電力傳輸線路監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

摘 要：介紹了以MSP430 單片機(jī)為核心的電力傳輸線路監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的組成、工作原理及軟、硬件的設(shè)計(jì)。系統(tǒng)主要由電壓、電流互感器、DSP 電能芯片、信號(hào)處理電路、LCD 超大漢字液晶顯示器、鍵盤、聲光報(bào)警電路、U 盤存儲(chǔ)器以及MSP430 MCU的主機(jī)電路構(gòu)成，對(duì)全自動(dòng)電力線路參數(shù)監(jiān)控、采集、存儲(chǔ)功能進(jìn)行了研究，實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)時(shí)間、無(wú)間斷地對(duì)電力傳輸線路中電流、電壓、零序電流、功率因數(shù)、有功功率、無(wú)功功率、視在功率、基波及諧波電能的監(jiān)測(cè)、記錄和存儲(chǔ)。

　　0 引言

　　為解決人工調(diào)整電力傳輸線路中偏相觀測(cè)難、記錄難、校準(zhǔn)難這三大難題。該設(shè)計(jì)通過(guò)對(duì)軟硬件的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了較長(zhǎng)時(shí)間、無(wú)間斷地對(duì)電力傳輸線路中電流、電壓、零序電流、功率因數(shù)、有功功率、無(wú)功功率、視在功率、基波及諧波電能的監(jiān)測(cè)、記錄和存儲(chǔ)。該設(shè)計(jì)采用MSP430F135 單片機(jī)為控制核心，結(jié)合電壓、電流互感器、DSP 電能芯片、人機(jī)接口、聲光報(bào)警電路和信號(hào)處理電路等實(shí)現(xiàn)對(duì)電力傳輸線路參數(shù)的監(jiān)測(cè)，該系統(tǒng)能利用存放在U 盤中長(zhǎng)時(shí)間采集的數(shù)據(jù)在上位機(jī)進(jìn)行曲線分析，為電力部門調(diào)整線路負(fù)荷提供科學(xué)、可靠的依據(jù)。

　　1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

　　1.1 DSP 電能芯片的選擇

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

　　該設(shè)計(jì)能進(jìn)行高精度測(cè)量，輸入動(dòng)態(tài)工作范圍1000：1，同時(shí)保證非線性測(cè)量誤差在0.1%內(nèi)。支持增益和相位補(bǔ)償，小電流非線性補(bǔ)償。電壓、電流有效值精度優(yōu)于0.5%。

　　1.2 單片機(jī)選擇

　　MSP430 單片機(jī)為低功耗16 位單片機(jī)，具有典型的SOC特點(diǎn)，集成大量外設(shè)。尤其是其內(nèi)部集成的波特率微調(diào)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(duì)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(shù)的限制，即：在波特率的允許范圍內(nèi)可使用任意頻率的晶振。另外，由于MSP430 MCU 內(nèi)部集成了溫度傳感器，可以較方便地實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)液位所用壓力傳感器溫度進(jìn)行補(bǔ)償。而且MSP430 系列單片機(jī)針對(duì)不同的應(yīng)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(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間無(wú)間斷正常使用。