一种带电流保护功能的多功能电力仪表的制作方法

本实用新型属于电力仪表技术领域，具体涉及一种带电流保护功能的多功能电力仪表。

背景技术：

多功能电力仪表广泛应用变电站自动化、配电自动化、工矿企业用电中，完成电量测量、电能计量、数据显示、采集及传输等功能。在比较重要用电场所，采用多功能电力仪表和继电保护装置来完成电量测量、电能计量和继电保护功能，而在不太重要的用电场所，由于继电保护装置价格比较昂贵，同时又不需要复杂的继电保护功能，则只配多功能电力仪表来完成电量测量、数据显示的功能，但所有的用电场所短路保护都是十分必要的，本实用新型专利在多功能电力仪表的基础上增加少量成本即可完成用电场所的电量采集、电能计量及短路保护功能。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种带电流保护功能的多功能电力仪表，其结构简单，使用方便。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案如下：

一种带电流保护功能的多功能电力仪表，包括机壳和设置在所述机壳内的电路板，所述电路板还连接有电流互感器和信号调节电路，所述电流互感器通过信号调节电路连接有中央处理器；

还包括测量电流电路和测量电压电路，所述测量电流电路和所述测量电压电路均通过计量芯片与所述中央处理器连接；

所述信号调节电路包括运放芯片mcp6004、RC滤波电路及电压跟随电路，所述运放芯片mcp6004依次通过所述RC滤波电路及电压跟随电路与所述中央处理器的AD采样管脚连接。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述电流互感器与所述信号调节电路之间设置滤波装置，所述滤波装置包括第一电容和第一电阻，所述第一电容与所述第一电阻并联。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述RC滤波电路为二级滤波电路，所述二级滤波电路包括第二电阻、第二电容、第三电阻和第三电容，所述第二电阻、第二电容、第三电阻和第三电容依次串联。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述第三电容并联有瞬变电压抑制二极管后接电源地。

在本实用新型的一个优选实施例中，在两级RC滤波电路中间增加有电压跟随电路，所述电压跟随电路为运放芯片mcp6004的一路运放。

通过上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

本实用新型专利在多功能电力仪表的基础上增加少量成本即可完成用电场所的电量采集、电能计量及短路保护功能。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型提供的一种带电流保护功能的多功能电力仪表的结构示意图；

图2为本实用新型提供的一个实施例的电流互感器及信号调理电路的结构示意图；

图3为本实用新型提供的另一个实施例的电流互感器及信号调理电路的结构示意图；

图4为本实用新型提供的信号调理电路的保护逻辑。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。

参照附图1-4，本实用新型提供的一种带电流保护功能的多功能电力仪表，包括机壳和设置在所述机壳内的电路板，所述电路板还连接有电流互感器和信号调节电路，所述电流互感器通过信号调节电路连接有中央处理器；

还包括测量电流电路和测量电压电路，所述测量电流电路和测量电压电路均通过计量芯片与所述中央处理器连接；

所述信号调节电路包括运放芯片mcp6004、RC滤波电路及电压跟随电路，所述运放芯片mcp6004依次通过所述RC滤波电路及电压跟随电路与所述中央处理器的AD采样管脚连接。

进一步地，所述电流互感器与所述信号调节电路之间设置滤波装置，所述滤波装置包括第一电容和第一电阻，所述第一电容与所述第一电阻并联。

进一步地，所述RC滤波电路为二级滤波电路，所述二级滤波电路包括第二电阻、第二电容、第三电阻和第三电容，所述第二电阻、第二电容、第三电阻和第三电容依次串联。

参照图2中， Mcp6004管脚4和管脚11为工作电源管脚，管脚4接5V电源、管脚11接电源地。第二级RC滤波中的电容C3和3.3V瞬变电压抑制二极管并联接电源地。

进一步地，所述第三电容并联有瞬变电压抑制二极管后接电源地。

进一步地，在两级RC滤波电路中间增加有电压跟随电路，所述电压跟随电路为运放芯片mcp6004的一路运放。具体地，所述图中运放芯片mcp6004的一路运放中，将13管脚和14管脚短接即可构成电压跟随电路。

使用中，电流互感器的规格为5（100）A/2.5mA，最大可测短路电流为20倍的额定电流（5A），通过运放芯片mcp6004将其转换成电压信号，再通过RC滤波电路及电压跟随电路进入中央处理器的AD采样管脚。在本电路中，将mcp6004的3脚接了一个电压，具体电压为信号抬高电压，在图1中用V1.65符号表示。此电压为中央处理器 AD管脚允许输入最大电压的一半，目的是为抬高电流互感器所采集的交流电流信号，将其负半波的信号输入中央处理器。

参照附图2，当中央处理器的供电为3.3V时，此时，第一电阻R1为66 K欧姆，第一电容C1为470P，第二电阻R2为1K欧姆；第二电容C2为0.01uF；第三电阻R3为3K欧姆，第三电容C3为0.01uF。

参照附图3，当中央处理器的供电为5V时，此时，第一电阻R1为100 K欧姆，第一电容C1为470P，第二电阻R2为1K欧姆；第二电容C2为0.01uF；第三电阻R3为3K欧姆，第三电容C3为0.01uF。

参照附图4，I为电流互感器实测电流，Iset为用户设定定值，Tset为用户设置时间，T为I连续大于Iset时间。

当I>Iset时，中央处理器内部的计数器开始计数，数值为T，当I<Iset时，计数器清零（T=0），当T>Tset时，过流保护动作，表示有短路故障发生。

本实用新型的使用过程如下：

1.程序开始；2.初始化AD采样；3.初始化定时器中断；4.设置采样周期为每周波（20ms）采样32点，即采样频率为1600Hz，具体操作为中央处理器设置好一个625us（20ms除以32）的定时器中断后，在中断中对信号进行采集，则为每周波采样32点；5.运用快速傅氏变换（FFT）算法计算电流互感器所采集的电流值（I）；6.进行过流保护逻辑判；7.结束。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。