基于modbus的电力监控系统的制作方法
【专利摘要】一种基于MODBUS的电力监控系统，包括：探测器、现场监控器和监控主机，探测器与现场监控器相连接，现场监控器通过RS-485总线与监控主机相连接；探测器又包括电参量测量器、温度探测器、防雷检测器。本实用新型具有数据采集和人机界面可视化，能耗控制，远程通讯等功能。可广泛运用于电力系统，智能楼宇能耗管理，动力设备能耗监控系统；工厂能耗管理系统；中低压配电自动化等领域。
【专利说明】基于MODBUS的电力监控系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电力监控的【技术领域】，具体说是一种基于MODBUS的电力监控系统。
【背景技术】
[0002]随着现代科学技术的发展，工业现场中出现了各种各样的工业仪表。工业仪表的产生和应用，不仅提高了工厂的生产效率，更影响着整个国家的工业化进程，从一定程度上讲，工业仪表的发展从侧面反映了现代工业的发展程度。
[0003]电力产业是基础能源行业中最重要的一个分支，它不仅与人们的日常生活息息相关，而且与国家的社会稳定和经济安全密切相关，在国民经济发展中占有举足轻重的地位。随着各种家用电器及各种工业用电设备的急剧增加，电网的整体规模也越来越大，电网中的用电单元与用电结构越来越复杂，对整个电网的管理要求也越来越高。随着电力电子行业的不断发展，不管是国家电网管理部门还是用电客户，都对电力网络的监控系统提出了更为严格的要求，这就需要电力仪表承担更加重要的任务。比如，为引导客户合理安排用电时间，避开用电高峰期，减小整个电网的尖峰负荷，使电能得到更均衡、更有效的利用，需要对用户的用电量进行分时分段计量；为了对某个用电设备或者用电单元的用电信息实时监控、远程操作，需要电力仪表具有远程通信的功能；又如，希望电力仪表系统有电费自动结算及远程抄表功能，以节省人力成本，并避免高压系统下人工抄表的不安全性等。同时，随着经济社会的发展，电量交易越来越频繁，交易量也越来越大，供求双方都希望自身的利益有所保障，因此，电力仪表数据的可靠传输显得非常重要。
[0004]普通的电力仪表结构简单，功能单一，要想扩展其功能并提高其准确度已经不可能。另一方面，单片机技术、总线技术及网络技术已日渐成熟，为多功能仪表及其监控系统的发展提供了有利条件。
[0005]最早交流电的测量普遍采用的是感应式机械仪表，其主要是通过机械原理来测量电量数据。由于自身原理及结构的限制，感应式机械仪表反应迟钝，精度低，稳定性差，随着工业技术的发展，这种仪表远不能满足人们的需求，因此模拟电子仪表应运而生。
[0006]模拟电子仪表是通过基本的模拟电路带动指针转动来指示电量数据，如实验室内的老式电压表、压力表、电流表、功率表等都属于模拟电子仪表，这类仪表相对于机械式仪表有了很大改进，但是仍然存在诸多问题，如重复校准、零点漂移、读数困难、电路老化对精确度影响大等。
[0007]数字仪表的产生很大程度上解决了以上问题，它主要是通过A/D采样电路将输入的模拟信号转换为数字信号，并将数字信号以数值的形式显示出来。数字电子仪表响应速度较快，精度较高，数据读取清晰直观，消除了人为读数带来的误差。
[0008]当前，国内智能仪表正处于迅猛发展阶段，但仪表综合管理监控系统还处于研发和简单应用阶段，很多中小规模应用场合只有仪表，没有综合管理监控系统。
[0009]实用新型内容
[0010]本实用新型要解决的技术问题是提供一种基于MODBUS的电力监控系统。
[0011]本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是:
[0012]本实用新型的基于MODBUS的电力监控系统，包括:探测器、现场监控器和监控主机，探测器与现场监控器相连接，现场监控器通过RS-485总线与监控主机相连接；探测器又包括电参量测量器、漏电检测电路、温度探测器、防雷检测器。
[0013]本实用新型还可以采用以下技术措施:
[0014]所述的现场监控器的控制器件芯片的型号为STC12C5410AD。
[0015]所述的现场监控器中设置液晶触摸屏作为显示和输入设备。
[0016]所述的监控主机采用基于ARM920T内核的S3C2410A芯片作为微处理器，监控主机中还设置外接2M的NOR FLASH存储器、32M的DRAM存储器、一个USB HOST接口、一个RS-232接口和一个RS-232/485转接口。
[0017]本实用新型具有的优点和积极效果是:
[0018]本实用新型的基于MODBUS的电力监控系统，提供全方位的测量功能，如电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、频率、有功电度、无功电度等基本电参数。还具有很强的扩展功能，如摇信输入、可编程继电器输出、以及RS485/M0DBUS通讯，可对仪表进行组网管理，用户可以方便的对继电器输出进行编程，实现自动控制。本实用新型具有数据采集和人机界面可视化，能耗控制，远程通讯等功能。可广泛运用于电力系统，智能楼宇能耗管理，动力设备能耗监控系统；工厂能耗管理系统；中低压配电自动化等领域。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1是本实用新型的基于MODBUS的电力监控系统的示意图；
[0020]图2是本实用新型的基于MODBUS的电力监控系统中电参量测量器的电路图；
[0021]图3是本实用新型的基于MODBUS的电力监控系统中漏电检测电路的电路图；
[0022]图4是本实用新型的基于MODBUS的电力监控系统中温度探测器的电路图；
[0023]图5是本实用新型的基于MODBUS的电力监控系统中防雷检测器的电路图；
[0024]图6是本实用新型的基于MODBUS的电力监控系统中RS-485接口电路的电路图。
【具体实施方式】
[0025]以下参照附图及实施例对本实用新型进行详细的说明。
[0026]如图1至图6所示，本实用新型的基于MODBUS的电力监控系统，包括:探测器、现场监控器和监控主机，探测器与现场监控器相连接，现场监控器通过RS-485总线与监控主机相连接；探测器又包括电参量测量器、漏电检测电路、温度探测器、防雷检测器。
[0027]通常，三相电路电压取样有电阻分压和互感器两种方式，电阻分压法取样精度高、线性度好，但是不能实现输入输出的隔离，因此，本实用新型采用精度为0.1%的电压互感器进行取样，并通过分段补偿法保证系统的精度。同理，电流采样采用精度为0.1%的电流互感器，由于输出为微弱电流信号，因此，经过图2所示的差分结构的I/V变换电路，变成电压信号，以减少共模干扰。取样后，电压、电流为双极性信号，而单片机内部的A/D转换器为单电源供电，因此系统在电压调理电路、ΙΛ变换电路中对信号进行了加法运算，使输入信号向上平移基准电压变为单极性。实际测量过程中，电网频率在波动，为了保证系统的精度，系统实时检测电网的频率，并采用等间隔方式同步采样。三相电路的A相电压，经过由0P1177构成的射随、滤波、放大以及滞回比较电路后，由正弦信号变成周期脉冲信号，送单片机的外部中断引脚INTO进行频率测量。
[0028]漏电检测电路采用零序电流互感器，其铁芯是环状的，主电路导线穿越其中作为一次绕组，二次绕组用漆包线均匀而对称地绕在铁芯上。当被保护电路无漏电故障时，由基尔霍夫电流定律可知，在正常情况下通过零序电流互感器的一次绕组电流的的相量和恒等于零，因而，零序电流互感器的二次绕组没有感应电动势产生，系统保持正常供电。一旦被保护电路或设备出现漏电故障或有人触电时，将产生漏电电流，使得通过零序电相量和不再恒定为零，由此，在零序电流互感器的环状铁芯上将有感应电动势产生，通过图3所示的由AD620构成的测量、放大电路、滤波电路送单片机进行A/D转换处理，当达到设定值时，使脱扣线圈动作，断开电路。
[0029]热电阻是基于电阻的热效应进行温度测量的，即电阻体的阻值随温度的变化而变化的特性。因此，只要测量出感温热电阻的阻值变化，就可以测量出温度。温度检测电路如图4所示。
[0030]低压供电系统的外部浪涌主要来自雷击放电，由一次或若干次单独的闪电组成，每次闪电都携带若干幅值很高、持续时间很短的电流。一个典型的雷电放电包括二次或三次的闪电，每次闪电之间大约相隔1/20秒的时间。大多数闪电电流在1-1OOKade范围之内降落，其持续时间一般小于100毫秒.该智能监控系统防雷电路的主要作用，是在雷电的冲击到来瞬间足够快地将其导入接地体，使防雷器之后的线路或设备上的残压降低到被保护设备能够承受的安全水平内，图5所示为防雷电路，为了防止压敏电阻短路失效后引起火灾，在每个压敏电阻的后面串接温度保险管以及陶瓷气体放电管，并进行接地。
[0031]图6的RS-485通信电路中采用Dl、D2稳压管组成吸收回路，抑制瞬态杂波的干扰，另外在485信号输出端还串联了两个20欧的电阻RlO和Rll以减少线路上传输信号的反射。此外，还在485电路的A、B输出端设置上拉、下拉电阻R7、R9以解决输出不稳定的问题。
[0032]现场监控器的控制器件芯片的型号为STC12C5410AD。
[0033]现场监控器中设置液晶触摸屏作为显示和输入设备。
[0034]监控主机采用基于ARM920T内核的S3C2410A芯片作为微处理器，监控主机中还设置外接2M的NOR FLASH存储器、32M的DRAM存储器、一个USB HOST接口、一个RS-232接口和一个RS-232/485转接口。通过与现场监控器通信，实施对采集到的数据进行保存、查询、统计、监控等处理。此外还可导入所要监控的电气布置图，将不同监控地点进行定位，当故障发生时，可以实现自动跳显故障监控点的位置、故障原因与危险程度，并及时切断电路。
[0035]以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例公开如上，然而，并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当然会利用揭示的技术内容作出些许更动或修饰，成为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本实用新型技术方案的范围内。
【权利要求】
1.一种基于MODBUS的电力监控系统，其特征在于，包括:探测器、现场监控器和监控主机，探测器与现场监控器相连接，现场监控器通过RS-485总线与监控主机相连接；探测器又包括电参量测量器、漏电检测电路、温度探测器、防雷检测器。
2.根据权利要求1所述的基于MODBUS的电力监控系统，其特征在于:现场监控器的控制器件芯片的型号为STC12C5410AD。
3.根据权利要求2所述的基于MODBUS的电力监控系统，其特征在于:现场监控器中设置液晶触摸屏作为显示和输入设备。
4.根据权利要求3所述的基于MODBUS的电力监控系统，其特征在于:监控主机采用基于ARM920T内核的S3C2410A芯片作为微处理器，监控主机中还设置外接2M的NOR FLASH存储器、32M的DRAM存储器、一个USB HOST接口、一个RS-232接口和一个RS-232/485转接□。
【文档编号】H02J13/00GK204103605SQ201420608131
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2014年10月21日 优先权日:2014年10月21日
【发明者】赵士同 申请人:天津金豹科技发展有限公司