專利名稱：綜合電參數(shù)測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于用電電能的計量技術(shù)，具體的涉及一種用于有功、無功電能，有功、無功功率，電壓、電流、功率因數(shù)、相角、頻率等綜合電參數(shù)進行測量監(jiān)控的綜合電參數(shù)
測量裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代社會中電能在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及其他各行業(yè)都獲得了廣泛的應(yīng)用，電力參數(shù)在使用過程中會隨時發(fā)生狀態(tài)變化。有些負載的非線性、沖擊性和不平衡性使電網(wǎng)的供電質(zhì)量日趨惡化，給生活、生產(chǎn)帶來巨大的危害。如果電網(wǎng)的電流、電壓過低；用電設(shè)備將不能充分發(fā)揮其功效，有的甚至不能正常工作；反之，將會使用電設(shè)備發(fā)生故障，甚至燒毀。因此對電網(wǎng)的電力參數(shù)進行監(jiān)控，確保電能的充分利用和電網(wǎng)的高效、安全運營，已經(jīng)勢在必行。通 過對電能的準確計量來考核用電的經(jīng)濟性，通過對有功、無功功率，電壓、電流、功率因數(shù)、相角、頻率等綜合電參數(shù)的測量監(jiān)控可以考察用電質(zhì)量。根據(jù)各種電力參數(shù)來設(shè)置用電設(shè)備的參數(shù)，從而使用電設(shè)備平穩(wěn)，可靠的運行。該電力參數(shù)測量系統(tǒng)，在近幾年又很快的發(fā)展，很多的測量系統(tǒng)都具備三相交流回路中的每一相電壓、電流、有功功率、無功功率、視在功率、功率因數(shù)、頻率、有功電能、無功電能各種參數(shù)的測量，并通過RS-232C或RS-485方案于上位機進行數(shù)據(jù)交換。但通過RS-232C或RS-485方案進行數(shù)據(jù)傳輸，其傳輸距離較短和數(shù)據(jù)遠程傳送穩(wěn)定性差，且不適合在野外環(huán)境下工作的電力參數(shù)數(shù)據(jù)采集，這些缺點一直制約著電力測量的發(fā)展。

實用新型內(nèi)容本實用新型提供了一種具有技術(shù)先進，測量精度高，測量范圍大，配置靈活等優(yōu)點的綜合電參數(shù)測量裝置，其能夠?qū)崿F(xiàn)三相三線和三相四線各種參數(shù)的測量，并能實現(xiàn)多種方式與上位機進行通信。能實現(xiàn)數(shù)據(jù)處理和輸出的多功能化。本實用新型所采用的技術(shù)方案如下一種綜合電參數(shù)測量裝置，用于綜合電參數(shù)的監(jiān)控測量，其特征在于所述綜合電參數(shù)測量裝置包括處理器主板，設(shè)置有測量芯片，所述處理器主板上連接設(shè)置有電壓信號輸入端口和電流信號輸入端口；微處理器，與所述測量芯片通過SPI接口連接，該微處理器連接設(shè)置有顯示輸出端口和控制輸出端口；儲存芯片，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(shè)置所述處理器主板和微處理器；I/O輸出板，連接設(shè)置所述微處理器。具體的講，所述電壓信號輸入端口包括一分壓電阻網(wǎng)絡(luò)，所述分壓電阻網(wǎng)絡(luò)通過電壓通道連接所述測量芯片。[0012]所述電壓信號輸入端口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采樣電路，所述電壓采樣電路通過分壓電阻網(wǎng)絡(luò)與測量芯片連接設(shè)置。所述電流信號輸入端口包括一低壓大電流互感器采樣裝置或標準電流傳感器采樣裝置，所述低壓大電流互感器采樣裝置或標準電流傳感器采樣裝置通過電流通道與測量芯片連接設(shè)置。所述電流信號輸入端口包括一高壓電流互感器，所述高壓電流互感器連接設(shè)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采樣裝置或標準電流傳感器采樣裝置與測量芯片連接設(shè)置。所述顯示輸出端口包括一液晶顯示器輸出端口。所述顯示輸出端口包括一 LED數(shù)碼管顯示驅(qū)動接口，所述LED數(shù)碼管顯示驅(qū)動接口連接設(shè)置一組數(shù)顯表頭。 所述控制輸出端口包括標準RS-232C接口或/和標準RS-485多機通訊接口。所述控制輸出端口包括一數(shù)據(jù)傳輸裝置，所述數(shù)據(jù)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(shè)置，并通過GPRS網(wǎng)絡(luò)連接因特網(wǎng)，通過因特網(wǎng)與上位機進行通訊連接。所述綜合電參數(shù)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(jié)構(gòu)，每路具有一常開一常閉觸點；所述綜合電參數(shù)測量裝置進一步包括一數(shù)據(jù)存儲裝置，該數(shù)據(jù)存儲裝置為一鐵電非易失性存儲器。該綜合電參數(shù)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(shè)置的分壓電阻網(wǎng)絡(luò)變換為O-IOOOmv信號輸入到測量芯片的電壓通道，電流信號通過電流互感器和負載電阻變換為O-IOOOmv的信號輸入到測量芯片的電流輸入通道，再經(jīng)過測量芯片內(nèi)部的Σ - Λ ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)變?yōu)榇肀粶y量的數(shù)字信號，微處理器通過SPI接口讀取這些原始數(shù)據(jù)并進行數(shù)值標定和單位換算，以供IXD顯示和通過串口將數(shù)據(jù)發(fā)送到上位機或GPRS無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。電源模塊提供三相互為冗余的電源備份，任意一相電源掉電不影響系統(tǒng)正常工作。I/O輸出板可以根據(jù)被測電參量的實際值和設(shè)定值通過某種控制算法進行跟蹤調(diào)整，例如功率因數(shù)補償和電流、功率的負荷控制。其接入端可適應(yīng)三相三線或三相四線兩種接入方式。該綜合電參數(shù)測量裝置可通過串行RS-485通訊接口每隔2秒采集一次數(shù)據(jù)并經(jīng)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(jiān)控多臺電表，每一個電表都有唯一的表號地址，還可以發(fā)送設(shè)置命令對每個下位機的運行參數(shù)如設(shè)備號(表號)、電能脈沖常數(shù)、電流、電壓互感器變比進行設(shè)置以適應(yīng)不同的測量要求，同時還可以在線校準下位機實時時鐘。采用該綜合電參數(shù)測量裝置對低壓(低于1KV，典型380V/220V)，小電流(30Α以下)負載線路進行測量時，電流信號可采用內(nèi)部安裝的電表專用電流互感器進行采樣，380V/220V電壓信號直接輸入到處理器主板上的分壓電阻網(wǎng)絡(luò)進行采樣，實現(xiàn)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(shù)、相角、頻率的精確測量。對低壓(低于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(wǎng)絡(luò)進行采樣，此時應(yīng)將測量值再乘以電流互感器變比才能得到準確的測量結(jié)果。對高壓(高于1KV，典型如I. 14KV，3KV，6KV，10KV, 35KV)應(yīng)用條件下此時電壓信號的采樣，是通過高壓電壓互感器將高電壓轉(zhuǎn)換為100V再接入電壓采樣電路，電流信號采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(yīng)將測量值乘以電壓互感器變比和電流互感器變比。其顯示輸出端口連接的IXD數(shù)碼管顯示裝置可以顯示“表號”、“脈沖常數(shù)”、“當前日期”、“當前時間”，然后進入自動循環(huán)顯示狀態(tài)，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(shù)，三相相角，頻率，三相、合相有功電能，三相、合相無功電能顯示，然后是當前日期，當前時間，表號，脈沖常數(shù)。其可配置標準RS-485本地多機通訊接口，支持多達128只電表的集中監(jiān)測，，可以同上位機進行高速異步串行多機通訊以交換數(shù)據(jù)。本機具有標準RS-232C接口，連接GPRS無線模塊和上位機無線數(shù)據(jù)監(jiān)控模塊，實現(xiàn)遠程實時數(shù)據(jù)監(jiān)測。本實用新型的有益效果在于，該綜合電參數(shù)測量裝置適用類型多樣，測量精度高，測量范圍大，配置靈活，其能夠?qū)崿F(xiàn)三相三線和三相四線各種參數(shù)的測量，并能實現(xiàn)多種方式與上位機進行通信。能實現(xiàn)數(shù)據(jù)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(shù)測量裝置用于綜合電參數(shù)的監(jiān)控測量，其主要包括處理器主板10，設(shè)置有測量芯片11，處理器主板10上連接設(shè)置有電壓信號輸入端口 13和電流信號輸入端口 12 ;微處理器20，與測量芯片11通過SPI接口 18連接，該微處理器20連接設(shè)置有顯示輸出端口和控制輸出端口 ；數(shù)據(jù)儲存芯片27，該芯片與微處理器20通過I2C接口連接；電源模塊30，電源模塊30連接設(shè)置所述處理器主板10和微處理器20 ;1/0輸出板，連接設(shè)置微處理器和液晶顯示屏22。其中，電壓信號輸入端口 13包括一分壓電阻網(wǎng)絡(luò)17，分壓電阻網(wǎng)絡(luò)通過電壓通道連接測量芯片11 ；另外，電流信號輸入端口包括一低壓大電流互感器采樣裝置16、標準電流傳感器采樣裝置15，標準電流傳感器采樣裝置15通過電流通道與測量芯片連接設(shè)置。顯示輸出端口包括一 LED數(shù)碼管顯示驅(qū)動接口，該LED數(shù)碼管顯示驅(qū)動接口連接設(shè)置一組數(shù)顯表頭21?？刂戚敵龆丝诎藴蔙S-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(shè)置無線模塊26，標準RS-485多機通訊接口 23連接設(shè)置本體上位機24。
權(quán)利要求1.一種綜合電參數(shù)測量裝置，用于綜合電參數(shù)的監(jiān)控測量，其特征在于所述綜合電參數(shù)測量裝置包括 處理器主板，設(shè)置有測量芯片，所述處理器主板上連接設(shè)置有電壓信號輸入端口和電流信號輸入端口； 微處理器，與所述測量芯片通過SPI接口連接，該微處理器連接設(shè)置有顯示輸出端口和控制輸出端口； 儲存芯片，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(shè)置所述處理器主板和微處理器； I /0輸出板，連接設(shè)置所述微處理器。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的綜合電參數(shù)測量裝置，其特征在于所述電壓信號輸入端口包括一分壓電阻網(wǎng)絡(luò)，所述分壓電阻網(wǎng)絡(luò)通過電壓通道連接所述測量芯片。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的綜合電參數(shù)測量裝置，其特征在于所述電壓信號輸入端口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采樣電路，所述電壓采樣電路通過分壓電阻網(wǎng)絡(luò)與測量芯片連接設(shè)置。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的綜合電參數(shù)測量裝置，其特征在于所述電流信號輸入端口包括一低壓大電流互感器采樣裝置或標準電流傳感器采樣裝置，所述低壓大電流互感器采樣裝置或標準電流傳感器采樣裝置通過電流通道與測量芯片連接設(shè)置。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的綜合電參數(shù)測量裝置，其特征在于所述電流信號輸入端口包括一高壓電流互感器，所述高壓電流互感器連接設(shè)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采樣裝置或標準電流傳感器采樣裝置與測量芯片連接設(shè)置。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的綜合電參數(shù)測量裝置，其特征在于所述顯示輸出端口包括一液晶顯示器輸出端口。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的綜合電參數(shù)測量裝置，其特征在于所述顯示輸出端口包括一 LED數(shù)碼管顯示驅(qū)動接口，所述LED數(shù)碼管顯示驅(qū)動接口連接設(shè)置一組數(shù)顯表頭。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的綜合電參數(shù)測量裝置，其特征在于所述控制輸出端口包括標準RS-232C接口或/和標準RS-485多機通訊接口。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的綜合電參數(shù)測量裝置，其特征在于所述控制輸出端口包括一數(shù)據(jù)傳輸裝置，所述數(shù)據(jù)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(shè)置，并通過GPRS網(wǎng)絡(luò)連接因特網(wǎng)，通過因特網(wǎng)與上位機進行通訊連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的綜合電參數(shù)測量裝置，其特征在于所述綜合電參數(shù)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(jié)構(gòu)，每路具有一常開一常閉觸點； 所述綜合電參數(shù)測量裝置進一步包括一數(shù)據(jù)存儲裝置，該數(shù)據(jù)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(shù)測量裝置，用于綜合電參數(shù)的監(jiān)控測量，包括處理器主板，設(shè)置有測量芯片，所述主處理器連接設(shè)置有電壓信號輸入端口和電流信號輸入端口；微處理器，與所述測量芯片通過SPI接口連接，該微處理器連接設(shè)置有顯示輸出端口和控制輸出端口；電源模塊，所述電源模塊連接設(shè)置所述處理器主板和微處理器；儲存芯片，與所述微處理器通過I2C接口連接；I/O輸出板，連接設(shè)置所述微處理器。該綜合電參數(shù)測量裝置適用類型多樣，測量精度高，測量范圍大，配置靈活，其能夠?qū)崿F(xiàn)三相三線和三相四線各種參數(shù)的測量，并能實現(xiàn)多種方式與上位機進行通信，能實現(xiàn)數(shù)據(jù)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(yōu)先權(quán)日2011年12月12日
發(fā)明者徐貽欽 申請人:徐貽欽