电力监控系统智能测控仪表的研究与设计

作者：张天鹏于江涛王虎森时间：2014-07-25来源：电子产品世界收藏

编者按：在分析电力监控系统的层次结构和各层特点的基础上，结合智能测控仪表的功能特点，提出了一种基于ARM微处理器MB9BF618的智能测控仪表设计方法，介绍了智能测控仪表的基本结构、硬件配置和接线方法。经测试，该智能测控仪表的电压、电流、频率和功率因数的测量误差为0.2%，有功功率和无功功率的测量误差为0.5%，较好地满足了电力监控系统对测量仪表的性能要求。该智能测控仪表具有功能完善、运行可靠、维护方便、可扩充性好等特点，具有一定的应用价值。

　　2.1 智能测控仪表的基本结构

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/256092.htm

　　智能测控仪表的基本结构由输入模块、数据处理模块和输出模块三部分构成，其结构框图如图2所示^[6]。输入模块主要包括互感器接口电路、开关量输入接口电路，主要用于采集交流电压信号、交流电流信号、频率信号以及负荷开关位置、低压断路器位置、熔断器熔断状态等状态信号。数据处理模块主要由微处理器、测量芯片、数据存储器、晶振电路和复位电路等构成，主要起输入信号采集、电气量计算、逻辑控制、故障信息处理等作用。输出模块主要由通信接口、开关量输出接口和显示接口等构成，主要起数据通信、输出控制、数据和状态显示等作用^[7]。

　　2.2 智能测控仪表的硬件电路设计

　　在设计电路时，微处理器选用富士通微电子(编者注：相关业务部门在2013年8月已被Spansion收购)Cortex-M3家族的32位处理器MB9BF618;三相电压、三相电流、频率、功率因数等电力参数的测量使用测量芯片ATT7022D;数据通信可采用RS485总线通信方式或者以太网通信方式，其中RS485总线接口使用RSM485D芯片实现，以太网通信接口使用以太网控制器ENC28J60和RJ45插座HR911102A实现;输出控制电路采用启动继电器闭锁形式;显示电路使用液晶显示屏实现^[8]。

　　2.2.1 输入信号测量电路设计

　　在设计测量电路时，假定输入电压的额定值为220V，输入电流的额定值是5A，输入电压信号先经过一个110kΩ电阻，将其变换为-2mA~2mA的电流信号，然后使用2mA/2mA电流互感器进行采样，输入电流直接使用5A/5mA的电流互感器进行采样，采样后的信号经过调理电路后，送给ATT7022D的差分信号输入端，所设计的测量电路如图3所示。图3中的UAP、UAN为输入电压UA经采样和信号调理后的差分输出端子，同理输入电压UB的差分输出端为UBP和UBN，输入电压UC的差分输出端为UCP和UCN;IAP、IAN为输入电流IA经采样和信号调理后的差分输出端子，同理输入电流IB的差分输出端为IBP和IBN，输入电流IC的差分输出端为ICP和ICN。