保護與測控裝置的模擬量輸入回路CONTENTS01030204模擬量的基本概念電壓形成電路低通濾波器和采樣定理多路轉換開關目錄05模數轉換器01模擬量的基本概念根據模數轉換原理不同，模擬量輸入電路分兩種：

①基于逐次逼近型AD轉換方式，直接將模擬量轉變為數字量；

②利用電壓頻率變換（VFC）原理進行模數變換，它是將模擬量電壓先轉換為頻率脈沖量，通過脈沖計數變換為數字量的一種變換方式。（一）模擬量的基本概念

電力系統中的電流、電壓、有功功率、無功功率、頻率、水位、溫度等均屬模擬量。模擬量都是隨時間連續變化的物理量。模擬量輸入電路的作用是隔離、規范輸入電壓及完成模數轉換，以便于CPU接口完成數據采集任務。電壓形成電路01低通濾波電路02采樣保持器03多路模擬開關04模/數（A/D）轉換器05基于逐次逼近型A/D轉換模擬量輸入電路模擬量輸入通道由以下幾部分組成02電壓形成電路模擬量輸入電壓變換原理圖作用：將電壓降低到AD轉換芯片所需電壓，并實現一次設備與微機的隔離。逐次逼近型A/D轉換模擬量輸入電路框圖03低通濾波器和采樣定理(1)對模擬量進行采樣，就是將一個連續的時間信號f(t)變成離散的時間信號f'(t)。

(2)采樣周期與采樣頻率：采樣時間間隔由采樣控制脈沖f(t)來控制，相鄰兩個采樣時刻的時間間隔稱為采樣周期，用Ts表示。采樣頻率fs=1/Ts。

（三）低通濾波器和采樣定理

原始信號x(t)采樣脈沖采樣是否成功，主要表現在采樣信號能否真實的反映出原始連續時間信號中所包含的重要信息，采樣定理就是回答這個問題采樣定理由采樣(香農)定理可以證明，如果被采樣信號中所含最高頻率成分的頻率為fc，則采樣頻率fs必須大于fc的2倍(即fs＞2fc)，否則將造成頻率混疊。采樣間隔Ts的倒數稱為采樣頻率fs采樣頻率越高，要求CPU的運行速度越高采樣頻率過低，將不能真實地反映采樣信號的情況。010203采樣頻率的選擇采樣頻率的選擇0000001/Ts1/Ts原始信號及其頻譜采樣信號及其頻譜采樣脈沖及其頻譜時域頻譜采樣頻率的選擇理想采樣信號的頻譜以fs為周期進行周期延拓。圖中的fc為原始信號的最高頻率。Ts增大則fs減小。延拓周期fs小到一定程度時，采樣信號頻譜出現混疊現象。連續時間信號的采樣采樣過程示意圖采樣保持器的基本組成電路采樣保持器（S/H）（1）保證轉換時的誤差在A/D轉換器的量化誤差內采樣保持器的作用（2）實現多個模擬量的同步采樣04多路轉換開關多路轉換開關又稱多路轉換器，它是將多個采樣保持后的信號逐一與A/D芯片接通的控制電路。它一般有多個輸入端，一個輸出端和幾個控制信號端。。多路轉換開關在實際的數據采集系統中，被模數轉換的模擬量可能是幾路或十幾路，利用多路開關(MUX)輪流切換各被測量與A/D轉換電路的通路，達到分時轉換的目的。多回路分時共用A/D、D/A轉換器05模數轉換器逐次逼近式A/D轉換器A/D轉換器的主要技術性能

A/D位數分辨率810121416

1/28=1/2561/210=1/10241/212=1/40961/214=1/163841/216=1/65536分辨率反映A/D轉換器對輸入模擬信號微小變化響應的能力，通常以數字量輸出的最低位（LSB）所對應的模擬輸入電平值表示。N位A/D轉換能反映1/2n滿量程的模擬量輸入電壓。一般用A/D轉換器輸出數字量的位數來表示分辨率。01分辨率完成一次A/D轉換所需的時間。例如：AD574A的轉換時間為25～35μsAD1674A的轉換時間為10μsMAX125的轉換時間為3.5～13μs①絕對精度：對應一個數字量的實際模擬量的值和模擬量的理論值之差，為絕對誤差。用數字量的最小有效位表示。例如：±1/2LSB,±1LSB②相對精度：(相對誤差/滿量程的模擬量）×100%A/D轉換器所能轉換的模擬輸入電壓的范圍①單極性：0～＋5V，0～＋10V，0～＋20V，②雙極性：－2.5～＋2.5V,－5～＋5V,－10～＋10V轉換時間量程精度A/D轉換器的主要技術性能02040305：輸出邏輯電平：多數為TTL電平，即0～＋5V民用品為：0～＋70℃工業級為：－20～＋85℃軍用品為：－55～＋125℃06.工作溫度范圍指AD轉換芯片的供電電源的電壓發生變化時產生的轉換誤差，一般用電源變化1%時模擬量變化的百分數來表示。07.電源靈敏度保護與測控裝置的開關量輸入回路CONTENTS01030204開關量的基本概念抗干擾措施開關量輸入電路開關量輸出電路目錄01開關量的基本概念①斷路器狀態信息的采集：斷路器的分、合閘位置信號通過其輔助觸點引出，與斷路器的位置一一對應②繼電保護動作狀態信息的采集：采集繼電保護出口繼電器的觸點狀態信息，并記錄動作時間。（一）開關量的基本概念以二進制數字變化為特點的信號，如斷路器、隔離開關的狀態，數值的限內或越限，斷路器的觸點，人機聯系的功能鍵的狀態等等。通常采集對應元件、裝置的觸點狀態完成③其他信號的采集④事故總信號的采集：采集事故總信號出口繼電器的觸點狀態信息。發電廠任一斷路器發生事故跳閘，將啟動事故總信號，用于區分正常操作與事故跳閘。變電站開關量輸入輸出電路02開關量輸入/輸出的抗干擾措施電隔離技術開關量輸入/輸出的抗干擾措施01020304使低壓輸入電路與大功率電源隔離限制地回路電流與地線錯接而帶來的干擾多個輸入電路之間的隔離外部現場器件與傳輸線同數字電路隔離，以免計算機受損電隔離技術采用原因電隔離方法01.光隔離

02.繼電器隔離03開關量輸入電路開關量輸入電路對于裝置內部的開關量輸入，可直接接至微機的并行口。包括裝置面板上的開關量輸入和壓板輸入

裝置面板上的開關量輸入包括用于人機對話的鍵盤以及部分切換裝置工作方式用的轉換開關等。裝置的硬壓板則直接連接到裝置背面的開入插件。另外，微機裝置還有可用于綜自系統后臺投切的軟壓板。1.開關量輸入電路從裝置外部經過端子排引入裝置的接點，包括斷路器或隔離開關的輔助觸點，跳合閘位置繼電器接點等。2.裝在面板上的接點：5V系統裝在端子排上的接點：24V、48V、220V等，需要光電隔離04開關量輸出電路開關量輸出回路在微機保護裝置中設有開關量輸出電路，用于驅動各種繼電器。例如跳閘出口繼電器、重合閘出口繼電器、裝置故障告警繼電器等。

(1)開關量輸出主要包括自動裝置的跳閘出口及信號，一般采用并行接口的輸出來控制有接點繼電器。為抗干擾，加一級光電隔離(2)

PB0輸出0，PB1輸出1，便可使與非門輸出低電平，光敏三極管導通，繼電器K被吸合裝置開關輸出回路接線圖（4）為防止拉合直流電源的過程中繼電器K的短時誤動，將PB0經一非門輸出，而PB1不經非門輸出。（3）設置非門及與非門，而不是將發光二極管直接與并行口相連，一方面是因為并行口帶負載能力有限，不足以驅動發光二極管；另一方面，采用與非門后要同時滿足兩個條件才能使K動作，增加抗干擾能力保護與測控裝置開關量輸出回路的原理微機保護裝置的開關量輸出簡稱開出，主要包括保護的跳閘出口、本地和中央信號以及通信接口、打印機接口等。開關量輸出電路的原理

RCS-931微機裝置的繼電器出口插件1和插件2，如圖所示。開關量輸出電路的原理對于通信接口、打印機接口等裝置內部的數字信號，接法如圖所示。可用一個輸出邏輯信號控制輸出數字信號。開關量輸出電路的原理對于保護的跳閘出口、本地和中央信號等，接法如圖所示。裝置通過數字量輸出的“0”或“1”狀態來控制執行回路。由軟件使并行口輸出“0”，發光二極管導通，光敏三極管導通，出口繼電器KCO勵磁，提供一副空觸點輸出。開關量輸出電路的原理繼電器線圈兩端并聯的二極管稱為續流二極管。它在CPU輸出由0變為1，光敏三極管突然由“導通”變為“截止”時，為繼電器線圈釋放儲存的能量提供電流通路。開關量輸出電路的原理為了防止因保護裝置上電或工作電源工作不正常導致裝置發生誤動，常采用異或邏輯電路來控制光耦的導通，電路如圖所示。開關量輸出電路的原理通過軟件使并行口的PB0輸出0，PB1輸出1，使與非門H1輸出低電平，光敏三極管