课程设计任务书

题 目 学生姓名 配电自动化远动终端FTU交流采样通道的设计 沈俊 学号 200705080206 专业班级 电气0702 设 计 内 容 与 要 求 1．背景 FTU是配电自动化系统的重要设备，在配电自动化系统中得到了广泛的应用。交流采样通道是FTU的重要部分。 FTU交流采样通道采样的电气量为： 测量2个电压：Uab、Ucb，输入范围交流有效值0～220V. 测量3个电流Ia、Ib、Ic，输入范围交流有效值 0～5A. 保护电流Ibha, Ibhb 交流有效值0～100A 精度指标为： 电压电流的采样精度：±0.5% 有功无功的采样精度: ±1% 故障电流检测范围：0A~100A；故障电流精度：3％； 交流电压：连续工作120%额定电压； 交流电流：200%连续工作，1000%额定电流，可持续1秒 2．设计要求 （1）熟悉电力系统交流采样电路的工作原理。 （2）熟悉FTU的功能和性能。 （3）通过互联网查询选择各类器件。 （4）掌握器件的性能参数。 3．设计内容 根据以上的电气量和电气量的指标设计FTU交流采样通道电路。 （1） 计算性能指标。 （2） 设计电路。 （3） 根据计算的性能指标，选择元器件。 （4） 交流采样算法的和程序框图。 （5） 撰写设计报告 年 月 日 至 年 月 日 年 月 日 年 月 日 年 月 日 起止时间 指导教师签名 系（教研室）主任签名 学生签名 前言:

配电自动化系统的实施，能够提高配电系统运行的可靠性、安全性、经济性。通过这个系统对配电网进行监视，控制，与协调管理。馈线自动化是配电网自动化的重要组成部分。要实现馈线自动化，需要合理的配电网结构，具备环网供电的条件；各环网开关、负荷开关和街道配电站内开关的操作机构必须具有远方操作功能；环网开关柜内必须具备可靠的开关操作电源和供FTU、通信设备用的工作电源；具备可靠的、不受外界环境影响的通信系统。在馈线自动化系统中配电网监控远方终端（FTU）负责对控制对象实时位置信号和测量值的接受以及对控制对象进行遥控。

本次设计，设计配电自动化远动终端FTU交流采样通道的设计，通过对远动终端FTU交流采样通道的设计，能够加深对配电网自动化的理解，对今后的工作有益。

一.课程设计的目的和意义：

本次课程设计的目的是通过对配电自动化的运动终端FTU交流采样通道的设计来熟悉电力系统采样电路的工作原理，该电路在IED中由中间电压、电流互感器，多路模拟开关、采样保持器，A/D 转换，微处理器，频率跟踪电路等组成。主要了解以上电路或器件的组成及工作原理；熟悉FTU的功能和性能，通过互联网查询选择各类器件，掌握器件的性能参数，通查找资料和总结，掌握FTU各组成元件的型号、参数、功能，了解FTU的整体功能和交流采集原理及过程，知道一些元器件性能指标的计算。

FTU作为馈线自动化终端单元是配电网自动化装置的关键设备，FTU性能高低关系到配电网自动化水平的高低，所以研究馈线自动化终端单元FTU是非常有必要的。

FTU安装应用场合的不同又把它分为户外柱上FTU、环网柜FTU和开闭所FTU。不同FTU监控的配电网馈线的数量不一样，但其基本功能是一样的，都包括遥信、遥测、遥控和故障电流检测等功能。 二.课程设计内容

FTU是配电自动化系统的重要设备，在配电自动化系统中得到了广泛的应用。交流采样通道是FTU的重要部分。 FTU交流采样通道采样的电气量为：

测量2个电压：Uab、Ucb，输入范围交流有效值0～220V. 测量3个电流Ia、Ib、Ic，输入范围交流有效值 0～5A. 保护电流Ibha, Ibhb 交流有效值0～100A

精度指标为：

电压电流的采样精度：±0.5% 有功无功的采样精度: ±1%

故障电流检测范围：0A~100A；故障电流精度：3％； 交流电压：连续工作120%额定电压；

交流电流：200%连续工作，1000%额定电流，可持续1秒 根据以上的电气量和电气量的指标设计FTU交流采样通道电路。

（6） 计算性能指标。 （7） 设计电路。

（8） 根据计算的性能指标，选择元器件。 （9） 交流采样算法的和程序框图。 （10） 撰写设计报告 三.电路原理图

交流采样是将连续变化量离散化，用一定的算法对离散的时间信号进行分析， 计算出所需信息

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根据设计要求测量2个电压：Uab、Ucb，测量3个电流Ia、Ib、Ic，保护两个电流Ibha, Ibhb 总共七个互感量，所以我们设计七路交流采样通道，七路采样通道我们选择8路多路开关，即可满足要求，同时也知需要8路A/D转换器即可。

而对于设计要求的采样精度，我们知道交流采样通道是由互感器、多路开关、采样保持器、A\D转换器等设备组成，每个设备都会存在一定的误差率，如果各

个设备的采样精度不够，那么通过采样均方根算法算出来的精度达不到设计的要求，就会造成设计的失败。本次设计要求电压电流的采样精度：±0.5% 有功无功的采样精度: ±1%，所以采样通道的主要设备必须满足精度的要求，我们通过交流采样均方根算法得知，互感器的精度要到达<0.1%，A/D转化器精度到达<0.05%，采样保持器的精度要<0.2%。 （一） 互感器的设计

根据本次课程设计的要求是设计七路采样通道共用到七个互感器，其中测量电路的互感器3个，保护用的互感器2个，测量电压用的互感器2个。 A.设计测量3个电流Ia、Ib、Ic，输入范围交流有效值 0～5A.

我们选择：湖北天瑞电子有限公司的电流、电压双用互感器——TR41系列 型号 TR4108-1 TR4117 TR4151

B.设计保护电流Ibha, Ibhb 交流有效值0～100A

我们选择：湖北天瑞电子有限公司的单相电表用电流互感器——TR21系列 型号 TR2178D 20（100）20mA A TR2167D 10(100)A 10mA ≤20 0.1 <5ˊ 5%~1000% ?输入电流（A） 5 5 5 线性度 优于0.1 优于0.1 优于0.1 相移 ＜5' ＜5' ＜5' 输入 输出 负载 精度 相位差 线性范围 20 0.1 <5ˊ 5%~500% C.测量2个电压：Uab、Ucb，输入范围交流有效值0～220V.

我们选择：湖北天瑞电子有限公司的检测用电压输出型电压互感器——TR1101系列 型号 精度 相位差 额定输入 额定输出