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1、一种基于PC的高精度功率测量系统凌特利,等一种基于PC的高精度功率测量系统APC-basedHighAccuracyPowerMeasurementSystem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、开发周期长的特点。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。系统设计相对简单,容易实现,测量精度达到0.02%。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。相关数据表明,
2、该功率测量系统测量精度高,具有可行性与实用价值。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:ADOI:10.16086/j.cnki.issn1000-0380.201505021Abstract:Highaccuracypowermeasurementsystemfeatureshighdesignthresholdandlongdevelopmentcycle.Inordertofacilitatetherealizationandshortenthedevelopmentcycle,a
3、PC-basedhighaccuracypowermeasurementsystemisproposed,thedesignofthissystemisrelativelysimpleandeasiertoimplement;itsmeasurementaccuracyisupto0.02%.Thedesigndetailsofhardwareandsoftwarearecomprehensivelyexpounded,theformulasortechnicalparametersofcriticaltechnologie
4、saregiven,andthepowermeasurementerrorsaftercalibrationarelistedtoprovethehighaccuracycharacteristic,thefeasibilityandthepracticalvalueofthesystem.Keywords:HighaccuracyPowermeasurementAnalogquantityWavefilterEmbeddedsystem模拟量信号,A/D数据采集宽度为18位,信号增益倍0引言数可调,采样速率总计可高达500
5、kS/s,本系统采样速计量系统中的精度溯源和电能表精度检测经常采率设在10kHz。此设备具备图形调试界面,软件设计用高精度功率测量系统。传统的高精度功率测量系统接口简单,易于上手。由于USB-6281是非同步采集设以标准电能表为代表,设计复杂,要求设计人员具有丰备,会引入相位差,应用前需要校准。富的硬件设计经验和高水平的软件技术。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、各种噪声的抑制、元器件选型等;软件设计方面有限的系统资源、原始的调试方式都给设计带来麻烦。本文论述一种基于PC的高精度功率测量系统。其硬件设计基
6、于一款采集设备USB-6281,没有复杂的电路设计;软图1硬件模块图件在PC上开发调试和运行,开发周期短;测量精度达Fig.1Hardwaremodule到0.02%。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。软件由数据接收模块、数据校正模块、功率计算模块、界面显示模块组成,如图2所示。1系统设计框架本测量系统设计分硬件和软件两部分。硬件由模拟量变换模块、滤波调理模块和USB-6281设备模块组成,如图1所示。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
7、测量精度高。其最大可接入8路±10V弱电压差分图2软件模块图修改稿收到日期:2014-12-24。Fig.2Softwaremodule第一作者凌特利(1981-),男,2004年毕业于华中科技大学自动化专数据接收模块、数据校正模块、功率计算模块可以业,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。设计在一起,做成一个动态链接库,独立于界面,能够84PROCESSAUTOMATIONINSTRUMENTATIONVol.36No.5May2015一种基于PC的高精度功率测量系统凌特利,等被不同的开发语言
8、调用,减少代码耦合性。同样影响测量的准确性。图5是一个采集通道完整的电路图。A是功率源i2硬件设计的输出信号,AI、AIGND、AI分别是USB-6281模拟08模拟量变换模块的作用是将强模拟量信号变换成弱量采集通道的端子。USB-6281采样模拟量数据后,通电压信号,以便USB-6281