第二章 电力系统测控装置的基本原理
电力系统自动化原理及应用 2电力系统测控装置的基本原理
模拟量多路转换开关：
16路多路转换开关 输入模拟量通道：A1～A16; 输出模拟量通道：输出控制由四个路数选择
线来控制。
EN A0 A1 A2 A3
UPP (+15V)
USS (-15V)
译码/驱动 AS1
AS16
输出 A1
A16
常用芯片：
四选一：CD4052、AD公司的AD7052； 八选一：CD4051、AD7501、AD7503等； 16路选一：CD4067和AD7506等。
而VFC不需要CPU控制。 (4) 抗干扰能力VFC很强，ADC则相对较弱，一般
需要采取额外的滤波措施。
四、模拟量信息输出通道
作用：把微机系统输出的数字量转换成模拟量输出, 这个任务主要由数/模(D/A)转换器来完成。
2.3 数据的预处理原理
（一）标度变换
微机系统将接收的各种模拟量变换成实际 的物理量,称为标度转换。
Q：变电站有哪些开关量需要输入自动化系统？ A：开关（断路器）、隔离开关等状态，保护是否
动作、某些检测数值是否越限等 Q：综自系统有哪些开关量需要输出？ A：断路器跳闸命令、光子牌、报警信号等
二、开关量输入电路配置图
开关量信息输入通道：电压形成电路、信号调 理电路、电气隔离电路、接口电路等。
1、信号调节电路（滤波消抖电路）
9
2.2 模拟量信息采集原理
两种采集原理：
基于A/D转换原理进行采集（ADC） 利用电压/频率原理进行采集（VFC）
一、基于A/D转换的数据采集系统
（一） 电压形成回路
作用： 进一步降低来自电压互感器（TV）的电压； 将电流互感器（TA）的电流变成电压并进一步
降低； 隔离TV、TA二次回路与A/D系统，抗干扰。
电力系统自动装置原理
电力系统自动装置原理电力系统自动装置是指利用自动化技术，对电力系统进行监测、控制和保护的装置。
它可以实现对电力系统的实时监测，及时发现故障并采取相应的措施，保障电力系统的安全稳定运行。
本文将从电力系统自动装置的原理入手，对其工作原理进行详细介绍。
首先，电力系统自动装置的原理基于电力系统的特点和运行需求。
电力系统是由发电厂、变电站、输电线路和配电设备等组成的复杂系统，其运行需要保持稳定的电压、频率和功率因数。
同时，电力系统还面临着各种故障和突发事件的影响，如短路、过载、接地故障等。
因此，电力系统自动装置需要具备对电力系统各种参数和状态进行监测和分析的能力，能够根据系统运行情况进行自动调节和控制。
其次，电力系统自动装置的原理基于先进的传感器和监测设备。
电力系统自动装置需要通过传感器对电力系统的各项参数进行实时监测，如电压、电流、频率、功率因数等。
这些传感器可以将监测到的数据传输给自动装置的控制器，实现对电力系统运行状态的实时监测。
同时，监测设备还可以对电力系统的各种故障和异常情况进行检测和诊断，为自动装置的控制和保护提供准确的依据。
此外，电力系统自动装置的原理基于先进的控制算法和逻辑。
自动装置需要根据监测到的数据和系统运行状态，通过预设的控制算法和逻辑进行分析和判断，实现对电力系统的自动控制和保护。
例如，当监测到电力系统发生过载或短路时，自动装置可以根据预设的保护逻辑，迅速切除故障部分，保护系统设备不受损坏。
同时，自动装置还可以根据系统运行需求，实现对电力系统的自动调节和优化，提高系统的运行效率和稳定性。
最后，电力系统自动装置的原理基于先进的通信技术和网络系统。
随着信息技术的发展，电力系统自动装置还需要具备远程通信和监控能力，实现对分布式电力系统的远程监测和控制。
通过先进的通信技术和网络系统，自动装置可以实现与电力系统各个部分的信息交互和数据传输，及时掌握系统运行情况，实现对电力系统的远程监控和调度。
电力系统自动装置原理-课件
变电所
二、电力系统自动控制的划分 典型自动控制系统
控制对象
运行状态信息 （测量信息）
发出控制信息
自动控制装置
1、 电力系统自动监视和控制
➢ 电力系统自动监视和控制的主要任务; 2、电厂动力机械自动控制; 3、电力系统自动装置: 发电厂、变电所电气主接线设备运行的 控制与操作的自动装置。 4、电力安全装置
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16、业余生活要有意义，不要越轨。2021/3/42021/3/4Marc h 4, 2021
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17、一个人即使已登上顶峰，也仍要 自强不 息。2021/3/42021/3/42021/3/42021/3/4
谢谢观赏
You made my day!
我们，还在路上……
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13、知人者智，自知者明。胜人者有 力，自 胜者强 。2021/3/42021/3/42021/3/42021/3/43/4/2021
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14、意志坚强的人能把世界放在手中 像泥块 一样任 意揉捏 。2021年3月4日星期 四2021/3/42021/3/42021/3/4
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15、最具挑战性的挑战莫过于提升自 我。。2021年3月2021/3/42021/3/42021/3/43/4/2021
电力系统自动装置有两种类型：
自动调节装置 自动操作装置
P—f 控制器
Q—U 控制器
气轮机
发电机 f 测量
U 测量
四 本课程的主要内容
➢ 同步发电机自动并列: 这是电厂运行中发电机组的一项 重要操作，是自动操作装置的一个典型例子。
➢ 同步发电机励磁自动控制系统: 这是发电机自动调节的 一个典型应用。介绍装置的原理和它的静态特性, 以及 调节系统的动态行为。
测控电路 (2)
测控电路1. 引言测控电路是一种应用广泛的电子电路，用于测量和控制各种物理量。
在现代工业、科研和仪器仪表中，测控电路扮演着重要的角色。
本文将介绍测控电路的基本原理、常见元件和设计考虑因素。
2. 测量电路测量电路是测控电路中的核心部分，它用于测量各种物理量，如电压、电流、温度、压力等。
常见的测量电路包括电压分压电路、电流测量电路、电桥电路等。
2.1 电压分压电路电压分压电路是一种常见的测量电路，它通过使用电阻器将被测电压降低到适合测量范围内。
电压分压电路可以使用电阻分压原理或者电容分压原理实现。
电阻分压原理是使用串联电阻来实现电压分压，根据欧姆定律，电阻与电压成正比关系。
电阻分压电路可以灵活调整分压比例，适用于各种电压范围的测量。
电容分压原理是利用电容器的电压分压特性实现电压分压。
通过选择合适的电容比例，可以实现不同范围的电压测量。
电容分压电路对输入阻抗要求较高，适用于高阻抗源测量。
2.2 电流测量电路电流测量电路用于测量电路中的电流大小。
电流测量电路采用电阻器、电流互感器等元件来实现电流的测量。
电阻器法是最常见的电流测量方法之一。
通过串联电阻器，将待测电流转化为电压信号进行测量。
根据欧姆定律，电流与电压成反比关系，因此可以根据电压信号求出电流大小。
电流互感器是一种特殊的电流测量元件，通过互感原理实现电流的测量。
电流互感器主要由铁芯和线圈组成，当被测电流通过线圈时，会在铁芯中产生磁感应强度变化，通过测量磁感应强度的变化来求解电流大小。
2.3 电桥电路电桥电路是一种精密测量电路，常用于测量阻抗、电容和电感等物理量。
电桥电路的核心是利用电阻和电压的平衡关系来实现测量。
常见的电桥电路包括维尔斯顿电桥、韦斯通电桥和麦克斯韦电桥等。
电桥电路通过调整电桥上的元件值，使得电桥平衡，从而测量待测物理量。
3. 控制电路控制电路是测控电路中的另一个重要组成部分，它用于控制各种设备和系统的操作。
常见的控制电路包括开关电路、比较器电路和放大器电路等。
测控装置手合同期原理
测控装置手合同期原理今天来聊聊测控装置手合同期原理。
我最初接触到这个测控装置手合同期原理的时候，感觉特别地头大，就像看一团乱麻一样，找不到头绪。
那我是怎么理解这个原理的呢，这得从一个生活现象说起。
大家都看过接力赛跑吧？每个运动员都有自己的起跑时机。
如果起跑太早，就违反规则，起跑太慢呢，就会落后。
这其实和手合同期有点像。
在电力系统中的测控装置里，手合同期就是要找到一个合适的“起跑时机”。
测控装置想要并网的时候，就好比两个人想要携手一起跑，这个时候，频率、相位、电压这些因素都得达到一种和谐的状态。
比如说频率就像两个人的步频，要是不一致，就没法好好同步跑起来。
相位呢，就像两个人起跑时候的姿势准备，姿势不协调，跑的时候肯定别扭。
电压就像两个人的力气大小，如果差别太大，手拉手跑的时候就会失衡。
说到这里，你可能会问，那怎么去确保这些因素达到合适的状态呢？这就要靠测控装置里的各种测量和控制功能啦。
这个装置就像是一个超级裁判，它会时时刻刻盯着两边的选手，也就是需要并网的两个系统。
我个人理解啊，手合同期原理其实是一种精准的协调艺术。
在实际的电力系统应用中，当一个小的发电站想要并入大电网的时候，这种手合同期原理就发挥大作用了。
如果不按照这个原理做到很好的同期，就可能产生冲击电流，这就像两个人用力方向相反在拔河一样，会对整个线路造成损害。
但是老实说，我一开始也不明白为什么在一些复杂的电力网络结构下，还能准确地做到手合同期呢。
后来我才知道这背后是依靠一系列先进的算法和硬件支持的。
这就像是在一个超级复杂的舞蹈编排中，虽然舞者众多，但是靠着精心设计的舞蹈步骤（算法）和各种辅助工具（硬件），大家还能整齐划一。
作为一个在学习这个原理路上的人，我也深知可能还有很多复杂的情况我没遇到。
我想和大家分享的就是，这个原理在电力安全、高效运行方面是有非常大的实用价值的。
在学习这个原理的过程中，多想想生活中的那些协调、同步的场景，对于理解它是很有帮助的。
测控电路 (2)
测控电路1. 引言测控电路是指用于测量和控制系统中的信号调理、数据采集、信号传输和控制执行等功能的电路。
在现代工业控制、仪器仪表和自动化等领域中，测控电路发挥着重要的作用。
本文将介绍测控电路的基本原理、常见组成部分和设计要点等内容。
2. 测控电路的基本原理测控电路的基本原理包括信号调理、数据采集、信号传输和控制执行等方面。
信号调理是指将传感器、信号源等产生的信号进行放大、滤波、线性化等处理，以便更好地适应后续的数据采集和控制操作。
数据采集是指将经过信号调理的信号转换为数字信号，并进行采样、量化等操作。
信号传输是指将采集到的数字信号进行传输，常用的方式包括串行通信、并行通信、以太网等。
控制执行是指根据传输的数字信号控制执行器进行动作控制，例如电机的启动、停止等操作。
3. 测控电路的组成部分测控电路的组成部分主要包括传感器、信号调理电路、数据采集器、数据传输模块和执行控制器等。
3.1 传感器传感器是将被测量的物理量转换为电信号的装置，常见的传感器包括温度传感器、压力传感器、光电传感器等。
传感器的选择应根据被测量的物理量和测量要求进行，例如在温度测量中可以选择热电偶传感器或者热敏电阻传感器。
3.2 信号调理电路信号调理电路用于对传感器输出的信号进行放大、滤波、线性化等处理，以适应后续的数据采集和控制操作。
常见的信号调理电路包括放大电路、滤波电路和线性化电路等。
放大电路可以根据传感器输出的信号进行放大，以增加测量的精度。
滤波电路可以通过滤除高频噪声和杂散信号，提高测量的稳定性。
线性化电路可以将非线性的传感器输出信号转换为线性信号，以便后续的处理和分析。
3.3 数据采集器数据采集器用于将经过信号调理的信号转换为数字信号，并进行采样和量化等操作。
数据采集器可以根据采集的信号类型选择合适的转换方式，常见的转换方式包括模数转换和频率转换等。
模数转换器可以将连续变化的模拟信号转换为离散的数字信号，频率转换器可以将频率变化的信号转换为数字信号。
电力系统自动装置原理【上海交大】_第二章
us
2U mG
sin
G
x
2
t
cos
G
x
2
t
脉动电压幅值 U S
us
Us
cos
G
x
2
t
滑差频率 脉动周期
S G X 2f S
TS
1 fS
2 S
*概 述
相量图
波形图
12/54
*
发电机发出功率
e 0
发电机吸收功率
e 0
North China 2El0ec2tr0ic/P8o/w3e0r University
（三）输入、输出过程通道 为了实现发电机自动并列操作，须将电网 和待并发电机的电压、频率等状态量按要求送到接口电路进入主机。
*
*
按发电机并列条件，分别从发电机和母线电压互感器二次侧交流电压信号中提取 电压幅值、频率和相角差等三种信息，作为并列操作的依据。
（1）交流电压幅值测量
A.采用变送器，把交流、电压转换成直流电压，然后由A／D接口电路接入系统。 B.对交流电压信号直接采样，通过计算求得它的有效值。
*自动并列装置的工作原理
正弦型整步电压
US
U sZ
2U X K Z
sin st
2
2U X K Z
sin e
2
正弦型整步S1电压与相角差和电S2 压差值有关
U mG U mX
线性整步电压
U mG U mX
t
TS1
U X
TS 2
TVX QF
TVG b
U G
U S
U SZ
G
*自动并列装置的工作原理
上海交通大学电气工程系
*主要内容
电力系统测控保护装置
电力系统测控保护装置汇报人：日期:contents •电力系统测控保护装置概述•电力系统测控保护装置的技术原理•电力系统测控保护装置的应用场景•电力系统测控保护装置的设备选型与配置目录contents •电力系统测控保护装置的运行维护与故障处理•电力系统测控保护装置的未来发展与挑战目录01电力系统测控保护装置概述定义电力系统测控保护装置是一种用于电力系统中监测、控制和保护的设备，以确保电力系统的安全、稳定和可靠运行。
作用电力系统测控保护装置的主要作用是监测电力系统的运行状态，控制电力设备的运行，并在发生故障时及时切断故障部分，保护整个电力系统的安全。
定义与作用组成与结构组成电力系统测控保护装置主要由传感器、控制器、执行器和通信接口等组成。
传感器用于监测电力设备的运行状态，控制器负责对传感器采集的数据进行分析和处理，执行器根据控制器的指令对电力设备进行控制，通信接口则负责各部分之间的数据传输和信息交互。
结构电力系统测控保护装置的结构通常采用模块化设计，各部分之间通过一定的接口进行连接和通信。
这种结构方式可以方便地进行设备的升级和维护，提高设备的可靠性和稳定性。
发展历程电力系统测控保护装置的发展经历了多个阶段。
最初，人们主要依靠手动操作来控制电力设备，随着技术的发展，逐渐实现了自动化控制和保护。
近年来，随着人工智能、物联网等技术的不断发展，电力系统测控保护装置的技术水平也不断提高，智能化、网络化、可靠性等成为当前研究的重点。
发展趋势未来，电力系统测控保护装置将朝着更加智能化、网络化、可靠性更高的方向发展。
同时，随着新能源、智能电网等新技术的发展，电力系统测控保护装置的应用领域也将不断拓展，为电力系统的安全、稳定和可靠运行提供更加有力的保障。
发展历程与趋势02电力系统测控保护装置的技术原理定义01遥测技术是一种电力系统测控保护装置中的重要技术，主要通过通信手段实现远程测量和控制，能够实时监测电力系统的运行状态。
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1.单片机测控单元
单片机是一种具有CPU和各种不同外部电路的微处理器。 利用单片机的电路集成特性，把系统体积压缩到最小。
电源
单片机
系统总线
单片机组成的基本测控单元
单片机系统简单、易于开发，对用户有良好的实用性。
与调度通信 MODEM
打
印 键盘/显 屏幕显
机
示器
示器
RAM ROM 接口
接口 接口
这就要求运行人员时刻掌握系统的运行状态，根据实际情 况调整运行方式。因此实时地获取系统运行的各种参数及状 态，对运行人员及时准确地了解系统的运行状态以及进一步
的决策是至关重要的。
运行人员如何实时掌握电力系统的运行状态， 并根据实际情况及时调整电力系统的运行？
依靠电力系统测控装置及时准确地对各种 数据的采集与处理！
二、需采集的数据信息
电力系统需要采集的信息量大，且具有不同的特征， 可把 它们分成以下类型。 1、模拟量（是指时间和幅值均连续变化的信号，是连续
时间变量t的函数）
电量：交流电压、 交流电流、有功功率、 无功功率、直流电压等
非电量：温度、气体、压力、水位等、
2、开关量： 开关量是指随时间离散变化的信号，主要反映的是设
掌握电力系统状况，采集的信息主要从两个方面着手， 一个方面是遥测量，另一方面是遥信量。
遥测量的类型： 遥测量
模拟量 数字量 脉冲量
遥测量主要是电网中各元件如线路、母线、变压器-发电 机等的运行参数，通过收集传送到调度中心去。
遥测量主要包括以下各种参数：
(1)母线电压(尤其电压控制点)。 (2)各条线路的有功、无功功率或电流。 (3)变压器有功、无功功率。 (4)发电机/电厂所发有功、无功出力。 (5)电站/厂、线路有功、无功电能值。 (6)系统频率。 (7)变压器分接头位置。 (8)水库水位。 (9)气象数据等等。
控制 手动 电源 操作
去跳合 闸线圈
测控装置被称为“信息采集和命令执行子系统” （远动终端RTU）
作用 采集各发电厂、变电所中各种表征电力系统运行状态
的实时信息，并根据运行需要将有关信息通过信息传输通 道传送到调度中心，同时也接受调度端发来的控制命令， 并执行相应的操作。
可以实现“四遥”功能：遥测(YC)、遥信(YX)、遥控(YK) 和遥调(YT).
第二章 电力系统测控装置的基本原理
通信接口
液晶显示面板
交流插件板
CPU板
交流电压 交流电流
输入
输入
电源与开入板
直流电源 输入
空接点信号输入
出口继电器板
中央 信号
控制 手动 去跳合 电源 操作 闸线圈
第一节
概
述
电力系统是一个动态大系统，系统的负荷随时都在变 化，系统的各类故障，无论是自然的还是人为的也随时可能 发生，系统中的设备和运行状态、参数是大量的、多变的。
备的工作状况，包括断路器、隔 离开关、保护继电器的触 点及其他开关的状态。
3、数字量： 数字量是指时间和幅值均是离散的信号，包括BCD码仪
表及其他数字仪表的测量值， 并行和串行输入/输出的数 据等。
4.脉冲量 脉冲量是指随时间推移周期性出现短暂起伏的信号，包
括系统频率转换的脉冲及脉冲电能表发出的脉冲等。
有了大量来自系统运行的各种参数及状 态，的信息，才能实现自动监测、控制。
测控装置负责采集各种数据和输出控制的全部过程， 并将采集的数据上送主机，因此，测控装置是自动化系统的 基础。
通信接口
液晶显示面板
交流插件板
CPU板
交流电压 交流电流
输入
输入
电源与开入板
直流电源 输入
空接点信号输入
出口继电器板
中央 信号
遥测:采集并传送电力系统运行模拟量的实时信息； 遥信:采集并传送电力系统中开关量的实时信息； 遥控:指接收调度中心主站发送的命令信息，执行对断路器
的分合闸、发电机的开停、并联电容器的投切等操作； 遥调:指接收并执行调度中心主站计算机发送的遥调命令，
如调整发电机的有功出力或无功出力、发电机组的电压、 变压器的分接头等。
其特殊的内部结构，强大的信息处理能力以及较高的运 行速度等特点，在各个领域得到越来越广泛的应用。
电源
串行通讯
DSP组成的基本测控单元
3、通用DSP与单片机的比较
单片机只有单总线，且片外地址、数据线复用; 而DSP片内有多总线，片外的地址、 数据总线分开，还有 比异步串口(DART)速度高得多的同步串口或通信口，因此， 数据 输入/输出能力很强。 DSP数据位宽，乘加器位宽也比单片机大，进行数字信号 处理时速度快、精度高。 DSP有大容量的片内存储器。 但单片机的控制接口种类比DSP多，适用于以控制为主的 模数混合设计。 在其他方面，两者是类似的。
一、基本测控单元
为了减少系统的负担，目前的测控装置，都做成了智能式 的，测控装置与系统的联系，由数据通信来完成。
这样，不但减少了系统的负担，而且还大量地减少了现场 至控制室之间的电缆。主机负责系统管理、决策、统计等任 务，而测控装置负责测控及将采集的数据上送主机。
测控装置虽然要接受主机的控制，但它的测控任务是独立 完成的。这就是自动化系统的“分散监控、集中管理”基本模 式。
遥信量主要是反应电网开关状态的量和元件保护状态的信息。 它主要包括以下内容:
(1)断路器的合、分状态。 (2)隔离开关的合、分状态。 (3)各个元件继电保护动作状态。 (4)自动装置的动作状态。 (5)发电机出力上、下限状态等。
测控单元以功能来划分，可分为集中式测控单元、独立综 合式测控单元。
集中式测控单元可实现数据采集或控制的某一个单一功 能，例如遥测单元、遥控单元。
独立综合式测控单元能实现各类信号的测量、控制功能。 目前构成测控装置的器件很多，下面以单片机、 DSP (Digital Signal Processor)器件为例来学习测控单元的基本 构成。
接口
CPU
总线
接口
接口
接口 接口 接口
接口
A/D 模拟量
输入
状态量 输入
数字量 脉冲量 数字量 输入 输入 输出
D/A 模拟量
输出
模拟量 状态量 数字量 脉冲量 遥控
遥调
信号
信号
信号
本框图
2、DSP器件测控单元
DSP芯片是一种专门用于数字信号处理的微处理器，它 是一种特殊的、专用的微处理器，具有可编程性，实时运行 速度远远超过通用微处理器。