一种多功能电力仪表的制作方法

本实用新型涉及电力仪表技术领域，具体地说是涉及一种多功能电力仪表。

背景技术：

随着我国的工业化程度不断提高，企业的用电量急剧增加，而企业供电系统的正常运行就变得尤为重要。多功能电力监控仪表在供电系统的监控领域得到重要应用，它从根本上改变了传统供电系统的监控方式，大大提高了供电系统的运行效率。目前，在工业各领域中出现不同种类的控制系统，在供电过程中需要保证控制系统的正常运行，需要采用多种电力仪表对控制系统运行中的各个参数进行测量，例如对电流、电压的测量、对电能的统计、对电子仪表的电能负荷进行监控以及对越限的电能供应进行警报等等，由于传统的电力仪表的功能比较单一，这就需要多种电力仪表同时对控制系统进行监测，也使得系统布线配置过于庞杂，运行自动化程度低，故障查找及维修都比较困难，同时系统的损耗也大大增加。

技术实现要素：

本实用新型正是针对现有电力仪表中存在的技术问题，提供一种多功能电力仪表，该电力仪表可实现一表多用，可集中测量电流、电压、频率、有功功率、无功功率、有功无功电能及功率因数等多种参数，从而可有效简化系统的布线配置，增强系统的可维护性及可靠性。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为，一种多功能电力仪表，包括壳体、设置在壳体一侧面的LCD显示屏和操作按键、设置在壳体另一侧面的供电电源接线端子、三相电流输入端子、三相电压输入端子、电能脉冲输出端口、通讯接口以及设置在壳体内部的开关电源和控制主板，所述开关电源连接控制主板，为整个电力仪表进行供电，所述供电电源接线端子连接开关电源，所述LCD显示屏、操作按键、三相电流输入端子、三相电压输入端子、电能脉冲输出端口、通讯接口均与控制主板电连接，所述控制主板上设有电流取样电路、电压取样电路、电能计量电路、微控制器、开关量输入电路、开关量输出电路、远程通讯电路，所述三相电流输入端子与电流取样电路相连，所述三相电压输入端子与电压取样电路相连，所述电流取样电路和电压取样电路均与电能计量电路相连，所述电能计量电路通过SPI数据总线连接微控制器，所述开关量输入电路、开关量输出电路、远程通讯电路、LCD显示屏均与微控制器相连，所述远程通讯电路与通讯接口相连，所述操作按键连接微控制器的I/O口，所述电能脉冲输出端口连接电能计量电路的电能脉冲输出端口。

作为本实用新型的一种改进， 所述开关电源的输入电压为85-270VAC，输出电压为12VDC。

作为本实用新型的一种改进， 所述电能计量电路采用ATT7022E芯片作为三相电能计量芯片实现。

作为本实用新型的一种改进， 所述微控制器采用STM32L152芯片作为主控MCU以及外接AT24C128非易失性存储器芯片作为EEPROM存储器实现，并且STM32L152芯片上内置有8*40段的集成式LCD驱动器。

作为本实用新型的一种改进， 所述电流取样电路包括电流互感器，所述电压取样电路包括电压互感器，所述电流互感器采用ZMCT102微型电流互感器，其额定输入电流为5A，额定输出电流为2.5mA，所述电压互感器采用ZMPT107微型电压互感器，其额定输入电流为2mA，额定输出电流为2mA。

作为本实用新型的一种改进， 所述远程通讯电路包括RS485通信模块和以太网通信模块，所述通讯接口包括RS485数据通讯接口和RJ45网络接口，所述RS485数据通讯接口与RS485通信模块相连，所述RJ45网络接口与以太网通信模块相连，所述以太网通信模块采用DM9000AEP/CEP集成IC实现。

相对于现有技术，本实用新型所提出的电力仪表整体结构设计巧妙，拆卸组装维修更换方便，成本较低，测量电参数种类多，测量精度高，结构设计合理，安装便捷、安全性、可靠性及抗干扰性强，该电力仪表是一种具有可编程功能、自动化测量、LCD液晶显示、电能累加及数字远程通讯等功能为一体的智能化三相综合电力参数监测仪表，其可将三相交流电量按线性关系转换为规格化的数字量，集数字化、智能化、网络化于一身，使测量过程及数据分析处理实现自动化，减少人为失误，能够全面替代电量变送器、电能表、数显仪表及数据采集器等仪器，可有效提高供电系统参数监测的集成化程度、稳定可靠性，LCD显示屏采用大屏幕段码液晶显示，便于观察及记录。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型的电路原理框图。

图3为本实用新型的电流取样电路和电压取样电路与电能计量电路连接的电路原理图。

图中：1-壳体，2-LCD显示屏，3-操作按键。

具体实施方式

为了加深对本实用新型的理解和认识，下面结合附图对本实用新型作进一步描述和介绍。

如图1—图3，一种多功能电力仪表，包括壳体1、设置在壳体1一侧面的LCD显示屏2和操作按键3、设置在壳体1另一侧面的供电电源接线端子、三相电流输入端子、三相电压输入端子、电能脉冲输出端口、通讯接口以及设置在壳体1内部的开关电源和控制主板，所述开关电源连接控制主板，为整个电力仪表进行供电，所述供电电源接线端子连接开关电源，所述LCD显示屏2、操作按键3、三相电流输入端子、三相电压输入端子、电能脉冲输出端口、通讯接口均与控制主板电连接，所述控制主板上设有电流取样电路、电压取样电路、电能计量电路、微控制器、开关量输入电路、开关量输出电路、远程通讯电路，所述三相电流输入端子与电流取样电路相连，所述三相电压输入端子与电压取样电路相连，所述电流取样电路和电压取样电路均与电能计量电路相连，所述电能计量电路通过SPI数据总线连接微控制器，所述开关量输入电路、开关量输出电路、远程通讯电路、LCD显示屏均与微控制器相连，所述远程通讯电路与通讯接口相连，所述操作按键连接微控制器的I/O口，所述电能脉冲输出端口连接电能计量电路的电能脉冲输出端口。本多功能电力仪表整体采用模块化设计，可适应高可靠性多功能电力监控仪表的设计要求，该仪表可自动记录上一次断电前的选择信息，并在下一次通电时自动显示上次的信息，使用时可通过操作按键进行选择显示不同的显示信息，具有安装方便、接线简单、维护方便、现场可编程设置输入参数、功能齐全、通用性好、精度高、处理速度快、电网运行数据及仪表运行状态的数据网络化远程传输等特点，可直接取代常规电力变送器、测量指示仪表、电能计量仪表以及相关的辅助单元，作为一种先进的智能化、数字化的供电系统的前端采集元件，可广泛应用于各种控制系统、变电站自动化、配电网自动化、小区电力监控、智能建筑及开关柜中，并能完成业界不同PLC、工业控制计算机系统的组网。

其中，优选的是，所述电流取样电路包括电流互感器，所述电压取样电路包括电压互感器，所述电流互感器采用ZMCT102微型电流互感器，其额定输入电流为5A，额定输出电流为2.5mA，所述电压互感器采用ZMPT107微型电压互感器，其额定输入电流为2mA，额定输出电流为2mA。

进一步优选的是，所述电能计量电路采用ATT7022E芯片作为三相电能计量芯片实现，适用于三相三线及三相四线的应用场合，该芯片集成了多路二阶 sigma-delta ADC、参考电压电路以及所有功率、能量、有效值、功率因数及频率测量的数字信号处理等电路，能够测量各相以及合相的有功功率、无功功率、视在功率、有功能量及无功能量，同时还能测量各相电流、电压有效值、功率因数、相角、频率等参数，充分满足三相复费率多功能电力仪表的需求。

更进一步优选的是，所述微控制器采用STM32L152芯片作为主控MCU以及外接AT24C128非易失性存储器芯片作为EEPROM存储器实现，STM32 系列微控制器具有价格低，性能高、功耗低等优势，并且STM32L152芯片上内置有8*40段的集成式LCD驱动器，不需要外接LCD驱动器即可实现驱动LCD显示屏的功能，另外STM32L152芯片还配备了丰富的外围设备接口，常用的接口如 USART、IIC、SPI、ADC 及 GPIO 等都支持。

更进一步优选的是，所述远程通讯电路包括RS485通信模块和以太网通信模块，所述通讯接口包括RS485数据通讯接口和RJ45网络接口，所述RS485数据通讯接口与RS485通信模块相连，所述RJ45网络接口与以太网通信模块相连，所述以太网通信模块采用DM9000AEP/CEP集成IC实现。所述远程通讯电路采用MODBUS通信传输协议，由于电力仪表应用于一对多并且长距离通信的场合，一方面采用ADI公司的ADM2483半双工隔离型RS485总线收发器芯片来设计RS485通信模块，可实现稳定可靠的数据远程通信，并且抗干扰能力强；另一方面采用DM9000AEP/CEP集成IC设计实现的以太网通信模块来配合使用，有效实现了电力仪表的电能质量的实时监测与远程操控。

更进一步优选的是，所述开关电源的输入电压为85-270VAC，输出电压为12VDC，可适用于各种不同供电系统的应用场合。

本实用新型方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。