電力系統(tǒng)中電網(wǎng)電壓的測量與監(jiān)控影響電網(wǎng)系統(tǒng)調(diào)節(jié)和自動化管理。為實時監(jiān)控電網(wǎng)電壓，采用由微處理器控制的數(shù)字式測量儀表。在數(shù)字式測量初期，電網(wǎng)電壓測量大多采用整流后的直流量，但其測量精度直接受整流電路影響;整流電路參數(shù)調(diào)整困難，受波形因素影響較大;而交流采樣是按照一定規(guī)律采集被測信號的瞬時值，再用一定的數(shù)值計算法求得被測量的值。交流采樣取決于測量精度和測量速度。這里介紹一種基于交流采樣的電網(wǎng)電壓智能監(jiān)測硬件和軟件設(shè)計，可直觀準確地反映電力系統(tǒng)的電能質(zhì)量。

　　2 系統(tǒng)硬件設(shè)計

　　2.1 系統(tǒng)硬件構(gòu)架

　　系統(tǒng)硬件電路由3部分組成：數(shù)據(jù)采集、單片機系統(tǒng)和接口，硬件框圖如圖1所示。

　　被測三相電壓分別加到取樣電路的輸入端，信號按比例變換后，再經(jīng)阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)，由16選1多插件電感企業(yè)路模擬開關(guān)，采樣保持電路加到A/D轉(zhuǎn)換的輸入端。A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)經(jīng)鎖存后輸入MCU，再由運算判斷被測電壓是否合格。同時，可將測量結(jié)果計入存儲器件。MCU通過對時鐘的電感制造商操作，可實時將時間及測量結(jié)果顯示在VFD上，通過鍵盤調(diào)整時鐘。因系統(tǒng)中有存儲器件，可將歷史數(shù)據(jù)調(diào)出，在VFD顯示?？蓪y量儀通過PC機接口與微機連接，在微機上集中操作、監(jiān)控儀表。

　　2.2 系統(tǒng)電路設(shè)計

　　該儀表設(shè)計測量范圍為90～110 V，因此峰值電壓為通過匹配網(wǎng)絡(luò)，峰值電壓變?yōu)樗?，選取耦合電感線圈的初級與次級比為12：1，匹配網(wǎng)絡(luò)的輸出電壓則為-10～+10 V。

　　采用輪詢方式設(shè)計，選用模擬多路開關(guān)器件CD4067B,分別選通3路被測電壓，通過同一測量電路分別測量3路。CD40-67B的輸入阻抗為50 Ω，其輸入端必須加匹配網(wǎng)絡(luò)。該器件輸入VP-P最大值為20 V，最大延遲時間60ns。采樣保持電路采用LF398，該器件輸入VP-P最大值36V，滿足測量需求。A/D轉(zhuǎn)換器采用AD574A，該器件輸入電壓為+10 V，采樣位數(shù)為12位。采樣數(shù)據(jù)選用帶符號的二進制表示，最高位為符號位，后11位為數(shù)據(jù)位，采樣速度達35μs。AD574A模壓電感生產(chǎn)可調(diào)節(jié)參考電壓，提高測量精度。經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)經(jīng)74LS374鎖存后輸入MCU進行計算。MCU選用AT89C51，內(nèi)帶4KB片內(nèi)ROM，時鐘選用11.0592 MHz，可滿足計算需求。

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