三相电压采集系统的制作方法

本实用新型涉及电压采集技术领域，更具体的说是涉及一种三相电压采集系统。

背景技术：

三相电压采集系统主要应用于电力、通信、铁路、交通、环保、石化、钢铁等行业张，用于监测电量或相关电参数。

目前，三相电压采集系统虽然能够实现电压的采集，但是，各种装置之间的接口不一致，通用性较差，且对三相电压采集系统都没有保护措施，可靠性比较差。

因此，如何提供一种通用性好且可靠性高的三相电压采集系统是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型提供了一种三相电压采集系统，不仅通用性好，而且可靠性高。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种三相电压采集系统，包括：三相电压端和零线端，与所述三相电压端相连、且安装于DIN导轨上的电压采集模块；其中，所述电压采集模块具体包括：壳体、位于所述壳体上的LED工作指示灯、避雷针以及与所述零线端相连的零线输入端；设置于所述壳体内部的电路板；所述电路板上集成有控制单元；分别与所述控制单元相连的电源模块、采样单元、A/D转换单元、 RS485接口电路、寄存器、防雷保护电路、防接反电路，其中所述三相电压端与所述采样单元相连，所述LED工作指示灯与所述控制单元相连，且所述寄存器与所述RS485接口电路相连；与所述RS485接口电路相连的ESD保护电路；通过RS232/RS485转换器与所述RS485接口电路相连的主控制装置，并且所述RS485接口电路利用MODBUS-RTU协议或DLT645协议与所述主控制装置进行通信。

可选的，所述三相电压端包括A相电压端、B相电压端和C相电压端；相应的，所述壳体上对应设置有A相电压输入端、B相电压输入端、C相电压输入端，且所述A相电压输入端、所述B相电压输入端、所述C相电压输入端与所述采样单元相连。

可选的，所述A相电压端、B相电压端和C相电压端分别通过电阻对应与A相电压输入端、B相电压输入端、C相电压输入端相连。

可选的，所述A相电压端、所述B相电压端和所述C相电压端分别通过电压互感器对应与所述A相电压输入端、所述B相电压输入端、所述C相电压输入端相连。

可选的，所述A相电压端、所述B相电压端分别与第二电压互感器的两端连接后，与所述A相电压输入端、所述B相电压输入端相接；所述B相电压端、所述C相电压端分别与第三电压互感器的两端连接后，与所述B相电压输入端、所述C相电压输入端相接；其中，所述第二电压互感器和所述第三电压互感器相同或不同。

可选的，所述壳体上还设置有A相电流互感器正端、B相电流互感器正端和C相电流互感器正端和三相电流互感器负端；相应的，所述A相电压端、所述B相电压端和所述C相电压端分别通过电流互感器对应与所述A相电流互感器正端、所述B相电流互感器正端、所述C相电流互感器正端相连，且所述三相电流互感器负端与所述电流互感器相连。

可选的，所述电压采集模块底部设置有与所述导轨相匹配的卡槽。

可选的，所述壳体上设置有与所述RS485接口电路电连接的485信号A 端、485信号B端。

可选的，所述采样单元包括6通道4.8K同步采样电路。

可选的，所述A/D转换单元包括24位A/D转换电路。

可选的，所述电源模块包括DC10～30V的电源。

可选的所述寄存器包括通用寄存器和指令寄存器。

可选的，所述采样单元包括LM3317三相交流电量采集模块。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本实用新型提供了一种三相电压采样系统。首先，电压采集模块固定在DIN导轨上，不仅安装方便，而且无固定螺丝，维护起来也比较方便；其次，避雷针和防雷保护电路的双重避雷设计，更好的避免雷击，保护系统安全；再次，采用ESD保护电路，能够在使用过程中对产生的静电进行释放，采用防接反电路能够防止操作失误，可靠性高，有效保护电路和人身安全；最后，采用RS232/RS485转换器作为RS232接口电路和主控制装置之间的衔接，保证了RS485接口较好的可扩展性；而且采用标准通信协议，系统通用性好。

因此，本实用新型提供的三相电压采集系统不仅可靠性高，而且通用性好，具有广泛的市场前景。

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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1附图为本实用新型提供的三相电压采集系统的示意图；

图2附图为本实用新型提供的电压采集模块的示意图；

图3附图为本实用新型提供的卡槽的示意图；

图4附图为本实用新型提供的三相四线直接接入方式的示意图；

图5附图为本实用新型提供的三相三线直接接入方式的示意图；

图6附图为本实用新型提供的三相四线三电压互感接入方式的示意图；

图7附图为本实用新型提供的三相三线三电压互感接入方式的示意图；

图8附图为本实用新型提供的三相三线两电压互感接入方式的示意图；

图9附图为本实用新型提供的三相电压采集系统的框架图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型实施例公开了一种三相电压采样系统，不仅通用性好，而且可靠性高。

参见相关附图。本实用新型提供一种三相电压采集系统，具体包括：三相电压端1和零线端2，与三相电压端1相连、且安装于DIN导轨3上的电压采集模块4；其中，电压采集模块4具体包括：壳体401、位于壳体401上的LED工作指示灯402、避雷针403以及与零线端2相连的零线输入端404；设置于壳体401内部的电路板405；电路板405上集成有控制单元406；分别与控制单元406相连的电源模块407、采样单元408、A/D转换单元409、RS485 接口电路410、寄存器411、防雷保护电路412、防接反电路413，其中三相电压端1与采样单元408相连，LED工作指示灯402与控制单元406相连，且寄存器411与RS485接口电路410相连；与RS485接口电路410相连的ESD 保护电路414；通过RS232/RS485转换器51与RS485接口电路410相连的主控制装置5，并且RS485接口电路410利用MODBUS-RTU协议或DLT645 协议与主控制装置5进行通信。

其中，需要进行说明的是，寄存器用于储存MODBUS-RTU或DLT645 通讯规约，具体可参见MODBUS-RTU或DLT645通讯规约手册。ESD保护电路是静电释放保护电路，在本实用新型中提供的三相电压采集系统中采用 ESD保护电路，能够在使用过程中对产生的静电进行释放，有效保护电路的安全。

将电压采集模块固定在DIN导轨上，不仅安装方便，而且无固定螺丝，维护起来也比较方便。在实际使用中，能够进行快速的安装和拆卸，节省了大量的人力和时间。

在电压采集模块中从多个角度对整个系统进行了保护，如：防雷保护电路，这一设计和避雷针相辉映，进一步保证了该系统能够有效避免雷击；而采用防接反电路的设计能够避免由于粗心导致高压线路接反而带来的后果，更加安全；且当在接反的情况下，也可以通过LED工作指示灯来进行直观的提示。因此，本实用新型提供的三相电压采集系统可靠性更高。

通常，主控制装置的接口是RS232接口，为了避免接口不匹配的情况，本实用新型使用RS232/RS485转换器进行转换；在实际中，RS-485接口网络一般允许最多将32个节点设备并联，超过32个的系统则需使用485中继器进行扩展；因此，采用RS485接口可扩展性更好。并且在RS485接口电路和主控制装置之间采用MODBUS-RTU协议或DLT645协议标准协议，采用标准通信协议，能够大大提供系统运行的通用性，降低维护成本。

此外，本实用新型提供的电压采集模块高度集成，体积小，实际产品体积仅为118×36×59mm，外形小巧，安装方便。

为了进一步优化上述技术方案，三相电压端1包括A相电压端11、B相电压端12和C相电压端13；相应的，壳体401上对应设置有A相电压输入端416、B相电压输入端417、C相电压输入端418，且A相电压输入端416、 B相电压输入端417、C相电压输入端418与采样单元408相连。具体设计示例请参见附图2。

在实际应用中，三相电压端可以以多种方式接入到电压采集模块上。具体参见附图4-8。

为了进一步优化上述技术方案，A相电压端11、B相电压端12和C相电压端13分别通过电阻6对应与A相电压输入端416、B相电压输入端417、C 相电压输入端418相连。

其中，在具体实施方式中可以参见附图4和附图5所示的连接方式。附图4为三相四线直接接入方式的示意图，附图5为三相三线直接接入方式的示意图。

为了进一步优化上述技术方案，A相电压端11、B相电压端12和C相电压端13分别通过电压互感器7对应与A相电压输入端416、B相电压输入端 417、C相电压输入端418相连。

其中，在具体实施方式中可以参见附图6和附图7所示的连接方式。附图6为三相四线三电压互感接入方式的示意图，附图7为三相三线三电压互感接入方式的示意图。

为了进一步优化上述技术方案，A相电压端11与第二电压互感器8的一端相连后与A相电压输入端416相连；B相电压端12与第二电压互感器8的另一端相连后与B相电压输入端417相连；B相电压端12与第三电压互感器 9的一端相连后与B相电压输入端417相连；C相电压端13与第三电压互感器9的另一端相连后与C相电压输入端418相连；其中，第二电压互感器8 和第三电压互感器9相同或不同。

其中，在具体实施方式中可以参见附图8所示的连接方式，附图8所示的为三相三线两电压互感接入方式的示意图。具体使用的接线可选用0.5～ 1.5mm²的电缆。

为了进一步优化上述技术方案，壳体401上还设置有A相电流互感器正端419、B相电流互感器正端420和C相电流互感器正端421和三相电流互感器负端422；相应的，A相电压端11、B相电压端12和C相电压端13分别对应与A相电流互感器正端419、B相电流互感器正端420、C相电流互感器正端421相连，且三相电流互感器负端422与电流互感器10相连。

结合附图2，其中，各个引脚的定义和具体说明参见表1。

表1电压采集模块各个引脚的定义和说明

从上述内容可以看出，本实用新型提供的电压采集模块接线方式多样，能够满足不同场合的需求，应用范围广泛。

请参见附图3，附图3为本实用新型提供的卡槽的具体示意图。为了进一步优化上述技术方案，电压采集模块4底部设置有与导轨相匹配的卡槽423。

卡槽的设计与DIN导轨相匹配，方便安装和维护。

结合附图2，为了进一步优化上述技术方案，壳体401上设置有与RS485 接口电路410电连接的485信号A端、485信号B端。

RS485信号为差分信号传输，只需要两根双绞线A、B连接，传输距离可到达上千米，性能更优。

为了进一步优化上述技术方案，采样单元408包括6通道4.8K同步采样电路。

为了进一步优化上述技术方案，A/D转换单元409包括24位A/D转换电路。

采用6通道4.8K同步采样电路和24位A/D转换电路，采样和转换的速率高，提高了整个系统的工作性能。

为了进一步优化上述技术方案，电源模块包括：所述电源模块407包括 DC10～30V的电源。

为了进一步优化上述技术方案，寄存器411包括通用寄存器和指令寄存器。寄存器可用于MODBUS-RTU通讯规约。

为了进一步优化上述技术方案，采样单元408包括LM3317三相交流电量采集模块。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。