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陳博
電力系統(tǒng)是由發(fā)電廠、電力網(wǎng)和用電設(shè)備組成的統(tǒng)一整體。電力網(wǎng)是電力系統(tǒng)的一部分，它包括變電、配電及各種電壓等級(jí)的電力線路。在電力線路中如何實(shí)時(shí)監(jiān)控電網(wǎng)的運(yùn)行參數(shù)（三相電壓、三相電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)等）以保證電網(wǎng)的安全運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制至關(guān)重要。
基于此，設(shè)計(jì)了交流采樣裝置主要用于監(jiān)測(cè)工廠電力系統(tǒng)線路的電壓和電流，并能及時(shí)與上位機(jī)通信，實(shí)現(xiàn)工廠的自動(dòng)化管理。
1 交流采樣裝置的功能和結(jié)構(gòu)
交流采樣裝置主要完成對(duì)交流電壓信號(hào)和交流電流信號(hào)的采集，并通過DP總線向上位機(jī)傳送數(shù)據(jù)，同時(shí)將結(jié)果在本地顯示。
系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用標(biāo)準(zhǔn)機(jī)箱結(jié)構(gòu)。裝置由底板、電源板、CPU板、交流采樣板（最多可插3塊）、人機(jī)通訊板組成。電源板提供裝置所需的工作電壓；CPU板主要完成與上位機(jī)的通訊和與人機(jī)界面板的通訊，并進(jìn)行交流參數(shù)的運(yùn)算等功能；AI板是交流采集板，可根據(jù)實(shí)際需要設(shè)計(jì)成不同數(shù)量的電壓電流輸入，本裝置設(shè)計(jì)了8電壓、8電流、1電壓7電流、4電壓4電流四種輸入板，每種均為8個(gè)通道，裝置最大可對(duì)24通道的電壓電流進(jìn)行采集；人機(jī)通訊板主要完成在液晶上顯示數(shù)據(jù)以及顯示裝置的運(yùn)行狀態(tài)等功能。電源板、CPU板、AI板均插在底板上，人機(jī)通訊板通過連接電纜與CPU板通訊。
這樣設(shè)計(jì)，增加了系統(tǒng)的靈活性、可擴(kuò)展性，在實(shí)際應(yīng)用中只需靈活地配置AI板的種類、數(shù)量，就可以完成不同的采集功能。
2 交流采樣的原理
根據(jù)電路基本原理，任何周期電壓u的有效值定義為離散化，則有
式中：Un為第n個(gè)時(shí)間間隔的電壓采樣瞬時(shí)值；N為1個(gè)周期的采樣次數(shù)。上式就是根據(jù)一個(gè)周期各采樣瞬時(shí)值及每周期采樣次數(shù)計(jì)算電壓信號(hào)有效值的公式。同理，電流有效值計(jì)算公式如下：
計(jì)算一相有功功率的公式
離散化后為
式中：in、Un為同一時(shí)刻的電流、電壓采樣值。
同理一相的無功功率為
式中：in、un+Dn
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