專利名稱：一種電參數(shù)測量模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電力系統(tǒng)用戶端的一種電參數(shù)測量模塊，尤其涉及一種低壓三相交流電電參數(shù)測量模塊。
背景技術(shù)：
隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，能源緊張、環(huán)境惡化已受到全球的密切關(guān)注，能源是發(fā)展國民經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)，為了響應(yīng)國家號召，走可持續(xù)發(fā)展的道路，節(jié)能降耗是首要任務(wù)。其中，電能在所有能源中消耗量比較大，對電能的統(tǒng)一管理顯得尤為重要。只有對電能進(jìn)行準(zhǔn)確可靠的計(jì)量，才能從真正意義上節(jié)約電能。因此需要在用電單位內(nèi)部各個(gè)用電關(guān)鍵點(diǎn)分別安裝一套能夠持續(xù)、準(zhǔn)確、可靠監(jiān)測電參數(shù)的裝置。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供用于用電單位內(nèi)部用電關(guān)鍵點(diǎn)的一種長時(shí)間連續(xù)的、實(shí)時(shí)在線的、具有多樣、全面的電參數(shù)測量模塊。本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是:本實(shí)用新型包括中央處理模塊、高速模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、指示燈陣列、通訊模塊、電源模塊、信號調(diào)理模塊、交流電壓采集模塊和交流電流采樣模塊，所述中央處理模塊連接所述高速模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、指示燈陣列、通訊模塊，所述高速模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊連接信號調(diào)理模塊，所述信號調(diào)理模塊連接交流電壓采集模塊和交流電流采樣模塊，所述電源模塊連接上述各模塊電路并提供工作電源。所述高速模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊為雙路高速同步模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊，它包括電壓基準(zhǔn)芯片、一個(gè)雙路AD轉(zhuǎn)換芯片，所述高速模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊將模擬小信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字量。所述信號調(diào)理模塊包括二階低通濾波電路、運(yùn)算放大器和反饋電阻網(wǎng)絡(luò)，將所述交流電壓采集模塊輸出的微信號過濾掉高周波干擾信號，并轉(zhuǎn)換為適合ADC測量范圍的小電壓信號，然后送至所述高速模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊中雙路同步高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器。所述交流電壓采集模塊包括分壓電阻網(wǎng)絡(luò)和限幅元件，分壓電阻網(wǎng)絡(luò)將大電壓信號轉(zhuǎn)為微信號，限幅元件避免瞬時(shí)過電壓時(shí)輸出過大信號，保護(hù)后級電路的安全，所述交流電壓采集模塊包括微型精密電流互感器和采樣電阻，將大電流信號隔離轉(zhuǎn)換為微信號，送至信號調(diào)理模塊。所述指示燈陣列采用三個(gè)發(fā)光二極管和三個(gè)限流電阻，用于分別指示電源正常、通信正常、數(shù)據(jù)正常，實(shí)現(xiàn)內(nèi)部信號顯示。所述通訊模塊用于連接遠(yuǎn)程監(jiān)控中心，它將通訊總線的信號隔離，再進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換后將信號送至所述中央處理模塊，實(shí)現(xiàn)電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置與遠(yuǎn)程監(jiān)控中心的雙向數(shù)據(jù)交換。電源模塊將外部220V交直流電源轉(zhuǎn)換為5V、3.3V電壓，提供給所述電參數(shù)測量模塊中各模塊工作之用。本實(shí)用新型的有益效果是:由于本實(shí)用新型包括中央處理模塊、高速模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、指示燈陣列、通訊模塊、電源模塊、信號調(diào)理模塊、交流電壓采集模塊和交流電流采樣模塊，所述中央處理模塊連接所述高速模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、指示燈陣列、通訊模塊，所述高速模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊連接信號調(diào)理模塊，所述信號調(diào)理模塊連接交流電壓采集模塊和交流電流采樣模塊，所述電源模塊連接上述各模塊電路提供工作電源；所述中央處理模塊采用均方根方法計(jì)算真有效值，用快速傅立葉變換FFT算法計(jì)算基波值和各次諧波值，用積分法累計(jì)電能量，包括計(jì)算出相電壓、相電流、相有功功率，相無功功率，功率因數(shù)，頻率，相電度量及總功、總電量；所述高速模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊為雙路高速同步模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊，它包括電壓基準(zhǔn)芯片、一個(gè)雙路AD轉(zhuǎn)換芯片，所述高速模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊將模擬小信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，由于采用了雙路同步模數(shù)轉(zhuǎn)換器，同相的電流、電壓可以同步采樣，保證了轉(zhuǎn)換的電流、電壓數(shù)字量無相位差；所述信號調(diào)理模塊包括二階低通濾波電路、運(yùn)算放大器和反饋電阻網(wǎng)絡(luò)，將所述交流電壓采集模塊輸出的微信號過濾掉高周波干擾信號，并轉(zhuǎn)換為適合ADC測量范圍的小電壓信號，然后送至所述高速模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊中雙路同步高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器；所述交流電壓采集模塊包括分壓電阻網(wǎng)絡(luò)和限幅元件，分壓電阻網(wǎng)絡(luò)將大電壓信號轉(zhuǎn)為微信號，限幅元件避免瞬時(shí)過電壓時(shí)輸出過大信號，保護(hù)后級電路的安全，所述交流電壓采集模塊包括微型精密電流互感器和采樣電阻，將大電流信號隔離轉(zhuǎn)換為微信號，送至信號調(diào)理模塊；所述指示燈陣列采用三個(gè)發(fā)光二極管和三個(gè)限流電阻，可以分別指示電源正常、通信正常、數(shù)據(jù)正常，實(shí)現(xiàn)內(nèi)部信號顯示；所述通訊模塊用于連接遠(yuǎn)程監(jiān)控中心，它將通訊總線的信號隔離，再進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換后將信號送至所述中央處理模塊，實(shí)現(xiàn)電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置與遠(yuǎn)程監(jiān)控中心的雙向數(shù)據(jù)交換；電源模塊將外部220V交直流電源轉(zhuǎn)換為5V、3.3V電壓，提供給所述電參數(shù)測量模塊中各模塊工作之用。所以本實(shí)用新型是一種長時(shí)間連續(xù)的、實(shí)時(shí)在線的、具有多樣、全面的電參數(shù)測量模塊。由于采用了高速同步模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊采集數(shù)據(jù)，并采用了改良的快速傅立葉變換(FFT)軟件算法，因此測量精度高，可以實(shí)時(shí)提供各種類型的電參數(shù)，可以實(shí)現(xiàn)很高的性價(jià)比；并具有通訊模塊，因此可以輕松實(shí)現(xiàn)在線實(shí)時(shí)監(jiān)測。

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，本實(shí)用新型包括中央處理模塊1、高速模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊2、指示燈陣列3、通訊模塊4、電源模塊5、信號調(diào)理模塊6、交流電壓采集模塊7和交流電流采樣模塊8，所述中央處理模塊I連接所述高速模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊2、指示燈陣列3、通訊模塊4，所述高速模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊連接信號調(diào)理模塊6，所述信號調(diào)理模塊6連接交流電壓采集模塊7和交流電流采樣模塊8，所述電源模塊5連接上述各模塊電路并提供工作電源。所述中央處理模塊I采用均方根方法計(jì)算真有效值，用快速傅立葉變換FFT算法計(jì)算基波值和各次諧波值，用積分法累計(jì)電能量，包括計(jì)算出相電壓、相電流、相有功功率，相無功功率，功率因數(shù)，頻率，相電度量及總功、總電量。所述高速模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊2為雙路高速同步模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊，它包括電壓基準(zhǔn)芯片、一個(gè)雙路AD轉(zhuǎn)換芯片，所述高速模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊2將模擬小信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，由于采用了雙路同步模數(shù)轉(zhuǎn)換器，同相的電流、電壓可以同步采樣，保證了轉(zhuǎn)換的電流、電壓數(shù)字量無相位差。所述信號調(diào)理模塊6包括二階低通濾波電路、運(yùn)算放大器和反饋電阻網(wǎng)絡(luò)，將所述交流電壓采集模塊7輸出的微信號過濾掉高周波干擾信號，并轉(zhuǎn)換為適合ADC測量范圍的小電壓信號，然后送至所述高速模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊2中雙路同步高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器。所述交流電壓采集模塊7包括分壓電阻網(wǎng)絡(luò)和限幅元件，分壓電阻網(wǎng)絡(luò)將大電壓信號轉(zhuǎn)為微信號，限幅元件避免瞬時(shí)過電壓時(shí)輸出過大信號，保護(hù)后級電路的安全，所述交流電壓采集模塊7包括微型精密電流互感器和采樣電阻，將大電流信號隔離轉(zhuǎn)換為微信號，送至信號調(diào)理模塊6。所述指示燈陣列3采用三個(gè)發(fā)光二極管和三個(gè)限流電阻，可以分別指示電源正常、通信正常、數(shù)據(jù)正常，實(shí)現(xiàn)內(nèi)部信號顯示。所述通訊模塊4用于連接遠(yuǎn)程監(jiān)控中心，它將通訊總線的信號隔離，再進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換后將信號送至所述中央處理模塊1，實(shí)現(xiàn)電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置與遠(yuǎn)程監(jiān)控中心的雙向數(shù)據(jù)交換。電源模塊5將外部220V交直流電源轉(zhuǎn)換為5V、3.3V電壓，提供給所述電參數(shù)測量模塊中各模塊工作之用。 本實(shí)施例中包括交流電壓采樣模塊、交流電流采樣模塊、信號調(diào)理模塊、雙路高速同步模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊、通信模塊、指示燈陣列、中央處理模塊、電源模塊，所述中央處理模塊包含雙路同步模數(shù)轉(zhuǎn)換器，所述交流電采樣模塊包括分壓電阻網(wǎng)絡(luò)和限幅保護(hù)電路，所述分壓電阻取得很小的比例電壓后送至所述信號調(diào)理模塊，所述交流電流模塊包括微型精密電流互感器、采樣電阻和限幅保護(hù)電路，所述微型精密電流互感器將大電流信號隔離變換為小信號后送到所述信號調(diào)理模塊，所述信號調(diào)理模塊包括二階低通濾波電路，所述二階低通濾波電路將高次諧波及無用的雜波信號濾除，然后送到所述高速同步模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊，經(jīng)過所述高速同步模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號量，然后送至所述中央處理模塊處理。所述中央處理模塊采用均方根方法計(jì)算真有效值，用快速傅立葉變換(FFT)算法計(jì)算基波值和各次諧波值，用積分法累計(jì)電能量。所述分壓電阻網(wǎng)絡(luò)對交流電壓取樣成小電壓信號，所述微型精密電流互感器將大電流隔離轉(zhuǎn)換成小電壓信號，再通過所述信號調(diào)理模塊的二階低通濾波電路將高次諧波及無用的雜波信號濾除，再通過所述高速同步模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊完成交流量采集，采集的數(shù)據(jù)被送到所述中央處理模塊處理，所述中央處理模塊采用改良的高速傅立葉變換(FFT )算法計(jì)算出各種電參數(shù)，包括電壓、電流、有功功率、無功功率，并提供常規(guī)三相電壓、電流真有效值，各相有功功率、無功功率、視在功率、功率因數(shù)，三相總有功功率、無功功率、視在功率、功率因數(shù)，四象限電度量等電氣參量。所有的電氣量參數(shù)可以通過所述通信模塊，通過所述通訊模塊提供給遠(yuǎn)程監(jiān)控中心調(diào)取。本實(shí)用新型中，由于采用了高速同步模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊采集數(shù)據(jù)，并采用了改良的快速傅立葉變換(FFT)軟件算法，因此測量精度高，可以實(shí)時(shí)提供各種類型的電參數(shù)，可以實(shí)現(xiàn)很高的性價(jià)比；并具有通訊模塊，因此可以輕松實(shí)現(xiàn)在線實(shí)時(shí)監(jiān)測。本實(shí)用新型可廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)的電能質(zhì)量監(jiān)測領(lǐng)域。
權(quán)利要求1.一種電參數(shù)測量模塊，其特征在于:包括中央處理模塊(I)、高速模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊(2)、指示燈陣列(3)、通訊模塊(4)、電源模塊(5)、信號調(diào)理模塊(6)、交流電壓采集模塊(7)和交流電流采樣模塊(8 )，所述中央處理模塊(I)連接所述高速模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊(2 )、指示燈陣列(3)以及通訊模塊(4)，所述高速模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊(2)連接信號調(diào)理模塊(6)，所述信號調(diào)理模塊(6)連接交流電壓采集模塊(7)和交流電流采樣模塊(8)，所述電源模塊(5)連接上述各模塊電路并提供工作電源。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電參數(shù)測量模塊，其特征在于:所述高速模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊(2)為雙路高速同步模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊，它包括電壓基準(zhǔn)芯片、一個(gè)雙路AD轉(zhuǎn)換芯片，所述高速模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊(2)將模擬小信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電參數(shù)測量模塊，其特征在于:所述信號調(diào)理模塊(6)包括二階低通濾波電路、運(yùn)算放大器和反饋電阻網(wǎng)絡(luò)，將所述交流電壓采集模塊(7)輸出的微信號過濾掉高周波干擾信號，并轉(zhuǎn)換為適合ADC測量范圍的小電壓信號，然后送至所述高速模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊(2)中雙路同步高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電參數(shù)測量模塊，其特征在于:所述交流電壓采集模塊(7)包括分壓電阻網(wǎng)絡(luò)和限幅元件，分壓電阻網(wǎng)絡(luò)將大電壓信號轉(zhuǎn)為微信號，限幅元件避免瞬時(shí)過電壓時(shí)輸出過大信號，保護(hù)后級電路的安全，所述交流電壓采集模塊(7)包括微型精密電流互感器和采樣電阻，將大電流信號隔離轉(zhuǎn)換為微信號，送至信號調(diào)理模塊(6)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電參數(shù)測量模塊，其特征在于:所述指示燈陣列(3)采用三個(gè)發(fā)光二極管和三個(gè)限流電阻，用于分別指示電源正常、通信正常、數(shù)據(jù)正常，實(shí)現(xiàn)內(nèi)部信號顯不O
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電參數(shù)測量模塊，其特征在于:所述通訊模塊(4)用于連接遠(yuǎn)程監(jiān)控中心，它將通訊總線的信號隔離，再進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換后將信號送至所述中央處理模塊(1)，實(shí)現(xiàn)電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置與遠(yuǎn)程監(jiān)控中心的雙向數(shù)據(jù)交換。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電參數(shù)測量模塊，其特征在于:電源模塊(5)將外部220V交直流電源轉(zhuǎn)換為5V、3.3V電壓，提供給所述電參數(shù)測量模塊中各模塊工作之用。
專利摘要本實(shí)用新型公開并提供了一種電參數(shù)測量模塊，它包括中央處理模塊(1)、高速模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊(2)、指示燈陣列(3)、通訊模塊(4)、電源模塊(5)、信號調(diào)理模塊(6)、交流電壓采集模塊(7)和交流電流采樣模塊(8),中央處理模塊(1)采用均方根方法計(jì)算真有效值，用快速傅立葉變換FFT算法計(jì)算基波值和各次諧波值，計(jì)算出相電壓、相電流、相有功功率、相無功功率、功率因數(shù)、頻率、相電度量以及總功、總電量，高速模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊(2)為雙路高速同步模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊，因此測量精度高，可以實(shí)時(shí)提供各種類型的電參數(shù)，并具有通訊模塊，因此可以輕松實(shí)現(xiàn)在線實(shí)時(shí)監(jiān)測。本實(shí)用新型廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)的電能質(zhì)量監(jiān)測領(lǐng)域。
文檔編號G01R15/12GK202975110SQ201220638620
公開日2013年6月5日 申請日期2012年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月28日
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