基于交流采样的电网电压智能监测仪的设计

1、基于交流采样的电网电压智能监测仪的设计电力系统中电网的测量与监控影响电网系统调整和管理。为实时监控电网电压，采纳由微处理器控制的数字式测量仪表。在数字式测量初期，电网电压测量大多采纳整流后的直流量，但其测量精度挺直受整流影响；整流电路参数调节困难，受波形因素影响较大；而沟通采样是根据一定逻辑采集被测信号的瞬时值，再用一定的数值计算法求得被测量的值。沟通采样取决于测量精度和测量速度。这里介绍一种基于沟通采样的电网电压智能监测硬件和软件设计，可直观精确地反映电力系统的电能质量。2 系统硬件设计21 系统硬件构架系统硬件电路由3部分组成：数据采集、系统和接口，硬件框图1所示。被测三相电压分离加到取样

2、电路的输入端，信号按比例变换后，再经阻抗匹配网络，由16选1多路模拟开关，采样保持电路加到a/d转换的输入端。ad转换后的数据经锁存后输入，再由运算推断被测电压是否合格。同时，可将测量结果计入存储器件。mcu通过对时钟的操作，可实时将时光及测量结果显示在vfd上，通过键盘调节时钟。因系统中有存储器件，可将历史数据调出，在vfd显示。可将测量仪通过pc机接口与微机衔接，在微机上集中操作、监控仪表。22 系统电路设计该仪表设计测量范围为90110 v，因此峰值电压为通过匹配网络，峰值电压变为所以，选取耦合线圈的初级与次级比为12：1，匹配网络的输出电压则为-10+10 v。采纳轮询方式设计，选用模

3、拟多路开关器件cd4067b,分离选通3路被测电压，通过同一测量电路分离测量3路。cd40-67b的输入阻抗为50 ，其输入端必需加匹配网络。该器件输入vp-p最大值为20 v，最大延迟时光60 ns。采样保持电路采纳lf398，该器件输入vp-p最大值36v，满足测量需求。ad转换器采纳ad574a，该器件输入电压为+10 v，采样位数为12位。采样数据选用带符号的二进制表示，最高位为符号位，后11位为数据位，采样速度达35s。ad574a可调整参考电压，提高测量精度。经ad转换后的数据经74ls374锁存后输入mcu举行计算。mcu选用at89c51，内带4kb片内rom，时钟选用1105

4、92 mhz，可满足计算需求。时光参数采纳hi1380串行时钟记录，该器件是带有秒、分、时、月、年的串行时钟保持器件，通过mcu操作该器件，可正确猎取时光参数，用来统计电压信息。电压的统计信息保存在存储器件内，便利调经验史信息。仪表用法24c64器件保存信息，该器件通过i2c完成操作，其容量为64 kb，可满足记录两个月历史信息的需求。显示部分用法16t202daj型vfd模块，该模块可用于字符操作，适合于仪表显示。数据线挑选4位操作方式，通过mcu控制显示时光、电压信息及历史信息。通过3个按键对mcu操作，可完成修改时光、调用历史信息等操作。接口用法sp490器件构建，该器件为全双工的rs-

5、485电平，通过与mcu的串口衔接，可被pc机操作，从而实现仪表的远程操作、集中监控等功能。23 系统线路布局图2为系统线路布局暗示图。板按信号流程布局，信号由机箱后面板输入，经过电压采样、模拟开关、采样保持和ad转换后将输入的模拟信号变为数字信号。图2中的虚线部分是。a/d转换后的数字信号输入mcu处理，mcu控制时钟、存储器件、显示模块操作和接口电路部分为纯数字电路。仪表与pc机接口在机箱后面板，而显示及键盘操作在机箱前面板。要特殊注重对电源的处理，数字电路的电源会干扰模拟电路，从而使测量误差增大。模拟电源均增强了和滤波，信号地和电源地分开，衔接时用电感滤波。通过pcb板的合理布局及电源电

6、路的特殊处理，可降低电源和信号干扰，削减测量误差。3 系统软件设计囫囵系统软件设计流程3所示。由离散化公式可知，按照一个周期内不同时刻的电压采样值及采样点数可计算出电压的有效值。按照周期t，挑选适当的采样次数n，以确定采样时光间隔。因为at89c51的主频为11059 2mhz和ad574的转换速度为35s，并考虑到电力参数精度要求，采样周期定为3125s，即每个周期内采样64点。另外，阻抗匹配网络的输入电压与输出电压比为所以阻抗匹配网络输出端的电压为：式中，un为第n时刻的瞬时采样电压。则所测电压为：按照式(3)，可计算出被测信号电压，从而可统计出天天的电压合格时光。4 结束语该系统是基于沟通采样设计的电力参数监测仪器。通过容易转变，测量、功率等电网参数，全部结果可