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第一章 自动装置及其数据的采集处理 电力系统运行的主要参数是连续的模拟量，而计算机内部参与运算的信号是离散的二进制数字信号，所以自动装置的首要任务是将连续的模拟信号采集并转换成离散的数字信号后进入计算机，即数据采集和模拟信号的数字化。 本章主要介绍：电力系统自动装置硬件的基本结构形式及数据的采集和处理的工作原理。 第一节 自动装置的组成 目前电力系统自动装置 的结构形式主要有四种： ?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)、④计算机网络系统。 ?对于单一功能的自动装置采集的电气量较少，而微型计算机可以满足运行要求，如自动并列； ?对于控制功能要求高、软件开发任务重的系统，如励磁系统，大多采用工业控制计算机系统； ?对于分散的多对象的成套监测控制装置则采用集散控制系统(Distributed Control System-DCS)或现场总线系统(Fieldbus Control System-FCS)如发电厂、变电所一些远动装置及热电厂的机炉集控系统等； ④电力系统调频通过计算机网络系统完成 （一）微型计算机系统 微型计算机系统的组成 1.传感器 传感器作用是把压力、温度、转速等非电量或电压、电流、功率等电量转换为对应的电压或电流量的弱电信号(模拟),能被计算机接口电路接受的信号,叫变送器。 电力系统用的较多的为模拟变送器。 它输入信号为被测参数： 直流接口：输出量为与其输入量成正比（可供微机采样）的直流电压或者电流信号。 交流接口：输出量为与输入量参数成比例的、幅度较小的交流电压。即把PT、CT的二次侧信号经中间变压器或中间变流器转换成与其成比例的、幅值较低的交流电压。 微型计算机系统的组成 2.模拟多路开关（MUX) 数据采集装置要对多路模拟量进行采集， 在采样速度要求不高的场合，一般采用公共的A/D[缩]（模拟/数字）转换器，分时对各路模拟量进行模/数转换。 在每一个时刻中的一个特定时间内，只允许将一路模拟信号输入到A/D转换器。 目的是简单电路，降低成本。 微型计算机系统的组成 3.采样/保持器（S/H) 功能：A/D转换器完成一路转换需要一定的时间，在这段时间内,可以保持输入到A/D的模拟信号电压不变，由S/H完成。 基本电路组成，有模拟开关、保持电容器和缓冲放大器组成。 目前采样/保持电路大多集成在单一芯片。 微型计算机系统的组成 4.A/D转换器 功能：将模拟信号转换为计算机可以处理的数字信号。 A/D转换器是影响数据采集速率和精度的主要因素之一。 5.存储器 功能：用于计算机存储程序、参数和数据，进行缓存，提供进一步的数据处理。 6.通信单元：通信单元与上位机通信。 包括——通信控制器和通信收发器两个部分。 通信控制器——用于控制通信过程，确定通信的数据、地址以及建立/拆除通信的数据链路。 通信收发器——用于处理通信的物理层功能，包括物理引线的排列、机械特性和物理电平等。 微型计算机系统的组成 7.中央处理单元(CPU)及外设： 一般把运算器和控制器合称为中央处理单元(CPU)，是自动装置的核心部件，对系统工作进行控制和管理，对采集到的数据作必要的处理，然后根据要求做出判断发出指令。 微型计算机系统的特点： 1.结构简单 2.容易实现 3.满足中、小规模自动装置的要求 4.环境适应强 5.价格低廉，降低系统投资。 （二）工业控制计算机系统 STD总线工业控制计算机结构组成 1.CPU单元——STD总线的主处理单元， 包括处理数据、地址和各种控制功能，并且控制其他单元的工作。 负责整个工控系统的计算、数据处理和控制等工作 一般含有高速的CPU和协处理器。能够与计算机PC/XT总线兼容。 STD总线工业控制计算机结构组成 2.A/D单元——提供模拟/数字转换接口， 模数转换和数据读取的时间可由CPU单元控制，也可由外部触发来决定。 3.存储器单元——作为通用存储器的扩展卡，含有STD接口、译码、存储器、后备用电池等，可防止失电后数据丢失。 STD总线工业控制计算机结构组成 4.系统支持单元 为STD-PC提供系统支持的单元。 ——包括设置开关、后备电池、实时时钟、看门狗定时器watchdog、上电复位电路、交流掉电电路、总线终端网络及通信口。 外设单元——包括:5.定时器单元、6.I/O单元、7.键盘显示板电源板、8.通信单元等，用于与外部信号和设备接口和操作。 5.定时器单元 STD总线的独立外设，具有可编程逻辑电路、选通电路和输出信号。完成定时、记数、实现“看门狗”功能。 STD总线工业控制计算机结构组成 6.I/O单元 实现开关量输入输出的功能单元。 电平输出，功率输出。 各种信号均具有锁存功能。 7.键盘显示板 键盘输入、显示输出、打印机接口