三相電電能計量與狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計

陳享成，高基豪，劉成

（鄭州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南鄭州，450000）

0 引言

三相供電系統(tǒng)由于結(jié)構(gòu)簡單、可靠性強(qiáng)、容量大等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為工廠、樓宇等場所的主要供電方式。三相供電系統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)測和電能計量一直是人們比較關(guān)心的問題，隨著物聯(lián)技術(shù)和集成電路技術(shù)的不斷發(fā)展，各種形式的遠(yuǎn)程電能計量設(shè)計方案層出不窮，如基于電力載波的遠(yuǎn)抄表技術(shù)等。本文在完成現(xiàn)有方案調(diào)研的基礎(chǔ)上，設(shè)計了一種基于Air724UG 模組的遠(yuǎn)程三相電電能計量與狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)。與傳統(tǒng)設(shè)計方案相比，本方案擯棄專用電能計量芯片，引入瞬時功率理論后，在線計量實(shí)時功率，再以積分形式計算出電能。在現(xiàn)成采樣電路基礎(chǔ)上，通過構(gòu)造電壓信號計算得到相電壓有效值，最后本文通過實(shí)驗驗證了方案的有效性。

1 原理與設(shè)計

為了兼容三相供配電系統(tǒng)中三相三線制和三相四線制接線方法，本文首先將電壓互感器一次側(cè)接成星形，同時在二次側(cè)構(gòu)造有源人工中性點(diǎn)，使其滿足三線制和四線制接線需要。電流互感器一次側(cè)接電流主回路，二次側(cè)中線接至上述人工中性點(diǎn)，使其與電壓參考點(diǎn)相同。需要注意的是，為了提高系統(tǒng)抗干擾性，本文在互感器二次側(cè)接入高精度、低溫飄電阻，構(gòu)成星型負(fù)載網(wǎng)絡(luò)，使其負(fù)載電流達(dá)到互感器標(biāo)定的額定電流。考慮到采集電路的實(shí)時性和準(zhǔn)確性，本文選用內(nèi)置12 位高精度ADC 的STM32F407 系列微處理器，并將其配置成三重ADC 采樣模式。……