一种具有电气隔离的数据采集与处理系统
交流数据采集与处理课件
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
如将150A的满量程值放大10倍后成为1500，系数K 即有11位有效位数。在1500转换成二进制数后，与K 相乘，并在二－十进制转换后，将小数点向左移一位， 即为150.0A的表达。
遥测量用四位十进制D3D2D1D0显示。用小数点标 志F1F2来设定小数点位置，其内容由通信双方约定。 例如小数点设在最低位D0之前，把F1F2置为01。例如 幅值为150A的电流，可得 0100010111011100
精密交-直流变换电路将交流电压变为 0~5v的直流电压
经电阻变为电压信号
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
问常题规：的为桥什式么整不 流用 存常 在规 管的 压桥 降式 ，整 转流换？非线性。 实现精密实整现流精关密键整是流运的算关放键大是器什的么虚？短虚断
直流采样
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
基于CAN总线的数据采集与控制系统设计
基于CAN总线的数据采集与控制系统设计郝寿朋;刘瑞玲【摘要】In order to ensure real-time and reliable data transmission, solve the problem that the data is prone to be interfered in the process of data transmission, and ensure the capability of the data acquisition and control system, CAN (controller area network) bus is taken as the fieldbus in the system to realize data transmission. CAN is a kind of serial communication network that supports the distributed control and the real time control, and has the characteristics of high performance and high reliability. The repeated tests for the hardware and software of the system demonstrates the capability of the system, and embodies the obvious advantage of CAN bus in the aspects of the communication capability, reliability, real time, and so on.%为了保证数据传输的实时性、可靠性,解决数据传输过程中易受干扰的问题,并保证数据采集和控制系统的性能.采用CAN总线作为现场总线来实现数据传输.经过对系统软硬件在不同环境下的多次测试,验证了该系统的性能,同时也体现了CAN总线在通信能力、可靠性和实时性等方面的明显优势.【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2011(034)008【总页数】4页(P36-38,42)【关键词】CAN总线;数据采集;控制系统;串行通信【作者】郝寿朋;刘瑞玲【作者单位】中国海洋大学,信息科学与工程学院,山东,青岛,266100;临沂市高级技工学校,山东,临沂,276021【正文语种】中文【中图分类】TN911-340 引言随着计算机网络上的高速发展，使得信息的交流与共享变得空前广泛和自如，而这项技术也渗入到自动化领域的变革当中，现场总线(Fieldbus)由此应运而生，开创了工业控制的新篇章。
数据采集和监控(SCADA)系统
SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition)系统即数据采集和监控系统，它是电网调度自动化系统的基础和核心，负责采集和处理电力系统运行中的各种实时和非实时数据，是电网调度中心各种应用软件主要的数据来源。
SCADA 系统包括实时数据采集、数据通信、SCADA 系统支撑平台、前置子系统、后台子系统等。
数据采集包括反映物理过程特征的数据的产生，数据发送、接收和数据处理；监视控制不仅包括对物理过程的直接控制，还包括管理性控制，只下发调控指令，由厂站端或者下级调度人工调控。
通常数据采集装置和控制装置安放在厂站端，与主站端监控系统并不在一起，所以要实现数据采集和直接控制功能需要双向数据通信，普通认为数据采集是信号上行的通信，而直接控制是信号下行的通信。
一个 SCADA 系统通常由一个主站和多个子站(远方终端装置 RTU 或者变电站综合自动化系统) 组成。
主站通常在调度控制中心 (主站端) ，子站安装在变电站或者发电厂(厂站端) ，主站通过远动通道或者广域网实现与子站的通信，完成数据采集和监视控制。
国分为五级调度，主站除接收子站信息，还以数据通信方式接受从下级调度控制中心主站转发来的信息，又向上级调度控制中心主站转发本站的信息。
厂站端是 SCADA 系统的实时数据源，又是进行控制的目的地。
SCADA 所采集的数据包括摹拟量测量 (又称为“遥测”)，状态测点 (又称为“遥信”) 和脉冲累加量 (又称为“遥脉”)。
SCADA 系统的主站分为前置子系统和后台子系统，二者通过局域网相联相互进行通信。
前置子系统主要完成与厂站端及其它调度控制中心的通信，并将获得的数据发送给后台子系统。
后台子系统进行数据处理。
SCADA 把这些最近扫描的已经处理的反映被监视系统状态的数据存储在数据库中。
画面联结数据库，于是画面就直观地给出该系统状态的正确景象。
SCADA 为每一个量测量赋予一个状态和记录数值的变化趋势，当设备处于不正常状态或者运行限值已被超过时通知调度员。
智能化分布式配电终端FTU
FTU定义及功能FTU（Feeder Terminal Unit）是馈线终端设备的简称，属于配电自动化系统的核心组成部分。
FTU的主要功能包括数据采集、数据处理、控制功能、通信功能以及故障检测与定位等。
FTU通过实时采集配电网的运行状态，为配电自动化系统提供准确的数据支持，实现配电网的实时监测、优化运行和故障快速处理。
工作原理与组成结构FTU 的工作原理基于微处理器技术，通过内置的传感器和接口电路实时采集配电网的电压、电流、功率等电气量，以及开关状态、保护信号等非电气量。
FTU的组成结构主要包括微处理器、数据采集模块、控制模块、通信模块和电源模块等。
微处理器负责数据处理和控制逻辑的实现；数据采集模块负责电气量和非电气量的采集；控制模块负责执行控制命令；通信模块负责与上级主站或其他FTU进行通信；电源模块为FTU提供稳定可靠的工作电源。
技术参数及性能指标配电网现状及发展趋势配电网现状发展趋势故障检测与定位FTU 具有故障检测功能，能够实时监测配电网的运行状态，并在发生故障时快速定位故障点，提高故障处理的效率和准确性。
数据采集与传输FTU 能够实时采集配电网的电压、电流、功率等电气量数据，并通过通信网络将其传输到主站系统，为配电网的监控和管理提供数据支持。
控制与保护功能FTU 能够根据主站系统的控制指令，对配电网中的开关设备进行远程控制，实现负荷转移、故障隔离等操作，提高配电网的供电可靠性。
FTU 在配电网中作用典型应用场景分析馈线自动化FTU作为馈线自动化的关键设备之一，能够实现馈线故障的自动定位、隔离和非故障区域的恢复供电，提高配电网的自愈能力。
配电自动化FTU可以与其他自动化设备配合，实现配电网的自动化运行和调度，提高配电网的运行效率和供电质量。
分布式能源接入FTU能够支持分布式能源的接入和管理，实现可再生能源的最大化利用和配电网的优化运行。
通信协议选择通信接口设计通信可靠性保障030201通信技术选择与实现数据采集、处理与存储技术高精度数据采集实时数据处理大容量数据存储故障诊断与自愈能力提升自愈能力提升故障诊断算法FTU支持远程配置和在线升级功能，可根据实际运行情况进行参数调整或软件升级，提高设备的自适应能力和自愈能力。
物联网在电气工程中的应用
物联网在电气工程中的应用在当今科技飞速发展的时代，物联网（Internet of Things，简称IoT）已经成为了推动各个领域创新和变革的重要力量。
电气工程作为现代科技的重要组成部分，也正在经历着物联网带来的深刻影响和变革。
物联网技术的应用，使得电气工程在能源管理、设备监测、智能电网等方面取得了显著的进步，为提高电力系统的效率、可靠性和安全性提供了有力的支持。
一、物联网的基本概念和技术物联网是指通过各种信息传感设备，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程等各种需要的信息，与互联网结合形成的一个巨大网络。
其目的是实现物与物、人与物之间的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理。
物联网的关键技术包括传感器技术、射频识别（RFID）技术、无线通信技术、云计算和大数据分析等。
传感器能够感知物理世界中的各种参数，如温度、湿度、压力、电流、电压等，并将这些信息转换为电信号。
RFID 技术则可以实现对物体的快速识别和跟踪。
无线通信技术，如 WiFi、蓝牙、Zigbee 等，负责将传感器采集到的数据传输到云端或其他处理中心。
云计算和大数据分析则用于对海量的物联网数据进行存储、处理和分析，以提取有价值的信息和知识。
二、物联网在电气工程中的应用领域1、智能电网智能电网是物联网在电气工程中最具代表性的应用之一。
通过在电网中部署大量的传感器和智能设备，可以实时监测电网的运行状态，包括电压、电流、功率因数、电能质量等参数。
这些数据被传输到控制中心，经过分析和处理后，用于优化电网的运行和管理，提高电网的可靠性和稳定性。
例如，当电网出现故障时，智能电网能够快速定位故障点，并自动采取措施进行隔离和修复，减少停电时间和范围。
2、电力设备监测与维护电力设备的正常运行对于电力系统的稳定至关重要。
物联网技术可以实现对电力设备的实时监测，包括变压器、开关柜、断路器等。
传感器可以安装在设备上，监测设备的温度、振动、绝缘性能等参数，通过无线通信将数据传输到监控中心。
一种基于ＧＤ３２Ｆ４５０ＺＥＴ６多路采集系统的设计
第４期２０２３年８月机电元件ＥＬＥＣＴＲＯＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬＣＯＭＰＯＮＥＮＴＳＶｏｌ ４３Ｎｏ ４Ａｕｇ ２０２３收稿日期：２０２３－０４－１８一种基于ＧＤ３２Ｆ４５０ＺＥＴ６多路采集系统的设计邹 勇１，李 鸽２，苏 伟３，郄永学４，井占发５（１．苏州御驱电子技术有限公司，江苏苏州，２１５５００；２－５．上海中广核工程科技有限公司，上海，２０１１０８） 摘要：为实现某型设备对多路电压和电流信号多路信号采集的功能。
设计了一套基于３２位ＭＣＵＧＤ３２Ｆ４５０ＺＥＴ６的采集系统，最高可以多达４０路信号的采集系统，实现了５路三相电压、４路三相电流，１路单相电压、电流，３路直流电压，２路直流电流的采集，共计３４路的信号采集。
通过２路ＳＰＩ通信扩展２个８通道ＡＤＣ模块，通过２路ＣＡＮ，分别实现数据通信和程序升级功能。
试验结果表明，电压、电流精度小于２％。
本多信号采样系统体积小，可靠性高，智能化高，满足系统设计要求。
关键词：车载电源；ＧＤ３２Ｆ４５０ＺＥＴ６；ＳＧＭ５１６５２Ｈ８；多路信号采集Ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－６１３３．２０２３．０４．００４中图分类号：ＴＰ３９１ ９ 文献标识码：Ａ 文章编号：１０００－６１３３（２０２３）０４－００１４－０４ＡＤｅｓｉｇｎｏｆＭｕｌｔｉ－ｃｈａｎｎｅｌＳｉｇｎａｌＡｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍＢａｓｅｄｏｎＧＤ３２Ｆ４５０ＺＥＴ６ＺＯＵＹｏｎｇ，ＬＩＧｅ，ＳＵＷｅｉ，ＱＩＥＹｏｎｇ－ｘｕｅ，ＪＩＮＧＺｈａｎ－ｆａ（１．ＳｕｚｈｏｕＹｕｑｕＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＣｏ．ＬＴＤ，Ｓｕｚｈｏｕ，２１５５００；２－５．ＳｈａｎｇｈａｉＣＧＮＮｕｃｌｅａｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＣｏ．ＬＴＤ，Ｓｈａｎｇｈａｉ，２０１１０８）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｄｅｓｉｇｎａｍｕｌｔｉ－ｃｈａｎｎｅｌｖｏｌｔａｇｅａｎｄｃｕｒｒｅｎｔｓｅｎｓｅｓｙｓｔｅｍｔｏｍｅｅｔａｃｅｒｔａｉｎｔｙｐｅｅｑｕｉｐ ｍｅｎｔ。
配电自动化
安装在配电网各个节点，负责数据 采集、控制执行和通信等功能。
配电自动化的意义与价值
01
02
03
04
提高供电可靠性
通过实时监测和控制，及时发 现并处理故障，减少停电时间
和范围。
优化运行方式
根据实时数据和历史数据，对 配电网进行优化调度和控制，
提高运行效率和经济性。
提升管理水平
实现配电网的信息化、智能化 管理，提高管理效率和管理水
配电变压器
干式变压器
铁芯和绕组不浸渍在绝缘油中的 变压器，具有难燃、自熄、耐潮 、耐污染、局部放电小、运行维 护简单等优点。
油浸式变压器
铁芯和绕组都浸渍在绝缘油中的 变压器，具有散热效果好、过负 荷能力强、适应环境广泛等优点 。
配电保护装置
熔断器
当电路发生过载或短路故障时，熔断 器会自动熔断，从而切断故障电路。
系统集成与联调
将各个子系统集成为一个完整的配电自动化系统 ，并进行联合调试。
验收与投运
完成系统验收后，正式投入运行，实现配电网络 的自动化管理。
配电自动化的运行与维护
实时监控与报警
通过自动化装置实时监测配电网络的运行状态，发现异常及时报 警。
故障诊断与处理
对报警信息进行故障诊断，快速定位并处理故障，恢复供电。
等功能，与主站系统协同工作，提高配电网络的运行效率。
03
通讯接口
子站系统具备多种通讯接口，可与主站系统、其他子站系统以及配电终
端设备进行通讯和数据交换。
配电自动化终端系统
终端设备
配电自动化终端系统包括馈线终端（FTU）、配变终端（TTU）、开关终端（RTU）等， 负责采集配电设备的数据和状态信息。
NCS系统介绍
6. 我厂500kV升压站一次接线方式为一个半断路器接 线，共设置2台中间断路器，4台母线断路器，共6 台断路器；设置两条500kV母线,两条出线。 7. 中间断路器配置保护为1台RCS921C型断路器保护 及自动重合闸装置（含断路器失灵保护、充电保护 和自动重合闸），1台CZX-22R2型分相操作箱。 8. 发变组侧边断路器配置保护为1台RCS921A型断路 器保护装置（含断路器失灵保护、充电保护和自动 重合闸）,2台RCS922A型短引线保护，1台CZX22R2型分相操作箱。 9. 出线侧断路器为RCS921C型断路器保护装置,2台 RCS922A型短引线保护，1台CZX-22R2型分相操 作箱。 10. 每条母线配置两台母线保护装置，为南瑞继保电气 有限公司生产的RCS-915E型微机型母线保护。
关、接地刀闸位置状态 — 500kV GIS操作机构信号、SF6气室压力监测及压 力低报警信号 — 500kV线路、断路器及母线的保护动作信号 保护装置报警信号 线路故障录波器故障信号 开关就地/远方状态 远动AGC的信息 网络直流电源系统故障、状态信号 网络UPS电源系统的故障、状态信号 关口测量装置的故障、状态信号 低压动力中心进线开关和联络开关位置状态 GPS告警信号
NCS系统功能
NCS系统应能完成对发电厂网络部分电气 设备的监测、控制及远动信息传送等各种功能， 以满足各种运行工况要求。 ① 数据采集和处理 采集来自生产过程的模拟量、数字量、脉冲量 及温度量等输入量有关信息，检测出事件、故 障、状态，变位信号及模拟量正常和越限信息 等，进行包括对数据合理性校验在内的各种预 处理，实时更新数据库。
t1t2501503502506505504503502501504505506t1t2l1l2l1l2ncsncs监控范围内的主要电气设备监控范围内的主要电气设备500kv第一串i母ii母和联络断路器及隔离开关和接地开关线路pt和进线pt500kv第二串i母ii母和联络断路器及隔离开关和接地开关线路pt和进线pt500kv500kv升压站升压站upsups不停电电源不停电电源线路故障录波装置线路故障录波装置关口计量装置关口计量装置一期一期220kv220kv升压站的二期起备变电源间隔升压站的二期起备变电源间隔本设备纳入一期本设备纳入一期ncsncs系统监控设备接系统监控设备接入一期原有的入一期原有的ncsncs系统一期系统一期ncsncs系统采系统采用西门子用西门子17031703系列装置系列装置采用开放的分层分布式网络结构整个系统结构分为站控层和间隔层
电力系统自动化技术和电气自动化技术
电力系统自动化技术和电气自动化技术电力系统自动化技术和电气自动化技术一、引言电力系统自动化技术和电气自动化技术是现代电力行业中不可或缺的重要组成部分。
随着能源需求的增加和能源供应的多样化，电力系统和设备的规模和复杂性也在不断增加。
为了提高电力系统的运行效率、稳定性和安全性，电力系统自动化技术和电气自动化技术得到了广泛应用。
二、电力系统自动化技术1. SCADA（监控、控制与数据采集系统）SCADA是一种用于监视、控制和数据采集的计算机系统。
它可以实时地对整个电力系统进行监测，并通过远程终端单元（RTU）与各个设备进行通信。
SCADA系统可以实现对发电厂、变电站、输电线路等各个环节的监控与控制，提高对电网运行状态的实时感知能力，并及时采取相应措施。
2. EMS（能源管理系统）EMS是一个集中管理和控制整个电力系统的计算机软件系统。
它通过收集、处理和分析大量来自各个设备的数据，实现对整个电网运行状态的全面监测和管理。
EMS可以对电力系统进行调度、优化和计划，确保电力供应的稳定性和可靠性。
3. 自动化装置自动化装置是一种用于实现电力系统各个设备自动控制的设备。
它可以通过预设的逻辑控制程序实现对电力系统的自动调节和操作。
常见的自动化装置包括断路器、隔离开关、遥控开关等，它们可以根据预设的条件和指令进行操作，提高电力系统的可靠性和安全性。
4. 智能配电网技术智能配电网技术是一种将信息与通信技术应用于配电网中的技术。
它通过在配电网中部署传感器、通信设备和智能控制装置，实现对配电设备状态、负荷信息等数据的采集和分析，并通过远程通信与控制实现对配电网的智能化管理。
三、电气自动化技术1. PLC（可编程逻辑控制器）PLC是一种专门用于工业自动化领域的计算机控制器。
它具有可编程性和灵活性，可以根据预设的逻辑程序对各种工业设备进行控制。
PLC 广泛应用于工业生产线、机械设备等领域，提高了生产效率和产品质量。
2. DCS（分布式控制系统）DCS是一种用于工业过程控制的计算机系统。
电力用户用电信息采集系统
三系统功能1、术语和定义1）电力用户用电信息采集系统是对电力用户的用电信息进行采集、处理和实时监控的系统，实现用电信息的自动采集、计量异常监测、电能质量监测、用电分析和管理、相关信息发布、分布式能源监控、智能用电设备的信息交互等功能。
包括5类用户和 1 个公变考核计量点：A 类——大型专变用户B 类——中小型专变用户C类一一三相一般工商业用户D 类——单相一般工商业用户E类一一居民用户F 类——公变考核计量点2）用电信息采集终端是对各信息采集点用电信息采集的设备，简称采集终端。
可以实现电能表数据的采集、数据管理、数据双向传输以及转发或执行控制命令的设备。
用电信息采集终端按应用场所分为专变采集终端、集中抄表终端（包括集中器、采集器）、分布式能源监控终端等类型。
3）专变采集终端专变采集终端是对专变用户用电信息进行采集的设备，可以实现电能表数据的采集、电能计量设备工况和供电电能质量监测，以及客户用电负荷和电能量的监控，并对采集数据进行管理和双向传输。
4）集中抄表终端集中抄表终端是对低压用户用电信息进行采集的设备，包括集中器、采集器。
集中器是指收集各采集器或电能表的数据，并进行处理储存，同时能和主站或手持设备进行数据交换的设备。
采集器是用于采集多个或单个电能表的电能信息, 并可与集中器交换数据的设备。
采集器依据功能可分为基本型采集器和简易型采集器。
基本型采集器抄收和暂存电能表数据，并根据集中器的命令将储存的数据上传给集中器。
简易型采集器直接转发集中器与电能表间的命令和数据。
5）分布式能源监控终端是对接入公用电网的用户侧分布式能源系统进行监测与控制的设备，可以实现对双向电能计量设备的信息采集、电能质量监测，并可接受主站命令对分布式能源系统接入公用电网进行控制。
2、系统功能数据采集根据不同业务对采集数据的要求，编制自动采集任务,并管理各种采集任务的执行，检查任务执行情况。
采集的主要数据项有电能量数据、交采数据、工况数据、电能质量统计数据、事件记录数据等。
2024版配电终端DTU与FTU
07
总结与展望
课程回顾与总结
DTU与FTU的基本概念
DTU与FTU的硬件结构
DTU与FTU的软件设计
DTU与FTU的应用实例
介绍了配电终端DTU （Distribution Terminal Unit） 和FTU（Feeder Terminal Unit） 的定义、功能及其在配电自动 化系统中的重要作用。
THANKS
感谢观看
课件目的与结构
本课件旨在介绍配电终端DTU和FTU 的基本概念、功能特点、应用场景和 技术发展趋势等内容。
VS
课件结构包括引言、DTU与FTU概述、 技术原理、应用场景、发展趋势和结 论等部分。其中，引言部分简要介绍 配电终端的背景和意义；DTU与FTU 概述部分详细介绍DTU和FTU的定义、 功能和应用；技术原理部分深入剖析 DTU和FTU的工作原理和技术特点； 应用场景部分列举DTU和FTU在配电 网自动化中的典型应用案例；发展趋 势部分展望DTU和FTU的未来发展方 向和技术创新点；结论部分总结全文 内容并给出一些建议和思考。
政策法规影响及挑战
能源政策
国家能源政策的调整将对配电终端的发展产生重要影响，需要密切 关注政策变化并做出相应的调整。
环保法规
环保法规的日益严格将推动配电终端向更加环保、节能的方向发展， 同时也需要应对相应的技术挑战和成本压力。
网络安全法规
随着网络安全问题的日益突出，网络安全法规将对配电终端的通信和 数据安全提出更高的要求，需要加强相应的安全保障措施。
实时采集线路的电流、电压、功 率因数等电量参数，并进行数据
处理和分析。
故障检测与定位
通过实时监测线路状态，FTU可 以及时发现故障并定位故障点， 为快速恢复供电提供依据。
浅谈NCS系统在电厂中的应用
浅谈NCS系统在万州电厂中的应用摘要NCS的全称是Network Control System，主要是在远方后台操作升压站（变电站）里的断路器、隔离开关、接地刀闸和升压站里的电流、电压、功率等采集量的反馈监视。
升压站里的所有断路器、隔离刀闸、地刀的反馈接点都要通过它来送到集控室，升压站里所有的断路器也是通过它来进行合环。
升压站网控间的所有保护动作或保护装置的异常情况也要送到NCS后台来，以便运行人员随时掌握升压站里的情况。
关键词：系统控制监视1.引言电厂微机元件保护、微机线路保护、微机控制与测量装置已普遍采用，且这些装置大都配有通讯接口，其通讯功能也愈趋增强，这样采用计算机监控系统对这些设备进行监控变成了一种必然趋势，所以自1998年12月国电公司出台“网络计算机监控系统设计技术规定”（征求意见稿）起，国内许多电厂已实施了网控（升压站）自动化控制。
升压站网络监控系统（NCS）作为全厂控制系统的一个子站，与DCS等其它系统一起构成完整的电厂自动化系统，形成对全厂的生产管理与发电控制，从而能使全厂的自动化水平上升到一个新的台阶。
2.NCS系统结构站控层由主机及操作员工作站（主计算机1）、控制主机及操作员工作站（主计算机2）、工程师站、五防工作站、与电能量计费采集系统的接口、与故障信息子站接口、公用接口设备、网络打印机等设备构成，采用双重化光纤以太网网络配置，形成网络系统监控、管理中心。
间隔层设备由I/O采集单元、主控单元、保护管理机、通信接口等设备构成，主控单元为双机冗余配置，I/O采集单元与主控单元间采用双重化工控网网络配置（间隔层网络），电气智能装置（如直流、UPS等装置）以61850规约转换通过通信处理单元接入间隔层网络，主控单元通过光纤以太网与站控层连接。
3.系统功能NCS系统能完成对我厂网络部分电气设备的监测、控制等各种功能，以满足各种运行工况要求。
升压站计算机监控系统（NCS）有如下功能：3.1 实时数据的采集与处理采集的信号按类型分为模拟量、脉冲量和开关量。
SCADA系统方案
SCADA系统一、系统简介TY-300主站系统是集多年电力自动化系统开发经验、工程经验和最新的计算机技术于一体，结合电力系统及设备的发展方向，推出的新一代分布式系统。
软件设计思想遵循开放性的原则，采用面向对象的模块化设计，利用了多线程技术，系统稳健、可靠；针对电力系统的运行特点和要求，在大众式调动自动化系统功能上又增加了许多新功能：如微机五防功能等，系统功能力求强大而且要实用；基于WindowsNT/98/2000操作系统，界面友好，操作使用方便。
采用MS SQL SERVER或其他支持ODBC的商业数据库，与实时库相结合的技术，既保证了系统的实时性，又满足了系统开放的原则。
网络结构采用国际流行的以太网、TCP/IP协议，硬件选型灵活多样，可适应不同规模、多种需求的调度系统和监控系统。
适用于电力调度自动化、变电站监控、变电站综合自动化、集控站监控、水电站监控、电气化铁路变电站监控等。
面向的是以生产电力测控装置、保护装置为主的自动化系统集成厂商和最终用户。
二、技术特点1、面向对象的数据库组织方式TY-300采用系统、域、厂站、设备等对象化的概念，数据库的描述方式为关系方式，能够更直观、更方便地反映系统的构成。
结合综合自动化和微机保护的应用，引入了事件量的概念。
微机保护设备的自检事件、故障报告描述为事件量，克服了转换为开关量而容易产生的保护事件漏报、误报现象。
TY-300为了广泛的适应不同的厂商，也为了厂商设备扩充改型的方便，提供通用的、图形界面方式的保护设备模板的定义方法，以方便操作。
工程技术人员可以通过增加设备模板来定义新的装置，包括装置含有何种保护事件信息、保护定值、测量数据等等。
一经定义，可在不同的工程中重复使用。
2、流行商业数据库的运用TY-300的参数库、历史库、事件记录库使用SQL SERVER或其他的支持ODBC的关系数据库，支持SQL查询、访问，便于同其他系统接口及数据共享。
历史库以名称检索，增加或删除历史点，不会影响以前历史数据的访问。
电力用户用电信息采集系统
三系统功能1、术语和定义1）电力用户用电信息采集系统是对电力用户的用电信息进行采集、处理和实时监控的系统，实现用电信息的自动采集、计量异常监测、电能质量监测、用电分析和管理、相关信息发布、分布式能源监控、智能用电设备的信息交互等功能。
包括5类用户和1个公变考核计量点：A类——大型专变用户B类——中小型专变用户C类——三相一般工商业用户D类——单相一般工商业用户E类——居民用户F类——公变考核计量点2）用电信息采集终端是对各信息采集点用电信息采集的设备，简称采集终端。
可以实现电能表数据的采集、数据管理、数据双向传输以及转发或执行控制命令的设备。
用电信息采集终端按应用场所分为专变采集终端、集中抄表终端（包括集中器、采集器）、分布式能源监控终端等类型。
3）专变采集终端专变采集终端是对专变用户用电信息进行采集的设备，可以实现电能表数据的采集、电能计量设备工况和供电电能质量监测，以及客户用电负荷和电能量的监控，并对采集数据进行管理和双向传输。
4）集中抄表终端集中抄表终端是对低压用户用电信息进行采集的设备，包括集中器、采集器。
集中器是指收集各采集器或电能表的数据，并进行处理储存，同时能和主站或手持设备进行数据交换的设备。
采集器是用于采集多个或单个电能表的电能信息, 并可与集中器交换数据的设备。
采集器依据功能可分为基本型采集器和简易型采集器。
基本型采集器抄收和暂存电能表数据，并根据集中器的命令将储存的数据上传给集中器。
简易型采集器直接转发集中器与电能表间的命令和数据。
5）分布式能源监控终端是对接入公用电网的用户侧分布式能源系统进行监测与控制的设备，可以实现对双向电能计量设备的信息采集、电能质量监测，并可接受主站命令对分布式能源系统接入公用电网进行控制。
2、系统功能➢数据采集根据不同业务对采集数据的要求，编制自动采集任务,并管理各种采集任务的执行，检查任务执行情况。
采集的主要数据项有电能量数据、交采数据、工况数据、电能质量统计数据、事件记录数据等。
电气工程自动化中的仪表测控技术分析
电气工程自动化中的仪表测控技术分析摘要：测控技术是电网安全稳定运行的重要技术手段。
为了更好地提高电网的工作可靠性和工作效率，有关部门需要对电网中的各种仪器测控技术展开全方位的研究，并对其未来的发展展开深入的讨论。
从电力系统的实际应用来看，在电网中的运用离不开仪器测控技术，有关部门要结合当前的电气工程自动化建设，利用仪器测控技术提高电网的运行品质和效率。
关键词：电气工程；自动化；仪表测控技术1常见的仪表测控技术及结构1.1现场总线监测控制技术介绍了基于现场总线监控技术的基本原理、基本原理及实现方法。
它通过对仪表的设备状态进行实时监测和分析，对各个监控系统进行统一的操作，方便以自动行程检测的方式来保证电气工程的安全性。
1.2集中监测控制技术中心监视与控制技术是仪器测量与控制技术的基础，是确保监视系统正常运行的重要技术手段。
它将软件系统、互联网系统、控制器系统等有机地结合起来，确保系统间的协作，从而使运行的性能和技术指标都达到预期。
一般而言，中央监控技术可以与各种类型的仪器相配合，并且可以对仪器的输出进行反馈，为保证电网的稳定运行提供了可靠的支撑。
1.3远程监测和控制技术而在仪器监控中，远距离监控是一种最基础的技术。
通过本技术，可以实现各单位仪器设备的监控和管理，并能迅速找到设备的缺陷和问题；同时，当系统出现故障时，利用远程监控与控制技术，可以让维护人员得到故障的实时数据，从而有目的地给出相应的处理方法。
其中，遥测与控管技术能够完成遥测、遥测、遥测等工作。
通过对以上三类技术进行分析和探讨，确定了电力工业生产中仪器测量控制技术的外在体系架构。
2电气工程自动化中仪表测控技术的实际应用2.1在传感器中的应用传感检测与控制技术在许多领域得到了应用，比如：将单个传感装置安装在汽车上，就可以实现对汽车的全面监测；也可以在银行监测系统或水环境监测系统中设置一个传感器，收集并统计温度、水质等有关的信息。
在传感器测控技术方面，技术人员应该努力推动它向一体化的方向发展，以便能够更好地接受并处理各类信息，为今后的监控工作打下良好的基础。
电力系统自动监控技术交流数据采集与处理PPT课件
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13
The voltage and current are still too big for the AAF, S/H, MUX, ADC and other electronic circuit.
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9
Typical hardware structure
❖ The following Figure shows the general hardware outline of a numeric protection relay.
❖ It consists of: Galvanic Isolation Transformer Anti-Alias Filter S/H Amplifier Multiplexer ADC Micro-Processor Timer
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原理电路
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工作过程
❖ Sample mode:
S/H is high and AS is closed.
Vout=Vin
❖ Hold mode:
S/H is low and AS is opened.
Vout=VC= Vin (just before AS
open)
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波形
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基本要求:
多路切换开关
❖ Function :
In general case, relays need multichannel inputs
(3phase voltage, 3phase current, zero sequence current etc.)
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Smart Grid 智能电网, 2016, 6(6), 405-411Published Online December 2016 in Hans. /journal/sg /10.12677/sg.2016.66044文章引用: 原晓楠, 何文林, 张乐, 李昊罡. 一种具有电气隔离的数据采集与处理系统[J]. 智能电网, 2016, 6(6): 405-A Data Sampling and Processing System with the Ability of Electrical InsulationXiaonan Yuan, Wenlin He, Le Zhang, Haogang LiCollege of Electrical Engineering, Xi’an Jiaotong University, Xi’an ShaanxiReceived: Nov. 24th , 2016; accepted: Dec. 10th , 2016; published: Dec. 13th, 2016Copyright © 2016 by authors and Hans Publishers Inc.This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY)./licenses/by/4.0/AbstractThe data-sampling system of the equipments on the side of high-voltage has high requirements on high-voltage insulation performance and anti-electromagnetic interference ability. This paper de-signed a data-sampling and processing system with good performance of electrical insulation. Af-ter the I/F conversion of the collected signal on the side of high-voltage, the transformed signal will be transmitted to the side of low-voltage by the optical fiber communication system and then it will finish the data-sampling of the signal on the side of high-voltage after the F/D conversion of the received signal. Finally, the signal will be transmitted to DSP to make a subsequent processing. The test results show that the data-sampling system of the equipments on the side of high-voltage has a good linearity. It can attain the accuracy of 0.2%. Also it has superior anti-electromagnetic interference ability and high-voltage insulation ability.KeywordsData-Sampling, High-Voltage Insulation, Anti-Electromagnetic Interference, Linearity, Accuracy一种具有电气隔离的数据采集与处理系统原晓楠，何文林，张 乐，李昊罡西安交通大学，陕西 西安收稿日期：2016年11月24日；录用日期：2016年12月10日；发布日期：2016年12月13日原晓楠等摘要由于高压侧设备的数据采集对高压绝缘和抗电磁干扰性能有很高的要求，本文设计了一种具有电气隔离的数据采集处理系统。
在高压侧对采集的信号进行I/F转换，通过光纤通信传输至低压侧进行F/D转换实现高压侧信号的数据采集，最后将数据传输给DSP完成后续处理。
实验结果表明高压数据采集系统线性度好，达到0.2%精确度，具有抗强电磁干扰和高压绝缘隔离能力。
关键词数据采集，高压绝缘，抗电磁干扰，线性度，精确度1. 引言在智能电网中，经常需要对高压侧的一些电气设备输出的数据信号进行采集与处理，但是由于强电磁场等因素的存在，对高压侧数据信号的采集和处理比较困难[1]。
现有的方法为直接在高压侧对检测信号进行A/D转换处理或者采用电缆将信号直接传输至低压侧再处理。
但是存在的问题是处理器的软件程序和存储器数据很容易受到强电磁干扰影响，造成数据采集失效，电缆传输时电磁干扰会直接影响一帧数据的准确性[2]，误差较大。
本文设计了具有电气隔离的数据采集处理系统来解决这些问题。
在高压侧设计电路对采集的信号进行I/F转换，然后通过光纤通信[3]传输至低压侧，在低压侧设计F/D转换模块并将最终的数字信号传输给DSP进行处理[4] [5]。
避免了强电磁干扰的同时实现了高低压侧的电气隔离，完成了数据的准确采集与处理。
2. 系统原理与构架数据采集系统要求具有很高的高压隔离绝缘能力和抗强电磁脉冲干扰能力，如图1所示，数据采集处理系统包括两大部分：高压侧的I/F转换模块(放大调理电路、V/F转换电路、电光转换发射电路)和低压侧的F/D转换模块(光电转换接收电路、基于CPLD的软件设计电路)。
Figure 1.Block diagram of data sampling and processing systemwith the ability of high-voltage insulation图1.具有高压隔离的数据采集处理系统框图原晓楠等高压侧采集到的电流信号通过I/F转换模块转换为频率信号，通过光纤通信将对应的信号传输至低压侧；在低压侧通过F/D转换模块将频率信号转换为数字信号；最后设计串口传输电路[6]将数字信号传输给DSP进行后期处理。
将高压侧信号转换后通过光纤通信将高压侧信号传输至低压侧，在低压侧进行数据处理，整个数据采集系统具有强抗干扰能力，实现了高、低压侧电气高压隔离。
3. 数据采集处理系统的设计3.1. 高压侧I/F转换模块本模块的主要功能是设计相关电路在高压侧实现电流信号到频率信号的转换，具体可分为信号调理放大电路[7]、V/F转换电路和电光转换发射电路三部分，整体电路原理图如图2所示。
Figure 2. Circuit of I/F conversion block on the side of high-voltage图2.高压侧I/F转换模块整体电路原理图原晓楠 等设计信号调理放大电路对接收到的信号进行处理，利用两级反相比例放大器串联对信号进行放大，并且设计深度负反馈电路和滤波电路对信号进行滤波处理，从而对信号起到抑制漂移、抗干扰、减小失真的作用，本设计中选用AD8574芯片作为放大电路的主芯片，这种零漂移放大器将低成本与高精度特性融于一体，而且无需外部电容。
为了提高转换精度，应选择具有较高的满刻度频率响应、较低的最佳温度、较好的稳定性并能达到设计所需的精度要求的器件。
本设计选用了AD7740芯片进行V/F 转换。
其转换函数关系为：()OUT CLKIN IN REF CLKIN 0.10.8f f V V f =+AD7740芯片是一种采用了电荷平衡转换技术的CMOS 型同步电压频率转换器。
它的精度高、抗干扰性更好、转换时不需与外部匹配，只需与基准相同，并且是微功耗元件，采用同步电荷平衡技术。
AD7740的模拟输入信号经过一个开关电容调制器进行连续采样，其采样频率可通过设置主时钟频率来调节。
AD7740具有更稳定的转换功能，可根据所选外部时钟来测定系统的稳定性和误差。
本设计选择精确的外部基准来代替内部电压基准。
基准电压由REF5025输出的2.5 V 电压经由两倍比例放大电路产生精准的5V 基准电压输入给REFIN 管脚。
为了将高压侧输出的频率信号传输至低压侧，本设计选用光纤通信系统，以光纤为传输介质实现信号的远距离传输，从而避免了有线传输的局限性以及其他电气因素对传输信息的干扰。
3.2. 低压侧F/D 转换模块本模块处于低压侧，由光纤通信系统传输至低压侧的光信号经过电光转换电路[8]转换为频率信号作为本模块的输入信号，光电转换发送电路选用的是HFBR-1414TZ 发射器，与之匹配的接收器为HFBR-2416TZ ，内部由光电探测器和直流放大器组成，检测到光纤传输的光信号并将其转换为电信号经由放大器放大后输出逻辑信号。
由于被测信号为高频信号，设计中选择了等精度测频法实现F/D 转换。
以CPLD 为核心，通过设计逻辑模块，使用Verilog 语言进行编程实现F/D 转换[9]，输出结果为16位并行数据。
选用UART 异步串行通讯方式进行CPLD 与DSP 的通讯[10]，设定数据传输的波特率为115,200 bps ，整体原理图如图3所示。
Figure 3. Schematic diagram of F/D conversion block on the side of low-voltage图3. 低压侧F/D 转换模块整体原理图原晓楠等4. 实验结果4.1. I/F转换电路实验通过以上设计，对所焊接的I/F转换电路板进行了调试实验，由直流稳定电源给电路板供电，输入端的电流信号由电压信号与电阻串联产生，信号的大小由串接在输入端的电流表检测，输出端频率信号由TFG6920A函数任意波形发生器来测量。
实验数据如表1所示，利用MATLAB对实验数据进行一次多项式拟合，曲线图如图4所示。
可求得频率与电流的关系为：=+196.9035498.9649f I其中电流的单位为A，频率的单位为kHz。
实验数据中的最大误差点为I= 1.702 A，计算可得最大相对误差为0.192%，小于0.2%，满足误差的要求。
4.2. F/D转换模块仿真与实验验证通过设计和编程实现了一个基于CPLD的F/D转换模块的专用集成电路，制造了一个具有上述CPLD 系统的F/D转换电路板。
由于I/F转换电路板中已经验证了I-F之间的线性关系，本实验中只选择了具有代表性的几个数据点进行实验，实验结果如表2所示。