专利名称：交流误差自调整功率采集装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于电力调度自动化及计算机技术领域的数据采集监测装置。
功率采集装置是电力调度自动化系统的常用设备，为了保证电力系统的正常经济运行，需要及时掌握电力设备的信息，通常将功率采集装置安装在电厂及变电站，由采集到一条母线、四条配电线路的交流电压、电流，再计算出有功功率、无功功率、功率因素、有功电度等参数，由通讯线路实时传送到控制室的计算机系统，经数据处理后供管理人员使用。目前的功率采集装置在交流测量电路中，每一路交流电压、交流电流信号都需要定标电位器来调整交流电压、交流电流参数的误差，互感器变比误差，这样的方法在实际生产中调整过程比较复杂，不利于规模化生产，而且可靠性差，经常出现的问题是在生产调试中误差较大，不能满足技术指标的要求，但往往在用户使用过程中，定标电位器位置经常发生变化，而导致交流电流、电压值产生较大误差，从而导致有功功率、无功功率、电度出现更大误差，不能满足用户的要求，给电力部门造成不应有的损失。
本实用新型的目的是针对上述存在的缺点，提供一种可靠性好，生产调试时误差较小，易于安装调试和维护的功率采集装置。
本实用新型的目的是采用如下措施实现的由交流电量测量电路，采样保持与模拟转换电路，地址译码电路，单片机控制电路，通讯接口电路构成。其特征在于交流电量测量电路接收的十路交流输入量分别经互感器接采样保持与模拟转换电路的采样保持器输入端，采样保持器的输出端通过多路器、跟随器送模数转换器给出偏移量ΔI、ΔU，入单片机控制电路的微处理器并经通讯接口电路至上位机输入端口。
本实用新型综合了计算机测量、通讯等专业技术，其装置可对一条母线上的四条配电线路实现全面监测，电路设计简捷，尤其是交流测量电路，每一种的交流信号的处理仅需要定标电阻无须调整，测量四条配电线路只需二个电压互感器，八个电流互感器，有得于规模化生产。节省了六个电压互感器，降低了产品成本，极大的提高了装置的稳定性和可靠性。
本实用新型的交流测量电路共有十个交流输入量，分别为交流电压Uab、Ucb和交流电流Ia0-Ia3、Ic0～Ic3，分别经电压互感器CTA0～CTA3、CTCO～CTC3输出各自比率的电流，根据欧姆定律V=IR可选定定标电阻R1、R2、R4、R5、R7、R9、R11、R13、R15、R17、R19、R21，即可得所需要交流电压(-5～+5V峰一峰值)，该电流电压输入到下级采样保持器D20～D29(LF398)的输入端3脚。由于在实际中，存在着布线线路电阻，电阻值的误差，互感器变比误差，那么当交流电压、交流电流为零或峰到峰值时，采集的交流电压、电流会微小偏移，即I±ΔI、U±ΔU、为偏移量，如果想得到实际的测量值I和U，只需消除ΔI、ΔU，本装置处理方法很简单，即分别将交流电流分别置零值和峰值，单片机控制系统通过互感器、PTAB、PTCB、Ia0～Ia3、Ic0～Ic3、交流测量电路、模拟转换电路(AD1674)D34得到各自的交流电压交流电流的偏移量ΔI、ΔU，然后将这些偏移量写在程序存储器D14(27C256)的存储单元，以后功率装置采集的交流和存储单元的偏移量进行计算，就可准确测量到交流量I和U，根据交流电流I和交流电压U计算出有功功率、无功功率、功率因素、电度等电量参数。交流测量电路中Z1～Z30构成过压保护电路，提高线路的抗干扰能力。
采样保持与模拟开关电路经过交流测量电路的信号UAB、UCB、Ia0～Ia3、Ic0～Ic3接至采样保持器D20～D29(LF398)输入端，由单片机控制电路通过LF398的8脚控制D20～D29输出端5脚信号接至多路器DG508的输入端IN1～IN8。单片机控制电路通过YKOCS控制信号选定D5(74HC273)的输出端信号MUL0～MUL3作选择模拟开关D38、D39(DG508)的通道，D38、D39的8脚的输出信号接至跟随器D37(LF411)的输入端3脚，跟随器输出UOUT连到模数转换器D30(AD1674)的输入端13脚，然后进行A／D转换。转换后得到的数据经过缓冲器由单片机控制系统进行处理。
单片机控制系统电路由微处理器MPU(80C196)，数据存储器D16(61C256)，程序存储器D14(27C256)，振荡器G1和复位电路DS1232组成，由于该部分电路采用常规电路，故不详细述。经过采样保持与模拟开关电路转换得到的数据，在单片机控制系统进行分析、运算得到所需的有功功率、无功功率、功率因素、有功电度等电参数，这些电参数通过RS-422通讯接口与周边外围系统进行数据传输。
通讯接口电路的RS-422通讯接口采用二片75LC184芯片(D36、D35)，其中D36将单片机TXD数据信号转换成差分信号TXD+、TXD-，并由控制信号／ENT控制数据发送到总线上，D37是从接收总线上的差分信号TXD+、RXD-并转换单片机接收的信号RXD，并由控制信号422R控制数据接收，该接口除具有数据收发功能外，还具有防雷击保护功能。
地址译码电路选用美国AMD公司的CPLD大规模逻辑可编程阵列器件，单片机输出的地址信号ADO～AD7、AA8～AA15经过地址锁存信号ALE将地址信号通过锁存器D8，D8锁存，并输入到可编程逻辑电路D15(MACH211)的输入端2～9脚、14～21脚，经过D15译码后输出RAMCS、STATION、LEDOCSLED2CS、YXOCS、YX1CS、YK1CS、ADLCS、ADHCS地址译码信号，来控制电路。


图1为本实用新型的电路结构框图。
图2为本实用新型的单片机控制系统电路原理图之一。
图3为本实用新型的单片机控制系统电路原理图之二。
图4为本实用新型的交流测量电路和保持电路及地址译码原理图。
图5为本实用新型的模拟转换电路和通讯接口电路原理图。
图6为本实用新型的程序框图。
其工作原理是10路交流信号经过PTAB、PTCB、CTA0～CTA3、CTC0～CTC3互感器转换成交流电流2mA，由定标电阻得到交流电压，滤波输入到采样保持器D20～D21(LF398)，由PTHOCD、CTHOCD控制信号启动采保，保持电压输出到模拟开关DG508(D38、D39)输入端，MUL0～MUL7控制信号分别选择10路采样保持电压，其输出UOUT电压信号输入模拟转换器进行A／D转换(AD1674)，转换结束后，单片机控制系统通过D1、D2(74HC245)读取转换数据，存入数据存储器D16(61C256)数据区，从D15(27C256)程序存储器中读出交流电压、交流电流ΔI、ΔU偏移量进行计算处理抵消零点峰值偏移准确的测量值，由此值就可计算出有功功率、无功功率、功率因素、周波等电参数，其结果存入数据存储器的数据区，形成数据报文，通过D36、D37(75LC184)通讯接口与上位机交换数据，完成一次工作过程，并进行下一周期的重复工作。
权利要求1．一种交流误差自调整功率采集装置，具有交流电量测量电路、采样保持与模拟转换电路、地址译码电路、单片机控制电路、通讯接口电路，其特征在于交流电量测量电路接收的十路交流输入量分别经互感器接采样保持与模拟转换电路的采样保持器输入端，采样保持器的输出端通过多路器、跟随器送模数转换器给出偏移量ΔI、ΔU，入单片机控制电路的微处理器并经通讯接口电路至上位机输入端口。
2．按照权利要求1所述的交流误差自调整功率采集装置，其特征在于十路交流输入量分别为交流电压Uab、Ucb和交流电流Ia0～Ia3\Ic0～Ic3。
3．按照权利要求1所述的交流误差自调整功率采集装置，其特征在于单片机控制系统电路由微处理器、数据存储器、程序存储器、振荡器和复位电路组成。
专利摘要本实用新型属于电力调度自动化及计算机技术领域的数据采集监测装置。由交流电量测量电路、采样保持与模拟转换电路、地址译码电路、单片机控制电路、通讯接口电路组成。优点是电路简单,无定标电位器,交流误差自调整,一条母线,四条配电线路仅需二个电压互感器,八个电流互感器,与其它同类产品相比节省六个电压互感器,降低产品成本,提高产品的可靠性。
文档编号G01R21/00GK2417479SQ0021178
公开日2001年1月31日 申请日期2000年5月10日 优先权日2000年5月10日
发明者张艾东, 李伟, 杨学著, 张文波, 刘君宏, 杜宏 申请人:沈阳长白工控科技有限公司