电力运行系统和工业生产过程对电能质量的要求正在逐步扩大和深化,提高电能质量已经成为保证供电系统安全稳定运行的基本要求。至今,我国颁布了涉及电能质量六个方面的国家标准,这对电能质量检测设备提出了更高的要求。随着信息电子技术的发展,各种关于电能质量检测分析的仪器设备也有了广阔的发展空间。在众多检测分析仪器中,便携式仪器是当今需求和发展的一个潮流。

　　该仪器可测量和分析电力系统的频率、电压、谐波、三相不平衡度,以及电压波动与闪变、电压暂降与短时中断、暂时过电压和瞬态过电压、波形畸变、浪涌电流等稳态和暂态电能质量问题。仪器程序运行在Windows CE操作系统上,提供RS232、以太网接口,提供了简单便捷的控制方式和丰富的人机界面,为仪器的网络化和智能化扩展打下了基础。

　　1 分析仪的硬件构架

　　该分析仪采用DSP+ARM9双处理器构架。设计上以功能实现和便携式应用为基础,并考虑了系统的扩展性,将DSP高速数字信号处理和ARM9嵌入式系统稳定可靠的管理功能结合起来。电能质量分析中存在诸多大规模运算和良好的视觉显示、数据管理以及与PC通讯的要求。DSP实现高性能的运算,使采集的数据得以实时处理;ARM9处理器用于人机交互、数据的显示和与PC的通讯。

　　系统硬件框图如图1所示,4路电压(A、B、C、N)和4路电流信号分别通过调理电路,被16bitA/D转换器采样。采样数据被传送到DSP进行一系列运算处理。波形数据和分析结果通过FIFO传送到ARM9处理器。ARM9系统完成仪器的LCD显示、RS232或Ethernet通讯、键盘控制和数据的SD卡存储(高达4G bytes容量)等功能。DSP和ARM9之间通过SPI接口进行命令和状态的传送。

　　ARM9作为仪器的管理核心,控制了DSP的供电、运算参数和数据的传送。ARM9通过SPI传送给DSP运算参数和控制命令,而DSP通过其高速接口将计算结果通过FIFO传送给ARM9。FIFO芯片起到同步数据的作用。

　　2 仪器的软件构架

　　仪器的软件包括两部分:DSP电能质量分析程序和ARM9下的应用程序。DSP分析程序主要是电能质量分析算法。ARM9运行Windows CE操作系统,使用了C#编程。

　　2.1 仪器的窗体界面

　　仪器的界面设计使用Windows窗体结构。这种结构具有界面美观、开发方便等一些优势。分析仪具有多组界面,包括示波器、数据、谐波、柱状图等。图2展示了仪器的功能选择界面和示波器功能界面。

（游米儿）