CN102539867B - 智能相位伏安表及其测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种智能相位伏安表及其检测方法，该伏安表包括两只钳型电流互感器和一台主机，所述主机包括外壳和主机电路，所述外壳的面板上设置有接线面板和液晶显示器，所述接线面板包括有输入接口U1、U2、I1和I2，所述主机电路包括有微处理器MCU、与所述微处理器MCU连接的三相电能计量单元ADE、键盘输入电路和电源管理单元；该方法包括三个步骤：判别所述输入接口的采样信号是否有效；自动寻档测量；监测和数据显示。该智能相位伏安表可自动判别输入信号和选择测量的量限，克服了传统相位伏安表因人工选择量限和测量功能不当而引起的测量精度不高和仪器易损坏的缺点；该方法简单易行，使伏安表实现了智能化。

Description

智能相位伏安表及其测量方法

技术领域

本发明涉及一种电工测量仪表，具体的说，涉及了一种智能相位伏安表及其测量方法。

背景技术

目前，公知的数字双钳相位伏安表，大多是通过拨动旋钮开关选择测量工频电压、电流和相位，而在测量电压、电流幅值及其相位角时不仅要选择测量功能，还要选择测量的量限，例如电压的量限有500V、200V、20V，电流的量限有10A、2A、200mA。公知的数字双钳相位伏安表存在有以下的缺点：

1、测量电压、电流或相位时需要手动选择旋钮开关，而不能自动选择，若选择错误，会造成仪表不能正常测量，甚至会损坏仪表；

2、电压、电流幅值的测量需要手动选择量限，不能自动选择，若选择错误，会造成仪表测量精度不够，更有甚者会损坏仪表。

为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种智能相位伏安表，该智能相位伏安表具有操作简便、测量精度高和自动选择功能与量限的优点，本发明还提供了该智能相位伏安表的测量方法。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种智能相位伏安表，它包括两只钳型电流互感器和一台主机，所述主机包括外壳和主机电路，所述外壳的面板上设置有接线面板和液晶显示器，所述接线面板包括输入接口U1、U2、I1和I2，所述主机电路包括有微处理器MCU、与所述微处理器MCU连接的三相电能计量单元ADE、键盘输入电路和电源管理单元；所述输入接口U1通过电压采样电路连接所述三相电能计量单元ADE，所述输入接口U2通过电压隔离采样电路连接所述三相电能计量单元ADE，所述输入接口I1通过电流采样电路1连接所述三相电能计量单元ADE，所述输入接口I2通过电流采样电路2连接所述三相电能计量单元ADE；所述键盘输入电路连接所述微处理器MCU以进行测量功能的选择；所述液晶显示器连接所述微处理器MCU用来显示测量结果；所述电源管理单元连接所述微处理器MCU以便控制所述电源管理单元为所述主机电路提供电源电压。

基于上述，所述键盘输入电路的输入键盘为旋钮式键盘，所述旋钮式键盘上设置有测量交流电压U1的键位、测量交流电流I1的键位、自动AUTO（φ）键位、测量交流电流I2的键位和测量交流电压U2的键位。

一种智能相位伏安表的测量方法，所述三相电能计量单元ADE预设多级测量量限，并将其中一级测量量限预设为当前测量量限，且每级测量量限对应一个测量计算程序；所述微处理器MCU预设多个测量量限值，多个测量量限值分别与所述三相电能计量单元ADE的多级测量量限一一对应，并将与所述当前测量量限对应的测量量限值预设为当前测量量限值；

该测量方法包括以下步骤：

步骤1、判别输入接口的采样信号是否有效：所述三相电能计量单元ADE读取所述输入接口的采样信号并进行处理，然后，所述微处理器MCU读取所述三相电能计量单元ADE处理后的采样信号，并将处理后的采样信号与预设的最小有效幅值进行比较，当处理后的采样信号小于预设的最小有效幅值时，所述采样信号被视为无效信号，当处理后的采样信号不小于预设的最小有效幅值时，所述采样信号被视为有效信号；

步骤2、自动寻档测量，包括以下子步骤：

步骤2.1、所述三相电能计量单元ADE在当前测量量限下，采用与所述当前测量量限对应的测量计算程序，对所述有效信号进行测量计算，得出采样信号的测量值；

步骤2.2、所述微处理器MCU读取所述测量值，并判断所述测量值是否在所述当前测量量限值的20%—110%范围内：

a、若所述测量值在当前测量量限值的20%—110%范围内，则所述测量值为最终测量值；

b、若所述测量值大于所述当前测量量限值的110%，所述微处理器MCU根据所述当前测量量限值，判断所述三相电能计量单元ADE的当前测量量限是否是最大一级测量量限，若是，则所述测量值即为最终测量值；反之，所述微处理器MCU向所述三相电能计量单元ADE发出调整信号，使所述三相电能计量单元ADE向上一级调整测量量限，并将向上调整后的测量量限重新设置为当前测量量限，同时，根据所述三相电能计量单元ADE重新设置的当前测量量限，所述微处理器MCU重新设置当前测量量限值，并返回步骤2.1；

c、若所述测量值小于所述当前测量量限值的20%，所述微处理器MCU根据所述当前测量量限值，判断所述三相电能计量单元ADE的当前测量量限是否是最小一级测量量限，若是，则所述测量值即为最终测量值，反之，所述微处理器MCU向所述三相电能计量单元ADE发出调整信号，使所述三相电能计量单元ADE向下一级调整测量量限，并将向下调整后的测量量限重新设置为当前测量量限，同时，根据所述三相电能计量单元ADE重新设置的当前测量量限，所述微处理器MCU重新设置当前测量量限值，并返回步骤2.1。

基于上述，它还包括有以下步骤：

步骤3、监测和数据显示：所述输入接口包括有输入接口U1、输入接口U2、输入接口I1和输入接口I2；

所述微处理器MCU对所述有效信号进行监测，并进行数据显示：

a、当监测出步骤1中只有一个有效信号时，经步骤2自动寻档测量后，所述微处理器MCU根据该有效信号对应的最终测量值，计算出采样信号的有效幅值，所述液晶显示器显示该有效信号的输入接口名称和采样信号的有效幅值；

b、当监测出步骤1中有两个有效信号时，经步骤2自动寻档测量后，所述微处理器MCU根据两个有效信号对应的最终测量值，计算当前两个采样信号之间的相位角值，所述液晶显示器显示两个有效信号的输入接口名称和所述相位角值；

c、当监测出步骤1中有三个或四个有效信号时，所述液晶显示器显示当前有效信号的输入接口名称。

本发明相对现有技术具有突出的实质性特点和显著进步，具体的说，使用本发明方法的智能相位伏安表，可自动判别输入信号的种类，并且无需人工选择测量的量限，经过三相电能计量单元ADE与微处理器MCU的判别和计算后，即可从液晶显示器上读出测量的结果，克服了传统的相位伏安表因人工选择测量量限和测量功能不当而引起的测量精度不高和仪器易损坏的缺点。

附图说明

图1是智能相位伏安表的结构示意图。

图2是本发明的电气原理框图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

如图1所示，一种智能相位伏安表，它包括两只钳型电流互感器1和一台主机，所述主机包括有外壳2和收容在所述外壳2内部的主机电路，所述外壳2的面板上设置有功能旋钮开关3、接线面板4、液晶显示器5、电源开关按钮6，所述接线面板4包括有输入接口U1、U2、I1和I2，其中，所述输入接口I1和I2分别只有一个插孔，所述输入接口U1和U2分别设置有两个插孔，一个为高端插孔，一个为低端插孔。

如图2所示，所述主机电路包括有微处理器MCU、与所述微处理器MCU连接的三相电能计量单元ADE、键盘输入电路和电源管理单元。

所述输入接口U1通过电压采样电路连接所述三相电能计量单元ADE，所述输入接口U2通过电压隔离采样电路连接所述三相电能计量单元ADE，所述输入接口I1通过电流采样电路1连接所述三相电能计量单元ADE，所述输入接口I2通过电流采样电路2连接所述三相电能计量单元ADE。

所述键盘输入电路的输入键盘为旋钮式键盘，所述旋钮式键盘上设置有测量交流电压U1的键位、测量交流电流I1的键位、自动AUTO（φ）键位、测量交流电流I2的键位和测量交流电压U2的键位，且所述自动AUTO（φ）键位在所述交流电压U1的键位、所述测量交流电流I1的键位、所述测量交流电流I2的键位和所述测量交流电压U2的键位的中间位置排列，所述键盘输入电路通过键盘数据总线连接所述微处理器MCU以控制所述微处理器MCU进行测量功能的切换，所述旋钮式键盘即为所述功能旋钮开关3，所述功能旋钮开关3对应测量键位设置有相应的功能档位，扭转所述功能旋钮开关3至相应的功能档位即可进行测量功能的切换。

所述液晶显示器5通过液晶数据总线连接所述微处理器MCU用来显示测量结果，所述电源管理单元通过电源管理I/O接口连接所述微处理器MCU以便控制所述电源管理单元为所述主机电路提供电源电压。

使用时，按下所述电源开关按钮6打开电源，然后把所述功能旋钮开关3旋至自动AUTO（φ）档位处。测量电流时，所述钳型电流互感器1的出线插头***所述输入接口I1或I2的插孔，所述钳型电流互感器1的钳口卡在被测线路上；测量电压时，所述被测电压的两端分别从所述输入接口U1或U2的高、低端插孔接入；测量相位角时，由于该智能相位伏安表可以测量U1U2、I1I2、U1I1、U1I2、U2I1和U2I2间的相位角，下面以U1I1间的相位角为例说明，将被测电压的两端分别接入所述输入接口U1的高、低端插孔，所述钳型电流互感器1的出线插头***所述输入接口I1的插孔，所述钳型电流互感器1的钳口卡在被测电流线路上，即可进行测量，所述液晶显示器5显示的当前的测量值为I1滞后U1的相位。

所述三相电能计量单元ADE预设多级测量量限，并将其中一级测量量限预设为当前测量量限，且每级测量量限对应一个测量计算程序；所述微处理器MCU预设多个测量量限值，多个测量量限值分别与所述三相电能计量单元ADE的多级测量量限一一对应，并将与所述当前测量量限对应的测量量限值预设为当前测量量限值。

所述智能相位伏安表的测量方法包括以下步骤：

步骤1、判别输入接口的采样信号是否有效：所述三相电能计量单元ADE读取所述输入接口的采样信号，并进行增益变换、A/D转换等信号处理，然后，所述微处理器MCU读取所述三相电能计量单元ADE处理后的采样信号，并将处理后的采样信号与预设的最小有效幅值进行比较，当处理后的采样信号小于预设的最小有效幅值时，所述采样信号被视为无效信号，当处理后的采样信号不小于预设的最小有效幅值时，所述采样信号被视为有效信号。

步骤2、自动寻档测量：在自动寻档测量的过程中，它还包括了以下子步骤：

步骤2.1、所述三相电能计量单元ADE在当前测量量限下，采用与所述当前测量量限对应的测量计算程序，对所述有效信号进行测量计算，得出采样信号的测量值；

步骤2.2、所述微处理器MCU读取所述测量值，并判断所述测量值是否在所述当前测量量限值的20%—110%范围内：

a、若所述测量值在当前测量量限值的20%—110%范围内，则所述测量值为最终测量值；

b、若所述测量值大于所述当前测量量限值的110%，所述微处理器MCU根据所述当前测量量限值，判断所述三相电能计量单元ADE的当前测量量限是否是最大一级测量量限，若是，则无需再重新设置当前测量量限，所述测量值即为最终测量值；反之，所述微处理器MCU向所述三相电能计量单元ADE发出调整信号，使所述三相电能计量单元ADE向上一级调整测量量限，并将向上调整后的测量量限重新设置为当前测量量限，同时，根据所述三相电能计量单元ADE重新设置的当前测量量限，所述微处理器MCU重新设置当前测量量限值，并返回步骤2.1；

c、若所述测量值小于所述当前测量量限值的20%，所述微处理器MCU根据所述当前测量量限值，判断所述三相电能计量单元ADE的当前测量量限是否是最小一级测量量限，若是，则无需再重新设置当前测量量限，所述测量值即为最终测量值，反之，所述微处理器MCU向所述三相电能计量单元ADE发出调整信号，使所述三相电能计量单元ADE向下一级调整测量量限，并将向下调整后的测量量限重新设置为当前测量量限，同时，根据所述三相电能计量单元ADE重新设置的当前测量量限，所述微处理器MCU重新设置当前测量量限值，并返回步骤2.1。

例如：所述三相电能计量单元ADE设置有三级电压的测量量限480V、120V、30V，电压的当前测量量限为480V，若所述输入接口U1的输入信号为470V，所述三相电能计量单元ADE在当前测量量限480V下得出的测量值即为最终测量值；若所述输入接口U2的输入信号为110V，所述三相电能计量单元ADE的当前测量量限经过寻档后调整为120V，然后再进行测量，得出最终测量值。

步骤3、监测和数据显示：所述输入接口包括有输入接口U1、输入接口U2、输入接口I1和输入接口I2；

所述微处理器MCU对所述有效信号进行监测，并进行数据显示：

a、当监测出步骤1中只有一个有效信号时，经步骤2自动寻档测量后，所述微处理器MCU根据该有效信号对应的最终测量值，计算出采样信号的有效幅值，所述液晶显示器5显示该有效信号的输入接口名称和采样信号的有效幅值。例如，所述输入接口U2输入220V电压信号，则所述液晶显示器5显示“U2 220V”；

b、当监测出步骤1中有两个有效信号时，经步骤2自动寻档测量后，所述微处理器MCU根据两个有效信号对应的最终测量值，计算当前两个采样信号之间的相位角值，所述液晶显示器5显示两个有效信号的输入接口名称和所述相位角值。如果测量的是电压与电压之间的相位角，所述液晶显示器5显示的是U2滞后U1的相位；如果测量的是电流与电流之间的相位角，所述液晶显示器5显示的是I2滞后I1的相位；如果测量的是电流与电压之间的相位角，所述液晶显示器5显示的是电流滞后电压的相位，该智能相位伏安表可以测量的电压与电流之间的相位角有U1I1、U1I2、U2I1和U2I2。当在测量相位角的过程中需要检查当前采样信号的电压幅值或电流幅值时，在不断开任何接线的情况下，还可以通过将所述功能旋钮开关3旋转至U1或U2或I1或I2档位来实时检查当前采样信号的有效幅值；

c、当监测出步骤1中有三个或四个有效信号时，所述液晶显示器5显示当前有效信号的输入接口名称。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (2)

1.一种采用智能相位伏安表进行测量的方法，所述智能相位伏安表包括两只钳型电流互感器和一台主机，所述主机包括外壳和主机电路，所述外壳的面板上设置有接线面板和液晶显示器，所述接线面板包括输入接口U1、U2、I1和I2，其特征在于：所述主机电路包括有微处理器、与所述微处理器连接的三相电能计量单元、键盘输入电路和电源管理单元；所述输入接口U1通过电压采样电路连接所述三相电能计量单元，所述输入接口U2通过电压隔离采样电路连接所述三相电能计量单元，所述输入接口I1通过第一电流采样电路连接所述三相电能计量单元，所述输入接口I2通过第二电流采样电路连接所述三相电能计量单元；所述键盘输入电路连接所述微处理器以进行测量功能的选择；所述液晶显示器连接所述微处理器用来显示测量结果；所述电源管理单元连接所述微处理器以便控制所述电源管理单元为所述主机电路提供电源电压；其特征在于：所述三相电能计量单元预设多级测量量限，并将其中一级测量量限预设为当前测量量限，且每级测量量限对应一个测量计算程序；所述微处理器预设多个测量量限值，多个测量量限值分别与所述三相电能计量单元的多级测量量限一一对应，并将与所述当前测量量限对应的测量量限值预设为当前测量量限值；该方法包括以下步骤：步骤1、判断输入接口的采样信号是否有效：所述三相电能计量单元读取所述输入接口的采样信号并进行处理，然后，所述微处理器读取所述三相电能计量单元处理后的采样信号，并将处理后的采样信号与预设的最小有效幅值进行比较，当处理后的采样信号小于预设的最小有效幅值时，所述采样信号被视为无效信号，当处理后的采样信号不小于预设的最小有效幅值时，所述采样信号被视为有效信号；步骤2、自动寻档测量，包括以下子步骤：步骤2.1、所述三相电能计量单元在当前测量量限下，采用与所述当前测量量限对应的测量计算程序，对所述有效信号进行测量计算，得出采样信号的测量值；步骤2.2、所述微处理器读取所述测量值，并判断所述测量值是否在所述当前测量量限值的20%—110%范围内：a、若所述测量值在当前测量量限值的20%—110%范围内，则所述测量值为最终测量值；b、若所述测量值大于所述当前测量量限值的110%，所述微处理器根据所述当前测量量限值，判断所述三相电能计量单元的当前测量量限是否是最大一级测量量限，若是，则所述测量值即为最终测量值；反之，所述微处理器向所述三相电能计量单元发出调整信号，使所述三相电能计量单元向上一级调整测量量限，并将向上调整后的测量量限重新设置为当前测量量限，同时，根据所述三相电能计量单元重新设置的当前测量量限，所述微处理器重新设置当前测量量限值，并返回步骤2.1；c、若所述测量值小于所述当前测量量限值的20%，所述微处理器根据所述当前测量量限值，判断所述三相电能计量单元的当前测量量限是否是最小一级测量量限，若是，则所述测量值即为最终测量值，反之，所述微处理器向所述三相电能计量单元发出调整信号，使所述三相电能计量单元向下一级调整测量量限，并将向下调整后的测量量限重新设置为当前测量量限，同时，根据所述三相电能计量单元重新设置的当前测量量限，所述微处理器重新设置当前测量量限值，并返回步骤2.1。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：它还包括有以下步骤：步骤3、监测和数据显示：所述微处理器对所述有效信号进行监测，并进行数据显示：a、当监测出步骤1中只有一个有效信号时，经步骤2自动寻档测量后，所述微处理器根据该有效信号对应的最终测量值，计算出采样信号的有效幅值，所述液晶显示器显示该有效信号的输入接口名称和采样信号的有效幅值；b、当监测出步骤1中有两个有效信号时，经步骤2自动寻档测量后，所述微处理器根据两个有效信号对应的最终测量值，计算当前两个采样信号之间的相位角值，所述液晶显示器显示两个有效信号的输入接口名称和所述相位角值；c、当监测出步骤1中有三个或四个有效信号时，所述液晶显示器显示当前有效信号的输入接口名称。