專利名稱：基于arm的智能電能質(zhì)量分析裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種應(yīng)用于電力系統(tǒng)中的檢測裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代社會中，電能是一種最為廣泛使用的能源，其應(yīng)用程度是一個(gè)國家發(fā)展水平的主要標(biāo)志之一。隨著科學(xué)技術(shù)和國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，各行各業(yè)對電力系統(tǒng)供電質(zhì)量的要求越來越高。同時(shí)，現(xiàn)代電力電子技術(shù)的廣泛應(yīng)用造成電能污染日趨嚴(yán)重，大量電力電子器件和非線性設(shè)備涌入各工業(yè)領(lǐng)域，使電力系統(tǒng)的電能質(zhì)量受到嚴(yán)重影響和威脅。公用電網(wǎng)供電質(zhì)量的日益惡化，甚至發(fā)生因諧波干擾而引發(fā)的安全事故，嚴(yán)重地威脅著電力系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定運(yùn)行，同時(shí)對用戶用電設(shè)備的正常工作和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的持續(xù)高效產(chǎn)生十分不利的影響。為保護(hù)電力系統(tǒng)安全和用戶的用電安全，迫切需要對電能質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)測和分析，以提供整改方案、加強(qiáng)防范措施、限制強(qiáng)干擾源，例如諧波源等，從而保護(hù)電力系統(tǒng)的安全、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，并保護(hù)電力用戶的合法權(quán)益。但是現(xiàn)有技術(shù)中目前還沒有十分適合的設(shè)備能夠完成這種監(jiān)測和分析工作。目前電能質(zhì)量監(jiān)測設(shè)備主要存在以下一些不足①由于采用各種計(jì)算機(jī)作為現(xiàn)場監(jiān)測分析工具，導(dǎo)致設(shè)備成本偏高設(shè)備配置的靈活性、通用性差，往往只能用于特定的操作環(huán)境；③遠(yuǎn)程通信能力有限，不易實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控、數(shù)據(jù)共享和長期評估及預(yù)測；④對干擾的分類和故障的辨識能力有限，不具備智能分析功能，不能提供給用戶可直接用于決策的信息；⑤實(shí)時(shí)性差，時(shí)頻分析手段落后，不具備對瞬時(shí)擾動和暫態(tài)諧波的跟蹤和捕獲能力；⑥現(xiàn)場設(shè)備不具備實(shí)時(shí)分析能力，大量采樣數(shù)據(jù)都要傳送給專門的分析工具去處理，導(dǎo)致對現(xiàn)場設(shè)備的存儲容量要求很大。
發(fā)明內(nèi)容為了解決背景技術(shù)中所提到的技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供一種基于ARM的智能電能質(zhì)量分析裝置，利用本種裝置可以實(shí)現(xiàn)對基本參數(shù)的測量，具有測量準(zhǔn)確及時(shí)，可有效保證電能質(zhì)量的特點(diǎn)。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是該種基于ARM的智能電能質(zhì)量分析裝置，包括電壓互感器、電流互感器、TFT顯示電路、觸摸控制電路以及觸摸屏，其特征在于所述裝置還包括一個(gè)模擬量輸入及信號調(diào)理電路和一個(gè)STM32F103VET6微處理器；所述電壓互感器的電壓模擬信號輸出端和電流互感器的電流模擬信號輸出端分別連接至所述模擬量輸入及信號調(diào)理電路的對應(yīng)模擬量信號輸入端，所述模擬量輸入及信號調(diào)理電路的電壓采樣信號輸出端和電流采樣信號輸出端分別對應(yīng)連接至所述STM32F103VET6微處理器的PCO端口和PCl端口，所述模擬量輸入及信號調(diào)理電路的電壓調(diào)理信號輸出端和電流調(diào)理信號輸出端分別對應(yīng)連接至所述STM32F103VET6微處理器的PC3端口和PC4端口 ；所述觸摸控制電路的控制信號輸出端連接至所述STM32F103VET6微處理器的控制指令輸入端，所述STM32F103VET6微處理器的顯示信號輸出端連接至TFT顯示電路的信號輸入端。[0006]本實(shí)用新型具有如下有益效果利用該種裝置可以實(shí)現(xiàn)對基本參數(shù)的測量，包括電壓有效值V、電流有效值I、視在功率S、有功功率P、無功功率Q、功率因數(shù)COS Φ和頻率f，能夠按照國際IEC標(biāo)準(zhǔn)來診斷電能質(zhì)量，從而用于常規(guī)電力系統(tǒng)的維護(hù)，預(yù)防事故發(fā)生。使用本種電能質(zhì)量分析裝置后，可以利用本裝置中包含的嵌入式系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)與傳統(tǒng)儀器儀表相結(jié)合，從而減少了該領(lǐng)域中傳統(tǒng)儀表內(nèi)的大部分硬件電路。另外，還可以實(shí)現(xiàn)以下幾方面功能①利用功能強(qiáng)大的嵌入式微處理器，可提高運(yùn)算速度(1000次每秒)與測量精度(12位A/D)。②利用軟件可以做出非常友好的人機(jī)界面，大大增強(qiáng)可操作性，培訓(xùn)操作員幾乎不需要增加額外成本。③可以隨心所欲地增加功能，而幾乎不需要改動硬件部分，易于升級，可擴(kuò)展性好。④外圍電路簡單，對元器件參數(shù)一致性要求不高，便于大規(guī)模生產(chǎn)。


圖I是本實(shí)用新型的組成原理圖。圖2是本實(shí)用新型所述電流互感器的電路圖。圖3是本實(shí)用新型所述電壓互感器的電路圖。圖4是本實(shí)用新型所述模擬量輸入及信號調(diào)理電路中信號調(diào)理電路的電路圖。圖5是本實(shí)用新型所述STM32F103VET6微處理器及外設(shè)的電路圖。圖6是本實(shí)用新型所述TFT顯示電路的電路圖。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明由圖I至圖6所示，該種基于ARM的智能電能質(zhì)量分析裝置，包括電壓互感器、電流互感器、TFT顯示電路、觸摸控制電路以及觸摸屏，其獨(dú)特之處在于所述裝置還包括一個(gè)模擬量輸入及信號調(diào)理電路和一個(gè)STM32F103VET6微處理器，即意法半導(dǎo)體生產(chǎn)的基于ARM Cortex M3的32位微處理器，這種STM32芯片，內(nèi)部集成12位ADC，是一種逐次逼近型模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，具有18個(gè)通道，可測量16個(gè)外部和2個(gè)內(nèi)部信號源，ADC系統(tǒng)各通道的A/D轉(zhuǎn)換可以單次、連續(xù)、掃描或間斷模式執(zhí)行。具體結(jié)合關(guān)系為所述電壓互感器的電壓模擬信號輸出端和電流互感器的電流模擬信號輸出端分別連接至所述模擬量輸入及信號調(diào)理電路的對應(yīng)模擬量信號輸入端，所述模擬量輸入及信號調(diào)理電路的電壓采樣信號輸出端和電流采樣信號輸出端分別對應(yīng)連接至所述STM32F103VET6微處理器的PCO端口和PCl端口，所述模擬量輸入及信號調(diào)理電路的電壓調(diào)理信號輸出端和電流調(diào)理信號輸出端分別對應(yīng)連接至所述STM32F103VET6微處理器的PC3端口和PC4端口 ；所述觸摸控制電路的控制信號輸出端連接至所述STM32F103VET6微處理器的控制指令輸入端，所述STM32F103VET6微處理器的顯示信號輸出端連接至TFT顯示電路的信號輸入端。具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，還要注意以下方面由于需要測量到50次諧波，即需要測得的信號的最高頻率為50X50Hz=2. 5kHz，所以所選用的互感器必須在信號最高諧波頻率范圍內(nèi)保證其測量精度，信號頻率范圍為20Hz 20kHz。此外，由于輸入的電壓信號要經(jīng)過限流電阻變成O 2mA的電流信號進(jìn)入電壓互感器，輸入電流的精度直接受限流電阻的影響，采用溫度系數(shù)優(yōu)于50ppm即百萬分之五十的精密電阻，可以保證在電阻溫度上升時(shí)，其阻值漂移很小，對精度的影響也很微小。在使用電流互感器時(shí)，次級回路嚴(yán)禁開路。因?yàn)槿绻渭夐_路，可能在次級感應(yīng)出很高的電動勢而損壞儀器。同時(shí)電流互感器的輸入端不可以短路，否則一次端電流急劇增加，使電流互感器工作在磁化曲線的非線性部分，這樣電流誤差會增加。使用時(shí)，先通過電壓互感器、電流互感器對被測電壓與被測電流進(jìn)行采集，再將采集到的信號調(diào)理，然后將已被調(diào)理的信號A/D轉(zhuǎn)化，用全數(shù)字方式處理測得的數(shù)據(jù)，求得被測電壓、電流的有效值、有功功率、無功功率、視在功率、功率因數(shù)、工頻頻率、諧波成分、諧波含有率等，從而實(shí)現(xiàn)對電能質(zhì)量進(jìn)行分析。本裝置利用功能強(qiáng)大的嵌入式微處理器，大大提高了運(yùn)算速度與測量精度；利用軟件可以做出非常友好的人機(jī)界面，大大增強(qiáng)可操作性，培訓(xùn)操作員幾乎不需要增加額外成本。可以隨心所欲地增加功能，而幾乎不需要改動硬件部分，易于升級，可擴(kuò)展性好；外圍電路簡單，對元器件參數(shù)一致性要求不高，便于大規(guī)模生產(chǎn)?！?br> 權(quán)利要求1.一種基于ARM的智能電能質(zhì)量分析裝置，包括電壓互感器、電流互感器、 TFT顯示電路、觸摸控制電路以及觸摸屏，其特征在于所述裝置還包括一個(gè)模擬量輸入及信號調(diào)理電路和一個(gè)STM32F103VET6微處理器；所述電壓互感器的電壓模擬信號輸出端和電流互感器的電流模擬信號輸出端分別連接至所述模擬量輸入及信號調(diào)理電路的對應(yīng)模擬量信號輸入端，所 述模擬量輸入及信號調(diào)理電路的電壓采樣信號輸出端和電流采樣信號輸出端分別對應(yīng)連接至所述STM32F103VET6微處理器的PCO端口和PCl端口，所述模擬量輸入及信號調(diào)理電路的電壓調(diào)理信號輸出端和電流調(diào)理信號輸出端分別對應(yīng)連接至所述STM32F103VET6微處理器的PC3 端口和PC4端口 ；所述觸摸控制電路的控制信號輸出端連接至所述STM32F103VET6微處理器的控制指令輸入端，所述STM32F103VET6微處理器的顯示信號輸出端連接至TFT顯示電路的信號輸入端。
專利摘要一種基于ARM的智能電能質(zhì)量分析裝置。主要解決現(xiàn)有技術(shù)中沒有此類裝置的問題。其特征在于所述裝置還包括模擬量輸入及信號調(diào)理電路和TM32F103VET6微處理器；電壓互感器、電流互感器的信號輸出端分別連接至對應(yīng)模擬量信號輸入端，模擬量輸入及信號調(diào)理電路的電壓、電流采樣信號輸出端分別對應(yīng)連接至微處理器的PC0端口和PC1端口，電壓調(diào)理信號輸出端和電流調(diào)理信號輸出端分別對應(yīng)連接至微處理器的PC3端口和PC4端口；觸摸控制電路的控制信號輸出端連接至微處理器的控制指令輸入端，微處理器的顯示信號輸出端連接至TFT顯示電路的信號輸入端。利用本種裝置可以實(shí)現(xiàn)對基本參數(shù)的測量，具有測量準(zhǔn)確及時(shí)，可有效保證電能質(zhì)量的特點(diǎn)。
文檔編號G01R21/00GK202649361SQ201220358370
公開日2013年1月2日 申請日期2012年7月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月24日
發(fā)明者張彥生, 劉遠(yuǎn)紅, 姜寅令, 王冬梅, 路敬祎, 楊莉 申請人:東北石油大學(xué)