一种高压柜三相交流电压测量装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种高压柜三相交流电压测量装置，其特征是：三相交流电压信号采样单元的三路输出端分别于A相、B相、C相电压变换处理单元的输入端电连接；A相、B相、C相电压变换处理单元的输出端分别与3路模拟开关的3路输入端电连接；3路模拟开关的输出端与模/数信号转换单元的输入端电连接；模/数信号转换单元的输出端与中央处理器单元的I/O口电连接；中央处理器单元的控制口与3路模拟开关、模/数信号转换单元的控制端电连接；中央处理器单元分别通过I/O口与数据显示单元、数据转换单元电连接；滤波单元分别与中央处理器单元和数据显示单元的电源端口连接；数据通讯单元与485接口电连接。它为网络云端大数据处理提供底层基本数据。
【专利说明】
一种高压柜三相交流电压测量装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及电子信号检测领域，特别是涉及一种高压柜三相交流电压测量装置。
【背景技术】
[0002]高压柜电压信号是反映电力系统供电质量的重要指标，电压信号偏离额定值的允许范围，将影响用电设备的技术和经济指标，甚至造成用电设备不能正常工作.因此，必须对电压参数进行测量，监控，以便提髙供电水平，满足电力发展的需要.随着电力系统自动化发展的趋势，在高压柜等控制系统中，用微机装罝对电压参数进行测量，监控，并通过通信网络将电压参数送至中央控制室，不但提髙了测量的精度，而且提髙了控制柜的自动化水平。
[0003]目前，许多研究机构设计研发了一些三相交流电的监测装罝.但这些装置大多是采用多路模拟开关共用一个A/ D转换器，不仅电路复杂，价格髙，而且还难以避免采样的孔径时间以及器件间的影响引起的误差;对交流电压的测量大多也是采用同步采样测量法，增加了迭代次数和数据萤，容易使单片机没有足够时间完成采样，通信等功能；另外这些装置数据通讯大多采用本地通讯与显示，数据接口少，不易扩展，数据标准不统一，无法进行数据网络输送，更不能进行数据通讯网络化处理，从而导致这些装置的测量结果不能为网络云端大数据处理提供底层数据。
【发明内容】
[0004]本实用新型的目的是提供一种高压柜三相交流电压测量装置，以便解决高压柜电压模拟数据测量的数字化，网络化，为网络云端大数据处理提供底层基本数据。
[0005]本实用新型的目的是这样实现的，一种高压柜三相交流电压测量装置，其特征是:至少包括:三相交流电压信号采样单元、A相电压变换处理单元、B相电压变换处理单元、C相电压变换处理单元、3路模拟开关、模/数信号转换单元、中央处理器单元、数据转换单元、滤波单元、数据显示单元、数据通讯单元和485数据接口单元;三相交流电压信号采样单元的三路输出端分别于A相电压变换处理单元、B相电压变换处理单元、C相电压变换处理单元的输入端电连接;A相电压变换处理单元、B相电压变换处理单元、C相电压变换处理单元的输出端分别与3路模拟开关的3路输入端电连接;3路模拟开关的输出端与模/数信号转换单元的输入端电连接;模/数信号转换单元的输出端与中央处理器单元的I/O口电连接；中央处理器单元的控制口与3路模拟开关、模/数信号转换单元的控制端电连接；中央处理器单元分别通过I/O 口与数据显示单元、数据转换单元电连接;滤波单元分别与中央处理器单元和数据显示单元的电源端口连接;数据转换单元输出端与数据通讯单元输入端电连接;数据通讯单元与485接口电连接。
[0006]所述三相交流电压信号采样单元，由3路电压采样传感器和分压电阻组成，交流电压信号采样模块的目的是将输入端每两项间电压信号为O?380V的交流电压信号通过电压采样传感器将相间电压信号的大小检测出来，并相间绝缘输电线路输送到单项电压变换单元进行处理。
[0007]所述A相电压变换处理单元，由两组分压电阻和真有效值转换器组成。
[0008]所述B相电压变换处理单元，由两组分压电阻和真有效值转换器组成。
[0009]所述C相电压变换处理单元，由两组分压电阻和真有效值转换器组成。
[0010]所述3路模拟开关，采用双电源供电，其中正向电源电压为+9V，负向电源电压为-5V。
[0011 ]所述模/数信号转换单元采用AD公司的24位A/D转换芯片ADSl 110。
[0012]所述中央处理器单元是单片机及其最小系统，单片机系统采用STC公司生产的STC15W408AS。
[0013]所述数据显示单元由4个8位数码管以及驱动芯片组成，驱动芯片型号为MAX7219。[OOM] 所述数据通讯单元采用RS485通讯协议进行通讯。
[0015]本实用新型的优点是:通过对高压柜三相交流电压的高精度检测，即对一个高压柜中的三相输电线路相路间电压信号进行检测，并将检测到的模拟电压信号进行数字化处理，然后将处理后的电流信号数据通过数据网络传输到云端进行大数据优化处理。解决高压柜模拟数据测量的数字化，网络化。
【附图说明】
[0016]下面结合实施例附图对本实用新型作进一步说明:
[0017]图1是本实用新型实施例电路原理图；
[0018]图中，1、三相交流电压信号采样单元;2、A相电压变换处理单元;3、B相电压变换处理单元;4、C相电压变换处理单元;5、3路模拟开关;6、模/数信号转换单元;7、中央处理器单元;8、数据转换单元;9、滤波单元，10、数据显示单元，11、数据通讯单元，12、485数据接口单
J L ο
【具体实施方式】
[0019]如图1所示，一种高压柜高精度多路交流电流检测装置，至少包括:一种高压柜三相交流电压测量装置，其特征是:至少包括:三相交流电压信号采样单元1、A相电压变换处理单元2、B相电压变换处理单元3、C相电压变换处理单元4、3路模拟开关5、模/数信号转换单元6、中央处理器单元7、数据转换单元8、滤波单元9、数据显示单元10、数据通讯单元11和485数据接口单元12;三相交流电压信号采样单元I的三路输出端分别于A相电压变换处理单元2、B相电压变换处理单元3、C相电压变换处理单元4的输入端电连接;A相电压变换处理单元2、B相电压变换处理单元3、C相电压变换处理单元4的输出端分别与3路模拟开关5的3路输入端电连接;3路模拟开关5的输出端与模/数信号转换单元6的输入端电连接;模/数信号转换单元6的输出端与中央处理器单元7的I/O口电连接；中央处理器单元7的控制口与3路模拟开关5、模/数信号转换单元6的控制端电连接；中央处理器单元7分别通过I/O口与数据显示单元10、数据转换单元8电连接;滤波单元9分别与中央处理器单元7和数据显示单元10的电源端口连接;数据转换单元8输出端与数据通讯单元11输入端电连接;数据通讯单元11与485接口电连接。
[0020]所述三相交流电压信号采样单元，由3路电压采样传感器和分压电阻组成，交流电压信号采样模块的目的是将输入端每两项间电压信号为O?380V的交流电压信号通过电压采样传感器将相间电压信号的大小检测出来，并相间绝缘输电线路输送到单项电压变换单元进行处理。
[0021]所述A相电压变换处理单元，由两组分压电阻和真有效值转换器组成，由于三相交流电压信号采样单元向A相电压变换处理单元输送的待测电压为0~380V的交流电压信号，要将这个模拟交流电压信号进行后续处理，必须将其有交流信号转换为直流信号，并进行模数转换，将其由模拟信号转换为数字信号，真有效值转换器的作用是将O?2V的交流电压信号转换为O?2V的直流电压信号，转换过程中电压信号的绝对值保持不变，由于待测交流电压信号为0~380V，本实用新型采用两组高精度分压电阻将0~380V的交流电压信号按一定比例转换为O?2V的交流电压信号并将其输送至真有效值转换器，然后由真有效值转换器将O?2V的交流电压信号转换成O?2V的直流电压信号，而后将其后续处理。
[0022]所述B相电压变换处理单元，由两组分压电阻和真有效值转换器组成，由于三相交流电压信号采样单元向A相电压变换处理单元输送的待测电压为0~380V的交流电压信号，要将这个模拟交流电压信号进行后续处理，必须将其有交流信号转换为直流信号，并进行模数转换，将其由模拟信号转换为数字信号，真有效值转换器的作用是将O?2V的交流电压信号转换为O?2V的直流电压信号，转换过程中电压信号的绝对值保持不变，由于待测交流电压信号为0~380V，本实用新型采用两组高精度分压电阻将0~380V的交流电压信号按一定比例转换为O?2V的交流电压信号并将其输送至真有效值转换器，然后由真有效值转换器将O?2V的交流电压信号转换成O?2V的直流电压信号，而后将其进行后续处理。
[0023]所述C相电压变换处理单元，由两组分压电阻和真有效值转换器组成，由于三相交流电压信号采样单元向A相电压变换处理单元输送的待测电压为0~380V的交流电压信号，要将这个模拟交流电压信号进行后续处理，必须将其有交流信号转换为直流信号，并进行模数转换，将其由模拟信号转换为数字信号，真有效值转换器的作用是将O?2V的交流电压信号转换为O?2V的直流电压信号，转换过程中电压信号的绝对值保持不变，由于待测交流电压信号为0~380V，本实用新型采用两组高精度分压电阻将0~380V的交流电压信号按一定比例转换为O?2V的交流电压信号并将其输送至真有效值转换器，然后由真有效值转换器将O?2V的交流电压信号转换成O?2V的直流电压信号，而后将其进行后续处理。
[0024]所述3路模拟开关，采用双电源供电，其中正向电源电压为+9V，负向电源电压为-5V，模拟开关3引脚分别与A、B、C三相电压变换处理单兀的输出脚相连接，模拟开关的控制引脚与中央处理器单元7的一个I/O接口相连接，3路模拟开关工作时，由中央处理器单元7的一个I/O接口发出开关量，通过模拟开关内部的结构电路决定模拟开关输出端口的通/断。
[0025]所述模/数信号转换单元，采用AD公司的24位A/D转换芯片ADSl110，其特点是转换精度高，可达24位，工作能耗低，电路设计简单。模/数信号转换单元的输入脚与真有效值转换器的输出脚相连，待测电压信号经真有效值转换器转换后进入模/数信号转换单元6，并经入模/数信号转换单元将待测电压由模拟信号转换为数字信号，供中央处理器单元7处理。模/数信号转换单元的控制信号由央处理器单元7发出。
[0026]所述中央处理器单元7是单片机及其最小系统，单片机系统采用STC公司生产的STC15W408AS，该单片机系统的特点是宽工作电压，工作电压宽度可达2.6V-5.5V，，可靠性高，加密性能强。单片机系统与8路模拟开关单元，模/数信号转换单元，数据显示单元，数据通讯单元相连接，分别控制各个单元模块的工作状态。
[0027]所述数据转换单元是将单片机系统发出的数据型号转换为数据通讯系统所需要的数据型号，由于单片机系统发出的数据信号为TTL电平，而数据通讯系统所需要的数据信号为232电平，故在此需要增设数据转换系统，将TTL电平的数据信号转换为232电平类型的数据信号。
[0028]所述滤波单元，其作用是为单片机系统，数据通讯系统的供电系统进行滤波处理，由于单片机系统和数据通讯系统进行工作时，其工作频率高，对供电系统的要求也就比较高，一旦电源系统杂波增多，容易造成对这两个系统的干扰，影响其正常工作。因此本实用新型设计有专门的滤波系统，以此解决供电系统杂波干扰大的问题。
[0029]所述数据显示单元，由4个8位数码管以及驱动芯片组成，驱动芯片型号为MAX7219。
[0030]所述数据通讯单元采用RS485通讯协议进行通讯，单片机发出通讯数据经数据转换单元进行电平后经485驱动芯片传送至数据通讯链路。
[0031]该装置的工作过程是:通过3路电压互感器将高压柜三相交流电压采样，在单片机控制下，由3路模拟开关分时逐个输入，经高精度真有效值器件转换成0-200mV的直流电压信号，由24位高精度AD转换器变换后送入单片机系统，经单片机计算得到高压柜三相被测电压的有效值(其测量范围为0-380V，精度可达千分之一)，并可通过485接口传送到云端进行大数据汇总与处理。
[0032]本实施例没有详细叙述的部件和结构属本行业的公知部件和常用结构或常用手段，这里不一一叙述。
【主权项】
1.一种高压柜三相交流电压测量装置，其特征是:至少包括:三相交流电压信号采样单元、A相电压变换处理单元、B相电压变换处理单元、C相电压变换处理单元、3路模拟开关、模/数信号转换单元、中央处理器单元、数据转换单元、滤波单元、数据显示单元、数据通讯单元和485数据接口单元;三相交流电压信号采样单元的三路输出端分别于A相电压变换处理单元、B相电压变换处理单元、C相电压变换处理单元的输入端电连接;A相电压变换处理单元、B相电压变换处理单元、C相电压变换处理单元的输出端分别与3路模拟开关的3路输入端电连接;3路模拟开关的输出端与模/数信号转换单元的输入端电连接;模/数信号转换单元的输出端与中央处理器单元的I/O口电连接；中央处理器单元的控制口与3路模拟开关、模/数信号转换单元的控制端电连接；中央处理器单元分别通过I/O口与数据显示单元、数据转换单元电连接;滤波单元分别与中央处理器单元和数据显示单元的电源端口连接；数据转换单元输出端与数据通讯单元输入端电连接;数据通讯单元与485接口电连接。2.根据权利要求1所述的一种高压柜三相交流电压测量装置，其特征是:所述三相交流电压信号采样单元，由3路电压采样传感器和分压电阻组成，交流电压信号采样模块的目的是将输入端每两项间电压信号为O?380V的交流电压信号通过电压采样传感器将相间电压信号的大小检测出来，并相间绝缘输电线路输送到单项电压变换单元进行处理。3.根据权利要求1所述的一种高压柜三相交流电压测量装置，其特征是:所述A相电压变换处理单元，由两组分压电阻和真有效值转换器组成。4.根据权利要求1所述的一种高压柜三相交流电压测量装置，其特征是:所述B相电压变换处理单元，由两组分压电阻和真有效值转换器组成。5.根据权利要求1所述的一种高压柜三相交流电压测量装置，其特征是:所述C相电压变换处理单元，由两组分压电阻和真有效值转换器组成。6.根据权利要求1所述的一种高压柜三相交流电压测量装置，其特征是:所述3路模拟开关，采用双电源供电，其中正向电源电压为+9V，负向电源电压为-5V。7.根据权利要求1所述的一种高压柜三相交流电压测量装置，其特征是:所述模/数信号转换单元采用AD公司的24位A/D转换芯片ADSl 110。8.根据权利要求1所述的一种高压柜三相交流电压测量装置，其特征是:所述中央处理器单元是单片机及其最小系统，单片机系统采用STC公司生产的STC15W408AS。9.根据权利要求1所述的一种高压柜三相交流电压测量装置，其特征是:所述数据显示单元由4个8位数码管以及驱动芯片组成，驱动芯片型号为MAX7219。10.根据权利要求1所述的一种高压柜三相交流电压测量装置，其特征是:所述数据通讯单元采用RS485通讯协议进行通讯。
【文档编号】G01R19/25GK205450100SQ201620242731
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年3月28日
【发明人】淮琳, 杨振江
【申请人】西安同创电力设备自动控制工程有限公司