綜合電參數測量裝置的製作方法

2023-12-11 17:44:17

專利名稱：綜合電參數測量裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於用電電能的計量技術，具體的涉及一種用於有功、無功電能，有功、無功功率，電壓、電流、功率因數、相角、頻率等綜合電參數進行測量監控的綜合電參數
測量裝置。
背景技術：
現代社會中電能在工農業生產及其他各行業都獲得了廣泛的應用，電力參數在使用過程中會隨時發生狀態變化。有些負載的非線性、衝擊性和不平衡性使電網的供電質量日趨惡化，給生活、生產帶來巨大的危害。如果電網的電流、電壓過低；用電設備將不能充分發揮其功效，有的甚至不能正常工作；反之，將會使用電設備發生故障，甚至燒毀。因此對電網的電力參數進行監控，確保電能的充分利用和電網的高效、安全運營，已經勢在必行。通 過對電能的準確計量來考核用電的經濟性，通過對有功、無功功率，電壓、電流、功率因數、相角、頻率等綜合電參數的測量監控可以考察用電質量。根據各種電力參數來設置用電設備的參數，從而使用電設備平穩，可靠的運行。該電力參數測量系統，在近幾年又很快的發展，很多的測量系統都具備三相交流迴路中的每一相電壓、電流、有功功率、無功功率、視在功率、功率因數、頻率、有功電能、無功電能各種參數的測量，並通過RS-232C或RS-485方案於上位機進行數據交換。但通過RS-232C或RS-485方案進行數據傳輸，其傳輸距離較短和數據遠程傳送穩定性差，且不適合在野外環境下工作的電力參數數據採集，這些缺點一直制約著電力測量的發展。

實用新型內容本實用新型提供了一種具有技術先進，測量精度高，測量範圍大，配置靈活等優點的綜合電參數測量裝置，其能夠實現三相三線和三相四線各種參數的測量，並能實現多種方式與上位機進行通信。能實現數據處理和輸出的多功能化。本實用新型所採用的技術方案如下一種綜合電參數測量裝置，用於綜合電參數的監控測量，其特徵在於所述綜合電參數測量裝置包括處理器主板，設置有測量晶片，所述處理器主板上連接設置有電壓信號輸入埠和電流信號輸入埠；微處理器，與所述測量晶片通過SPI接口連接，該微處理器連接設置有顯示輸出埠和控制輸出埠；儲存晶片，與所述微處理器通過I2C接口連接；電源模塊，所述電源模塊連接設置所述處理器主板和微處理器；I/O輸出板，連接設置所述微處理器。具體的講，所述電壓信號輸入埠包括一分壓電阻網絡，所述分壓電阻網絡通過電壓通道連接所述測量晶片。[0012]所述電壓信號輸入埠包括一高壓電壓互感器和一與該高壓電壓互感器連接的電壓採樣電路，所述電壓採樣電路通過分壓電阻網絡與測量晶片連接設置。所述電流信號輸入埠包括一低壓大電流互感器採樣裝置或標準電流傳感器採樣裝置，所述低壓大電流互感器採樣裝置或標準電流傳感器採樣裝置通過電流通道與測量晶片連接設置。所述電流信號輸入埠包括一高壓電流互感器，所述高壓電流互感器連接設置一標準電流互感器，該標準電流互感器通過低壓大電流互感器採樣裝置或標準電流傳感器採樣裝置與測量晶片連接設置。所述顯示輸出埠包括一液晶顯示器輸出埠。所述顯示輸出埠包括一 LED數碼管顯示驅動接口，所述LED數碼管顯示驅動接口連接設置一組數顯表頭。 所述控制輸出埠包括標準RS-232C接口或/和標準RS-485多機通訊接口。所述控制輸出埠包括一數據傳輸裝置，所述數據傳輸裝置通過標準RS-232C接口或/和標準RS-485多機通訊接口與微處理器連接設置，並通過GPRS網絡連接網際網路，通過網際網路與上位機進行通訊連接。所述綜合電參數測量裝置進一步包括一控制輸出單元，該控制輸出單元具有兩路光電隔離的繼電器輸出結構，每路具有一常開一常閉觸點；所述綜合電參數測量裝置進一步包括一數據存儲裝置，該數據存儲裝置為一鐵電非易失性存儲器。該綜合電參數測量裝置主要包括處理器主板、微處理器、電源模塊和外圍的電壓、電流傳感器。電壓信號通過處理器主板上設置的分壓電阻網絡變換為O-IOOOmv信號輸入到測量晶片的電壓通道，電流信號通過電流互感器和負載電阻變換為O-IOOOmv的信號輸入到測量晶片的電流輸入通道，再經過測量晶片內部的Σ - Λ ADC模數轉換電路轉變為代表被測量的數位訊號，微處理器通過SPI接口讀取這些原始數據並進行數值標定和單位換算，以供IXD顯示和通過串口將數據發送到上位機或GPRS無線數據採集系統。電源模塊提供三相互為冗餘的電源備份，任意一相電源掉電不影響系統正常工作。I/O輸出板可以根據被測電參量的實際值和設定值通過某種控制算法進行跟蹤調整，例如功率因數補償和電流、功率的負荷控制。其接入端可適應三相三線或三相四線兩種接入方式。該綜合電參數測量裝置可通過串行RS-485通訊接口每隔2秒採集一次數據並經過處理變換在顯示屏幕上集中顯示。還可通過一臺電腦可以連接監控多臺電錶，每一個電錶都有唯一的表號地址，還可以發送設置命令對每個下位機的運行參數如設備號(表號)、電能脈衝常數、電流、電壓互感器變比進行設置以適應不同的測量要求，同時還可以在線校準下位機實時時鐘。採用該綜合電參數測量裝置對低壓(低於1KV，典型380V/220V)，小電流(30Α以下)負載線路進行測量時，電流信號可採用內部安裝的電錶專用電流互感器進行採樣，380V/220V電壓信號直接輸入到處理器主板上的分壓電阻網絡進行採樣，實現電能計量、存儲，以及對有功功率、無功功率、電壓、電流、功率因數、相角、頻率的精確測量。對低壓(低於1KV，典型380V/220V)大電流負載(30Α以上)負載線路進行測量時電流信號通過一個低壓大電流互感器(次級輸出5Α)接入處理器主板，380V/220V電壓信號直接輸入到處理器主板上的分壓電阻網絡進行採樣，此時應將測量值再乘以電流互感器變比才能得到準確的測量結果。對高壓(高於1KV，典型如I. 14KV，3KV，6KV，10KV, 35KV)應用條件下此時電壓信號的採樣，是通過高壓電壓互感器將高電壓轉換為100V再接入電壓採樣電路，電流信號採用高壓電流互感器變換為5A，再接入標準電流互感器，此時應將測量值乘以電壓互感器變比和電流互感器變比。其顯示輸出埠連接的IXD數碼管顯示裝置可以顯示「表號」、「脈衝常數」、「當前日期」、「當前時間」，然後進入自動循環顯示狀態，依次顯示三相、合相有功功率，三相、合相無功功率，三相、合相視在功率，三相電壓有效值，三相電流有效值，三相功率因數，三相相角，頻率，三相、合相有功電能，三相、合相無功電能顯示，然後是當前日期，當前時間，表號，脈衝常數。其可配置標準RS-485本地多機通訊接口，支持多達128隻電錶的集中監測，，可以同上位機進行高速異步串行多機通訊以交換數據。本機具有標準RS-232C接口，連接GPRS無線模塊和上位機無線數據監控模塊，實現遠程實時數據監測。本實用新型的有益效果在於，該綜合電參數測量裝置適用類型多樣，測量精度高，測量範圍大，配置靈活，其能夠實現三相三線和三相四線各種參數的測量，並能實現多種方式與上位機進行通信。能實現數據處理和輸出的多功能化。

圖I是本實用新型具體實施方式
的組成框架圖。
具體實施方式
如圖I所示，該綜合電參數測量裝置用於綜合電參數的監控測量，其主要包括處理器主板10，設置有測量晶片11，處理器主板10上連接設置有電壓信號輸入埠 13和電流信號輸入埠 12 ;微處理器20，與測量晶片11通過SPI接口 18連接，該微處理器20連接設置有顯示輸出埠和控制輸出埠 ；數據儲存晶片27，該晶片與微處理器20通過I2C接口連接；電源模塊30，電源模塊30連接設置所述處理器主板10和微處理器20 ;1/0輸出板，連接設置微處理器和液晶顯示屏22。其中，電壓信號輸入埠 13包括一分壓電阻網絡17，分壓電阻網絡通過電壓通道連接測量晶片11 ；另外，電流信號輸入埠包括一低壓大電流互感器採樣裝置16、標準電流傳感器採樣裝置15，標準電流傳感器採樣裝置15通過電流通道與測量晶片連接設置。顯示輸出埠包括一 LED數碼管顯示驅動接口，該LED數碼管顯示驅動接口連接設置一組數顯表頭21。控制輸出埠包括標準RS-232C接口 25和標準RS-485多機通訊接口 23。標準RS-232C接口 25連接設置無線模塊26，標準RS-485多機通訊接口 23連接設置本體上位機24。
權利要求1.一種綜合電參數測量裝置，用於綜合電參數的監控測量，其特徵在於所述綜合電參數測量裝置包括 處理器主板，設置有測量晶片，所述處理器主板上連接設置有電壓信號輸入埠和電流信號輸入埠； 微處理器，與所述測量晶片通過SPI接口連接，該微處理器連接設置有顯示輸出埠和控制輸出埠； 儲存晶片，與所述微處理器通過I2C接口連接； 電源模塊，所述電源模塊連接設置所述處理器主板和微處理器； I /0輸出板，連接設置所述微處理器。
2.根據權利要求I所述的綜合電參數測量裝置，其特徵在於所述電壓信號輸入埠包括一分壓電阻網絡，所述分壓電阻網絡通過電壓通道連接所述測量晶片。
3.根據權利要求I所述的綜合電參數測量裝置，其特徵在於所述電壓信號輸入埠包括一高壓電壓互感器和與該高壓電壓互感器連接的一電壓採樣電路，所述電壓採樣電路通過分壓電阻網絡與測量晶片連接設置。
4.根據權利要求I所述的綜合電參數測量裝置，其特徵在於所述電流信號輸入埠包括一低壓大電流互感器採樣裝置或標準電流傳感器採樣裝置，所述低壓大電流互感器採樣裝置或標準電流傳感器採樣裝置通過電流通道與測量晶片連接設置。
5.根據權利要求I所述的綜合電參數測量裝置，其特徵在於所述電流信號輸入埠包括一高壓電流互感器，所述高壓電流互感器連接設置一標準電流互感器，該標準電流互感器通過低壓大電流互感器採樣裝置或標準電流傳感器採樣裝置與測量晶片連接設置。
6.根據權利要求I所述的綜合電參數測量裝置，其特徵在於所述顯示輸出埠包括一液晶顯示器輸出埠。
7.根據權利要求I所述的綜合電參數測量裝置，其特徵在於所述顯示輸出埠包括一 LED數碼管顯示驅動接口，所述LED數碼管顯示驅動接口連接設置一組數顯表頭。
8.根據權利要求I所述的綜合電參數測量裝置，其特徵在於所述控制輸出埠包括標準RS-232C接口或/和標準RS-485多機通訊接口。
9.根據權利要求8所述的綜合電參數測量裝置，其特徵在於所述控制輸出埠包括一數據傳輸裝置，所述數據傳輸裝置通過標準RS-232C接口或/和標準RS-485多機通訊接口與微處理器連接設置，並通過GPRS網絡連接網際網路，通過網際網路與上位機進行通訊連接。
10.根據權利要求I所述的綜合電參數測量裝置，其特徵在於所述綜合電參數測量裝置進一步包括一控制輸出單元，該控制輸出單元具有兩路光電隔離的繼電器輸出結構，每路具有一常開一常閉觸點； 所述綜合電參數測量裝置進一步包括一數據存儲裝置，該數據存儲裝置為一鐵電非易失性存儲器。
專利摘要一種綜合電參數測量裝置，用於綜合電參數的監控測量，包括處理器主板，設置有測量晶片，所述主處理器連接設置有電壓信號輸入埠和電流信號輸入埠；微處理器，與所述測量晶片通過SPI接口連接，該微處理器連接設置有顯示輸出埠和控制輸出埠；電源模塊，所述電源模塊連接設置所述處理器主板和微處理器；儲存晶片，與所述微處理器通過I2C接口連接；I/O輸出板，連接設置所述微處理器。該綜合電參數測量裝置適用類型多樣，測量精度高，測量範圍大，配置靈活，其能夠實現三相三線和三相四線各種參數的測量，並能實現多種方式與上位機進行通信，能實現數據處理和輸出的多功能化。
文檔編號G01R31/00GK202522635SQ20112051360
公開日2012年11月7日 申請日期2011年12月12日 優先權日2011年12月12日
發明者徐貽欽 申請人:徐貽欽