摘要:随着社会对电力需求量的不断增长，电能紧缺问题日趋严重，极大地制约着社会经济的发展。为做到节约电能并合理高效地利用电能，这就需要对电力参数进行准确、实时地监测；所以，电力系统以及电力用户都迫切需要一种安全可靠、实时快速的电参量综合监测仪器，有效地对电参数进行测试。
本论文主要介绍了电能质量监测装置（硬件电路）的主要功能、测量方法、硬件电路、硬件性能和误差分析。该硬件只对单相交流电路中对用电设备的电参数进行实时监测和记录。该设备可用于一般的电气设备，可用来测量电压、电流、有功功率和无功功率等电参数。
本硬件主要采用16位单片机80C196作为核心控制器件，采用同步采样法测量理论和实时数据处理方法，该硬件是一种安全可靠、实时快速的电参量监测仪器，具有可靠性高、性能价格比好,方便携带等优点。
关键词：电能质量单片机监测电参数
MonitoringInstrumentofPowerQuality-DesignandTestofHardware
ABSTRACT:Withtheincreaseintheneedofelectricpower,theproblemoflackingelectricenergybecomesmoreandmoreseriousandlimitsgreatlythedevelopmentofeconomy.Inordertosaveanduseelectricenergyreasonablyandeffectively,itisnecessarytomeasureACelectricparametersaccuratelyandreal-time.Therefore，powersystemandusersdemandurgentlyanewtypeofsafe，reliable,real-timeandhigh-speedmeasuringinstrumentofACparameters.
Thispaperdescribesmainlysystemfunctions，measuringmethods，circuitdesign,circuitcharacteristicanderrorsanalysisofapowerqualitymeasuringinstrument.Thisinstrumentcanmeasureandmonitorelectricparametersinsingle-phasecircuits.Thisinstrumentcanbeappliedtogeneralelectricdevices.Itcanmeasurecurrent，voltage，power,energy,powerfactor,etc.
Themonitoringinstrumentis16bitssingle-chipmicroprocessor80C196KC.ItisbasedonsamplingtheoryandusessynchronoussamplingalgorithmtomeasureACparametersofpowersystem.Ithasmanyadvantagesasfollowed:completefunctions，perfectperformance，portable，high-reliability，lowcostandsoon.
Keywords:PowerQualityMicroprocessorMonitorElectricParameters
目录
摘要…………………………………………….……………………………………...….....Ⅰ
Abstract…………………………………..………………………………………….....…...Ⅱ
一选题背景……………………………………………………………………………….....1
1电能监测背景和意义…………………………………………………………...………1
2电能监测国内外发展现状……………………………………………………...………2
二测量方案论证……………………………….…………………………...…………….....5
1电能质量概念…………………………………………………………...………………5
2电能质量指标……………………………………………………………...……………5
3交流采样法……………………………………………………………...………………7
三硬件设计……………………………………………………………….………………..11
1整体设计思想……………………………………………………………………...…..11
2单片机系统设计………………………………………………………...……………..12
3测量电路的设计………………………………………………………………...……..18
4数据采集与转换……………………………………………………………...………..19
5控制电路的设计………………………………………………………………...……..23
6串行通讯接口电路设计………………………………………...……………...………25
7显示模块设计………………………………………………………………...………..27
四结果分析…………………………………………………………………...……………31
1测量电路误差………………………………………………………………………….31
2算法的误差…………………………………………………………………………….31
五结论……………………………………………..………..…………………...…………32
致谢………………………………………………….……………………...…….…………33
附录………………………………………………………………………………...………..34
参考文献……..………………………………………...…………….…………...…………37
一选题背景
1电能监测背景与意义
社会的不断进步和科学技术的飞速发展，一方面为电力系统的发展和进步提供了空间和新的技术手段，另一方面却也给电网安全运行带来许多的负面影响，由此也给电力工作者和研究者带来许多新的研究课题。电能质量问题的提出、研究就是这两方面综合影响带来的一个很显著的例子。并且自二十世纪80年代以来，电能质量[1]这一技术术语就成为电力部门和电力用户使用越来越频繁的词语了。
近年来，由于大量采用电力电子技术的工业设备和家用电气设备的应用，致使电能质量逐渐恶化，带来的现象越来越严重。由此引起电力部门、工业生产、人们生活多方面的关注。由于高压直流输电系统的应用和大量变频器、整流器、电弧炉等非线性负载的接入，使得电网中的谐波污染情况日趋严重，谐波含量不断增加；由于个别超高压输电线路不循环换位和电动机车等大容量非对称负载的接入，局部电网的不对称度比较严重；由于大容量轧钢机等冲击性负载的接入，部分电网的暂态干扰较大，电压闪变等现象时常发生，还由于目前电力供需矛盾仍比较大，电网中的自动调压、无功自动补偿装置正确动作率不高等原因，造成用户端电压严重不稳定，用电高峰时电压过低，而在用电低谷时又会偏高，电网的频率有时也会受到负荷过重的影响。以上这些现象，都属于电能质量方面的问题，它们不仅对电网的安全、稳定运行极为不利，而且还会对用户用电设备的正常工作以及工农业的持续高效生产有十分不利的影响。因此，电能质量问题越来越受到了人民生活各个方面的广泛关注，焦点可概括为以下几个方面:
(1)电力部门大力发展用电设备，以提高电力系统运行总效率。例如，高效率的电机变速驱动以及为降低损耗、校正功率因数而采用并列电容补偿器，还有大量使用的用户电子设备等。但是这又会导致电网谐波污染，电能质量水平下降，从而对电力系统安全运行带来潜在或直接的影响和危害，甚至重大损失。这迫使供电部门在保证正常供电的同时，还要极力避免用电设备带来的干扰。
(2)终端电能用户已提高对电能质量的认识。他们正在掌握这方面的更准确的实际情况，如供电间断，大功率器件的投切，电压跌落引起的暂态现象等，并且向电力部门提出要求改善供应的电能质量。
(3)现代用电设备对电能质量的优劣较之传统设备要高的多。很多新的电器和装置，如电视机、计算机等都是基于微处理器和功率电子器件，而它们对各种电磁干扰都极为敏感，因此对电能质量的要求越来越高。
(4)电能质量也是电力市场兴起与发展的要求。随着电力系统管制的放松，电力市场的发展和应用，电能就作为一种特殊的商品走入市场竞争，其质量问题就很正常的被提到桌面，作为其经济价格的一种尺度，而提高电能质量也是
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