一种多功能三相电力监控装置的制造方法_2

文档序号:9869337阅读:来源:国知局
]3、提供超限报警记录功能,提供报警事件追溯的依据。
[0035]4、本发明通过直接切断系统电源的关机方式,可以防止非工作时段造成的能源浪费,同时,也保护设备的安全;
[0036]5、用电质量监测,防止电压过高损坏设备、电压过低能效很低;
[0037]6、负荷测量、用能计量、用时统计,帮助实现用能计划管理设备安全管理;
[0038]7、对于临时调整工作时段,可以通过网络远程设置控制时段;对于个人住所,在人回家前,可以远程控制分体空调运行,在人到家时已有一个舒适的环境,从而既实现节能,又能满足人们的生活需要;
[0039]8、具有Lonworks分布式控制网络技术的智能接口联网组建系统,既能满足分体空调自动化的管理和系统化,又节约成本、方便工程的设计与现场施工。
【附图说明】
[0040]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0041]图1为本发明电力监控装置的结构原理框图;
[0042]图2为是Lonworks智能收器的结构原理框图;
[0043]图3为电源单元电路原理图;
[0044]图4为电压、电流采样电路原理图;
[0045]图5为用电计量芯片电路原理图;
[0046]图6为漏电流米样电路原理图;
[0047]图7为线缆温度检测电路原理图;
[0048]图8为继电器控制模块电路原理图;
[0049]图9为数据存储电路原理图;
[0050]图10为高精度实时时钟电路原理图。
【具体实施方式】
[0051]下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
[0052]如图1所示,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。
[0053]本申请中,微控制单元选用基于ARM Cortex-M内核的STM32F103RCT6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SP1、2个I2C、5个UART,工作电压2.0?3.6V。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;通过SPI接口与STM32F103RCT6通信。单片机连接有段码IXD屏和LED指示灯,显示测量参数,报警信息、状态,设计有四个按键方便在LCD上设置装置参数。
[0054]如图2所示,Lonworks智能收发器包括FT5000双绞线智能收发器,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,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。这些被称为介质访问控制(MAC)处理器、网络(NET)处理器和应用(APP)处理器。采用Lonworks通讯协议,具备开放性、互操作性、高可靠性。
[0055]如图3所示,电源单元采用LH05-10D0524-1开关电源模块,稳定性较高,可提供交流和直流电源,开关电源模块提供两路电气隔离电源,分别为一路DC5V和一路DC24V,DC5V经线性稳压器ASMl 117-3.3稳压成DC3.3V,DC5V为Lonworks智能收发器提供电源,DC3.3V主要为微控制单元、用电计量芯片、铁电存储器以及相关外围芯片电路提供电源;DC24V为继电器输出控制电路提供电源,另外还有电池用于掉电后为高精度实时时钟电路供电。
[0056]如图4所示,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。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,电压信号太大,会导致串扰,以及量程溢出。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,猛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,其输入端分别与电压采样电路和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,其结构和参数要讲究对称,并采用温度性能较好的元器件,从而保证测量时获得好的温度特性。
[0057]如图5所示,用电计量芯片选用电量专用芯片ATT7022E,适用于三相三线和三相四线应用。ATT7022E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能表的需求。高精度,在输入动态工作范围(5000:1)内,非线性测量误差小于0.1%,有功测量满足0.2S、0.5S,支持IEC62053-22:2003,GB/T17215.322-2008,无功测量满足I 级、2级,支持IEC62053-23: 2003,GB/T17215.323-2008,可准确测量到含41次谐波的有功、无功和视在功率、电能。
[0058]如图6所示,漏电流采样电路外接的剩余电流互感器感应出的电流信号经精密电阻转换成相应的电压信号至计量芯片的电流测量通道引脚。电流输入电路中电阻1.2K和电容0.0luF构成了抗混叠滤波器,其结构和参数要讲究对称,并采用温度性能较好的元器件,从而保证测量时获得好的温度特性。
[0059]如图7所示,线缆温度检测电路的温度传感器采用一总线的DS18B20,DS18B20数字温度计提供9位(二进制)温度读数指示器件的温度,信息经过单线接口送入DS18B20或从DS18B20送出,因此从主机CPU到DS18B20仅需一条线(和地线hDSlSBSO的电源可以由数据线本身提供而不需要外部电源。DS18B20的测量范围从-55到+125增量值为0.5可在Is(典型值)内把温度变换成数字。增加TVS管在外部有高压干扰时避免装置损坏。
[0060]如图8所示,继电器控制模块状态输入连接到接触器辅助触点,反馈接触器的通断状态。采用DC24V作为继电器驱动电源,通过光电隔离驱动继电器,提升系统可靠性。
[0061]如图9所示,数据存储电路采用非易失性的铁电存储器,用于存放电能信息,报警记录,设置参数,及其他重要的数据。
[0062]如图10所示,高精度实时时钟电路外接纽扣电池用于掉电时保持,用于付费率分时计算,定时控制以及报警信息记录等等与时间相关的重要信息功能。
[0063]本发明所采用的技术原理与节能控制方法:
[0064]1.采集建筑的用能、负荷、漏电流、供电线路线缆温、电能质量等测量数据,由MCU存储、处理这些数据,并通过本发明具有的通信接口,供系统联网使用。
[0065]2.采集到用能、负荷、漏电流、供电线路线缆温、电能质量等相关参数结合设置的参数阀值、负载容量,发送报警和断电控制保护人身和设备财产安全。
[0066]3.当发生事件报警时,相关报警参数会在液晶显示屏上闪烁,警示工作人员。
[0067]4.具有报警事件记录功能(参数报警值可设置,报警事件记录报警参数值、报警时间)
[0068]5.记录的负荷运行参数和实际所连接的负载容量对比,判断负载容量是否设计合理,是否存在超限隐患。
[0069]6.根据采集线路的功率因素,避免发生无效的电能损耗。
[0070]7.提供谐波分量测量,为电能质量提供一个重要的评估指标,谐波分量过大往往会导致:电缆过热、变压器过热、无功补偿装置损坏、意外跳闸、对电子设备的不良影响、额外的能量损失。
[0071]8.提供复费率功能,支持尖峰平谷分时电能计算,为单位合理用电提供依据参考。
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