一种便携式户外电能质量监测记录仪的制作方法

本实用新型涉及供电系统低压电力质量监测记录领域，是一种便携式户外电能质量监测记录仪。

背景技术：

现有的电能质量监测仪器，大体可分为三类：第一类：远程监测仪器：安装在固定位,可以挂接在室外，可以在无人值守情况下进行长时间的连续的监测电力系统的主要电能质量指标,并产生实时数据，以通讯的方式将数据上传到服务器进行电能质量分析。缺点是无法对设备的安装地点进行更换，安装时需要断电，如果设备出现故障会影响下级电力设备的使用。第二类：固定式测试仪表，在室内使用，适用于试验站，测量精度高，分析功能强大，无防盗功能，在测量时技术人员无法离开只可以在短时间内测量电能指标，没有实时数据上传，不能实现无人值守的长期连续的电能质量监测。第三类：固定式多功能分析仪器，此类仪表的特点是智能化、多功能、信息容量大、数据处理功能强，主要适用于现场专项测试，不能在户外长期使用，而且不方便携带，且不能进行远距离的数据传输。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是，克服现有技术之不足，提供一种结构简单，体积小，重量轻，测试功能齐备，全密封，可靠性高，使用方便，特别适合户外环境下临时或短期使用的便携式电能质量监测记录仪。

解决其技术问题采用的方案是：一种便携式户外电能质量监测记录仪，它包括仪器箱，其特征是，仪器箱由箱体与箱盖铰接，在箱体上固定的卡钩与箱盖上固定的锁扣活动连接，在箱体上铰接有把手，在箱体的后端设有电压、电流测量端口，在箱体内置有人机交互模块、数据采集处理电路和GPRS模块，人机交互模块与数据采集处理电路电连接，数据采集处理电路与GPRS模块电连接，人机交互模块的显示屏置于数据采集处理电路的上端，在箱体的后端设置的数据采集处理电路的电流测量端口通过采样线与电流采样电路电连接，箱体的后端设置的数据采集处理电路的电压端口通过连接线与电压采样电路电连接。

所述的人机交互模块采用ATS系列型号的ATPAD屏内部使用集成的ARM+DSP电路。

所述的数据采集处理电路的微处理器使用ADE7880芯片。

所述的GPRS模块为USR-GM1模块。

所述的电流采样电路，使用Y-FCT系列罗氏线圈。

所述的电压采样电路为A相电压，B相电压,C相电压和N线的电气夹具。

仪器箱全密封，防护等级IP65，适合在室外安装使用。

本实用新型便携式户外电能质量监测记录仪，有益之处体现在：

1．结构简单，体积小，重量轻，便于携带，IP65防护标准，可以做为户外临时巡检测试使用，亦可在户外长期使用；

2．功能强大，满足国标对电能质量监控要求的所有功能。在线长时间工作可靠性高，现场操作方便实用，连接时不需要断开被测线路。可与服务器通讯，可长时间记录、存储数据并且可以分类读取数据；

3．可实现数据的远距离、大范围的可靠联网；

4．测试功能齐备，分析模式多样化，波形图、矢量图、柱状图等多种显示和分析模式；

5．数据存储双备份，可有效的保证数据不丢失。

附图说明

图1为一种便携式户外电能质量监测记录仪的外部结构立体示意图；

图2为图1的主视示意图；

图3为图2的左视示意图；

图4为便携式户外电能质量监测记录仪原理框图；

图5为电流采样电路原理图；

图6为电压采样电路原理图；

图7为数据采集处理电路原理图；

图8为ADE7880供电连接电路原理图；

图9为人机交互模块原理示意图；

图10为GPRS 模块原理示意图。

具体实施方式

下面利用附图对本实用新型实施做进一步描述：

参照图1-图3，本实用新型的一种便携式户外电能质量监测记录仪的仪器箱能够满足户外工作环境的要求。采用在箱体1上固定的卡钩与箱盖2上固定的锁扣3活动连接结构，在户外对电能质量监测时可以将箱盖2扣好锁紧；箱体1的后端设置的电流测量端口6通过采样线与电流采样电路电连接，箱体1的后端设置的电压端口5通过连接线与电压采样电路电连接，采样线和连接都均具有防水和防尘功能。便携式户外电能质量监测记录仪在箱体1上固定的卡钩与箱盖2上固定的锁扣3扣接的情况下可以达到IP65防护等级。在箱体1上铰接有把手4可以方便携带，也可以挂锁使其在户外使用时拥有防盗功能。

参照图4，本实用新型的便携式户外电能质量监测记录仪，采用数据采集处理电路对电力系统的参数进行采集，然后通过人机交互模块进行分析、显示、存储，人机交互模块采用ATS系列型号的ATPAD屏内部使用集成的ARM+DSP电路，可以简化整个仪器的内部电路，从而增强抗干扰能量。可以在条件恶劣的环境下依然可以使用。人机交互模块将处理后的数据通过GPRS模块经互联网远传到后台服务器。电流信号的采集通过电流采样电路的罗氏线圈作为电流传感器采集到是一个电流对时间的微分，通过一个对输出的电压信号进行积分的电路，就可以真实还原输入电流。数据采集处理电路主要由电源电路和信号传输电路构成。电源电路使供电电源稳定可靠，保证测量精度；信号传输电路是ADE7880芯片和数据处理芯片之间的桥梁，如果对信号处理不好，会导致整个测量的结果失效。

参照图5，电流采样电路具有4个罗氏线圈，罗氏线圈直接连接电力线的A、B、C相及零线。当电力线中有电流流过时，罗氏线圈产生与电流成正比的微分信号，四路电路是相同的，以其中一路微分信号进入到电阻R71和R70，电阻R70、电容C37、电阻R62相连，R71与电容C36相连，电容C36、C37的另一端引脚都接地, 电阻R62的另一端引脚与电容C34和ADE7880芯片的IAN相连，电阻R63的另一个引脚和电容C35共同连接到数据采集处理电路的微处理器ADE7880芯片的IAP，这样形成了一个减小干扰、降压滤波的采样电路。然后微处理器ADE7880对信号进行积分，从而得到电流值。所述的数据采集处理电路的微处理器使用ADE7880芯片，是专业的电能质量监测微处理器电路。

参照图6，电压采样电路的A相电压，B相电压,C相电压和N，代表连接三相电及零线，A、B、C三相电压分别通过电阻R72- R77连接各自的电压互感器LCTV3PCE 2MA/2MA 正极，N连接互感器LCTV3PCE 2MA/2MA负极，将强信号转换成弱信号。以其中一路为例，互感器副边侧并联R55经过电阻R50连接电容C25，电容C25另一端引脚与电阻R55副边侧负极相连经电阻R11之后接入模拟地，其中A,B,C三相正极在经过上述的低通滤波器处理之后与数据采集处理电路的微处理器ADE7880相连。微处理器ADE7880内含DSP，通过计算得出电压、电流有效值、功率因数、有功功率、无功功率、电能计量、电压骤升骤降等一系列的参数。

参照图7，数据采集处理电路的微处理器ADE7880的HR引脚与芯片U11 ADUM3401四通道数字隔离器的VIA引脚相连、微处理器ADE7880的IRQ1引脚与芯片U11 ADUM3401四通道数字隔离器的VIB引脚相连、微处理器ADE7880的IRQ0引脚与芯片U11 ADUM3401四通道数字隔离器的VIC引脚相连、微处理器ADE7880的SCLK引脚与芯片U11 ADUM3401四通道数字隔离器的VOD引脚相连、微处理器ADE7880的RESET引脚与芯片U11 ADUM3401四通道数字隔离器的VEI引脚中间加入R1后相连在RESET侧经过电容C1接入到数字地、微处理器ADE7880的MOSI引脚与芯片U12 ADUM3401四通道数字隔离器的VOA引脚相连、微处理器ADE7880的SS/CS引脚与芯片U12 ADUM3401四通道数字隔离器的VOB引脚相连、微处理器ADE7880的MISO引脚与芯片U12 ADUM3401四通道数字隔离器的VID引脚相连。芯片ADUM3401可消除光耦隔离器通常具有的电流传输比不确定、非线性传递函数以及温度和使用寿命影响等问题，在信号数据速率相当的情况下，器件的功耗只有光耦合器的1/10至1/6，从而降低功耗。另一侧与人机交互模块连接通讯，将参数传送给人机交互模块进行进一步的分析处理。芯片U11 ADUM3401四通道数字隔离器的VOA引脚接入到人机交互模块的工业智能触摸显示屏ATS043/ATS70集成电路的HR端子，芯片U11 ADUM3401四通道数字隔离器的VOB引脚接入到ATS043/ATS70集成电路IRQ1端子, 芯片U11 ADUM3401四通道数字隔离器的VOC引脚接入到ATS043/ATS70集成电路的IRQ0端子, 芯片U11 ADUM3401四通道数字隔离器的VID引脚接入到ATS043/ATS70集成电路的SCLK端子, 芯片U12 ADUM3401四通道数字隔离器的VIA引脚接入到ATS043/ATS70集成电路的MOSI端子, 芯片U12 ADUM3401四通道数字隔离器的VIB引脚接入到ATS043/ATS70集成电路的CS端子, 芯片U12 ADUM3401四通道数字隔离器的VIC引脚接入到ATS043/ATS70集成电路的CSI端子, 芯片U12 ADUM3401四通道数字隔离器的VOD引脚接入到ATS043/ATS70集成电路的MISO端子，U11与U12 ADUM3401四通道数字隔离器的电源供电都为ADE7880使用的3.3V，电源VDD和GND之间加入了一个104电容。

参照图8，为微处理器ADE7880芯片的电源电路，微处理器ADE7880芯片的VDD引脚与DGND引脚之间并联电容C3、C2、C6、C13、在VDD侧连接3.3V直流电源连接进入芯片7150的VO引脚；微处理器ADE7880的HAS引脚和PM0引脚正极连接VDD，负极侧连接1K电阻R4经发光二极管接地。芯片7150的V1引脚连接5V直流电源，通过控制使能端En引脚的电压高低来控制输出电源电量，实现电路结构简单，且受电力波动干扰影响小，电源稳定测量结果精确。人机交互模块采用北京爱传科技公司生产的工业智能触摸显示屏ATS043/ATS70，该模块集成了丰富的资源，如ARM9处理器、触摸屏、通用IO、多路AD、UART/485、文件系统、蜂鸣器、指示灯等。

参照图9，J1为UART接口连接着GPRS通信模块，J2为电源和485接口，J9为AD接口，J10为IO接口与微处理器ADE7880的信号输出端相连接。

参照图10，GPRS模块使用USR-GM1模块，实现数据的远距离大容量联网。GPRS模块使用的是5V直流电源采用特纳普节能技术有限公司自主生产，且市售的5V直流电源。5V直流电源采用超低纹波系数及电源噪声的电路。GPRS模块通过UART接口与人机交互模块相连，GPRS模块的主要功能是将数据通过无线的方式与服务器通讯。人机交互模块的屏幕UART接口直接连接UATR TXD 和UART TXD。这样就可以读写GPRS里的上传或者下载的数据。

本实用新型的具体实施方式并非穷举，而本领域技术人员不经过创造性的简单复制和改进，应属于本实用新型保护的范围之内。