专利名称：一种兼容式三相电参数信号测量处理装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及三相电参数信号测量处理装置，尤其涉及三相三线和三相四线兼 容式三相电参数信号测量处理装置。
背景技术：
三相交流电参数测量仪表分为三相三线制和三相四线制两种类型。这两种类型的 仪表的接线方式、信号处理方法都不相同，因此在设计、生产和使用时是需要明确区分的， 二者不能兼容，必须分别销售或购买、分别保管、分别取用，给生产销售和使用的管理带来 很多不便。在三相交流电参数测量的信号处理技术中，典型的技术方案是采用三相电参数测 量的专用芯片如ADE7758、ATT7026A和ATT7022A等作为信号的核心处理器件，但这些芯片 价格不菲，占器件总成本的较大比例。
发明内容本实用新型的目的是为了克服上述不足而提出一种采用价格低廉的单相电参数 测量芯片实现测量三相电参数的信号处理装置方案，该装置可以兼容三相三线制和三相四 线制两种接线方式。采用本实用新型的技术方案可以大幅降低制造成本，简化生产仓储和 销售的管理、方便用户购买选型。实现上述目的采用的技术方案是一种兼容式三相电参数信号测量处理装置，由 电压接线端子、电流接线端子、接线方式切换开关、分压电阻、信号处理电路和微控制器MCU 组成；电压接线端子外连电网线，内连方式为通过分压电阻并联接线方式切换开关后依次 连至电压互感器、电压通道滤波器、单相电参数测量芯片；电流接线端子外连方式为按对串 联于电网相线，内连为依次连接至电流互感器、电流通道滤波器、单相电参数测量芯片；电 压接线端子和电流接线端子按各自通路内连至信号处理电路，将信号处理电路的测量参数 值读取到微控制器MCU，再根据三相三线或三相四线接线方式所确定的数学关系进行综合 运算处理，计算得到三相电参数。所述电压接线端子有4个，即为UA、UB、UC和UN，UA、UB和UC，分别外接于电网A、 B、C三根相线或仪表外电压互感器的二次侧的A、B、C相引出端，UN连接三相四线制电网中 线，或连接三相三线制UB0所述电流接线端子有6个，两个一对，具体为IA/IAR、IB/IBR、IC/ICR，IA/IAR用 于串联连接电网A相线或者连接仪表外A相线上的电流互感器的二次侧引出端，IB/IBR用 于串联连接电网B相线或者连接仪表外B相线上的电流互感器的二次侧引出端，IC/ICR用 于串联连接电网C相线或者连接仪表外C相线上的电流互感器的二次侧引出端。所述的信号处理电路，由电压互感器、电压通道滤波器、电流互感器、电流通道滤 波器和单相电参数测量芯片依次串连构成，本装置中共有3套独立的信号处理电路，其中 电压互感器是二端口网络，其二次侧连接至电压通道滤波器作为电压通道滤波器的输入，电压通道滤波器的输出连接至单相电参数测量芯片的电压通道输入端；电流互感器是二端 口网络，其一次侧按信号处理电路分别连接至各相电流接线端子IA/IAN、IB/IBN、IC/ICN， 二次侧连接至电流通道滤波器作为电流通道滤波器的输入；电流通道滤波器的输出连接至 单相电参数测量芯片的电流通道输入端；分压电阻RA的一端与电压接线端子UA连接，另一 端与电压互感器IA的一次侧的上端连接；分压电阻RB的一端与接线方式切换开关接线端 子X连接，另一端与与电压互感器IB的一次侧的上端连接；分压电阻RC的一端与电压接线 端子UC连接，另一端与电压互感器IC的一次侧的上端连接。采用分压电阻对被测电压进 行分压，使加在电压互感器的一次侧的电压衰减以便所述的电压通道滤波器和单相电参数 测量芯片进行信号处理；所述的接线方式切换开关是一个具有SA、SB、SC、SN、X和Y的6个接线端子的双 刀双掷拨动开关，接线端子SA与电压接线端子UA连接；接线端子SB与电压接线端子UB相 连；接线端子SC与电压接线端子UC连接；接线端子SN与电压接线端子UN连接，还与电压 互感器IA的一次侧的下端及电压互感器IC的一次侧的下端连接；接线端子X与分压电阻 RB连接；接线端子Y与电压互感器IB的一次侧的下端连接。当接线方式切换开关向上拨 时，接线端子X与接线端子SA闭合导通、与接线端子SB断开，接线端子Y与端子SC闭合导 通、与接线端子SN断开，当开关向下拨时，接线端子X与接线端子SB闭合导通、与接线端子 SA断开，接线端子Y与接线端子SN闭合导通、与接线端子SC断开。所述的单相电参数测量芯片，具有单相电参数测量功能，可以测量单相交流的电 流有效值、电压有效值、电流瞬时值、电压瞬时值，可以对短时间内的有功电能进行累积，并 且这些参数值可通过串行通信方式送到微控制器MCU ；上述3套信号处理电路之间的逻辑联系是将3个单相电参数测量芯片的测量参 数值分别读取到微控制器MCU，再根据三相三线或三相四线接线方式所确定的数学关系进 行综合运算处理，计算得到三相电参数。本实用新型具有如下有益效果可以利用三块单相电参数测量芯片实现对三相交 流电参数测量的信号处理，可以测量计算分相和合相的电参数如线电流、线电压、相电压、 有功功率、无功功率、视在功率、功率因数、频率、零序电流、有功电能、无功电能等等，接线 方式切换开关的使用可以实现对三相三线制和三相四线制接线方式下的电参数测量的信 号处理。
图1是兼容式三相电参数信号测量处理装置的模块结构图图2是兼容式三相电参数信号测量处理装置的电路连接图。图2中，6的虚线框内为电压接线端子组，包含有4个电压接线端子UA、UB、UC和 UN，三相四线制时用连线分别连接电网的A、B、C三根相线和电网中线；三相三线制时电网 无中线，用连线将UN连接至UB，并分别用连线将UA、UB、UC连接至电网的A、B、C三根相线； 7的虚线框内为电流接线端子组，包含有6个共三对的电流接线端子IA/IAR、IB/IBR、IC/ ICR, IA/IAR用于串联连接电网A相线或者连接仪表外A相线上的电流互感器的二次侧引 出端，IB/IBR用于串联连接电网B相线或者连接仪表外B相线上的电流互感器的二次侧引 出端，IC/ICR用于串联连接电网C相线或者连接仪表外C相线上的电流互感器的二次侧引
5出端；8的虚线框表示为接线方式切换开关，它是具有6个接线端子的双刀双掷拨动开关， 三相四线制时开关向下拨，三相三线制时开关向上拨；RA、RB、RC是3个分压电阻，用于对被 测电压进行分压，使加在电压互感器的一次侧的电压衰减。9为微控制器。
具体实施方式
下面结合图2对本实用新型的技术方案进一步描述，一种兼容式三相电参数信号 测量处理装置，由电压接线端子UA、UB、UC和UN，三对电流接线端子IA/IAR、B/IBR和IC/ ICR,接线方式切换开关中的接线端子SA、SB、SC、SN、X和Y，3个电压互感器1A、IB和1C，3 个分压电阻RA、RB和RC，3个电压通道滤波器2A、2B、和2C，3个电流互感器5A、5B、和5C， 3个电流通道滤波器4A、4B、和4C，3个单相电参数测量芯片3A、3B和3C，1个微控制器(9) 组成；电压接线端子组(6)共包含4个电压接线端子即UA、UB、UC和UN，电流接线端子组 (7)共包含6个组成3对电流接线端子即IA/IAR、IB/IBR、IC/ICR，接线方式切换开关(8) 是一个具有6个接线端子的双刀双掷拨动开关，其6个端子分别为SA、SB、SC、SN、X和Y，用 于三相三线制时开关向上拨，端子X与端子SA闭合导通、与端子SB断开，端子Y与端子SC 闭合导通、与端子SN断开，用于三相四线制时开关向下拨，端子X与端子SB闭合导通、与端 子SA断开，端子Y与端子SN闭合导通、与端子SC断开；对电压互感器(1A、1B、1C)、电压通道滤波器(2A、2B、2C)、电流互感器(5A、5B、 5C)、电流通道滤波器(4A、4B、4C)、单相电参数测量芯片(3A、3B、3C)共5种器件分为A、B、 C 3组，同组的器件标识的最后字母相同，即标识为1A、2A、3A、4A、5A的器件为A组，标识为 1B、2B、3B、4B、5B的器件为B组，标识为1C、2C、3C、4C、5C的器件为C组，每组的5种器件进 行互连构成3套独立的信号处理电路，分别为A相序信号处理电路、B相序信号处理电路和 C相序信号处理电路，3套信号处理电路的内连接方式相同，其内连接方式为电压互感器 (IAUBUC)的二次侧连接至电压通道滤波器(2A、2B、2C)作为电压通道滤波器(2A、2B、2C) 的输入，电压通道滤波器(2A、2B、2C)的输出连接至单相电参数测量芯片(3A、3B、3C)的电 压通道输入端，电流互感器(5A、5B、5C)的二次侧连接至电流通道滤波器(4A、4B、4C)作为 电流通道滤波器(4A、4B、4C)的输入，电流通道滤波器(4A、4B、4C)的输出连接至单相电参 数测量芯片(3A、3B、3C)的电流通道输入端；3个电流互感器(5A、5B、5C)的一次侧按信号处理电路的相序即A相序、B相序、 C相序分别连接至所述的各相电流接线端子，即电流互感器(5A)的一次侧连接电流接线端 子IA/IAN、电流互感器(5B)的一次侧连接电流接线端子IB/IBN、电流互感器(5C)的一次 侧连接电流接线端子IC/ICN;A相序电压互感器(IA)的一次侧的上端连接分压电阻RA的一端，分压电阻RA的 另一端连接电压接线端子UA，A相序电压互感器(IA)的一次侧的下端连接电压接线端子 UN ;B相序电压互感器(IB)的一次侧的上端连接分压电阻RB的一端，分压电阻RB的另一 端连接接线方式切换开关(8)的端子X，B相序电压互感器(IB)的一次侧的下端连接接线 方式切换开关(8)的端子Y ;C相序电压互感器(IC)的一次侧的上端连接分压电阻RC的一 端，分压电阻RC的另一端连接电压接线端子UC，C相序电压互感器(IC)的一次侧的下端连 接电压接线端子UN;接线方式切换开关(8)的端子SA连接电压接线端子UA，接线方式切换开关(8)的端子SB连接电压接线端子UB，接线方式切换开关(8)的端子SC连接电压接线 端子UC，接线方式切换开关(8)的端子SN连接电压接线端子UN;3个单相电参数测量芯片(3A、3B、3C)具有单相电参数测量功能，可以测量单相交 流的电流有效值、电压有效值、电流瞬时值、电压瞬时值，可以对短时间内的有功电能进行 累积，并且这些参数值可通过串行通信方式送到微控制器MCU (9)；上述3套信号处理电路之间的逻辑联系是将3个单相电参数测量芯片(3A、3B、 3C)的测量参数值分别读取到微控制器MCU(9)，再根据三相三线或三相四线接线方式所确 定的数学关系进行综合运算处理，计算得到三相电参数。以上技术方案所用的术语，符号和例子不对本发明的应用构成限制，只是为了便 于说明。
权利要求一种兼容式三相电参数信号测量处理装置，其特征在于装置由电压接线端子、电流接线端子、接线方式切换开关、分压电阻、信号处理电路和微控制器MCU组成；电压接线端子外连电网线，内连方式为通过分压电阻并联接线方式切换开关后依次连至电压互感器、电压通道滤波器、单相电参数测量芯片；电流接线端子外连方式为按对串联于电网相线，内连为依次连接至电流互感器、电流通道滤波器、单相电参数测量芯片；电压接线端子和电流接线端子按各自通路内连至信号处理电路，将信号处理电路的测量参数值读取到微控制器MCU，再根据三相三线或三相四线接线方式所确定的数学关系进行综合运算处理，计算得到三相电参数。
2.根据权利要求1所述的一种兼容式三相电参数信号测量处理装置，其特征在于所述 的电压接线端子有4个，即为UA、UB、UC和UN, UA, UB和UC，分别外接于电网A、B、C三根相 线或仪表外电压互感器的二次侧的A、B、C相引出端，UN连接三相四线制电网中线，或连接 三相三线制UB。
3.根据权利要求1所述的一种兼容式三相电参数信号测量处理装置，其特征在于所述 的电流接线端子有6个，两个一对，具体为IA/IAR、IB/IBR、IC/ICR，IA/IAR用于串联连接 电网A相线或者连接仪表外A相线上的电流互感器的二次侧引出端，IB/IBR用于串联连接 电网B相线或者连接仪表外B相线上的电流互感器的二次侧引出端，IC/ICR用于串联连接 电网C相线或者连接仪表外C相线上的电流互感器的二次侧引出端。
4.根据权利要求1所述的一种兼容式三相电参数信号测量处理装置，其特征在于所述 的信号处理电路，由电压互感器、电压通道滤波器、电流互感器、电流通道滤波器和单相电 参数测量芯片依次串连构成，本装置中共有3套独立的信号处理电路，其中电压互感器是 二端口网络，其二次侧连接至电压通道滤波器作为电压通道滤波器的输入，电压通道滤波 器的输出连接至单相电参数测量芯片的电压通道输入端；电流互感器是二端口网络，其一 次侧按信号处理电路分别连接至各相电流接线端子IA/IAN、IB/IBN、IC/ICN, 二次侧连接至 电流通道滤波器作为电流通道滤波器的输入；电流通道滤波器的输出连接至单相电参数测 量芯片的电流通道输入端；分压电阻RA的一端与电压接线端子UA连接，另一端与电压互感 器IA的一次侧的上端连接；分压电阻RB的一端与接线方式切换开关接线端子X连接，另一 端与与电压互感器IB的一次侧的上端连接；分压电阻RC的一端与电压接线端子UC连接， 另一端与电压互感器IC的一次侧的上端连接。采用分压电阻对被测电压进行分压，使加在 电压互感器的一次侧的电压衰减以便所述的电压通道滤波器和单相电参数测量芯片进行 信号处理；
5.根据权利要求1所述的一种兼容式三相电参数信号测量处理装置，其特征在于所述 的接线方式切换开关是一个具有SA、SB、SC、SN、X和Y的6个接线端子的双刀双掷拨动开 关，接线端子SA与电压接线端子UA连接；接线端子SB与电压接线端子UB相连；接线端子 SC与电压接线端子UC连接；接线端子SN与电压接线端子UN连接，还与电压互感器IA的 一次侧的下端及电压互感器IC的一次侧的下端连接；接线端子X与分压电阻RB连接；接线 端子Y与电压互感器IB的一次侧的下端连接。
6.根据权利要求1和5所述的一种兼容式三相电参数信号测量处理装置，其特征在于 所述的接线方式切换开关，当接线方式切换开关向上拨时，接线端子X与接线端子SA闭合 导通、与接线端子SB断开，接线端子Y与端子SC闭合导通、与接线端子SN断开，当开关向下拨时，接线端子χ与接线端子SB闭合导通、与接线端子SA断开，接线端子Y与接线端子 SN闭合导通、与接线端子SC断开。
7.根据权利要求1所述的一种兼容式三相电参数信号测量处理装置，其特征在于所述 的单相电参数测量芯片，具有单相电参数测量功能，可以测量单相交流的电流有效值、电压 有效值、电流瞬时值、电压瞬时值，可以对短时间内的有功电能进行累积，并且这些参数值 可通过串行通信方式送到微控制器MCU。
8.根据权利要求1和4所述的一种兼容式三相电参数信号测量处理装置，其特征在于 所述的3套信号处理电路之间的逻辑联系是将3个单相电参数测量芯片的测量参数值分 别读取到微控制器MCU，再根据三相三线或三相四线接线方式所确定的数学关系进行综合 运算处理，计算得到三相电参数。
专利摘要本实用新型涉及兼容式三相电参数信号测量处理装置，其特征在于装置由电压接线端子、电流接线端子、接线方式切换开关、分压电阻、信号处理电路和微控制器MCU组成；信号处理电路，由电压互感器、电压通道滤波器、电流互感器、电流通道滤波器和单相电参数测量芯片依次串连构成，本装置中共有3套独立的信号处理电路。电压接线端子外连电网，内连电压互感器；电流接线端子外连方式为串联于电网相线，内连为依序连接至电流互感器；电压接线端子和电流接线端子按各自通路内连至信号处理电路，将各电路的参数值读取到微控制器，计算得到三相电参数。采用本实用新型的技术方案可降低制造成本，简化生产仓储和销售的管理、方便用户购买选型。
文档编号G01R31/00GK201707415SQ20102023608
公开日2011年1月12日 申请日期2010年6月24日 优先权日2010年6月24日
发明者廖晓东, 林潇, 洪亲, 蔡坚勇, 陈金水 申请人:福建师范大学