1、電力系統遠動課件v第一章 緒論v第二章 遠動信息的信源編碼v第三章 電量變送器v第四章 遠動信息的傳輸v第五章 遠動系統v第六章 電網調度自動化系統第一章 緒論v第一節 電力系統遠動的功能v第二節 遠動信息和傳輸模式v第三節 遠動系統v第四節 調度自動化系統1.1電力系統遠動的功能v遙測 即遠程測量 ： 應用遠程通信技術，傳輸被測變量的值。v遙信 即遠程指示；遠程信號 ：對諸如告警情況、開關位置或閥門位置這樣的狀態信息的遠程監視。v遙控 即遠程命令 ： 應用遠程通信技術，使運行設備的狀態產生變化。v遙調 即遠程調節 ： 對具有兩個以上狀態的運行設備進行控制的遠程命令。1.2遠動信息及傳輸模式v

2、遠動信息：遙測信息、遙信信息、遙控信息、遙調信息。v遠動信息傳輸模式：循環數字傳輸模式（CDT方式）、問答傳輸模式（polling方式）v常用遠動信道：專用有線信道、復用電力線載波信道、微波信道、光纖信道、無線電信道等。1.3遠動系統v遠動系統功能結構圖 遙控命令編碼遙調命令編碼輸入打印送模擬屏送主計算機前置機部分電流變送器i電壓變送器ui u電量輸入傳感器非電量輸入脈沖計數模擬多路開關脈沖量輸入數字多路開關狀態量輸入傳感器非電量輸入模數轉換遙控執行遙調執行終端裝置部分譯碼同步返送校核解調編碼調制信道譯碼調制同步下行信息下行信息上行信息上行信息遙測、遙信CRT顯示功率變送器調制v遠動系統配置的

3、基本模式 點對點配置，如圖a 多路點對點配置，如圖b 多點星形配置，如圖c 多點共線配置，如圖d 多點環行配置，如圖e圖a圖b圖c圖d圖e1.4調度自動化系統調度模擬屏顯示器、打印機、鍵盤、鼠標主計算機前置機遠動終端1-N遠動信道 人機聯系子系統 計算機子系統 遠動子系統調度自動化系統組成v 調度自動化系統分層控制 國家調度 其調度自動化系統為EMS系統； 大區網調 其調度自動化系統也為EMS系統； 省級調度 地區調度 其調度自動化系統一般為SCADA 系統; 縣級調度第二章 遠動信息的信源編碼v第一節 遙信信息的采集和處理v第二節 遙測量的采集v第三節 遙測信息的處理v第四節 脈沖量的采集和

4、處理v第五節 遙控和遙調v遙信對象狀態的采集 遙信信息是二元狀態量，通常由電力設備的輔助接點提供，輔助接點的開合直接反映出該設備的工作狀態。 下面將介紹兩類觸點信號的例子： 圖2-1是斷路器動作機構原理圖。當合閘線圈YC通電，斷路器閉合，輔助觸點QF斷開；當跳閘線圈YT通電，斷路器斷開，QF常閉觸點閉合。YCYTQF圖2-1 圖2-2 是斷路器事故跳閘音響回路的一部分。斷路器在合閘位置時，SA投入合閘后位置，SA的1-3，23-21兩對觸點閉合，而QF常閉觸點在斷開位置。若此時斷路器跳閘，則QF觸點閉合，接通回路的正、負電源，使信號脈沖繼電器1KSM的觸點閉合，接通音響報警回路。 +KMSYM

5、1KSMSA-KM-XMQF1KSM1KM1KM圖2-2 有源HAR 上面介紹的是單觸點遙信。目前在遙信對象狀態的采集方面也有采用雙觸點遙信的處理方法，即一個遙信量由兩個狀態量表示，一個來自開關的合閘接點，另一個來自跳閘接點.不論無源還是有源觸點，由于他們來自強電系統，直接進入遠動裝置將會干擾甚至損壞遠動設備，因此必須加入信號隔離措施。 下面介紹2種隔離措施： 圖2-3 采用繼電器隔離，當斷路器在斷開時，其輔助觸點QF閉合使繼電器K動作，其動合觸點K閉合,輸出的遙信信息YX為低電平0狀態。反之，斷路器閉合時，QF斷開，使K釋放,產生高電平1狀態的YX。 圖2-4 采用光電耦合器，短路器斷開時，

6、QF閉和使發光二極管發光，光敏三極管導通，集電極輸出低電平0狀態。當短路器閉合時，QF斷開使發光二極管中無電流通過，光敏三極管截止，集電極輸出高電平1狀態。QFKK+U圖2-3YX+5V+UYX+5VQF圖2-4 如圖2-5下面介紹一適用于有源和無源接點的實用遙信取樣電路：當遙信信源連通(短路)時，輸出YX為高電平；當遙信信源懸空或帶有直流正電壓時，YX為低電平。+5VYX+-遙信信源+U圖2-5v遙信狀態的輸入電路 經過上述信號處理后，遠動裝置內的遙信信息為符合TTL電平的0、1狀態信號，但仍然是散亂的，必須通過遙信狀態的輸入電路有效組織。接收遙信量的輸入電路可以采用三態門芯片、并行接口芯片

7、和數字多路開關芯片三類接口芯片實現。這三類芯片，圖2-6、2-7、2-8各給出了一例子，我們將依次介紹作。1Y12Y11Y42Y41A12A11A42A42G1G輸出輸入選通用SN74LS244采集遙信量圖2-6CS A1 A0 RDWR 所選端口 傳送方向 0 0 0 0 1 PA口 PA口 數據總線 0 0 1 0 1 PB口 PB口 數據總線 0 1 0 0 1 PC口 PC口 數據總線 0 X X X X X XD0D7PA0PA7PB0PB7PC0PC7數據總線讀信號RDWRA0A1CS口選擇寫信號選通8255PA口PB口PC口輸入用Intel8255采集遙信量Intel8255數據

8、讀取控制圖2-7 選通 S 1 0 0 0 0 0 0 0 0 數據 選擇 A B C X 0 1 0 1 0 1 0 1 X 0 0 1 1 0 0 1 1 X 0 0 0 0 1 1 1 1 輸出 Y W 0 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 1 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7SN74151功能表SN74151YWABCSD0輸入D7輸出輸出選擇選通用SN74151采集遙信量圖2-8 圖2-9為采用1片SN74LS244和8片SN74151實現64路遙信量輸入的例子 8片SN74151共接64路遙信量，其輸出分別至SN74LS244的8個輸入端，SN74LS2

9、44的輸出端至Intel8031 CPU的數據總線上。 SN74151的數據選擇由Intel8031的P2.7產生。這樣在74LS244的8路輸入的基礎上,連接8片SN74151實現64路輸入量的擴展。 P0.0 P0.1 、 、 、 P0.6 P0.7 8031 P2.7 P1.2 P1.1 P1.0 A B C Y S SN74151 D7 、D0 2Y4 1Y4 、 2Y1 1Y1SN74LS244 2A4 1A4 、 2A1 1A11G2G648637582571用數字量多路開關實現遙測量輸入的擴展圖2-9系統對遙信采集有一分辨率指標，即對同一遙信量前后次掃查時間間隔。根據分辨率可以設

10、定遙信掃查的時間間隔，一般將遙信掃查置于時鐘中斷服務程序中，每一個等時間間隔，都要對全部的遙信量進行一次掃查，這樣構成的掃查模式為定時掃查模式。 P0.0-P0.78031 ALE RD WR P2.7 INT0數據口 8255 A0 A1 A口 B口RD WR CS 74LS373YX路遙信量采集電路 遙信信息在采集和處理上有兩種模式:定時掃查和變位觸發。下面我們用定時掃查模式進行說明。電路如圖2-10。圖2-101 連續N次讀遙信狀態量并比較是否相等是一種軟件去抖的方法，可保證遙信量的準確性。如果不等，則應返回再次讀數，如果這一過程反復M次仍不能結束，則說明遙信信源出故障，這時應進行遙信出

11、錯處理。在遙信正確讀取后，應與前次遙信狀態進行比較，判斷有無變化，如果有變位，記下變位時刻，置變位標志。子程序入口連續次讀8255A口的數據N次數據是否相等?與上次遙信狀態是否相同?返回計數值加1不等的次數等于M?置遙信量變位標志讀變位時間遙信出錯處理YYNNNY遙信定時掃查子程序框圖圖2-11定時掃查的程序框圖如圖2-11。變位觸發模式v在實時掃查模式的基礎上稍加修改則可實現中斷服務程序框圖v核心部分內容從A口讀遙信狀態提出變位遙信取變位時刻向B口輸出遙信狀態v提高遙信信息可靠性措施 電網調度自動化對遠動系統中遙信采集的可靠性和準確性的要求極高，要求在硬件和軟件兩個環節加以充分的保證。 硬件

12、方面，保證強電系統和弱電系統的信號隔離，通常采用繼電器隔離和光電耦合器隔離。 軟件方面，不能以一次瞬間的狀態來表示遙信狀態，須連續多次讀取狀態，以其每次讀取均相同的狀態作為遙信狀態。另外，遙信的防抖和消噪處理也可用軟件方法實現。v事件順序記錄 事件，指運行設備的變化。 事件順序記錄，指開關或繼電保護動作時，按動作的事件先后順序進行記錄。 事件分辨率，指正確區分事件發生順序的最小時間間隔。2.2遙測量的采集 遙測信息是表征系統運行狀況的連續變化量，分電量和非電量。電量指一次系統中母線電壓支路電流、支路有功無功等。非電量指發電機定子和轉子的溫度、水庫的水位等。v模數轉換原理 實現A/D轉換的方法很

13、多，以逐位比較式作介紹，見圖2-12。D/A轉換電路-+逐次逼近邏輯寄存器SAR三態輸出數據鎖存器邏輯控制與定時電路START自動脈沖Ui模擬輸入Uo電壓比較器留碼/去碼UR 參考電壓數據輸出EOC轉換結束逐位比較式A/D轉換原理圖圖2-11 D/A轉換電路的作用是輸出由n個呈二進制關系的標準電壓的組合疊加電壓。 U O=UR dj*2-j其中dj=1或0，d1為最高位，dn為最低位。 D/A轉換的滿量程為 Umax=UR(1-2-n)。因此對于任何一個0Umax伏的直流電壓Ui，都可以用一組n個二進制碼d1dn表示，其表示誤差不大于1LSB（UR*2-n）伏。v逐位比較式A/D轉換電路工作過

14、程： 首先啟動脈沖使轉換器開始工作。寄存器SAR全部清零，UO輸出為0。 然后定時電路控制逐位比較的節拍，由高位到低位一位一位進行。第一位比較：置d1=1，這時D/A轉換電路輸出為U O=UR*2-1，電壓比較器比較輸入電壓Ui與U o的大小。若UiU o則作為留碼處理，保留d1=1；若UiU o，則做去碼處理，使d1=0。第二位比較：置d2=1，這時D/A轉換電路輸出U o=d1UR *2-1+UR*2-2，電壓比較器比較Ui與Uo的大小，根據比較結果決定第二位d2是留碼還是去碼。依次類推，此過程一直到第n位比較結束。 最后可以在一定誤差范圍內達到Ui=Uo，這時輸出轉換結束信號EOC，且輸

15、出的n位二進制有效數據。該數據正是A/D轉換后得到的數字量。nj 1 以一個8位A/D轉換器為例加以說明。設A/D轉換的滿量程為5V，輸入電壓Ui為4.5V，轉換過程見下表。步驟d1d2d3d4d5d6d7d8標準電壓數值D/A輸出Uo 比較判決1100000002.51282.5留碼2110000001.251923.75留碼3111000000.6252244.375留碼4111100000.31252404.6825去碼5111010000.156252324.53125去碼6111001000.0781252284.453125留碼7111001100.03906252304.4921

16、875留碼8111001110.019531252314.51171875去碼結束111001102304.4921875 表中看出，D/A轉換最后輸出電壓Uo與待轉換的直流模擬電壓Ui之間存在一定偏差，但偏差不大于一個量化單位LSB。 v模數轉換芯片介紹 AD574A為12位逐位比較式A/D轉換器，采用28腳雙列直插式陶瓷封裝。引腳圖如圖2-13。 1 28 2 27 3 26 4 25 5 24 6 23 7 22 8 21 9 20 10 19 11 18 12 17 13 16 14 15 AD574A+5V ULOGIC數據輸出方式控制12/8片選信號CS轉換字長控制AO讀/轉換 R

17、/C片使能信號 CE+15V UCC10V檔輸入 10UIN10V參考輸出 REFOUT模擬地 AGND參考輸入 REF IN-15V UEE雙極性偏置 BIP OFF20V檔輸入 10UINSTS狀態標志DB11（MSB）DB10DB9 DB8 DB7 DB6 DB5DB4DB3DB2DB1DB0（LSB）DGND數字地 數 字 輸 出圖2-13 AD574A有兩個模擬量輸入引腳10UIN 和20UIN都可置成單極性和雙極性輸入方式，因此其模擬量輸入量程有四檔：0+10V，0+20V，-5+5V和-10 +10V。A/D轉換中零漂調整和增益調整是通過引腳BIP OFF和REF IN外接可調電

18、位器來實現。如圖2-14，其中RP1為零漂調整，RP2為增益調整。AD574A10 REF IN 8 REF OUT 12 BIP OFF 13 10UIN 14 20UIN AD574A10 REF IN 8 REF OUT 12 BIP OFF 13 10UIN 14 20UIN RP2100RP1100-5+5V-10+10VRP2100100k100k -15V+15V010V020VAD574A的量程設置單極性輸入 雙極性輸入圖2-14 進行零漂調整和增益調整時，應先確定模擬輸入量是單極性還是雙極性，然后按下表給出的輸入模擬量與輸出代碼的關系進行調整。 單極性 雙極性說明010V02

19、0V二進制-5+5V-10+10V偏移二進制碼9.997619.9951V0FFFH4.9976V9.9951V0FFFH正滿刻度減1LSB 0 0 0 0 00800H-5V-10V0000H負滿刻度2.44mV4.88mV2.44mV4.88mV1LSB的值AD574A的輸入模擬量與輸出代碼的關系AD574A的邏輯控制真值表CE CSR/C 12/8A0工作狀態0禁止工作1禁止工作1000啟動12位轉換1001啟動8位轉換101接1腳（+5V）12位并行輸出有效101接15腳（0V）0高8位并行輸出有效101接15腳（0V）1低4位加上尾隨4個0有效 只有CE=1、CS=0同時滿足時，AD

20、574A才能進入工作狀態。R/C=0啟動A/D轉，R/C=1可進行數據讀取。如果R/C輸入控制信號為寬度不小于0.35 微秒的負脈沖，則啟動一次A/D轉換，若寬度超過25微秒，則將兩次啟動A/D轉換。 12/8和A0用于實現轉換字長和數據輸出格式的控制。當R/C=0時，若A0=0，則按完整12位A/D轉換方式啟動；若A0=1，則按8位轉換方式啟動。12/8=1時，為12位并行輸出；12/8=0時，為8位雙字節輸出，此刻A0=0時輸出高8位，A0=1時輸出低4位，并以4個0補足尾隨的4位。由于12/8腳與TTL電平不兼容，故應在印刷版上布線硬件接至+5V或0V。STS為A/D轉換狀態標志，STS

21、=1表示AD574A正處于A/D轉換過程中，STS=0表示A/D轉換結束。此輸出信號可接至CPU的中斷源或輸入端接口。v模擬遙測量輸入的接口電路 為了進一步了解遙測量采集的各環節，這里給出32路遙測量采集的實用電路。該電路主要包括三部分：CPU、譯碼、程序/數據存儲，如圖2-15(a)；多路模擬開關、采樣/保持、A/D轉換，如圖2-15(b)；以及光電隔離，如圖2-15(c). XTAL1 8031 P2XTAL1 P0UCC ALE PSENRST WR RDUSS INT0EA P1.0 P1.1 12MHZ1200K STSR / CS / H74LS13874LS373LE CE 27

22、64OE CE 6264OE WE 174LS245E 74LS245E 74LS273CLK 1130pF 30pF +5 +22uFD04 D03 D07 DB07 DB811 AB04 A012 A012 0 A1315 A815 D07 A07 D07 D07 圖2-15(a)計算與存儲A0 AD7506IN015 UDD OUT A03 UEE EN GND AD7506IN015 UDD OUT A03 UEE EN GND AD574A R/CREF IN STSREFOUT BIPOFF DB 011 UCC UEE10UIN ULOGICCS DGND CEAO 12/8 A

23、GND LF398-+15V+15V-15V-15V1K 0.1uF32 YC031 -5+5V24K RP1 1K RP3 100 RP2 100 YC015YC-1631AB4 +15V-15VS/H CS1000pF+15V-15V+5VR/CSTS DB011圖2-15(b) 模擬量采集510 2kSTSDB011+5V+5VSTSDB0112k 510R/CS/H AB04R/C S/H AB04+5V+5V圖2-15(c) 光電隔離 AB03 輸入到遠動裝置的32路遙測量均是經變送器輸出-5+5V的直流電壓信號，各路信號再經RC低通濾波進入模擬多路開關的輸入端。AD7506為16選

24、1的模擬多路開關，用兩片AD7506實現32路模擬輸入量的選擇。 如圖2-15(b)，AD7506的16路輸入量的選通地址由地址線信號AB03提供，由于其芯片使能信號EN高電平有效，因此用AB4反相信號控制前16路，AB4控制后16路，這樣AB04可選擇32路選擇量。兩片AD7506的輸出端OUT連接在一起送采樣/保持器LF398的輸入端。 采樣/保持器需外接一采樣電容CS和調零電路，調節RP1可實現調零工作。S/H信號可用來控制LF398應處的狀態。當S/H=1時，LF398處于采樣狀態，即輸出信號與輸入信號接通，CS充電；當S/H=0時，LF398處于保持狀態，斷開輸入信號，輸出信號由CS

25、的電壓決定。 根據輸入信號變化范圍，AD574A設置成雙極性輸入-5+5V的量程，RP2和RP3實現零漂和增益的調整。圖2-15(b)中AD574A接成獨立工作方式，R/C接收一個負脈沖即啟動一次A/D轉換，A/D轉換結束后輸出的12位偏移二進制碼數據從DB011輸出，A/D轉換的工作狀態由STS輸出信號表示。STS=1表示正在轉換中，STS=0表示轉換已結束，可讀數。此信號作為8031的一個中斷源接至INT0。 CPU選用8031，晶振12MHZ。2764為8字節EPROM，6264為8K字節RAM，74LS138產生選通信號，為芯片分配地址空間，2764的地址為000H1FFFH，6264

26、為2000H3FFFH，A/D轉換結果數據的低8位DB07的地址為4000H，高4位為4001H，32路輸入量的選通地址為6000H，8031的P1.0腳提供AD574A的啟動信號R/C，P1.1提供LF398的采樣/保持信號，INT0接AD574A的轉換狀態信號，為提高系統的抗干擾能力，將模擬電路中的單片機系統交換的數字信號用光電隔離器隔離。 在這個電路中，A/D轉換的是可采用查詢方式，也可采用中斷方式。查詢方式是判斷INT0腳電平的高低來決定何時啟動轉換、何時讀數；中斷方式則是先啟動轉換，轉換結束后STS的下降沿觸發中斷，進入中斷服務程序，在中斷服務程序中讀數，或再啟動一次轉換。 注意：在

27、設置8031的外部中斷時，應置為邊沿觸發而不是電平觸發。否則中斷響應后中斷源仍無法消除。 設在主程序初始化程序中已將8031外部中斷INT0置為邊沿觸發，內部寄存器30H中已存放遙測量選通地址（00H1FH），并初始化為00H，同時啟動一次A/D轉換，觸發中斷。轉換數據存入6264中，地址為2000H203FH。A/D轉換中斷服務程序如下：ADC：PUSH PSW ；保護現場 PUSH ACC PUSH DPL PUSH DPH SETB RS0 ；選寄存器組3 SETB RS1 MOV DPTR，#4000H MOVX A，DPTR ；取A/D轉換數 據的低8位 MOV R0，A INC D

28、PTR MOVX A，DPTR ；取A/D轉換數 據的高4位 ANL A，#0FH ；屏蔽高字節 高4位 MOV R1，A MOV DPH，#20H ；計算存數地址 MOV A，30H ADD A，30H MOV DPL，A MOV A，R0 MOV DPTR，A ；存低8位數據 INC DPTR MOV A，R1 MOVX DPTR，A ；存高4位數據 MOV A，30H ；計算下一路 遙測量地址 INC A ANL A，#1FH MOV 30H，A MOV DPTR，#6000H MOV DPTR，A ；選通模擬多 路開關 STEB P1.1 ；采樣 NOP ；延時 NOP CLR P1.

29、1 ；保持 CLR P1.0 ；啟動A/D轉 換 NOP NOP SETB P1.0 POP DPH ；恢復現場 POP DPL POP ACC POP PSW RETI ；中斷返回遙測量的采集v數字化的遙測量采集 上面講述的遙測量采集其輸入量均為直流模擬電壓信號，還有數字信號沒有介紹。這類信號主要來源為一些指示儀表設備，這些設備將待測量經過內部電路轉換成數字信號。這類遙測量稱為數字化的遙測量。 數字化的遙測量采集電路類似于遙信采集電路，利用并行口或三態門直接對數字化的遙測量進行讀數。但不同于遙信量中每一位只代表一個遙信對象的狀態，一個數字化遙測量由多個BCD碼表示。另外，遙測量輸出多為空觸點

30、，需外接輔助電源產生電信號。數字化遙測量輸出可能直接是電平信號，此時不能接輔助電源，可串一電阻驅動光電耦合器的發光二極管。2.3遙測信息的處理v數字濾波 輸入到遙測量采集系統的模擬直流電壓都是來自各類變送器和傳感器，這些有用的信號中常混雜有各種頻率的干擾信號。因此遙測量采集的輸入端通常加人RC低通濾波器來抑制某些干擾信號。但RC濾波器不易實現對低頻干擾信號的抑制，所以數字濾波器被引入來彌補不足。 數字濾波就是在計算機中用一定的計算方法對輸入信號的量化數據進行數學處理，減少干擾在有用信號中的比重，提高信號的真實性。這是一種軟件方法，對數字濾波算法的選擇，濾波系數的調整有很大靈活性。下面我們將介紹

31、幾種常見濾波方法。v一階遞歸濾波 濾波公式 YK=XK+A（YK-1-XK） 式中 XK新采樣的數據 YK-1前一次的濾波輸出 YK這一次的濾波輸出 A濾波系數 濾波系數A= 式中T采樣周期 數字濾波器時間常數，為達到最佳的濾 波效果， 值的選取應根據實際系統而定，不斷改變 其值，使低頻周期性噪聲減至最低或全部消除，這 時的 值為系統的最佳濾波系數。 此濾波公式是一迭代公式，其初值為Y0=X0，A的取值范圍為0A1，A的值決定了濾波輸出是重視本次采樣還是重視以前的采樣，當A=0時不進行濾波用公式做濾波處理會造成輸出與輸入信號間的相位滯后，故稱一階滯后濾波。v限幅濾波法 對于緩慢變化的量，如溫度

32、、水位等，根據實際經驗確定出兩次采樣輸入信號幅值可能出現的最大偏差Y，通過程序判斷確定本次濾波輸出。判斷依據如下： 若XK-YK-1 Y，則YK=XK； 若XK-YK-1 Y，則YK=YK-1。 此法對濾去脈沖性干擾十分有效。v算術平均濾波法 將N個采樣值相加，然后取其算術平均值作為本次濾波輸出值，計算公式如下： 式中 YK第K次濾波輸出值 Xi第i次采樣值 N采樣次數此法可有效消除隨機誤差，對周期性等振幅干擾也有較明顯的濾波效果。v遞推平均濾波法： 在存儲器中開辟一能存儲N個數據的緩沖區，該緩沖區采用先進先出的方法刷新數據，使緩沖區中存放的始終是最新的N個數據，再采用算數平均法計算，即 式中

33、 YK第K次濾波輸出值 Xk-i從第k次向前遞推i次的采樣值 N遞推平均項數 采樣過程中，往往遇到尖脈沖干擾，這種干擾常使個別采樣數據遠離真實值。如果直接用上式計算就會將失真數據帶入濾波輸出結果中。因此在求平均值前，先剔除最大值和最小值，再對余下N-2數據求平均，這樣既濾去了脈沖干擾，又濾去了隨機干擾。這樣對上式做一定修改，就可得到防脈沖干擾遞推平均濾波方法。NiiXNYk11101NiikkXNY|211, 0110|110，Nik，N，ikikkXMINXMAXXNYNiv中位值濾波法 將N個采樣數據按大小順序排列，取其中間的值作為濾波輸出值。v死區計算 遠動裝置中遙測量的采集工作總是不斷

34、的循環進行，并需要將遙測數據上送至調度中心。這些遙測量并不是隨時都在變化，而大多數遙測量在某一時間內變化是緩慢的。如果將這些微小的變化不停送往調度中心，會增加各環節的負擔，同時對調度運行人員觀測運行狀態也無益。 如果在遙測量處理中加入死區計算，則可有效解決上述問題。死區計算是對連續變化的模擬量規定一腳小的變化范圍。當模擬量在這個規定的范圍內變化時，認為該模擬量沒有變化，這個期間的模擬量的值用原值表示，這個規定的范圍稱為死區。 圖2-16給出死區計算示意圖 t0時刻，u=u0 ；設死區為2u，當|u1-u0|0時，A輸出信號幅值為正電源電壓+E；當u2時，相位連續FSK信號的帶寬與相位不連續的F

35、SK信號基本相同；當h1.5時，相位連續FSK信號的帶寬小于相位不連續FSK帶寬；當h2相位連續FSK1.5fb2.5fb3fb(2+h)fb相位不連續FSK(2+h)fb(2+h)fb(2+h)fb(2+h)fbASK PSK2fb2fb2fb2fb表4-14.3二進制移頻鍵控v二進制移頻鍵控信號的產生 二進制移頻鍵控信號分：相位不連續的2FSK信號、相位連續的2FSK信號。前者用頻率鍵控法產生，后者用直接調頻法產生。 圖4-8是用頻率鍵控法產生相位不連續的2FSK信號原理圖。圖中有兩門門f1反相f2或門數字信號SFSK(t)圖4-8個獨立的振蕩器，輸出信號頻率為f1、f2。二進制數字信號以

36、互非的狀態加在兩個門電路上，使其任何時候都只有一個振蕩器的信號從或門輸出。 圖4-9是用直接調頻法產生相位連續的2FSK信號原理圖。它是利用二進制數字信號去控制LC振蕩器中的鍵控開關，使電容C或者并接到振蕩器回路的兩端，從而改變振蕩器輸出信號的頻率。 數字信號為0時，鍵控開關斷開，LC振蕩頻率為 LCC控鍵開關數字信號 SFSK(t)圖4-9LCf211當數字信號為1時，鍵控開關接通，電容C并接入振蕩回路，此時LC振蕩器回路為 在調頻法中，除了采用LC振蕩器外，還可以用數字式調頻電路產生相位連續的FSK信號。如圖4-10。)(212CClf固 定分頻器數字信號可 變分頻器晶 振圖4-10 晶體

37、振蕩器輸出穩定的頻率為f的振蕩信號；可變分頻器的分頻系數隨數字信號的改變而變化，在數字信號分別取0、1時，可變分頻器的輸出分別為f/N1和f/N2兩中不同頻率信號；固定分頻器的作用是對可變分頻器輸出再分頻N次，最后得到頻率為f/N1N和f/N2N的FSK信號。v二進制移頻鍵控的調制原理 圖4-11是二進制移頻鍵控（2FSK）的調制器原理圖。可變分頻器，當數字信號為1時，對振蕩器輸出完成N1分頻；當數字信號為0時，對振蕩器完成N2分頻。分頻器，分頻系數固定為N，減小可變分頻器輸出的鍵控調頻信號的相位不連續。放大器，通過調節可使輸出達到合適的電平輸出數值。晶振可 變分頻器分頻器低通濾波器放大器阻抗

38、匹配變壓器阻抗匹配變壓器圖4-11阻抗匹配器，使調制器的輸出阻抗和線路阻抗相匹配。放大器后分兩路輸出，可滿足一發二收系統的需要。v二進制移頻鍵控信號的解調 數字調頻信號的解調分：相干解調、非相干解調。據FSK信號特點，采用非相干解調。鑒頻法1. 原理框圖如圖4-12。接收帶通濾波器限幅器帶通濾波器1帶通濾波器2包絡檢波器1包絡檢波器2比較器數字信號2FSK信號鑒頻器f1 u1 u2f2圖4-12接收帶通濾波器，用來限制接收信號頻帶以外的噪聲，其帶寬的選擇要保證接收信號的主要頻率成分都能通過。限幅器，去除移頻鍵控信號在傳輸過程中產生的寄生調幅。限幅后的兩個帶通濾波器其中心頻率為f1和f2。包絡檢

39、波器，將帶通濾波器輸出信號的包絡檢出。比較器，比較兩個包絡檢波器的輸出u1、u2，以判定數字信號的狀態。過零檢測法 正弦波每個周期有兩個過零點，因此單位時間內正弦信號經過零點的次數可以用來衡量該信號頻率的高低。移頻鍵控信號的過零點數隨載頻頻率的變化而不同，故檢測出FSK信號的過零點數便可以得到頻率的差異，從而還原成數字信號。 過零點檢測法原理圖如圖4-13。限幅器微分電路整流電路單穩電路低通濾波器判決器數字信號2FSK信號圖4-13(a) 原理圖abcdefg限幅器，將FSK信號轉換成矩形脈沖。矩形脈沖經微分和整流，使矩形脈沖頻率頻率正好是FSK每秒過零點數。單穩電路經脈沖觸發，輸出矩形脈沖頻

40、率為FSK信號的兩倍。低通濾波器，截止頻率低于單穩輸出矩形脈沖頻率。于是輸出矩形脈沖序列直流分量。判決器，正確取決判決電平(取在低通濾波器輸出兩個不同直流分量的中間)，判決0和1。abcdefg101ttttttt圖4-13(b) 原理圖中各點波形差分檢波法 原理方框圖如圖4-14。帶通濾波器延遲相乘低通濾波器y(t)g(t)x(t)2FSK信號)(tx圖4-14 輸入2FSK信號可表示為x(t)經延遲后，乘法器輸出 ，在此不做計算。y(t)再經低通濾波器，濾除高頻，輸出如果讓 當0、1碼元對應兩頻率之間偏移較小時， 數字信號頻率偏移載波振蕩器中心頻率cctAtx)cos()()(cos()(

41、tAtxc)()()(txtxty)cos(2)(2cAtgsin2)(,2/2AtgctAtg2)(, 12由此見，低通濾波器輸出的數字基帶信號幅度代表數字信號的頻率偏移 成正比，達到解調目的。v二進制移頻鍵控的解調器 圖4-15是用過零檢測法對2FSK信號實現解調的調制解調器原理框圖。、阻抗匹配變壓器放大器帶通濾波器可變放大器過零檢測低電平告警控制器2FSK信號數字基帶信號圖4-15阻抗匹配變壓器，使輸入阻抗實現與線路的匹配。過零檢測，如圖4-13。低電平告警回路通過控制器，控制過零檢測回路的輸出。4.4移相鍵控v二進制絕對移相鍵控的產生直接調相法1. 用數字基帶信號去鍵控同一個振蕩器輸出

42、載波的相位。雙極性基帶信號載波輸入輸出 如圖4-16示用環行調制器產生2PSK信號。用雙極性數字基帶脈沖信號控制環形調制器中的二極管開關，使V1、V2、V3、V4的導通與截止隨數字基帶信號的極性改變而變化。便可得到與載波振蕩信號同相或相位相差180的絕對移相控制信號。圖4-16相位選擇法 根據數字基帶信號不同取值，從多個不同相位的載波振蕩中，選取相應的載波振蕩信號。 圖4-17是用雙極性數字基帶信號，快速鍵控相位差180的兩個載波振蕩，從而產生2PSK原理圖。載頻振蕩器移相器兀雙極性基帶信號S2PSK(t)圖4-17v二進制相對移相鍵控的產生 二進制相對移相電路如圖4-18。為了得到二進制相對

43、移相信號，通常先將二進制數字基帶信號變為差分碼，然后再用雙極性差分碼做調制信號對載波進行決對調相，得到2DPSK信號。 圖4-19是實現差分碼變換的一種電路。當絕對碼輸入1碼元時，時鐘CP作用計數器一次，即計數器的輸出相對碼改變一次碼元狀態。當絕對碼輸入為0時，計數器不計數。 相對碼元Y(t)與絕對碼元序列X(t)之間滿足差分碼變換電路相對移相電路絕對碼X(t)相對碼Y(t)2DPSK載波信號圖4-18 Q計數器&絕對碼CP相對碼圖4-19iiixyy 1v二進制相對移相信號的解調極性比較法 將接收的2DPSK信號與參考載波進行相位比較，先恢復出相對碼。然后進行差分碼的的反變換，把相對

44、碼還原成絕對碼，得到原來的絕對碼基帶信號。1. 原理圖如圖4-20乘法器載波提取積分器判決器延時T2DPSK信號X(t)Y(t)YiYi-1圖4-20 圖中從2DPSK信號恢復相對碼Y(t)的過程，就是絕對移相的相干解調過程。最后由差分碼反變換電路完成相對碼到絕對碼的變換，還原X(t)。 載波提取可采用被頻-分頻法，框圖和波形見圖4-21。把接收到的調相波us(t)全波整流后，得到輸出電壓ui(t)。如果采用中心頻率為兩倍載頻的窄帶濾波器，可以提取倍頻分量uj(t)。再利用二分頻電路對倍頻分量進行分頻，便得到需要的載波uk(t)。由于二分頻電路開始工作時的初始狀態可能為0也可能為1，所以提取到

45、的載波也分兩種uk0(t)、uk1(t)。 提取到載波后，可以通過比較接收到的2DPSK信號和載波信號的相位，來確定2DPSK信號代表1還是0。全波整流窄帶濾波器二分頻電路us(t)ui(t)uj(t)uk(t)us(t)ui(t)uj(t)uk0(t)tttttuk1(t)圖4-21(a)(b) 相位的比較在相位上通過乘法器、積分器和判決器完成。見圖4-22。帶通濾波器限幅放大器乘法器積分器判決器載波提取電路Y(t)2DPSKus(t)uk(t)接收到的2DPSK信號首先經過帶通濾波器和限幅放大器得到矩形波us(t)。用倍頻-分頻法提取到的載波uk(t)也是矩形波。兩者在乘法器中通過同或的邏

46、輯運算實現了兩波形的相乘us(t) uk(t)。 積分器在每個碼元寬度T的時間內，對乘法器的輸出進行積分運算，并在積分結束后對積分器清零，以準備對下一碼元寬度的時間T進行積分。 按照發端 的差分碼變換式，接收端解調時的差分碼反變換電路將相對碼Y(t)送入延時電路，延時一碼元時間T后輸出yi-1，再將它與未經延時的yi進行異或，便得到 ，從而恢復X(t)。圖4-22iiiyyx 1iiixyy 1相位比較法 原理，直接將接收到的前后碼元所對應的調相波進行相位比較。 圖4-23是相位比較法的原理框圖和波形圖。乘法器低通濾波器采樣判決器延時s(t)s(t-T)x(t)x(t)s(t-T)s(t)0

47、1 1 0 0 1 0 0s(t)ttttts(t)s(t-T)s(t-T)x(t)x(t)圖4-23(a)(b)4.5常用遠動信道v架空明線或電纜 在專用有線信道中，遠動信號以脈沖的幅值、極性或交流電的頻率在架空明線或電纜中傳送。 v電力線載波信道 電力線是電路系統傳輸電能的通道，以傳輸電力為主要目的的高壓輸電線路上，采用高頻信號傳輸信息的信道。 圖4-24畫出了遠動信號與載波電話復用電力載波信到時的傳輸系統框圖。帶通濾波器放大器帶通濾波器調制器放大器帶通濾波器調制器低通濾波器高通濾波器調制器帶通濾波器解調器放大器解調器低通濾波器低通濾波器高通濾波器解調器0.33.4Hz12kHz1216k

48、Hz遠動信號結合濾波器312319kHz300kHz電話4kHz遠動信號阻波器耦合電容器300kHz電話圖4-24 采用電力線載波通信時，是高壓線路本身被用來傳輸高頻電流，所以在高壓電網中建立有高頻通信電路。 阻波器對傳輸的高頻通信電流具有高阻性，而對高壓網電流呈現最小阻抗，從而可以將高頻通信電流引向所希望的方向。 通信裝置與高壓線相接的位置配置結合濾波器和耦合電容器，以建立和高頻耦合、構成高頻信號的通路。 結合濾波器可以實現高壓線與電力線載波裝置高頻電纜間的阻抗匹配。v光纖信道光纖與電纜 光纖是利用全反射原理進行光的傳導的。 為了構成實用的傳輸線路，需要將光纖制成電纜。把用塑料進行過一次涂覆

49、并根據需要增加了緩沖層的光纖再次第二次涂覆，可以得到光纖芯線。把需要芯線數集中起來形成纜芯，最后通過擠外護套便制成光纜。光纖通信 光纖是以光波為載波，光纖為傳輸介質的通信方式。原理框圖如圖4-25。電端機的輸出信號經光電轉換器件，光信號耦合到光纖，并沿光纖1.向接收端傳導。在接收端再經光電轉換器件將光信號恢復為電信號并送電端機。電端機電光轉換光電轉換電端機光纜圖4-25光纖數字通信系統 光纖通信分，模擬通信以模擬電信號對光源的光強進行調制， 得到光強隨模擬電信號變化的模擬光信號。 數字通信以數字脈沖電信號對光源的光強進行調 制，得到數字光信號，即光脈沖信號。 光纖數字通信系統一般是指以傳送數字

50、話音為主的光纖通信系統，如圖4-26示。 PCM終端PCM復用光端機光中繼器光端機PCM復用PCM終端圖4-26 PCM終端，將連續信號的采樣值變成數字信號，也可以完成它的逆變換。包括對模擬量的采樣、量化、編碼和譯碼及濾波輸出。 數字復用設備，把低次群的數字信號復接成高次群的數字信號，也可完成其逆過程。 光端機，實現電-光變換和光-電變換。 光中繼器，完成兩個方向的光-電變換和電-光變換。v微波信道 微波通信屬無線通信，無線通信是利用無線電波以自由空間為信道來傳輸信號。進行無線通信時，發信端需要把待傳信號轉換成無線電信號，依靠無線電波在空間傳播。收信端再將無線電信號還原成發信端所傳信號。 電力

51、系統無線通信主要采用微波中繼通信，分為模擬微波通信和數字微波通信兩類。圖4-27是數字微波通信系統結構框圖。 端站指微波線路的起始站和終端站結構如圖4-28。端站中繼站樞紐站端站用戶用戶用戶用戶圖4-27復用設備用戶中頻調制發信機發射復用設備用戶解調收信機接收圖4-28 中繼站，接收一個站發射來的微波信號，經放大、整形等處理后再向另一個站發出去。 樞紐站，設置在沿線需要上下話路的大中城市的電信樓內，其設備組成相當于兩個端站背對背連接在一起。第五章 遠動系統v第一節 遠動終端的硬件結構v第二節 遠動終端的軟件結構v第三節 系統復位及故障自檢v第四節 遠動系統主站v第五節 變電站綜合自動化5.1遠

52、動終端的硬件結構v存儲器的擴展 以8031為例來說明存儲器的擴展方法。8031P0.0P0.7 ALEP2.0P2.7 EA PSEN RD WR74LS373D07 Q07G E27256#1D07 A014CE OE 27565#2D07A014CE OE 162256#1D07A014CE OE WE 62256#2D07A014CE OE WE D07A07 A015A815A15A15158 815815A151A15158圖5-1 圖5-1中，給出了一8031存儲器擴展的例子。圖中，27256為32K可擦除程序只讀存儲器EPROM。62256為32K數據存儲器RAM，2片27256

53、和2片62256構成64K的程序和數據存儲單元。由于8031的的8位數據線和低8位地址線采用分時復用方式，因此用74LS373八位鎖存器，在8031地址鎖存信號ALE的控制下，把低8位分離出來。PSEN是程序指令的讀取信號，RD和WR是外部數據的讀寫信號。就程序空間而言，第一片27256的地址范圍為0000H7FFFH，第二片62256的地址范圍為8000HFFFFH。就數據空間而言，第一片62256的地址范圍為0000H7FFFH，第二片62256的范圍地址為8000HFFFFH。v串行通信接口v ES-232-C、RS-422-A、RS-485接口 串行通信器件用TTL電平表示串行數據。

54、EIA RS-232-C是異步串行通信中應用最廣的標準總線，適用于數據終端設備和數據電路終端設備之間的接口。 RS-232-C的邏輯0電平規定為+3+25V，邏輯1電平為-3-25V，因此TTL信號與RS-232-C信號的連接必須經過轉換，常用的電平之間的芯片 為MC1488和MC1489，其引腳定義如圖5-2(a)、(b)。UEE 1 14 UCC INA 2 13 IND1OUTA 3 12 IND2 INB1 4 11 OUTD INB2 5 10 INC1OUTB 6 9 INC2 GND 7 8 OUTC1&INA 1 14 UCC響應控制A 2 13 IND OUTA 3

55、12 響應控制D INB 4 11 OUTD 響應控制B 5 10 INC OUTB 6 9 響應控制C GND 7 8 OUTC1111圖5-2(a) MC1488圖5-2(b) MC1489 RS-232-C接口電平轉換電路如圖5-2(c)。1/4MC1488 14 2 311/4MC1489 14 1 31-12V(-15V)-12V(+15V)+5V7721TTL電平數據輸出RS-232-C電平圖5-2(c) 若進一步提高傳送速率和傳送距離，可采用RS-422-A和RS-485標準接口。ES-232-C、RS-422-A、RS-485的邏輯狀態電平見表5-1。信號狀態RS-232-CR

56、S-422-ARS-4850 發送+3+25VDC+2+6VDC+1.5+6VDC0 接收+3+25VDC+0.2+7VDC+0.2+12VDC1 發送-3-25VDC-2-6VDC-1.5-6VDC1 接收-3-25VDC-0.2-7VDC-0.2-7VDC表5-1 串行通信的TTL電平信號與RS-422-A、RS-485接口，同樣需要做電平轉換。轉換器如圖5-3。 1A 1 16 UCC 1Y 2 15 4A 1Z 3 14 4Y 1，2EN 4 13 4Z 2Z 5 12 3，4EN 2Y 6 11 3Z 2A 7 10 3Y GND 8 9 3A 1B 1 16 UCC 1A 2 15

57、 4B 1Y 3 14 4A 1，2EN 4 13 4Y 2Y 5 12 3，4EN 2A 6 11 3Y 2B 7 10 3A GND 8 9 3B 引腳圖YZAENYAENB邏輯圖 SN74174有四組驅動器，A為輸入端，輸入TTL電平；Y、Z為平衡差分輸入端；EN為使能端。當EN為低電平時，輸出為高阻狀態。1，2EN控制1、2組驅動器使能；3，4EN控制3，4組驅動器使能。SN75174SN75175圖5-3v多機通信1. 前置機與多臺RTU的通信 結構示意圖如圖5-4。RTU1MODEM上、下行通信MODEM串口1 、 、前置機 、 串口n RTUnMODEM上、下行通信MODEM圖5

58、-42. 多CPU遠動終端的數據通信 如圖5-5，多機并行數據通信，將遠動終端的功能劃分為若干個模塊，各模塊由一塊獨立的CPU管理。 圖5-5(a)中，板譯碼電路需要提供三個I/O口地址。一個作為低8位地址口，控制低8位地址鎖存器；一個作為高8位地址口，控制高8位地址鎖存器。圖5-5(b)中，板譯碼電路只利用16位地址總線中的高5位產生一譯碼信號選通2K字節的雙口RAM，低11位地址總線、8位數據總線以及控制總線與雙口RAM直接相連。主CPU模板板譯碼電路低8位地址鎖存器高8位地址鎖存器8位數據雙向緩沖2K字節雙口RAM第n個從CPU模板16 AB8 DB2 CB8382主CPU模板板譯碼電路

59、16 AB8 DB2 CB2K字節雙口RAM51182第n個從CPU模板 圖5-5(a) I/O口訪問圖5-5(b) 內存空間訪問 作為分布式的多CPU遠動終端，其機間用通信多采用RS-422-A或RS-485串行通信方式。用RS-422-A構成的典型通信網絡為四線全雙工網絡，如圖5-6。TRRxDjRTxDRxDTTxDjGNDRRxDiTxDiTGNDiGNDi從j從i 主RS-422-A圖5-6用RS-485構成典型通信網絡為雙線半雙工網絡，如圖5-7。TRTxD收/發控制RxDGND Rt RtRTRxDi收/發控制TxDiGNDiRRxDiT收/發控制TxDiGNDj主 從i 從j圖

60、5-75.2遠動終端的軟件結構v模板的功能軟件 根據遠動終端的功能要求，建立了完成各種功能的特殊模板，如遙信輸入模板、遙測輸入模板等。個功能模板功能軟件雖不同，總體結構大致相同，如圖5-7。上電/復位系統初始化主循環體多個中斷服務程序圖5-71.遙信輸入軟件 軟件結構如圖5-8。 主循環體中，主要完成遙信狀態采集、比較、組裝等任務。為消除或減小干擾，應連續對信息狀態采集若干次。在軟件中，還有實時時鐘中斷服務程序，為遙信變位提供從毫秒到年的時標。 若采用并行總線連接方式，遙信模板可以產生變位中斷源信號，向主模板申請中斷。上電/復位CPU初始化采集遙信狀態作為初始狀態置對時標志連續采集遙信狀態得出穩定的當前狀態與