • 降压：副边2组分接头，分别为1:0.85和1:0.7
【注意】 应根据电厂交流电的情况选择隔 离变压器合理的输出分接头。 直流输入回路： 经过继电器接点输入，起内外电路隔离作用
22
八、外部通讯
1. 使用说明 实现智能仪表和智能装置的数据采集和控制，如温度巡检装置、交 流量采集装置、智能电度表、保护装置、调速器、励磁装置、直流系统、 机组辅机系统、调度系统等。
2. 常用通讯接口形式
• 串口通讯：RS-232C、RS-485、RS-422等 • 现场总线: Profibus、MB+等 • 网络：Ethernet等
负逻辑开入
正逻辑开入
• K断开，光隔不导通，A点电平为“高”，即为“1” • K接通，光隔导通，A点电平为“低”，即为“0”
A点的“0/1”反映接点K的“接通/断开”状态
4
一、开关量输入（DI）
4. 外部接线
• 单端输入
• 信号＋公共端
24V 24V K1
DICOM K1 24V
K2
0V
DICOM
【注意】一般按三相四线制接线，如现场是三相三线，可将3-4和8-10短接
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五、交流量采集
3. CT/PT介绍 （1）CT：电流互感器
工作原理类似于变压器，一次线圈串联在电路中。一、二次额定
电流之比称为额定互感比，一次线圈额定电流已标准化，二次线圈额 定电流统一为1A或5A。 CT正常工作时，二次线圈近于短路。在一次侧工作的情况下将二 次侧开路，二次线圈上将感应产生很高的尖顶波电势，其值可达数千 甚至上万伏。另外，由于磁感应作用，铁芯会强烈发热，造成铁芯和 线圈过热损坏。 【注意】现场接线和试验时，一定要确认CT不存在开路。更换或处理 交流量采集装置时，一定要将CT二次线圈短路。
现场安装变送器测量运行数据，采集变送器以模拟量方式输出。
• • 电气量：电流、电压、功率、频率等 非电气量：压力、水位、开度、转速等
2. 信号类型 • 电流型：4～20mA、0～20mA等 • 电压型：0～5V、0～10V、-5～+5V等 3. 采集处理 • 电压采集（电流型信号转换成电压信号），A/D转 换
2. 实现方式 • 将数值测量转换成数字测量
6 7 8 9
• 以开关量输入采集方式读取编
码值，再根据编码规律还原数值。
21
七、 脉冲量输入
1. 使用说明
一般用于测量累加，如：
• 电量累加 • 流量累加
脉冲信号
2. 实现方式 • 以开关量输入或高速计数形式采集信号 • 以一定的策略计算累加，如电度1000度/脉冲、流量500立方米/脉冲 • 脉冲信号要有足够的脉宽
AC输入
隔离变压器
输出 J
DC输入
【注意】 应根据电厂直流电的等级选择合 适的继电器或不同的接线方式。
J
直流继电器 J
交/直流双供电实现电路
25
16
五、交流量采集
1. 使用说明
电量采集中，交流电的电流、电压、频率、功率、功率因素等可
以配变送器通过模拟量输入方式采集，也可以直接采集CT/PT输 出，通过计算得到。 目前，国内外有许多产品可以实现交流量采集，能提供的测量量 参照各产品说明书。
【优点】减少变送器配置，减少电缆数量和布线
17
五、交流量采集
• 报警信号：事故、故障、保护动作报警、等
2. 信号分类
• 中断开关量输入（II）：也称SOE(Sequence Of Event)量，变位
要求记录时间和顺序 • 状态开关量输入（DI）：只关心状态，不关心变位时间
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一、开关量输入（DI）
3. 工作原理
VCC 24V A 24V K A VCC
K 0V GND 0V GND