第二章-電量變送器課件

1、2.1 變送器的概念及分類變送器的概念及分類o 變送器是微機(jī)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)和微機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的感受元件，按其變送器是微機(jī)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)和微機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的感受元件，按其變送的參數(shù)，可分為電量變送器和非電量變送器。變送的參數(shù)，可分為電量變送器和非電量變送器。o 目前，目前，RTU測(cè)得各種電量的方法有兩種：常規(guī)電量變送測(cè)得各種電量的方法有兩種：常規(guī)電量變送器方法器方法(直流采樣式直流采樣式)和微機(jī)電量變送器方法和微機(jī)電量變送器方法(直接交流采直接交流采樣樣)。 直流變送器功能單一，穩(wěn)定性差，可靠性低。尤其是常直流變送器功能單一，穩(wěn)定性差，可靠性低。尤其是常規(guī)變送器因輸出端并接有較大慣性的電容器，所以對(duì)被規(guī)變送器因輸出

2、端并接有較大慣性的電容器，所以對(duì)被測(cè)量的響應(yīng)速度慢，一般在測(cè)量的響應(yīng)速度慢，一般在O.1O.1O.3sO.3s之間，這種響應(yīng)速之間，這種響應(yīng)速度對(duì)電力網(wǎng)正常過(guò)負(fù)荷的檢測(cè)尚可以適應(yīng)，但是對(duì)電力度對(duì)電力網(wǎng)正常過(guò)負(fù)荷的檢測(cè)尚可以適應(yīng)，但是對(duì)電力網(wǎng)故障狀態(tài)的下暫態(tài)信息如短路電流、母線殘壓的變化網(wǎng)故障狀態(tài)的下暫態(tài)信息如短路電流、母線殘壓的變化的提取，顯然是不適應(yīng)的，可能造成在故障期間內(nèi)大量的提取，顯然是不適應(yīng)的，可能造成在故障期間內(nèi)大量信息的丟失信息的丟失。o隨著電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化對(duì)變送器的要求越來(lái)越高，即希望響應(yīng)速度快、隨著電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化對(duì)變送器的要求越來(lái)越高，即希望響應(yīng)速度快、精度高并具有數(shù)字處理和數(shù)字

3、輸出的功能，以便與計(jì)算機(jī)接口。計(jì)精度高并具有數(shù)字處理和數(shù)字輸出的功能，以便與計(jì)算機(jī)接口。計(jì)算機(jī)技術(shù)尤其單片機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展和日臻成熟與完善，為微機(jī)變算機(jī)技術(shù)尤其單片機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展和日臻成熟與完善，為微機(jī)變送器的產(chǎn)生和發(fā)展提供了強(qiáng)有力保證。送器的產(chǎn)生和發(fā)展提供了強(qiáng)有力保證。o微機(jī)變送器是通過(guò)使用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、集成電路技術(shù)和成熟的微機(jī)變送器是通過(guò)使用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、集成電路技術(shù)和成熟的數(shù)學(xué)工具對(duì)交流電壓、交流電流信號(hào)直接采樣得到各個(gè)相關(guān)電量。數(shù)學(xué)工具對(duì)交流電壓、交流電流信號(hào)直接采樣得到各個(gè)相關(guān)電量。它與直流采樣的差別是用軟件功能代替硬件功能，是一種多功能綜它與直流采樣的差別是用軟件功能代替

4、硬件功能，是一種多功能綜合測(cè)量裝置。合測(cè)量裝置。 由于微機(jī)的運(yùn)算速度快，一臺(tái)微機(jī)變送器可測(cè)量幾條線由于微機(jī)的運(yùn)算速度快，一臺(tái)微機(jī)變送器可測(cè)量幾條線路的電量，而且還可測(cè)出每條線路的多個(gè)電氣量。因此路的電量，而且還可測(cè)出每條線路的多個(gè)電氣量。因此一臺(tái)微機(jī)變送器可代替多臺(tái)常規(guī)變送器，從而減輕了互一臺(tái)微機(jī)變送器可代替多臺(tái)常規(guī)變送器，從而減輕了互感器的負(fù)載，減小了測(cè)量誤差。微機(jī)變送器對(duì)環(huán)境溫度感器的負(fù)載，減小了測(cè)量誤差。微機(jī)變送器對(duì)環(huán)境溫度變化的影響也比常規(guī)變送器小。變化的影響也比常規(guī)變送器小。 2.2 交流采樣的原理及算法交流采樣的原理及算法在遙測(cè)量采集中，若采用直流采樣，就必須有電量變送器提供信號(hào)，

5、在遙測(cè)量采集中，若采用直流采樣，就必須有電量變送器提供信號(hào)，并且需要采集什么電量，就需要提供什么電量變送器。由此可見(jiàn)，若并且需要采集什么電量，就需要提供什么電量變送器。由此可見(jiàn)，若采集一個(gè)廠、站的全部電量所需的變送器的種類和數(shù)量很大，通常要采集一個(gè)廠、站的全部電量所需的變送器的種類和數(shù)量很大，通常要安裝在單獨(dú)的變送器屏中，而且投資也高。能否直接對(duì)交流電壓、電安裝在單獨(dú)的變送器屏中，而且投資也高。能否直接對(duì)交流電壓、電流進(jìn)行采樣，用軟件完成各類電量變送器的功能，從而獲得全部電量流進(jìn)行采樣，用軟件完成各類電量變送器的功能，從而獲得全部電量信息，這就是交流采樣要完成的工作。信息，這就是交流采樣要完成

6、的工作。2.2.1 交流采樣原理交流采樣原理設(shè)正弦電壓電流的瞬時(shí)值表達(dá)式為設(shè)正弦電壓電流的瞬時(shí)值表達(dá)式為式中，式中， 分別為電壓電流的幅值，分別為電壓電流的幅值， 為角頻率，為角頻率， 為電壓、電為電壓、電流的相角差，則電壓電流的有效值流的相角差，則電壓電流的有效值 為為)sin()(tUtum)sin()(tItimUmImUITdttuTU02)(12)sin(1102mTmUdttuTTTdttiTI02)(12)sin(1102mTmIdttiTT= = 由以上的計(jì)算公式不難看出，要想求出上述幾個(gè)用電參數(shù)，關(guān)鍵在由以上的計(jì)算公式不難看出，要想求出上述幾個(gè)用電參數(shù)，關(guān)鍵在于電壓、電流有效

7、值和相位差角的采樣，下面分別對(duì)其進(jìn)行討論于電壓、電流有效值和相位差角的采樣，下面分別對(duì)其進(jìn)行討論。 如果將電壓真有效值即均方根值公式：如果將電壓真有效值即均方根值公式： 二點(diǎn)算法二點(diǎn)算法 2.2.2 2.2.2 相位差角的采樣相位差角的采樣 有關(guān)相位差角的采樣也有多種實(shí)現(xiàn)方式。如借助積分電路用三角公有關(guān)相位差角的采樣也有多種實(shí)現(xiàn)方式。如借助積分電路用三角公式求功率因數(shù)方法，運(yùn)用瞬時(shí)功率法在計(jì)算出有功、無(wú)功功率后利式求功率因數(shù)方法，運(yùn)用瞬時(shí)功率法在計(jì)算出有功、無(wú)功功率后利用一定公式求聯(lián)。這兩種方法由于計(jì)算公式復(fù)雜，且含乘除計(jì)算，用一定公式求聯(lián)。這兩種方法由于計(jì)算公式復(fù)雜，且含乘除計(jì)算，因此計(jì)算工作量較大。為此本文利用因此計(jì)算工作量較大。為此本文利用MCS-51MCS-51系列單片機(jī)外部中斷系列單片機(jī)外部中斷INT0INT0或或INT1INT1檢測(cè)相位差角。具體實(shí)現(xiàn)方法是，當(dāng)電壓方波正跳變時(shí)，檢測(cè)相位差角。具體實(shí)現(xiàn)方法是，當(dāng)電壓方波正跳變時(shí)，開始計(jì)時(shí)，讀上跳變時(shí)時(shí)間值開始計(jì)時(shí)，讀上跳變時(shí)時(shí)間值t1t1，當(dāng)電流方波正跳變時(shí)，同理便可，當(dāng)電流方波正跳變時(shí)，同理便可讀出時(shí)間值讀出時(shí)