三相高速數(shù)據(jù)收集方案支持智能化更高的電網管理

　　1 三相電功率測量基礎知識

　　三相電力系統(tǒng)承載頻率相同的三相交流電(AC)，各相之間彼此相位差120°。圖1所示為三相電壓波形，圖2所示為配置為4線Y型或星型連接的三個單相。3線Y型連接與沒有零線的4線連接完全相同。零線(圖2中黑色線)連接至Y型配置系統(tǒng)的中心點，供不平衡負載使用。如果負載恰好平衡，意味著各相電流相同，相電流彼此抵消，零線中沒有電流。所以，3線連接常用于平衡負載。顯而易見，線越少、消耗的銅纜就越少，系統(tǒng)成本越低、也更經濟。

　　功率是負載上電壓和電流的乘積。功率計包括電流表和電壓表，一起測量電力線上的功率。對于三相三線系統(tǒng)，測量總功耗至少需要兩個功率計，如圖3所示?？偣β蕿閮蓚€功率計的瓦特數(shù)之和。

　　在這里，我們有必要對圖3中的電路進行簡要分析。以三相負載的中心點作為0V參考點。則：

　　

　　現(xiàn)在，我們需要稍做修改。然而，僅使用兩個功率計，是不能計算每相功率的;如圖4所示，測量每相的功率基本要求三個功率計，每相一個，此時將零線用作地參考點。對于負載不平衡的4線三相系統(tǒng)，零線中有電流。盡管可對全部三相電流進行求和，從而計算得到通過零線的電流，但額外增加一個電流表來測量零線的電流更簡單。此外，在發(fā)生電流故障時，這種方法提供的數(shù)據(jù)更有效。

　　如圖4所示，有3個電壓表和4個電流表。每個表需要一個電流變壓器或電壓變壓器(衰減電壓或電流)和一個ADC模擬輸入，將模擬電壓/電流信息轉換為數(shù)字數(shù)據(jù)。中央控制單元負責處理這些數(shù)據(jù)并進行相應的響應。與直流電源不同，無論負載如何，每相交流電壓和電流隨時間發(fā)生變化。因此，ADC必須同時采樣輸入，以正確計算瞬態(tài)功率。一種方案是采用7個獨立的ADC，每個電壓表或電流表一個;中央控制單元需要連接全部并行的ADC。但這種方法存在問題。這種方法中，要求控制器和ADC之間有許多控制線，造成電路板布局較大、結構復雜，難以優(yōu)化性能。為提供大量I/O，控制器封裝的尺寸可能也較大。有一種更好的解決方案：采用多通道ADC，這正是Petaluma子系統(tǒng)的解決方案。