第二讲微机保护的硬件原理课件.ppt

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1、第二讲微机保护的硬件原理第1页，此课件共64页哦第一节第一节 概述概述图11 微机保护硬件构成框图第2页，此课件共64页哦第一节第一节 概述概述2.微机保护用硬件特点微机保护用硬件特点n集成微处理器（MPU）、只读存储器(ROM)、随即存取存储器(RAM)、定时器、模数转换器(AD)、并行接口(PIO)、闪存单元(FLASH)、数字信号处理器(DSP)、通信接口等多种功能集成在一个芯片内的单片机系统。n把所有总线连同单片机都集成在一个芯片内的总线不出片技术。n不区分微机、单片机、微处理器第3页，此课件共64页哦第二节第二节 数据采集系统数据采集系统n为模数转换（为模数转换（ADAD）做准备、转

2、换模拟量为数字）做准备、转换模拟量为数字量量n适应电力系统故障信号特点适应电力系统故障信号特点频谱分布宽广：从直流、衰减直流、工频基波分量到各次频谱分布宽广：从直流、衰减直流、工频基波分量到各次谐波（最高到数百千赫兹）在内的暂态信号谐波（最高到数百千赫兹）在内的暂态信号动态范围宽广：从正常运行的几十安培到短路状态下的几动态范围宽广：从正常运行的几十安培到短路状态下的几万安培甚至几十万安培万安培甚至几十万安培第一章第一章 微机保护的硬件原理微机保护的硬件原理第4页，此课件共64页哦n适应继电保护特点要求适应继电保护特点要求w模拟量设置应满足继电保护功能要求为准则模拟量设置应满足继电保护功能要求为

3、准则w典型的高压线路保护需要：三相电流、零序电流；三相电压、典型的高压线路保护需要：三相电流、零序电流；三相电压、线路侧线间电压；线路侧线间电压；w典型的三绕组变压器差动保护需要：每一绕组侧的三相电流典型的三绕组变压器差动保护需要：每一绕组侧的三相电流 因此，微机保护是一个多模拟量输入系统因此，微机保护是一个多模拟量输入系统第一章第一章 微机保护的硬件原理微机保护的硬件原理第5页，此课件共64页哦2 21 1 电压形成回路电压形成回路要求要求n继电保护所使用的电压、电流都是来自于电压互感继电保护所使用的电压、电流都是来自于电压互感器（器（100100伏、线间电压）和电流互感器（额定电流伏、线间

4、电压）和电流互感器（额定电流5 5安或安或1 1安，短路电流安，短路电流100100安）安）n把把100100伏左右的电压变换为适合伏左右的电压变换为适合ADAD转换需要的正负转换需要的正负2.52.5伏、伏、正负正负5 5伏、正负伏、正负1010伏的电压；伏的电压；n把小于把小于1 1安安100100安的电流变换为适合安的电流变换为适合ADAD转换需要的正负转换需要的正负2.52.5伏、正负伏、正负5 5伏、正负伏、正负1010伏的电压伏的电压第二节第二节 数据采集系统数据采集系统第6页，此课件共64页哦变换器变换器n电压变换器电压变换器 用于将一次电压变换成微机保护模数转换（用于将一次电压

5、变换成微机保护模数转换（ADAD）用的电）用的电压，普通变压器原理。压，普通变压器原理。n电流变换器：电流变换器：用于电流电流电压用于电流电流电压 用于将一次电流变换成微机保护模数转换（用于将一次电流变换成微机保护模数转换（ADAD）用的电）用的电压。普通变压器原理，把电流变换成电流，再把一个小电阻压。普通变压器原理，把电流变换成电流，再把一个小电阻并联在该变压器的二次侧，形成电压。并联在该变压器的二次侧，形成电压。要求该变压器的铁心不饱和。要求该变压器的铁心不饱和。第二节第二节 数据采集系统数据采集系统第7页，此课件共64页哦第二节第二节 数据采集系统数据采集系统n电抗变压器：电抗变压器：用

6、于直接获取电压用于直接获取电压 它的原理结构、原理图及等值电路如图它的原理结构、原理图及等值电路如图1 12 2所示所示 图图1 12 2 电抗变压器的原理结构与等值电路图电抗变压器的原理结构与等值电路图第8页，此课件共64页哦第二节第二节 数据采集系统数据采集系统 它的铁心带有气隙、具有三个绕组的变压器。由于它的铁心带有气隙、具有三个绕组的变压器。由于存在气隙，励磁电抗数值很小，相对而言很大的二次存在气隙，励磁电抗数值很小，相对而言很大的二次负载阻抗可忽略不及，故一次电流全部作为励磁电负载阻抗可忽略不及，故一次电流全部作为励磁电流。此时有以下关系：流。此时有以下关系：总体效果相当于总体效果相

7、当于第9页，此课件共64页哦 因此电抗变能够将一次电流的基波分量成比例地转因此电抗变能够将一次电流的基波分量成比例地转换成二次侧电压。但放大了谐波分量，阻止了直流和换成二次侧电压。但放大了谐波分量，阻止了直流和低频分量。严格讲是失真变换。低频分量。严格讲是失真变换。n电流变换器和电抗变压器的比较电流变换器和电抗变压器的比较w电流变换器能够不失真地变换电流成为电压，但是在出现电流变换器能够不失真地变换电流成为电压，但是在出现非周期分量、衰减直流分量时，容易饱和，线性度差，动非周期分量、衰减直流分量时，容易饱和，线性度差，动态范围小态范围小w电抗变压器具有阻止直流、放大谐波的作用，因此当一次波形为

8、电抗变压器具有阻止直流、放大谐波的作用，因此当一次波形为非正弦时，二次将发生严重畸变。但是它的动态范围宽广、铁心非正弦时，二次将发生严重畸变。但是它的动态范围宽广、铁心不易饱和、具有移相作用。在某些场合下还是有用的。不易饱和、具有移相作用。在某些场合下还是有用的。第二节第二节 数据采集系统数据采集系统第10页，此课件共64页哦2 22 2 采样保持电路和模拟低通滤波器采样保持电路和模拟低通滤波器采样保持电路的作用及原理采样保持电路的作用及原理n定义：定义：采样保持电路（采样保持电路（S/H,Sampling and HoldingS/H,Sampling and Holding）是在极短时间内

9、测量模拟量在该时刻的瞬时值，并在模拟是在极短时间内测量模拟量在该时刻的瞬时值，并在模拟数字转换器进行转换的期间保持输出不变的一个电路数字转换器进行转换的期间保持输出不变的一个电路第二节第二节 数据采集系统数据采集系统第11页，此课件共64页哦n组成：组成：它由电子模拟开关它由电子模拟开关ASAS、保持电容器及两个阻抗、保持电容器及两个阻抗变换器组成。变换器组成。ChCh的作用是记忆的作用是记忆ASAS闭合时刻的电压，并闭合时刻的电压，并在在ASAS打开后保持该电压。阻抗变换器打开后保持该电压。阻抗变换器I I在在ChCh端提供低端提供低阻抗，使得阻抗，使得ChCh电压建立迅速，而在输入端呈现高

10、阻抗，电压建立迅速，而在输入端呈现高阻抗，以尽量减少对输入回路的影响；阻抗变换器以尽量减少对输入回路的影响；阻抗变换器1111在在ChCh端提供高阻抗，使得端提供高阻抗，使得ChCh衰减缓慢，而在后边呈现低阻衰减缓慢，而在后边呈现低阻抗以提高带负载的能力。抗以提高带负载的能力。第二节第二节 数据采集系统数据采集系统第12页，此课件共64页哦第二节第二节 数据采集系统数据采集系统图13 采样保持电路及工作过程第13页，此课件共64页哦第二节第二节 数据采集系统数据采集系统n工作过程：工作过程：微机采样定时器等间隔地产生采样脉冲微机采样定时器等间隔地产生采样脉冲进行采样，得到采样信号，采样后信号在

11、下次采样进行采样，得到采样信号，采样后信号在下次采样脉冲到来之前应保持不变，形成稳定的阶梯状采样脉冲到来之前应保持不变，形成稳定的阶梯状采样保持信号，等待保持信号，等待A/DA/D转换。转换。第14页，此课件共64页哦第二节第二节 数据采集系统数据采集系统对采样保持电路的要求对采样保持电路的要求nChCh上的电压按照一定的精度跟踪上的电压按照一定的精度跟踪UsrUsr，跟踪时间尽量，跟踪时间尽量短，以适应最小采样宽度要求短，以适应最小采样宽度要求TcTcn保持时间要长，通常用下降率来表示保持能力保持时间要长，通常用下降率来表示保持能力n模拟开关的动作延时、闭合电阻和开断时的漏电流模拟开关的动作

12、延时、闭合电阻和开断时的漏电流要小要小 前两个指标取决于阻抗变换器和保持电容的性能，前两个指标取决于阻抗变换器和保持电容的性能，就捕获而言，越小越好；就保持而言越大越好。就捕获而言，越小越好；就保持而言越大越好。一般来讲，要求快速捕获，采样周期短，电容要小一般来讲，要求快速捕获，采样周期短，电容要小一些；一些；慢速捕获，采样周期长，电容大一些，稳定性好，慢速捕获，采样周期长，电容大一些，稳定性好，抗杂散电容影响能力强。抗杂散电容影响能力强。第15页，此课件共64页哦第二节第二节 数据采集系统数据采集系统图14采样保持电路的性能与电容Ch的关系曲线1保持下降率2保持跳变误差30.1误差的截获时间

13、4充电速率5频带例子：若取Ch为0.01uf，则保持下降率为2mV/S，微机保护采样速率高于2mS，没问题；而截获时间为20微妙，误差相当于工频0.36度，也没有问题。但是对于高频采集行波采集就不行了！需要提醒的是：Ch经常需要外接第16页，此课件共64页哦第二节第二节 数据采集系统数据采集系统采样频率的选择和模拟低通滤波器的应用采样频率的选择和模拟低通滤波器的应用n等步长采样和变步长采样等步长采样和变步长采样 对于电网频率波动小，采样精度要求不是很高的场合，常采用等对于电网频率波动小，采样精度要求不是很高的场合，常采用等步长采样步长采样 对于电网频率波动大，采样精度要求高的场合，需要变步长采

14、对于电网频率波动大，采样精度要求高的场合，需要变步长采样，变步长的采样间隔时间（采样脉冲发出时间）要随时调整样，变步长的采样间隔时间（采样脉冲发出时间）要随时调整n采样定理采样定理 被采样信号的频率最高不超过被采样信号的频率最高不超过1/21/2采样频率，否则会造成频谱混采样频率，否则会造成频谱混叠。叠。n合适的保护采样频率选择合适的保护采样频率选择 高采样频率要求高采样频率要求CPUCPU的处理和运算速度快；低采样频率可能会造的处理和运算速度快；低采样频率可能会造成频率混叠，因为电力系统故障后的电压电流是一个宽频谱信号。成频率混叠，因为电力系统故障后的电压电流是一个宽频谱信号。第17页，此课

15、件共64页哦第二节第二节 数据采集系统数据采集系统n合适的保护采样频率选择合适的保护采样频率选择 如果考虑目前的继电保护主要是基于工频故障信息构成的，那如果考虑目前的继电保护主要是基于工频故障信息构成的，那么，高频故障信息应该么，高频故障信息应该/可以滤除，这样将降低对可以滤除，这样将降低对CPUCPU和采样速率的和采样速率的要求。目前微机保护普遍采用要求。目前微机保护普遍采用600Hz600Hz（1.6671.667毫秒）、毫秒）、1kHz1kHz（1 1毫毫秒）、秒）、1.8kHz1.8kHz（0.550.55毫秒）的采样频率，它们都能够满足工频故障毫秒）的采样频率，它们都能够满足工频故障

16、信息和信息和3 3次、次、5 5次谐波的采样和分辨要求。但是高于次谐波的采样和分辨要求。但是高于300Hz300Hz、500Hz500Hz、900Hz900Hz的故障信号怎么办呢？的故障信号怎么办呢？第18页，此课件共64页哦第二节第二节 数据采集系统数据采集系统n前置低通滤波器的设置前置低通滤波器的设置 滤波器是一种能使有用频率信号通过，同时拟制无用频率信号滤波器是一种能使有用频率信号通过，同时拟制无用频率信号的电路。低通滤波器是只让低于截至频率通过的滤波器。的电路。低通滤波器是只让低于截至频率通过的滤波器。前置低通滤波器又称为抗混叠滤波器，广泛应用于各种消费、前置低通滤波器又称为抗混叠滤波

17、器，广泛应用于各种消费、控制电路中的采样电路前，滤除高于控制电路中的采样电路前，滤除高于2 2倍采样频率的信号，因此截倍采样频率的信号，因此截至频率被设置为至频率被设置为1/2fs1/2fs。低通滤波器可以采用有源的、也可以采用无源的。无源滤波器低通滤波器可以采用有源的、也可以采用无源的。无源滤波器构成简单，但电阻和电容回路对信号有衰减作用，并会带来时间延构成简单，但电阻和电容回路对信号有衰减作用，并会带来时间延迟，仅适用于对速度和性能要求不高的微机保护迟，仅适用于对速度和性能要求不高的微机保护 有源滤波器抗冲击干扰能力差，但滤波性能好。有源滤波器抗冲击干扰能力差，但滤波性能好。性能越好的滤波

18、器延时越长，造成信号不同步的可能性越大。性能越好的滤波器延时越长，造成信号不同步的可能性越大。继电保护常常采用普通的一阶（最高二阶的有源或无源）滤波继电保护常常采用普通的一阶（最高二阶的有源或无源）滤波器来限制接近工频分量的谐波信息混进来！器来限制接近工频分量的谐波信息混进来！第19页，此课件共64页哦第二节第二节 数据采集系统数据采集系统图15 二阶无源低通滤波器第20页，此课件共64页哦第二节第二节 数据采集系统数据采集系统图16 二阶无源低通滤波器第21页，此课件共64页哦2 23 3 模拟量多路转换开关模拟量多路转换开关n继电保护需要多的模拟量继电保护需要多的模拟量n数模转换器是贵重的

19、元器件数模转换器是贵重的元器件n电路布板希望少的芯片电路布板希望少的芯片n多路转换器是一个理想的、经常采用的芯片多路转换器是一个理想的、经常采用的芯片定义：定义：是一个开关电路；接入很多模拟量；仅仅把其中是一个开关电路；接入很多模拟量；仅仅把其中的一路送给数模转换器去转换。的一路送给数模转换器去转换。不同的模拟量通过不同的模拟量通过“分时分时”方式完成模数转换过程。方式完成模数转换过程。第二节第二节 数据采集系统数据采集系统第22页，此课件共64页哦第二节第二节 数据采集系统数据采集系统组成：包括选择接通路数的二进制译码电路和多路电子组成：包括选择接通路数的二进制译码电路和多路电子开关。开关。

20、n二进制译码电路决定哪个电子开关接通二进制译码电路决定哪个电子开关接通接入相应的待转换接入相应的待转换模拟量模拟量n多路电子开关起分断其它回路而仅仅接通待转换的哪一路模拟量作用多路电子开关起分断其它回路而仅仅接通待转换的哪一路模拟量作用1616路多路转换开关例路多路转换开关例A0A0A3A3是路数选择线是路数选择线接接CPUCPU，控制哪一路选通，控制哪一路选通A1A1A16A16是模拟量入是模拟量入AS1AS1AS16AS16是电子开关是电子开关EnEn是始能端是始能端图17 16路多路转换开关第23页，此课件共64页哦2 24 4 模数转换器模数转换器定义：是一个硬件电路，用于实现模拟量到

21、数字量的转定义：是一个硬件电路，用于实现模拟量到数字量的转换，也称为换，也称为A/DA/D转换器。它是把模拟量变成能让计算机转换器。它是把模拟量变成能让计算机识别的数字量的桥梁。识别的数字量的桥梁。n应用范围及其宽广：随时间连续变化的模拟量、需要计算机来处理的都必应用范围及其宽广：随时间连续变化的模拟量、需要计算机来处理的都必须经过这个环节。像电压、电流、温度、压力速度等须经过这个环节。像电压、电流、温度、压力速度等分类：分类：n直接型：直接把模拟量转换成数字代码直接型：直接把模拟量转换成数字代码n间接型：首先把模拟量转换成某种变量（比如频率），再转换成数字间接型：首先把模拟量转换成某种变量（

22、比如频率），再转换成数字代码输出代码输出第二节第二节 数据采集系统数据采集系统第24页，此课件共64页哦第二节第二节 数据采集系统数据采集系统模数转换器的一般原理模数转换器的一般原理 将输入的模拟量将输入的模拟量UsrUsr相对于模拟参考量相对于模拟参考量U UR R经编码电经编码电路转换成数字量路转换成数字量D D输出输出 D D可以表示为可以表示为 B1B1BnBn均为二进制码。均为二进制码。第25页，此课件共64页哦第二节第二节 数据采集系统数据采集系统数模转换器，数模转换器，D/AD/A转换器转换器 数模转换器的作用是将数字量经解码电路变成模拟数模转换器的作用是将数字量经解码电路变成模

23、拟电压或电流输出。每位数字量都有一定的权，不同的权电压或电流输出。每位数字量都有一定的权，不同的权就代表一个具体的数值。就代表一个具体的数值。图图18 4位数模转换器说明图位数模转换器说明图第26页，此课件共64页哦第二节第二节 数据采集系统数据采集系统 电子开关电子开关K0K0K3K3分别受分别受4 4位输入数字量位输入数字量B1B1B4B4的控制。的控制。在某位为零时，开关合向左侧，即接地；为在某位为零时，开关合向左侧，即接地；为1 1时，合向右时，合向右侧，即接运放反相输入端。侧，即接运放反相输入端。流向运算放大器反相输入端的总电流反映了流向运算放大器反相输入端的总电流反映了4 4位输入

24、位输入数字量的大小，经带有负反馈电阻的放大器放大后变换数字量的大小，经带有负反馈电阻的放大器放大后变换成电压输出。成电压输出。图中的特殊网络结构和参数选择使得各个电子开关所图中的特殊网络结构和参数选择使得各个电子开关所接通的回路具有不同的接通的回路具有不同的“权权”值。值。所以，运放输入电流为所以，运放输入电流为第27页，此课件共64页哦第二节第二节 数据采集系统数据采集系统逐次逼近式模数转换器原理逐次逼近式模数转换器原理 将一待转换的模拟输入信号将一待转换的模拟输入信号UinUin与一推测信号与一推测信号UiUi相比相比较，根据推测信号大于还是小于输入信号来决定是增大还较，根据推测信号大于还

25、是小于输入信号来决定是增大还是减小该推测信号，直至逼近输入信号为止。推测信号由是减小该推测信号，直至逼近输入信号为止。推测信号由D/AD/A转换器的输出获得。转换器的输出获得。图图19 模数转换器原理说明图模数转换器原理说明图第28页，此课件共64页哦第一章第一章 微机保护硬件原理微机保护硬件原理小结小结1.1.简介了微机保护基本硬件组成简介了微机保护基本硬件组成2.2.介绍了电压形成回路介绍了电压形成回路3.3.介绍了采样保持电路介绍了采样保持电路4.4.介绍了多路转换开关介绍了多路转换开关5.5.介绍了逐次逼近式模数转换器原理介绍了逐次逼近式模数转换器原理习题习题写出逐次逼近式模数转换器工

26、作原理和过程写出逐次逼近式模数转换器工作原理和过程 第29页，此课件共64页哦第二节第二节 数据采集系统数据采集系统逐次逼近式模数转换器原理逐次逼近式模数转换器原理 将一待转换的模拟输入信号将一待转换的模拟输入信号UinUin与一推测信号与一推测信号UiUi相比相比较，根据推测信号大于还是小于输入信号来决定是增大还较，根据推测信号大于还是小于输入信号来决定是增大还是减小该推测信号，直至逼近输入信号为止。推测信号由是减小该推测信号，直至逼近输入信号为止。推测信号由D/AD/A转换器的输出获得。转换器的输出获得。图图19 模数转换器原理说明图说明图模数转换器原理说明图说明图第30页，此课件共64页

27、哦第二节第二节 数据采集系统数据采集系统二分法：测试最大可能值，为二分法：测试最大可能值，为1 1，DADA偏小，有偏小，有效；为效；为0 0，偏大，置，偏大，置0 0。继续。继续ADAD的双极性连接抬起来，加偏置的双极性连接抬起来，加偏置第31页，此课件共64页哦第二节第二节 数据采集系统数据采集系统偏置结果变成单极性偏置结果变成单极性第32页，此课件共64页哦第二节第二节 数据采集系统数据采集系统波形溢出波形溢出第33页，此课件共64页哦第二节第二节 数据采集系统数据采集系统微机保护对模数转换器的要求微机保护对模数转换器的要求n转换时间n精度要求n微机保护要承受100A电流，还要正确分辨1

28、0额定电流（精工电流）0.5安培。n12位AD可以满足要求。如采用16位更好第34页，此课件共64页哦第二节第二节 数据采集系统数据采集系统2 25 VFC5 VFC型数据采集系统型数据采集系统nVFC-Voltage Frequency Converter,VFC-Voltage Frequency Converter,电压频率转换器电压频率转换器n经电压形成回路后，经过经电压形成回路后，经过VFCVFC，将模拟电压变换为脉冲信号，由计数器进，将模拟电压变换为脉冲信号，由计数器进行计数。这样在采样间隔内的计数值就与采样对象的积分值成比例。实现行计数。这样在采样间隔内的计数值就与采样对象的积分

29、值成比例。实现了模数转换。了模数转换。第35页，此课件共64页哦第二节第二节 数据采集系统数据采集系统nVFCVFC工作原理工作原理n它是一个电路，由一个运放、一个零电压比较器、一个单稳触发它是一个电路，由一个运放、一个零电压比较器、一个单稳触发器、一个电子开关及电阻电容组成。器、一个电子开关及电阻电容组成。第36页，此课件共64页哦第二节第二节 数据采集系统数据采集系统前提前提第37页，此课件共64页哦直流输入信号工作原理直流输入信号工作原理n输入为输入为0 0，电容器电压为，电容器电压为0 0，单稳为，单稳为0 0，电子，电子开关接地开关接地n正直流信号时，正直流信号时，I IR R0 0

30、，IcIc-Isr-Isr，UcUc有变有变负的趋势，这个变化被检测，单稳输出正负的趋势，这个变化被检测，单稳输出正跳变并保持跳变并保持T T0 0.电子开关切换到电子开关切换到-E-ER Rn在在T T0 0期间，期间，R RR R上有电流，电容电流发生了变上有电流，电容电流发生了变化化 IcIc I IR R-Isr-Isr第二节第二节 数据采集系统数据采集系统第38页，此课件共64页哦第二节第二节 数据采集系统数据采集系统第39页，此课件共64页哦第二节第二节 数据采集系统数据采集系统在在ToTo消失时刻消失时刻 Uc Uc达最大值达最大值To To 消失后，电子开关接回地。电容放电，放

31、电电压为消失后，电子开关接回地。电容放电，放电电压为n到到0 0时，再次被零电压监测器发现，单稳状态翻转时，再次被零电压监测器发现，单稳状态翻转过零时对应的时刻是过零时对应的时刻是t2 t2 周而复始，周而复始，UcUc 呈周期性变化，周期呈周期性变化，周期T T是是t2t2。第40页，此课件共64页哦第二节第二节 数据采集系统数据采集系统 因此，因此，电压和电压和频率成频率成正比，正比，对脉冲对脉冲个数计个数计数得到数得到电压求电压求和（积和（积分）分）第41页，此课件共64页哦第二节第二节 数据采集系统数据采集系统 第42页，此课件共64页哦第二节第二节 数据采集系统数据采集系统交流输入信

32、号工作原理交流输入信号工作原理首先增加一个正偏置，把信号变为单极性。正偏置首先增加一个正偏置，把信号变为单极性。正偏置电流取为电流取为I I偏偏I IR R/2/2E ER R/2R/2RR,R,这时最大交流输入变为这时最大交流输入变为第43页，此课件共64页哦第二节第二节 数据采集系统数据采集系统综合输入信号为（1）在0To期间是一上升的曲线第44页，此课件共64页哦第二节第二节 数据采集系统数据采集系统（2）当To消失后，电子开关接回地第45页，此课件共64页哦第二节第二节 数据采集系统数据采集系统第46页，此课件共64页哦第二节第二节 数据采集系统数据采集系统第47页，此课件共64页哦第

33、48页，此课件共64页哦第二节第二节 数据采集系统数据采集系统第49页，此课件共64页哦VFCVFC数据采集系统特点数据采集系统特点n低通滤波低通滤波n抗干扰能力强抗干扰能力强n位数可调位数可调n与微机接口简单与微机接口简单n多微机共享多微机共享n不适于高速采样不适于高速采样第二节第二节 数据采集系统数据采集系统第50页，此课件共64页哦第三节第三节 开关量输入及输出回路开关量输入及输出回路光电耦合器光电耦合器 把发光器件（发光二极管）和光敏器件（受光导通）组合，可把发光器件（发光二极管）和光敏器件（受光导通）组合，可以实现光媒介的电信号传变，这种器件被称为光电耦合器以实现光媒介的电信号传变，

34、这种器件被称为光电耦合器 光隔离器光隔离器 光传感器光传感器 光敏集成块光敏集成块 常见光隔离器，二极管型、三极管型、达林顿型晶闸管型，驱动功率大小区常见光隔离器，二极管型、三极管型、达林顿型晶闸管型，驱动功率大小区分分第51页，此课件共64页哦第三节第三节 开关量输入及输出回路开关量输入及输出回路开关量输入回路开关量输入回路n装在面板上的接点装在面板上的接点5 5伏系统伏系统n装在端子排上的接点装在端子排上的接点2424伏、伏、4848伏、伏、220220伏等，需要光电隔离伏等，需要光电隔离第52页，此课件共64页哦第三节第三节 开关量输入及输出回路开关量输入及输出回路开关量输出回路开关量输

35、出回路n保护的跳闸出口、本地信号和中央信号保护的跳闸出口、本地信号和中央信号 一般由并行输出口、逻辑与非门、光电隔离器、有一般由并行输出口、逻辑与非门、光电隔离器、有接点的继电器组成接点的继电器组成第53页，此课件共64页哦典典型型微微机机保保护护出出口口控控制制回回路路第54页，此课件共64页哦第三节第三节 开关量输入及输出回路开关量输入及输出回路nK1K1为常闭接点（线圈不带电状况下闭合），是一个闭锁告警信为常闭接点（线圈不带电状况下闭合），是一个闭锁告警信号号nK2K2、K3K3、K4K4、KNKN为常开接点（线圈不带电状况下打开）为常开接点（线圈不带电状况下打开）nK2K2是故障启动信

36、号是故障启动信号nK3K3、K4K4是跳闸出口接点是跳闸出口接点nV1V1V5V5是光隔是光隔n出口接点出口条件出口接点出口条件1 1）无告警信号）无告警信号2 2）启动继电器动作）启动继电器动作n出口继电器所在光隔导通计算机输出跳闸信号出口继电器所在光隔导通计算机输出跳闸信号第55页，此课件共64页哦小结小结多路转换开关多路转换开关逐次逼近式模数转换逐次逼近式模数转换VFCVFC开关量输入输出开关量输入输出作业 1 图137中K1的作用是什么？2 VFC电路中单稳态触发器的作用是什么？第56页，此课件共64页哦第四节第四节 DSPDSP技术的应用技术的应用DSPDSP数字信号处理器（数字信号

37、处理器（Digital signal processorDigital signal processor）n是专用数字信号处理器芯片。特别用于执行快速运算是专用数字信号处理器芯片。特别用于执行快速运算n内部采用哈佛结构，存储空间分为两个：数据存储器和程序存储器。内部采用哈佛结构，存储空间分为两个：数据存储器和程序存储器。允许同时访问。允许同时访问。n独立的硬件乘法器。独立的硬件乘法器。第57页，此课件共64页哦第五节第五节 网络化硬件电路网络化硬件电路5 51 1 问题的提出问题的提出n主保护、后备保护、开出、主保护、后备保护、开出、开入、监控需要开入、监控需要CPUCPUn多多CPUCPU工

38、作，通过网络联起工作，通过网络联起来来5 52 2 网络化硬件电路网络化硬件电路CPUCPU插件；开入插件；开出插件；插件；开入插件；开出插件；CANCAN总线总线第58页，此课件共64页哦第五节第五节 网络化硬件电路网络化硬件电路第59页，此课件共64页哦第五节第五节 网络化硬件电路网络化硬件电路5 53 CAN3 CAN总总线特点线特点n采用短采用短帧结构，帧结构，传输时传输时间短间短n差分信差分信号传递号传递方式，方式，抗干扰抗干扰能力强能力强第60页，此课件共64页哦第五节第五节 网络化硬件电路网络化硬件电路当传递当传递“0 0”信号时，差分电压差大；信号时，差分电压差大；当传递当传递

39、“1 1”信号时，差分电压差低。信号时，差分电压差低。差分电压高低取决于如下电路差分电压高低取决于如下电路第61页，此课件共64页哦第五节第五节 网络化硬件电路网络化硬件电路发送发送“0 0”时，时，V1V1导通，总线导通，总线V Vh h被钳位高电平；被钳位高电平；V2V2截至，总线截至，总线VlVl被置位低被置位低电平，压差大，总线呈现电平，压差大，总线呈现“0 0”发送发送“1 1”时，时，V1V1截至，总线截至，总线V Vh h被钳位低电平；被钳位低电平；V2V2导通，总线导通，总线VlVl被置被置位高电平，压差小，总线呈现位高电平，压差小，总线呈现“1 1”VHVL第62页，此课件共

40、64页哦第五节第五节 网络化硬件电路网络化硬件电路n采用非破坏性总线仲裁技术采用非破坏性总线仲裁技术当几个节点同时送当几个节点同时送0000，0101，1010，1111时，首先时，首先0000，0101，0 0电平被接受；电平被接受；然后再发送然后再发送0000，0101，第二位是，第二位是0 0的的 第一通路被选中第一通路被选中不同的节点按照设定好的优先级工作不同的节点按照设定好的优先级工作二进制表示时，数值越小，优先级越高二进制表示时，数值越小，优先级越高5 54 4 网络化硬件结构的特点网络化硬件结构的特点n 实现多实现多CPUCPU、多任务协调工作，可靠性高、多任务协调工作，可靠性高n 扩展性好扩展性好n 升级方便升级方便第63页，此课件共64页哦第一章第一章 微机保护的硬件原理微机保护的硬件原理本章小结本章小结n数据采集系统数据采集系统n开关量输入输出系统开关量输入输出系统n网络化硬件结构网络化硬件结构第64页，此课件共64页哦