CN105548915A - 三相对称交流电参数快速检测装置及检测方法 - Google Patents
三相对称交流电参数快速检测装置及检测方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105548915A CN105548915A CN201610075707.8A CN201610075707A CN105548915A CN 105548915 A CN105548915 A CN 105548915A CN 201610075707 A CN201610075707 A CN 201610075707A CN 105548915 A CN105548915 A CN 105548915A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- phase
- circuit
- power
- power supply
- alternating current
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 16
- 230000003993 interaction Effects 0.000 claims description 7
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 claims description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 3
- 238000013480 data collection Methods 0.000 abstract 2
- 230000009466 transformation Effects 0.000 abstract 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 abstract 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 4
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
- G01R19/02—Measuring effective values, i.e. root-mean-square values
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R21/00—Arrangements for measuring electric power or power factor
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R21/00—Arrangements for measuring electric power or power factor
- G01R21/001—Measuring real or reactive component; Measuring apparent energy
- G01R21/005—Measuring apparent power
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R23/00—Arrangements for measuring frequencies; Arrangements for analysing frequency spectra
- G01R23/02—Arrangements for measuring frequency, e.g. pulse repetition rate; Arrangements for measuring period of current or voltage
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/40—Testing power supplies
- G01R31/42—AC power supplies
Abstract
<b>三相对称交流电参数快速检测装置及检测方法。一般情况下，需采用双电源设备为重要负载供电，以保证供电的连续性和可靠性。对两个独立的电力供电电源状态的快速检测和判断，是实现备用电源快速切换的关键技术之一，否则即便使用双路电源设备也远不能达到真正的连续供电。本发明的组成包括：仪表机箱（</b><b>1</b><b>），所述的仪表机箱内部安装有电路板（</b><b>2</b><b>），所述的电路板上安装有微控制器（</b><b>3</b><b>），所述的微控制器分别与信号转换及数据采集电路（</b><b>7</b><b>）、显示驱动及按键控制电路（</b><b>4</b><b>）、存储器（</b><b>5</b><b>）和通讯电路电连接，所述的信号转换及数据采集电路与一组电压变换电路（</b><b>8</b><b>）、一组电流变换电路（</b><b>9</b><b>）电连接。本发明用于三相对称交流电参数快速检测。</b>
Description
技术领域：
本发明涉及一种三相对称交流电参数快速检测装置及检测方法。
背景技术：
随着社会经济、技术的进一步发展，电力用户对供电系统的连续性、可靠性的要求越来越高，特别是对于机场、消防、医院、军事设施、敏感工业流水线、大型活动场所等重要公共场合，一旦出现断电或欠电，将带来不可估计的损失。一般情况下，需采用双电源（主、备两路独立电源）设备为这些重要负载供电，以保证供电的连续性和可靠性。对两个独立的电力供电电源状态的快速检测和判断，是实现备用电源快速切换（在一个工频电源周期内）的关键技术之一，否则即便使用双路电源设备也远不能达到真正的连续供电。
发明内容：
本发明的目的是提供一种三相对称交流电参数快速检测装置及检测方法。
上述的目的通过以下的技术方案实现：
一种三相对称交流电参数快速检测装置，其组成包括：仪表机箱，所述的仪表机箱内部安装有电路板，所述的电路板上安装有微控制器，所述的微控制器分别与信号转换及数据采集电路、显示驱动及按键控制电路、存储器和通讯电路电连接，所述的信号转换及数据采集电路与一组电压变换电路、一组电流变换电路电连接。
所述的三相对称交流电参数快速检测装置，所述的微控制器包括单片机、定时器、电源监测器，所述的单片机的型号为MSP430。
所述的三相对称交流电参数快速检测装置，所述的信号转换及数据采集电路包括多路同步AD转换器、光电隔离电路，所述的多路同步AD转换器的型号为ADS8556。
所述的三相对称交流电参数快速检测装置，所述的仪表机箱外侧装有人机交互装置和信号输入端子，所述的人机交互装置包括LCD显示屏和操作按键，所述的LCD显示屏、所述的操作按键分别与所述的显示驱动及按键控制电路电连接。
一种如权利要求1-4之一所述的三相对称交流电参数快速检测装置的检测方法，该方法包括：
由于检测对象是两个独立的电力供电电源，因而，将其按照理想的交流电压源对待，假设三相电压、电流对称，表达式如式（1）、（2）所示：
（1）
（2），
三相的瞬时功率将如式(3)、(4)、(5)所示
(3)
(4)
(5)，
可以证明三相瞬时功率之和为
(6)，
对于三相对称系统而言，任意时刻三相瞬时功率之和等于三相总功率P
(7)，
A相电压瞬时值的平方为
(8)，
同理，B、C相电压瞬时值的平方为
(9)
(10)，
那么，任意时刻三相电压瞬时的平方之和满足式(11)
(11)，
于是，相电压有效值U可以通过任意时刻三相电压的瞬时值直接求得
(12)，
同理，相电流的有效值I也可以通过任意时刻三相电流的瞬时值直接求得
(13)，
于是，三相视在功率S、功率因数PF可以直接计算如下：
(14)
(15)，
如果对三相电压瞬时值的表达式求导，则有
(16)，
可以证明(17)、(18)、(19)成立
(17)
(18)
(19)，
于是，
(20)，
根据(11)、(20)式，频率f的计算
（21）。
有益效果：
1.本发明提出了一种通过同时测量任意时刻三相对称系统的电压、电流的瞬时量，实现对相电压、相电流有效值等参数的快速检测。在现有的数字化技术条件下，测量、计算三相对称交流电参数的时间只需微秒数量级，为双电源设备的转换时间不超过工频电的一个周期提供了很好的技术保障。
本发明在数据采集时，只需通过任意时刻的三相对称系统瞬时值，直接求得多个交流电参数：三相总功率P、相电压有效值U、相电流有效值I、视在功率S、功率因数PF及频率f等。而不必按照有效值的定义进行一个周期的积分计算，从而减少了计算所必需的数据，节省了采集时间和计算时间，使检测的实时性得到大大提高。
本发明在对更一般化的三相非对称系统进行检测时，虽然其测量准确度受到一定限制，但对检测两个独立供电电源的状态而言，仅需要判断电源是否出现掉电或欠电故障，其检测速度快（微秒数量级）、实时性好、实用性强的特点则是其他检测方法所无法实现的。
本发明应用于双电源设备的电源状态监测（主要监测两个独立的电力供电电源是否突然出现电压有效值较大幅度降低），就可以将监测时间缩短为进行单次AD转换的时间和实施计算的时间之和，在目前的技术条件下，这个时间可以用微秒来计量，这对双电源设备转换时间的影响将会是非常小的，从而实现对供电电源状态快速、准确的检测。
附图说明：
附图1是本发明的结构示意图。
附图2是附图1中微处理器的电路原理图。
附图3是附图1中信号转换及数据采集电路的原理图。
附图4是本发明的人机交互装置的结构示意图。
具体实施方式：
实施例1：
一种三相对称交流电参数快速检测装置，其组成包括：仪表机箱1，所述的仪表机箱内部安装有电路板2，所述的电路板上安装有微控制器3，所述的微控制器分别与信号转换及数据采集电路7、显示驱动及按键控制电路4、存储器5和通讯电路电连接，所述的信号转换及数据采集电路与一组电压变换电路8、一组电流变换电路9电连接。
实施例2：
根据实施例1所述的三相对称交流电参数快速检测装置，所述的微控制器包括单片机、定时器、电源监测器，所述的单片机的型号为MSP430。
实施例3：
根据实施例1所述的三相对称交流电参数快速检测装置，所述的信号转换及数据采集电路包括多路同步AD转换器、光电隔离电路，所述的多路同步AD转换器的型号为ADS8556。
实施例4：
根据实施例1所述的三相对称交流电参数快速检测装置，所述的仪表机箱外侧装有人机交互装置10和信号输入端子11，所述的人机交互装置包括LCD显示屏12和操作按键13，所述的LCD显示屏、所述的操作按键分别与所述的显示驱动及按键控制电路电连接。
实施例5：
一种如权利要求1-4之一所述的三相对称交流电参数快速检测装置的检测方法，该方法包括：
由于检测对象是两个独立的电力供电电源，因而，将其按照理想的交流电压源对待，假设三相电压、电流对称，表达式如式（1）、（2）所示：
（1）
（2），
三相的瞬时功率将如式(3)、(4)、(5)所示
(3)
(4)
(5)，
可以证明三相瞬时功率之和为
(6)，
对于三相对称系统而言，任意时刻三相瞬时功率之和等于三相总功率P
(7)，
A相电压瞬时值的平方为
(8)，
同理，B、C相电压瞬时值的平方为
(9)
(10)，
那么，任意时刻三相电压瞬时的平方之和满足式(11)
(11)，
于是，相电压有效值U可以通过任意时刻三相电压的瞬时值直接求得
(12)，
同理，相电流的有效值I也可以通过任意时刻三相电流的瞬时值直接求得
(13)，
于是，三相视在功率S、功率因数PF可以直接计算如下：
(14)
(15)，
如果对三相电压瞬时值的表达式求导，则有
(16)，
可以证明(17)、(18)、(19)成立
(17)
(18)
(19)，
于是，
(20)，
根据(11)、(20)式，频率f的计算
（21）。
Claims (5)
1.一种三相对称交流电参数快速检测装置，其组成包括：仪表机箱，其特征是：所述的仪表机箱内部安装有电路板，所述的电路板上安装有微控制器，所述的微控制器分别与信号转换及数据采集电路、显示驱动及按键控制电路、存储器和通讯电路电连接，所述的信号转换及数据采集电路与一组电压变换电路、一组电流变换电路电连接。
2.根据权利要求1所述的三相对称交流电参数快速检测装置，其特征是：所述的微控制器包括单片机、定时器、电源监测器，所述的单片机的型号为MSP430。
3.根据权利要求1所述的三相对称交流电参数快速检测装置，其特征是：所述的信号转换及数据采集电路包括多路同步AD转换器、光电隔离电路，所述的多路同步AD转换器的型号为ADS8556。
4.根据权利要求1所述的三相对称交流电参数快速检测装置，其特征是：所述的仪表机箱外侧装有人机交互装置和信号输入端子，所述的人机交互装置包括LCD显示屏和操作按键，所述的LCD显示屏、所述的操作按键分别与所述的显示驱动及按键控制电路电连接。
5.一种如权利要求1-4之一所述的三相对称交流电参数快速检测装置的检测方法，其特征是：该方法包括：
由于检测对象是两个独立的电力供电电源，因而，将其按照理想的交流电压源对待，假设三相电压、电流对称，表达式如式（1）、（2）所示：
（1）
（2），
三相的瞬时功率将如式(3)、(4)、(5)所示
(3)
(4)
(5)，
可以证明三相瞬时功率之和为
(6)，
对于三相对称系统而言，任意时刻三相瞬时功率之和等于三相总功率P
(7)，
A相电压瞬时值的平方为
(8)，
同理，B、C相电压瞬时值的平方为
(9)
(10)，
那么，任意时刻三相电压瞬时的平方之和满足式(11)
(11)，
于是，相电压有效值U可以通过任意时刻三相电压的瞬时值直接求得
(12)，
同理，相电流的有效值I也可以通过任意时刻三相电流的瞬时值直接求得
(13)，
于是，三相视在功率S、功率因数PF可以直接计算如下：
(14)
(15)，
如果对三相电压瞬时值的表达式求导，则有
(16)，
可以证明(17)、(18)、(19)成立
(17)
(18)
(19)，
于是，
(20)，
根据(11)、(20)式，频率f的计算
（21）。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610075707.8A CN105548915A (zh) | 2016-02-03 | 2016-02-03 | 三相对称交流电参数快速检测装置及检测方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610075707.8A CN105548915A (zh) | 2016-02-03 | 2016-02-03 | 三相对称交流电参数快速检测装置及检测方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN105548915A true CN105548915A (zh) | 2016-05-04 |
Family
ID=55828228
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201610075707.8A Pending CN105548915A (zh) | 2016-02-03 | 2016-02-03 | 三相对称交流电参数快速检测装置及检测方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN105548915A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105954569A (zh) * | 2016-06-07 | 2016-09-21 | 浙江腾腾电气有限公司 | 一种应用于交流稳压电源的电压有效值采样方法 |
-
2016
- 2016-02-03 CN CN201610075707.8A patent/CN105548915A/zh active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105954569A (zh) * | 2016-06-07 | 2016-09-21 | 浙江腾腾电气有限公司 | 一种应用于交流稳压电源的电压有效值采样方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN204214977U (zh) | 零线断线检测控制器 | |
| CN201766346U (zh) | 智能型电动机综合保护器 | |
| CN202721445U (zh) | 智能型无功补偿集成模块 | |
| CN105548915A (zh) | 三相对称交流电参数快速检测装置及检测方法 | |
| CN205484555U (zh) | 便携式通信用240v直流供电系统绝缘监测装置 | |
| CN203929935U (zh) | 基于物联网的电力运行参数测定仪 | |
| CN205353325U (zh) | 三相对称交流电参数快速检测装置 | |
| CN204515100U (zh) | Ups电源监控系统 | |
| CN204681157U (zh) | 一种智能双电源控制系统 | |
| CN205027885U (zh) | 三相电源监测系统 | |
| CN204633477U (zh) | 一种精密智能交直流配电监控系统 | |
| CN205319787U (zh) | 一种具有蓄电池管理功能的ups | |
| CN210604765U (zh) | 电力能耗测控装置 | |
| CN205141664U (zh) | 多回路电能计量的医用电源 | |
| CN202929398U (zh) | 开关电源智能控制器 | |
| CN105301343A (zh) | 一种三相电源的电力监测系统 | |
| CN203084118U (zh) | 一种监测设备 | |
| CN207184142U (zh) | 一种逆变器直流系统自动切换装置 | |
| CN201497765U (zh) | 一种可在显示终端实时显示整机功耗的装置 | |
| CN205193247U (zh) | 一种交直流电源故障分析仪 | |
| CN202948312U (zh) | 一种基于wifi通信网络的新风设备能耗监控装置 | |
| CN204465129U (zh) | 一种基于谐波测量仪的双电源控制器 | |
| CN203084114U (zh) | 一种监测器 | |
| CN202948315U (zh) | 一种基于gprs通讯模块的温度调节设备能耗监控装置 | |
| CN202948313U (zh) | 基于rs485通讯接口的温度调节设备能耗监控装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20160504 |
|
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |