用于测量电流、电压和功率的智能装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术为电能质量监控装置，其包括：信号前置电路、ＣＰＵ、Ａ／Ｄ转换电路、ＲＳ４８５通讯电路、非易失性存储器、高阶滤波电路、过零比较电路、实时时钟发生电路、晶体振荡器电路、液晶显示驱动电路以及按键控制电路。信号前置电路与Ａ／Ｄ转换电路连接，Ａ／Ｄ转换电路、非易失性存储器、实时时钟发生电路、液晶显示驱动电路以及按键控制电路均与ＣＰＵ相连接。其中Ａ／Ｄ转换电路采用高精度１４位Ａ／Ｄ转换芯片。本电能质量监控装置采用高性能的采集电路，快捷的ＦＦＴ算法，大屏幕低功耗的液晶屏等先进技术。本装置构思新颖，结构紧凑，可靠性高，通信响应即时，测量精度高等特点。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及电能质量监控技术，特别适用于电力系统以及输配电网络的电 能质量参数的在线实时监控。
技术介绍
从八十年代以来，我国对电能质量日渐重视，陆续出台了多项电能质量标准。 随着电力法的颁布，用电客户也开始关注供电部门能否提供合格的电能。目前，也不乏 因为电能质量的问题，国外公司放弃在中国某地的投资。为此国内陆续出现了很多电能 质量监控设备，但功能多的集成度不高、体积大和安装麻烦问题，价格也比较昂贵，而 功能少的又不能满足要求，所以给电能质量检测提出了一个很大的难题，极大影响了我 们的生产和生活的用电质量。所以，我们急切的需要一种本地监控，集成度高的，网络 型电力质量监控设备。
技术实现思路
鉴于现有电能质量监控技术存在的上述不足，本技术提出了一种电能质量 在线监控装置，以就地监控、显示电能质量参数，同时也可通过通讯网络和主服务器组 成实时在线监控网络。一种用于测量电流、电压和功率的智能装置，其包括电源模块、信号前置电 路、CPU、A/D转换电路、RS485通讯电路、非易失性存储器、高阶滤波电路、过零比 较电路、实时时钟发生电路、晶体振荡器电路、继电器控制电路、开关状态采集电路、 液晶显示驱动电路以及按键控制电路，其特征在于信号前置电路一路输出到A/D转 换电路的输入端，另一路输出通过高阶滤波电路和过零比较电路，输入到CPU，A/D 转换电路输出端、非易失性存储器、实时时钟发生电路、晶体振荡器电路、继电器控制 电路、RS485通讯电路、开关状态采集电路、液晶显示驱动电路以及按键控制电路均与 CPU相连接。本技术为电能质量监控装置，其包括信号前置电路、CPU、A/D转换电 路、RS485通讯电路、非易失性存储器、高阶滤波电路、过零比较电路、实时时钟发生 电路、晶体振荡器电路、液晶显示驱动电路以及按键控制电路。信号前置电路与A/D转 换电路连接，A/D转换电路、非易失性存储器、实时时钟发生电路、液晶显示驱动电路 以及按键控制电路均与CPU相连接。其中A/D转换电路采用高精度14位A/D转换芯 片。信号前置电路将三相电流电压信号全部处理为1V-2.4V的电压信号，一部分信 号通过A/D转换电路转换为CPU可用的14位数字信号，另一部分信号(A相电压信号) 通过高阶滤波电路和过零比较电路，将A相的电压信号斩为50HZ左右的方波信号以触发 CPU测频，此信号触发的是CPU的中断0。大容量的非易失性存储器用来存储需要记忆的数据，例如设备地址、通信波特率、电流电压变比、电度等重要数据。实时的时钟发生电路采用的是高精度的时钟发生 芯片，CPU实时地对时钟芯片进行扫描，以更新CPU内部的时间寄存器。非易失性存储 器和实时时钟发生芯片都是通过(1NTER-IC串行总线)IIC通信接口与CPU进行连接和通本电能质量监控装置采用高性能的采集电路，快捷的FFT算法，大屏幕低功耗 的液晶屏等先进技术。本装置构思新颖，结构紧凑，可靠性高，通信响应即时，测量精 度高等特点。本装置结构紧凑，集成度高。内部采用的电流互感器采用的微型精密电流互感 器，电流型穿心式互感器。电压采集部分采用电阻分压方式进行采集，电阻采用的是玻 璃釉电阻，此电阻的特点是耐高压、吸收浪涌信号等，大大提高了电压采集的可靠性。经过上面的采集电路采集到的信号，进入到A/D转换器，进入CPU处理运算。本装置能够实时的监控三相电流信号、三相电压信号、漏电电流、各相有功功 率、三相有功功率、各相无功功率、三相无功功率、各相视在功率、三相视在功率、各 相功率因数、三相功率因数、A相频率、三相有功电度、三相无功电度、实时时钟等电 能质量参数。本装置还具有通信端口，在实际应用中，可以采用多台装置，一台服务器，就 可以组成一个局域网，服务器可以实时的统计各个装置的电能质量参数，并且可以与其 他网络的设备进行数据共享。附图说明图1为整体硬件架构框图图2为IOKV应用中的端子接线图图3为低压应用中的端子接线图具体实施例本装置主要有电源模块、信号前置电路、CPU、A/D转换电路、RS485通讯 电路、非易失性存储器、高阶滤波电路、过零比较电路、实时时钟发生电路、晶体振 荡器电路、液晶显示驱动电路以及按键控制电路组成。其中电源模块的工作电压为 100V-260V,额定功率为2.5瓦，并输出两组5V电源，一路专门为通讯电路提供工作电 源，另一路为其他电路提供工作电源。电压信号经过设备内部的电阻分压电路转化为毫安级的可测量信号，被衰减的 信号进入信号前置电路，在这里经过运算放大器的放大处理和低通滤波器的滤波处理， 被测信号中的高频干扰部分在这里被滤除。电流信号经过设备内部的精密电流互感器转化为毫安级的可测量信号，被衰减 的信号进入信号前置电路，在这里经过运算放大器的放大处理和低通滤波器的滤波处 理，被测信号中的高频干扰部分在这里被滤除。被滤除的信号一路进入A/D转换电路，CPU通过定时器采集A/D转换电路输出 的数据，定时器的设置规则要满足采样定理，采集频率大于2倍的信号频率，被采集到 的数据经过CPU的内部进行处理，经过FFT (快速傅立叶算法)将信号分解为可以进一步运算的频域数据。另一路经过高阶滤波电路和过零比较电路将原50HZ左右的正弦波电 压信号斩波为相同频率的方波信号，此方波信号进入到CPU的外部中断0中，触发外部 中断，进而触发CPU内部定时器，实现频率的测量。非易失性存储器采用的是一款大容量的铁电存储器，存储数据的可靠性高，抗 干扰能力强，而且区别与一般EEPROM的特点是，读写速度快，可以让CPU有更多的时 间来处理信号和控制外设。按键采用高灵敏度的轻触按键，方便设置各种系统参数，切换显示界面。被修 改的参数会快速的写入到非易失性存储器中。液晶显示驱动电路实时的显示当前的各项电能参数，包括三相电流电压值、 单相有功功率、三相有功功率、单相无功功率、三相无功功率、单相视在功率、三相视 在功率、有功电度、无功电度等。这些参数可以通过485总线远程传输。使得这个网络 可以共享数据。一路专门为RS485通讯电路提供工作电源，另一路为其他电路提供工作电源。 RS485通讯电路采用光隔离技术，既能够保证传输的及时性又能提高通讯部分安全性。 通讯协议主要是MODBUS现场总线协议。开关量采集电路是用来采集外部设备的工作状态，实时的对其进行监控，将得 到状态上传到主控中心，采用的光耦隔离技术，提高了抗干扰性。继电器控制电路主要是实现远程的遥控和报警功能，当有异常现象时，可以远 程遥控及继电器动作，也可以通过设置让设备自行判断动作。电能参量计算方法通过定时器控制ADC采集上来的离散数字信号，此信号 通过FFT算法转换为频域信号。将频域信号的幅值平方累加起来而后开平方即可得到电 流电压的有效值，频域的信号为复数，因此同时可以算出各相信号的相位角参数。在根 据电流电压信号即可计算出功率参数，具体试验方法为，电流矢量乘以电压矢量即可得 到有功功率和无功功率，两功率平方之和开平方即为视在功率。实际测量的值只有电流 值、电压值和频率，其他的电能参量都为计算值。本装置可以独立在本地完成电能质量的监控操作，也可以通过屏蔽双绞线连接 成网络进行数据的上传操作，完成远程的监控。在连接网络的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于测量电流、电压和功率的智能装置，其包括电源模块、信号前置电路、ＣＰＵ、Ａ／Ｄ转换电路、ＲＳ４８５通讯电路、非易失性存储器、高阶滤波电路、过零比较电路、实时时钟发生电路、晶体振荡器电路、继电器控制电路、开关状态采集电路、液晶显示驱动电路以及按键控制电路，其特征在于：信号前置电路一路输出到Ａ／Ｄ转换电路的输入端，另一路输出通过高阶滤波电路和过零比较电路，输入到ＣＰＵ，Ａ／Ｄ转换电路输出端、非易失性存储器、实时时钟发生电路、晶体振荡器电路、继电器控制电路、ＲＳ４８５通讯电路、开关状态采集电路、液晶显示驱动电路以及按键控制电路均与ＣＰＵ相连接。

【技术特征摘要】
1.一种用于测量电流、电压和功率的智能装置，其包括电源模块、信号前置电路、 CPU、A/D转换电路、RS485通讯电路、非易失性存储器、高阶滤波电路、过零比较电 路、实时时钟发生电路、晶体振荡器电路、继电器控制电路、开关状态采集电路、液晶 显示驱动电路以及按键控制电路，其特征在于信号前置电路一路输出到A/D转换电 路的输入端，另一路输出通过高阶滤波电路和过零比较电路，输入到CPU，A/D转换电 路输出端、非易失性存储器、实时时钟发生电路、晶体振荡器电路、继电器控制电路、 RS485通讯电路、开关状态采集电路、液晶显示...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴颖嘉，
申请(专利权)人：北京杜朗自动化系统技术有限公司，
类型：实用新型
国别省市：11