功率變送器

功率變送器是一種既能測量有功/無功功率，又能計量有功/無功電能的具有雙重功能的儀表。是電能計量、節能自動化和計算機電費結算的配套儀表，本系列儀表技術指標完全符合JJG596-89《電子式電能表》的要求，相對誤差小於0.5%電能顯示記錄裝置，是用於電網跳變系統理想的電子式電能表。該變送器適用於頻率為50Hz、60Hz及特殊頻率的單、三相線路，功率以4～20mADC輸出，電能以光耦集電極開路脈衝輸出或繼電器無源接點形式脈衝輸出，以適用不同RTU和電源記錄裝置的要求。

基本介紹

• 中文名：功率變送器
• 類別：一種具有雙重功能的儀表
• 功率：以4～20mADC輸出
• 優點：線性度好，精度高

名詞解釋

功率變送器（Power transmitter），是一種將輸入電壓、電流信號變換為與有功功率、無功功率、功率因數等參量成固定函式關係的標準量輸出的、方便二次設備使用的測量裝置。

根據輸出標準量為模擬量或數字量可分為模擬量輸出功率變送器和數字量輸出功率變送器。一般而言，模擬量輸出功率變送器只能輸出如有功功率或功率因數等一種參量，而數字量輸出變送器可同時輸出需要的電壓、電流、頻率、有功功率、功率因數、諧波等各種參量。

通用框圖

圖中所示為功率變送器的通用框圖，依據所採用的技術，圖中列出的所有部件並非均不可缺少。圖中的變送器測量一路電壓和一路電流信號，通常，該電壓和電流信號的乘積為被測迴路的有功功率。

對於模擬量輸出功率變送器而言，一次轉換器輸出為與被測參量成函式關係的模擬量信號，傳輸系統為電纜，模擬信號經傳輸系統與二次儀表相連。

對於數字量輸出功率變送器而言，一次轉換器輸出與輸入電壓、電流信號的瞬時值成正比的數字編碼信號及運算需要的其它信息，傳輸系統可以是電纜、光纖或無線系統。數字編碼信號經過傳輸系統與數字量輸入的二次儀表相連，二次儀表對數字量進行運算處理，可以得到與被測迴路相關的所有參數：電壓、電流的真有效值、基波有效值、基波頻率、基波有功功率、總有功功率、諧波電壓、諧波電流及諧波功率等。

功能特點

模擬量輸出

輸入、輸出、電源三連線埠相互隔離。

線性度好，精度高。

自動校零及優良的溫度特性，保證儀器長期工作穩定性，使變送器免於定期校驗。

所在參數均採用數位化校準。摒棄了常規電位器模擬調整，簡化了硬體電路，提高整機可靠性和穩定性。

完善的電磁兼容設計，具有極強的抗電磁干擾能力。

全面採用SMT器件，使產品具有體積小，功耗小，重量輕的優點。

數字量輸出

輸入與電源、輸出互相隔離。對於採用光纖傳輸的功率變送器，光纖既起到傳輸作用，又

起到隔離作用。並可完全避免傳輸環節的損耗與干擾，適合各種複雜電磁環境下的高精度測量；

數字量輸出變送器方便網路化、智慧型化套用。

數字量輸出的功率變送器可與傳輸系統、上位機等一起構成虛擬儀器，虛擬儀器的功能及顯示方式由軟體決定，可實現多參數的數值、儀表、實時波形、趨勢曲線、柱形圖、餅圖、矢量圖等等顯示方式。

技術指標

模擬量輸出

輸入：單相、三相三線、三相四線 電流 0～5A直接輸入或CT次極輸入　 電壓 0～380V直接輸入或PT次極輸入輸出：功率變送輸出DC4～20mA或用戶指定規格；

電能以光耦集電極開路輸出或繼電器無源接點輸出，正、負向各一路。

執行標準：GB/T 13850-1998、IEC688：1992

準確度：0.2%、0.5%

整機功耗：≤5VA

工作穩定性：<0.2%（年）

工頻耐壓：輸入/輸出/電源間：AC2kV/min.1mA

絕緣電阻：≥20MΩ（DC500V）

衝擊電壓：5KV（峰值），1.2/50us

回響時間：≤300ms

儲藏條件：-40～70℃、20～95%（無凝露）

工作環境：-10～50℃、20～90%（無凝露）

安裝方式：35mmDIN導軌卡裝或用2×M4×15螺釘緊固

數字量輸出

項目	指標	條件
最高採樣率	250kHz	/
頻寬	100kHz	/
電壓	A型：0.05%rd; B型：0.1%rd	幅值： 0.5%~100% UN； 基波頻率：DC，0.1Hz~1500Hz。
電流	A型：0.05%rd; B型：0.1%rd	幅值：1%~200%IN； 基波頻率：DC，0.1Hz~1500Hz。
功率	A型：0.05%rd; B型：0.1%rd	功率因數=1；額定電壓、額定電流；基波頻率：45~66Hz。
	A型：0.1%rd; B型：0.2%rd	功率因數：0.2~1。; 基波頻率：0.1Hz~1500Hz。
	A型：0.2%rd; B型：0.5%rd	功率因數：0.05~1。; 基波頻率：DC，0.1Hz~1500Hz。
頻率	0.02%rd	0.1Hz~1500Hz
電流過載時間	3min	I<2IN

注意事項

※輸入、輸出、輔助電源接線必須正確，不能錯位。

※使用環境應無導電塵埃和無腐蝕金屬和破壞絕緣的氣體存在，海拔高度小於2500米。

※產品出廠時已調校好零點和精度，請勿隨意調整。

* 注意產品標籤上的輔助電源信息，變送器的輔助電源等級和極性不可接錯，否則將損壞變送器；

* 變送器為一體化結構，不可拆卸，同時應避免碰撞和跌落；

* 變送器在有強磁干擾的環境中使用時，請注意輸入線的禁止，輸出信號應儘可能短。集中安裝時，最小安裝間隔不應小於10mm；

* 本系列變送器內部未設定防雷擊電路，當變送器輸 入、輸出饋線暴露於室外惡劣氣候環境之中時，應注意採取防雷措施；

* 本產品採用阻燃ABS塑膠外殼封裝，外殼極限耐受溫度為+85℃，收到高溫烘烤時會發生變形，影響產品性能。產品請勿在熱源附近使用或保存，請勿把產品放進高溫箱內烘烤；

工作原理

功率變送器主要由三相隔離採樣電路、A/D轉換器、單片機、DSP器件、D/A轉換器、定標放大器和專用厚膜集成V/I轉換器組成。

三相交流輸入信號經三相隔離採樣電路後，形成三相電流、三相電壓信號的共地跟蹤電壓信號，在單片機控制下由A/D轉換器對其進行多點同步採樣，採樣得到的數據由DSP器件按電工原理計算出被測信號的三相有功功率(數字量)，再經D/A轉換器把代表三相功率的數位訊號轉換為模擬量，由定標放大器放大、定標後，形成直流電壓輸出VZ;VZ輸出經專用厚膜集成V/I變換器後形成0～20mA或4～20mA直流電流輸出IZ。

本系列產品的關鍵是計算機軟體和運行速度。為了保證功率測量的真實性，必須保證各路電壓、電流信號同時被採樣;為了保證功率測量的準確性，必須保證在一個正弦波時間間隔內採樣點數足夠多(一般來說採樣點數應大於20)。採樣點數多、數據量大，就對計算速度提出了高的要求，必須保證計算程式在一個正弦波周期內完成全部運算。

在計算機軟體控制下，感測器可以直接輸出測得的功率數據，

三相三線電路：P=UAB×IA×COSφ+UBC×IB×COSφ

三相四線電路：P=UA×IA×COSφ+UB×IB×COSφ+UC×IC×COSφ

這時輸出信號是帶方向的，比如WBP311P71 2.5V±2.5V直流電壓輸出的感測器。當功率輸入為0時，感測器功率輸出值為2.5V;當三相電流正向流動時，感測器功率輸出值從2.5V基礎上增加，輸入達額定值時，功率輸出值為5V;當三相電流反向流動時，功率輸出值從2.5V基礎上減少，輸入達額定值時，功率輸出值為0V。

在計算機軟體控制下，感測器可以輸出測得的功率數據的絕對值，

三相三線電路：P=│UAB×IA×COSφ+UBC×IB×COSφ│

三相四線電路：P=│UA×IA×COSφ+UB×IB×COSφ+UC×IC×COSφ│

這時輸出信號是不帶方向的，比如WBP312P71 0～5V直流電壓輸出的感測器。當功率輸入為0時，感測器功率輸出值為0V;當三相電流同時改變方向時，感測器的功率輸出值保持不變。

厚膜集成V/I轉換器是我公司配套開發的專用器件，它把直流電壓信號變換為0～20mA直流電流輸出。配加高穩定的偏置電路後，可以形成4mA～20mA輸出。