基于单片机的电力监控系统交流采样技术的实现
系统采用
8031单片机实现电力参数的交流采样，通过LED显示器显示频率、电压、电流的实时值，在过压30%、欠压30%时进行声光报警，并能定时打印电压、电流及频率值
随着电力系统的快速发展，电网容量的扩大使其结构更加复杂，实时监控、调芳的自动化显得尤为重要；而在电力调度自动化系统中，电力参数的测量是最基本的功能。如何快速、准确地采集各种电力参数显得尤为重要。
在实现自动化的过程中，最关键的环节是数据采集。根据采集信号的不同，可分直流采样和交流采样两种。直流采样，顾名思义，采样对象为直流信号。它是把交流电压、电流信号经过各种变送器转化为0～5V的直流电压，再由各种装置和仪表采集。此方法软件设计简单，对采样值只需作一次比例变换即可得到被测量的数值。但直流采样仍有很大的局限性：无法实现实时信号的采集；变送器的精度和稳定性对测量精度有很大影响；设备复杂，维护难等。交流采样是将二次测得的电压、电流经高精度的CT、PT变成计算机可测量的交流小信号，然后再送入计算机进行处理。由于这种方法能够对被测量的瞬时值进行采样，因而实时性好，相位失真小。它用软件代替硬件的功能又使硬件的投资大大减小。随着微机技术的不断发展，交流采样必将以其优异的性能价格比，逐步取代传统的直流采样方法。
本系统采用8031单片机实现电力参数的交流采样。通过LED显示器显示频率、电压、电流的实时值，在过压30%、欠压30%时进行声光报警，并能定时打印电压、电流及频率值。实践证明，采用交流采样方法进行数据采集，通过算法运算后获得的电压、电流、有功功率、功率因数等电力参数有着较好的精确度和稳定性。
系统硬件组成
本系统的硬件部分由电源、主机、数据采集电路、键盘输入电路、显示器和打印机输出电路共6部分组成。系统总体框图如图1所示。
1.主机
主机由
单片机8031、地址锁存器74LS373、外接4KB的程序存储器2732和8KB的数据存储器6264构成。
2.数据采集电路
系统数据采集电路如图2所示。
由图2可见，前向数据采集通道由传感器、双四选一多路开关4052、采样保持器LF398、八选一多路开关4051、模数转换器AD574、光隔及由电压比较器LM339、锁相环4046、分频器4020构成的频率跟踪电路和用于控制采样保持器的单稳触发器4528组成。
由于采集的对象为电压、电流等模拟量，所以必须经A/D转换器变成数字量以后，才能送入8031进行处理。本系统选用AD574，该芯片使用逐次逼近法将-5～+5V模拟电压转换为数字量。转换时间为25μs，非线性误差小于±0.5LSB。
采用带字驱动和位驱动的
LED显示器进行显示。键盘上共设置了8个键，其中：0键用于功能切换；1，2，3三键为双功能键，分别用于显示A，B，C三相电压或电流；4键用于随机打印。
在系统的软件设计中，采用模块化设计方法，使得程序结构清晰，便于今后进一步扩展系统的功能。系统软件有以下模块构成：主程序、时钟中断服务程序、键盘中断服务程序、数据采集处理子程序、显示程序、打印程序等。主程序主要完成系统初始化，装置自检等任务。系统的初始化部分包括CPU各端口输入输出设置、中断设置、外围驱动、译码电路的初始化、数据RAM的初始化等。系统的数据采集处理子程序的功能是在定时中断服务程序中完成的。在定时中断服务程序中主要进行三相交流电压、电流的采集，数字滤波、采样数据存储，标度变换以及报判断与输出等操作。打印程序由定时中断服务程序团龄闰打印请求标志，主程序查询到该标志时，执行打印准备和启动程序，即将打印数据装配成ASCII字符标准格式存入到外部RAM的打印缓冲器中。
