一种多功能三相电力监控装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于用电安全与节能技术领域，尤其是一种多功能三相电力监控装置。
【背景技术】
[0002]随着我国经济的飞速发展，人民生活水平逐年提高，各种电气设备和家用设备的用量陡增，电气火灾事故也呈逐年上升趋势。据统计，全国电气火灾事故已接近火灾事故总量的30%，位居各类火灾的首位，给国家和人民生命财产造成了巨大损失。
[0003]电气火灾主要是由于电气线路或用电设备过负荷、短路、漏电、接触电阻过大或绝缘击穿造成高温、电火花和电弧等所引起的。根据消防部门对电气火灾案例现场勘查分析，在电气火灾中由于漏电导致接地故障引起的火灾已占电气火灾案例的一半以上。漏电是造成电气火灾的重要隐患，同时漏电还会造成对人身的触电伤害和电能浪费。即使楼房是新建的，其配电线缆电气绝缘也会随着使用时间的增加使性能降低而发生漏电。
[0004]为防患于未然，在线监视和检测建筑电气系统的漏电情况，就成为预知和减少电气火灾的有效技术手段。电气火灾漏电探测报警器与现有的漏电断路器(漏电保护开关)配合使用，可以构成对漏电“整体监测、局部跳闸”的完整保护体系。对于一些根本不允许切断电源的系统或终端负载，由于不能采用漏电断路器，则安装电气火灾漏电探测报警器成为最为理想的选择。
[0005]目前国内市场有以施耐德万高为首的厂家，形成了从末端探测器、末端独立监控设备、联网监控设备、中心监控单元系列的火灾监控报警系列产品。与此同时国内还出现将火灾监控设备和智能仪表相结合的产品模式。
[0006]类似产品实现的相关功能:
[0007]1.实现原有三相多功能电力监控终端计量、监测、控制功能。
[0008]2.短路、漏电、过压、欠压、缺相等多种保护功能。
[0009]3.漏电动作保护20mA-1000mA连续可调。
[0010]
[0011 ] 5.动作故障记录可查，本机动作实时记录。
[0012]6.可单独使用或组网使用。
[0013]目前类似的产品超限保护报警方面的功能还不够全面，没有把以下这些可能导致安全因素的都考虑到:I)线缆温度过高，2)三相不平衡、缺相，3)零序电流过高，4)电流、功率过大，5)功率因素过低，6)谐波过高等。而且该类产品只注重用电在线监测报警，忽视了建筑节能控制、电能质量分析的重要需求。
[0014]我国是能源稀缺国家，节能减排是我国的一项基本国策和战略决策，而建筑业是人类迄今对自然资源、能源消耗最大的行业之一。随着城市化进程的加快，城市环境受到威胁，如何在建立符合可持续发展观，节约能源、适应生态和气候状态的人居环境的同时，能够节能能源，实现可持续发展，应该是目前建筑业关注的焦点。因此，建筑节能已成为建设行业发展的重要方向，如何在建筑领域内解决好节能问题，对于我国经济持续发展有着十分重要的意义。
[0015]电能质量一般是指电压或电流的幅值，频率，波形等参数与标准值的偏差。过去，电力系统中许多机电设备都能在上述参量相对较大的变化范围内正常地工作。但是在近五到十年，随着现代科学技术的发展，各种新型、高效、多功能的商务用电设备不断更新，使得诸如商务写字楼这类典型公共建筑中基于电力电子装置的非线性负荷的应用越来越广泛，引起电能质量问题的因素也逐渐增多，对同样快速普及的各种复杂的、精密的、对电能质量敏感的用电设备的安全可靠运行带来严重威胁。
【发明内容】
[0016]本发明提出一种多功能三相电力监控装置，具有监测电压、电流、功率、功率因数、漏电流、线缆温度、谐波分量和电能计量、高精度日历时钟等功能，可为所有监测参数设置报警阀值，在参数超限时发生报警可配置报警时切断系统电源，提供各种电能相关参数数据可用于对建筑电能质量进行评估分析，并依据设定时段或远程命令进行自动送电或断电控制，对建筑用能进行节能控制符合绿色建筑的思想。
[0017]本发明的技术方案是这样实现的:
[0018]一种多功能三相电力监控装置，包括微控制单元，以及分别与所述微控制单元连接的电源单元、Lonworks智能收发器、继电器控制模块、用电计量芯片、线缆温度检测电路、数据存储电路、高精度实时时钟电路，其特征在于:
[0019]所述微控制单元选用基于ARM Cortex-M内核的STM32F 103RCT6单片机，LQFP64封装，其支持51个通用1/0、4个16位通用定时器、3个3?1、2个12(:、5个1^1?1'，工作电压2.0?3.6V；
[0020]所述用电计量芯片分别连接电压、电流采样电路和漏电流采样电路，所述用电计量芯片选用电量专用芯片ATT7022E，可以采集电压、电流、有功、无功、功率因素、电压频率、及电能计量，并通过所述SPI接口与所述微控制单元通信；
[0021]所述线缆温度检测电路温度测量采用单总线、高精度的DS18B20数字温度传感器，所述数字温度计提供9位二进制的温度读数指示器件的温度，信息经过单线接口送入或送出所述数字温度计。
[0022]作为优选，所述电源单元采用LH05-10D0524-1开关电源，可提供交流和直流电源，所述开关电源提供两路电气隔离电源，分别为一路DC5V和一路DC24V，所述DC5V经线性稳压器ASMl 117-3.3稳压成DC3.3V，所述DC5V为Lonworks智能收发器提供电源，所述DC3.3V主要为微控制单元、用电计量芯片提供电源;所述DC24V为继电器输出控制电路提供电源。
[0023]作为优选，所述电源单元还包括电池，所述电池用于掉电后为高精度实时时钟电路供电。
[0024]作为优选，所述Lonworks智能收发器包括FT5000双绞线智能收发器，所述FT5000双绞线智能收发器通过所述UART通信接口与所述微控制单元进行通信。
[0025]作为优选，所述FT5000双绞线智能收发器中集成一个高性能的Neuron核和一个自由拓扑双绞线收发器，FT5000双绞线智能收发器由三个分别管理物理介质访问控制层、网络层和用户应用层的独立8位逻辑处理器组成。
[0026]作为优选，所述继电器控制模块包括干触点状态检测电路、继电器输出控制电路和光电隔离电路，所述的干触点状态检测电路用于检测继电器干触点的状态即外部控制器的干触点反馈状态，干触点状态检测电路的输出通过光电隔离电路与微控制单元的通用I /O相连，微控制单元的控制信号输出端通过光电隔离电路连接继电器输出控制电路，继电器输出控制电路用于控制外部控制器。
[0027]作为优选，所述电压、电流采样电路包括电压采样电路、电流采样电路和抗混叠滤波器;所述电压采样电路采用电阻分压方式，被测量电压经电阻分压网络分压，得到符合电计量芯片电压输入通道，电压输入通道选用200mV有效电压值；电流采样电路采用电流互感器隔离输入方式，感应出的电流信号经精密电阻转换成相应的电压信号，锰铜电阻取样输入方式，负载电流信号经电阻MRl转换成符合电计量芯片电流输入通道;所述抗混叠滤波器由1.2K电阻和0.0luF电容组成，其输入端分别与所述电压采样电路和所述电流采样电路输出端连接，输出端连接至所述用电计量芯片的测量通道引脚。
[0028]作为优选，该监控装置还包括LCD显示屏、按键和LED指示灯，所述LCD显示屏通过I2C 口与所述微控制单元连接，所述按键和LED指示灯通过通用I/O与所述微控制单元连接。
[0029]作为优选，所述数据存储电路采用非易失性的铁电存储器。
[0030]本发明实施例的有益效果是:解决现有用电在线监测设备，采集分析数据不够全面的问题。同时也解决这类用能管理装置技术中存在的不足，提供了众多相关参数对用能质量进行评估在发生故障之前即可通过有效的分析即可排除安全隐患，或者重点隐患部门重点监测，另外提出一种可根据时段进行切断与接通用电设备的控制方式，并对用电进行累计，分时，按月进行计量统计;适合办公楼、公共建筑、学校、医院场合，对用电设备进行统一管理和控制，达到节能减排的目的。
[0031]本发明可广泛应用于办公楼、公共建筑、学校、医院等建筑物的用能监控，并可组网管理与节能控制，也可用于家庭等场所使用。使用本发明不但实现用电安全监测、还有节能服务增值服务。本发明作用如下:
[0032]1、在线监测用能安全，发生报警，必要是切断电源保护人身财产安全；
[0033]2、远程组网在发生报警时通过远程系统平台第一时间告知相关部门，使得相关故障能得到及时的处理，避免事故的发生和扩大。
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