一种基于PC的高精度功率测量系统
PROCESS AUTOMATION INSTRUMENTATION Vol.36No.5May 2015
修改稿收到日期:2014-12-24三
第一作者凌特利(1981-),男,2004年毕业于华中科技大学自动化专业,获学士学位,工程师;主要从事电力系统测试技术的研究和测试产品的设计三
一种基于PC 的高精度功率测量系统
A PC-based High Accuracy Power Measurement System
凌特利 张春峰 李晓朋 张 莹
(许继电气公司技术中心,河南许昌 461000)
摘 要:高精度功率测量系统具有设计门槛高二开发周期长的特点三为便于实现和缩短开发周期,提出一种基于PC 的高精度功率测量系统三系统设计相对简单,容易实现,测量精度达到0.02%三全面论述了系统硬件设计和软件设计方面的技术细节,给出了关键技术点的公式或技术参数,列出了校准后的有功功率测量误差三相关数据表明,该功率测量系统测量精度高,具有可行性与实用价值三关键词:高精度 功率测量 模拟量 滤波器 嵌入式系统
中图分类号:TM933 文献标志码:A DOI:10.16086/https://www.wendangku.net/doc/7b3799239.html,ki.issn1000-0380.201505021
Abstract :High accuracy power measurement system features high design threshold and long development cycle.In order to facilitate the realization and shorten the development cycle ,a PC-based high accuracy power measurement system is proposed ,the design of this system is relatively simple and easier to implement ;its measurement accuracy is up to 0.02%.The design details of hardware and software are comprehensively expounded ,the formulas or technical parameters of critical technologies are given ,and the power measurement errors after
calibration are listed to prove the high accuracy characteristic ,the feasibility and the practical value of the system.Keywords :High accuracy Power measurement Analog quantity Wave filter Embedded system
0 引言
计量系统中的精度溯源和电能表精度检测经常采用高精度功率测量系统三传统的高精度功率测量系统以标准电能表为代表,设计复杂,要求设计人员具有丰富的硬件设计经验和高水平的软件技术三硬件设计方面需要考虑到多方面的因素,如复杂的电路设计二各种噪声的抑制二元器件选型等;软件设计方面有限的系统资源二原始的调试方式都给设计带来麻烦三本文论述一种基于PC 的高精度功率测量系统三其硬件设计基于一款采集设备USB-6281,没有复杂的电路设计;软件在PC 上开发调试和运行,开发周期短;测量精度达到0.02%三本测量系统经过改造,可以衍生出多款测试设备,具有较强的实用价值三
1 系统设计框架
本测量系统设计分硬件和软件两部分三硬件由模拟量变换模块二滤波调理模块和USB-6281设备模块组成,如图1所示三USB-6281是硬件的主体部分,USB-
6281是一款高精度数据采集设备,稳定度好,低电压段测量精度高三其最大可接入8路?10V 弱电压差分
模拟量信号,A /D 数据采集宽度为18位,信号增益倍数可调,采样速率总计可高达500kS /s,本系统采样速率设在10kHz三此设备具备图形调试界面,软件设计接口简单,易于上手三由于USB-6281是非同步采集设备,会引入相位差,应用前需要校准
三
图1 硬件模块图Fig.1 Hardware module
软件由数据接收模块二数据校正模块二功率计算模块二界面显示模块组成,如图2所示
三
图2 软件模块图Fig.2 Software module
数据接收模块二数据校正模块二功率计算模块可以设计在一起,做成一个动态链接库,独立于界面,能够
4
8一种基于PC 的高精度功率测量系统 凌特利,等