专利名称：一种改善无功误差的无功功率计量方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及电网监测领域，更具体地说，涉及一种改善无功误差的无功功率计量方法及装置。
背景技术：
中国实用新型专利ZL 200320123064. 8涉及一种用于全电子式电度表中的实现九十度移相的无功功率测量电路，包括接收电流通道信号的模拟/数字转换电路、降采样电路、低通滤波电路；接收电压通道信号的模拟/数字转换电路、相位补偿电路；分别接收经过低通滤波电路和相位补偿电路信号的数字乘法器、低通滤波电路、数字/频率转换电路；其特点是在降采样电路和低通滤波电路之间设置一可进行90°相移的微分单元电路；该微分单元电路包括一时钟电路、一延迟器和一减法器，该减法器的两输入端分别·与信号输入信号端和延迟器输出端连接。从而实现90°的移相和无功功率的计量；其方法简单且相移的精度高，对电网中心频率偏移不敏感，能够保证无功功率的计算精度，因此极为实用。上述实用新型专利虽然解决了无功功率的计算精度的问题，但还存在不足计量芯片CS5463作为专用的模拟/数字转换芯片，其内部集成电网频率测量单元，测量精度也很高，能达到O. 00001秒，但是它的频率值更新速度芯片出厂时固化为10秒钟，而计量芯片CS5463的无功计量功能需要准确实时的电网频率才能正常计量。在做频率影响试验时需要测量各个频率点的无功误差值，从一个频率点切换到另一个频率点后电网频率已更新，但计量芯片内部测量的频率周期未到，仍然使用用切换前的频率，这时测得的无功功率就不正确，反应在无功误差上就会出现开始有几个大误差，测得的误差是不合格的。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种利用单片机定时器测量电网频率，得到实时的电网频率，改善频率影响时的无功误差的无功功率计量方法及装置。本发明的技术方案如下一种改善无功误差的无功功率计量方法，步骤如下I)电压信号经二极管输入运算放大器，输出过零信号；2)运算放大器的输出端与单片机的中断引脚连接；3)单片机的定时器测量中断信号与中断信号间的时间间隔；4)将步骤3)的时间间隔取倒数，获得电网频率；5)输出电网频率到计量芯片，进行无功功率计量。作为优选，步骤I)的电压信号进入二极管前，经电阻网络进行降压。作为优选，所述的电阻网络包括一个以上电阻、RC并联电路；所述的电阻串联，并与二极管串联；RC并联电路一端连接在串联电阻与二极管之间，另一端接地。
作为优选，步骤4)所述的电网频率为至少一个电网的电网频率累加后求得的平均电网频率。作为优选，所述的单片机的中断口不少于待测量的电网的个数。作为优选，所述的电压为多相电压，单片机在测量多相电压的电网频率时，按预设的顺序检测各相电压，如果当前电压超过预设电压值，则测量当前相电压的电网频率，否则判断下一相电压。
作为优选，如果各相电压均低于预设电压值，则不测电网频率，采用默认电网频率。作为优选，默认电网频率为50Hz。作为优选，所述的单片机的定时器的周期为I毫秒。一种实现改善无功误差的无功功率计量方法的装置，包括运算放大器、二极管、单片机，所述的二极管与运算放大器的输入端正向连接，运算放大器的输出端与单片机的中断引脚连接。作为优选，在二极管前连接有降压电阻网络。作为优选，所述的电阻网络包括一个以上电阻、RC并联电路；所述的电阻串联，并与二极管串联；RC并联电路一端连接在串联电阻与二极管之间，另一端接地。本发明的有益效果如下本发明利用单片机定时器测量电网频率，得到实时的电网频率，改善频率影响时的无功误差。使用该方法后做无功频率影响切换时电网频率能及时更新，无功误差正常。
图I是本发明的方法流程示意图；图2是本发明的装置结构示意图；图中R1至R38是电阻，Cl至C8是电容，Dl至D3是二极管，U1、U2是运算放大器LM2902, U3是单片机，A、B、C是三相电压的A相、B相、C相。
具体实施例方式以下结合附图及实施例对本发明进行进一步的详细说明。本发明所述的一种改善无功误差的无功功率计量方法，步骤如下I)电压信号经二极管输入运算放大器，输出过零信号；2)运算放大器的输出端与单片机的中断引脚连接；3)单片机的定时器测量中断信号与中断信号间的时间间隔；4)将步骤3)的时间间隔取倒数，获得电网频率；5)输出电网频率到计量芯片，进行无功功率计量。本发明还提供一种实现改善无功误差的无功功率计量方法的装置，包括运算放大器、二极管、单片机，所述的二极管与运算放大器的输入端正向连接，运算放大器的输出端与单片机的中断引脚连接。在二极管前连接有降压电阻网络。所述的电阻网络包括一个以上电阻、RC并联电路；所述的电阻串联，并与二极管串联；RC并联电路一端连接在串联电阻与二极管之间，另一端接地。
实施例本实施例中，本发明的方法的实现，所需的硬件资源为3个中断口、I个周期为I毫秒定时器，测量三相的电网频率。当A相电压大于135V时测A相频率，否则若B相电压大于135V时测B相频率，否则若C相电压大于135V时测C相频率，若三相电压均低于135V则不测频率，默认电网频率为50Hz。一般情况下电表三相输入的电网频率是一致的，测一相即可。当电压低于135V即220V的60%电压偏低测出的频率可能不太准，则尝试测试其他相的电压。本实施例中，运算放大器为LM2902，即外围电路由二极管和集成电路LM2902组成。如图I所示，一种改善无功误差的无功功率计量方法，步骤如下SI、三相电压信号输入； S2、电压信号经电阻网络降压后通过二极管输入到LM2902输入端；S3、经二极管和LM2902输出过零点信号；电压每过一个过零点其输出端均会产生一个电平变化；S4、LM2902的输出端接到单片机的中断引脚，电压每一次过零点单片机均会中断；S5、得用单片机的定时器测量中断信号与中断信号之间的时间间隔；S6、为了得到稳定的电网频率，将多个电网频率累加起来再求平均；本实施例中，累积50个中断所需的时间，求平均50个中断所需的时间；S7、将这个时间取倒数得到电网频率；得到的频率精度能达到O. 001秒，即ΙΚΗζ，更新周期为I秒即可符合要求；S8、输出电网频率到计量芯片，进行无功功率计量。如图2所示，本实施例中，包括两片LM2902，与单片机连接后用于测量三相的电网频率。其中一片LM2902测量A相，另一片LM2902测量B相、C相。LM2902的输出端分别与单片机的中断引脚连接。LM2902的输入端分别与二极管正向连接，在二极管分别连接降压电阻网络。所述的电阻网络包括多个电阻、RC并联电路；所述的电阻串联，并且一端与二极管串联，另一端分别与各相电压输入相连。RC并联电路一端连接在串联电阻与二极管之间，另一端接地。上述实施例仅是用来说明本发明，而并非用作对本发明的限定。只要是依据本发明的技术实质，对上述实施例进行变化、变型等都将落在本发明的权利要求的范围内。
权利要求
1.一种改善无功误差的无功功率计量方法，其特征在于，步骤如下 1)电压信号经二极管输入运算放大器，输出过零信号； 2)运算放大器的输出端与单片机的中断引脚连接； 3)单片机的定时器测量中断信号与中断信号间的时间间隔； 4)将步骤3)的时间间隔取倒数，获得电网频率； 5)输出电网频率到计量芯片，进行无功功率计量。
2.根据权利要求I所述的改善无功误差的无功功率计量方法，其特征在于，步骤I)的电压信号进入二极管前，经电阻网络进行降压。
3.根据权利要求2所述的改善无功误差的无功功率计量方法，其特征在于，所述的电阻网络包括一个以上电阻、RC并联电路；所述的电阻串联，并与二极管串联；RC并联电路一端连接在串联电阻与二极管之间，另一端接地。
4.根据权利要求I所述的改善无功误差的无功功率计量方法，其特征在于，步骤4)所述的电网频率为至少一个电网的电网频率累加后求得的平均电网频率。
5.根据权利要求4所述的改善无功误差的无功功率计量方法，其特征在于，所述的单片机的中断口不少于待测量的电网的个数。
6.根据权利要求I所述的改善无功误差的无功功率计量方法，其特征在于，所述的电压为多相电压，单片机在测量多相电压的电网频率时，按预设的顺序检测各相电压，如果当前电压超过预设电压值，则测量当前相电压的电网频率，否则判断下一相电压。
7.根据权利要求6所述的改善无功误差的无功功率计量方法，其特征在于，如果各相电压均低于预设电压值，则不测电网频率，采用默认电网频率。
8.根据权利要求6所述的改善无功误差的无功功率计量方法，其特征在于，默认电网频率为50Hz。
9.根据权利要求I所述的改善无功误差的无功功率计量方法，其特征在于，所述的单片机的定时器的周期为I毫秒。
10.一种实现改善无功误差的无功功率计量方法的装置，其特征在于，包括运算放大器、二极管、单片机，所述的二极管与运算放大器的输入端正向连接，运算放大器的输出端与单片机的中断引脚连接。
11.根据权利要求10所述的实现改善无功误差的无功功率计量方法的装置，其特征在于，在二极管前连接有降压电阻网络。
12.根据权利要求10所述的实现改善无功误差的无功功率计量方法的装置，其特征在于，所述的电阻网络包括一个以上电阻、RC并联电路；所述的电阻串联，并与二极管串联；RC并联电路一端连接在串联电阻与二极管之间，另一端接地。
全文摘要
本发明涉及一种改善无功误差的无功功率计量方法及装置。步骤如下1)电压信号经二极管输入运算放大器，输出过零信号；2)运算放大器的输出端与单片机的中断引脚连接；3)单片机的定时器测量中断信号与中断信号间的时间间隔；4)将步骤3)的时间间隔取倒数，获得电网频率；5)输出电网频率到计量芯片，进行无功功率计量。本发明利用单片机定时器测量电网频率，得到实时的电网频率，改善频率影响时的无功误差。使用该方法后做无功频率影响切换时电网频率能及时更新，无功误差正常。
文档编号G01R11/52GK102890173SQ201210315438
公开日2013年1月23日 申请日期2012年8月30日 优先权日2012年8月30日
发明者陈宝盛, 曾戈弋, 许来顺, 许惠峰 申请人:漳州科能电器有限公司