一种智能断路器交流采样模块的制作方法

1.本实用新型涉及电力传输领域，尤其涉及一种智能断路器交流采样模块。


背景技术：

2.随着电力传输领域的发展，供电企业对电网上电力信号质量、负荷状况、用电安全等信息及其准确性的要求越来越高，而传统的用电计量、测量主要由电表或其他终端来完成，在台区变压器到用户分支段为空白，而这一段恰好安装有各种规格的断路器，因此，在断路器上增加相应的测量功能能显著提高供电企业对电网信息的采集，并提高对用户的服务质量，提升供电企业的管理和营销水平。
3.目前，智能断路器对信号的测量主要采用通用的ad转换芯片对电网的电压、电流等信号进行采样，然后进行运算得出功率、谐波、相位等信息，现有的技术采用通用ad转换芯片，这些技术存在以下缺点：
4.一，实现技术复杂，需要采用复杂的采样电路；
5.二，成本高，ad转换芯片被国外的芯片企业垄断，价格高居不下；
6.三，采样得到的数据要经过复杂的处理和运算才能得到功率、谐波、相位等信息，算法实现复杂、准确性不高，容易出现结果不正确，不能反映电网的真实情况。


技术实现要素：

7.为了解决上述技术所存在的不足之处，本实用新型提供了一种智能断路器交流采样模块。
8.为了解决以上技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种智能断路器交流采样模块，它包括计量芯片，计量芯片接入三相电流采样信号、零线电流采样信号以及三相电压采样信号；
9.计量芯片通过控制总线连接有通过控制信号控制工作模式的主控芯片，控制总线包括数据传输和控制总线、原始波形数据传输总线；
10.三相电流采样信号包括a相电流采样信号、b相电流采样信号以及c相电流采样信号，零线电流采样信号为n相电流采样信号，三相电压采样信号包括a相电压采样信号、b相电压采样信号以及c相电压采样信号。
11.进一步地，计量芯片采用的型号为v9203。
12.进一步地，三相电流信号和零线电流信号均通过微型电流互感器接入计量芯片，三相电压信号均通过分压电阻接入计量芯片。
13.进一步地，主控芯片与计算机相连接，计量芯片采集到的数据传送给主控芯片主控芯片并进一步上传给上一级的计算机进行处理和利用。
14.进一步地，数据传输和控制总线用于主控芯片对计量芯片的配置和测量、计量数据的采集。
15.进一步地，原始波形数据传输总线用于对电网原始波形数据的采集，原始波形数
据通过傅立叶变换来分析电网的谐波数据和质量。
16.本实用新型克服了传统的断路器不能测量电力传输线路上的电压、电流、功率和谐波，在漏电保护方面存在电流采样不准确的问题，本专利采用专用用计量芯片，可同时测量电力传输线路上的电压、电流、功率、谐波和漏电流，动态范围大，而且采样精度高，达到0.2％以上。
附图说明
17.图1为本实用新型的电气原理框图。
18.图2为本实用新型的a相电流采样信号的电路图。
19.图3为本实用新型的a相电压采样信号的电路图。
20.图4为本实用新型的计量芯片的接线端子示意图。
21.图5为本实用新型的主控芯片的接线端子示意图。
22.图中：1、计量芯片；2、主控芯片；3、三相电流采样信号；4、零线电流采样信号；5、三相电压采样信号；6、数据传输和控制总线；7、原始波形数据传输总线。
具体实施方式
23.下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
24.如图1所示的一种智能断路器交流采样模块，它包括计量芯片1，计量芯片1接入三相电流采样信号3、零线电流采样信号4以及三相电压采样信号5；计量芯片1通过控制总线连接有通过控制信号控制工作模式的主控芯片2，控制总线包括数据传输和控制总线6、原始波形数据传输总线7；
25.三相电流采样信号3包括a相电流采样信号、b相电流采样信号以及c相电流采样信号，零线电流采样信号4为n相电流采样信号，三相电压采样信号5包括a相电压采样信号、b相电压采样信号以及c相电压采样信号。
26.三相电流信号和零线电流信号均通过微型电流互感器接入计量芯片1，三相电压信号均通过分压电阻接入计量芯片1。
27.本实用新型使用中电网的三相电流和零线电流信号通过微型电流互感器接入计量芯片，电压信号通过分压电阻接入计量芯片，其中，计量芯片1采用的型号为v9203。计量芯片工作时，根据输入的电压、电流信号在计量芯片内部进行ad转换、滤波、积分、累加得出电压、电流、相位、功率，并可进一步得出用电量的数据，也可通过原始波形的数据计算出电网上的各次谐波信号幅度和相位。主控芯片通过控制信号控制计量芯片的工作模式，通过控制总线对计量芯片的参数进行调整和对测量精度进行校准，正常工作时，计量芯片采集到的数据可通过数据传输总线、原始波形传输总线传送给主控芯片，并进一步上传给上一级计算机进行处理和利用。
28.a相、b相、c相、n相的电流采样信号通过电流互感器将电网上的电流转换为幅度较小的电流后，分别接入至v9203_ian和v9203_iap(如图2和图4所示)、v9203_ibn和v9203_ibp、v9203_icn和v9203_icp、v9203_inn和v9203_inp端子，经过采样电阻得到一个交流电压信号，再接入到计量芯片的ia、ib、ic、in通道上。
29.a相、b相、c相的电压信号通过分压电阻将电网220v交流电压转换为幅度较小的交
流电压采样信号，分别接入到计量芯片的v9203_ua(如图3和图4所示)、v9203_ub、v9203_uc通道，这些总共七路信号接入计量芯片，在计量芯片内部进行ad转换和处理，得到所需的测量值和功率、电量计量值。
30.对于零线电流的采集，是将a相、b相、c相、n相四根电流线同时穿过电流互感器，在没有漏电发生时，这四路电流信号的矢量和为零，当有漏电发生时，一部分电流由于漏电的发生没有通过电流互感器，因此采集到的电流不再为零，由此判断是否发生漏电。断路器使用过程中每间隔一段时间，可按下测试键检查漏电保护功能是否正常，断路器根据检测到的试验信号判断漏电是实际发生还是试验。
31.计量芯片和主控芯片通过两路spi控制总线连接，即计量芯片1通过控制总线连接有通过控制信号控制工作模式的主控芯片2，控制总线包括数据传输和控制总线6、原始波形数据传输总线7，实际电路连接图如图4和图5所示；数据传输和控制总线6用于主控芯片2对计量芯片1的配置和测量、计量数据的采集。原始波形数据传输总线7用于对电网原始波形数据的采集，原始波形数据通过傅立叶变换来分析电网的谐波数据和质量。
32.本实用新型克服了传统的断路器不能测量电力传输线路上的电压、电流、功率和谐波，在漏电保护方面存在电流采样不准确的问题，本专利采用专用用计量芯片，可同时测量电力传输线路上的电压、电流、功率、谐波和漏电流，动态范围大，而且采样精度高，达到0.2％以上
33.上述实施方式并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本实用新型的技术方案范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也均属于本实用新型的保护范围。