由上式可见，线电流Iw与其他两相线电压Uuv的夹角α的正弦值sin α即为三相输电线路的功率因数cosφ。通过PT(电压互感器)获得线电压信号，由CT(电流互感器)获得另一相线电流的信号。两信号的相位差的正弦值 sinα即为功率因数cosφ的值，如图3所示。

2．1 电压、电流信号检测
    分别通过电压互感器和电流互感器获取高压交流信号，经过电能转换元件(变压器、线性电阻)，转变成峰值为5V的低压交流信号。再分别送到过零检测电路，将低压交流信号转换为LPC2138可以识别的矩形脉冲信号。
2．2 单片机LPC21 38系统
    LPC2138利用定时器对各输入信号分别进行计数，用公式φ=2 π△T／T求出相位值，再利用余弦子程序求得功率因数cosφ。同时，根据置入的允许功率因数值，实时地判断是否需要驱动功率因数补偿装置进行适当补偿。
2．2．1 信号周期
    从过零比较电路输出的矩形脉冲信号一路送到LPC2138的外部中断端口EINT0，低电平有效。利用计数法求出信号周期T。
2．2．2 相位差
    从过零比较电路输出的矩形脉冲信号一路送到LPC2138的比较器端口，比较器将接收到的7位从地址与其自身的从地址(12ADR的7个最高位)相比较。它还将首次接收到的8位字节与通用调用地址(00H)相比较。如果任何一者相同，相应的状态位置位，产生中断请求。
    LPC2138根据中断请求，对定时计数器EINT1进行编程，则EINT1端的计数脉冲信号宽度代表了电压、电流两信号的相位差。
2．3 功率因数补偿装置
    LPC2138是小型LQFP64封装的微控制器，多达47个5V的I／O通用口，因此该系统的其它电路不需要再扩展接口，简化了外围电路。功率因数补偿接口直接利用LPC2138本身的接口，通过编程来控制15个固态继电器工作，从而实现控制15组电容器何时投入切换的目的。
2．4 显示电路
    显示电路由3位LED构成，可分别显示实测值cosφ和希望值cosφ0。显示“L．××”为滞后(感性负载)，显示“C．××”为超前(容性负载)。

3 软件设计
    软件设计利用汇编语言，采用模块化程序结构。包括主程序、算术运算子程序、求余弦子程序、键盘分析处理子程序、显示子程序、控制功率因子补偿接口主程序等。