专利名称：一种可嵌入式安装的综合电力测控仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电力测控仪，尤其是涉及一种可嵌入式安装的综 合电力测控仪。
背景技术：
随着中国的城市和农村电网进行大规模改造、建设之后，市场对电力自 动化测控仪表的要求越来越高，用传统的机械表及单表来实现，体积大， 单表数量多，安装不方便，成本高，测量精度低，而且很难实现数字化、 智能化、网络化的要求。市场和技术上都需要一种综合电力测控仪，尤其 是能够嵌入式安装的，便于融合进现有的系统。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种可嵌入式安装的综合电力测控仪，能够 具有可编程功能、遥测、遥信、遥控、自动控制、电能累加、实时时钟、
LCD显示、数字通讯等功能为一体的智能三相综合电力测控仪表，集数字化、 智能化、网络化于一身，使测量过程及数据分析处理实现自动化，减少人 为失误，能够全面替代电量变送器、电度表、数显仪表、数据采集器、记 录分析仪等仪器，减少单表的使用。同时结构紧凑，符合通用的96型面框 尺寸，便于嵌入式安装。
本实用新型的目的是这样实现的 一种可嵌入式安装的综合电力测控
仪，包括外壳、电源，
并且，还包括，
微控制器，设置在上述的外壳内，用于数据运算和处理； 模拟量输出部分，与上述的微控制器连接，用于将上述的微控制器处 理后的信息输出；
遥信量输入电路，与上述的微控制器连接；
继电器控制部分，与上述的微控制器连接，用于接收上述的微控制器 指令控制输出；
数据采集部分，与上述的微控制器连接，用于电压、电流采样并输出 给上述的微控制器；
上述的外壳设置尺寸为96毫米X96毫米。 同时，
上述的一种可嵌入式安装的综合电力测控仪还包括通信模块和RS485 接口，通过上述的通信模块通过光电耦合电路从上述的RS485接口输出数 据。
上述的一种可嵌入式安装的综合电力测控仪还包括显示设备，与上述 的微控制器连接，用于显示信息。
上述的一种可嵌入式安装的综合电力测控仪还包括若干光电耦合电 路，分别连接在上述的模拟量输出部分、遥信量输入电路、通信模块和上 述的微控制器之间，用于光电隔离。
上述的一种可嵌入式安装的综合电力测控仪还包括运算处理模块，连 接在上述的数据采集部分和所述的微控制器之间，用于将上述的数据采集 部分的输入信号进行整形，运算、放大、滤波处理，转化为数字量反馈给 上述的微控制器作进步分析计算。
上述的一种可嵌入式安装的综合电力测控仪还包括电能脉冲电路，通 过光电耦合电路与上述的微控制器连接，用于根据上述的运算处理模块计 算出的电压、电流、功率因素、频率、功率、电能值送给上述的微控制器 到所述的显示设备显示。
上述的一种可嵌入式安装的综合电力测控仪还包括脉宽调制电路，连 接在上述的光电耦合电路和上述的模拟量输出部分之间，用于电路整形，
积分处理，将数字信号转变为模拟信号。
上述的外壳尺寸设置正负误差为正负误差O. 5毫米。 是述的一种可嵌入式安装的综合电力测控仪还包括一时钟电路，与是 述的微控制器连接。
上述的运算处理模块包括一数字积分器。
实现了上述的技术方案，就可以实现本实用新型的H的。能够体积小， 安装表数量少，安装方便，成本低，测量精度高，实现数字化、智能化、 网络化的要求。同时能够嵌入式安装。
图l是本实用新型的原理框图2是本实用新型的数据采集部分电流采集电路图3是本实用新型的数据采集部分电压采集电路图4是本实用新型模拟量输出部分电路图5是本实用新型遥信量输入电路图6是本实用新型电能脉冲电路图7是本实用新型运算处理模块电路图。
具体实施例
以下结合附图详细描述本实用新型的较佳实施例，通过对本实用新型 较佳实施例的描述，可以更清楚的看出和理解本实用新型的优点所在。
如图l，通过电压、电流采样，将大信号转变为小信号送运算处理模块 进行，信号整形，运算、放大、滤波处理，将转化为数字量反馈给微控制
器作进步分析计算，利用微控制器的脉宽调制(PWM)发牛.器经光电隔离后 脉宽调制(PWM)的电路整形，积分处理，将数字信号转变为模拟信号输出，
脉冲发生输出的电能脉冲触发电路通过光电耦合器与微控制器相连，根据 运算处理模块计算出的电压、电流、功率因素、频率、功率、电能等值送 给微控制器到人机界面即显示设备显示，并且根据其值，微控制器控制继
电器驱动电路进行控制输出，还通过通信输出电路由RS485将数据输出， 遥信量输入电路，采集开关量经光电隔离后与微控制器相联。此外还可以 包括一个时钟电路，与微控制器连接。
如图2，采样电路ABC三相电流分别经过CTA， CTB， CTC电流互感器进 行采样隔离，由J1， J2， J3， J4进行取样，得出A， B，(:电流及三相电流 矢量和，分别通过R66， C16, R69， C17， R70， C18， R71, C19， R22， C2(), R73， C21进行RC滤波移相后送运算处理模块。
如图3，是电压通过电阻分压采样电路，在三相四线制下，A相电压通 过J3， J9， JIO， J5进行分压，再通过C22， C23， C24进行滤波处理，与 运算处理模块相连，并和电流信号进行能量计算，其他B， C两相也是一样， 中性线与模拟地间通过电感F1进行隔离；当在三相三线时，将以B相为参 考点，AC线电压通过J31， Jll， J32和PT进行采样，邮.|6， (:2L R72, C25滤波后送给运算处理分析。
如图4为模拟量输出电路，微控制器产生脉宽调制(P丽)信号经光耦 018隔离去控制，模块开关U23，将脉宽调制(P画)信号进行整形，等幅 处理，再经J24， E16， J25， E17两级积分，将脉动的脉宽调制(PWM)变 成直流信号，再经肌J30， U26A进行滤波放大，后再经,B， J35 g:), 进行驱动输出4 20MA模拟信号。
如图5为遥信量输入电路，DIl， DI+接干接点开关信号，如果闭合，
n输出低电平o信号，如果断升ii输出高电平i信号给微控制器，m i通
过R9， Rl和Bl对信号进行限幅，再通过U1A取反，R17限流，驱动光耦 05后反馈至微控制器。
如图6为电能脉冲输出电路，微控制器发生WAT， WAR信号，K经R41、 R42和光耦Q13， 014耦合输出，脉宽可编程的电能脉冲。
如图7为运算处理模块的电原理图，数字积分器能以优良精度的数字 积分作用，实现在频域内，将一20dB/10倍频程衰减和一种固定的-9()(相移 作用。数字积分器的相频响应和幅频响应非常接近于理想情况。片内数f
积分器提供直接接口到di/dt微分电流传感器，从而省去了外部的模拟积
分器，因而保证极好的长时间稳定性，与高精度的电压、电流通道相位匹 配。di/dt微分电流传感器彻底消除了锰铜分流器不能完全隔离、存在寄生
电感的缺点，也消除了传统的电流互感器的相位误差和大电流时过饱和的 缺点，而且成本非常低廉，是理想的电流传感器，基于电流传感器的选择， 可以关断和打开这个积分器电流，di/dt微分电流传感器是基于Rogowski 线圈原理， 一个与传输初级电流的导线发生互感的电感器。Rogowski线圈 通常由空芯线圈构成，因而在理论上不存在磁滞、饱和或非线性问题， Rogowski线圈电流传感器由环绕一根长直导线排列的匝数为N的矩形空心 线圈组成，并且线圈与该导线中的电流所产生的磁场垂直。Rogowe;ki线圈 基本的工作原理是通过互感效应来检测初级电流。Rogowski线圈的输出正 比于电流对时间的导数，所以为了作进一步信号处理，需要使用个数字 积分器将di/dt信号还原成i (t)形式。
这种新型的设计在很多方面都优于用传统电流检测技术构成的综合 表。在1000:1 (60dB)如此宽的动态范围内其线性误差小于().1%电压的采 样信号分别送入其核心IC (ADE7753)的电流和电压输入通道，C28、 C29 为其电源滤波，C30、 E4对其2. 5V基准电压进行滤波X3， C4()， (:41是其时钟 发生电路，U15为其核心的能量IC，输入的电流，电压信号,通过其计算出电 流、电压的有效值，ADE7753包含一个至少保持若干秒满负载累积功率的有 功电能寄存器、视在电能寄存器和电压、电流有效值，可通过串行口读得 ADE7753的数据。它同时提供一个与有功能量成比例的脉冲输出(CiO。除 了有效值计算、有功和视在能量的信息外，ADE7753提供一个有符号的无功 能量信息和各种各样的系统校准特点，比如通道偏置校准、相位校准和 能量校准。它还集成了一个检测线电压高低跌落的检测电路，可提前发出 掉电和过压预警。并计算出频率和功率因素，通过乘法器计算出功率，并 累计算出电能，由数字接口和微控制器相连，进一歩完成数据处理、分析 和显示。微控制器对采集到的数据进行综合分析和判断，并通过模拟量或 数字量输出对外部事件进行相应控制，将事件、数据及记录存储，便于
追忆和数据分析。
这里需要指出的是本领域的普通技术人员可以在本实用新型的基础 上，作出各种适当的变形或者替换，但所有这些变形或者替换，都应当属 于本实用新型的保护范围。
权利要求1、一种可嵌入式安装的综合电力测控仪，包括外壳、电源，其特征在于还包括，微控制器，设置在所述的外壳内，用于数据运算和处理；模拟量输出部分，与所述的微控制器连接，用于将所述的微控制器处理后的信息输出；遥信量输入电路，与所述的微控制器连接；继电器控制部分，与所述的微控制器连接，用于接收所述的微控制器指令控制输出；数据采集部分，与所述的微控制器连接，用于电压、电流采样并输出给所述的微控制器；所述的外壳设置尺寸为96毫米×96毫米。
2、 根据权利要求l所述的一种可嵌入式安装的综合电力测控仪，其特征在于所述的一种可嵌入式安装的综合电力测控仪还包括通信模块和 RS485接口 ，通过所述的通信模块通过光电耦合电路从所述的RS485 接口输出数据。
3、 根据权利要求1或2所述的一种可嵌入式安装的综合电力测控仪，其特 征在于所述的一种可嵌入式安装的综合电力测控仪还包括显示设备， 与所述的微控制器连接，用于显示信息。
4、 根据权利要求1或2所述的一种可嵌入式安装的综合电力测控仪，其特征在于所述的一种可嵌入式安装的综合电力测控仪还包括若干光电 耦合电路，分别连接在所述的模拟量输出部分、遥信量输入电路、通 信模块和所述的微控制器之间，用于光电隔离。
5、 根据权利要求l所述的一种可嵌入式安装的综合电力测控仪，其特征 在于所述的一种可嵌入式安装的综合电力测控仪还包括运算处理模 块，连接在所述的数据采集部分和所述的微控制器之间，用于将所述 的数据采集部分的输入信号进行整形，运算、放大、滤波处理，转化 为数字量反馈给所述的微控制器作进步分析计算。
6、 根据权利要求1或2或5所述的一种可嵌入式安装的综合电力测控仪， 其特征在于所述的一种可嵌入式安装的综合电力测控仪还包括电能 脉冲电路，通过光电耦合电路与所述的微控制器连接，用于根据所述 的运算处理模块计算出的电压、电流、功率因素、频率、功率、电能 值送给所述的微控制器到所述的显示设备显示。
7、 根据权利要求l所述的一种可嵌入式安装的综合电力测控仪，其特征在于所述的一种可嵌入式安装的综合电力测控仪还包括脉宽调制电 路，连接在所述的光电耦合电路和所述的模拟量输出部分之间，用于 电路整形，积分处理，将数字信号转变为模拟信号。
8、 根据权利要求1或2所述的一种可嵌入式安装的综合电力测控仪，其特 征在于所述的外壳尺寸设置正负误差为正负误差O. 5毫米。
9、 根据权利要求1或2或5或7所述的一种可嵌入式安装的综合电力测控 仪，其特征在于所述的一种可嵌入式安装的综合电力测控仪还包括 时钟电路，与所述的微控制器连接。
10、 根据权利要求5所述的一种可嵌入式安装的综合电力测控仪，其特征 在于所述的运算处理模块包括一数字积分器。
专利摘要本实用新型公开了一种可嵌入式安装的综合电力测控仪，包括外壳、电源，还包括，微控制器，模拟量输出部分，遥信量输入电路，继电器控制部分，数据采集部分，所述的外壳设置尺寸为96毫米×96毫米。本实用新型的体积小，安装表数量少，安装方便，成本低，测量精度高，实现数字化、智能化、网络化的要求。同时能够嵌入式安装。
文档编号G01R19/00GK201004565SQ200620014388
公开日2008年1月9日 申请日期2006年7月3日 优先权日2006年7月3日
发明者任家爱, 王乐乐, 王尉朝 申请人:深圳市亚特尔科技有限公司