一种便携式电力参数监测仪

1、一种便携式电力参数监测仪        摘要：介绍以PIC16F877微控制器为核心的便携式电力参数监测仪的硬件结构、工作原理与软件流程。关键词：微控制器；电力参数；监测1仪器的构成与工作原理11仪器的构成图1为仪器的原理框图。仪器由传感器、低通滤波、采样保持、信号调理（含整形电路）、鉴相电路、PIC16F877微控制器系统、LCD显示以及操作键等部分组成。图中，被测交流电压、电流信号经过传感器隔离变换后，变成55V的测量信号，经低通滤波，滤除信号中的高频干扰分量。根据同步采样定理，PIC16F877微控制器产生同

2、一采样脉冲信号控制各采样保持器，实现对多路信号的同步采样，并将此采样信号送PIC16F877内部集成的10位AD转换器，经过数 据分析处理，保存、打印和显示测量结果。为增加信号过零点的变化率，提高电路的抗干扰能力，传感器输出的信号须经调理电路进行限幅放大、整形得到标准的方波信号。三路方波信号送PIC16F877微控制器，可实现被测信号的周期测量。两路方波信号经过鉴相电路后，可得到与相位相关的脉冲信号，求出两路信号的相位差值。12仪器的工作原理 （1）电压、电流测量 在一个周期内对电压、电流连续采样，对得到的N个采样数据分别计算出电压U、电流I的有效值：式中，uk和ik分别为电压和电流的第k次采

3、样值。（2）相位、功率测量相位的测量采用过零鉴相法，即对两路同频信号进行限幅放大、整形，通过记录同向过零点时间差内的脉冲数，计算出两路信号的相位差ø：式中，T为被测信号的周期，t为两路信号过零点时间差值，Ts为采样周期，n为记录的采样脉冲数值。求得相电压和电流的相位差ø，则功率因数为cosø。利用电压和电流的有效值则可计算出有功功率PUIcosø，无功功率QUIsinø和视在功率SUI。（3）电压偏差的测量电压偏差eu为电网电压相对于额定电压的偏离程度。计算式为：式中，U为被测电压的实测值，UN为额定电压值。（4）频率偏差的测量电网频率的测量计

4、算通常采用测量周期的方法来实现。通过硬件检测输入信号波形的过零点，采用倍频计数的方法求出信号周期T。也可将交流采样法得到的采样数据进行数字滤波，滤出其中的基波后，通过检测波形过零点的时刻，求得相应周期T，T的倒数即为电网的频率。电网频率的偏差ef为电网的实际频率f相对于额定频率fN（50Hz）的偏离程度，用下式表示：数据处理是仪器软件设计的关键内容，图4为数据处理子程序流程图。根据读取的三相电压、三相电 流瞬时值的AD转换量，计算出对应电压和电流的有 效值及电压偏差等电力参数值。通过写控制寄存器CCP1CON的CCP1M3和CCP1M2工作模式粗选位为01，将CCPl模块设置为输入捕捉工作模式，再根据16位寄存器CCPR1抓取的定时器TMR1的累加计数值，求得被测信号的周期值。设置TMR0为计数器工作模式，并将分频比设定为11，在高速晶振X1的配合下记录TMR0的输入脉冲数，即可得到相位差计数值。然后通过查表得出相应的三相功率因数，进一步求出三相有