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技术文章
功率变送器工作原理
点击次数：2167 发布时间：2019-3-29
功率变送器是一种既能测量有功/无功功率，又能计量有功/无功电能的具有双重功能的仪表。是电能计量、节能自动化和计算机电费结算的配套仪表，本系列仪表技术指标*符合JJG596-89《电子式电能表》的要求，相对误差小于0.5%电能显示记录装置，是用于电网跳变系统理想的电子式电能表。该变送器适用于频率为50Hz、60Hz及特殊频率的单、三相线路，功率以4～20mADC输出，电能以光耦集电极开路脉冲输出或继电器无源接点形式脉冲输出，以适用不同RTU和电源记录装置的要求。
工作原理
功率变送器主要由三相隔离采样电路、A/D转换器、单片机、DSP器件、D/A转换器、定标放大器和厚膜集成V/I转换器组成。
三相交流输入信号经三相隔离采样电路后，形成三相电流、三相电压信号的共地跟踪电压信号，在单片机控制下由A/D转换器对其进行多点同步采样，采样得到的数据由DSP器件按电工原理计算出被测信号的三相有功功率(数字量)，再经D/A转换器把代表三相功率的数字信号转换为模拟量，由定标放大器放大、定标后，形成直流电压输出VZ;VZ输出经厚膜集成V/I变换器后形成0～20mA或4～20mA直流电流输出IZ。
本系列产品的关键是计算机软件和运行速度。为了保证功率测量的真实性，必须保证各路电压、电流信号同时被采样;为了保证功率测量的准确性，必须保证在一个正弦波时间间隔内采样点数足够多(一般来说采样点数应大于20)。采样点数多、数据量大，就对计算速度提出了高的要求，必须保证计算程序在一个正弦波周期内完成全部运算。
在计算机软件控制下，传感器可以直接输出测得的功率数据，
三相三线电路：P=UAB×IA×COSφ+UBC×IB×COSφ
三相四线电路：P=UA×IA×COSφ+UB×IB×COSφ+UC×IC×COSφ
这时输出信号是带方向的，比如WBP311P71 2.5V±2.5V直流电压输出的传感器。当功率输入为0时，传感器功率输出值为2.5V;当三相电流正向流动时，传感器功率输出值从2.5V基础上增加，输入达额定值时，功率输出值为5V;当三相电流反向流动时，功率输出值从2.5V基础上减少，输入达额定值时，功率输出值为0V。
在计算机软件控制下，传感器可以输出测得的功率数据的值，
三相三线电路：P=│UAB×IA×COSφ+UBC×IB×COSφ│
三相四线电路：P=│UA×IA×COSφ+UB×IB×COSφ+UC×IC×COSφ│
这时输出信号是不带方向的，比如WBP312P71 0～5V直流电压输出的传感器。当功率输入为0时，传感器功率输出值为0V;当三相电流同时改变方向时，传感器的功率输出值保持不变。
厚膜集成V/I转换器是我公司配套开发的器件，它把直流电压信号变换为0～20mA直流电流输出。配加高稳定的偏置电路后，可以形成4mA～20mA输出。