一种带以太网和RS485通信的多功能电源保护装置的制作方法

本实用新型涉及电源保护装置技术领域，具体为一种带以太网和rs485通信的多功能电源保护装置。

背景技术：

输电线路是电力系统的重要组成部分，也是电网最薄弱的一个环节,输电线路发生故障的机率较其他电气设备大很多。现实生活中，用电设备随处所见，电能为人类提供了方便和快捷的生活方式，推动经济的发展。随着经济的发展人们对于用电设备的方便，快捷和安全用电的追求也越来也高。具体表现如下：

1.人们对于安全用电有着过压，欠压，过流，超功率，防雷击等的要求。想了解雷击情况和雷击对用电设备的影响。

2.人们想了解用电设备具体时间的的耗电情况。

3.人们对于远程实时监测和控制用电设备有着强烈的需求，

4.人们对用电设备的自动化和智能化管理有着强烈的需求，想着用各种方法获取用电设备和电源的一切数据。

普通电源保护装置对电源的保护不够全面，不兼备过压，欠压，过流，超功率，防雷击，雷击次数统计，电能计量等功能。无法实现异地实时对用电设备进行监测、保护和控制用电设备。通信能力单一，通常只具备一种通信能力，例如rs485。普通电源保护装置监测和控制不方便，数据不易获取，耗时和耗力，维护成本高，基于此，提出一种带以太网和rs485通信的多功能电源保护装置。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种带以太网和rs485通信的多功能电源保护装置，可有效地达到对用电设备保护，灵活地控制用电设备在所需时间点上电和断电，具备以太网和rs485通信能力，通信数据可以在tcp和rs485之间相互传输，服务器可对电网进行实时监测，保护和控制用电设备，解决了现有技术中通讯能力单一，普通电源保护装置监测和控制不方便，数据不易获取，耗时和耗力，维护成本高的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种带以太网和rs485通信的多功能电源保护装置，包括供电系统、雷击检测电路、电压、电流和电量采集系统、漏电采集电路、漏电流运算放大和信息存储电路、rs485通讯系统、以太网通讯系统、防雷击和继电器控制电路和主控电路，所述供电系统包括市电转30v直流电电路、30v转9v电路、9v转5v电路和30v转3.3v电路，市电转30v直流电电路外接市电，30v转9v电路的输入端和30v转3.3v电路的输入端与市电转30v直流电电路的输出端电连接，9v转5v电路的输入端与30v转9v电路的输入端电连接；所述雷击检测电路、rs485通讯系统以及以太网通讯系统的输入端与30v转3.3v电路的输出端电连接，电压、电流和电量采集系统和漏电流运算放大和信息存储电路的输入端与9v转5v电路的输出端电连接，防雷击和继电器控制电路的输入端与30v转9v电路的输出端电连接；所述雷击检测电路、电压、电流和电量采集系统、漏电采集电路、漏电流运算放大和信息存储电路、rs485通讯系统、以太网通讯系统、防雷击和继电器控制电路均与主控电路电连接。

优选的，所述以太网通讯系统采用全硬件tcp/ip以太网控制器。

优选的，所述防雷击和继电器控制电路采用继电器k1和继电器k2，继电器k1和继电器k2的型号均为relay-psd-12，继电器k1的输入端接火线，继电器k2的输入端接零线。

优选的，所述rs485通讯系统采用sp3485en-l芯片作为主芯片。

优选的，所述漏电流运算放大和信息存储电路采用lm358芯片作为运算放大的主芯片，采用mb85rc64芯片来存储信息。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：

本带以太网和rs485通信的多功能电源保护装置，具有如下优点，1：具有漏电保护，电压保护，过流保护，雷击保护，功率保护和雷击次数统计等功能，可以设置灵活的保护的参数值。当电网特征(电压，电流，漏电阈值，)与设置的保护参数一致时，可以通过控制继电器k1和继电器k2让用电设备与电网隔离，达到了安全用电的目的，无论是设备是否接入远程服务器，都能够有效地达到保护用电设备。2：可以控制继电器k1和继电器k2的动作对用电设备进行精准的定时控制，类似于手机的闹钟模式，可以灵活地控制用电设备在所需时间点上电和断电。3：具备以太网和rs485通信能力，通信数据可以在tcp和rs485之间相互传输，可以作为一个tcp网关的作用，将不具备tcp通信的电源保护产品间接接入互联网。4：通过rs485通讯系统和以太网通讯系统可以接入互联网，能实现后台服务器和本产品的数据传输，能将本产品所有采集到的数据传输到后台服务器，由服务器对电网进行实时监测，保护和控制用电设备，实现了随时随地都可以了解用电设备的情况，达到了省时，省力，便于维护和智能化管理的目的。

附图说明

图1为本实用新型的整体框架图；

图2为本实用新型的市电转30v直流电电路图；

图3为本实用新型的30v转9v电路图；

图4为本实用新型的30v转3.3v电路图；

图5为本实用新型的9v转5v电路图；

图6为本实用新型的雷击检测电路图；

图7为本实用新型的电压、电流和电量采集系统图；

图8为本实用新型的漏电采集电路图；

图9为本实用新型的漏电流运算放大和信息存储电路图；

图10为本实用新型的rs485通讯系统图；

图11为本实用新型的以太网通讯系统图；

图12为本实用新型的防雷击和继电器控制电路图。

图中：1、供电系统；2、雷击检测电路；3、电压、电流和电量采集系统；4、漏电采集电路；5、漏电流运算放大和信息存储电路；6、rs485通讯系统；7、以太网通讯系统；8、防雷击和继电器控制电路；9、主控电路。

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。

请参阅图1-12，一种带以太网和rs485通信的多功能电源保护装置，包括供电系统1、雷击检测电路2、电压、电流和电量采集系统3、漏电采集电路4、漏电流运算放大和信息存储电路5、rs485通讯系统6、以太网通讯系统7、防雷击和继电器控制电路8和主控电路9，供电系统1包括市电转30v直流电电路、30v转9v电路、9v转5v电路和30v转3.3v电路，市电转30v直流电电路外接市电，30v转9v电路的输入端和30v转3.3v电路的输入端与市电转30v直流电电路的输出端电连接，9v转5v电路的输入端与30v转9v电路的输入端电连接；雷击检测电路2、rs485通讯系统6以及以太网通讯系统7的输入端与30v转3.3v电路的输出端电连接，电压、电流和电量采集系统3和漏电流运算放大和信息存储电路5的输入端与9v转5v电路的输出端电连接，防雷击和继电器控制电路8的输入端与30v转9v电路的输出端电连接；雷击检测电路2、电压、电流和电量采集系统3、漏电采集电路4、漏电流运算放大和信息存储电路5、rs485通讯系统6、以太网通讯系统7、防雷击和继电器控制电路8均与主控电路9电连接；其中漏电流运算放大和信息存储电路5采用lm358芯片作为运算放大的主芯片，采用mb85rc64芯片来存储信息。

该带以太网和rs485通信的多功能电源保护装置，使用主控电路9对所有采集的数据进行运算和分析，对rs485通讯系统6的通讯协议以及以太网通讯系统7的通讯协议进行处理，最终实现对用电设备的实时监测和保护；整体工作流程如下：

1：系统供电

由市电转30v直流电电路将市电转换成30v直流电输出，由30v转3.3v电路将30v直流电转换成3.3v直流电输出为雷击检测电路2、rs485通讯系统6以及以太网通讯系统7供电，30v转9v电路将30v直流电转换成9v直流电为防雷击和继电器控制电路8供电，9v转5v电路将9v直流电转换成5v直流电输出为电压、电流和电量采集系统3和漏电流运算放大和信息存储电路5供电；

2：信数据采集

请参阅图6：雷击检测电路2通过对应的传感器感应pe线上的浪涌电流，经整流处理后，转换成开关量信号，最后传输给主控电路9完成采集。

请参阅图7：电压、电流和电量采集系统3通过对应的传感器，把采集到的当前经初步处理的市电电压和负载端电流的模拟信号送入专业的计量芯片进行分析处理，最总把分析的各种信号传送给主控电路9，同时专业计量芯依托强大的算法将用电量以脉冲的方式传送给主控电路9。

请参阅图8：漏电采集电路4由对应的传感器采集电源回路上的感应电流，经过运算放大形成波形稳定的的模拟电压，最后由主控电路9的adc模块完成采集。

3：数据处理

雷击信息：主控电路9检测到线路的开关量信号后进行统计和存储。

电流，电压和电量：主控电路9再次分析处理经由专业的计量芯片分析处理后的数据，最终主控电路9将抽象的市电各种特征以数字量的形式展现出来，主控电路9将采集到的脉冲信号换算成用电量。

漏电流：主控电路9的adc模块以特定的频率采集经运算放大的模拟的半波电压信息，获得信息后经过自创的算法处理后，获得准确的漏电电流值。

主控电路9采集到各种数据并处理后，将最后处理后的数据通过自定义的通讯协议打包，最后经以太网通信系统送入互联网。主控电路9对所有采集的数据进行实时监控，也可以通过远程服务器实时监控。一旦发现异常数据，将对负载端进行保护。可以经由服务器对数据进行分析，将控制参数和控制命令传递到电源保护装置，最终实现智能工作。

4：rs485通讯系统6和以太网通讯系统7

以太网通讯系统7的搭建采用一颗全硬件tcp/ip以太网控制器来实现接入互联网，全硬件tcp/ip以太网控制器集成了tcp/ip协议栈，10/100m以太网数据链路层(mac)及物理层(phy)。硬件tcp/ip协议栈，支持tcp，udp，ipv4，icmp，arp，igmp以及pppoe协议。可以同时使用8个硬件socket独立通讯，能够更好的实现高速网络通讯。

其中：rs485通讯系统6采用sp3485en-l芯片作为主芯片，sp3485en-l芯片具有低功耗和高速通信的特点，以太网和rs485的结合，实现数据在以太网和rs485之间传输，结合通信协议，实现安全可靠的数据传输工作。

其中：防雷击和继电器控制电路8采用继电器k1和继电器k2，继电器k1和继电器k2的型号均为relay-psd-12，继电器k1的输入端接火线，继电器k2的输入端接零线，控制负载的通断采用继电器k1控制火线的通断以及通过继电器k2控制零线的通断来完成，主控电路9完成对数据的分析和处理后，将对应的指令信息发送给防雷击和继电器控制电路8，防雷击和继电器控制电路8控制继电器k1和继电器k2完成相应的动作，实现防雷击保护。

综上所述：本带以太网和rs485通信的多功能电源保护装置，具有如下优点，1：具有漏电保护，电压保护，过流保护，功率保护，雷击保护和雷击次数统计等功能，可以设置灵活的保护的参数值。当电网特征(电压，电流，漏电阈值，)与设置的保护参数一致时，可以通过控制继电器k1和继电器k2让用电设备与电网隔离，达到了安全用电的目的，无论是设备是否接入远程服务器，都能够有效地达到保护用电设备。2：可以控制继电器k1和继电器k2的动作对用电设备进行精准的定时控制，类似于手机的闹钟模式，可以灵活地控制用电设备在所需时间点上电和断电。3：具备以太网和rs485通信能力，通信数据可以在tcp和rs485之间相互传输，可以作为一个tcp网关的作用，将不具备tcp通信的电源保护产品间接接入互联网。4：通过rs485通讯系统6和以太网通讯系统7可以接入互联网，能实现后台服务器和本产品的数据传输，能将本产品所有采集到的数据传输到后台服务器，由服务器对电网进行实时监测，保护和控制用电设备，实现了随时随地都可以了解用电设备的情况，达到了省时，省力，便于维护和智能化管理的目的。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。