专利名称：智能型交流列头柜监控系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及ー种监控系统，具体是ー种智能型交流列头柜监控系统。
背景技术：
列头柜即电源配电柜，通常在一列机柜设备最前端的叫列头柜，最末端的叫列尾拒；列头柜的结构类似于柜式的配电箱，里边集中了很多断路器，主要功能是对这一列机柜的交流或者直流负载提供电源，起到配电功能。列头柜是整个机房配电工作中至关重要的ー环，但也是很容易被忽视的ー环；现在的机房设备服务器、空调、UPS、风机等都已经做到了实时监控，而机房配电的监控恰恰是ー个空白。传统的配电柜也只是利用几个表头加上几路所需的开关对配电柜的电流电压进行监控而己，即使采用动环监控也只是在配电柜里进行二次改造(増加各种模块)，这样既繁琐而且效果也不佳。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是克服上述背景技术存在的不足，提供ー种智能型交流列头柜监控系统，对配电柜进行智能化管理，实现对配电柜的电压、电流、电量、功率的实时监控测量；并可设定各输出分路电流、电压异常的预告警值；可预先发现故障或人为操作隐患，避免过载时断路器切断电源，造成整个机柜设备断电，还应具有结构简单、成本较低的特点。本实用新型采用的技术方案是智能型交流列头柜监控系统，其特征在于所述监控系统包括主控制器、与主控制器其连接的至少ー个总路采集器以及至少ー个支路采集器；所述主控制器包括主控芯片、主控芯片的驱动电路、分别与总路采集器和支路采集器以及外部上位计算机进行通信的至少两个通信电路，以及与主控芯片连接的报警电路、触摸屏和显示屏；所述总路采集器包括总路控制芯片、总路控制芯片的驱动电路、与主控制器进行通信的通信电路，以及与总路控制芯片连接的至少一路交流三相采样电路、至少一个总路空开检测电路；所述支路采集器包括支路控制芯片、支路控制芯片的驱动电路、与主控制器进行通信的通信电路，以及与支路控制芯片连接的至少一路交流三相采样电路、至少一个支路空开检测电路。所述通信电路包括RS-485收发器，该RS-485收发器的VCC引脚接电源，GND引脚接地；主控制器中有两个通信电路，其中ー个通信电路中，RS-485收发器的DI引脚和RO引脚分别与主控芯片的H)3、PD2引脚连接屁引脚和DE引脚连接在一起之后再通过三极管与主控芯片的PD5引脚连接，A、B引脚与总路采集器和支路采集器的RS-485收发器连接；另ー个通信电路中，DI引脚和RO引脚分别与主控芯片的PE1、PEO引脚连接，^^引脚和DE引脚连接在一起之后再通过三极管与主控芯片的PD5引脚连接，RS-485收发器的A、B引脚与计算机的通信电路连接；总路采集器的通信电路中，RS-485收发器的DI引脚和RO引脚分别与总路控制芯片的ro1、PDO引脚连IスIU丨丨脚和DE引脚连接在一起之后再通过三极管与总路控制芯片的PC3引脚连接，A、B引脚与上述主控制器的通信电路连接；支路采集器的通信电路中，RS-485收发器的DI引脚和RO引脚分别与支路控制芯片的H)l、PDO引脚连接，〗〒引脚和DE引脚连接在一起之后再通过三极管与支路控制芯片的PC3引脚连接，A、B引脚与上述主控制器的通信电路连接。所述报警电路包括光学报警电路和声音报警电路，每个报警电路包括三极管、开关ニ极管以及开关SW STOT，光学报警电路中三极管的基极与主控芯片的PFl引脚连接，声音报警电路中三极管的基极与主控芯片的PF2引脚连接；三极管的发射极接地，集电极与开关SW SPDT的控制端连接，开关SW SPDT的控制端并连着所述开关ニ极管，开关SW SPDT的受控端与光学报警器或者声音报警器连接。所述交流三相采样电路包括交流三相电源并联的电压互感器、滤波整形电路和集成计量芯片，集成计量芯片的V1P-V6P引脚，以及V1N-V6N弓丨脚分别通过前述滤波整形电路与电压互感器连接；在总路采集器中:集成计量芯片的SIG引脚与总路控制芯片的PD3引脚连接，DOUT引脚与总路控制芯片的PB6引脚连接，DIN引脚与总路控制芯片的PB5引脚连接，SCLK弓丨脚与总路控制芯片的PB7引脚连接，CS引脚与总路控制芯片的PA4引脚连接；在支路采集器中:集成计量芯片的SIG引脚与支路控制芯片的PD3或PD4引脚连接，DOUT引脚与支路控制芯片的PB6引脚连接，DIN引脚与支路控制芯片的PB5引脚连接，SCLK引脚与支路控制芯片的PB7引脚连接，CS引脚与支路控制芯片的PA4或PA5引脚连接。 所述总路空开检测电路包括光电耦合器，光电耦合器的发光器与总路空开的辅助触点连接，接收器连接在总路控制芯片的PD4-PD6引脚上。所述支路空开检测电路包括光电耦合器和移位寄存器，所述光电耦合器的发光器与支路空开的辅助触点连接以采集空开状态信息，光电耦合器的受光器连接在移位寄存器的P0-P7引脚上，移位寄存器的QH引脚、CLK引脚、SH/引脚分别与支路控制芯片的PC4、PC5、PC6引脚连接。本实用新型的工作原理是:主控制器通过RS-485收发器和采集器通信，发出命令收集各支路和总路的电压、电流、功率、电量、功率因素、开关量信号，采集到的信息通过计算显示、存储、发送给监控中心；主控制器可以采集多达42路的支路信息和2路总路信息，还可以处理温度、时间，告警信息并显示；采集器由电流互感器、集成计量芯片、控制芯片、RS-485收发器组成。集成计量芯片将来自电压分压、电流互感器的模拟信号转换为数字信号，并对其进行数字积分运算，从而精确地获得有功电量和无功电量、电压、电流等数据，控制芯片对数据进行综合处理，其结果保存在数据存储器中，并随时向主控制器接ロ提供信息和进行数据交換。本实用新型的有益效果是:本实用新型通过采集器对支路和总路进行数据采样，实现对配电柜的电压、电流、电量、功率的实时监控测量，达到对配电柜进行智能化管理的目的；并可对各输出分路电流、电压异常的预告警值，可预先发现故障或人为操作隐患，而且本实用新型自动化程度很高，操作简单，监控信息直观，还具有结构简单、成本较低的特点。
图1是本实用新型的原理框图。图2是本实用新型中支路采集板的原理框图。图3是本实用新型中主控制器的电路原理图。图4是本实用新型中支路采集器的电路原理图。图5是本实用新型中总路采集器的电路原理图。图6是图3中I号框的放大示意图。图7是图3中2号框的放大示意图。图8是图3中3号框的放大示意图。图9是图4中4号框的放大示意图。图10是图4中5号框的放大示意图。图11是图4中6号框的放大示意图。图12是图4中7号框的放大示意图。图13是图4中8号框的放大示意图。图14是图4中9号框的放大示意图。图15是图4中10号框的放大示意图。图16是图5中11号框的放大示意图。图17是图5中12号框的放大示意图。图18是图5中13号框的放大示意图。图19是图5中14号框的放大示意图。图20是图5中15号框的放大示意图。
具体实施方式
以下结合说明书附图，对本实用新型作进ー步说明，但本实用新型并不局限于以下实施例。智能型交流列头柜监控系统，包括主控制器、与主控制器其连接的ー个总路采集器以及ー个支路采集器，总路采集器可以对总路和备用总路进行采样，而每个支路采集器可以对6-7个支路进行采样，一般来说，可以根据需要増加支路采集器的数量，来实现对多个支路进行采样(可以多达42条支路)。所述主控制器包括主控芯片U3 (推荐采用ATMEGA128单片机)、主控芯片的驱动电路、分别与总路采集器、支路采集器以及外部上位计算机进行通信的两个通信电路，以及与主控芯片连接的报警电路、触摸屏和显示屏(推荐采用液晶屏(推荐采用TFT8048BS-7)。上述主控芯片的驱动电路包括电源转换电路(将三相交流电转换成单片机工作所需的直流电)、时钟电路(推荐采用时钟芯片SD2303AP)以及其它如稳压、滤波等其它常规驱动电路。[0046]所述总路采集器包括总路控制芯片Ul (推荐采用ATmegal6L-8AI单片机)、总路控制芯片的驱动电路(例如掉电保护电路和其它稳压、滤波等电路，所述掉电保护电路的控制芯片推荐采用微处理器电压监视器MP809)、与主控制器进行通信的通信电路，以及与总路控制芯片连接的2个交流三相采样电路、3个总路空开检测电路。所述支路采集器包括支路控制芯片U20 (推荐采用ATmegal6L_8AI单片机)、支路控制芯片的驱动电路(常规电路)、与主控制器进行通信的通信电路，以及与支路控制芯片连接的6个交流三相采样电路、6个支路空开故障检测电路和6个空开开关状态检测电路。所述通信电路为常规电路，包括RS-485收发器(推荐采用MAX485)，该RS-485收发器的VCC引脚接电源，GND引脚接地。主控制器中有两个通信电路，其中ー个通信电路中，RS-485收发器U2的DI引脚和RO引脚分别与主控芯片的PD3、PD2引脚连接W引脚和DE引脚连接在一起之后再通过三极管与主控芯片的PD5引脚连接，A、B引脚与总路采集器和支路采集器的RS-485收发器连接，从而与总路采集器和支路采集器通信，进行数据交换；另ー个通信电路中，RS-485收发器U6的DI引脚和RO引脚分别与主控芯片的PEUPEO引脚连接丨脚和DE引脚连接在一起之后再通过三极管与主控芯片的PD5引脚连接，RS-485收发器的A、B引脚与计算机的通信电路连接，将数据传送给计算机。总路采集器的通信电路中，RS-485收发器U19的DI引脚和RO引脚分别与总路控制芯片的ro1、PDO引脚连接，;^引脚和DE引脚连接在一起之后再通过三极管与总路控制芯片的PC3引脚连接，A、B引脚与上述主控制器的通信电路连接。支路采集器的通信电路中，RS-485收发器U21的DI引脚和RO引脚分别与支路控制芯片的ro1、PDO引脚连接，;^引脚和DE引脚连接在一起之后再通过三极管与支路控制芯片的PC3引脚连接，A、B引脚与上述主控制器的通信电路连接。实际上，主控制器、支路采集器以及总路采集器中的通信电路结构基本相同。所述报警电路包括光学报警电路和声音报警电路为常规电路(两个报警电路的电路结构基本相同)，每个报警电路包括三极管、开关ニ极管以及开关SWSPDT，光学报警电路中三极管的基极与主控芯片的PFl引脚连接，声音报警电路中三极管的基极与主控芯片的PF2引脚连接；三极管的发射极接地，集电极与开关SW SPDT的控制端连接，开关SW SPDT的控制端并连着所述开关ニ极管，开关SW SPDT的受控端与光学报警器或者声音报警器连接。所述交流三相采样电路包括交流三相电源并联的电压互感器、滤波整形电路(常规电路)和集成计量芯片。有3个电压互感器(检测ニ路总路输入的配置6个电压互感器，分别接主、备ニ路三相电输入)，每个互感器原边接ー相交流电，副边输出接每ー支路(同一相)的滤波整形电路(可以连接1-7个滤波整形电路，滤波整形电路的电路结构基本相同，以其中一个滤波整形电路为例，滤波整形电路的两个输入端分别通过电阻Rl和电阻R3与电压互感器的副边连接，电阻R25和电阻R26串联后连接在滤波整形电路的两个输出端之间，电容Cl和C2串联后连接在滤波整形电路的两个输出端之间。而上述滤波整形电路的输出端则连接至集成计量芯片的集成计量芯片的V1P-V6P引脚，以及V1N-V6N引脚(常规接法，每个滤波整形电路的其中ー个输出端接1P-V6P引脚中的ー个引脚，另ー个输出端接V1N-V6N引脚的其中ー个引脚)。在总路采集器中:集成计量芯片U2 (推荐采用ATI7022)设置有常规的驱动电路，其SIG引脚与总路控制芯片的PD3引脚连接，DOUT引脚与总路控制芯片的PB6引脚连接，DIN引脚与总路控制芯片的PB5引脚连接，SCLK引脚与总路控制芯片的PB7引脚连接，CS引脚与总路控制芯片的PA4引脚连接。在支路采集器中:集成计量芯片U22的SIG引脚与支路控制芯片的PD3引脚连接，集成计量芯片U17的SIG引脚与支路控制芯片的ro4引脚连接，DOUT引脚与支路控制芯片的PB6引脚连接，DIN引脚与支路控制芯片的PB5引脚连接，SCLK引脚与支路控制芯片的PB7弓I脚连接，集成计量芯片U22的CS引脚与支路控制芯片的PA4弓I脚连接，集成计量芯片U17的CS引脚与支路控制芯片的PA5引脚连接。所述总路空开检测电路包括光电耦合器，3个总路空开检测电路的光电耦合器的发光器与总路空开的辅助触点连接，3个总路空开检测电路的接收器分别连接在总路控制芯片的PD4-PD6引脚上。上述支路空开故障检测电路空开开关状态检测电路的电路结构基本相同，包括光电耦合器和移位寄存器U13、U14，所述光电耦合器的发光器与支路空开的辅助触点连接以米集空开状态信息(开、关状态，故障信息)，光电稱合器的受光器连接在移位寄存器的P0-P7引脚上(可以串联2个移位寄存器来管理多个空开检测电路)，移位寄存器的QH引脚、CLK引脚、SH/Z7^引脚分别与支路控制芯片的PC4、PC5、PC6引脚连接。本实用新型中，可以根据需要来増加支路采集器的数量，因此每个支路采集器可以配置一个地址模块，该地址模块与支路控制芯片连接，主控制器通过扫描该地址模块来识别每ー个支路采集器，此地址模块的结构为常规结构，在此不作详细介绍。本实用新型的特点有:測量配电柜总进线 的电參数，包括三相电流电压、功率因数、有功电量等參数，并设有超限的阀值，井能在它们超出相应设定范围时进行现场声光告警；系统还可扩展检测的參数包括:各路输出支路的开关状态、各路输出支路的电流、支路有功功率、电量等，具有強大的现场显示和声光告警功能，并可以设置任意的越限阀值。本实用新型具有以下功能:1、监控系统以连接辅助触点的方式实时监视两路交流输入断路器、熔丝状态、防雷器状态，在它们故障时给出声光告警；2、监控系统实时监测2路交流母线输入的3相电压、电流值、各相功率及功率因素以及母线的总电度等參数，实时监测多达42路支路的电压、电流、功率、电量、开关状态的參数；3、监控系统以连接辅助触点的方式实时监测每一路馈出回路的开关状态、告警信号状态，在馈出失电时给出告警；4、监控系统可以检测各馈出支路的实时电流检测，并在它们超出设定阀值范围时
给出声光告警；5、监控系统可将配电柜的状态模拟状态图直观显示在屏幕上，直观反映系统开关状态的通断情況，形象直观ー目了然；6、监控系统内置存储电路，所有设定的參数及电度计量数据掉电不丢失。本实用新型中所有的电子元件均可以外购，各芯片的其它引脚均为常规接法，各芯片的驱动电路均为常规电路。
权利要求1.智能型交流列头柜监控系统，其特征在于:所述监控系统包括主控制器、与主控制器其连接的至少ー个总路采集器以及至少ー个支路采集器； 所述主控制器包括主控芯片(U3)、主控芯片的驱动电路、分别与总路采集器和支路采集器以及外部上位计算机进行通信的至少两个通信电路，以及与主控芯片连接的报警电路、触摸屏和显示屏； 所述总路采集器包括总路控制芯片(Ul)、总路控制芯片的驱动电路、与主控制器进行通信的通信电路，以及与总路控制芯片连接的至少一路交流三相采样电路、至少一个总路空开检测电路； 所述支路采集器包括 支路控制芯片(U20)、支路控制芯片的驱动电路、与主控制器进行通信的通信电路，以及与支路控制芯片连接的至少一路交流三相采样电路、至少一个支路空开检测电路。
2.根据权利要求1所述的智能型交流列头柜监控系统，其特征在于:所述通信电路包括RS-485收发器，该RS-485收发器的VCC引脚接电源，GND引脚接地； 主控制器中有两个通信电路，其中ー个通信电路中，RS-485收发器(U2)的DI引脚和RO引脚分别与主控芯片的PD3、PD2引脚连接，:^引脚和DE引脚连接在一起之后再通过三极管与主控芯片的PD5引脚连接，A、B引脚与总路采集器和支路采集器的RS-485收发器连接；另ー个通信电路中，RS-485收发器(U6)的DI引脚和RO引脚分别与主控芯片的PE1、PEO引脚连接JJ引脚和DE引脚连接在一起之后再通过三极管与主控芯片的PD5引脚连接，RS-485收发器的A、B引脚与计算机的通信电路连接； 总路采集器的通信电路中，RS-485收发器(U19)的DI引脚和RO引脚分别与总路控制芯片的H)l、PDO引脚连接JT引脚和DE引脚连接在一起之后再通过三极管与总路控制芯片的PC3引脚连接，A、B引脚与上述主控制器的通信电路连接； 支路采集器的通信电路中，RS-485收发器(U21)的DI引脚和RO引脚分别与支路控制芯片的H)l、PDO引脚连接，；^引脚和DE引脚连接在一起之后再通过三极管与支路控制芯片的PC3引脚连接，A、B引脚与上述主控制器的通信电路连接。
3.根据权利要求1或2所述的智能型交流列头柜监控系统，其特征在于:所述报警电路包括光学报警电路和声音报警电路，每个报警电路包括三极管、开关ニ极管以及开关SWSTOT，光学报警电路中三极管的基极与主控芯片的PFl引脚连接，声音报警电路中三极管的基极与主控芯片的PF2引脚连接；三极管的发射极接地，集电极与开关SW SPDT的控制端连接，开关SW SPDT的控制端并连着所述开关ニ极管，开关SW SPDT的受控端与光学报警器或者声音报警器连接。
4.根据权利要求3所述的智能型交流列头柜监控系统，其特征在于:所述交流三相采样电路包括交流三相电源并联的电压互感器、滤波整形电路和集成计量芯片，集成计量芯片的V1P-V6P引脚，以及V1N-V6N引脚分别通过前述滤波整形电路与电压互感器连接； 在总路采集器中:集成计量芯片(U2)的SIG引脚与总路控制芯片的PD3引脚连接，DOUT引脚与总路控制芯片的PB6引脚连接，DIN引脚与总路控制芯片的PB5引脚连接，SCLK引脚与总路控制芯片的PB7引脚连接，CS引脚与总路控制芯片的PA4引脚连接； 在支路采集器中:集成计量芯片(U22)的SIG引脚与支路控制芯片的PD3或PD4引脚连接，DOUT引脚与支路控制芯片的PB6引脚连接，DIN引脚与支路控制芯片的PB5引脚连接，SCLK引脚与支路控制芯片的PB7引脚连接，CS引脚与支路控制芯片的PA4或PA5引脚连接。
5.根据权利要求4所述的智能型交流列头柜监控系统，其特征在于:所述总路空开检测电路包括光电耦合器，光电耦合器的发光器与总路空开的辅助触点连接，接收器连接在总路控制芯片的PD4-PD6引脚上。
6.根据权利要求5所述的智能型交流列头柜监控系统，其特征在于:所述支路空开检测电路包括光电耦合器和移位寄存器，所述光电耦合器的发光器与支路空开的辅助触点连接以采集空开状态信息，光电耦合器的受光器连接在移位寄存器的P0-P7引脚上，移位寄存器的QH引脚、C LK引脚、SH/Z73引脚分别与支路控制芯片的PC4、PC5、PC6引脚连接。
专利摘要本实用新型涉及一种智能型交流列头柜监控系统。目的是提供的监控系统能实现实时监控测量；可设定各输出分路电流、电压异常的预告警值；具有可预先发现故障或人为操作隐患的特点。技术方案是智能型交流列头柜监控系统，其特征在于监控系统包括主控制器、至少一个总路采集器及至少一个支路采集器；主控制器包括主控芯片、主控芯片的驱动电路、至少两个通信电路，及与报警电路、触摸屏和显示屏；总路采集器包括总路控制芯片、总路控制芯片的驱动电路、通信电路，及至少一路交流三相采样电路、至少一个总路空开检测电路；支路采集器包括支路控制芯片、支路控制芯片的驱动电路、通信电路，及至少一路交流三相采样电路、至少一个支路空开检测电路。
文档编号H02J13/00GK202918055SQ20122059482
公开日2013年5月1日 申请日期2012年11月12日 优先权日2012年11月12日
发明者饶风华, 黄益民, 汪敏, 方清, 江国强 申请人:浙江万马集团电子有限公司