【2017年整理】交流采样原理实现和检定方法.doc

交流采样原理实现和检定方法 （培 训 教 材） 贵溪发电有限公司生产技术部 2010年9月 目 录 概述………………………………………………………………………1 交流采样法………………………………………………………………1 同步采样…………………………………………………………… 2 准同步采样………………………………………………………… 3 微机交流采样算法原理和误差分析…………………………………… 4 算法原理和计算公式分析………………………………………… 4 采样频率对测量误差的影响……………………………………… 8 软件运算误差分析………………………………………………… 9 利用微机交流采样技术消除三相无功功率测量中的不对称误差10 远动终端RTU及检定……………………………………………………16 远动终端的功能…………………………………………………… 17 远动终端硬件及软件配置………………………………………… 20 遥测信息采集电路………………………………………………… 22 交流采样测控单元硬件实现……………………………………… 23 RTU检验方法简介………………………………………………… 23 RTU通讯规约与自动检定……………………………………………… 25 通讯规约简介……………………………………………………… 25 CTD循环工作方式与自动检定…………………………………… 25 Polling工作方式与自动检定…………………………………… 27 交流采样原理实现和检定方法 概述 随着电力系统的快速发展，电网容量的扩大使其结构更加复杂，实时监控、调节的自动化显得尤为重要。而在实现自动化的过程中，最关键的环节是数据采集。 采用交流采样方式的远动设备在全国电力调度系统已普遍采用，为加强对地区电网调度自动化系统交流采样测量装置的精度检验、设备运行维护、设备投运前验收等工作的科学化、规范化管理，确保远动采集数据准确、可靠，为地区经济服务，因此有必要对交流采样装置进行定期检定及维护。 根据采集信号的不同，可分直流采样和交流采样两种。 直流采样，顾名思义，采样对象为直流信号。它是把交流电压、电流信号经过各种变送器转化为0～cosΦ、kWh、kvarh的数据是经过电流和电压的采样计算而得到的，一般情况电流和电压经过采样量化后，经过一定的方法计算而得的。对采样值只需作一次比例变换即可得到被测量的数值。如果需要提高数据的精度和速度，就需要采用直流采样。但直流采样仍有很大的局限性：无法实现实时信号的采集；变送器的精度和稳定性对测量精度有很大影响；设备复杂，维护难等。 交流采样是将二次测得的电压、电流经高精度的PT、CT隔离变成计算机可测量的交流小信号，然后再送入计算机进行处理。直接计算U、I，然后计算P、Q、cosΦ、kWh、kvarh，由于这种方法能够对被测量的瞬时值进行采样，因而实时性好，效率高，相位失真小，适用于多参数测量。 实践证明，采用交流采样方法进行数据采集，通过算法运算后获得的电压、电流、有功功率、功率因数等电力参数有着较好的准确度和稳定性。 交流采样法 交流采样法是按一定规律对被测信号的瞬时值进行采样，再用一定的数值算法求得被测量，它与直流采样的差别是用软件功能代替硬件功能。是否采用交流采样法取决于两个条件：测量准确度和测量速度。交流采样相当于用一条阶梯曲线代替一条光滑的正弦曲线，其原理误差主要有两项：一项是用时间上离散的数据近似代替时间上连续的数据所产生的误差，这主要是由每个正弦信号周期中的采样点数决定的，实际上它取决于A/D转换器转换速度和CPU的处理时间；另一项是将连续的电压和电流进行量化而产生的量子化误差，这主要取决于A/D转换器的位数。随着电子技术的飞速发展，如今的微型机、单片机处理速度大大提高，同时也出现了种类繁多而且性能价格比较好的高速A/D转换器，为交流采样法奠定了坚实的基础。交流采样法包括同步采样法、准同步采样法、非同步采样法等几种，下面对此作简要介绍： 第一节 同步采样 同步采样法是指采样时间间隔Ts与被测交流信号周期T及一个周期内采样点数N之间满足关系式T=N·Ts。N选取越大，越接近理想波形，但实时性差，计算量大。如考虑15次谐波能够再现，根据采样定理N至少30以上，一般选取32或64。同步采样法又被称作等间隔整周期采样或等周期均匀采样。同步采样法需要保证采样截断区间正好等于被测连续信号周期的整数倍。同步采样法的实现方法有两种：一是硬件同步采样法；二是软件同步采样法。  1．硬件同步采样 硬件同步采样法在采样计算法发展的初期被普遍采用。理论上只要严格满足T=N·Ts且N＞2M（M为被测信号最高次谐波次数），用同步采样法就不存在测量方法上的误差，但实际