智能电工仪表特点及应用

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1、智能电工仪表特点及应用陈万才，李亚娟云南省计量测试技术研究院摘要：木文简要介绍了智能电工仪表的技术特点，分析了该类仪表的基木工作原理，展望了其在电力供电、工业动力系统中的应用前景。关键字：智能仪表、基本原理、应用前景theCharacteristicandApplicationoftheIntelligentElectricalInstrumentChenWaneai,LiYajuanYunnanTechnologicalResearchInstituteofMetrology&Measuremen

2、tAbstract:Thispaperhasintroducedthetechnologicalcharactetisticoftheintelligentelectricalinstrumentbriefly,analyzedthebasicoperationprincipleofelectricalinstrumentandexpectedapplicationprospectoftheinstrumentinsuppliespowerofelectricityandtheindustriald

3、ynamicalsystem,etc.Keywords:Intelligentelectricalinstrument,Basicprinciple,Applicationprospect一、概述本文涉及的电工仪表指用于测量/监控、变换/传输电压、电流、电能等电参量的各种测量仪表，它包括常用的电磁式、磁电式原理的模拟指针仪表、数字仪表及智能化仪表。广泛应用在电力系统，工矿企业供电、生产进程监控，国防、科研实验等各行各业中，电工仪表技术的发展，体现了我国工业生产的技术进步。二、基本发展过程电工仪表技术

4、的发展大体经历了模拟式、数字式、智能化三个阶段。1、模拟仪表在90年代以前广泛应用的电工仪表基本上都是磁电式或电磁式的模拟仪表，甚至连电能计量用的标准表都是冋转式模拟仪表。这类仪表的特点是直观、易维修；不足Z处是:①测量精度低；②可靠性差，数值易失准。2、数字仪表以80年代后期进口数字电压表和3%、4%数显表为代表，我国仪表进入了数字化吋代。通过上个世纪末期I•多年材料科学、集成电路芯片等技术的发展，仪表数字化技术也得到迅速发展。数字化仪表通常是对模拟信号直接进行A/D转换、数字离散采样。从原理上解

5、决了精度等级问题。现在数字标准表最高精度等级达到0・01级，工业生产、供电系统中使用的仪表也普遍达到0.5级以上。近年来，随着数字信号处理系统集成电路（DSP）、可编程逻辑矩阵（PFG）、通讯接口电路等芯片技术的成熟、推广，数字化仪表正朝着全智能、多功能、高精度快速发展。本文结合我院研制的智能电参量多功能测控仪表，简单介绍一下新型智能仪表的原理和应用询景。三、智能化电测仪表基本原理1、数学模型我们研制的多功能电测仪表数学模型是根据连续周期信号的有效值定义即：若连续周期函数f（t）是周期为T的连续信号

6、，则f（t）有效值人彳丄防⑴由……（1）在仪表屮对被测电量函数采用整周期同步釆样，即按（1）式进行数字离散，以一个周期内有限个采样点数定量累计逼近有效值，则a=J丄以何……（2）式屮：N为一个周期内1Tm-l的采样次数；T为信号周期；山为第旷1次采样值；为采样时间（根据采样速率不同,为某一定值）。-个周期内的次数为匸存,代入式（1）就有“根据采样定律：当采样频率大于被采样信号频率的2倍以上就可以很好地重现被测信号。由此可得出，电基本量数学定义：・・・（4）1.V式中：加、立、启拿…⑸"启討厂•⑹工“

7、口2是周期采样的乘法累加值，在仪表中可用侦件乘法器或DSP1=1i=l软件指令来实现。根据基本公式，口J推出三相系统电压、电流、功率、电能、有功、无功、视在、相位、频率等量的数学公式；换句话说用一台多功能仪表就能测出上述齐参量。2、原理框图：图1可见智能仪表曲被测信号输入变换、A/D变换、DSP信号乘法累加处理、PFG逻辑控制、通讯接口、键盘/显示等几部分构成。各部分的主要作用（功能人a、输入变换：电压输入变换电路通常采用交流互感器、电阻分压或感应分压器，将被测强信号衰减或分压为易于A/D处理的信号

8、（一般为0〜3V或0〜5V或0〜10V）o根据仪表用途不一，在这部分还将采取隔离、共地/分地、屏蔽等技术措施。电流输入变换通常采用电流互感器、电阻采样或分流器，对被测信号进行衰变。b、A/D变换：对衰变后的信号进行模拟到数字的离散变换，是仪表精度和线性度的关键所在，通常采用16位以上的高速A/D,这部分电路主要由A/D、基准、增益电路等组成。c、DSP数字乘法累加/处理：对经A/D离散得到的数字量进行分时、分类乘法累加、存储、运算、处理，从而得到各个参量值。通常DSP