[发明专利]一种单相电参数采集装置及对单相电信号分析处理的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种数据采集装置及数据处理方法，具体地说是一种单相电参数采集装置及对单相电信号分析处理的方法。

背景技术

随着电子技术的飞速发展，电能表的集成度越来越高，在单相多功能电表市场上，主要是电能计量芯片加微控制器的设计方案；但是，这种方案精度低，功能少，功能主要取决于电能芯片，微控制器不能进行复杂的数据处理，能计量的电参数也比较少，不具有谐波分析等功能，应用不灵活。

发明内容

针对上述不足，本发明提供了一种单相电参数采集装置及对单相电信号分析处理的方法，其根据采集的信号能够直接计算出各种电参数，不但计算的电参数种类丰富，而且具备谐波分析功能。

为了解决上述存在的技术问题，本发明采用下述技术方案：一种单相电参数采集装置，其特征是，包括信号采集单元、信号调理电路、模数转换模块、主控单元、存储单元、通信单元和基准源电路单元，所述信号采集单元、信号调理电路和模数转换模块依次连接，所述主控单元分别与模数转换模块、存储单元、通信单元和基准源电路单元连接；其中，信号采集单元用以采集单相电的信号并发送给信号调理电路，所述信号调理电路对采集的单相电信号进行初步调理处理，并将初步调理处理后的单相电信号发送给数模转换模块，所述数模转换模块将采集到的单相电的模拟信号转换为数字信号并将单相电的数字信号发送给主控单元，所述主控单元对接收到的单相电信号进行分析处理，计算各种电参数，并将分析处理后的单相电参数通过通信单元发送给上位机，同时将数据存储到存储单元；所述基准源电路单元用以为主控单元提供一个信号采集的基准电压信号。

上述单相电参数采集装置中，所述信号采集单元包括电压互感器和电流互感器。

上述单相电参数采集装置中，所述主控单元包括微控制器以及分别与之连接SPI接口、RS485接口和IIC接口。

上述单相电参数采集装置中，所述存储单元包括EEPROM存储器。

一种对单相电信号进行分析处理的方法，其特征是，包括以下过程：

系统初始化；

对采样数据进行处理，计算单相电参数；

上传单相电参数数据；

数据存储。

上述对单相电进行分析处理的方法中，还包括采样中断过程，所述采样中断过程包括以下过程：判断是否到达一个采样周期，如果是，则计算单相电参数，然后结束采样中断过程；如果不是，则直接结束采样中断过程。

上述对单相电进行分析处理的方法中，还包括通信中断过程，所述通信中断过程包括以下过程：是否中断指令，如果没有，则结束通信中断过程；如果有中断指令，则根据指令进行相关操作，如果是设置参数指令，则对模块参数进行设置，如果是读取数据指令，则返回采集的单相电参数。

上述对单相电进行分析处理的方法中，还包括定时中断过程，所述定时中断过程包括以下过程：是否进行定时中断，如果是，则对累加数据进行累加，并将最新的累加数据存储到存储单元，然后结束定时中断过程；如果否，则直接结束定时中断过程。

上述对单相电进行分析处理的方法中，所述数据处理过程包括以下过程：

采集多个周期的单相电的电压、电流瞬时值；

通过数字积分公式计算单相电的电压平均值、电流平均值、电压有效值、周波、功率因素、有功功率、无功功率、视在功率等电参数；通过功率值和累积的时间计算出正向有功总电能，反向有功总电能，正向无功总电能，反向无功总电能；

对电压、电流瞬时值做傅里叶变换，将时域信号转换到频域分析单相电压各次谐波及总畸变率，单相电流各次谐波及总畸变率。

本发明的有益效果是，本发明采用了A/D转换芯片加微处理器，微处理器根据采集的信号能够直接计算出各种电参数，不但计算的电参数种类丰富，而且具备谐波分析功能。本发明能够进行复杂的数据处理，不仅完成更多的电参数测量,且测量精度高，而且装置体积小、设置简便。

附图说明

图1是本发明的原理框图；

图2是本发明所述微控制器的电原理图；

图3是本实用所述基准源电路单元的电原理图；

图4是本发明所述信号采集单元、信号调理电路和数模转换模块的电原理图；

图5是本发明所述存储单元的电原理图；

图6是本发明所述通信单的元电原理图；

图7是本发明的方法流程图；

图8是本发明所述采样中断过程的流程图；

图9是本发明所述通信中断过程的流程图；

图10是本发明所述定时中断过程的流程图。