交流配电列头柜进线和出线监测模块制造技术

本实用新型专利技术公开了一种交流配电列头柜进线和出线监测模块，包括MCU中央处理器、电压取样电路、进线测量电路、出线测量电路、进线电流取样电路、出线电流取样电路、进线开关检测电路、出线开关检测电路、继电器输出电路、存储电路和RS485通讯电路；其特征在于：其中一相的主路进线电压信号经过电压取样电路进行取样后，再进入出线测量电路的电压测量通道进行电压信号处理；支路出线经外部互感器后产生的支路出线电流信号进入出线电流取样电路后，再通过模拟开关电路选择导通进入出线测量电路；进线测量电路及出线测量电路通过SPI总线进入MCU中央处理器进行处理。本实用新型专利技术接线简单，查找故障容易，增强了电气安全性。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种交流配电列头柜进线、出线监测装置的改进，属于工业仪表
，具体的说是一种交流配电列头柜进线和出线监测模块，是基于Cortex-M3内核单片机的一款电参数监测模块，能够同时测量主路进线电参数信息及60个支路出线电参数信息，适用于电信、工厂、学校、医院等配电柜、列头柜监测场所。
技术介绍
目前使用的大型交流配电柜、列头柜一般具有一个三相主路进线输入、6—60个单相支路出线输出，主路进线一般从变压器或电网干线接入，它的电流额定量程较大，一般为200—1000A，支路出线一般用于给不同的负载设备供电，如服务器矩阵、空调、风机、电机等设备，它的电流额定量程较小，一般为30—100A。主路进线一般具有主、备两个输入开关或熔断器，每个单相支路出线有一个开关或熔断器。由于用电场所要求较为严格，需要实时掌控所有的进线和出线的用电参数信息，以进行故障提前预防、故障及时发现、用电实时计量及峰值提前预知等。传统的主路进线中：主路进线电压信号通过电压取样电路2进行取样，主路进线电流信号通过进线电流取样电路5进行取样，取样后的进线电压信号以及进线电流信号进入进线测量电路3，之后与中央处理器通过总线进行交互；进线开关信号通过进线开关检测电路8进入中央处理器，中央处理器会根据输入的开关信号进行的相应的处理；当电表需要进行继电器输出时，继电器输出电路10根据中央处理器输出的信号进行相应的进线继电器处理；中央处理器会将电表中需要进行存储的进线数据通过储存电路11进行存储，当中央处理器断电重新上电后,中央处理器会从进线存储电路11中读取已存储的数据，进行正常的工作；当外部需要从进线电表中读取数据或者向进线电表中写数据时，会通过外部通讯总线将命令发至想要交互的进线电表中，到达进线电表后的指令通过RS485通讯电路12进入中央处理器，而中央处理器会根据指令的不同进行不同的操作，同时中央处理器会通过RS485通讯电路12回复相应的指令来告诉外部自己已成功接收到了这条命令，并进行了相应的操作。在传统的支路出线中：同样的，支路出线电压信号通过电压取样电路2进行取样，支路出线电流信号通过出线电流取样电路6进行取样，取样后的出线电压信号以及出线电流信号进入出线测量电路4，之后与中央处理器通过总线进行交互；出线开关信号通过出线开关检测电路9进入中央处理器，中央处理器会根据输入的出线开关信号进行的相应的处理；当电表需要进行出线继电器输出时，继电器输出电路10根据中央处理器输出的信号进行相应的出线继电器处理；中央处理器会将电表中需要进行存储的出线数据通过储存电路11进行存储，当中央处理器断电重新上电后,中央处理器会从存储电路11中读取已存储的出线数据，进行正常的工作；当外部需要从出线电表中读取数据或者向出线电表中写数据时，会通过外部通讯总线将命令发至想要交互的出线电表中，到达出线电表后的指令通过RS485通讯电路12进入中央处理器，而中央处理器会根据指令的不同进行不同的操作，同时中央处理器会通过RS485通讯电路12回复相应的指令来告诉外部自己已成成功接收到了这条命令，并进行了相应的操作。其不足之处在于：传统的交流配电列头柜进线和出线监测中，每一个主路进线及支路出线都安装有一个监测仪表，这样不仅导致接线复杂、体积庞大、成本较高、查找故障繁琐，还降低了柜体的电气安全性。
技术实现思路
本技术提供了一种结构简单、使用方便，只需对主路进线电压和电流进行取样，对所有的支路出线电流进行取样，就可以实现对主路进线和所有的支路出线的电压、电流、功率、电能、谐波、开关或熔断器状态等用电参数进行测量及计量，降低检测成本的交流配电列头柜进线和出线监测模块。为达到以上目的，本技术所采用的技术方案是：该交流配电列头柜进线和出线监测模块，包括MCU中央处理器、电压取样电路、进线测量电路、出线测量电路、进线电流取样电路、出线电流取样电路、进线开关检测电路、出线开关检测电路、继电器输出电路、存储电路和RS485通讯电路；主路的进线开关信号通过进线开关检测电路转化为电平信号输入MCU中央处理器中，支路的出线开关信号通过出线开关检测电路转化为电平信号输入MCU中央处理器中；MCU中央处理器输出高低电平信号控制继电器输出电路的通断；MCU中央处理器将采集计算得到的数据实时的存储到存储电路中；MCU中央处理器通过RS485通讯电路与外部采集器或触摸屏进行数据交互；三相主路进线电压信号分别经过各自适配的电压取样电路进行取样后，分别进入进线测量电路；三相主路进线分别经过各自适配的外部互感器后产生的主路进线电流信号，再分别进入各自适配的进线电流取样电路后，再进入进线测量电路；其特征在于：其中一相的主路进线电压信号经过电压取样电路进行取样后，再进入出线测量电路的电压测量通道进行电压信号处理；支路出线经外部互感器后产生的支路出线电流信号进入出线电流取样电路后，再通过模拟开关电路选择导通进入出线测量电路；进线测量电路及出线测量电路通过SPI总线进入MCU中央处理器进行处理。本技术还通过如下措施实施：所述支路出线设有60个单相支路出线，每个单相支路出线分别经各自适配的外部互感器后产生的支路出线电流信号，再进入各自适配的出线电流取样电路，每8个单相支路出线为一组，剩余的4个单相支路出线为一组，每组单相支路出线都对应设置一个模拟开关电路和一个出线测量电路；所述的出线测量电路，包括电阻、电容和二号芯片，二号芯片采用CS5463，二号芯片的VIN+引脚通过十八号电阻连接A相进线电压取样信号正端,VIN-引脚连接A相进线电压取样信号负端，VIN+引脚和VIN-引脚之间串联有十四号电容；二号芯片的VREFOUT引脚和VREFIN引脚连接，并通过十八号电容与数字地连接；二号芯片的VA-引脚和IIN-引脚与模拟地连接，VA+引脚和PFMON引脚通过一号电容与数字地连接，VA+引脚和PFMON引脚与+5V电源连接；二号芯片的IIN+引脚分别通过十号电容和十九号电阻与模拟地连接；二号芯片的XOUT引脚通过晶振与XIN引脚连接；二号芯片的DGND引脚与数字地连接；二号芯片的VD+引脚与3.3V电源正极连接；所述的模拟开关电路，包括电阻、电容和三号芯片，三号芯片采用CD4051，三号芯片的OUT/IN引脚与模拟地连接，三号芯片的OUT/IN引脚通过七号电容与模拟地连接，VDD引脚与3.3V电源正极连接，VEE引脚与-3.3V电源连接，VSS引脚与模拟地连接，INH引脚与数字地连接；三号芯片的I0引脚、I1引脚、I2引脚、I3引脚、I4引脚、I5引脚、I6引脚和I7引脚分别与八组单相支路出线中的相对应一组的每个出线电流取样电路的输出端连接；所述的MCU中央处理器采用LPC1763FBD100；MCU中央处理器的P2.3引脚与八组单相支路出线相对应的八个二号芯片的SCLK引脚相连接；MCU中央处理器的P2.4引脚与八组单相支路出线相对应的八个二号芯片的SDO引脚相连接；MCU中央处理器的P2.6引脚与八组单相支路出线相对应的八个二号芯片的RESET引脚相连接；MCU中央处理器的P2.7引脚与八组单相支路出线相对应的八个二号芯片的SDI引脚相连接；MCU中央处理器的P2.8引脚与八组单相支本文档来自技高网...

【技术保护点】
交流配电列头柜进线和出线监测模块，包括MCU中央处理器（1）、电压取样电路（2）、进线测量电路（3）、出线测量电路（4）、进线电流取样电路（5）、出线电流取样电路（6）、进线开关检测电路（8）、出线开关检测电路（9）、继电器输出电路（10）、存储电路（11）和RS485通讯电路（12）；主路的进线开关信号通过进线开关检测电路（8）转化为电平信号输入MCU中央处理器（1）中，支路的出线开关信号通过出线开关检测电路（9）转化为电平信号输入MCU中央处理器（1）中；MCU中央处理器（1）输出高低电平信号控制继电器输出电路（10）的通断；MCU中央处理器（1）将采集计算得到的数据实时的存储到存储电路（11）中；MCU中央处理器（1）通过RS485通讯电路（12）与外部采集器或触摸屏进行数据交互；三相主路进线电压信号分别经过各自适配的电压取样电路（2）进行取样后，分别进入进线测量电路（3）；三相主路进线分别经过各自适配的外部互感器后产生的主路进线电流信号，再分别进入各自适配的进线电流取样电路（5）后，再进入进线测量电路（3）；其特征在于：其中一相的主路进线电压信号经过电压取样电路（2）进行取样后，再进入出线测量电路（4）的电压测量通道进行电压信号处理；支路出线经外部互感器后产生的支路出线电流信号进入出线电流取样电路（6）后，再通过模拟开关电路（7）选择导通进入出线测量电路（4）；进线测量电路（3）及出线测量电路（4）通过SPI总线进入MCU中央处理器（1）进行处理。...

【技术特征摘要】
1.交流配电列头柜进线和出线监测模块，包括MCU中央处理器（1）、电压取样电路（2）、进线测量电路（3）、出线测量电路（4）、进线电流取样电路（5）、出线电流取样电路（6）、进线开关检测电路（8）、出线开关检测电路（9）、继电器输出电路（10）、存储电路（11）和RS485通讯电路（12）；主路的进线开关信号通过进线开关检测电路（8）转化为电平信号输入MCU中央处理器（1）中，支路的出线开关信号通过出线开关检测电路（9）转化为电平信号输入MCU中央处理器（1）中；MCU中央处理器（1）输出高低电平信号控制继电器输出电路（10）的通断；MCU中央处理器（1）将采集计算得到的数据实时的存储到存储电路（11）中；MCU中央处理器（1）通过RS485通讯电路（12）与外部采集器或触摸屏进行数据交互；三相主路进线电压信号分别经过各自适配的电压取样电路（2）进行取样后，分别进入进线测量电路（3）；三相主路进线分别经过各自适配的外部互感器后产生的主路进线电流信号，再分别进入各自适配的进线电流取样电路（5）后，再进入进线测量电路（3）；其特征在于：其中一相的主路进线电压信号经过电压取样电路（2）进行取样后，再进入出线测量电路（4）的电压测量通道进行电压信号处理；支路出线经外部互感器后产生的支路出线电流信号进入出线电流取样电路（6）后，再通过模拟开关电路（7）选择导通进入出线测量电路（4）；进线测量电路（3）及出线测量电路（4）通过SPI总线进入MCU中央处理器（1）进行处理。2.根据权利要求1所述的交流配电列头柜进线和出线监测模块，其特征在于：所述支路出线设有60个单相支路出线，每个单相支路出线分别经各自适配的外部互感器后产生的支路出线电流信号，再进入各自适配的出线电流取样电路（6），每8个单相支路出线为一组，剩余的4个单相支路出线为一组，每组单相支路出线都对应设置一个模拟开关电路（7）和一个出线测量电路（4）；所述的出线测量电路（4），包括电阻、电容和二号芯片（U2），二号芯片（U2）采用CS5463，二号芯片（U2）的VIN+引脚通过十八号电阻（R18）连接A相进线电压取样信号正端（Ua+）,VIN-引脚连接A相进线电压取样信号负端（Ua-），VIN+引脚和VIN-引脚之间串联有十四号电容（C14）；二号芯片（U2）的VREFOUT引脚和VREFIN引脚连接，并通过十八号电容（C18）与数字地连接；二号芯片（U2）的VA-引脚和IIN-引脚与模拟地连接，VA+引脚和PFMON引脚通过一号电容（C1）与数字地连接，VA+引脚和PFMON引脚与+5V电源连接；二号芯片（U2）的IIN+引脚分别通过十号电容（C10）和十九号电阻（R19）与模拟地连接；二号芯片（U2）的X...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋振东，王寿涛，赵增强，刘炳琪，李增杰，魏灿浩，李哲，
申请(专利权)人：山东力创科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：山东;37