图1 原理方框图
每台监测仪具有4个电压测量通道和5个电流测量通道。4个电压通道可以监测母线三相电压和中性点电压；5个电流通道可以监测线路三相电流、中线及地线的电流。如图1中所示，被测信号被衰减后，经滤波器分离为高于3.4 kHz的高频分量和低于3.4 kHz的低频分量。在低频信号通道中，为保证每个周期中正好提供128个采样点，使用一个同步脉冲发生电路产生采样同步脉冲，以6.4 kHz的频率，送至各个通道中的采样—保持电路和A／D转换器。被测信号经采样—保持后进行14位的模数转换(ADC)。数字化的被测信号被送进数字信号处理器(DSP)进行快速付立叶变换(FFT)，在100 μs中计算出63次谐波分量的幅值和相位。每一个基波周期中反复进行这个过程，低频信号通道最高能测信号峰值1 000 V，具有90 mV的分辨率。其他的参数，例如电压和电流的有效值、有功功率、视在功率、无功功率、真功率因数、位移功率因数、总畸变率等，均在每一个周期中同时算出。被记录的这些参数以一个周期的分辨率提供了长时间的累积图。按周期累积起来的数据可以清楚地显示出一个周期的最大值和最小值，以及该时间段中的平均值。同时还可算出三相不平衡度、电压偏差率、电压波动和闪变。在高频分量的通道中，被测信号进入一个10位、4 MHz的高速模数转换器，将模拟信号转换为数字信号。该通道主要用于瞬变高速脉冲的捕获，可测量的最大信号电压峰值为8.4 kV，分辨率为12 V。
该监测仪主板上使用一个386微处理器和一个387协处理器，带有4 MB RAM。另外内置一个540 MB硬盘驱动器，用于存储记录下来的数据。监测仪备有一个并行口和一个串行口，所存储的数据可以经过以太网或电话线下载到个人计算机。在监测仪中，所记录存储的各类数据，已经作了各种必要的整理，因此下载的时间短。基于Windows应用软件驻留在个人计算机中，可以随时控制数据下载。通过操作软件键，工作人员可方便地观察所记录的事件波形，谐波频谱，对于电压和电流有效值、有功功率、无功功率、视在功率、最大需求量、功率因数以及总失真度、三相不平衡度、系统频率和闪变等，可以观察其长时间(一日、一周或一月)的累积图。
监测仪记录存储的电能质量事件的详细内容取决于采样和A／D转换的速率。对于供配电系统中功率因数补偿电容器的合闸和开断瞬变过程的记录，低频分量通道中6.4 kHz的采样速率较为合适。对于发生在设备内部的由电机和其他负载的投入和切断所引起的高速脉冲，可采用高频分量通道中具有4 MHz的高速采样速率，捕获低于250 ns宽度脉冲的具体形状，可以帮助用户诊断脉冲产生的原因，从而选择适当的解决方法。
