本发明涉及电能监控技术领域，尤其涉及一种分布式区域智能电能监控系统。
背景技术
随着现代电子技术发展，供电系统越来越智能化，其将管理、监控等功能集合为一体，以达到安全用电，合理用电的目的。现代智能电能管理监控系统是建立在微控制处理、总线和无线通信的基础上，通过操作控制负载状态，同时系统对电网各分控点的电压、电流、功率及各接触器状态等电参数进行监控，以记录电能消耗情况和排除电网故障，从而分析电网的运行状况，提高用电质量。
目前研究电能监控系统的重点是负荷监控终端设计和通信网络设计。研究成果主要有：运用arm或dsp对各种控制算法和谐波检测算法进行研究，构建负荷监控终端；运用现场总线、局域网、gprs和无线模块组网实现系统准确实时的数据传输。这些成果的运用可以满足用电监控系统大范围、实时、控制灵活和可扩展的需要，但是系统组建复杂，一次性投入和维护成本较高，从而导致楼宇或工厂等小区域支付不起，仍采用传统电能质量分析仪进行电能管理。随着国家“科学用电”工程的不断深入，迫切需要开发一种实用稳定的电能监控系统。
技术实现要素：
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种分布式区域智能电能监控系统，此系统在保证控制模式和电能测量精度的前提下，系统有较高的稳定性和较低的成本要求。
为实现上述目的，本发明提供了一种分布式区域智能电能监控系统，其特征在于：包括上位机和与上位机连接的多个微机系统，所述每个微机系统分别与一个控制电路和多个功率监测采样模块连接，所述多个功率监测采样模块分别对应与多个负载连接。
上述的一种分布式区域智能电能监控系统，其特征在于：所述功率监测采样模块为电能计量转换芯片ade7757。
上述的一种分布式区域智能电能监控系统，其特征在于：所述微机系统的处理器选用飞思卡尔低功耗8位单片机mc9s08qg8。
上述的一种分布式区域智能电能监控系统，其特征在于：所述上位机与多个微机系统采用485总线连接。
本发明的有益效果是：
本发明基于pc机、8位单片机、rs485总线、ade7757测功率芯片的小区域电能管理监控系统，在保证控制模式和电能测量精度的前提下，系统组建简单，有较高的稳定性和较低的成本要求。
以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
附图说明
图1是本发明的整体结构框图。
图2是本发明的功率检测电路图。
图3是本发明的功率检测电路的电源电路原理图。
具体实施方式
如图1所示，一种分布式区域智能电能监控系统，其特征在于：包括上位机1和与上位机1连接的多个微机系统2，所述每个微机系统2分别与一个控制电路3和多个功率监测采样模块4连接，所述多个功率监测采样模块4分别对应与多个负载5连接。
功率检测电路以电能计量转换芯片ade7757为核心实现各负载用电的计量。选ade7757做为功率测量芯片，是因为：①其内部集成adc、滤波器、乘法器、数频转换等模块，外围电路相对简化；②内部电路除adc和参考电路是模拟电路外，其余均为数字电路，这为芯片在长时间和极端工作条件下的高稳定性和精度提供了保证。
ade7757测量功率原理是对回路电流和负载电压取样，通过其内部模数转换器转换为两路数字信号，然后经乘法、低通滤波、数频变换之后，ade7757输出与瞬时功率成正比的脉冲，并将标准脉冲信号送到微控制器进行积分记数。ade7757的外围电路功能比较简单，但由于输入是差分信号，而且其有效范围有一定要求，所以应该采用合适的分流器和分压电路，并且根据ade7757的输入输出传输函数适当配置外部管脚，使其输出脉冲信号便于计算，从而提高功率测量精度。图2为功率检测电路。
ade7757有三个管脚输出，其中f1和f2为低频逻辑输出管脚，常用来驱动电能表，cf输出相对较高的频率。因为cf输出频率较高，从而有功功率累计的时间非常短，在数频转换过程中完成的平均作用较小，所以cf的输出对功率波动的响应比较敏感，能反映即时功率。cf管脚用光耦隔离，得到符合单片机特性的ttl电平脉冲，同时将强电系统和弱电系统隔开。
ade7757供电电源采用由电容分压网络构成的简单低成本电源，从而使火线作为参考地。图3为电源电路。大部分的电压都将落在电容c1的两端，电容c3上的电压通过稳压器7805产生稳定的＋5v的输出电压vdd。保护电路对基本电压源电路实行了保护，使用压敏变阻器mov。压敏变阻器的电阻随电压的增加而减小，它通常与被保护的器件或电路并联，在过压期间形成一个低阻的分流器，因此可以防止被保护的电路两端的电压进一步上升。本系统采用西门子s20k275作为压敏电阻。
本发明的电流电压通道的采样电路设计如下：
通道v1是电流采样接口，它是一个全微分电压输入通道，差分电压峰峰值应小于±30mv。一般有两种接法：1、运用电流互感器；2、接入分流电阻。由于互感器成本高，不便于推广，所以本设计采用串联电阻器。串联电阻由低温度系数的铜镍锰电阻合金做成，其阻值的选择是本设计的关键之一：一方面，为减小采样误差，以及减小负载短路时短路电流对仪表产生的电压冲击，要求串联采样电阻越小越好；另一方面，电阻越小，电流采样信号的动态范围将随之减小，轻负载时就不可能满足iec61036的准确度要求。本系统采用1毫欧的锰铜丝，设计额定电流为10a，经计算实验符合要求。
通道v2是电压采样端口，它也是全微分电压输入通道，差分电压峰峰值应小于±165mv。电压采样电路采用简单的串联电阻分压网络，它一方面直接给ade7757的v2通道提供电压信号；另一方面，该网络还承担电表校正功能，要求网络具有较大的调节范围、较高的分辨率、保持通道之间的相位匹配。标定时运用二进制加权电阻排，通过跳线比较采样信号的截止频率和和cf管脚的输出脉冲数，确定分压电路的串入电阻的个数和大小。本系统采用840k（1/2w）到820（1/8w）欧的电阻排进行标定，在ac200v～ac240v的供电情况下,得到cf管脚1imp/w·s的输出频率。
mcu系统实现各种控制、电能计量和通信等功能。系统选用飞思卡尔的hcs08系列的低功耗8位单片机mc9s08qg8,其大量中断资源和高稳定性使四个控制子系统和四个功率检测系统同时运行。
本系统采用的rs485分布式数据采集和控制网络与其他计算机网络相似，也采用分层结构设计，以降低设计的复杂程度，使其可读性和可维护性更强。根据osi的7层标准网络体系结构模型，结合分布式数据采集与控制网络中数据量小、实时性强的特点，只采用其结构模型中最低3层:物理层、数据链路层和网络层。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。