1 引言 
　　電力參數(shù)的檢測(cè)是電力設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)控制的前提與基礎(chǔ)，同時(shí)亦是電力設(shè)備能夠正常運(yùn)行的先決條件。電力系統(tǒng)作方案時(shí)往往需要考慮多種參數(shù)檢測(cè)的方法，并從中選取最優(yōu)的一種檢測(cè)方法。

2 問題的引出 
　　本文所述為風(fēng)力發(fā)電變流裝置的電力參數(shù)檢測(cè)部分。受風(fēng)速的影響，風(fēng)力發(fā)電機(jī)出線端的頻率、電壓均是波動(dòng)的。風(fēng)力發(fā)電變流裝置的作用是將發(fā)電機(jī)的電變換為與電網(wǎng)同頻、同相，并將電能傳送至電網(wǎng)。本文不對(duì)風(fēng)力發(fā)電變流裝置作更為詳細(xì)的介紹，感興趣的讀者可查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料。考慮到可靠性等實(shí)際情況，該裝置需用可編程控制器Siemens PLC300。此變流裝置需要測(cè)量發(fā)電機(jī)端電流、電壓、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速、扭矩，電網(wǎng)端電流、電壓、功率因數(shù)、有功功率、無功功率等電力參數(shù)。本文所述為如何使用PLC300測(cè)量這些電力參數(shù)，其中著重介紹如何使用PLC300測(cè)量發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速、功率因數(shù)等。

3 檢測(cè)方法 
　　工業(yè)上對(duì)于電力參數(shù)的檢測(cè)一般使用傳感器將電流電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成與其同步的弱信號(hào)，并將其A/D變換后，再使用單片機(jī)計(jì)算得出所需要的各種數(shù)據(jù)。但是PLC300的12位模擬量輸入模塊每個(gè)模擬量輸入通道的最小轉(zhuǎn)換時(shí)間TT為17ms，每個(gè)模擬量輸入模塊有8個(gè)通道，對(duì)每個(gè)模擬量的采樣時(shí)間TS為136ms。如果采用分辨率更高的模擬量輸入模塊，采樣時(shí)間還要加長(zhǎng)[1]。而電網(wǎng)信號(hào)的周期T為20ms，不能保證TS<<T，PLC300的模擬量輸入模塊無法處理電壓、電流的同步信號(hào)。需要采用外圍電路對(duì)采集到的電力信號(hào)進(jìn)行處理。
　　查閱PLC300的技術(shù)手冊(cè)發(fā)現(xiàn)的CPU 313C-2DP集成有3個(gè)計(jì)數(shù)器，每個(gè)計(jì)數(shù)器的最高計(jì)數(shù)頻率為30kHZ，此頻率為電網(wǎng)頻率50HZ的600倍，能夠用來測(cè)量電網(wǎng)的電力信號(hào)[1]。將電網(wǎng)同步的弱信號(hào)轉(zhuǎn)換成與其同步的電平信號(hào)，將電壓、電流的同步電平信號(hào)相“異或”，高電平的時(shí)間長(zhǎng)度便是電網(wǎng)的電壓、電流相位差所對(duì)應(yīng)的時(shí)間長(zhǎng)度。將得到的相位信號(hào)與高頻脈沖相“與”，得到一系列斷續(xù)的高頻脈沖信號(hào)。將其送入PLC CPU，對(duì)其計(jì)數(shù)，便的計(jì)算出電網(wǎng)的相位角Ф。發(fā)電機(jī)所發(fā)出電的頻率與其轉(zhuǎn)速嚴(yán)格成正比。如圖1所示，介紹了電網(wǎng)相位與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速的檢測(cè)原理。電網(wǎng)的線電壓和相電壓存在的角度差30º，可以將線電壓與相電流的同步信號(hào)相“異或”，即給相位信號(hào)加入一個(gè)30º的零偏。通過檢測(cè)到的相位“〉”還是“<30º”,能夠判斷相位角是“超前”還是“滯后”，或者相反。同樣將發(fā)電機(jī)的同步電壓信號(hào)與30kHZ脈沖相“與”，送至PLC CPU,便可計(jì)算出發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速。

      在測(cè)得相位角Ф、電網(wǎng)電壓為UN、電網(wǎng)電流為IN，可以通過下列公式算出其他的電力參數(shù)。

視在功率        SN=UN＊IN                                       （1）

有功功率        PN=3＊UN＊IN＊COS（Ф）                             （2）

無功功率        VN=3＊UN＊IN＊SIN（Ф）                              （3）

發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速        s=60f/p=K/CS   （r/min）                         （4）

式中    SN——視在功率， PN——有功功率， UN——相電壓有效值

        IN ——相電流有效值，Ф——相位角，f—— 發(fā)電機(jī)端電壓頻率

        p——極對(duì)數(shù)，K——比例常數(shù)，CS——半周期的計(jì)數(shù)值

4  硬件電路