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三相高速數(shù)據(jù)收集方案支持智能化更高的電網(wǎng)管理

作者:GordonLee 時(shí)間:2015-04-30 來(lái)源:電子產(chǎn)品世界 收藏

  1 三相電功率測(cè)量基礎(chǔ)知識(shí)

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/273453.htm

  三相電力系統(tǒng)承載頻率相同的三相交流電(AC),各相之間彼此相位差120°。圖1所示為三相電壓波形,圖2所示為配置為4線(xiàn)Y型或星型連接的三個(gè)單相。3線(xiàn)Y型連接與沒(méi)有零線(xiàn)的4線(xiàn)連接完全相同。零線(xiàn)(圖2中黑色線(xiàn))連接至Y型配置系統(tǒng)的中心點(diǎn),供不平衡負(fù)載使用。如果負(fù)載恰好平衡,意味著各相電流相同,相電流彼此抵消,零線(xiàn)中沒(méi)有電流。所以,3線(xiàn)連接常用于平衡負(fù)載。顯而易見(jiàn),線(xiàn)越少、消耗的銅纜就越少,系統(tǒng)成本越低、也更經(jīng)濟(jì)。

  功率是負(fù)載上電壓和電流的乘積。功率計(jì)包括和電壓表,一起測(cè)量電力線(xiàn)上的功率。對(duì)于三相三線(xiàn)系統(tǒng),測(cè)量總功耗至少需要兩個(gè)功率計(jì),如圖3所示。總功率為兩個(gè)功率計(jì)的瓦特?cái)?shù)之和。

  在這里,我們有必要對(duì)圖3中的電路進(jìn)行簡(jiǎn)要分析。以三相負(fù)載的中心點(diǎn)作為0V參考點(diǎn)。則:

  

  現(xiàn)在,我們需要稍做修改。然而,僅使用兩個(gè)功率計(jì),是不能計(jì)算每相功率的;如圖4所示,測(cè)量每相的功率基本要求三個(gè)功率計(jì),每相一個(gè),此時(shí)將零線(xiàn)用作地參考點(diǎn)。對(duì)于負(fù)載不平衡的4線(xiàn)三相系統(tǒng),零線(xiàn)中有電流。盡管可對(duì)全部三相電流進(jìn)行求和,從而計(jì)算得到通過(guò)零線(xiàn)的電流,但額外增加一個(gè)來(lái)測(cè)量零線(xiàn)的電流更簡(jiǎn)單。此外,在發(fā)生電流故障時(shí),這種方法提供的數(shù)據(jù)更有效。

  如圖4所示,有3個(gè)電壓表和4個(gè)。每個(gè)表需要一個(gè)電流變壓器或電壓變壓器(衰減電壓或電流)和一個(gè)模擬輸入,將模擬電壓/電流信息轉(zhuǎn)換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。中央控制單元負(fù)責(zé)處理這些數(shù)據(jù)并進(jìn)行相應(yīng)的響應(yīng)。與直流電源不同,無(wú)論負(fù)載如何,每相交流電壓和電流隨時(shí)間發(fā)生變化。因此,必須同時(shí)采樣輸入,以正確計(jì)算瞬態(tài)功率。一種方案是采用7個(gè)獨(dú)立的,每個(gè)電壓表或電流表一個(gè);中央控制單元需要連接全部并行的ADC。但這種方法存在問(wèn)題。這種方法中,要求控制器和ADC之間有許多控制線(xiàn),造成電路板布局較大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜,難以?xún)?yōu)化性能。為提供大量I/O,控制器封裝的尺寸可能也較大。有一種更好的解決方案:采用多通道ADC,這正是子系統(tǒng)的解決方案。

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