电量变送器

Pav =
U 0 av N 1 = k1 k1k 2 t 1−t0
二、常用的电量变送器
4．电能变送器 所以
N W = Pav (t1 − t0 ) = = kN k1k 2
）电能变送器的电路结构 (2 (2）电能变送器的电路结构
在时间 t0～t1内的电能量与该时间内 结论： 结论：在时间 在时间t N成正比。因 对有功功率转换成的电脉冲计数值 对有功功率转换成的电脉冲计数值N 此，电能的测量就可转化为对电脉冲的计数。 电能变送器就是将通过电路的电能转化为与 之成正比的电脉冲信号的一种仪表。
二、常用的电量变送器
3．功率变送器 功率变送器用于测量通过输电线路、变压器和发 电机等的有功功率和无功功率，它能将被测的功率 变换成与其成线性关系的直流电压或电流，并能反 映功率方向。 )，电流i(t )的瞬时值表达式分别为 设电压u(t u(t) i(t)
二、常用的电量变送器
3．功率变送器 由有功功率P，无功功率Q，视在功率 S的定义有
二、常用的电量变送器
5．微机变送器
TV 或TA 变换成 0-5V 交流电压 输入信号经相应的 输入信号经相应的TV TV或 TA变换成 变换成0-5V 0-5V交流电压 信号，这些信号输入到滤波电路进行滤波。将选定 的模拟电压输出到采样保持器。多路模拟电子开关 立即采样保持器按确定的采样时序信号采集该交流 CPU 发出启动 A/D 转换信号， A/D 转换器 信号。之后， 信号。之后，CPU CPU发出启动 发出启动A/D A/D转换信号， 转换信号，A/D A/D转换器 将多路模拟电子开关输出的模拟电压转换成数字量。 转换结束后， A/D 转换器经与非门向 CPU 发出 当A/D A/D转换结束后， 转换结束后，A/D A/D转换器经与非门向 转换器经与非门向CPU CPU发出 转换结束信号， CPU 中断当前工作，经并行接口 A/D A/D转换结束信号， 转换结束信号，CPU CPU中断当前工作，经并行接口 A/D 转换输出数据。 …这种过程在一个交流 电路读得 电路读得A/D A/D转换输出数据。 , CPU 获得了一个周期内每路输入信 信号周期内重复 信号周期内重复, CPU获得了一个周期内每路输入信 N个采样值。 CPU 将已采集的数据进行处理，并 号的 号的N 个采样值。CPU CPU将已采集的数据进行处理，并 计算出线路上的各种电气量值。
精密交一直流变换电路 : 则
设 时 则ui>0 >0时
精密交一直流变换电路 : 时， Al 输出为负， VDl 反偏， VD2 导通。 当ui<0 <0时， 时，Al Al输出为负， 输出为负，VDl VDl反偏， 反偏，VD2 VD2导通。
精密交一直流变换电路 : 有源低通滤波电路： 经过全波线性整流的信号，通过有源低通滤波 便可得到一个平滑的直流电压输出信号。
在时间 t0～t1内，计得以 f为频率的脉冲数为 N， 在时间t 内，计得以f 为频率的脉冲数为N （t1-t0)代表在时间 t0 ～t1内频率 f平均值 fav, 则N/ N/（ 代表在时间t 内频率f 平均值f U0的平均值 U0av,即 故可求出相应时间内 故可求出相应时间内U 的平均值U f N 1 U 0 av = av = k 2 t1 − t0 k 2 从而
精密交一直流变换电路 : 时， Al 输出为正， VDl 导通， VD2 截止。 当ui>0 >0时， 时，Al Al输出为正， 输出为正，VDl VDl导通， 导通，VD2 VD2截止。 u1＝ui A2 ，同相端输入产生的输出设 对于运算放大器 对于运算放大器A2 A2，同相端输入产生的输出设 uo2。 为uo1，反相端输入产生的输出为 ，反相端输入产生的输出为u
二、常用的电量变送器
5．微机变送器
电量变送器自从20世纪50年代问世至今，经历了两大发展阶 模拟式电量变送器和数字式电量变送器 。 段： 段：模拟式电量变送器和数字式电量变送器 模拟式电量变送器和数字式电量变送器。 是将交流信号转换成直流信号来测量 模拟式电量变送器： 模拟式电量变送器：是将交流信号转换成直流信号来测量 的，功能很单一，元件性能的不稳定性，模拟量容易受到各 种干扰，测量精度较低，其电路的滤波时间常数较大，动态 响应速度可长达几百毫秒。 在原理上突破了几十年遵循的理论基础，采用 微机变送器： 微机变送器：在原理上突破了几十年遵循的理论基础，采用 了微处理器作为核心处理部件，智能化程度高，提高了性能 价格比。
二、常用的电量变送器
1．交流电流变送器
精密交一直流变换电路 : 和低通滤波器组成。 由线性整流电路 线性整流电路和低通滤波器组成。
）精密交流 -直流转换电路： 由线性整流电路和低通滤波器 (2 (2）精密交流 ）精密交流---直流转换电路： 直流转换电路：由线性整流电路和低通滤波器 恒压输出电路和恒流输出电路： 提高变送器输出信号的传输 (3) (3)恒压输出电路和恒流输出电路： 恒压输出电路和恒流输出电路：提高变送器输出信号的传输 中间电流互感器： 主要起隔离作用，同时进一步减小输 (1) (1)中间电流互感器： 中间电流互感器：主要起隔离作用，同时进一步减小输 组成，输出一个平滑的直流电压信号。此时得到的直流电压的大 能力和抗干扰能力，实现恒流输出。 入电流的值，降低后级功耗。 小与整流前交流电压的有效值成正比。
W = ∫t p(t )dt = pav (t1 − t0 )
0
t1
t0～t1之间的电能量 该式表明，在时间 该式表明，在时间t 等于该时间内平均功率与时间的乘积，
因三相有功功率变送器输出电压 U0与有功功率 P 因三相有功功率变送器输出电压U 与有功功率P 成正比，设
U 0 = k1 p
（U/f）变换，即 若将U0进行电压/频率 频率（ f=k2U0
第二章 电量变送器
第一节 电量变送器 第二节 电力系统数据预处理 第三节 交流采样原理及算法 第四节 标度变换
第一节 电量变送器
发电厂和变电所中被监测电量都是高电压大 TV 和TA 变换成额定值为 100V 和 电流的强电信号，经 电流的强电信号，经TV TV和 TA变换成额定值为 变换成额定值为100V 100V和 的交流信号。而远动装置中的遥测量采集信号一 5A 5A的交流信号。而远动装置中的遥测量采集信号一 0～5V 或-5 ～+5V 的直流电压，要想将这些二次 般是 般是0 5V或 -5～ +5V的直流电压，要想将这些二次 一级变 系统的信号引入远动装置中，还必须再经过 系统的信号引入远动装置中，还必须再经过一级变 换，以使达到远动装置遥测量采集信号接口特性要 电量变送器 (transducer) 正是实现这一转换的 求， 求，电量变送器 电量变送器(transducer) (transducer)正是实现这一转换的 器件。
二、常用的电量变送器
1．交流电流变送器
（1）交流电流变送器和交流电压变送器 （2）有功功率变送器和无功功率变送器 （3）有功电能变送器和无功电能变送器 （4）频率变送器 （5）功率因数变送器 （6）直流电流变送器和直流电压变送器 （7）微机变送器
以电流互感器二次电流作为输入信号， 通过变送器内部的中 经过一个电阻转变为电压信号，通过精密交流一直流转换电路 变为0∼5V的直流电压，经过恒流输出电路得0∼1mA的直流输出。 间电流互感器使变送器输入与后级线路电气隔离，
第一节 电量变送器
一、电量变送器
简称电量变送器，是将一种电量 电工测量变送器： 电工测量变送器：简称电量变送器，是将一种电量 变换为供测量用的另一种电量的仪器。 目前，RTU测得各种电量的方法有两种： � � 常规电量变送器方法 (直流采样式 ) 微机电量变送器方法 (直接交流采样 )
�
电量变送器分类：
沈阳农业大学
第二章 电量变送器
通调自动化系统
田有来自百度文库 主讲
基本要求 学习内容 复习思考题
信电学院电气工程教研室 322 办公地点：农工楼 办公地点：农工楼322 88487129 （办） 联系电话： 联系电话：88487129 88487129（办）
本章基本要求
�掌握电量变送器的概念及基本原理； �掌握微机变送器的基本原理； �熟练掌握远动数据预处理方法。 �了解标度变换方法。
2. 非递归型数字滤波 一般非递归型数字滤波运算可表示为 由于在电力系统测量交流量时，往往需要同时对 多路的交流量进行采集。在被采集量的个数较多的情 N不可能很大，即不可能 况下，交流一周期采样次数 况下，交流一周期采样次数N 有效采集到完整的高次谐波信息。也就不能通过较简 单的算法将高次谐波去除。根据采样定理，对某个 f fs必须满足 频率的信号进行采样，采样脉冲频率 频率的信号进行采样，采样脉冲频率f fs>2f
二、数字滤波
数字滤波就是在计算机中用一定的计算方法对 输入信号的量化数据进行数学处理，减少干扰在有 用信号中的比重，提高信号的真实性。这是一种软 件方法，对滤波算法的选择、滤波系数的调整都有 极大的灵活性，因此在遥测量的处理上广泛采用。 数字滤波可分为递归型滤波和非递归型滤波两种。
递归型数字滤波 1. 1.递归型数字滤波 )=(1-Q)y(n-1)+Qx(n) y(n y(n)=(1-Q)y(n-1)+Qx(n) 可见其输出不仅与输入值有关，而且与过去的输 出值也有关，故称为递归型数字滤波器。 根据上式可编制计算机程序。当对一个信号在 N 次，可得到 N 个采样值 Xk ，经滤波 一个周期内采样 一个周期内采样N 次，可得到N 个采样值X N个计算值 Yk，Yk的高次谐波含量被基本 计算可得到 计算可得到N 个计算值Y 滤除。
一、模拟式滤波
在遥测量采集的输入端通常加入 RC 低通滤波 在遥测量采集的输入端通常加入RC RC低通滤波 器，用以抑制某些干扰信号。 若希望将较低次谐波滤除，需将转折频率设置 低一些，但会造成有用信息的损失和测量精度降低。 因此模拟式滤波器设计的出发点是滤除较高次谐 波，而放弃对较低次谐波的滤除。 模拟式滤波器的作用是滤掉输入信号中的干扰 （包括较高次谐波），保留有用信号，相对提高输 入信号的信噪比。
从而
ui u0=u01+u02==-u
ui| 结论： u0=| =|u
恒压输出电路： 它是一个单位反馈的同相放大电路。 U04=Ui。
恒流输出电路：
交 流 电 流 变 送 器 整 体 电 路
二、常用的电量变送器
2．交流电压变送器
通过交流电压互感器将高电压转换成低电压后，再将交 流电压变送器接成电压互感器的负载。对于交流电压变送器， 可调成输入100V交流电压对应输出5V直流电压。 交流电压变送器与交流电流变送器的工作原理基本相同。
二、常用的电量变送器
4．电能变送器 将功率变送器输出的直流信号变换为与之成正比的 脉冲信号，并将该脉冲信号输出，向调度中心发送。 电能量计算 (1) (1)电能量计算 每次求得功率值后乘以计算间隔时间，然后 累加，即得到电能量。 p(t )，则该电路的 设三相电路的瞬时功率为 设三相电路的瞬时功率为p(t p(t) W就是瞬时功率 p (t ）的时间积分，即 有功电能 有功电能W 就是瞬时功率p (t）的时间积分，即 Pav,则 平均功率 平均功率P
微机变送器可变换多种电气量，它采用直接交流 采样，经过数值计算后得到各电气量的值。 微机变送器具有灵活性好，功能多，可靠性高， 抗干扰性强，结构简单且紧凑、误差小等优点，并 且具有数字处理和数字输出的功能，满足了现代电 网运行的要求，是今后变送器的发展方向。
第二节 电力系统数据预处理
由于发电机、变压器及各种非线性负荷的作用， 电力系统中除了基波之外，还存在着各次谐波，这给 准确地测量交流系统的各个运行参数带来了困难。 针对谐波与各种干扰的存在，在交流被测量进入 测量装置时，设置了模拟式滤波器，以滤除较高次的 N次采样并通过模／ 谐波。在交流被测量经交流一周期 谐波。在交流被测量经交流一周期N N个二进制数序列，可以通过一定的计 数转换后，得到 数转换后，得到N 算，滤除不需要的谐波量，并计算出希望得到的交流 量幅值和有效值。