一种电能质量综合测控仪的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于电网供配电技术领域，尤其设及一种电能质量综合测控仪。
【背景技术】
[0002] 目前，电能的质量检测与控制装置分别W检测装置和控制装置两种形式出现，如 电力系统故障录波仪和无功补偿装置等。随着电力系统的发展，单一功能的缺点突出明显： 一是体积大、成本高、占地面积大、安装空间受限；二是电能质量检测控制分离，检测信息不 能实时有效利用，控制效果也不能较好的反映和验证。 【实用新型内容】
[0003] 本实用新型为解决电能的质量检测与控制装置功能单一、体积大、成本高、占地面 积大、安装空间受限，电能质量检测控制分离，检测信息不能实时有效利用，控制效果也不 能较好的反映和验证的技术问题而提供一种结构简单、安装使用方便、提高工作效率的电 能质量综合测控仪。
[0004] 本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是： 阳〇化]本实用新型的电能质量综合测控仪，该电能质量综合测控仪包括：人机交互界面 模块、MCU控制模块、计量控制模块、通讯接口、电流互感器信号采集电路、电压互感器信号 采集电路、溫度检测模块、过零检测模块、SD卡接口；
[0006] 人机交互界面模块连接MCU控制模块，MCU控制模块连接计量控制模块、通讯接 口、溫度检测模块、过零检测模块和SD卡接口，计量控制模块连接电流互感器信号采集电 路和电压互感器信号采集电路。
[0007] 本实用新型还可W采用如下技术措施：
[0008] 在本实用新型中，MCU控制模块通过串行外设接口连接计量控制模块。
[0009] 进一步，MCU控制模块通过串口RS485和RS232连接通讯接口。
[0010] 进一步，MCU控制模块通过串行外设接口连接SD卡接口。
[0011] 进一步，电电压互感器信号采集电路的具体连接为：
[0012] 电感Tl连接电阻Rl和电阻R3,电阻Rl连接电容Cl和电阻R2,电阻R3连接电容 C2和电阻R4,电阻R2与电阻R4连接。
[0013] 进一步，采用电信信号电路采用差分方式的电流互感器信号采集电路。
[0014] 进一步，电流互感器信号采集电路的具体连接为：电感T2连接电阻R42和电阻 R49,电阻R46与电阻R42和电阻R49并联，电阻R42连接电阻R40、电容C38,电阻R49连接 电容C39和电阻R50,电容C39连接电容C38。
[0015] 本实用新型具有的优点和积极效果是：由于本实用新型它由数码显示或LCD显示 及LED电容状态指示配合键盘组成人机交互操作界面、RJ45端口的485通讯接口、两组电 电流信号端、一组母线电压信号端、控制信号输出端及与上位机通讯的232通讯接口组成， 控制物理量为总柜电压、总柜电流、电容柜电流、功率因数和无功功率、溫度复等；采用新型 的无功趋势潮流判断算法，特别适用于功率因数变动大的场合，动作次数少，控制精度高， 大大提高了整柜体生产效率，减少出错几率，整体提高产品质量，外形美观大方，通用仪表 尺寸安装使用方便。
【附图说明】
[0016]图1是本实用新型实施例提供的电能质量综合测控仪结构示意图； 阳017] 图中：1、人机交互界面模块；2、MCU控制模块；3、计量控制模块；4、通讯接口；5、 电流互感器信号采集电路；6、电压互感器信号采集电路；7、溫度检测模块；8、过零检测模 块；9、SD卡接口；
[0018] 图2是本实用新型实施例提供的电压互感器信号采集电路示意图；
[0019] 图3是本实用新型实施例提供的电流互感器信号采集电路示意图；
[0020] 图4是本实用新型实施例提供的有功功率、无功功率、视在功率之间的关系示意 图；
[0021] 图5是本实用新型实施例提供的提高功率因数示意图；
[0022] 图6是本实用新型实施例提供的降低输电线路及变压器的损耗示意图；
[0023]图7是本实用新型实施例提供的电能质量综合测控仪的工作流程图。
【具体实施方式】
[0024] 为能进一步了解本实用新型的
【发明内容】
、特点及功效，兹例举W下实施例，并配合 附图详细说明如下：本实用新型所用到的软件模块都属于已知模块，在购买硬件模块时，已 经安装有软件。本实用新型不存在软件或方法的创新。 阳0巧]请参阅图1:
[00%] 如图1所示，本实用新型实施例的电能质量综合测控仪主要包括：人机交互界面 模块UMCU控制模块2、计量控制模块3、通讯接口 4、电流互感器信号采集电路5、电压互感 器信号采集电路6、溫度检测模块7、过零检测模块8、SD卡接口 9 ;
[0027] 人机交互界面模块1连接MCU控制模块2,MCU控制模块2连接计量控制模块3、 通讯接口 4、溫度检测模块7、过零检测模块8和SD卡接口 9,计量控制模块3连接电流互感 器信号采集电路5和电压互感器信号采集电路6 ;
[0028]MCU控制模块2通过串行外设接口（SPI)连接计量控制模块3;
[0029]MCU控制模块2通过串口RS485和RS232连接通讯接口 4;
[0030] MCU控制模块2通过串行外设接口（SPI)连接SD卡接口 9。 阳03U 本实用新型采用STM32F407系列MCU控制模块的控制核心ATT702沈为计量控制 模块的核屯、，配用电流、电压互感器测量电网信号、SD卡存储数据、环境溫度检测、友好的人 机交互界面模块及外端终端通讯的RS485端口、传递给监控中屯、的RS232通讯端口、电网监 测所配套的电压、电流过零检测功能所组成； 阳03引如图2电压互感器信号采集电路，T为1 :1电压互感器（2mA到2mA);
[0033] 具体的连接：电感Tl连接电阻Rl和电阻R3,电阻Rl连接电容Cl和电阻R2,电阻 R3连接电容C2和电阻R4,电阻R2与电阻R4连接。
[0034] 如图3电流互感器信号采集电路，T为电流互感器（5A到2. 5mA)，电信信号电路采 用差分方式，其中输入电路中I. 2K电阻和0.Oluf电容构成了抗混叠滤波器；电路讲究对 称，并采用溫度性能较好的元件保证电能质量综合测控仪获得良好的溫度性；
[0035]电感T2连接电阻R42和电阻R49，电阻R46与电阻R42和电阻R49并联，电阻R42 连接电阻R40、电容C38,电阻R49连接电容C39和电阻R50,电容C39连接电容C38 ;
[0036] 当沈L与地短接时为S相S线制，S相S线电表采用两元件测量方式，B相不参与 电能计量，端子接线上用VB替代S相四线的VN;
[0037] 电压义样输入V4P与V4N、电流义样输入V3P与V3N可做为独立的信号输入，其电 压、电流、功率、功率因数值可读B相相应的寄存器； 阳03引任意一相电流与电压反向时，忍片第40脚REVP输出高电平，据此可W判断接线是 否有错；无功电能脉冲信号则是计量电路中得到的无功瞬时功率，对时间积分后成为无功 电能信号，再去生成无功电能脉冲信号，基波有功也是同样，它们都需要根据设定的合相能 量累加模式将=相电能做绝对值相加或代数值相加运算，并将结果变换为频率信号，然后 按照用户设定的分频系数进行分频，得到可用于校表的电能脉冲输出信号；
[0039] 电能质量综合测控仪具有校表功能，就是对各相电流增益、电压增益、功率增益、 相位进行补偿；相位校正可根据精度要求，考虑分段或不分段进行；分段是按电流的大小 来分，电能质量综合测控仪可分两段进行相位补偿，其起动电流与断相阔值电压可用软件 设置；
[0040] 可设置内容有电压、电流校正，起动电流设置，断相阔值电压设置，均没有顺序上 的要求；但在进行功率增益校正时，请注意先设置合相能量累加模式（如缺省值为你所需 要则可省去此步骤）、电压、电流通道ADC增益和高频输出参数，运是功率校正的条件，而后 先做功率增益校正，再进行相位校正，相位校正是在完成功率增益校正后进行的；
[0041] 本实用新型补偿原理：
[0042] 在交流电路中，由电源供给负载率有两种：一种是有功功率，一种是无功功率；有 功功率是保持用电设备正常运行所需的电功率，也就是将电能转换为其他形式能量（机械 能、光能、热能）的电功率；有功功率的符号用P表示，单位有瓦（W)、千瓦（KW)、兆瓦（MW); 无功功率比较抽象，它是用于电路内电场与磁场的交换，并用在电气设备中建立和维持磁 场的电功率；它不对外做功，而是转变为其他形式的能量；凡是有电磁线圈的电气设备，要 建立磁场就要消耗无功功率；无功功率的符号用Q表示，单位为乏（Var)或千乏（kVar);无 功功率决不是无用功率，它的用处很大；电动机的转子磁场就是靠从电源取得无用功率建 立的；变压器也同样需要无功功率，才能使变压器的一次线圈产生磁场，在二次线圈感应出 电压；电网中的电力负荷如电动机、变压器等，属于既有电阻又有电感的电感性负载；电感 性负载的电压和电流的相量间存在着一个相位差，通常用相位角4的余弦COSd)来表示； Cosd)称为功率因数，又叫力率；功率因数是反映电力用户设备合理使用状况、电能利用程 度和用电管理水平的一项重要指标；=相功率因数的计算公式为：
[0044] 式中COS4---功率因数；
[0045] P----有功功率，kw;
[0046] Q----无功功率，kVar;
[0047] S----视在功率，kv，A; 引U----用电设备的额定电压，V;
[0049] I----用电设备的运行电流，A;
[0050] 电网中的许多点设备是根据电磁感应原理工作的；它们在能量转换过程中建立交 变磁场，在一个周期内吸收的功率和释放的功率相等，运种功率叫无功功率；电力系统中， 不但有功功率平衡，无功功率也要平衡；
[0051] 有功功率、无功功率、视在功率之间的关系如图4所不
[0053] 式中
[0054] S----视在功率，KVA 阳化5] P----有功功率，KW
[0056] Q----无功功率，kvar
[0057] &角为功率因数角，它的余弦（COSd))是有功功率与视在功率之比即COSd)=P/ S称为功率因数；
[0058] 补偿的基本原理是：把具有容性功率负荷的装置与感性功率负荷并连接在同一电 路，能量在两种负荷之间相互交换；运样，感性负荷所需要的无功功率可由容性负荷输出的 无功功率补偿；
[0059] 提高功率因数，如图5所示，
[0060] P----有功功率；
[0061] Sl----补偿前的视在功率；
[0062] S2----补偿后的视在功率；
[0063] Ql----补偿前的无功功率； W64] Q2----补偿后的无功功率； W65] 4)1----补偿前的功率因数角；
[0066] 4)2----补偿后的功率因数角；
[0067] 可W看出，在有功功率P-定的前提下，无功功率补偿W后（补偿量化=Q1-Q2)， 功率因数角