CN109038484A - 三相缺电监测装置 - Google Patents

三相缺电监测装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种三相缺电监测装置,涉及电力工程技术领域,其包括三相四线交流直流变换模块、内部用电源变换模块、三相四线电量计量模块、三相继电器切换模块和微控器MCU;三相四线交流直流变换模块用于将输入的三相交流电转换成直流电后再输出;内部用电源变换模块用于将输入的直流电降压后再输出;三相四线电量计量模块用于采集三相交流电各相的参数信息,并输送至微控器MCU;微控器MCU用于监测接收到的参数信息,并根据参数信息向三相继电器切换模块发送控制信号;三相继电器切换模块根据接收到的控制信号,连通三相交流电中参数信息正常的一相电作为单向交流电输出。

Description

三相缺电监测装置
技术领域
本发明涉及电力工程技术领域,具体来讲是一种三相缺电监测装置。
背景技术
在三相/单相混合供电系统中,一般三相电源给大功率动力设备供电,单相电源给小功率设备,比如控制系统供电。单相电源一般从三相动力电源中取出一相使用,如果发生缺相故障,这缺相正好发生在给控制系统供电的那一相上,会导致整个系统瘫痪。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷,本发明的目的在于提供一种三相缺电监测装置,能监测三相电源供电情况,如果发生缺相,会通过继电器自动将有电的相接到交流单相输出,供给大功率的单相交流用电设备,发生任意缺相故障,都能保证单相系统正常工作。
为达到以上目的,本发明采取的技术方案是:一种三相缺电监测装置,应用于三相四线制电路中,包括三相四线交流直流变换模块、内部用电源变换模块、三相四线电量计量模块、三相继电器切换模块和微控器MCU;其中,所述三相四线电量计量模块分别与三相四线电源线、三相四线交流直流变换模块、三相继电器切换模块连接;所述内部用电源变换模块与三相四线交流直流变换模块连接;所述微控器MCU分别与三相四线电量计量模块、三相继电器切换模块连接;所述三相四线交流直流变换模块用于将输入的三相交流电转换成直流电后再输出;所述内部用电源变换模块用于将输入的直流电降压后再输出;所述三相四线电量计量模块用于采集三相交流电各相的参数信息,并输送至微控器MCU;所述微控器MCU用于监测接收到的参数信息,并根据参数信息向三相继电器切换模块发送控制信号;所述三相继电器切换模块根据接收到的控制信号,连通三相交流电中参数信息正常的一相电作为单向交流电输出。
在上述技术方案的基础上,所述微控器MCU连接有485通信接口和/或无线通信模块。
在上述技术方案的基础上,所述微控器MCU至少连接有红外学习遥控模块、温度检测模块、用户继电器中的一种。
在上述技术方案的基础上,所述三相缺电监测装置封装在一壳体内,该壳体上设置有与微控器MCU连接的液晶显示器和用户按钮。
在上述技术方案的基础上,所述参数信息包括电压、电流、功率、功率因素和用电量。
在上述技术方案的基础上,所述三相四线交流直流变换模块包括并联的两个整流桥和电源滤波电容;其中一个整流桥的输入端分别与三相四线电源线的A相线、B相线连接;另一个整流桥的输入端分别与三相四线电源线的C相线、零线N连接。
在上述技术方案的基础上,所述内部用电源变换模块包括开关电源芯片和线性三端稳压器,其中开关电源芯片分别与使能电阻、自举电容、储能功率电感连接;线性三端稳压器分别与若干电源滤波电容连接。
在上述技术方案的基础上,所述三相四线电量计量模块包括三相计量芯片,该三相计量芯片分别与三个电压互感器、三个电流互感器相连。
在上述技术方案的基础上,所述三相继电器切换模块包括三组继电器模块,每组继电器模块都包括三极管、限流电阻、继电器、二极管、两个肖特基二极管;所述限流电阻的一端与三极管的基极连接,限流电阻的另一端与微控器MCU连接;所述继电器和二极管分别与三极管的集电极连接;另外两组继电器模块中的两个三极管的基极分别通过对应的肖特基二极管与本组继电器模块中的三极管的集电极连接。
本发明的有益效果在于:
本发明使用三相四线交流供电,能将输入的交流变换成低压直流,供给低功率直流设备,比如监控系统使用,只要任何一相有电,就能保持直流电源输出,从而维持监控系统正常工作;它能监测三相电源供电情况,如果发生缺相,会通过继电器自动将有电的相接到交流单相输出,供给大功率的单相交流用电设备,发生任意缺相故障,都能保证单相系统正常工作;它具备三相电量计测功能,能监测三相电压电流功率耗电情况等;它具备485通信接口,便于与其它系统通信连接。它还具备无线接口,便于被远程服务器端监控;它还具备多路温度、红外遥控、用户继电器等输入输出接口,能完成一些其它监控功能;它还具备液晶和用户按钮,用于显示信息和用户操作;它被封装在小型塑料壳中。
附图说明
图1为本发明实施例中三相缺电监测装置的原理框图;
图2为本发明实施例中三相四线交流直流变换模块的电路图;
图3为本发明实施例中内部用电源变换模块的电路图;
图4为本发明实施例中三相四线电量计量模块的电路图;
图5为本发明实施例中三相继电器切换模块的电路图。
附图标记:
1-三相四线交流直流变换模块;2-内部用电源变换模块;3-三相四线电量计量模块;4-三相继电器切换模块;5-微控器MCU;6-485通信接口;7-无线通信模块;8-红外学习遥控模块;9-温度检测模块;10-用户继电器;11-液晶显示器;12-用户按钮。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例,所述的实施例示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。
下面结合说明书的附图,通过对本发明的具体实施方式作进一步的描述,使本发明的技术方案及其有益效果更加清楚、明确。下面通过参考附图描述实施例是示例性的,旨在解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。
参见图1所示,本发明实施例提供了一种三相缺电监测装置,应用于三相四线制电路中,包括三相四线交流直流变换模块1、内部用电源变换模块2、三相四线电量计量模块3、三相继电器切换模块4和微控器MCU5;其中,三相四线电量计量模块3分别与三相四线电源线、三相四线交流直流变换模块1、三相继电器切换模块4连接;内部用电源变换模块2与三相四线交流直流变换模块1连接;微控器MCU5分别与三相四线电量计量模块3、三相继电器切换模块4连接;
三相四线交流直流变换模块1用于将输入的三相交流电转换成直流电后再输出;
内部用电源变换模块2用于将输入的直流电降压后再输出;
三相四线电量计量模块3用于采集三相交流电各相的参数信息,并输送至微控器MCU5;具体的,参数信息包括电压、电流、功率、功率因素和用电量。
微控器MCU5用于监测接收到的参数信息,并根据参数信息向三相继电器切换模块4发送控制信号;具体的,微控器MCU5连接有485通信接口6和/或无线通信模块7。便于与其它系统通信连接和被远程服务器端监控。微控器MCU5至少连接有红外学习遥控模块8、温度检测模块9、用户继电器10中的一种。便于拓展一些其它监控功能。三相缺电监测装置封装在一壳体内,该壳体上设置有与微控器MCU5连接的液晶显示器11和用户按钮12,用于显示信息和用户操作。微控器实时监测各相电压,如果发现某相掉电,而这相的继电器正好吸合,输出的单相电正好由此相供电,则使此继电器断开,再将另外有电的一相继电器吸合,实现任意缺相时仍能保证单相供电。
三相继电器切换模块4根据接收到的控制信号,连通三相交流电中参数信息正常的一相电作为单向交流电输出。
三相四线交流直流变换模块1包括并联的两个整流桥和电源滤波电容;其中一个整流桥的输入端分别与三相四线电源线的A相线、B相线连接;另一个整流桥的输入端分别与三相四线电源线的C相线、零线N连接。参见图2所示,在本实施例中,该三相四线交流直流变换模块由整流桥D1和D2组成,三相四线电源线分别接D1和D2的交流输入端,当任意两相或者三相电源有效时,整流桥输出大约540V的直流电压,如果仅剩下一相电源有效时,整流桥输出大约310V的直流电压,电容C13为电源滤波电容。发生任意缺相故障时,电源模块都能保证输出高压直流。此高压直流通过DC/DC模块变换后成为低压直流,供给外部设备和内部电路使用。
内部用电源变换模块2包括开关电源芯片和线性三端稳压器,其中开关电源芯片分别与使能电阻、自举电容、储能功率电感连接;线性三端稳压器分别与若干电源滤波电容连接。参见图3所示,在本实施例中,该内部用电源变换模块2从高压12V到5V变换以开关电源芯片SX2106为核心,R91为使能电阻,C97为自举电容,L9为储能功率电感。R94,R96,R97为分压反馈电阻,实现5V稳压输出。从5V到3.3V变换由线性三端稳压器BM1117完成。C91,C92,C98,C7,C3为电源滤波电容。
三相四线电量计量模块3包括三相计量芯片,该三相计量芯片分别与三个电压互感器、三个电流互感器相连。参见图4所示,在本实施例中,该三相四线电量计量模块3由三相计量芯片HT7038为核心组成。Va,Vb,Vc为电压互感器,分别将三相电压ABC变换成三相计量芯片HT7038能接受的低压信号;Ia,Ib,Ic为电流互感器,将ABC三相电流变换成三相计量芯片HT7038能接受的低压信号;三相计量芯片HT7038能监测三相电各相的电压、电流、功率、功率因素、用电量等参数;电阻R14,R15,R16,R17是微控器MCU与HT7038之间的通信线阻抗匹配电阻,MCU通过通信线可以读出这些电量参数。C31为HT7038内部稳压器的滤波电容。X2为HT7038的振荡晶体,C18和C32为振荡晶体的匹配电容,R41为振荡器的偏置电阻。C28为电源滤波,L5为数字电源与模拟电源之间的隔离电感,C25和C27为模拟电源的滤波电容。C30为HT7038内部基准电源的滤波电容。
三相继电器切换模块4包括三组继电器模块,每组继电器模块都包括三极管、限流电阻、继电器、二极管、两个肖特基二极管;限流电阻的一端与三极管的基极连接,限流电阻的另一端与微控器MCU5连接;继电器和二极管分别与三极管的集电极连接;另外两组继电器模块中的两个三极管的基极分别通过对应的肖特基二极管与本组继电器模块中的三极管的集电极连接。参见图5所示,在本实施例中,该三相继电器切换模块4由三组继电器模块组成。三组继电器模块的结构相同,以第一个继电器模块为例说明,JD0连接微控器MCU的I/O引脚,经过限流电阻R21连接到三极管T1的基极。当MCU的I/O引脚输出高电平时,三极管T1导通,继电器JD1绕组通电,继电器JD1吸合,相电源A与输出D连接,给外界单相负载供电。当MCU I/O引脚输出为低时,三极管T1截止,继电器JD1绕组断电,二极管D21提供继电器绕组的续流,保护三极管T1,继电器T1断开,相电源A与输出D断开,停止给外界单相负载供电。肖特基二极管D25,D26分别连接到第二第三继电器模块三极管的基极,当T1导通时,将第二第三继电器模块三极管的基极拉低,禁止它们导通,于是其它继电器不会吸合,避免意外发生三相电短路故障,起保护作用。C21为电源滤波。
在说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“优选地”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点,包含于本发明的至少一个实施例或示例中,在本说明书中对于上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或者示例中以合适方式结合。
本发明不局限于上述实施方式,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (9)

1.一种三相缺电监测装置,应用于三相四线制电路中,其特征在于:包括三相四线交流直流变换模块(1)、内部用电源变换模块(2)、三相四线电量计量模块(3)、三相继电器切换模块(4)和微控器MCU(5);其中,所述三相四线电量计量模块(3)分别与三相四线电源线、三相四线交流直流变换模块(1)、三相继电器切换模块(4)连接;所述内部用电源变换模块(2)与三相四线交流直流变换模块(1)连接;所述微控器MCU(5)分别与三相四线电量计量模块(3)、三相继电器切换模块(4)连接;
所述三相四线交流直流变换模块(1)用于将输入的三相交流电转换成直流电后再输出;
所述内部用电源变换模块(2)用于将输入的直流电降压后再输出;
所述三相四线电量计量模块(3)用于采集三相交流电各相的参数信息,并输送至微控器MCU(5);
所述微控器MCU(5)用于监测接收到的参数信息,并根据参数信息向三相继电器切换模块(4)发送控制信号;
所述三相继电器切换模块(4)根据接收到的控制信号,连通三相交流电中参数信息正常的一相电作为单向交流电输出。
2.如权利要求1所述的三相缺电监测装置,其特征在于:所述微控器MCU(5)连接有485通信接口(6)和/或无线通信模块(7)。
3.如权利要求1所述的三相缺电监测装置,其特征在于:所述微控器MCU(5)至少连接有红外学习遥控模块(8)、温度检测模块(9)、用户继电器(10)中的一种。
4.如权利要求1所述的三相缺电监测装置,其特征在于:所述三相缺电监测装置封装在一壳体内,该壳体上设置有与微控器MCU(5)连接的液晶显示器(11)和用户按钮(12)。
5.如权利要求1所述的三相缺电监测装置,其特征在于:所述参数信息包括电压、电流、功率、功率因素和用电量。
6.如权利要求1所述的三相缺电监测装置,其特征在于:所述三相四线交流直流变换模块(1)包括并联的两个整流桥和电源滤波电容;其中一个整流桥的输入端分别与三相四线电源线的A相线、B相线连接;另一个整流桥的输入端分别与三相四线电源线的C相线、零线N连接。
7.如权利要求1所述的三相缺电监测装置,其特征在于:所述内部用电源变换模块(2)包括开关电源芯片和线性三端稳压器,其中开关电源芯片分别与使能电阻、自举电容、储能功率电感连接;线性三端稳压器分别与若干电源滤波电容连接。
8.如权利要求1所述的三相缺电监测装置,其特征在于:所述三相四线电量计量模块(3)包括三相计量芯片,该三相计量芯片分别与三个电压互感器、三个电流互感器相连。
9.如权利要求1所述的三相缺电监测装置,其特征在于:所述三相继电器切换模块(4)包括三组继电器模块,每组继电器模块都包括三极管、限流电阻、继电器、二极管、两个肖特基二极管;所述限流电阻的一端与三极管的基极连接,限流电阻的另一端与微控器MCU(5)连接;所述继电器和二极管分别与三极管连接;另外两组继电器模块中的两个三极管的基极分别通过对应的肖特基二极管与本组继电器模块中的三极管的集电极连接。
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