一種儀表的制作方法
【專利摘要】在本實用新型中，通過AD采集芯片采集電壓和/或電流的波形數(shù)據(jù)實時值，微控制單元從AD采集芯片接收電壓和/或電流波形數(shù)據(jù)的實時值，并將處理后的波形數(shù)據(jù)實時值發(fā)送至顯示器進(jìn)行顯示，通過微控制單元連接的存儲器，存儲處理后的波形數(shù)據(jù)實時值，這樣即可以顯示當(dāng)時當(dāng)刻波形數(shù)據(jù)，還可以記錄一段時間內(nèi)的波形數(shù)據(jù)，解決了相關(guān)技術(shù)中普通單相四路循環(huán)顯示電流儀表只能顯示當(dāng)時當(dāng)刻的電流數(shù)值，無法對負(fù)荷的變化有詳實的記錄的問題，極大的減輕了工區(qū)工作人員的工作量。
【專利說明】一種儀表

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及電力領(lǐng)域，具體而言，涉及一種儀表。

【背景技術(shù)】
[0002]伴隨著配電室無人值守技術(shù)的實行，帶網(wǎng)絡(luò)功能的數(shù)顯電流儀表的應(yīng)用，得到了大面積的普及。數(shù)顯電流儀表的優(yōu)點是精度高，運行穩(wěn)定，顯示直觀，可裝配程度高。目前小區(qū)配電室進(jìn)出線柜均采用數(shù)字式電流顯示儀表(例如，單相四循環(huán)顯示電流儀表)。特別是出線柜，采用的是單相四循環(huán)顯示電流儀表，一臺儀表，可顯示四路電流。但在實際運行中，普通單相四路循環(huán)顯示電流儀表只能顯示當(dāng)時當(dāng)刻的電流數(shù)值，無法對負(fù)荷的變化有詳實的記錄，這樣，現(xiàn)場巡查人員就無法對每條線路的整體負(fù)荷情況有明確的了解，而要詳細(xì)掌握負(fù)荷情況，在監(jiān)控后臺還沒普及到出線柜的情況下，只能增加人工巡查記錄次數(shù)，這勢必要投入大量的人力，給工區(qū)運行維護(hù)部門增加很多工作量。
[0003]針對相關(guān)技術(shù)中普通顯示電流儀表只能顯示當(dāng)時當(dāng)刻的電流數(shù)值，無法對負(fù)荷的變化有詳實的記錄的問題，目前尚未提出有效的解決方案。
實用新型內(nèi)容
[0004]本實用新型提供了一種儀表，以至少解決相關(guān)技術(shù)中普通顯示電流儀表只能顯示當(dāng)時當(dāng)刻的電流數(shù)值，無法對負(fù)荷的變化有詳實的記錄的問題。
[0005]根據(jù)本實用新型的一個方面，提供了一種儀表，包括:AD采集芯片，用于采集電壓和/或電流的波形數(shù)據(jù)實時值；微控制單元，與所述AD采集芯片連接和顯示器連接，用于從所述AD采集芯片接收電壓和/或電流波形數(shù)據(jù)的實時值，并將處理后的所述波形數(shù)據(jù)實時值發(fā)送至所述顯示器進(jìn)行顯示；所述顯示器，與所述微控制單元連接，用于顯示來自所述微控制單元的波形數(shù)據(jù)實時值；存儲器，與所述微控制單元連接，用于存儲處理后的所述波形數(shù)據(jù)實時值。
[0006]優(yōu)選地，所述儀表還包括:輸入器，與所述微控制單元連接，用于供用戶輸入時間數(shù)據(jù)，并將所述時間數(shù)據(jù)提供給所述微控制單元；所述微控制單元，與所述輸入器連接，還用于根據(jù)所述時間數(shù)據(jù)從所述存儲器調(diào)取與所述時間數(shù)據(jù)對應(yīng)的波形數(shù)據(jù)實時值，并提供給所述顯示器進(jìn)行顯示。
[0007]優(yōu)選地，所述儀表還包括:互感器，通過接口與所述AD采集芯片連接，用于得到預(yù)設(shè)范圍內(nèi)的電壓和/或電流值。
[0008]優(yōu)選地，所述接口包括:I2C接口和HSDC接口 ；所述AD采集芯片，用于通過所述I2C接口獲取電能參數(shù)信息；以及，所述AD采集芯片，用于通過所述HSDC接口獲取所述電壓/電流波形數(shù)據(jù)實時值。
[0009]優(yōu)選地，所述AD采集芯片包括:模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于將所述電壓和/或電流值波形數(shù)據(jù)的實時值由模擬信號轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號。
[0010]優(yōu)選地，所述微控制單元包括:SPI接口，用于與所述AD采集芯片的HSDC接口連接，其中，所述微控制單元將所述SPI接口配置成從模式，并通過所述HSDC接口獲取所述電壓和/或電流值波形數(shù)據(jù)的實時值。
[0011]優(yōu)選地，所述微控制單元還包括:處理器，用于采用準(zhǔn)同步軟件算法對所述波形數(shù)據(jù)實時值的同步誤差進(jìn)行修正；UA接口，用于與RS485總線連接。
[0012]優(yōu)選地，所述微控制單元通過RS485總線與所述存儲器連接，用于通過存儲器直接訪問的方式存儲所述電壓/電流值的波形數(shù)據(jù)實時值。
[0013]優(yōu)選地，所述接口與數(shù)字隔離器連接。
[0014]優(yōu)選地，所述存儲器為鐵電存儲器；所述微控制單元為STM32系列的高速32位微控制單元。
[0015]在本實用新型中，通過AD采集芯片采集電壓和/或電流的波形數(shù)據(jù)實時值，微控制單元從所述AD采集芯片接收電壓和/或電流波形數(shù)據(jù)的實時值，并將處理后的所述波形數(shù)據(jù)實時值發(fā)送至所述顯示器進(jìn)行顯示，通過與所述微控制單元連接的存儲器，存儲處理后的所述波形數(shù)據(jù)實時值，這樣即可以顯示當(dāng)時當(dāng)刻波形數(shù)據(jù)，還可以記錄一段時間內(nèi)的波形數(shù)據(jù)，解決了相關(guān)技術(shù)中普通單相四路循環(huán)顯示電流儀表只能顯示當(dāng)時當(dāng)刻的電流數(shù)值，無法對負(fù)荷的變化有詳實的記錄的問題，極大的減輕了工區(qū)工作人員的工作量。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]此處所說明的附圖用來提供對本實用新型的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，本實用新型的示意性實施例及其說明用于解釋本實用新型，并不構(gòu)成對本實用新型的不當(dāng)限定。在附圖中:
[0017]圖1是根據(jù)本實用新型實施例的儀表的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2是根據(jù)本實用新型實施例的儀表的優(yōu)選結(jié)構(gòu)示意圖一；
[0019]圖3是根據(jù)本實用新型實施例的儀表的優(yōu)選結(jié)構(gòu)示意圖二 ；
[0020]圖4是根據(jù)本實用新型優(yōu)選實施例儀表的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖5是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例儀表的電流采樣圖；
[0022]圖6是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例儀表的電壓采樣圖。

【具體實施方式】
[0023]需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實施例來詳細(xì)說明本實用新型。
[0024]在本實施例中提供了一種儀表，圖1是根據(jù)本實用新型實施例的儀表的結(jié)構(gòu)示意圖,如圖1所示,該儀表包括:
[0025]AD (Analog to Digital模數(shù)轉(zhuǎn)換)采集芯片11，用于采集電壓和/或電流的波形數(shù)據(jù)實時值；
[0026]微控制單元12，與該AD采集芯片11連接和顯示器13連接，用于從該AD采集芯片11接收電壓和/或電流波形數(shù)據(jù)的實時值，并將處理后的波形數(shù)據(jù)實時值發(fā)送至顯示器13進(jìn)行顯示；
[0027]顯示器13，與微控制單元12連接，用于顯示來自微控制單元12的波形數(shù)據(jù)實時值；
[0028]存儲器14，與微控制單元12連接，用于存儲處理后的波形數(shù)據(jù)實時值。
[0029]在本實用新型實施例中，通過AD采集芯片11采集電壓和/或電流的波形數(shù)據(jù)實時值，微控制單元12從AD采集芯片11接收電壓和/或電流波形數(shù)據(jù)的實時值，并將處理后的波形數(shù)據(jù)實時值發(fā)送至顯示器13進(jìn)行顯示，通過與微控制單元12連接的存儲器14，存儲處理后的波形數(shù)據(jù)實時值，這樣即可以顯示當(dāng)時當(dāng)刻波形數(shù)據(jù)，還可以記錄一段時間內(nèi)的波形數(shù)據(jù)，解決了相關(guān)技術(shù)中普通單相四路循環(huán)顯示電流儀表只能顯示當(dāng)時當(dāng)刻的電流數(shù)值，無法對負(fù)荷的變化有詳實的記錄的問題，極大的減輕了工區(qū)工作人員的工作量。
[0030]本實用新型實施例還提供了一種儀表，圖2是根據(jù)本實用新型實施例的儀表的優(yōu)選結(jié)構(gòu)示意圖一。如圖2所示,儀表還包括:
[0031]輸入器21，與微控制單元12連接，用于供用戶輸入時間數(shù)據(jù)，并將時間數(shù)據(jù)提供給微控制單元12 ;微控制單元，與輸入器21連接，還用于根據(jù)時間數(shù)據(jù)從存儲器調(diào)取與時間數(shù)據(jù)對應(yīng)的波形數(shù)據(jù)實時值，并提供給顯示器14進(jìn)行顯示。例如，若工作人員需要查詢過去某一個時刻的波形數(shù)據(jù)，則只需要在輸入器輸入這一時刻的時間數(shù)據(jù)，則微控制單元調(diào)用過去某一時刻當(dāng)時的波形數(shù)據(jù)值，并將波形數(shù)據(jù)值發(fā)送給顯示器進(jìn)行顯示；若工作人員需要查詢過去某一段時間內(nèi)最大電流持續(xù)的時間，則可以通過輸入器輸入一段時間數(shù)，則在顯示器上顯示這一段時間內(nèi)最大電流持續(xù)的時間。
[0032]本實用新型實施例還提供了一種儀表，圖3是根據(jù)本實用新型實施例的儀表的優(yōu)選結(jié)構(gòu)示意圖二，如圖3所示,該儀表還包括:
[0033]互感器31，通過接口與AD采集芯片11連接，用于得到預(yù)設(shè)范圍內(nèi)的電壓和/或電流值。例如，在本實用新型中優(yōu)選為電流互感器，電流信號經(jīng)過精密的電流互感器器之后，由取樣網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換成與之對應(yīng)的電壓信號，電壓信號的采樣可以直接經(jīng)過電阻分壓取得，從而得到預(yù)設(shè)范圍的電壓值。當(dāng)然根據(jù)不同的情況，本實用新型中的互感器也可以為電壓互感器。
[0034]優(yōu)選地，接口包括:I2C (Inter-1ntegrated Circuit兩線式串行總線)和HSDC(High Speed Data Capture，高速數(shù)據(jù)捕獲)；AD采集芯片，用于通過I2C獲取電能參數(shù)信息；以及AD采集芯片，用于通過HSDC獲取電壓/電流波形數(shù)據(jù)實時值。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，可知多通道同步AD采集芯片是一款高精度且具有諧波測量功能的ASIC (Applicat1n Specific Integrated Circuit為專門目的而設(shè)計的集成電路)，具有靈活的I2C、SPI (Serial Peripheral Interface，串行外設(shè)接口)和HSDC接口。而本實用新型采用I2C+HSDC，可通過I2C接口實現(xiàn)對ASIC的初始化和獲取電壓、電流、功率、電能等參數(shù)信息，而通過HSDC接口獲取電壓電流波形的實時值，并兼容三相三線或三相四線及其他三相配置，測量各相及整個系統(tǒng)的總(基波和諧波)有功、無功、視在功率和基波有功、無功功率，各相均具有系統(tǒng)校準(zhǔn)功能，即有效值偏移失調(diào)校正、相位校準(zhǔn)和增益校準(zhǔn)，支持電流互感器和微分電流傳感器，提供所有三相及零線電流的波形采樣數(shù)據(jù)，還提供電能質(zhì)量檢測，如瞬時低壓或高壓檢測、瞬時高電流變化、線電壓周期測量以及相電壓與電流之間的角
/又寸。
[0035]優(yōu)選地，接口與數(shù)字隔離器連接；例如為增強系統(tǒng)的抗干擾能力，在AD采集芯片和MCU之間采用ADuM1401B進(jìn)行HSDC接口隔離，并采用ADuM1250進(jìn)行I2C接口隔離。
[0036]優(yōu)選地，AD采集芯片11包括:模數(shù)轉(zhuǎn)換器101，用于將電壓和/或電流值波形數(shù)據(jù)的實時值由模擬信號轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號。
[0037]優(yōu)選地，微控制單元包括:SPI接口，用于與AD采集芯片的HSDC連接，其中，微控制單元將SPI接口配置成從模式，并通過HSDC獲取電壓和/或電流值波形數(shù)據(jù)的實時值。
[0038]優(yōu)選地，微控制單元還包括:處理器，用于采用準(zhǔn)同步軟件算法對波形數(shù)據(jù)實時值的同步誤差進(jìn)行修正；UA接口，用于與RS485總線連接。準(zhǔn)同步是一種利用軟件算法來修正同步誤差的方法。對采樣周期不要求與信號周期嚴(yán)格同步，只需要通過設(shè)置適當(dāng)?shù)牟蓸宇l率，增加采樣的周期，即可通過算法獲得理想的準(zhǔn)確度。
[0039]RS485總線為常用的工業(yè)總線，具有抗干擾能力強、傳輸距離遠(yuǎn)的優(yōu)點，該電表支持標(biāo)準(zhǔn)的M0DBUS_RTU通信協(xié)議，波特率可調(diào)，可將各項電力參數(shù)傳輸?shù)狡渌O(jiān)控設(shè)備。
[0040]優(yōu)選地，微控制單元通過RS485總線與存儲器連接，用于通過存儲器直接訪問的方式存儲電壓/電流值的波形數(shù)據(jù)實時值。
[0041]優(yōu)選地，存儲器為鐵電存儲器；微控制單元為STM32系列的高速32位微控制單元。
[0042]為了使本實用新型的技術(shù)方案更加清楚，下面將結(jié)合優(yōu)選的實施例對其實現(xiàn)過程進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0043]本實用新型采用STM32系列的高速32bitMCU+多通道同步AD采集芯片的設(shè)計方案:由于多通道同步AD采集芯片內(nèi)置了高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換器和固定模式的數(shù)字信號處理器DSP，再加上ARM的高速運算能力和豐富的接口及控制功能，與通用DSP+單片機(jī)+A/D芯片的設(shè)計方案相比，很好地彌補了單片機(jī)和DSP芯片在計算和控制方面的不足，不僅簡單可靠，而且成本低廉，從而得到一種性價比很高的電能參數(shù)檢測裝置，可為公用配電網(wǎng)電能監(jiān)測和優(yōu)化控制系統(tǒng)提供一種良好的控制手段和依據(jù)。
[0044]圖4是根據(jù)本實用新型優(yōu)選實施例儀表的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖4所示,該儀表包括MCU設(shè)備41、AD采集芯片42、顯示器43、輸入器44、存儲器45以及RS485總線46。
[0045]MCU設(shè)備41與AD采集芯片42和顯示器43連接，用于從AD采集芯片42接收電壓和/或電流波形數(shù)據(jù)的實時值，并將處理后的波形數(shù)據(jù)實時值發(fā)送至顯示器43進(jìn)行顯示；
[0046]存儲器45通過RS485總線46與MCU設(shè)備41連接，輸入器44與MCU設(shè)備連接。
[0047]優(yōu)選地，儀表還可以包括:互感器47、I/O開關(guān)48、數(shù)據(jù)傳輸器DTU49、復(fù)位電路40。
[0048]MCU 設(shè)備 41 中還包括:GUI (Graphical User Interface 圖形用戶界面)401、處理器 402。
[0049]為了更好的闡述上述各硬件以及各硬件之間的連接關(guān)系與作用，下面將對各硬件之間的電路進(jìn)行詳細(xì)介紹。
[0050]一、MCU 設(shè)備
[0051]MCU設(shè)備41選用STM32系列的高速32bit MCU芯片，工作電壓為2.0?3.6V，工作頻率高達(dá)72MHz，且內(nèi)置RTC、512K字節(jié)的閃存、64K字節(jié)SRAM、1個SD10、2個I2C、3個5?1、5個^4町、1個^8、1個04隊4個通用16位定時器和2個PWM定時器以及2個ADC和9個通信接口。主要完成各硬件模塊之間的連接，控制AD采集芯片42，采集數(shù)據(jù)進(jìn)行實時分析與顯示器43，通過操作系統(tǒng)調(diào)用各任務(wù)優(yōu)先級，完成RS485總線46通信協(xié)議實現(xiàn)與解析(Modbus協(xié)議集的響應(yīng)與處理)，同時完成輸入器44功能主菜單調(diào)度。
[0052]二、模擬信號輸入電路
[0053]多通道同步AD采集芯片42是美國ADI公司推出的三相高精度多功能電能計量芯片，片內(nèi)集成了 24 位 Σ-Δ 型 ADC，其 IAP/IAN、IBP/IBN、ICP/ICN、INP/INN 對應(yīng) A、B、C 三相電流和零線電流4對差分信號輸入，相當(dāng)于VN，而VAP、VBP、VCP則對應(yīng)三路單端電壓輸入通道，電流和電壓通道最大輸入電壓范圍為±0.5V，電壓電流通道均有一個可編程放大器，其增益可設(shè)置為1、2、4、8或16。
[0054]在實用新型中，電流信號經(jīng)過精密的電流互感器后由取樣電阻網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換成與之對應(yīng)的電壓信號，電壓采樣直接經(jīng)過電阻分壓取得，如圖5是本發(fā)明優(yōu)選實施例的電流采樣圖、圖6示本發(fā)明優(yōu)選實施例電壓采樣圖，如圖5和圖6所示的模擬信號輸入電路可滿足輸入電壓范圍為±0.5V的要求。
[0055]三、多通道同步AD采集芯片接口電路
[0056]多通道同步AD采集芯片42是一款高精度且具諧波測量功能的ASIC，具有靈活的I2C, SPI和HSDC串行接口。本設(shè)計采用I2C+HSDC模式，實現(xiàn)ASIC和ARM通訊，可通過I2C接口實現(xiàn)對ASIC的初始化和獲取電壓、電流、功率、電能等參數(shù)信息，而通過HSDC獲取電壓電流波形的實時值，并兼容三相三線或三相四線及其他三相配置，測量各相及整個系統(tǒng)的總(基波和諧波)有功、無功、視在功率和基波有功、無功功率，各相均具有系統(tǒng)校準(zhǔn)功能，即有效值偏移失調(diào)校正、相位校準(zhǔn)和增益校準(zhǔn)，支持電流互感器和微分電流傳感器，提供所有三相及零線電流的波形采樣數(shù)據(jù)，還提供電能質(zhì)量檢測，如瞬時低壓或高壓檢測、瞬時高電流變化、線電壓周期測量以及相電壓與電流之間的角度等。將電壓/電流互感器輸出的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，供給MCU設(shè)備主控單元。
[0057]為增強系統(tǒng)的抗干擾能力，在AD采集芯片42和MCU設(shè)備41之間采用ADuM1401B進(jìn)行HSDC接口隔離，并采用ADuM1250進(jìn)行I2C接口隔離。
[0058]四、數(shù)據(jù)存儲電路
[0059]本系統(tǒng)采用鐵電存儲器MB85RC64實時保存設(shè)置的參數(shù)以及現(xiàn)場采集到的各實時數(shù)據(jù)。MB85RC64是采用先進(jìn)的高可靠性的鐵電材料加工制成的8KB鐵電非易失性存儲器，擦寫次數(shù)為1010次，同時掉電后數(shù)據(jù)可保存10年，且采用標(biāo)準(zhǔn)I2C接口與STM32系列的高速32bitMCU連接。
[0060]五、通信接口
[0061]為了與其他終端進(jìn)行實時通訊，以統(tǒng)一管理和控制，故采用STM32系列的高速32bitMCU的UA 口外接RSM3485E實現(xiàn)RS485通訊。RS485為常用的工業(yè)總線，具有抗干擾能力強、傳輸距離遠(yuǎn)的優(yōu)點，該電表支持標(biāo)準(zhǔn)的M0DBUS_RTU通信協(xié)議，波特率可調(diào)，可將各項電力參數(shù)傳輸?shù)狡渌O(jiān)控設(shè)備。
[0062]針對上述各硬件之間連接關(guān)系與作用，下面對本實用新型的儀表各個硬件之間的執(zhí)行操作進(jìn)行描述。
[0063]I)諧波檢測和分析
[0064]多通道同步AD采集芯片能直接提供有功、無功的基波電能和電壓電流的實時波形數(shù)據(jù)，其采集到的波形數(shù)據(jù)是按8K/S進(jìn)行刷新的，為此，把STM32系列的高速32bitMCU的SPI接口配置成從模式，以與AD采集芯片的HSDC接口進(jìn)行通信。STM32系列的高速32bitMCU的通信速率可達(dá)18兆位/秒，并可采用DMA方式將數(shù)據(jù)傳輸?shù)骄彺妫_保了實時數(shù)據(jù)的高速傳輸，能完全滿足實時數(shù)據(jù)采集的要求。通過對這些實時數(shù)據(jù)的分析，可得到電壓電流的諧波含量、畸變率等信息。通常諧波分析的算法都是采用FFT或DFT算法，但由于柵欄效應(yīng)和泄漏的存在，以及實際電網(wǎng)中基波頻率的波動，很難保證采樣的同步以及準(zhǔn)確測定各次諧波分量，對此，相關(guān)文獻(xiàn)中介紹的采用各種窗函數(shù)作處理的方法，效果并不理想。而準(zhǔn)同步是一種利用軟件算法來修正同步誤差的方法，對采樣周期不要求與信號周期嚴(yán)格同步，只需通過設(shè)置適當(dāng)?shù)牟蓸宇l率，增加采樣的周期數(shù)，即可通過算法獲得理想的準(zhǔn)確度。
[0065]準(zhǔn)同步采樣的第η次遞推公式、迭代結(jié)果和原始數(shù)據(jù)關(guān)系式及準(zhǔn)同步窗函數(shù)式如下式所示:
[0066]第η 次遞推公式! =(1/Σα)*Σα./ '


7=07.=0
[0067]迭代結(jié)果和原始數(shù)據(jù)關(guān)系式:
I fixNI rv<Nrv<N
rnnfiR1 W=—.Σ^；.)=F Σ./(木)=Σ R1.ηχ,)
10bbj^ ^yV
[0069]準(zhǔn)同步窗函數(shù)式:代={i = O?"X N)


Jy
[0070]其中，Nn積公式所確定的權(quán)系數(shù)；Ili為準(zhǔn)同步算法的權(quán)系數(shù)。
[0071]準(zhǔn)同步算法是充分利用MCU的計算能力，以軟件算法對同步誤差進(jìn)行修正的方法。這就要求MCU具有快速的運算能力，而STM32系列的高速32bit MCU的頻率最高可達(dá)72MHz，且含單周期乘法和硬件除法等資源，完全能滿足計算速度和精度的要求。
[0072]在本設(shè)計中，考慮到電網(wǎng)的頻率在一段時間內(nèi)波動變化的范圍較穩(wěn)定，采用了復(fù)化梯形公式，即P。= P N = 1/2> P ! = P P1 = I,每周期采樣128個點，經(jīng)三次遞推即可滿足設(shè)計要求。在進(jìn)行軟件編程前先計算出各點的權(quán)系數(shù)，并將其存入建立的準(zhǔn)同步窗函數(shù)數(shù)組中。
[0073]2)三相不平衡度
[0074]相不平衡是根據(jù)相電壓(或電流)計算的，根據(jù)國標(biāo)定義三相電壓不平衡度為電壓的負(fù)序分量均方根值與電壓的正序分量均方根值之比:
[0075]￡.=~^Χ?00%
Vi
[0076]Vi = ^( Vi + α\.2 H- Or2Vs)

3
[0077]V: = ^ ( VI + α: V2 + α V O

,f；IΓ；
[0078]公式中α 為旋轉(zhuǎn)因子，α = -了+./+j a2
2 2 2 2
9O
[0079]綜上所述，通過本實用新型優(yōu)選實施例，通過AD采集芯片采集電壓和/或電流的波形數(shù)據(jù)實時值，微控制單元從AD采集芯片接收電壓和/或電流波形數(shù)據(jù)的實時值，并將處理后的波形數(shù)據(jù)實時值發(fā)送至顯示器進(jìn)行顯示，通過微控制單元連接的存儲器，存儲處理后的波形數(shù)據(jù)實時值，這樣即可以顯示當(dāng)時當(dāng)刻波形數(shù)據(jù)，還可以記錄一段時間內(nèi)的波形數(shù)據(jù)，解決了相關(guān)技術(shù)中普通單相四路循環(huán)顯示電流儀表只能顯示當(dāng)時當(dāng)刻的電流數(shù)值，無法對負(fù)荷的變化有詳實的記錄的問題，極大的減輕了工區(qū)工作人員的工作量。
[0080]以上所述僅為本實用新型的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本實用新型，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種儀表,其特征在于包括: 模數(shù)轉(zhuǎn)化AD采集芯片，用于采集電壓和/或電流的波形數(shù)據(jù)實時值； 微控制單元，與所述AD采集芯片連接和顯示器連接，用于從所述AD采集芯片接收電壓和/或電流波形數(shù)據(jù)的實時值，并將處理后的所述波形數(shù)據(jù)實時值發(fā)送至顯示器進(jìn)行顯示； 所述顯示器，與所述微控制單元連接，用于顯示來自所述微控制單元的波形數(shù)據(jù)實時值； 存儲器，與所述微控制單元連接，用于存儲處理后的所述波形數(shù)據(jù)實時值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的儀表，其特征在于，所述儀表還包括: 輸入器，與所述微控制單元連接，用于供用戶輸入時間數(shù)據(jù)，并將所述時間數(shù)據(jù)提供給所述微控制單元； 所述微控制單元，與所述輸入器連接，還用于根據(jù)所述時間數(shù)據(jù)從所述存儲器調(diào)取與所述時間數(shù)據(jù)對應(yīng)的波形數(shù)據(jù)實時值，并提供給所述顯示器進(jìn)行顯示。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的儀表，其特征在于，所述儀表還包括: 互感器，通過接口與所述AD采集芯片連接，用于得到預(yù)設(shè)范圍內(nèi)的電壓和/或電流值。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的儀表，其特征在于，所述接口包括:兩線式串行總線I2C接口和高速數(shù)據(jù)捕獲HSDC接口 ； 所述AD采集芯片，用于通過所述I2C接口獲取電能參數(shù)信息；以及， 所述AD采集芯片，還用于通過所述HSDC接口獲取所述電壓和/或電流波形數(shù)據(jù)實時值。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的儀表，其特征在于，所述AD采集芯片包括: 模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于將所述電壓和/或電流值波形數(shù)據(jù)的實時值由模擬信號轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的儀表，其特征在于，所述微控制單元包括:串行外設(shè)接口SPI接口，用于與所述AD采集芯片的HSDC接口連接，其中，所述微控制單元將所述SPI接口配置成從模式，并通過所述HSDC接口獲取所述電壓和/或電流值波形數(shù)據(jù)的實時值。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的儀表，其特征在于，所述微控制單元還包括: 處理器，用于采用準(zhǔn)同步軟件算法對所述波形數(shù)據(jù)實時值的同步誤差進(jìn)行修正； UA接口，用于與RS485總線連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的儀表，其特征在于，所述微控制單元通過RS485總線與所述存儲器連接，用于通過存儲器直接訪問的方式存儲所述電壓/電流值的波形數(shù)據(jù)實時值。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的儀表，其特征在于，所述接口與數(shù)字隔離器連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的儀表，其特征在于，所述存儲器為鐵電存儲器；所述微控制單元為STM32系列的高速32位微控制單元。
【文檔編號】G01R19/25GK203981771SQ201420420404
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年7月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月28日
【發(fā)明者】張坤明, 王國純, 張文超, 程濤 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)北京市電力公司