功率变送器

具有双重功能的仪表

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完全符合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。

名词解释

功率变送器（Power transmitter），是一种将输入电压、电流信号变换为与有功功率、无功功率、功率因数等参量成固定函数关系的标准量输出的、方便二次设备使用的测量装置。

根据输出标准量为模拟量或数字量可分为模拟量输出功率变送器和数字量输出功率变送器。一般而言，模拟量输出功率变送器只能输出如有功功率或功率因数等一种参量，而数字量输出变送器可同时输出需要的电压、电流、频率、有功功率、功率因数、谐波等各种参量。

通用框图

图1中所示为功率变送器的通用框图，依据所采用的技术，图1中列出的所有部件并非均不可缺少。图1中的变送器测量一路电压和一路电流信号，通常，该电压和电流信号的乘积为被测回路的有功功率。

对于模拟量输出功率变送器而言，一次转换器输出为与被测参量成函数关系的模拟量信号，传输系统为电缆，模拟信号经传输系统与二次仪表相连。

对于数字量输出功率变送器而言，一次转换器输出与输入电压、电流信号的瞬时值成正比的数字编码信号及运算需要的其它信息，传输系统可以是电缆、光纤或无线系统。数字编码信号经过传输系统与数字量输入的二次仪表相连，二次仪表对数字量进行运算处理，可以得到与被测回路相关的所有参数：电压、电流的真有效值、基波有效值、基波频率、基波有功功率、总有功功率、谐波电压、谐波电流及谐波功率等。

功能特点

模拟量输出

输入、输出、电源三端口相互隔离。

线性度好，精度高。

自动校零及优良的温度特性，保证仪器长期工作稳定性，使变送器免于定期校验。

所在参数均采用数字化校准。摒弃了常规电位器模拟调整，简化了硬件电路，提高整机可靠性和稳定性。

完善的电磁兼容设计，具有极强的抗电磁干扰能力。

全面采用SMT器件，使产品具有体积小，功耗小，重量轻的优点。

数字量输出

输入与电源、输出互相隔离。对于采用光纤传输的功率变送器，光纤既起到传输作用，又

起到隔离作用。并可完全避免传输环节的损耗与干扰，适合各种复杂电磁环境下的高精度测量；

数字量输出变送器方便网络化、智能化应用。

数字量输出的功率变送器可与传输系统、上位机等一起构成虚拟仪器，虚拟仪器的功能及显示方式由软件决定，可实现多参数的数值、仪表、实时波形、趋势曲线、柱形图、饼图、矢量图等等显示方式。

技术指标

模拟量输出

输入：单相、三相三线、三相四线电流 0～5A直接输入或CT次极输入　电压 0～380V直接输入或PT次极输入输出：功率变送输出DC4～20mA或用户指定规格；

电能以光耦集电极开路输出或继电器无源接点输出，正、负向各一路。

执行标准：GB/T 13850-1998、IEC688：1992

准确度：0.2%、0.5%

整机功耗：≤5VA

工作稳定性：<0.2%（年）

工频耐压：输入/输出/电源间：AC2kV/min.1mA

绝缘电阻：≥20MΩ（DC500V）

冲击电压：5KV（峰值），1.2/50us

响应时间：≤300ms

储藏条件：-40～70℃、20～95%（无凝露）

工作环境：-10～50℃、20～90%（无凝露）

安装方式：35mmDIN导轨卡装或用2×M4×15螺钉紧固

数字量输出

注意事项

※输入、输出、辅助电源接线必须正确，不能错位。

※使用环境应无导电尘埃和无腐蚀金属和破坏绝缘的气体存在，海拔高度小于2500米。

※产品出厂时已调校好零点和精度，请勿随意调整。

* 注意产品标签上的辅助电源信息，变送器的辅助电源等级和极性不可接错，否则将损坏变送器；

* 变送器为一体化结构，不可拆卸，同时应避免碰撞和跌落；

* 变送器在有强磁干扰的环境中使用时，请注意输入线的屏蔽，输出信号应尽可能短。集中安装时，最小安装间隔不应小于10mm；

* 本系列变送器内部未设置防雷击电路，当变送器输入、输出馈线暴露于室外恶劣气候环境之中时，应注意采取防雷措施；

* 本产品采用阻燃ABS塑料外壳封装，外壳极限耐受温度为+85℃，收到高温烘烤时会发生变形，影响产品性能。产品请勿在热源附近使用或保存，请勿把产品放进高温箱内烘烤；

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、定标放大器和专用厚膜集成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输出经专用厚膜集成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绝对值，

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专用器件，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。

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