电力系统远动演示幻灯片.ppt

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即远程命令：应用远程通信技术，使运行设备的状态产生变化。,遥调 即远程调节：对具有两个以上状态的运行设备进行控制的远程命令。,4,1.2,远动信息及传输模式,远动信息：遥测信息、遥信信息、遥控信息、遥调信息。,远动信息传输模式：循环数字传输模式（,CDT,方式）、问答传输模式（,polling,方式）,常用远动信道：专用有线信道、复用电力线载波信道、微波信道、光纤信道、无线电信道等。,5,1.3,远动系统,远动系统功能结构图,6,遥控命令编码,遥调命令编码,输入,打印,送模拟屏,送主计算机,前置机部分,电流变送器,i,电压变送器,u,i u,电量输入,传感器,非电量输入,脉冲计数,模拟多路开关,脉冲量输入,数字多路开关,状态量输入,传感器,非电量输入,模,数,转换,遥控执行,遥调执行,终端装置部分,译码,同步,返送校核,解调,编码,调制,信道,译码,调制,同步,下行信息,下行信息,上行信息,上行信息,遥测、遥信,CRT,显示,功率变送器,调制,7,远动系统配置的基本模式,点对点配置，如图,a,多路点对点配置，如图,b,多点星形配置，如图,c,多点共线配置，如图,d,多点环行配置，如图,e,图,a,图,b,图,c,图,d,图,e,8,1.4,调度自动化系统,调度模拟屏,显示器、打印机、,键盘、鼠标,主计算机,前置机,远动终端,1-N,远动信道,人机联系子系统,计算机子系统,远动子系统,调度自动化系统组成,9,调度自动化系统分层控制,国家调度 其调度自动化系统为,EMS,系统；,大区网调 其调度自动化系统也为,EMS,系统；,省级调度,地区调度 其调度自动化系统一般为,SCADA,系统,;,县级调度,10,第二章 远动信息的信源编码,第一节 遥信信息的采集和处理,第二节 遥测量的采集,第三节 遥测信息的处理,第四节 脉冲量的采集和处理,第五节 遥控和遥调,11,2.1,遥信信息的采集和处理,遥信对象状态的采集,遥信信息是二元状态量，通常由电力设备的辅助接点提,供，辅助接点的开合直接反映出该设备的工作状态。,下面将介绍两类触点信号的例子：,12,图,2-1,是断路器动作机构,原理图。当合闸线圈,YC,通,电，断路器闭合，辅助触点,QF,断开；当跳闸线圈,YT,通,电，断路器断开，,QF,常闭触,点闭合。,YC,YT,QF,图,2-1,13,图,2-2,是断路器事故跳,闸音响回路的一部分。断路器,在合闸位置时，,SA,投入合闸,后位置，,SA,的,1-3,，,23-21,两,对触点闭合，而,QF,常闭触点,在断开位置。若此时断路器跳,闸，则,QF,触点闭合，接通回,路的正、负电源，使信号脉冲,继电器,1KSM,的触点闭合，接,通音响报警回路。,+KM,SYM,1KSM,SA,-KM,-XM,QF,1KSM,1KM,1KM,图,2-2,有源,HA,R,14,上面介绍的是单触点遥信。目前在遥信对象状态的采集方面也有采用,双触点遥信的处理方法，即一个遥信量由两个状态量表示，一个来自开关,的合闸接点，另一个来自跳闸接点,.,不论无源还是有源触点，由于他们来自,强电系统，直接进入远动装置将会干扰甚至损坏远动设备，因此必须加入,信号隔离措施。,下面介绍,2,种隔离措施：,15,图,2-3,采用继电器隔离，当断,路器在断开时，其辅助触点,QF,闭,合使继电器,K,动作，其动合触点,K,闭合,输出的遥信信息,YX,为低电,平,0,状态。反之，断路器闭合,时，,QF,断开，使,K,释放,产生高电,平,1,状态的,YX,。,图,2-4,采用光电耦合器，短路,器断开时，,QF,闭和使发光二极管,发光，光敏三极管导通，集电极,输出低电平,0,状态。当短路器闭,合时，,QF,断开使发光二极管中无,电流通过，光敏三极管截止，集,电极输出高电平,1,状态。,QF,K,K,+U,图,2-3,YX,+5V,+U,YX,+5V,QF,图,2-4,16,如图,2-5,下面介绍一适用于有源和无源接点的实用遥信取样电路：当,遥信信源连通,(,短路,),时，输出,YX,为高电平；当遥信信源悬空或带有直流,正电压时，,YX,为低电平。,+5V,YX,+,-,遥信信源,+U,图,2-5,17,遥信状态的输入电路,经过上述信号处理后，远动装置内的遥信信息为符合,TTL,电平的,0,、,1,状态信号，但仍然是散乱的，必须通过遥信状,态的输入电路有效组织。接收遥信量的输入电路可以采用三,态门芯片、并行接口芯片和数字多路开关芯片三类接口芯片,实现。这三类芯片，图,2-6,、,2-7,、,2-8,各给出了一例子，我们,将依次介绍作。,18,1Y1,2Y1,1Y4,2Y4,1A1,2A1,1A4,2A4,2G,1G,输出,输入,选通,用,SN74LS244,采集遥信量,图,2-6,19,CS,A1,A0,RD,WR,所选端口,传送方向,0,0 0,0,1,PA,口,PA,口 数据总线,0,0 1,0,1,PB,口,PB,口 数据总线,0,1 0,0,1,PC,口,PC,口 数据总线,0,X,X,X,X,X,X,D0,D7,PA0,PA7,PB0,PB7,PC0,PC7,数据总线,读信号,RD,WR,A0,A1,CS,口选择,写信号,选通,8255,PA,口,PB,口,PC,口,输入,用,Intel8255,采集遥信量,Intel8255,数据读取控制,图,2-7,20,选通,S,1 0 0 0 0 0 0 0 0,数据,选择,A,B,C,X 0 1 0 1 0 1 0 1,X 0 0 1 1 0 0 1 1,X 0 0 0 0 1 1 1 1,输出,Y,W,0 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7,1 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7,SN74151,功能表,SN74151,Y,W,A,B,C,S,D0,输入,D7,输出,输出选择,选通,用,SN74151,采集遥信量,图,2-8,21,图,2-9,为采用,1,片,SN74LS244,和,8,片,SN74151,实现,64,路遥信量输入的例子,8,片,SN74151,共接,64,路遥信量，其输出分别至,SN74LS244,的,8,个输入端，,SN74LS244,的输出端至,Intel8031 CPU,的数据总线上。,SN74151,的数据选择由,Intel8031,的,P2.7,产生。这样在,74LS244,的,8,路输入的基础上,连接,8,片,SN74151,实现,64,路输入量的扩展。,22,P0.0,P0.1,、,、,、,P0.6,P0.7,8031,P2.7,P1.2,P1.1,P1.0,A B C Y,S SN74151,D7,、,D0,2Y4 1Y4,、,2Y1 1Y1,SN74LS244,2A4 1A4,、,2A1 1A1,1G,2G,64,8,63,7,58,2,57,1,用数字量多路开关实现遥测量输入的扩展,图,2-9,23,系统对遥信采集,有一分辨率指标，,即对同一遥信量前,后次扫查时间间,隔。根据分辨率可,以设定遥信扫查的,时间间隔，一般将,遥信扫查置于时钟,中断服务程序中，,每一个等时间间,隔，都要对全部的,遥信量进行一次扫,查，这样构成的扫,查模式为定时扫查,模式。,P0.0-P0.7,8031,ALE,RD,WR,P2.7,INT0,数据口,8255,A0,A1 A,口,B,口,RD,WR,CS,74LS373,YX,路遥信量采集电路,遥信信息在采集和处理上有两种模式,:,定时扫查和变位触发。下面我,们用定时扫查模式进行说明。电路如图,2-10,。,图,2-10,1,24,连续,N,次读遥信,状态量并比较是否,相等是一种软件去,抖的方法，可保证,遥信量的准确性。,如果不等，则应返,回再次读数，如果,这一过程反复,M,次,仍不能结束，则说,明遥信信源出故,障，这时应进行遥,信出错处理。在遥,信正确读取后，应,与前次遥信状态进,行比较，判断有无,变化，如果有变,位，记下变位时,刻，置变位标志。,子程序入口,连续次读,8255,A,口的数据,N,次数据是否相等,?,与上次遥信状态,是否相同,?,返回,计数值加,1,不等的次数等于,M?,置遥信量变位标志,读变位时间,遥信出错处理,Y,Y,N,N,N,Y,遥信定时扫查子程序框图,图,2-11,定时扫查的程序框图如图,2-11,。,25,变位触发模式,在实时扫查模式的基础上稍加修改则可实现,26,中断服务程序框图,核心部分内容,从,A,口读遥信状态,提出变位遥信,取变位时刻,向,B,口输出遥信状态,27,提高遥信信息可靠性措施,电网调度自动化对远动系统中遥信采集的可靠性和准确性的要求极,高，要求在硬件和软件两个环节加以充分的保证。,硬件方面，保证强电系统和弱电系统的信号隔离，通常采用继电器,隔离和光电耦合器隔离。,软件方面，不能以一次瞬间的状态来表示遥信状态，须连续多次读,取状态，以其每次读取均相同的状态作为遥信状态。另外，遥信的防抖,和消噪处理也可用软件方法实现。,事件顺序记录,事件，指运行设备的变化。,事件顺序记录，指开关或继电保护动作时，按动作的事件先后顺序,进行记录。,事件分辨率，指正确区分事件发生顺序的最小时间间隔。,28,2.2,遥测量的采集,遥测信息是表征系统运行状况的连续变化量，分电量和非电量。电,量指一次系统中母线电压支路电流、支路有功无功等。非电量指发电机,定子和转子的温度、水库的水位等。,模数转换原理,实现,A/D,转换的方法很多，以逐位比较式作介绍，见图,2-12,。,29,D/A,转换电路,-,+,逐次逼近逻辑,寄存器,SAR,三态输出,数据锁存器,逻辑控制与,定时电路,START,自动脉冲,U,i,模拟输入,U,o,电压比较器,留码,/,去码,U,R,参考电压,数据输出,EOC,转换结束,逐位比较式,A/D,转换原理图,图,2-11,30,D/A,转换电路的作用是输出由,n,个呈二进制关系的标准电压的组合叠加电,压。,U,O,=U,R,d,j,*2,-j,其中,d,j,=1,或,0,，,d,1,为最高位，,d,n,为最低位。,D/A,转换的满量程为,U,max,=U,R,(1-2,-n,),。因此对于任何一个,0U,max,伏的直,流电压,U,i,，都可以用一组,n,个二进制码,d,1,d,n,表示，其表示误差不大于,1LSB,（,U,R,*2,-n,）伏。,逐位比较式,A/D,转换电路工作过程：,首先启动脉冲使转换器开始工作。寄存器,SAR,全部清零，,U,O,输出为,0,。,然后定时电路控制逐位比较的节拍，由高位到低位一位一位进行。第一,位比较：置,d,1,=1,，这时,D/A,转换电路输出为,U,O,=U,R,*2,-1,，电压比较器比较输,入电压,U,i,与,U,o,的大小。若,U,i,U,o,则作为留码处理，保留,d,1,=1,；若,U,i,U,o,，,则做去码处理，使,d,1,=0,。第二位比较：置,d,2,=1,，这时,D/A,转换电路输出,U,o,=d,1,U,R,*2,-1,+U,R,*2,-2,，电压比较器比较,U,i,与,U,o,的大小，根据比较结果决定第,二位,d,2,是留码还是去码。依次类推，此过程一直到第,n,位比较结束。,最后可以在一定误差范围内达到,U,i,=U,o,，这时输出转换结束信号,EOC,，,且输出的,n,位二进制有效数据。该数据正是,A/D,转换后得到的数字量。,31,以一个,8,位,A/D,转换器为例加以说明。设,A/D,转换的满量程为,5V,，输入电,压,U,i,为,4.5V,，转换过程见下表。,步骤,d1,d2,d3,d4,d5,d6,d7,d8,标准电压,数值,D/A,输出,U,o,比较判决,1,1,0,0,0,0,0,0,0,2.5,128,2.5,留码,2,1,1,0,0,0,0,0,0,1.25,192,3.75,留码,3,1,1,1,0,0,0,0,0,0.625,224,4.375,留码,4,1,1,1,1,0,0,0,0,0.3125,240,4.6825,去码,5,1,1,1,0,1,0,0,0,0.15625,232,4.53125,去码,6,1,1,1,0,0,1,0,0,0.078125,228,4.453125,留码,7,1,1,1,0,0,1,1,0,0.0390625,230,4.4921875,留码,8,1,1,1,0,0,1,1,1,0.01953125,231,4.51171875,去码,结束,1,1,1,0,0,1,1,0,230,4.4921875,表中看出，,D/A,转换最后输出电压,U,o,与待转换的直流模拟电压,U,i,之间存,在一定偏差，但偏差不大于一个量化单位,LSB,。,32,模数转换芯片介绍,AD574A,为,12,位逐位比较式,A/D,转换器，采用,28,脚双列直插式陶瓷封,装。引脚图如图,2-13,。,1 28,2,27,3,26,4,25,5 24,6 23,7 22,8 21,9 20,10 19,11 18,12 17,13 16,14,15,AD574A,+5V U,LOGIC,数据输出方式控制,12/8,片选信号,CS,转换字长控制,AO,读,/,转换,R/C,片使能信号,CE,+15V U,CC,10V,档输入,10U,IN,10V,参考输出,REFOUT,模拟地,AGND,参考输入,REF IN,-15V U,EE,双极性偏置,BIP OFF,20V,档输入,10U,IN,STS,状态标志,DB11,（,MSB,）,DB10,DB9,DB8,DB7,DB6,DB5,DB4,DB3,DB2,DB1,DB0,（,LSB,）,DGND,数字地,数,字,输,出,图,2-13,33,AD574A,有两个模拟量输入引脚,10U,IN,和,20U,IN,都可置成单极性和双极性输,入方式，因此其模拟量输入量程有四档：,0+10V,，,0+20V,，,-5+5V,和,-10+10V,。,A/D,转换中零漂调整和增益调整是通过引脚,BIP OFF,和,REF IN,外,接可调电位器来实现。如图,2-14,，其中,RP1,为零漂调整，,RP2,为增益调整。,AD574A,10,REF IN,8,REF OUT,12,BIP OFF,13,10U,IN,14,20U,IN,AD574A,10,REF IN,8,REF OUT,12,BIP OFF,13,10U,IN,14,20U,IN,RP2,100,RP1,100,-5+5V,-10+10V,RP2,100,100k,100k,-15V,+15V,010V,020V,AD574A,的量程设置,单极性输入 双极性输入,图,2-14,34,进行零漂调整和增益调整时，应先确定模拟输入量是单极性还是双,极性，然后按下表给出的输入模拟量与输出代码的关系进行调整。,单极性,双极性,说明,010V,020V,二进制,-5+5V,-10+10V,偏移二进制码,9.9976,19.9951V,0FFFH,4.9976V,9.9951V,0FFFH,正满刻度减,1LSB,0,0,0,0,0,0800H,-5V,-10V,0000H,负满刻度,2.44mV,4.88mV,2.44mV,4.88mV,1LSB,的值,AD574A,的输入模拟量与输出代码的关系,35,AD574A,的逻辑控制真值表,CE,CS,R/C,12/8,A0,工作状态,0,禁止工作,1,禁止工作,1,0,0,0,启动,12,位转换,1,0,0,1,启动,8,位转换,1,0,1,接,1,脚（,+5V,）,12,位并行输出有效,1,0,1,接,15,脚（,0V,）,0,高,8,位并行输出有效,1,0,1,接,15,脚（,0V,）,1,低,4,位加上尾随,4,个,0,有效,只有,CE=1,、,CS=0,同时满足时，,AD574A,才能进入工作状态。,R/C=0,启动,A/D,转，,R/C=1,可进行数据读取。如果,R/C,输入控制信号为宽度不小于,0.35,微秒的负脉,冲，则启动一次,A/D,转换，若宽度超过,25,微秒，则将两次启动,A/D,转换。,12/8,和,A0,用于实现转换字长和数据输出格式的控制。当,R/C=0,时，若,A0=0,，则,按完整,12,位,A/D,转换方式启动；若,A0=1,，则按,8,位转换方式启动。,12/8=1,时，为,12,位并行输出；,12/8=0,时，为,8,位双字节输出，此刻,A0=0,时输出高,8,位，,A0=1,时输出,低,4,位，并以,4,个,0,补足尾随的,4,位。由于,12/8,脚与,TTL,电平不兼容，故应在印刷版上,布线硬件接至,+5V,或,0V,。,STS,为,A/D,转换状态标志，,STS=1,表示,AD574A,正处于,A/D,转换过程中，,STS=0,表示,A/D,转换结束。此输出信号可接至,CPU,的中断源或输入端,接口。,36,模拟遥测量输入的接口电路,为了进一步了解遥测量采集的各环节，这里给出,32,路遥测量采集的实,用电路。该电路主要包括三部分：,CPU,、译码、程序,/,数据存储，如图,2-15(a),；多路模拟开关、采样,/,保持、,A/D,转换，如图,2-15(b),；以及光电,隔离，如图,2-15(c).,XTAL1,8031,P2,XTAL1,P0,U,CC,ALE,PSEN,RST WR,RD,USS INT0,EA P1.0,P1.1,12MHZ,1,200K,STS,R/C,S/H,74LS138,74LS373,LE,CE,2764,OE,CE,6264,OE WE,1,74LS245,E,74LS245,E,74LS273,CLK,1,1,30pF,30pF,+5,+,22uF,D04,D03,D07,DB07,DB811,AB04,A012,A012 0,A1315,A815,D07,A07,D07,D07,图,2-15(a),计算与存储,A0,37,AD7506,IN015,U,DD,OUT,A03,U,EE,EN,GND,AD7506,IN015,U,DD,OUT,A03,U,EE,EN,GND,AD574A,R/C,REF IN STS,REFOUT,BIPOFF,DB,011,U,CC,U,EE,10U,IN,U,LOGIC,CS,DGND CE,AO 12/8,AGND,LF398,-,+15V,+15V,-15V,-15V,1K,0.1uF,32,YC031,-5+5V,24K,RP1 1K,RP3 100,RP2 100,YC015,YC-1631,AB4,+15V,-15V,S/H,C,S,1000pF,+15V,-15V,+5V,R/C,STS,DB011,图,2-15(b),模拟量采集,510,2k,STS,DB011,+5V,+5V,STS,DB011,2k,510,R/C,S/H,AB04,R/C,S/H,AB04,+5V,+5V,图,2-15(c),光电隔离,AB03,38,输入到远动装置的,32,路遥测量均是经变送器输出,-5+5V,的直流电压信号，,各路信号再经,RC,低通滤波进入模拟多路开关的输入端。,AD7506,为,16,选,1,的,模拟多路开关，用两片,AD7506,实现,32,路模拟输入量的选择。,如图,2-15(b),，,AD7506,的,16,路输入量的选通地址由地址线信号,AB03,提供，,由于其芯片使能信号,EN,高电平有效，因此用,AB4,反相信号控制前,16,路，,AB4,控制后,16,路，这样,AB04,可选择,32,路选择量。两片,AD7506,的输出端,OUT,连,接在一起送采样,/,保持器,LF398,的输入端。,采样,/,保持器需外接一采样电容,CS,和调零电路，调节,RP1,可实现调零工作。,S/H,信号可用来控制,LF398,应处的状态。当,S/H=1,时，,LF398,处于采样状态，,即输出信号与输入信号接通，,C,S,充电；当,S/H=0,时，,LF398,处于保持状态，,断开输入信号，输出信号由,C,S,的电压决定。,根据输入信号变化范围，,AD574A,设置成双极性输入,-5+5V,的量程，,RP2,和,RP3,实现零漂和增益的调整。图,2-15(b),中,AD574A,接成独立工作方式，,R/C,接收一个负脉冲即启动一次,A/D,转换，,A/D,转换结束后输出的,12,位偏移二进制,码数据从,DB011,输出，,A/D,转换的工作状态由,STS,输出信号表示。,STS=1,表,示正在转换中，,STS=0,表示转换已结束，可读数。此信号作为,8031,的一个中,断源接至,INT0,。,39,CPU,选用,8031,，晶振,12MHZ,。,2764,为,8,字节,EPROM,，,6264,为,8K,字,节,RAM,，,74LS138,产生选通信号，为芯片分配地址空间，,2764,的地址为,000H1FFFH,，,6264,为,2000H3FFFH,，,A/D,转换结果数据的低,8,位,DB07,的地址为,4000H,，高,4,位为,4001H,，,32,路输入量的选通地址为,6000H,，,8031,的,P1.0,脚提供,AD574A,的启动信号,R/C,，,P1.1,提供,LF398,的,采样,/,保持信号，,INT0,接,AD574A,的转换状态信号，为提高系统的抗干扰,能力，将模拟电路中的单片机系统交换的数字信号用光电隔离器隔离。,在这个电路中，,A/D,转换的是可采用查询方式，也可采用中断方式。,查询方式是判断,INT0,脚电平的高低来决定何时启动转换、何时读数；中,断方式则是先启动转换，转换结束后,STS,的下降沿触发中断，进入中断,服务程序，在中断服务程序中读数，或再启动一次转换。,注意：在设置,8031,的外部中断时，应置为边沿触发而不是电平触发。否则中断响应后,中断源仍无法消除。,设在主程序初始化程序中已将,8031,外部中断,INT0,置为边沿触发，内,部寄存器,30H,中已存放遥测量选通地址（,00H1FH,），并初始化为,00H,，同时启动一次,A/D,转换，触发中断。转换数据存入,6264,中，地址,为,2000H203FH,。,A/D,转换中断服务程序如下：,40,ADC,：,PUSH PSW,；保护现场,PUSH ACC,PUSH DPL,PUSH DPH,SETB RS0,；选寄存器组,3,SETB RS1,MOV DPTR,，,#4000H,MOVX A,，,DPTR,；取,A/D,转换数,据的低,8,位,MOV R0,，,A,INC DPTR,MOVX A,，,DPTR,；取,A/D,转换数,据的高,4,位,ANL A,，,#0FH,；屏蔽高字节,高,4,位,MOV R1,，,A,MOV DPH,，,#20H,；计算存数地址,MOV A,，,30H,ADD A,，,30H,MOV DPL,，,A,MOV A,，,R0,MOV DPTR,，,A,；存低,8,位数据,INC DPTR,MOV A,，,R1,MOVX DPTR,，,A,；存高,4,位数据,MOV A,，,30H,；计算下一路,遥测量地址,INC A,ANL A,，,#1FH,MOV 30H,，,A,MOV DPTR,，,#6000H,MOV DPTR,，,A,；选通模拟多,路开关,STEB P1.1,；采样,NOP,；延时,NOP,CLR P1.1,；保持,CLR P1.0,；启动,A/D,转,换,NOP,NOP,SETB P1.0,POP DPH,；恢复现场,POP DPL,POP ACC,POP PSW,RETI,；中断返回,41,遥测量的采集,数字化的遥测量采集,上面讲述的遥测量采集其输入量均为直流模拟电压信号，还有数字,信号没有介绍。这类信号主要来源为一些指示仪表设备，这些设备将待,测量经过内部电路转换成数字信号。这类遥测量称为数字化的遥测量。,数字化的遥测量采集电路类似于遥信采集电路，利用并行口或三态,门直接对数字化的遥测量进行读数。但不同于遥信量中每一位只代表一,个遥信对象的状态，一个数字化遥测量由多个,BCD,码表示。另外，遥测,量输出多为空触点，需外接辅助电源产生电信号。数字化遥测量输出可,能直接是电平信号，此时不能接辅助电源，可串一电阻驱动光电耦合器,的发光二极管。,42,2.3,遥测信息的处理,数字滤波,输入到遥测量采集系统的模拟直流电压都是来自各类变送器和传感,器，这些有用的信号中常混杂有各种频率的干扰信号。因此遥测量采集,的输入端通常加人,RC,低通滤波器来抑制某些干扰信号。但,RC,滤波器不,易实现对低频干扰信号的抑制，所以数字滤波器被引入来弥补不足。,数字滤波就是在计算机中用一定的计算方法对输入信号的量化数据进,行数学处理，减少干扰在有用信号中的比重，提高信号的真实性。这是,一种软件方法，对数字滤波算法的选择，滤波系数的调整有很大灵活性。,下面我们将介绍几种常见滤波方法。,一阶递归滤波,滤波公式,Y,K,=X,K,+A,（,Y,K-1,-X,K,）式中,X,K,新采样的数据,Y,K-1,前一次的滤波输出,Y,K,这一次的滤波输出,A,滤波系数,43,滤波系数,A=,式中,T,采样周期,数字滤波器时间常数，为达到最佳的滤,波效果，值的选取应根据实际系统而定，不断改变,其值，使低频周期性噪声减至最低或全部消除，这,时的 值为系统的最佳滤波系数。,此滤波公式是一迭代公式，其初值为,Y,0,=X,0,，,A,的取值范围为,0,A,1,，,A,的值,决定了滤波输出是重视本次采样还是重视以前的采样，当,A=0,时不进行滤波,用公式做滤波处理会造成输出与输入信号间的相位滞后，故称一阶滞后滤波。,限幅滤波法,对于缓慢变化的量，如温度、水位等，根据实际经验确定出两次采样输,入信号幅值可能出现的最大偏差,Y,，通过程序判断确定本次滤波输出。判,断依据如下：,若,X,K,-Y,K-1,Y,，则,Y,K,=X,K,；,若,X,K,-Y,K-1,Y,，则,Y,K,=Y,K-1,。,此法对滤去脉冲性干扰十分有效。,算术平均滤波法,将,N,个采样值相加，然后取其算术平均值作为本次滤波输出值，计算公式如下：,44,式中,Y,K,第,K,次滤波输出值,X,i,第,i,次采样值,N,采样次数,此法可有效消除随机误差，对周期性等振幅干扰也有较明显的滤波效果。,递推平均滤波法：,在存储器中开辟一能存储,N,个数据的缓冲区，该缓冲区采用先进先出的,方法刷新数据，使缓冲区中存放的始终是最新的,N,个数据，再采用算数平,均法计算，即,式中,Y,K,第,K,次滤波输出值,X,k-i,从第,k,次向前递推,i,次的采样值,N,递推平均项数,采样过程中，往往遇到尖脉冲干扰，这种干扰常使个别采样数据远离,真实值。如果直接用上式计算就会将失真数据带入滤波输出结果中。因此,在求平均值前，先剔除最大值和最小值，再对余下,N-2,数据求平均，这样,既滤去了脉冲干扰，又滤去了随机干扰。这样对上式做一定修改，就可得,到防脉冲干扰递推平均滤波方法。,45,中位值滤波法,将,N,个采样数据按大小顺序排列，取其中间的值作为滤波输出值。,死区计算,远动装置中遥测量的采集工作总是不断的循环进行，并需要将遥测数,据上送至调度中心。这些遥测量并不是随时都在变化，而大多数遥测量,在某一时间内变化是缓慢的。如果将这些微小的变化不停送往调度中,心，会增加各环节的负担，同时对调度运行人员观测运行状态也无益。,如果在遥测量处理中加入死区计算，则可有效解决上述问题。死区计,算是对连续变化的模拟量规定一脚小的变化范围。当模拟量在这个规定,的范围内变化时，认为该模拟量没有变化，这个期间的模拟量的值用原,值表示，这个规定的范围称为死区。,图,2-16,给出死区计算示意图,46,t,0,时刻，,u=u,0,；,设死区为,2,u,，当,|u,1,-u,0,|0,时，,A,输出信号幅值为正电源电压,+E,；当,u2,时，相位连续,FSK,信号的带宽与相位不连续的,FSK,信号基本相同；当,h1.5,时，相位连,续,FSK,信号的带宽小于相位不连续,FSK,带宽；当,h2,相位连续,FSK,1.5f,b,2.5f,b,3f,b,(2+h)f,b,相位不连续,FSK,(2+h)f,b,(2+h)f,b,(2+h)f,b,(2+h)f,b,ASK PSK,2f,b,2f,b,2f,b,2f,b,表,4-1,129,4.3,二进制移频键控,二进制移频键控信号的产生,二进制移频键控信号分：相位不连续的,2FSK,信号、相位连续的,2FSK,信号。前者用频率键控法产生，后者用直接调频法产生。,图,4-8,是用频率键控法产生相位不连续的,2FSK,信号原理图。图中有两,门,门,f,1,反相,f,2,或,门,数字,信号,S,FSK,(t),图,4-8,个独立的振荡器，输出信号,频率为,f1,、,f2,。二进制数字,信号以互非的状态加在两个,门电路上，使其任何时候都,只有一个振荡器的信号从或,门输出。,130,图,4-9,是用直接调频法产生相位,连续的,2FSK,信号原理图。它是利用,二进制数字信号去控制,LC,振荡器中,的键控开关，使电容,C,或者并接,到振荡器回路的两端，从而改变振,荡器输出信号的频率。,数字信号为,0,时，键控开关断,开，,LC,振荡频率为,L,C,C,控键开关,数字信号,S,FSK,(t),图,4-9,当数字信号为,1,时，键控开关接通，电容,C,并接入振荡回路，此时,LC,振荡器回路为,在调频法中，除了采用,LC,振荡器外，还可以用数字式调频电路产生,相位连续的,FSK,信号。如图,4-10,。,固 定,分频器,数字信号,可 变,分频器,晶 振,图,4-10,131,晶体振荡器输出稳定的频率为,f,的振荡信号；可变分频器的分频系数,随数字信号的改变而变化，在数字信号分别取,0,、,1,时，可变分频器的,输出分别为,f/N,1,和,f/N,2,两中不同频率信号；固定分频器的作用是对可变分,频器输出再分频,N,次，最后得到频率为,f/N,1,N,和,f/N,2,N,的,FSK,信号。,二进制移频键控的调制原理,图,4-11,是二进制移频键控（,2FSK,）的调制器原理图。,可变分频器，当数字信号为,1,时，对振荡器输出完成,N,1,分频；当数字信,号为,0,时，对振荡器完成,N,2,分频。,分频器，分频系数固定为,N,，减小可变分频器输出的键控调频信号的相,位不连续。,放大器，通过调节可使输出达到合适的电平输出数值。,晶振,可 变,分频器,分频器,低通,滤波器,放大器,阻抗匹配,变压器,阻抗匹配,变压器,图,4-11,132,阻抗匹配器，使调制器的输出阻抗和线路阻抗相匹配。,放大器后分两路输出，可满足一发二收系统的需要。,二进制移频键控信号的解调,数字调频信号的解调分：相干解调、非相干解调。据,FSK,信号特点，,采用非相干解调。,鉴频法,原理框图如图,4-12,。,接收带通,滤波器,限幅器,带通,滤波器,1,带通,滤波器,2,包络,检波器,1,包络,检波器,2,比较器,数字信号,2FSK,信号,鉴频器,f,1,u,1,u,2,f,2,图,4-12,133,接收带通滤波器，用来限制接收信号频带以外的噪声，其带宽的选择要,保证接收信号的主要频率成分都能通过。,限幅器，去除移频键控信号在传输过程中产生的寄生调幅。限幅后的两,个带通滤波器其中心频率为,f,1,和,f,2,。,包络检波器，将带通滤波器输出信号的包络检出。,比较器，比较两个包络检波器的输出,u,1,、,u,2,，以判定数字信号的状态。,过零检测法,正弦波每个周期有两个过零点，因此单位时间内正弦信号经过零点的,次数可以用来衡量该信号频率的高低。移频键控信号的过零点数随载频,频率的变化而不同，故检测出,FSK,信号的过零点数便可以得到频率的差,异，从而还原成数字信号。,过零点检测法原理图如图,4-13,。,限幅,器,微分,电路,整流,电路,单稳,电路,低通,滤波器,判决,器,数字,信号,2FSK,信号,图,4-13(a),原理图,a,b,c,d,e,f,g,134,限幅器，将,FSK,信号转,换成矩形脉冲。,矩形脉冲经微分和整,流，使矩形脉冲频率频,率正好是,FSK,每秒过零,点数。,单稳电路经脉冲触发，,输出矩形脉冲频率为,FSK,信号的两倍。,低通滤波器，截止频率,低于单稳输出矩形脉冲,频率。于是输出矩形脉,冲序列直流分量。,判决器，正确取决判决,电平,(,取在低通滤波器输,出两个不同直流分量的,中间,),，判决,0,和,1,。,a,b,c,d,e,f,g,1,0,1,t,t,t,t,t,t,t,图,4-13(b),原理图中各点波形,135,差分检波法,原理方框图如图,4-14,。,带通,滤波器,延迟,相乘,低通,滤波器,y(t),g(t),x(t),2FSK,信号,图,4-14,输入,2FSK,信号可表示为,x(t),经延迟后，,乘法器输出 ，在此不做计算。,y(t),再经低通滤波器，滤除高频，输出,如果让,当,0,、,1,码元对应两频率之间偏移较小时，,136,由此见，低通滤波器输出的数字基带信号幅度代表数字信号的频率偏移,成正比，达到解调目的。,二进制移频键控的解调器,图,4-15,是用过零检测法对,2FSK,信号实现解调的调制解调器原理框,图。,阻抗匹配,变压器,放大器,带通,滤波器,可变,放大器,过零检测,低电平,告警,控制器,2FSK,信号,数字,基带信号,图,4-15,阻抗匹配变压器，使输入阻抗实现与线路的匹配。,过零检测，如图,4-13,。,低电平告警回路通过控制器，控制过零检测回路的输出。,137,4.4,移相键控,二进制绝对移相键控的产生,直接调相法,用