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
1 三相電功率測量基礎(chǔ)知識
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Y型或星型連接的三個單相。3線Y型連接與沒有零線的4線連接完全相同。零線(圖2中黑色線)連接至Y型配置系統(tǒng)的中心點,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,零線中沒有電流。所以,3線連接常用于平衡負(fù)載。顯而易見,線越少、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。功率計包括電流表和電壓表,一起測量電力線上的功率。對于三相三線系統(tǒng),測量總功耗至少需要兩個功率計,如圖3所示??偣β蕿閮蓚€功率計的瓦特數(shù)之和。
在這里,我們有必要對圖3中的電路進(jìn)行簡要分析。以三相負(fù)載的中心點作為0V參考點。則:
現(xiàn)在,我們需要稍做修改。然而,僅使用兩個功率計,是不能計算每相功率的;如圖4所示,測量每相的功率基本要求三個功率計,每相一個,此時將零線用作地參考點。對于負(fù)載不平衡的4線三相系統(tǒng),零線中有電流。盡管可對全部三相電流進(jìn)行求和,從而計算得到通過零線的電流,但額外增加一個電流表來測量零線的電流更簡單。此外,在發(fā)生電流故障時,這種方法提供的數(shù)據(jù)更有效。
如圖4所示,有3個電壓表和4個電流表。每個表需要一個電流變壓器或電壓變壓器(衰減電壓或電流)和一個ADC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,無論負(fù)載如何,每相交流電壓和電流隨時間發(fā)生變化。因此,ADC必須同時采樣輸入,以正確計算瞬態(tài)功率。一種方案是采用7個獨(dú)立的ADC,每個電壓表或電流表一個;中央控制單元需要連接全部并行的ADC。但這種方法存在問題。這種方法中,要求控制器和ADC之間有許多控制線,造成電路板布局較大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜,難以優(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Petaluma子系統(tǒng)的解決方案。
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