基于ARM的單相電力計量裝置現(xiàn)場監(jiān)測儀實現(xiàn)
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1.4 綜合誤差、電能表誤差及互感器誤差的計算
綜 合誤差是指計量裝置實際計量的電能與裝置讀數(shù)之間的誤差。裝置讀數(shù)是電表讀數(shù)與計量裝置給定互感器變比的乘積。因此，綜合誤差中包含了電表誤差及互感器誤 差的影響。也就是說，如果互感器或電表被人為調(diào)整就會導(dǎo)致綜合計量的誤差出現(xiàn)，就有可能是盜電。而當(dāng)出現(xiàn)綜合誤差時，還需再確定電表誤差及互感器誤差，并 采取有針對性的治理措施。設(shè)一次回路電壓為U，電流為I1，而在設(shè)定圈數(shù)對應(yīng)時間T內(nèi)的ADE7753的高頻脈沖輸出CF1正比于實際電能，即有實際計量 電能：
Ez1=UIlT=k×CF1 (1)
該綜合計量裝置的互感器變比為Hs；設(shè)定圈數(shù)為N；表常數(shù)為B(這三個參數(shù)應(yīng)在測量進行前由操作人員預(yù)先輸入)，則有被測裝置讀數(shù)應(yīng)為：
Es=HsN／B (2)
因此，綜合誤差Ce可由Ez與Es算出：
Ce=(Es-Ez1)／Ez×100％ (3)
互感器誤差由實際互感比(測量得到的一次、二次電流之比I1／I2)與預(yù)置互感比Hs得出。
He=(HS-I1／I2)／(I1／I2)×100％(4)
電表誤差由設(shè)定圈數(shù)對應(yīng)的電能N／B及二次回路ADE7753輸出的CF2對應(yīng)的電能Ez2得出：
Be=(Ez2—N／B)／Ez2×100％ (5)
2 系統(tǒng)實現(xiàn)
2.1 人機交互界面
人機交互界面由操作鍵盤和65 k真彩色液晶顯示模塊組成，由ARM控制。鍵盤用于參數(shù)輸入及控制。
需要輸入的參數(shù)有校驗圈數(shù)N、表脈沖常數(shù)或千瓦時盤轉(zhuǎn)數(shù)B和被測計量裝置給定互感比H等?？刂奇I包括啟動、復(fù)位、手／自動模式、打印以及翻頁、選擇等。采取4×4矩陣鍵盤完成0～9數(shù)字及控制鍵。
彩色LCD顯示模塊主要完成開機動畫、測量結(jié)果列表及曲線顯示、電子說明書、幻燈圖片顯示等。TFT液晶顯示模塊選用4.3英寸寬屏TFT LCD，分辨率為480×272。系統(tǒng)配置32 MB字庫及96 MB存儲空間，可以滿足圖片、動畫及文本顯示的需求。
2.2 檢測電路
2.2.1 電壓、電流信號采樣電路
相 電壓為175～240 V，但這樣大的電壓不能直接送給ADE7753進行A／D轉(zhuǎn)換。通過2個2 MΩ和1個6.2 kΩ的固定電阻及1個2 kΩ電位器分壓，得到400 mV左右的電壓采樣信號。而來自互感器的信號是電流形式的，需要經(jīng)過200 Ω的電位器轉(zhuǎn)換為電壓形式的信號送人ADE7753的電流測量通道。為了將來自電力線的信號與ADE7753進行適當(dāng)?shù)母綦x，在電壓電流采樣信號之間選用 OP07運放組成電壓跟隨器電路。
2.2.2 脈沖信號調(diào)理電路
來自光電采樣器或電子式電能表的脈沖需要進行信號整形轉(zhuǎn)換隔離后，再送給ARM的外部中斷輸入。采用NPN三極管進行開關(guān)量的變換即可。
2.2.3 基于ADE7753的電能參數(shù)測量
ADE7753 是ADI一款最新的功能先進數(shù)字電度表芯片，這是一種帶串行接口和脈沖輸出的高精度有功和視在能量計量的集成電路。它集成了二階∑-△ADCs、1個數(shù)字 積分器(在CHl上)、1個參考電壓源，1個溫度傳感器，能對電壓、電流有效值(RMS)計算，有功、無功和視在能量的測量。實際上ADE7753是1個 電能計量片上系統(tǒng)(SOC)的芯片。
ADE7753電路將采樣的電流和電壓模擬信號數(shù)字化，電流通道中高通濾波器(HPF)濾掉了輸人信 號中的直流成分，通過數(shù)字積分器還原成電流信號。電壓信號送入電壓通道，經(jīng)模／數(shù)轉(zhuǎn)換和相位校正后與調(diào)理過的電流信號相乘即可得到視在功率。電壓和電流的 有效值相乘獲得有功功率。有功功率信號通過數(shù)／頻轉(zhuǎn)換由CF腳輸出，同時與電壓信號、電流信號、視在功率信號一起送入ADE7753的寄存器，與串行接口 經(jīng)DOUT腳輸出并連接到ARM的I／O口。ARM通過兩個片選信號選擇實現(xiàn)對一次、二次回路的ADE7753測量數(shù)據(jù)查詢與采集。值得注意的 是，ADE7753的電流通道輸出數(shù)據(jù)較電壓通道更穩(wěn)定。這點可以從圖2中ADE7753的測量流程可看出，其電流通道中多了HPF環(huán)節(jié)和數(shù)字積分器環(huán) 節(jié)。因此，在對一次回路測量時將電壓信號加在第1個ADE7753的電壓通道，而將二次回路的電壓信號加在第2個ADE7753的電流通道。實際上，由于 一次、二次回路的電壓都是相電壓220 V，這樣取第2個7753電流通道的輸出值作為相電壓的測量值會更加精確。可看出，選用2片ADE7753實施單相電力計量裝置的監(jiān)測，不僅可以同時測出 一次、二次回路各項參數(shù)，且可獲得更高的精度。這對提高儀表整體的精度等級是很有意義的。
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