CN101051060A - 多回路多功能电力综合通讯仪表 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多回路多功能电力综合通讯仪表，主要应用于配电成套设备中。其主要采用电流互感器与电阻连接，电阻连接整理放大电路及中央处理器，中央处理器连接通讯接口及联网；输入开关状态与光隔电路连接，光隔电路与中央处理器连接。本发明结构简单，成本低，测量精度高，示值准确；能对每一路控制8个回路电流同时进行检测，同时运用电波的滤波功能，通过中央处理器可检测16个开关状态，并把输出16路通过继电器可控制16路开关；该装置不仅可通过计算机控制也可在现场进行控制，是集多回路电流检测，开关状态检测及开关控制，并具有通讯功能于一体多功能综合仪表。

Description

多回路多功能电力综合通讯仪表

技术领域

本发明涉及一种多回路多功能电力综合通讯仪表，具体地说是集多回路电流检测，开关状态检测及开关控制，并具有通讯功能于一体多功能综合仪表，主要应用于配电成套设备中。

背景技术

测量仪表是电力系统必不可少的测量工具，也是保障电力安全运行不可缺少的手段之一，它能反映出电力安全运行过程中回路电流的现状。防止过电流或者发生短路引起的故障，并能与其它保护来保障电力运行安全。

随着电力事业的不断发展及集成电路在测量仪表的运用，测量仪表要求也越来越成为电力检测的工具。多回路多功能电力通讯综合仪表解决了测量单一，无16个开关状态。并无同时有16个输出继电器接点。和开关状态检测及开关控制于一体的难题.

专利号93220374.4“微机多路多功能仪表”是由信号输入电路、微处理器、显示器、打印机和键盘组成，主要特征是，信号输入电路是电压互感器、电流互感器，输入信号经自动增益电路和整流电路后进入微处理器，电压量程等级输入和电流量程等级输入的信号经接口电路与微处理器相连，相位检测电路微处理器相连，微处理器的输出信号分别与CRT显示及微型打印机相连，其适合于厂、矿、企业的配电室做中心控制用。该产品它只能作为单纯用于配电中心控制用，而且仪表控制占据的地方很大，不能在现场进行监控。

专利号2534562“智能数字显示多功能仪表”属于测量技术领域，其特点是：它包括表体，在表体上设有测量元件接口和远传控制接口，在表体内置有控制器，控制器由单片机与数字显示器，电压放大器，电流放大器，电源电连接组成，单片机与表体的远传控制接口电连接，在表体的测量元件接口上或连接有热电偶、或压力传感器、或热电阻，热电偶与电压放大器连接，压力传感器或与电压放大器电连接，或与电流放大器电连接，热电阻与电流放大器电连接。能够实现远传、在线显示测量，结构简单，成本低，测量精度高，示值准确等优点。该产品功能是多，但它只检测单一的仪表，无法达到多回路检测。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足之处，从而提供一种多回路多功能电力综合通讯仪表，采用互感器、高精度电阻和中央处理器结构，把每一路控制8个回路电流同时进行检测，同时运用电波的滤波功能，通过中央处理器可检测16个开关状态，并把输出16路通过继电器可控制16路开关。

本发明的主要解决方案是这样实现的：

本发明采用电源输入端子、电源输出输入端子、通讯接口、电流输入端子分别设置在壳体上，电路控制系统设在壳体内，特征是：

用于检测8回路电流：8回路电流输入通过电源输入端子，每个回路有2个端口分别接入电流互感器，电流互感器与电阻连接，电阻连接整理放大电路及中央处理器，中央处理器连接通讯接口及联网，联网连接显示屏；电流通过电流互感器进行电流变化，产生分压，并运用电阻提取相适应的电压，通过整理放大电路，把模拟信号转换成数据信号输入中央处理器，中央处理器把信号数据输出给通讯接口，并通过联网，把信号通过显示屏读出；

用于16路开关量状态显示：输入开关状态分别与光隔电路连接，光隔电路分别与中央处理器连接，中央处理器连接通讯接口，再连接联网；输入开关状态输入开关状态电流，拨动开关输入电阻，然后对输入的信号，输入到光隔电路，通过光隔电路由弱电转换成强电后输入到中央处理器，进行滤波处理，并通过通讯接口在显示面板显示状态；

用于16路开关控制：通讯接口连接中央处理器，中央处理器连接光隔电路，光隔电路连接输入开关状态；通过通讯接口传输出信号给中央处理器，经过信号处理，再通过光隔电路传到输入开关状态及整流放大电路，通过三极放大整流管把电流放大使继电器触点吸合或者断开，达到开关控制；

所述的光隔电路有二个输入端，二个输出端，电流进入一端与电阻串联后，连接光偶管接点，另一端与二极管连接到光偶管接点，光偶管另一端二个接点分别连接高电位和并联电阻连接接点；电流进入一端与电阻串联，连接光偶管接点，另一端与二极管连接光偶管接点，光偶管另一端二个接点分别连接高电位并联电阻后连接接点；接点连线串联电阻连接三极放大管上接点，三极管另一个接点接地，另外一个接点引线出来，串连二极管，并在二极管二端接点并联电容和继电器，二极管连线上连接高电位，在继电器上有一组触点引出输出线至输出端；接点连线串联电阻至三极放大管上接点，三极管另一个接点接地，另一个接点引线出来，串连二极管，并在二极管二端接点并联电容和继电器，另在二极管连线上连接高电位，在继电器上有一组触点引出输出线至输出端。

本发明与已有技术相比具有以下优点：

本发明结构简单，成本低，测量精度高，示值准确；由于采用电流互感器，高精度电阻和中央处理器结构，把每一路控制8个回路电流同时进行检测，同时运用电波的滤波功能，通过中央处理器可检测16个开关状态，并把输出16路通过继电器可控制16路开关；该装置不仅可通过计算机控制也可在现场进行控制，简化了原来一个回路电流检测用单一仪表，和多回路多功能检测。

附图说明

图1为本发明结构外形平面图。

图2为本发明结构外形侧视图。

图3为本发明电路控制系统电路方框原理图。

图4为本发明光隔电路元器件连接线路结构图。

具体实施方式

下面本发明将结合附图中的实施例作进一步描述：

如图1、图2所示：本发明主要包括壳体13、电源输入端子14、电源输出端子15、通讯接口16、电流输入端子17及电路控制系统18。电源输入端子14、电源输出端子15、通讯接口16、电流输入端子17分别设置在壳体13上，电路控制系统18设在壳体13内，并与计算机连接。

如图3所示：本发明采用CPU中央处理器8把8个回路电流检测和16个开关状态显示，及16个开关控制和通讯接口连接在一个电路控制系统18内，并在线路上通过电流变化用高精度电阻3和整理放大电路4把模拟信号变化产生数据信号通过CPU中央处理器8经过显示模块显示8个回路电流的检测和16个开关量的状态及对16个开关控制。

用于8回路电路电流数据采集：8回路电流分别接入电流互感器2，电流互感器2分别与高精度电阻3串联连接，然后高精度电阻3分别连接一个整理放大电路4，然后统一经整理放大电路4连接CPU中央处理器8，电源1输入CPU中央处理器8，CPU中央处理器8再连接通讯接口10、联网12。8回路电流输入通过电源输入端子15，每个回路有2个端口，第一个端口，首先当有电流输入时，通过内部电流互感器2的一个接点连接，产生新的电流比，输出后一个接点串联R电阻3，产生新的电压，电阻3另一个接点输到整理放大电路4经电流整理和进行放大处理后产生模拟信号，然后再经放大处理模拟信号通过CPU中央处理器8转换成数据信号，CPU中央处理器8把处理过的数据信号通过通讯接口10，输出到联网12，再通过显示模块，显示数据。另一个端口，与内部电流互感器2另一个接点连接，通过整理放大电路4形成一个检测回路。其原理当检测到电流时，就有电流流出到电流互感器2，经电流互感器2的变比，使电流变化，然后输入电阻3产生新的电压，然后把新电压输入到整理放大电路中，经过对输入的电流整理放大并产生模拟信号，反馈到CPU中央处理器8上，在CPU中央处理器8中对输入电流信号经过处理转变为数据信号，然后通过通讯接口10，输出到联网12，再通过显示模块，显示数据。当没有电流通过时，CPU中央处理器8就没有输入信号，但CPU设定的无信号输入，也能把信号输到通讯接口10，输出到联网12，再通过显示模块显示。达到检测要求。8回路检测电流有8个电流互感器和8个电阻组成，然后全部输到整理放大电路4进行处理。统一处理，统一输入到CPU中央处理器8内。所以在检测上速度非常快。

从外部输入8回路电流输入到8个电流互感器2，经过8个电流互感器使电流发生变化由大电流经过电流比后，输出电流很小，然后再分别输入到8个高精度电阻3，分别产生不同的电压，再分别连接输入到整理放大电路4，然后输入到CPU中央处理器8，把模拟信号转换成数据信号，对所采集的数据进行精度标定，和8对电流互感器2非线性进行补偿，并从CPU中央处理器8处理后输出到通讯接口10，再输出到联网12，并从联网12连接到显示屏。把信号通过显示出来，达到检测目的。

用于16路开关量状态显示：输入开关状态6-1有16个接点、输入开关状态6-2有16个接点，光隔电路5-1也有16个接点、光隔电路5-2也有16个接点；光隔电路5-1其中一个接点为光隔电路输入一个接点；光隔电路5-2其中一个接点为光隔电路输入另一个接点，当输入开关状态6-1其中一个接点为输入光隔电路5-1一个接点；输入开关状态6-2其中一个接点为输入光隔电路5-2另一个接点后，就会产生信号，通过电隔原理产生电流到另外二端，使电位转变，然后分别输入到CPU中央处理器8进行信号转换，再由CPU中央处理器8连接通讯接口10，再连接联网12；把信号通过显示模块读出。当输入有信号输入时输入开关状态6-1接点和输入开关状态6-2接点输入端有电流流入到光隔电路5-1接点和光隔电路5-2接点，光隔电路中形成回路，并输入到CPU中央处理器8，再由CPU中央处理器8连接通讯接口10，再连接联网12，把信号通过显示模块读出。当输入开关状态6-1接点和输入开关状态6-2接点没有输入信号时，光隔电路5-1接点和光隔电路5-2不导通，但光隔电路有一个高电位与电偶管另一端连通，产生低地位，然后与CPU中央处理器8连接，CPU中央处理器8连接通讯接口10，再连接联网12；把信号通过显示模块读出，就会检测到16路开关状态。

用于16路开关控制：光隔电路5-3为16路开关输出接点，其原理与16路开关状态显示一样。输入开关状态6-3为16路开关输出接点，其原理通过通讯接口10连接CPU中央处理器8，由CPU中央处理器8输出信号通过连接光隔电路5-3接点输出输入开关状态6-3其中一个接点整流电流，输入到开关整流电路4中去，通过三极放大整流管把电流放大使继电器触点吸合或者断开，达到开关控制功能，其原理先在外接端口分别输入信号经过通讯接口连接CPU中央处理器8，由CPU中央处理器8分别输出信号到光隔电路，然后由光隔电路每一路输出经过CPU中央处理器8输出信号到输入开关状态6-3的每一路，输入开关状态6-3其二个接点，分别输出到开关端，进行16路开关的控制。

用于波特率，地址设定：波特率7连接CPU中央处理器8，CPU中央处理器8连接通讯接口10，再连接联网12，并从联网12连接到显示屏。波特率7输出到CPU中央处理器8，再从CPU中央处理器8到通讯接口10并通过联网12后，并从联网12到显示屏。波特率7原理：通过波特率拨动开关对不同的波特率进行转换，并传输到CPU中央处理器8，然后在通过通讯接口10与联网12达到控制目的。地址通过设定可对本装置进行设置。

JTAG接口说明：JTAG接口分别与CPU中央处理器8及仿制器11连接，JTAG接口9和仿制器11，其主要功能是对软件随机进行升级，并输入到中央处理器8。通讯接口10原理它既可接受传入信号又能传出信号，并把信号通过CPU中央处理器8进行处理后再传出；并能与计算机连接进行数据转换；也能在现场对信号瞬间值进行显示。

如图4所示：本发明光隔电路有二个输入端，二个输出端组成，从外部输入开关状态电流进入一端f与电阻R1串联后，连接到光偶管W1一个接点J1，另一端e与发光二极管LED1连接后，连接到光偶管W1一个接点J2，另把光偶管W1另一端二个接点分别连接高电位K1和连接并联一个电阻R2后接到接点K2。然后输入到CPU中央处理器8，经CPU中央处理器8处理后在输到显示器。同样从外部输入开关状态6-1、6-2电流进入一端h与电阻R3串联后，连接到光偶管W2一个接点J3，另一端g与发光二极管LED2连接到光偶管W2一个接点J4，另把光偶管W2另一端二个接点分别连接高电位K3和连接并联一个电阻R4后接到接点K4。然后输入到CPU中央处理器8，经CPU中央处理器8处理后再输到显示器。本光隔电路在本装置中有8个电路装置就可以控制16个开关状态。同样该装置通过光隔电路输入到CPU中央处理器8，经CPU中央处理器8处理后输出到接点J5，并由接点J5连线串联电阻R5到三极放大管D1上接点F1接入点，三极管D1另一个接点接地，另外一个接点P1引线出来，串连一个二极管L1，并在二极管L1二端接点O1、O2并联电容C1，和继电器J1线圈，另在二极管L1连线上接到高电位K5，在继电器J1上有一组触点引出输出线到输出端a、b。其原理通过输入信号后，经光隔原理把输入信号经W1光偶管处理，产生的高电位电流经CPU中央处理器8处理后再输入到放大电路上，通过三极放大管D1产生高电位吸合继电器J1触点使开关闭合，起到控制作用。同样光隔电路输入到CPU中央处理器8，经CPU中央处理器8处理后输出到接点J6，并由接点J6连线串联电阻R6到三极放大管D2上接点F2接入点，三极管D2另一个接点接地，另一个接点P2引线出来，串连一个二极管L2，并在二极管L2二端接点O3、O4并联电容C2，和继电器J2线圈，另在二极管L2连线上接到高电位K6，在继电器J2上有一组触点引出输出线到输出端c、d。上述各元器件均通过导线连接。其原理通过输入弱电后经光隔电路产生的高电位电流经CPU中央处理器8处理后再输入到放大电路4上，通过三极放大管产生高电位吸合继电器触点使开关闭合，起到控制作用。

Claims (2)

1、一种多回路多功能电力综合通讯仪表，采用电源输入端子(14)、电源输出端子(15)、通讯接口(16)、电流输入端子(17)分别设置在壳体(13)上，电路控制系统(18)设在壳体(13)内，其特征是：

用于检测8回路电流：8回路电流输入通过电源输入端子(15)，每个回路有端口分别接入电流互感器(2)，电流互感器(2)与电阻(3)连接，电阻(3)连接整理放大电路(4)及中央处理器(8)，中央处理器(8)连接通讯接口(10)及联网(12)，联网(12)连接显示屏；电流通过电流互感器(2)进行电流变化，产生分压，并运用电阻(3)提取相适应的电压，通过整理放大电路(4)，把模拟信号转换成数据信号输入中央处理器(8)，中央处理器(8)把信号数据输出给通讯接口(10)，并通过联网(12)，把信号通过显示屏读出；

用于16路开关量状态显示：输入开关状态(6-1)、(6-2)分别与光隔电路(5-1)、(5-2)连接，光隔电路(5-1)、(5-2)分别与中央处理器(8)连接，中央处理器(8)连接通讯接口(10)，再连接联网(12)；输入开关状态(6-1)输入开关状态电流，拨动开关输入电阻(3)，然后对输入的信号，输入到光隔电路(5-1)，通过光隔电路(5-1)由弱电转换成强电后输入到中央处理器(8)，进行滤波处理，并通过通讯接口(10)在显示面板显示状态；

用于16路开关控制：通讯接口(10)连接中央处理器(8)，中央处理器(8)连接光隔电路(5-3)，光隔电路(5-3)连接输入开关状态(6-3)；通过通讯接口(10)传输出信号给中央处理器(8)，经过信号处理，再通过光隔电路(5-3)传到输入开关状态(6-3)及整流放大电路(4)，通过三极放大整流管把电流放大使继电器触点吸合或者断开，达到开关控制。

2、根据权利要求1所述的多回路多功能电力综合通讯仪表，其特征在于所述的光隔电路有二个输入端，二个输出端，电流进入一端(f)与电阻(R1)串联后，连接光偶管(W1)接点(J1)，另一端(e)与发光二极管(LED1)连接到光偶管(W1)接点(J2)，光偶管(W1)另一端二个接点分别连接高电位(K1)和并联电阻(R2)连接接点(K2)；电流进入一端(h)与电阻(R3)串联，连接光偶管(W2)接点(J3)，另一端(g)与发光二极管(LED2)连接光偶管(W2)接点(J4)，光偶管(W2)另一端二个接点分别连接高电位(K3)并联电阻(R4)连接接点(K4)；接点(J5)接串联电阻(R5)连接三极放大管(D1)上接点(F1)，三极管(D1)另一个接点接地，另外一个接点(P1)引线出来，串连二极管(L1)，并在二极管(L1)二端接点(O1、O2)并联电容(C1)和继电器(J1)，二极管(L1)连接高电位(K5)，在继电器(J1)上有一组触点引出输出线至输出端(a、b)；接点(J6)连接串联电阻(R6)至三极放大管(D2)上接点(F2)，三极管(D2)另一个接点接地，另一个接点(P2)引线出来，串连二极管(L2)，并在二极管二端接点(O3、O4)并联电容(C2)和继电器(J2)，二极管(L2)连接高电位(K6)，在继电器(J2)上有一组触点引出输出线至输出端(c、d)。

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