CN112986681A - 一种低压电力信号相位差测量装置 - Google Patents
一种低压电力信号相位差测量装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112986681A CN112986681A CN202110313394.6A CN202110313394A CN112986681A CN 112986681 A CN112986681 A CN 112986681A CN 202110313394 A CN202110313394 A CN 202110313394A CN 112986681 A CN112986681 A CN 112986681A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- phase difference
- voltage
- zero
- phase
- 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
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 20
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 9
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 claims description 8
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 3
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 abstract description 4
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 abstract description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 12
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 9
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 230000009471 action Effects 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R25/00—Arrangements for measuring phase angle between a voltage and a current or between voltages or currents
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measuring Phase Differences (AREA)
Abstract
本发明涉及一种低压电力信号相位差测量装置，包括电压电流转换装置、过零比较装置、鉴相器和单片机，所述电压电流转换装置与外部待检测的电源连接，所述电压电流转换装置通过所述过零比较装置与鉴相器连接，所述鉴相器的输出端与单片机的外部中断口连接，所述单片机的输出口连接有显示器。本发明中，相位差检测电路采用过零比较装置作用是将电压、电流信号正弦波转换为方波，以便相位差的测量。单片机通过对鉴相器输出的相位差信号进行定时和计数，实现同频不同相的信号周期T和相位差
进行计数，进而实现输入电压、电流信号的相差计算分析。本低压电力信号相位差测量装置硬件结构简单可靠，操作简单，使用方便，工作效率高。
Description
技术领域
本发明涉及电力检测技术领域，尤其涉及一种低压电力信号相位差测量装置。
背景技术
相位差测量技术作为一种非常重要的信号特征检测手段，在电力电子等高科技领域得到了广泛的应用。国内的相位测量系统大多是用模拟电路设计实现，这类相位测量系统由于模拟电路传输中固有的零点漂移缺陷，导致测量精度不高。在电力系统中需要实时测量出电压电流之间的相位差，以保证用电供电的经济性和稳定性。
相位差检测的方法有很多，传统的方法主要依靠模拟器件，如二极管鉴相法、矢量法和脉冲计数法等，这些方法需要专门的硬件电路、系统结构复杂、硬件成本高，精度因易受噪声及干扰信号的影响而变得很难保证。而采用数字测量方法，需要的硬件成本低，适用性强，且其精度一般高于模拟测量。
目前，我国的相位差检测技术与美国等发达国家存在较大的差距，主要表现为产品的种类少，配套的产品少，精度低，数字化水平低，实时性差，功能单一，计量标准不够完善等。在实际应用信号相位测量时，因器件或线路的原因会产生各种各样的误差，如谐波干扰、噪声等。同时，受检测环境越来越复杂等因素的影响，对相位差检测技术抗干扰性和精确性也越来越高。所以，确保相位差测量装置精度，提高电力系统功率因数，设计出精度高、实时性强且经济性的相位差测量装置，成为当前面临的重要问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低压电力信号相位差测量装置，以解决上述背景技术中遇到的问题。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种低压电力信号相位差测量装置，包括电压电流转换装置、过零比较装置、鉴相器和单片机，所述电压电流转换装置与外部待检测的电源连接，所述电压电流转换装置通过所述过零比较装置与鉴相器连接，所述鉴相器的输出端与单片机的外部中断口连接，所述单片机的输出口连接有显示器。
上述方案中，所述电压电流转换装置包括电压传感器和电流传感器，所述过零比较装置包括第一过零比较器和第二过零比较器，所述电压传感器和电流传感器分别与外部待检测的电源连接，所述电压传感器通过第一过零比较器与鉴相器连接，所述电流传感器通过第二过零比较器与鉴相器连接。
上述方案中，所述鉴相器由简单的异或门构成的鉴相电路组成，利用异或门相同出“0”，不同出“1”特性，把相位差信号从电压、电流中分离出来，送入到单片机的中断口实现信号的检测分离。
上述方案中，所述单片机通过对鉴相器输出的相位差信号进行定时和计数。
上述方案中，所述单片机采用型号为AT89C51的单片机系统，所述显示器采用型号为LCD1602的液晶显示器。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：在本低压电力信号相位差测量装置中，相位差检测电路采用过零比较装置作用是将电压、电流信号正弦波转换为方波，以便相位差的测量。单片机通过对鉴相器输出的相位差信号进行定时和计数，实现同频不同相的信号周期T和相位差
进行计数，进而实现输入电压、电流信号的相差计算分析。本低压电力信号相位差测量装置硬件结构简单可靠，操作简单，使用方便，工作效率高。
附图说明
参照附图来说明本发明的公开内容。应当了解，附图仅仅用于说明目的，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。在附图中，相同的附图标记用于指代相同的部件。其中：
图1为本发明的系统原理框图；
图2为本发明一实施例的系统原理框图；
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示本发明有关的构成。
根据本发明的技术方案，在不变更本发明实质精神下，本领域的一般技术人员可以提出可相互替换的多种结构方式以及实现方式。因此，以下具体实施方式以及附图仅是对本发明的技术方案的示例性说明，而不应当视为本发明的全部或者视为对本发明技术方案的限定或限制。
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的详细说明。
如图1所示，一种低压电力信号相位差测量装置，包括电压电流转换装置1、过零比较装置2、鉴相器3和单片机4，电压电流转换装置1与外部待检测的电源连接，电压电流转换装置1内部包含了电压和电流转换电路，电压电流转换装置1通过过零比较装置2与鉴相器3连接。
采用过零比较装置2作用是将电压、电流信号正弦波转换为方波，便于相位差的测量。本文采用的是同相输入方式的过零比较器，输入端接上二极管起了输入保护作用，同样在输出端接上二极管可以限制输出电压，起到输出保护。
鉴相器3的输出端与单片机4的外部中断口连接，鉴相器3由简单的异或门构成的鉴相电路组成，利用异或门相同出“0”，不同出“1”特性，把相位差信号从电压、电流中分离出来，送入到单片机4的中断口实现信号的检测分离。利用单片机4的外部中断口低电平或下降沿信号实现中断，分别对电压、电流周期相位差测量，并对相位差数据处理。
单片机4采用型号为AT89C51的单片机系统，能简化硬件结构和软件设计，实现对电压/电压、电压/电流和电流/电流之间相位差的精确测量，测量误差不大于1°。单片机4通过对鉴相器3输出的相位差信号进行定时和计数，单片机4的输出口连接有显示器5，显示器5采用型号为LCD1602的液晶显示器，LCD1602液晶显示器来显示相位差，微功耗，体积小，读数直观方便。
显示器5采用LCD1602液晶显示器，其VSS接地、VDD接5V电源正极，液晶显示器对比度调整端V0通过一个10K的电位器R3调整对比度。单片机4的P3.7-P3.5口分别与LCD1602液晶显示屏的RS、RW、E引脚相连接，来控制LCD的初始化及显示模式。单片机4的P1.0-P1.7口分别与LCD1602液晶显示屏的DEO-DE7引脚相连接，从而显示所测量的数据。
在求取相位差过程中使用了数字计数法，频率相同的被测正弦信号分别经过零比较后得到周期相同的方波，通过定时、计数器对脉冲宽度进行计数，再根据相位差公式求得结果，这种异或门测量方法相比电压测量法精确度更高，计算更方便。
上述方案中，在一实施例中，电压电流转换装置1包括电压传感器11和电流传感器12，电压传感器11采用测量变压器把市电220V、50Hz降压到过零比较器可处理的5V,50Hz有效范围内，以完成对电压信号转化采集。电流信号采用HCT215电流互感器来采集，或者用电流传感器12来采集。选用电压传感器11和电流传感器12做电流、电压转换电路，有效减小了电压与电流变换所产生的附加移相差，保证
信号实时的测量精度。
过零比较装置2包括第一过零比较器21和第二过零比较器22，两个过零比较器用的是同相输入方式的过零比较器，起了输入保护作用。电压传感器11和电流传感器12分别与外部待检测的电源连接，电压传感器11通过第一过零比较器21与鉴相器3连接，电流传感器12通过第二过零比较器22与鉴相器3连接。
在单片机4中利用T1、T0定时/计数功能分别对两同频不同相的信号周期T和两者之间的相位差△T进行计数。当fosc＝12MHz时,机器周期为1us.此计数值与机器周期的乘积即为被测脉冲的宽度。在利用公式
来计算相位差。因为机器周期相同，△T与T的比值只剩下T1、T0对它他们的计数值则公式又可以写为
N1、N2分别就是T1、T0的初值的计数值TH1、TL1、TH0、TL0，只要计算它们的比值再乘上360度即可得到相位差
需要注意的是，在利用鉴相器3求相位差过程中，异或门输出的相位差脉冲
并不能反映电压超前电流或电流超前电压的相位关系。相位差
范围的判断采用Uu下降沿中断的方式检测Ui电平的方法，从而确定
或
在Uu下沿中断时，若Ui超前Uu则Ui＝0；若Ui滞后Uu则Ui＝1。
在本低压电力信号相位差测量装置中，相位差检测电路采用过零比较装置2作用是将电压、电流信号正弦波转换为方波，以便相位差的测量。单片机4通过对鉴相器3输出的相位差信号进行定时和计数，实现同频不同相的信号周期T和相位差
进行计数，进而实现输入电压、电流信号的相差计算分析。本低压电力信号相位差测量装置硬件结构简单可靠，操作简单，使用方便，工作效率高。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式，并不用于限定本发明保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种低压电力信号相位差测量装置，其特征在于：包括电压电流转换装置(1)、过零比较装置(2)、鉴相器(3)和单片机(4)，所述电压电流转换装置(1)与外部待检测的电源连接，所述电压电流转换装置(1)通过所述过零比较装置(2)与鉴相器(3)连接，所述鉴相器(3)的输出端与单片机(4)的外部中断口连接，所述单片机(4)的输出口连接有显示器(5)。
2.根据权利要求1所述的一种低压电力信号相位差测量装置，其特征在于：所述电压电流转换装置(1)包括电压传感器(11)和电流传感器(12)，所述过零比较装置(2)包括第一过零比较器(21)和第二过零比较器(22)，所述电压传感器(11)和电流传感器(12)分别与外部待检测的电源连接，所述电压传感器(11)通过第一过零比较器(21)与鉴相器(3)连接，所述电流传感器(12)通过第二过零比较器(22)与鉴相器(3)连接。
3.根据权利要求2所述的一种低压电力信号相位差测量装置，其特征在于：所述鉴相器(3)由简单的异或门构成的鉴相电路组成，利用异或门相同出“0”，不同出“1”特性，把相位差信号从电压、电流中分离出来，送入到单片机(4)的中断口实现信号的检测分离。
4.根据权利要求1所述的一种低压电力信号相位差测量装置，其特征在于：所述单片机(4)通过对鉴相器(3)输出的相位差信号进行定时和计数。
5.根据权利要求1所述的一种低压电力信号相位差测量装置，其特征在于：所述单片机(4)采用型号为AT89C51的单片机系统，所述显示器(5)采用型号为LCD1602的液晶显示器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110313394.6A CN112986681A (zh) | 2021-03-24 | 2021-03-24 | 一种低压电力信号相位差测量装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110313394.6A CN112986681A (zh) | 2021-03-24 | 2021-03-24 | 一种低压电力信号相位差测量装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112986681A true CN112986681A (zh) | 2021-06-18 |
Family
ID=76334459
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110313394.6A Pending CN112986681A (zh) | 2021-03-24 | 2021-03-24 | 一种低压电力信号相位差测量装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112986681A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115902400A (zh) * | 2023-02-15 | 2023-04-04 | 保定正恒电力科技有限公司 | 一种基于计量芯片的异地非同步角差的测量装置及方法 |
| WO2023130797A1 (zh) * | 2022-01-10 | 2023-07-13 | 珠海格力电器股份有限公司 | 异常检测电路及方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101187677A (zh) * | 2007-11-28 | 2008-05-28 | 华中科技大学 | 多功能电参数测量仪 |
| CN102130682A (zh) * | 2011-01-20 | 2011-07-20 | 中国计量学院 | 一种鉴相电路 |
| CN105842537A (zh) * | 2016-03-18 | 2016-08-10 | 山东交通学院 | 基于集成鉴相鉴频器的相位差测量方法及电路 |
| CN109116111A (zh) * | 2018-09-05 | 2019-01-01 | 山东交通学院 | 一种高精度相位差测量方法及电路 |
| CN212693881U (zh) * | 2020-07-29 | 2021-03-12 | 河南中州电气设备有限公司 | 低压开关柜功率信号相位差监测装置 |
-
2021
- 2021-03-24 CN CN202110313394.6A patent/CN112986681A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101187677A (zh) * | 2007-11-28 | 2008-05-28 | 华中科技大学 | 多功能电参数测量仪 |
| CN102130682A (zh) * | 2011-01-20 | 2011-07-20 | 中国计量学院 | 一种鉴相电路 |
| CN105842537A (zh) * | 2016-03-18 | 2016-08-10 | 山东交通学院 | 基于集成鉴相鉴频器的相位差测量方法及电路 |
| CN109116111A (zh) * | 2018-09-05 | 2019-01-01 | 山东交通学院 | 一种高精度相位差测量方法及电路 |
| CN212693881U (zh) * | 2020-07-29 | 2021-03-12 | 河南中州电气设备有限公司 | 低压开关柜功率信号相位差监测装置 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 张剑平, 国防工业出版社 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023130797A1 (zh) * | 2022-01-10 | 2023-07-13 | 珠海格力电器股份有限公司 | 异常检测电路及方法 |
| CN115902400A (zh) * | 2023-02-15 | 2023-04-04 | 保定正恒电力科技有限公司 | 一种基于计量芯片的异地非同步角差的测量装置及方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101788615B (zh) | 一种简易三相工频交流电相序测量的方法及检测设备 | |
| CN104808056B (zh) | 一种基于比较器转换的频率特性测试方法与装置 | |
| CN112986681A (zh) | 一种低压电力信号相位差测量装置 | |
| CN102288821B (zh) | 三相电路相位差的测量方法、测量装置 | |
| CN204008845U (zh) | 一种单相电能表计量电路 | |
| CN106053931B (zh) | 基于soc芯片内部12位ad的继电保护装置 | |
| CN205333845U (zh) | 一种电能表的在线误差测试装置 | |
| CN101907656B (zh) | 利用固定相移来测量同频信号相位差的方法 | |
| CN105486919A (zh) | 一种基于fpga的频率测量装置 | |
| CN109116111A (zh) | 一种高精度相位差测量方法及电路 | |
| CN208399591U (zh) | 一种用于功率计的同步源自动选择电路 | |
| CN103439590A (zh) | 一种电能监测dsp控制系统 | |
| CN202494744U (zh) | 电能质量检测装置 | |
| CN206132852U (zh) | 数字频率计 | |
| CN203772944U (zh) | 自动识别信号类型的真有效值交直流电压测量装置 | |
| CN202794284U (zh) | 多功能智能电力仪表 | |
| CN103869155A (zh) | 一种基于plc高速输入的发电机频率测量方法及装置 | |
| CN103149241A (zh) | 基于电磁波传输原理的土壤水分测量装置及其方法 | |
| CN217085091U (zh) | 多模式功率因数测量装置 | |
| CN102130682A (zh) | 一种鉴相电路 | |
| CN205229298U (zh) | 一种基于fpga的频率测量装置 | |
| CN114879125A (zh) | 三相电能表计量方法、三相电能表及可读存储介质 | |
| CN107132434A (zh) | 一种模拟滤波器频响特性的自动测量装置 | |
| CN206725649U (zh) | 一种功率因数的测量装置 | |
| Wang et al. | Measuring energy meter of three-phase electricity-stealing defense system |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210618 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |