電力傳輸線(xiàn)路監測系統的設計與實(shí)現

摘 要：介紹了以MSP430 單片機為核心的電力傳輸線(xiàn)路監測系統的組成、工作原理及軟、硬件的設計。系統主要由電壓、電流互感器、DSP 電能芯片、信號處理電路、LCD 超大漢字液晶顯示器、鍵盤(pán)、聲光報警電路、U 盤(pán)存儲器以及MSP430 MCU的主機電路構成，對全自動(dòng)電力線(xiàn)路參數監控、采集、存儲功能進(jìn)行了研究，實(shí)現了長(cháng)時(shí)間、無(wú)間斷地對電力傳輸線(xiàn)路中電流、電壓、零序電流、功率因數、有功功率、無(wú)功功率、視在功率、基波及諧波電能的監測、記錄和存儲。

　　0 引言

　　為解決人工調整電力傳輸線(xiàn)路中偏相觀(guān)測難、記錄難、校準難這三大難題。該設計通過(guò)對軟硬件的設計，實(shí)現了較長(cháng)時(shí)間、無(wú)間斷地對電力傳輸線(xiàn)路中電流、電壓、零序電流、功率因數、有功功率、無(wú)功功率、視在功率、基波及諧波電能的監測、記錄和存儲。該設計采用MSP430F135 單片機為控制核心，結合電壓、電流互感器、DSP 電能芯片、人機接口、聲光報警電路和信號處理電路等實(shí)現對電力傳輸線(xiàn)路參數的監測，該系統能利用存放在U 盤(pán)中長(cháng)時(shí)間采集的數據在上位機進(jìn)行曲線(xiàn)分析，為電力部門(mén)調整線(xiàn)路負荷提供科學(xué)、可靠的依據。

　　1 系統設計方案

　　1.1 DSP 電能芯片的選擇

　　該設計選用DSP 電能芯片，此芯片具有七路二階16 位sigma-delta ADC、基準電壓輸出、電壓、電流采樣、基波、諧波以及能量頻率測量的信號處理電路，同時(shí)具有SPI 通訊接口，并支持全數字域的增益、相位校正。能夠自動(dòng)計算有功功率、無(wú)功功率、視載功率以及功率因數。內部具有電壓監測電路，能保證上電和掉電時(shí)工作正常進(jìn)行。

　　該設計能進(jìn)行高精度測量，輸入動(dòng)態(tài)工作范圍1000：1，同時(shí)保證非線(xiàn)性測量誤差在0.1%內。支持增益和相位補償，小電流非線(xiàn)性補償。電壓、電流有效值精度優(yōu)于0.5%。

　　1.2 單片機選擇

　　MSP430 單片機為低功耗16 位單片機，具有典型的SOC特點(diǎn)，集成大量外設。尤其是其內部集成的波特率微調器，可以使MCU 在不低于32 768 Hz 的任意晶振（但不能超過(guò)MCU 對晶振要求的上限）下工作時(shí)，選擇通信波特率時(shí)可不受波特率因子不帶有小數的限制，即：在波特率的允許范圍內可使用任意頻率的晶振。另外，由于MSP430 MCU 內部集成了溫度傳感器，可以較方便地實(shí)現對測液位所用壓力傳感器溫度進(jìn)行補償。而且MSP430 系列單片機針對不同的應用由各種不同的模塊組成，由于所用微控制器低功耗的特點(diǎn)，可用普通電池正常工作，實(shí)現長(cháng)時(shí)間無(wú)間斷正常使用。