专利名称：基于arm的智能电能质量分析装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种应用于电力系统中的检测装置。
背景技术：
现代社会中，电能是一种最为广泛使用的能源，其应用程度是一个国家发展水平的主要标志之一。随着科学技术和国民经济的发展，各行各业对电力系统供电质量的要求越来越高。同时，现代电力电子技术的广泛应用造成电能污染日趋严重，大量电力电子器件和非线性设备涌入各工业领域，使电力系统的电能质量受到严重影响和威胁。公用电网供电质量的日益恶化，甚至发生因谐波干扰而引发的安全事故，严重地威胁着电力系统的安全和稳定运行，同时对用户用电设备的正常工作和工农业生产的持续高效产生十分不利的影响。为保护电力系统安全和用户的用电安全，迫切需要对电能质量进行监测和分析，以提供整改方案、加强防范措施、限制强干扰源，例如谐波源等，从而保护电力系统的安全、可靠、经济运行，并保护电力用户的合法权益。但是现有技术中目前还没有十分适合的设备能够完成这种监测和分析工作。目前电能质量监测设备主要存在以下一些不足①由于采用各种计算机作为现场监测分析工具，导致设备成本偏高设备配置的灵活性、通用性差，往往只能用于特定的操作环境；③远程通信能力有限，不易实现远程监控、数据共享和长期评估及预测；④对干扰的分类和故障的辨识能力有限，不具备智能分析功能，不能提供给用户可直接用于决策的信息；⑤实时性差，时频分析手段落后，不具备对瞬时扰动和暂态谐波的跟踪和捕获能力；⑥现场设备不具备实时分析能力，大量采样数据都要传送给专门的分析工具去处理，导致对现场设备的存储容量要求很大。
发明内容为了解决背景技术中所提到的技术问题，本实用新型提供一种基于ARM的智能电能质量分析装置，利用本种装置可以实现对基本参数的测量，具有测量准确及时，可有效保证电能质量的特点。本实用新型的技术方案是该种基于ARM的智能电能质量分析装置，包括电压互感器、电流互感器、TFT显示电路、触摸控制电路以及触摸屏，其特征在于所述装置还包括一个模拟量输入及信号调理电路和一个STM32F103VET6微处理器；所述电压互感器的电压模拟信号输出端和电流互感器的电流模拟信号输出端分别连接至所述模拟量输入及信号调理电路的对应模拟量信号输入端，所述模拟量输入及信号调理电路的电压采样信号输出端和电流采样信号输出端分别对应连接至所述STM32F103VET6微处理器的PCO端口和PCl端口，所述模拟量输入及信号调理电路的电压调理信号输出端和电流调理信号输出端分别对应连接至所述STM32F103VET6微处理器的PC3端口和PC4端口 ；所述触摸控制电路的控制信号输出端连接至所述STM32F103VET6微处理器的控制指令输入端，所述STM32F103VET6微处理器的显示信号输出端连接至TFT显示电路的信号输入端。[0006]本实用新型具有如下有益效果利用该种装置可以实现对基本参数的测量，包括电压有效值V、电流有效值I、视在功率S、有功功率P、无功功率Q、功率因数COS Φ和频率f，能够按照国际IEC标准来诊断电能质量，从而用于常规电力系统的维护，预防事故发生。使用本种电能质量分析装置后，可以利用本装置中包含的嵌入式系统实现与传统仪器仪表相结合，从而减少了该领域中传统仪表内的大部分硬件电路。另外，还可以实现以下几方面功能①利用功能强大的嵌入式微处理器，可提高运算速度(1000次每秒)与测量精度(12位A/D)。②利用软件可以做出非常友好的人机界面，大大增强可操作性，培训操作员几乎不需要增加额外成本。③可以随心所欲地增加功能，而几乎不需要改动硬件部分，易于升级，可扩展性好。④外围电路简单，对元器件参数一致性要求不高，便于大规模生产。
图I是本实用新型的组成原理图。图2是本实用新型所述电流互感器的电路图。图3是本实用新型所述电压互感器的电路图。图4是本实用新型所述模拟量输入及信号调理电路中信号调理电路的电路图。图5是本实用新型所述STM32F103VET6微处理器及外设的电路图。图6是本实用新型所述TFT显示电路的电路图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步说明由图I至图6所示，该种基于ARM的智能电能质量分析装置，包括电压互感器、电流互感器、TFT显示电路、触摸控制电路以及触摸屏，其独特之处在于所述装置还包括一个模拟量输入及信号调理电路和一个STM32F103VET6微处理器，即意法半导体生产的基于ARM Cortex M3的32位微处理器，这种STM32芯片，内部集成12位ADC，是一种逐次逼近型模拟数字转换器，具有18个通道，可测量16个外部和2个内部信号源，ADC系统各通道的A/D转换可以单次、连续、扫描或间断模式执行。具体结合关系为所述电压互感器的电压模拟信号输出端和电流互感器的电流模拟信号输出端分别连接至所述模拟量输入及信号调理电路的对应模拟量信号输入端，所述模拟量输入及信号调理电路的电压采样信号输出端和电流采样信号输出端分别对应连接至所述STM32F103VET6微处理器的PCO端口和PCl端口，所述模拟量输入及信号调理电路的电压调理信号输出端和电流调理信号输出端分别对应连接至所述STM32F103VET6微处理器的PC3端口和PC4端口 ；所述触摸控制电路的控制信号输出端连接至所述STM32F103VET6微处理器的控制指令输入端，所述STM32F103VET6微处理器的显示信号输出端连接至TFT显示电路的信号输入端。具体实现时，还要注意以下方面由于需要测量到50次谐波，即需要测得的信号的最高频率为50X50Hz=2. 5kHz，所以所选用的互感器必须在信号最高谐波频率范围内保证其测量精度，信号频率范围为20Hz 20kHz。此外，由于输入的电压信号要经过限流电阻变成O 2mA的电流信号进入电压互感器，输入电流的精度直接受限流电阻的影响，采用温度系数优于50ppm即百万分之五十的精密电阻，可以保证在电阻温度上升时，其阻值漂移很�。跃鹊挠跋煲埠芪⑿�。在使用电流互感器时，次级回路严禁开路。因为如果次级开路，可能在次级感应出很高的电动势而损坏仪器。同时电流互感器的输入端不可以短路，否则一次端电流急剧增加，使电流互感器工作在磁化曲线的非线性部分，这样电流误差会增加。使用时，先通过电压互感器、电流互感器对被测电压与被测电流进行采集，再将采集到的信号调理，然后将已被调理的信号A/D转化，用全数字方式处理测得的数据，求得被测电压、电流的有效值、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数、工频频率、谐波成分、谐波含有率等，从而实现对电能质量进行分析。本装置利用功能强大的嵌入式微处理器，大大提高了运算速度与测量精度；利用软件可以做出非常友好的人机界面，大大增强可操作性，培训操作员几乎不需要增加额外成本。可以随心所欲地增加功能，而几乎不需要改动硬件部分，易于升级，可扩展性好；外围电路简单，对元器件参数一致性要求不高，便于大规模生产。·
权利要求1.一种基于ARM的智能电能质量分析装置，包括电压互感器、电流互感器、 TFT显示电路、触摸控制电路以及触摸屏，其特征在于所述装置还包括一个模拟量输入及信号调理电路和一个STM32F103VET6微处理器；所述电压互感器的电压模拟信号输出端和电流互感器的电流模拟信号输出端分别连接至所述模拟量输入及信号调理电路的对应模拟量信号输入端，所 述模拟量输入及信号调理电路的电压采样信号输出端和电流采样信号输出端分别对应连接至所述STM32F103VET6微处理器的PCO端口和PCl端口，所述模拟量输入及信号调理电路的电压调理信号输出端和电流调理信号输出端分别对应连接至所述STM32F103VET6微处理器的PC3 端口和PC4端口 ；所述触摸控制电路的控制信号输出端连接至所述STM32F103VET6微处理器的控制指令输入端，所述STM32F103VET6微处理器的显示信号输出端连接至TFT显示电路的信号输入端。
专利摘要一种基于ARM的智能电能质量分析装置。主要解决现有技术中没有此类装置的问题。其特征在于所述装置还包括模拟量输入及信号调理电路和TM32F103VET6微处理器；电压互感器、电流互感器的信号输出端分别连接至对应模拟量信号输入端，模拟量输入及信号调理电路的电压、电流采样信号输出端分别对应连接至微处理器的PC0端口和PC1端口，电压调理信号输出端和电流调理信号输出端分别对应连接至微处理器的PC3端口和PC4端口；触摸控制电路的控制信号输出端连接至微处理器的控制指令输入端，微处理器的显示信号输出端连接至TFT显示电路的信号输入端。利用本种装置可以实现对基本参数的测量，具有测量准确及时，可有效保证电能质量的特点。
文档编号G01R21/00GK202649361SQ201220358370
公开日2013年1月2日 申请日期2012年7月24日 优先权日2012年7月24日
发明者张彦生, 刘远红, 姜寅令, 王冬梅, 路敬祎, 杨莉 申请人:东北石油大学
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