一三相功率計

　　三相功率計是我們在三相交流電路測試中常用到的一種測試儀器，用于測量三相電壓、電流、頻率、有功功率、無功功率、功率因數(shù)等參數(shù)，主要應(yīng)用在電力公司、供電部門、家電、化工、變頻器生產(chǎn)企業(yè)等場合。由于其體積小，功能強(qiáng)大，使用起來非常便捷。市面上各種品牌、各種功能的三相功率計也多的讓人眼花繚亂，不知該如何選擇。其實(shí)如果您了解其構(gòu)成及測量原理，完全可以利用身邊的一些設(shè)備自制一款簡易的三相功率計，用于日常測試。

二三相功率計組成單元

　　一般的三相功率計基本上都是由電量采集單元、A/D轉(zhuǎn)換單元、運(yùn)算及顯示單元三部分構(gòu)成。

01電量采集單元

　　電量采集單元主要將被測電壓、電流信號變換為調(diào)理電路能接受的模擬量信號，模擬量信號經(jīng)傳輸線路傳輸至信號調(diào)理電路后變換為A/D單元能接受的模擬量信號。

02A/D轉(zhuǎn)換單元

　　A/D轉(zhuǎn)換單元根據(jù)系統(tǒng)提供的采樣時鐘，對模擬量信號進(jìn)行交流數(shù)字采樣，獲得樣本序列，將模擬量信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并將數(shù)字信號輸入數(shù)字信號處理部件。

03運(yùn)算及顯示單元

　　運(yùn)算及顯示單元接收A/D轉(zhuǎn)換單元傳輸?shù)臄?shù)字信號，進(jìn)行電壓、電流真有效值、有功功率、無功功率、功率因數(shù)等參量的運(yùn)算，再將運(yùn)算結(jié)果通過顯示單元顯示于人機(jī)界面。

三構(gòu)建三相功率計

　　以三瓦計法測量三相功率為例，1套三相功率計需要三個電量采集單元(電量采集單元配備一路電壓測量通道和一路電流測量通道)，以湖南銀河電氣有限公司研制的DM系列電量測試子站作為電量采集單元，該電量采集單元改變傳統(tǒng)測量方式，采用獨(dú)特的前端數(shù)字化處理技術(shù)，將電量采集、信號調(diào)理與A/D轉(zhuǎn)換單元集成于一體，電量采集單元輸出為數(shù)字信號，改變原有的模擬量傳輸方式，利用光纖作為傳輸媒介，避免傳輸過程中引入電磁干擾和信號衰減，極大提高了功率計的電磁兼容性能和測量精度。

　　被測對象接入電量采集單元，轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號輸出，數(shù)字信號通過光纖傳輸至運(yùn)算及顯示單元，進(jìn)行各種特征值的運(yùn)算和顯示。其測量方式示意如下圖1所示：

圖1 采用前端數(shù)字化技術(shù)的電量采集單元

　　電量采集單元輸出的數(shù)字信號通過光纖與上位機(jī)(PC)進(jìn)行通訊，由于上位機(jī)不具備光纖接口，因此需要使用一個OPC232光纖轉(zhuǎn)換器，將光纖信號轉(zhuǎn)換為RS232電平信號，與上位機(jī)進(jìn)行通訊接口，上位機(jī)安裝配套的功率計軟件，即可顯示三個電量采集單元測量的所有參數(shù)。構(gòu)建好的三相功率計如下圖2所示：

圖2 利用DM電量測試子站構(gòu)建的三相功率計

四三相功率計功能及指標(biāo)驗證

01功能驗證

　　通過以上方式構(gòu)建的高精度三相功率計接入三相電路中進(jìn)行實(shí)際測試驗證，配合相應(yīng)的上位機(jī)軟件，可實(shí)現(xiàn)如下功能：

　　可測量交流回路的電壓、電流有效值、頻率、有功功率、無功功率、視在功率等參量；

　　通過線路圖設(shè)置同步測量三個獨(dú)立的單相交流回路的電參數(shù)；

　　通過線路圖設(shè)置同步測量一個三相三線制或三相四線制交流回路的電參數(shù)(三瓦計法)；

　　計算三相電壓、電流的三相不平衡度，正序分量、負(fù)序分量、零序分量等特征值；

　　采用數(shù)字積分法計算單相及三相點(diǎn)的電能，積分時間可任意設(shè)置；

　　可繪制每一個參數(shù)的趨勢曲線。

02技術(shù)指標(biāo)

　　通過標(biāo)準(zhǔn)源法(正弦波)，對該三相功率計的測量能力及誤差進(jìn)行評定，評估結(jié)果如下：

　　電壓準(zhǔn)確測試范圍：4V~1000V，電流準(zhǔn)確測試范圍：25mA~6A；

　　頻率準(zhǔn)確測試范圍：5Hz~400Hz，功率因數(shù)準(zhǔn)確測試范圍：0.2~1；

　　電壓測量精度：0.2%rd，電流測量精度：0.2%rd；

　　頻率測量精度：0.1%rd，功率測量精度：0.5%rd。

五結(jié)語

　　通過幾個簡單的部件，我們很容易就構(gòu)建了一套高精度的三相功率計，其準(zhǔn)確測試范圍寬，電磁兼容性強(qiáng)，功能強(qiáng)大，構(gòu)成簡單，攜帶方便，在日常的三相電路測量中非常實(shí)用，大家都可以來試試哦!

 

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