本發(fā)明涉及電子、通信等領(lǐng)域，特別是一種通用電源狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)及其監(jiān)控方法。

背景技術(shù)：

目前，在我國公寓、賓館、商廈等民用建筑與一般工業(yè)建筑中有著復(fù)雜的電力系統(tǒng)，電力系統(tǒng)中電源運行狀態(tài)關(guān)系到居民與工人的用電安全。

現(xiàn)有技術(shù)中，電源狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控器有多種，如單相監(jiān)控器，三相監(jiān)控器等，一般來說，這些單相監(jiān)控器和多相監(jiān)控器只能用于其所相適應(yīng)的電源監(jiān)控，而不能統(tǒng)一混合適用，特別是一種監(jiān)控器同時應(yīng)用于單相和三相電源的監(jiān)控。

而且，現(xiàn)有的監(jiān)控器在檢測時通常因電路、器件等影響，而產(chǎn)生參數(shù)的誤差，導(dǎo)致在監(jiān)控時產(chǎn)生錯誤的判斷，影響監(jiān)控效果。而且，監(jiān)控器在監(jiān)控時，不能實時的顯示監(jiān)控結(jié)果，影響用戶或監(jiān)控人員的操作。

因此，需要研發(fā)一種監(jiān)控器，以適應(yīng)多相電源統(tǒng)一適用，而且能夠?qū)﹄娫磪?shù)進行實時監(jiān)測，實時判斷出是否出現(xiàn)過壓、欠壓、缺相、錯相、過流(過載)等故障并能實時報警，對于提高用電可靠性與安全性有著重要意義。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是：提供一種通用電源狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)，解決了現(xiàn)有技術(shù)中一種或以上的技術(shù)問題。

實現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案是：一種通用電源狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)，包括多個監(jiān)控器，每一所述監(jiān)控器包括

一計量芯片，計量芯片用于采集所測電源的電源參數(shù)；

一采樣單元，采樣單元連接于計量芯片，將各相電源參數(shù)轉(zhuǎn)換至計量芯片計量范圍下的電源參數(shù)；所述計量芯片用于處理從所述采樣單元獲得的電源參數(shù)，包括對所述電源參數(shù)進行測量或計量；

一顯示器，用于顯示各種參數(shù)或信息；

一輸入輸出單元，所述輸入輸出單元連接于所述顯示器，所述輸入輸出單元用于參數(shù)或信息的輸入和輸出；

一數(shù)據(jù)通信模塊，用于監(jiān)控器與檢測設(shè)備和監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)傳輸；

一存儲單元，連接于所述微控制單元，用于數(shù)據(jù)或信息的存儲；

一微控制單元，所述計量芯片、顯示器、數(shù)據(jù)通信模塊、存儲單元連接于所述微控制單元，所述微控制單元用于處理所述電源參數(shù)并根據(jù)電源參數(shù)診斷所測設(shè)備電路是否存在異常，并處理該異常。

在本發(fā)明一實施例中，所述顯示器和所述輸入輸出單元集成于一觸控屏；用戶通過所述觸控屏或監(jiān)控中心設(shè)置數(shù)據(jù)通信模塊的通信參數(shù)、所對應(yīng)監(jiān)控器的編號和位置信息、以及所述監(jiān)控器的訪問密碼。

在本發(fā)明一實施例中，所述數(shù)據(jù)通信模塊包括WIFI通信模塊、RS485通信模塊、CAN總線通信模塊以及有線

網(wǎng)絡(luò)通信模塊中的至少一種。

在本發(fā)明一實施例中，所述監(jiān)控器還包括

一供電單元，連接于所述微控制單元，所述供電單元用于為所述監(jiān)控器供電；

一復(fù)位單元，連接于所述微控制單元，所述復(fù)位單元用于復(fù)位所述監(jiān)控器；

一開關(guān)量檢測單元，連接于所述微控制單元，所述開關(guān)量檢測單元用于檢測開關(guān)量；

一繼電器控制單元，連接于所述微控制單元，所述繼電器控制單元用于控制電路的通斷；

一故障警報和指示單元，連接于所述微控制單元。

在本發(fā)明一實施例中，所述采樣單元

包括

一電壓采樣電路，所述電壓采樣電路包括一電壓互感器，用于將高壓電壓轉(zhuǎn)換成低壓電壓；

一電流采樣電路，所述電流采樣電路包括一電流互感器，用于將高壓電流轉(zhuǎn)換成低壓電流。

本發(fā)明的另一目的是：提供一種通用電源狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控方法。

實現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案是：一種通用電源狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控方法，包括以下步驟，

S1)采集所測電源的電源參數(shù)；

S2)對所述電源參數(shù)進行測量或計量；

S3)處理測量或計量后的所述電源參數(shù)，并判斷所測電源的電路是否存在異常，若存在，則對該異常進行處理。

在本發(fā)明一實施例中，所述步驟S1)包括以下步驟，

S11)所述采樣單元采集所測電源的瞬時電壓、電流的模擬信號；

S12)所述采樣單元將所采集的瞬時電壓、電流的模擬信號轉(zhuǎn)換為計量芯片計量范圍下的電壓、電流模擬信號；

S13)所述采樣單元將轉(zhuǎn)換后的電壓、電流的模擬信號發(fā)送至所述計量芯片。

在本發(fā)明一實施例中，所述步驟S2)包括以下步驟，

所述步驟S2)包括以下步驟，

S21)所述計量芯片讀取所述采樣單元轉(zhuǎn)換后的電壓、電流的模擬信號；

S22)所述計量芯將電壓、電流的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字參數(shù)，并將該數(shù)字參數(shù)存儲至寄存器。

在本發(fā)明一實施例中，當(dāng)監(jiān)控器監(jiān)測三相電源時，

所述步驟S3)包括以下步驟，

S30)所述微控制單元讀取寄存器的各相電壓、電流的數(shù)字參數(shù)；

S31)所述微控制單元根據(jù)各相電壓、電流的數(shù)字參數(shù)計算出三相電源各相參數(shù)，所述各相參數(shù)包括電壓有效值、電流有效值、有功功率、無功功率、視在功率、有功電能、無功電能、視在電能、功率因素、線頻率；

S32)所述微控制單元使用校準確定的系數(shù)來調(diào)整計算值來得到真實值；

S33)所述微控制單元根據(jù)各相參數(shù)的真實值判斷該相電源是否缺相，若缺相，則進入步驟S34)，若不缺相，則進入步驟S35)；

S34)所述微控制單元控制所述故障警報和指示單元進行聲光報警，并將缺相異常信息存儲單元，以及將該缺相異常信息顯示于所述顯示器，以及將該缺相異常信息發(fā)送至所述監(jiān)控中心；

S35)所述微控制單元根據(jù)校準后的各相參數(shù)判斷該相電源是否錯相，若錯相，則進入步驟S36)，若不錯相，則進入步驟S37)；

S36)所述微控制單元控制所述故障警報和指示單元進行聲光報警，并將錯相異常信息存儲單元，以及將該錯相異常信息顯示于所述顯示器，以及將該錯相異常信息發(fā)送至所述監(jiān)控中心；

S37)所述微控制單元根據(jù)校準后的各相參數(shù)判斷該相電源是否過壓或欠壓或過流，若過壓或欠壓或過流，則進入步驟S38)，若不過壓或欠壓或過流，則進入步驟S39)；

S38)所述微控制單元控制所述故障警報和指示單元進行聲光報警，并將過壓或欠壓或過流異常信息存儲單元，以及將該過壓或欠壓或過流相異常信息顯示于所述顯示器，以及將該過壓或欠壓異常信息發(fā)送至所述監(jiān)控中心；

S39)所述微控制單元控制判定該相電源狀態(tài)正常，并將該相電源正常狀態(tài)信息顯示在所述顯示器，以及將該相電源正常狀態(tài)信息發(fā)送至所述監(jiān)控中心。

在本發(fā)明一實施例中，所述步驟S3)還包括以下步驟，

S310)所述微控制單元控制讀取所述開關(guān)量檢測單元的反饋電壓，判斷所述開關(guān)量檢測單元中各開關(guān)的通斷狀態(tài)，以及控制所述故障警報和指示單元中開關(guān)量指示燈狀態(tài)以及將開關(guān)量狀態(tài)顯示于所述顯示器，以及控制所述繼電器控制單元控制繼電器輸出。

本發(fā)明的優(yōu)點是：本發(fā)明的通用電源狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)，可柔性接入監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)了多相和單相電源監(jiān)控的通用，有效的降低了成本；使用方便、安全可靠、監(jiān)測多項電源參數(shù)，實現(xiàn)了電源狀態(tài)的實時數(shù)據(jù)顯示和實時報警，提高了電力系統(tǒng)在使用過程中的安全性；本發(fā)明的電源狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控方法，有效降低了在監(jiān)測電源各相參數(shù)時產(chǎn)生的誤差，有效的解決了系統(tǒng)出現(xiàn)錯誤報警和沒有及時報警的問題，準確度高。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的描述。

圖1為本發(fā)明實施例的通用電源狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)模塊示意圖。

圖2為本發(fā)明實施例的監(jiān)控器模塊示意圖。

圖3為本發(fā)明實施例的監(jiān)控器監(jiān)控流向圖。

圖4為本發(fā)明實施例的監(jiān)控器電路結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為本發(fā)明實施例的監(jiān)控器殼體結(jié)構(gòu)圖。

圖6為本發(fā)明方法實施例1的監(jiān)控器監(jiān)控步驟流程圖。

圖7為本發(fā)明方法實施例2的監(jiān)控器監(jiān)控步驟流程圖。

圖8為本發(fā)明方法實施例電流型電壓互感器電氣接線示意圖。

圖9為本發(fā)明方法實施例電流互感器電氣接線示意圖。

其中。

1監(jiān)控器； 2監(jiān)控中心；

10采樣單元； 11計量芯片；

12觸控屏； 13存儲單元；

14供電單元； 15復(fù)位單元；

16繼電器控制單元； 17開關(guān)量檢測單元；

18故障警報和指示單元； 19微控制單元。

具體實施方式

以下實施例的說明是參考附加的圖式，用以例示本發(fā)明可用以實施的特定實施例。本發(fā)明所提到的方向用語，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「頂」、「底」等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用以說明及理解本發(fā)明，而非用以限制本發(fā)明。

實施例：如圖1所示，一種通用電源狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)，包括多個監(jiān)控器1以及一監(jiān)控中心2。該系統(tǒng)適用于單相電源以及多項電源。每一樓層或每一設(shè)備設(shè)有一監(jiān)控器1。

如圖2至圖5所示，每一監(jiān)控器1包括一采樣單元10、一計量芯片11、一顯示器、一輸入輸出單元、一存儲單元13、一供電單元14、一復(fù)位單元15、一繼電器控制單元16、一開關(guān)量檢測單元17、一故障警報和指示單元18以及一微控制單元19。上述各單元或器件分別與微控制單元19通過電路連接或信號連接，電路部分集成于一電路板上，電路板安裝于監(jiān)控器1的殼體內(nèi)。

其中，采樣單元10用于將所測電源的電源參數(shù)轉(zhuǎn)換至計量單元所能采集到的范圍。采樣單元10包括一電壓采樣電路、一電流采樣電路。該電源參數(shù)包括電壓參數(shù)、電流參數(shù)。

電壓采樣電路包括一電壓互感器，電壓互感器可以是電壓型的電壓互感器用于將高壓電壓直接轉(zhuǎn)換成低壓電壓；或者為電流型的電壓互感器，對此不再贅述。電流采樣電路包括一電流互感器用于將高壓電流轉(zhuǎn)換成低壓電流。在采樣單元10采集所測電源的電壓和電流時，首先采集高壓電壓和高壓電流，通過電壓互感器和電流互感器將上述高壓電壓信號和高壓電流信號轉(zhuǎn)換為低壓電壓信號和低壓電流信號，之后，通過濾波電路進行濾波。

采樣單元10連接于計量芯片11，計量芯片11用于處理從所述采樣單元10獲得的電源參數(shù)，包括對所述電源參數(shù)進行測量或計量。即在采樣電路對電流或電壓信號進行濾波后，將濾波后的電壓信號和電流信號轉(zhuǎn)換為電壓數(shù)字參數(shù)和電流數(shù)字參數(shù)。

顯示器用于顯示各種參數(shù)或信息。輸入輸出單元連接于顯示器，輸入輸出單元用于參數(shù)或信息的輸入和輸出。在本實施例中，顯示器和輸入輸出單元集成于一觸控屏12；其中，觸控屏12安裝于該監(jiān)控器1的殼體上，便于相關(guān)人員讀取電源參數(shù)、電源狀態(tài)等信息，同時殼體上還安裝有復(fù)位按鈕，接線端和各種指示燈。用戶可以通過觸控屏12或監(jiān)控中心2設(shè)置數(shù)據(jù)通信模塊的通信參數(shù)、每一樓層或設(shè)備所對應(yīng)的監(jiān)控器1的編號和位置信息、以及監(jiān)控器1的訪問密碼以及監(jiān)控器1的樓層號、通信方式、通信頻率、通信連接參數(shù)等等。如對監(jiān)測器參數(shù)配置等操作需要相應(yīng)的訪問密碼，且根據(jù)不同的操作區(qū)分不同等級的權(quán)限，確保只有授權(quán)的人員才能進行相關(guān)操作。監(jiān)測器自動記錄操作信息(操作時間，操作人員、操作內(nèi)容等)到本地的存儲單元13，便于出現(xiàn)通信異常等問題時分析原因與問責(zé)，如監(jiān)測器按照制定的規(guī)則編號，包含設(shè)備所位于的樓層號、編號、生產(chǎn)日期等基本信息。

數(shù)據(jù)通信模塊用于監(jiān)控器1與檢測設(shè)備和監(jiān)控中心2的數(shù)據(jù)傳輸。數(shù)據(jù)傳輸模塊包括WIFI通信模塊、RS485通信模塊、CAN總線通信模塊以及有線網(wǎng)絡(luò)通信模塊中的至少一種。本實施例中，除了包括上述所有通信模塊，還包括其他種類的通信模塊，以適用于不同場合的信息傳遞，如在WIFI通信信號覆蓋的情況下，可直接通過WIFI通信模塊進行通信，在沒有WIFI通信信號覆蓋的場合可以通過RS485通信模塊/有線網(wǎng)絡(luò)通信模塊/CAN總線通信模塊與中繼器或用戶傳輸模塊進行通信，使得監(jiān)測器可用于多種場合，本實施例中，也可以利用WIFI通信模塊、有線網(wǎng)絡(luò)通信模塊等，通過監(jiān)控中心2遠程控制監(jiān)測器執(zhí)行復(fù)位等操作。

表1是本發(fā)明提供的一種CAN總線通信模塊的通信協(xié)議，表1數(shù)據(jù)段可以為電壓數(shù)據(jù)、電流數(shù)據(jù)、電源狀態(tài)、開關(guān)量狀態(tài)、繼電器狀態(tài)。此處，只給出表1中數(shù)據(jù)段為電壓數(shù)據(jù)段時的格式。

表1 CAN通信協(xié)議數(shù)據(jù)幀的構(gòu)成：

表1中，SOF:幀起始；ID：為連接節(jié)點的ID；RTR：標識是否屬于遠程幀，0:數(shù)據(jù)幀，1:遠程幀，在此我們設(shè)置為0；IDE：標識符選擇位，0:使用標準標識符，1:使用擴展標識符，在此我們設(shè)置為0；r0：保留位；DLC：DLC段為數(shù)據(jù)長度表示段，高位在前，DLC段有效值為0—8；Data:數(shù)據(jù)段；CRC Sequence：CRC值；CRC Slot：CRC界定符：ACK：ACK段；ACK Slot：ACK界定符EOF：幀結(jié)束。

如表2所示，為CAN通信協(xié)議電壓數(shù)據(jù)段。電流數(shù)據(jù)段與電壓數(shù)據(jù)段一樣，只是解析的時候還需要除以10使得監(jiān)測范圍為0～99.9A。通過對電源異常類型與開關(guān)量狀態(tài)、繼電器狀態(tài)編碼同樣地以表1數(shù)據(jù)段的形式進行傳輸。

表2 CAN通信協(xié)議電壓數(shù)據(jù)段：

表3為本發(fā)明提供的RS485通信協(xié)議中電壓數(shù)據(jù)段，各相電壓為其對應(yīng)位置數(shù)據(jù)xyz拼湊值。其他參數(shù)、電源狀態(tài)、開關(guān)量狀態(tài)和繼電器狀態(tài)的RS485通信協(xié)議類似，不再詳述。

表3 RS485通信協(xié)議電壓數(shù)據(jù)段：

存儲單元13連接于微控制單元19，用于數(shù)據(jù)或信息的存儲。本實施例中，存儲單元包括EEPROM或SD卡等，用于存儲為監(jiān)測器配置的參數(shù)、操作信息、電源異常信息等，掉電時將上述信息或參數(shù)存儲于EEPROM或SD卡，防止數(shù)據(jù)丟失，重新上電時，微控制單元19可以從EEPROM或SD卡讀取存儲的數(shù)據(jù)或信息。

微控制單元19用于處理所述電源參數(shù)并根據(jù)電源參數(shù)診斷所測設(shè)備電路是否存在異常，并處理該異常。

供電單元14連接于微控制單元19，供電單元14用于為監(jiān)控器1供電；本實施例中的供電單元14包括電壓轉(zhuǎn)換電路、蓄電池、電池檢測電路、控制和充電電路，用于給監(jiān)控器1的各個元件或單元提供電源。供電單元14的供電電路的兩個輸入端為火線和零線，輸出端為監(jiān)測器需要的直流電壓。

復(fù)位單元15，連接于微控制單元19，復(fù)位單元15用于復(fù)位監(jiān)控器1；

開關(guān)量檢測單元17，連接于所述微控制單元19，開關(guān)量檢測單元17用于檢測開關(guān)量。

繼電器控制單元16連接于微控制單元19，所述繼電器控制單元16用于控制電路的通斷。

故障警報和指示單元18連接于所述微控制單元19。該故障警報和指示單元18包括電指示燈、通信指示燈、報警燈、開關(guān)狀態(tài)指示燈，根據(jù)這些指示燈可直觀地了解監(jiān)測器工作狀態(tài)、通信狀態(tài)、電源狀態(tài)和相關(guān)設(shè)備的開關(guān)狀態(tài)。該指示燈安裝于監(jiān)控器1的殼體上。上述各種燈為LED燈，除了LED燈蜂鳴器。

其中，表4為本實施例中監(jiān)控器1的一種編碼方式。

方法實施例1

如圖6所示，一種通用電源狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控方法，包括以下步驟。需要說明的是，本實施例是對三相電源進行監(jiān)控。

S1)采集所測電源的電源參數(shù)。具體的，所述步驟S1)包括以下步驟。

S11采樣單元采集所測三相電源的各相瞬時電壓、電流的模擬信號。

S12)采樣單元將所采集的各相瞬時電壓、電流的模擬信號轉(zhuǎn)換為計量芯片計量范圍下的電壓、電流模擬信號。如通過電壓互感器將高壓電壓轉(zhuǎn)換為低壓電壓，通過電流互感器將高壓電流轉(zhuǎn)換為低壓電流。在本步驟中，還包括對低壓電流和低壓電壓進行濾波，以將低壓電流和低壓電壓模擬信號中的雜波去除。

S13)采樣單元將轉(zhuǎn)換后的電壓、電流的模擬信號發(fā)送至所述計量芯片11。

S2)對所述電源參數(shù)進行測量或計量。所述步驟S2)包括以下步驟。

S21)所述計量芯片11接收各相所述采樣單元發(fā)送至的電壓、電流的模擬信號。

S22)所述計量芯將電壓、電流的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字參數(shù)，并將該數(shù)字參數(shù)存儲至寄存器和存儲單元13。

在上述步驟S1)和S2)中，如A、B、C表示三相電源各相相線；其對應(yīng)的電源端的三相電壓為ua、ub、uc；ua、ub、uc分別通過電流型電壓互感器PT1、PT2、PT3(額定電流比都為1:1)和采樣電阻轉(zhuǎn)化成較低的電壓ua’、ub’、uc’，計算公式如(1-1)、(1-2)、(1-3)所示，再經(jīng)濾波電路輸入到計量芯片11的采樣引腳。A、B、C三根相線分別穿過電流互感器CT1、CT2、CT3(額定電流比都為n:1)，ia、ib、ic產(chǎn)生的感應(yīng)電流ia”、ib”、ic”經(jīng)采樣電阻轉(zhuǎn)化成較低的電壓ua”、ub”，uc”，計算公式如(1-4)、(1-5)、(1-6)所示，再經(jīng)濾波電路輸入到計量芯片11采樣引腳。

ua’＝ua*(R’/R) (1-1)

ub’＝ub*(R’/R) (1-2)

uc’＝uc*(R’/R) (1-3)

ua”＝(R”)*ia/n (1-4)

ub”＝(R”)*ib/n (1-5)

uc”＝(R”)*ic/n (1-6)

R’為串接在電壓互感器輸入端的電阻，R為并接在電壓互感器輸出端的電阻，R’<<R。

S3)處理測量或計量后的所述電源參數(shù)，并判斷所測電源的電路是否存在異常，若存在，則對該異常進行處理。

當(dāng)監(jiān)控器1監(jiān)測三相電源時，所述步驟S3)包括以下步驟。

S30)微控制單元19讀取存儲單元13的各相電壓、電流的數(shù)字參數(shù)。

S31)微控制單元19計算出根據(jù)各相電壓、電流的數(shù)字參數(shù)計算出三相電源各相參數(shù)，所述各相參數(shù)包括電壓有效值、電流有效值、有功功率、無功功率、視在功率、有功電能、無功電能、視在電能、功率因素、線頻率。在本步驟中，某相電壓有效值計算如下公式(1-7)所示。

其中，ph表示為A、B、C三相中的某一相寄存器內(nèi)的對應(yīng)參數(shù)；Sample count是一秒鐘內(nèi)的采樣數(shù)，v_ph(n)表示在時刻n的寄存器內(nèi)電壓采樣值。

同樣的，電流有效值計算如下公式(1-8)所示。

其中，ph表示為A、B、C三相中的某一相寄存器內(nèi)的對應(yīng)參數(shù)；Sample count是一秒鐘內(nèi)的采樣數(shù)，i_ph(n)表示時刻n的寄存器內(nèi)的電流采樣值。

S32)所述微控制單元使用校準確定的系數(shù)來調(diào)整計算值來得到真實值。

以下是電壓有效值所對應(yīng)的校準公式(1-9)。

V_RMS,ph＝k_v,ph*v_RMS，ph-v_{offset，ph} (1-9)

其中，k_v,ph是電壓有效值計算系數(shù)，v_offset,ph是由于高斯白噪音影響產(chǎn)生的電壓有效值偏移量。在電壓有效值未校準時根據(jù)采樣電路參數(shù)確定，校準后進行修正，使得校準后計算出的電壓有效值等于實際測量的電壓有效值。

以下是電壓有效值所對應(yīng)的校準公式(1-10)。

I_RMS，ph＝k_i，ph*i_RMS，ph-i_offset，ph

其中，k_i,ph是電流有效值計算系數(shù)，i_offset,ph是由于高斯白噪音影響產(chǎn)生的電流有效值偏移量。在電流有效值未校準時根據(jù)采樣電路參數(shù)確定，校準后進行修正，使得校準后計算出的電流有效值等于實際測量的電流有效值。

校準之后，計算出的參數(shù)值與真實值之間的誤差小于要求的誤差范圍。校準過程是，在沒有電壓或電流輸入時得到偏移值，校準偏移值后，調(diào)節(jié)標準電壓源和電流源輸出，根據(jù)實際參數(shù)值與測得的參數(shù)值，調(diào)整電壓有效值計算系數(shù)、電流有效值計算系數(shù)。需要說明的是：本實施例中，校準是在產(chǎn)品使用前進行的，也就是說，在本系統(tǒng)使用之前，首先對系統(tǒng)進行校準調(diào)整，以確定校準系數(shù)，之后只需要根據(jù)得到的校準系統(tǒng)，直接加入校準系數(shù)計算即可得到真實值，因此計算時不再進行校準，本實施例只是為了方便說明。

公式(1-11)至(1-21)為某相有功功率、無功功率、視在功率、有功電能、無功電能、視在電能、功率因素、線頻率的計算公式。根據(jù)參數(shù)寄存器對應(yīng)存儲的數(shù)值計算真實值，根據(jù)標準源分別進行校準，此處不再詳述。

p_ACT,ph是某相有功功率對應(yīng)的寄存器值，Sample count是一秒鐘內(nèi)的采樣數(shù)，v_ph(n)是時刻n的電壓采樣值對應(yīng)的寄存器值，i_ph(n)是時刻n的電流采樣值對應(yīng)的寄存器值。

P_ACT，ph＝k_ACT，ph*p_ACT，ph (1-12)

p_ACT,ph是校準后某相有功功率值，k_ACT,ph是有功功率計算系數(shù)。在有功功率未校準時設(shè)置為1，校準后進行修正，使得計算出的有功功率等于實際測量的有功功率值。

p_REACT,ph是某相無功功率對應(yīng)的寄存器值，Sample count是一秒鐘內(nèi)的采樣數(shù)，v₉₀(n)是時刻n偏移90度相位角的電壓采樣值對應(yīng)的寄存器值，i_ph(n)是時刻n的電流采樣值對應(yīng)的寄存器值。

P_REACT,ph＝k_REACT,ph*p_REACT,ph (1-14)

P_REACT,ph是某相校準后無功功率值，k_REACT,ph是無功功率計算系數(shù)。在無功功率未校準時設(shè)置為1，校準后進行修正，使得計算出的無功功率等于實際測量的無功功率值。

P_APP,ph是某相校準后視在功率值，P_ACT,ph是某相校準后有功功率值，P_REACT,ph是某相校準后無功功率值。

E_ACT,ph＝P_ACT,ph*Samplecount (1-16)

E_ACT,ph是某相校準后有功電能，P_ACT,ph是某相校準后有功功率值，Samplecount總采樣數(shù)。

E_REACT,ph＝P_REACT,ph*Samplecount (1-17)

E_REACT,ph是某相校準后無功電能，P_REACT,ph是某相校準后無功功率值，Samplecount總采樣數(shù)。

E_APP,ph＝P_APP,ph*Samplecount (1-18)

E_APP,ph是某相校準后視在電能，P_APP,ph是某相校準后視在功率值，Samplecount總采樣數(shù)。

PF是功率因素，P_ACT是有功功率，P_APP是視在功率，容性負載使用該公式。

PF是功率因素，P_ACT是有功功率，P_APP是視在功率，感性負載使用該公式。

Fre是線頻率，Sampling rate為每秒鐘的采樣數(shù)，F(xiàn)requency是一個信號周期內(nèi)的采樣數(shù)。

S33)所述微控制單元19根據(jù)各相參數(shù)的真實值判斷該相電源是否缺相，若缺相，則進入步驟S34)，若不缺相，則進入步驟S35)。

S34)所述微控制單元19控制所述故障警報和指示單元18進行聲光報警，并將缺相異常信息存儲單元13，以及將該缺相異常信息顯示于所述顯示器，以及將該缺相異常信息發(fā)送至所述監(jiān)控中心2。

S35)所述微控制單元19根據(jù)校準后的各相參數(shù)判斷該相電源是否錯相，若錯相，則進入步驟S36)，若不錯相，則進入步驟S37)。

S36)所述微控制單元19控制所述故障警報和指示單元18進行聲光報警，并將錯相異常信息存儲單元13，以及將該錯相異常信息顯示于所述顯示器，以及將該錯相異常信息發(fā)送至所述監(jiān)控中心2。

S37)所述微控制單元19根據(jù)校準后的各相參數(shù)判斷該相電源是否過壓或欠壓或過流，若過壓或欠壓或過流，則進入步驟S38)，若不過壓或欠壓或過流，則進入步驟S39)。

S38)所述微控制單元19控制所述故障警報和指示單元18進行聲光報警，并將過壓或欠壓或過流異常信息存儲單元13，以及將該過壓或欠壓或過流相異常信息顯示于所述顯示器，以及將該過壓或欠壓異常信息發(fā)送至所述監(jiān)控中心2；

S39)所述微控制單元19控制判定該相電源狀態(tài)正常，并將該相電源正常狀態(tài)信息顯示在所述顯示器，以及將該相電源正常狀態(tài)信息發(fā)送至所述監(jiān)控中心2。

S310)所述微控制單元19控制讀取所述開關(guān)量檢測單元17的反饋電壓，判斷所述開關(guān)量檢測單元17中各開關(guān)的通斷狀態(tài)，以及控制所述故障警報和指示單元18中開關(guān)量指示燈狀態(tài)以及將開關(guān)量狀態(tài)顯示于所述顯示器，以及控制所述繼電器控制單元16控制繼電器輸出。

方法實施例2

如圖7所示，一種通用電源狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控方法，包括以下步驟。需要說明的是，本實施例是對單相電源進行監(jiān)控。

S1)采集所測電源的電源參數(shù)。具體的，所述步驟S1)包括以下步驟。

S11采樣單元采集所測三相電源的各相瞬時電壓、電流的模擬信號。

S12)采樣單元將所采集的各相瞬時電壓、電流的模擬信號轉(zhuǎn)換為計量芯片計量范圍下的電壓、電流模擬信號。如通過電壓互感器將高壓電壓轉(zhuǎn)換為低壓電壓，通過電流互感器將高壓電流轉(zhuǎn)換為低壓電流。在本步驟中，還包括對低壓電流和低壓電壓進行濾波，以將低壓電流和低壓電壓模擬信號中的雜波去除。

S13)采樣單元將轉(zhuǎn)換后的電壓、電流的模擬信號發(fā)送至所述計量芯片11。

S2)對所述電源參數(shù)進行測量或計量。所述步驟S2)包括以下步驟。

S21)所述計量芯片11接收各相所述采樣單元發(fā)送至的電壓、電流的模擬信號。

S22)所述計量芯將電壓、電流的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字參數(shù)，并將該數(shù)字參數(shù)存儲至寄存器和存儲單元13。

S3)處理測量或計量后的所述電源參數(shù)，并判斷所測電源的電路是否存在異常，若存在，則對該異常進行處理。

當(dāng)監(jiān)控器1監(jiān)測單相電源時，所述步驟S3)包括以下步驟。

S30)微控制單元19讀取寄存器的電壓、電流的數(shù)字參數(shù)。

S31)微控制單元19根據(jù)各相電壓、電流的數(shù)字參數(shù)計算出三相電源各相參數(shù)，所述各相參數(shù)包括電壓有效值、電流有效值、有功功率、無功功率、視在功率、有功電能、無功電能、視在電能、功率因素、線頻率。

S32)所述微控制單元使用校準確定的系數(shù)來調(diào)整計算值來得到真實值。以上步驟與方法實施例1的步驟大致相同，對此不再贅述。

在單相監(jiān)控方法中，包括以下監(jiān)控步驟。

S37)所述微控制單元19各相參數(shù)真實值判斷該相電源是否過壓或欠壓或過流，若過壓或欠壓或過流，則進入步驟S38)，若不過壓或欠壓或過流，則進入步驟S39)。

S38)所述微控制單元19控制所述故障警報和指示單元18進行聲光報警，并將過壓或欠壓或過流異常信息存儲單元13，以及將該過壓或欠壓或過流相異常信息顯示于所述顯示器，以及將該過壓或欠壓異常信息發(fā)送至所述監(jiān)控中心2；

S39)微控制單元19控制判定該相電源狀態(tài)正常，并將該相電源正常狀態(tài)信息顯示在所述顯示器，以及將該相電源正常狀態(tài)信息發(fā)送至所述監(jiān)控中心2。

S310)微控制單元19控制讀取所述開關(guān)量檢測單元17的反饋電壓，判斷開關(guān)

量檢測單元中各開關(guān)的通斷狀態(tài)，以及控制故障警報和指示單元18中開關(guān)量指示燈狀態(tài)以及將開關(guān)量狀態(tài)顯示于顯示器，以及控制所述繼電器控制單元16控制繼電器輸出。

具體過程是微控制單元19讀取開關(guān)量檢測電路的反饋電壓，判斷通斷狀態(tài)，相應(yīng)地控制開關(guān)量指示燈狀態(tài)和將開關(guān)量狀態(tài)在觸控屏12顯示，開關(guān)量狀態(tài)信息通過CAN/485/WIFI/有線網(wǎng)絡(luò)的一種通信方式傳輸給中繼器或工控機(監(jiān)控中心2)。如當(dāng)電源出現(xiàn)異?？梢钥刂评^電器輸出切斷三相電源從而保護相關(guān)設(shè)備。

當(dāng)所測電源出現(xiàn)異常時，LED報警燈閃爍或常亮，蜂鳴器發(fā)出報警聲音，且缺相、錯相、欠壓、過壓和過流等異常類型會顯示在LCD上，并且自動將異常類型和異常出現(xiàn)時間和異常消除時間存儲在本地的EEPROM中。

監(jiān)測器通信過程是將電壓參數(shù)、電源狀態(tài)、開關(guān)量狀態(tài)和繼電器狀態(tài)按照制定的協(xié)議進行傳輸，可以選擇的通信方式有CAN、485、WIFI、有線網(wǎng)絡(luò)(根據(jù)不同的應(yīng)用場景選用)。

應(yīng)當(dāng)指出，對于經(jīng)充分說明的本發(fā)明來說，還可具有多種變換及改型的實施方案，并不局限于上述實施方式的具體實施例。上述實施例僅僅作為本發(fā)明的說明，而不是對本發(fā)明的限制?？傊?，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)包括那些對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說顯而易見的變換或替代以及改型。