第一章 自动装置及其 数据的采集处理 三峡大学 电气信息学院.

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1 第一章 自动装置及其 数据的采集处理 三峡大学 电气信息学院

2 第一节 自动装置的组成 1. 2. 3. 4. 一、硬件构成形式 微型计算机系统 工业控制计算机系统 集散控制系统DCS和现场总线系统FCS
WAN系统等 4.

3 （一）微型计算机系统

4 （二）工业控制计算机系统 含电源、机箱、总线板、键盘等 总线

5 （三）集散控制系统DCS和现场总线系统FCS
现场总线主节点 现场总线从节点 路由器 数据采集测控站 通讯接口 上位机

6 二、软件 信号采集与处理程序 运行参数设置程序 系统管理（主控制）程序 通信程序

7 第二节、采样、量化与编码技术 采样 量化 编码 把采样信号的幅值 与某个最小数量单 位的一系列整数倍 比较，以最接近于 采样信号幅值的最
小数量单位倍数来 表示该幅值。 对连续的模拟信号 x(t)，按一定的时间 间隔Ts，抽取相应 的瞬时值 把量化信号的数值 用二进制代码表示

8 一、采样 1、采样过程 采样过程可以看作是脉冲调制过程，采样开关可以看 作是调制器。输入信号与输出信号之间的关系可以表达为
采样开关控制信号 假设采样脉冲为理想脉冲，且考虑到时间为负值无物理意义

9 2、采样定理 采样周期Ts决定了采样信号的质量和数量： Ts太小：数据剧增，占用大量的内存单元 Ts太大：模拟信号的某些信息丢失，信号失真
采样定理：指出了重新恢复连续信号所必须的最低采样频率，以保证能不失真地恢复原信号x(t) 香农（Shannon）采样定理 模拟信号频谱中最高频率 采样频率

10 二、量化与编码 1.量化 由于二进制代码的位数是有限的，只能代表有限个信号的电平，故在编码之前，首先要对采样信号进行量化。
量化就是把采样信号的幅值与某个最小数量单位的一系列整数倍进行比较，以接近采样信号幅值的最小数量单位倍数来表示该幅值。 设N为数字量的二进制代码位数，量化单位定义为量化器满量程电压值VFSR（Full Scale Range）与2N的比值，用q表示，即

11 量化方法 有舍有入 将信号幅值分为若干层，各层的间隔相等，且等于量化单位q。当信号幅值小于量化单位q/2时，舍去；当信号幅值大于等于量化单位q/2但小于量化单位q时，进一个量化单位。

12 2、编码 把量化信号的数值用二进制代码表示，称之为编码。
二进制的数码由多个码位组成，最左端的码位叫最高有效位（MSB)；最右端的码位叫最低有效位（LSB)。每个码位有“0”、“1”两个状态，量化引入的最大误差为 量化和编码都由A/D转换器完成 采用逐次逼近式ADC。

13 第三节、交流采样的电量计算和前置算法 一、交流采样的电量计算 1、电压/电流量通常采用工频周期内12点采样法
根据傅氏采样算法，基波信号的实部和虚部分别为 据上式计算出幅值和相位角。

14 2、有功功率和无功功率的计算 采用“三表法”和“两表法” 三表法，即采集发电机定子三相电压和电流，则功率表达式：

15 “两表法” 量测 则有：

16 3、功角的计算 功角采用余弦定理获得 功角分内角和外角。内功角指发电机转子电动势相量和机端电压的夹角；外功角是转子电动势相量和系统电压的夹角，其对发电机稳定性有决定性意义。 Xe为发电机外部网络电抗（XT+XL)

17 交流采样的电量计算和前置算法 二、输入数据的前置处理 标度变换 数据的有效性检验 线性化处理 数字滤波 算术平均法 加权平均法 一阶递归法

18 Thank You !