专利名称：综合电力监控分析仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电力监控设备，特别涉及一种运用于三相交流电的综合监控 分析仪。
背景技术：
由于用电负荷日趋复杂化和多样化，一些具有非线性、冲击性、谐波丰富的应用设 备，如电视机、复印机、电子式照明设备、变频调速装置、电弧炉等都是谐波源，这些谐波电 流注入公用电网，会影响变压器工作，加速金属化膜电容器老化，增加输电线路功耗，影响 或干扰测量控制仪器等。根据有关统计，电网中电压波动是引起电能质量问题主要原因；电 压波动引起的用户投诉，占整个电能质量问题的80%以上；同时由于电压波动而造成用户 设备受到影响的投诉越来越多，引起我国电力企业对以电压波动问题为主的电能质量问题 的关注。电网电压偏差过大，会造成用电设备寿命缩短、电力系统稳定极限下降以及电网运 行费用增加。由于谐波、电压波动及电压偏差等影响用电安全，人们急需要对用电质量进行 监控和分析以做调整，避免出现故障。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种综合电力监控分析仪，能综合地测量三相电的电力 参数，包括各种谐波参数、电压偏差、电压波动、频率偏差等，并保存、传输及主动保护三相 电回路，便于用户全面地监控分析用电质量以做出适当调整。上述目的通过以下技术方案实现—种综合电力监控分析仪，其特征在于，包括三相电流采集模块和三相电压采集模块，用以对三相电进行实时采集并转成数字 数据；MCU单元，其接收所述数字数据，计算出电力参数并分析，及控制其他模块工作， 所述电力参数为各种谐波参数、电压偏差、电压波动、频率偏差；显示模块，其与所述MCU单元连接，用以显示所述电力参数；存储模块，其与所述MCU单元连接，用以存储所述电力参数；按键模块，其与所述MCU单元连接，用以查询所述电力参数；通讯模块，其与所述MCU单元连接，用以传输所述电力参数；及继电器输出模块，其包括多个与所述MCU单元连接的继电器，用以主动保护电路。进一步的方案是，所述通讯模块包括与所述MCU单元连接的RS485通讯模块、以太 网通讯模块、GPRS通讯模块及USB通讯模块。进一步的方案是，所述存储模块包括铁电存储模块和实时存储模块，所述实时存 储模块由实时时钟RTC和FLASH存储器或EEPROM构成。本实用新型综合电力监控分析仪通过三相电压、电流采集模块对三相电进行采 集，然后通过MCU单元计算出计算出各种谐波参数、电压偏差、电压波动、频率偏差等电力 参数和设置越限参数，通过存储模块和显示模块分别存储、显示电力参数和越限记录，通过 通讯模块传输电力参数和越限记录，使得用户能全面了解用电情况并根据用电参数来调整用电设备的使用以提高用电质量、延长电气设备的使用寿命、达到节能目标，发现潜在故障 并避免故障发生；通过设置继电器输出模块，以根据越限情况来主动保护三相电路。本实用 新型的通讯模块包括多种通讯方式，具体包括与所述MCU单元连接的RS485通讯模块、以太 网通讯模块、GPRS通讯模块及USB通讯模块，使得本仪器功能多样化，以满足各用户、工作 环境的需求。
图1为本实用新型的工作电路功能模块图；图2为本实用新型的工作电路原理图。
具体实施方式
如图1和图2所示，本实用新型综合电力监控分析仪包括MCU单元1、三相电流采 集模块2、三相电压采集模块3、显示模块4、存储模块、RS485通讯模块6、以太网通讯模块 7>GPRS通讯模块8、USB通讯模块9、按键模块11、指示灯模块12及继电器输出模块13 ；其 中，三相电流采集模块2和三相电压采集模块3都为6通道、12bit高精度的ADC (数模转换 器)，能满足0. 2级计量精度；所述存储模块包括铁电存储器5及实时存储模块10 ；MCU单 元1通过自带的DMA控制器(Direct Memory Access，直接存储器访问)连接三相电流采集 模块2和三相电压采集模块3 ；MCU单元1通过URAT接口连接显示模块4和RS485通讯模 块6，通过SPI通讯方式与铁电存储器5和以太网通讯模块7交换数据，通过模拟串口连接 GPRS通讯模块8，通过I2C总线与实时存储模块10连接，通过DO 口(DO 开关量信号输出) 连接继电器输出模块13 ；实时存储模块10由一块FLASH存储器或EEPR0M(电可擦可编程 只读存储器)和实时时钟RTC构成；继电器输出模块13包括多个与DO 口连接的继电器。本实用新型综合电力监控分析仪的工作原理及过程通过三相电流采集模块2和三相电压采集模块3对当前三相电流、三相电压进行 实时采样，采样后的数字数据送入MCU单元1，MCU单元1采用直接存储器访问DMA控制器 来处理接收数字数据，直接存储器访问(Direct MemoryAccess, DMA)是在外设和RAM中缓 冲区或存储在RAM中的变量间复制数据的非常高效的机制，它极少需要MCU单元1干预，及 DMA控制器使用专用的总线传输数据，因此，MCU单元1能够很迅速地接收数字数据；MCU单 元1对数字数据进行处理后通过显示模块以波形图实时显示或以电压电流的相位矢量图 显示，使得用户对自身的用电环境有个更直观的认识和方便用户做接线检查，从而极大的 提高了维护的方便性、节省维护成本。MCU单元1内设相关软件，对数据数字进行计算分析，从而计算出各种谐波参数、 电压偏差、电压波动、频率偏差等电力参数，这些算法对本领域的技术人员来说，是熟知的； 其中，本实用新型提供电压、电流谐波分量达63次，并分别统计出三相电压、电流总谐波畸 变率(THD)、奇次谐波畸变率(THD Odd)、偶次谐波畸变率(THD Even)，通过显示模块4采用 各次谐波分量与基波比值的表达方式描绘前31次谐波分量的柱状图，并显示奇次/偶次/ 总电压谐波畸变率。本实用新型还针对各电力参数设定越限参数，以实现出现越限情况进 行记录和提示；当电压偏差值越限，本实用新型会自动保存该电压偏差及产生该电压的日 期，时间和稳定在该电压运行的持续时间；如果当前频率超过频率偏差允许值，本实用新型 会自动保存该频率偏差及产生该频率的日期，时间和稳定在该频率运行的持续时间。本实 用新型还提供故障录波功能，就是当电网遇到冲击负荷投切或其他干扰导致电压或电流产生很大波动时将该相电压或电流波形保存下来，主要包括电压的上冲/下陷，电压短时中 断的电压、电流波形等。本实用新型还提供对平均电流，总有功功率，总无功功率，总视在功 率的需量统计。对于以上数据，本实用新型将其存储到铁电存储器5及实时存储模块10。本实用新型综合电力监控分析仪能以多种方式传输和告示各种数据(包括越限 记录)。所述RS485通讯模块6，与MCU单元1连接，一般情况下，主要是以这种方式给上位 机上传数据。所述以太网通讯模块7，与MCU单元1连接，当数据量传输量比较大时，比如一 些数据记录、故障录波数据、电能质量分析数据等等，必须采用传输速率快的以太网通讯模 块7来上传数据，且以太网通讯模块7的响应速度快，可以满足实时监控的需求。所述GPRS 通讯模块8，与MCU单元1连接，以无线通讯方式传输数据，可以满足远距离的监控。所述 USB通讯模块9，与MCU单元1连接，以进行现场读取数据，可以解决布线困难等。现场的显示模块或通讯模块的传输及时告知用户用电质量，可以方便用户及时地 调整用电情况，包括通过无功补偿来提高功率因数和降低有功损耗、用电设备的使用时间 及消除潜在故障，从而达到节能、提高管理水平及与用电质量。除了上传越限情况，本实用新型综合电力监控分析仪还具有主动保护功能，所述 继电器输出模块13与MCU单元1的DO 口(DO 开关量信号输出)连接，当出现越限情况， MCU单元1给所述继电器输出模块13—个信号，继电器输出模块13中的相关继电器就会启 动，断开相关设备或回路，达到主动保护电路目的。所述指示灯模块12，与MCU单元1连接，以显示一些模块的正常工作与否，便于维 护设备。用户可以通过按键模块11查询存储模块中的数据。本实用新型不局限于上述实施例，基于上述实施例的、未做出创造性劳动的简单 替换，应当属于本实用新型揭露的范围。
权利要求一种综合电力监控分析仪，其特征在于，包括三相电流采集模块和三相电压采集模块，用以对三相电进行实时采集并转成数字数据；MCU单元，其接收所述数字数据，计算出电力参数并分析，及控制其他模块工作，所述电力参数为各种谐波参数、电压偏差、电压波动、频率偏差；显示模块，其与所述MCU单元连接，以显示所述电力参数；存储模块，其与所述MCU单元连接，以存储所述电力参数；按键模块，其与所述MCU单元连接，以查询所述电力参数；通讯模块，其与所述MCU单元连接，用以传输所述电力参数；及继电器输出模块，其包括多个与所述MCU单元连接的继电器，用以主动保护电路。
2.根据权利要求1所述的综合电力监控分析仪，其特征在于，所述通讯模块包括与所 述MCU单元连接的RS485通讯模块、以太网通讯模块、GPRS通讯模块及USB通讯模块。
3.根据权利要求1所述的综合电力监控分析仪，其特征在于，所述存储模块包括铁电 存储模块和实时存储模块，所述实时存储模块由实时时钟RTC和FLASH存储器或EEPR0M构 成。
4.根据权利要求1所述的综合电力监控分析仪，其特征在于，还包括与所述MCU单元连 接的指示灯模块。
专利摘要本实用新型涉及一种综合电力监控分析仪，包括三相电流采集模块和三相电压采集模块，用以对三相电进行实时采集并转成数字数据；MCU单元，其接收所述数字数据，计算出各种谐波参数、电压偏差、电压波动、频率偏差等电力参数并分析，及控制其他模块工作；显示模块，用以显示所述电力参数；存储模块，用以存储所述电力参数；按键模块，用以查询所述电力参数；通讯模块，用以传输所述电力参数；及继电器输出模块，其包括多个与所述MCU单元连接的继电器，用以主动保护电路。本实用新型能够综合地分析用电质量，并以现场的显示或长距离地传输电力参数，便于人们进行适当的调整；本实用新型通过继电器输出模块到达主动保护回路的目的。
文档编号H02J13/00GK201758306SQ20092029620
公开日2011年3月9日 申请日期2009年12月30日 优先权日2009年12月30日
发明者朱家禄, 杨敬敢, 熊庆生, 黄沛明 申请人:珠海派诺电子有限公司