工业4.0时代,国家正在大力发展智能制造技术、‘互联网+’技术以及大数据技术,这些新兴技术的可靠实施和应用,都离不开稳定可靠的电力支撑。低压开关柜是供电端和用电端电力传输的关键环节,所以实时监测它的电力参数变化以及电能质量情况十分重要。本文以智能电网环境下的低压开关设备为研究背景,根据IEC标准和国家标准,在认真分析国内外智能低压开关设备研究现状的基础上,创新性的提出了以TMR磁传感器和霍尔型电压传感器为实时电压电流测量装置,以嵌入式ARM为核心的低压开关柜在线监测系统。该系统使低压开关柜更加自动、更加智能,使其能够满足智能电网未来发展对其可能提出的多种要求。本文所进行的研究主要有五个方面:(1)根据TMR磁传感器测量电流原理,设计了测量的拓扑结构和数学模型。根据系统动态实时性的要求,对高速数据采集系统的基本原理、结构和交流信号的采集方式进行了研究分析。(2)查阅了电能质量相关指标以及精度范围,根据系统实际工况,对电能质量算法进行了简化分析。利用小波变换的快速算法进行暂态分析。采用加窗FFT算法,实现在测量谐波等参量时抑制泄漏和干扰的影响。(3)通过搭建实验系统硬件平台,确立硬件方案,然后进行各个模块的器件选型和硬件电路设计,包括信号的采集和处理模块、主控模块ARM板的电气方案设计,最后进行硬件系统的PCB设计。(4)通过搭建实验系统软件平台,采用ADS1.2开发ARM系统监控程序,并对功能程序进行模块化设计。主要包括数据采集处理模块、异常报警模块、数据显示模块、数据通信模块利用Visual Studio的C#开发人机互动界面,实现电能质量各参数的实时显示。(5)在分析监测系统的干扰源、传播途径和敏感设备的基础上,运用ANSYS模拟再现了开关柜母线室的磁场强度分布情况,从而有目的性地设计硬件和软件抗干扰方法。在系统的运行调试中,电压测量的相对误差不超过0.58%,电流测量误差不超过.8%,达到了0.5级精度的设计标准。将监测系统测得的电能质量参数与高精度的Fluke 437电能质量分析仪进行测量结果对照,误差在国家标准规定的范围内,证实了系统能够满足电能质量监测的高精度和实时性要求。