CN113834981A - 一种无线双芯变频电能质量分析仪 - Google Patents
一种无线双芯变频电能质量分析仪 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113834981A CN113834981A CN202110724306.1A CN202110724306A CN113834981A CN 113834981 A CN113834981 A CN 113834981A CN 202110724306 A CN202110724306 A CN 202110724306A CN 113834981 A CN113834981 A CN 113834981A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- module
- voltage
- current
- sampling
- communication
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims abstract description 86
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims abstract description 78
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 63
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 25
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims abstract description 17
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 17
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims abstract description 17
- QVFWZNCVPCJQOP-UHFFFAOYSA-N chloralodol Chemical compound CC(O)(C)CC(C)OC(O)C(Cl)(Cl)Cl QVFWZNCVPCJQOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 16
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 15
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 15
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 15
- 230000009466 transformation Effects 0.000 claims description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 19
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 5
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 4
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 4
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 3
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 2
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 229920005994 diacetyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R15/00—Details of measuring arrangements of the types provided for in groups G01R17/00 - G01R29/00, G01R33/00 - G01R33/26 or G01R35/00
- G01R15/14—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks
- G01R15/18—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using inductive devices, e.g. transformers
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R21/00—Arrangements for measuring electric power or power factor
- G01R21/001—Measuring real or reactive component; Measuring apparent energy
- G01R21/002—Measuring real component
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R21/00—Arrangements for measuring electric power or power factor
- G01R21/001—Measuring real or reactive component; Measuring apparent energy
- G01R21/003—Measuring reactive component
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Remote Monitoring And Control Of Power-Distribution Networks (AREA)
Abstract
一种无线双芯变频电能质量分析仪,涉及电能质量分析仪技术领域,包括壳体和控制器,控制器设置于壳体的内部,壳体的顶部设置有进线端,底部设置有输出端,壳体的前侧设置有指示灯、天线接口和红外通信接口,控制器包括电源分配模块、电流电压计量采样模块、数据处理模块、微处理模块和通信模块,通过AD计量采样,DSP数据处理,ARM控制,采集分析电压范围0~600v,电流范围0~1000A,信号频率范围0~1000Hz的电能信息,准确度等级0.5S级,宽范围的电能信息采集可更全面的对电能质量进行分析,分析结果以LORA无线通信方式或者485通信的方式上传至上位机,解决了目前变频率电能信号无法准确采集、分析的难题,LORA无线通信方式拓宽了装置的适用工况。
Description
技术领域
本发明涉及电能质量分析仪技术领域,具体涉及一种无线双芯变频电能质量分析仪。
背景技术
随着科学技术和国民经济的快速,各种工业生产对电力系统电能质量的要求越来越高.。如果电能质量的各项指标偏离国家规定的水平,会给用电设备带来不同程度的危害。近几年来,智能电力电子设备和非线性负载的大量使用造成电能污染日趋严重,电能质量成为电力部门及其用户日益关注的问题。良好的电能质量,是电力系统经济、稳定、安全运行的必要条件,同时对国民经济总体效益、工业生产的可持续发展,具有重要的意义。
现有的产品,如上海宝钢安大公司的PQ116-2电能质量分析仪、上海安科瑞的ACR230ELH谐波分析仪、安徽振兴科技的电能量分析仪,主要是对国网工频信号(50Hz)的电压、电流、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数、谐波等参数进行测量分析。涉及变频率信号分析的产品,种类较少,并且存在分析参数不全、准确度等级低(1级)、安装不方便、数据监控不实时等问题。
发明内容
本发明实施例提供了一种无线双芯变频电能质量分析仪,采用DSP+ARM的双核硬件平台设计,该分析仪可采集分析电压范围0~600V,电流范围0~1000A,信号频率范围0~1000Hz的电能信息,准确度等级0.5S级,宽范围的电能信息采集更贴近现场的各种运行工况,可更全面的对电能质量进行分析。
一种无线双芯变频电能质量分析仪,包括壳体和控制器,所述控制器设置于所述壳体的内部;
所述壳体的顶部设置有进线端,所述壳体的底部设置有输出端,所述输出端包括485接口和测量接口,所述壳体的前侧设置有指示灯、天线接口和红外通信接口;
所述控制器包括电源分配模块、电流电压计量采样模块、数据处理模块、微处理模块和通信模块,所述电源分配模块的输入端与所述进线端连接并外接供电电源,所述电源分配模块的输出端分为两路,其中一路分别与所述电流电压计量采样模块、数据处理模块、微处理模块和通信接口电性连接,另一路为运放提供负电源,所述电流电压计量采样模块的输入端与所述进线端连接并接入输入电压,所述电流电压计量采样模块的输出端与所述数据处理模块的输入端电性连接,所述数据处理模块的输出端与所述微处理模块的输入端电性连接,所述微处理模块的输出端与所述通信接口的输入端电性连接。
作为本发明的一种优选技术方案,所述电源分配模块包括反激式开关模块和电源变换模块,所述反激式开关模块的输出端与所述电源变换模块的输入端电性连接。
作为本发明的一种优选技术方案,所述反激式开关模块包括保护模块、高频变压耦合模块、直流电源输出模块和监测电路模块,所述保护模块设置于所述高频变压耦合模块的前端,所述高频变压耦合模块包括两组初级线圈和次级线圈,次级线圈的其中一组与所述直流电源输出模块电性连接,所述监测电路模块包括开关电源芯片和反馈电路。
作为本发明的一种优选技术方案,所述电流电压计量采样模块包括2.4M电阻串、电流型电压互感器、采样电阻和增益放大器,输入电压信号经过所述2.4M电阻串后进入所述电流型电压互感器,所述电流型电压互感器的输出端经过所述采样电阻后再由所述增益放大器放大100倍后输入至所述电流电压计量采样模块的芯片电压采样管脚上,输入电流信号经过所述电流型电压互感器后由所述增益放大器放大6.2倍后输入至所述电流电压计量采样模块的芯片电流采样管脚上。
作为本发明的一种优选技术方案,所述通信模块包括RS485通信模块、LORA无线通信模块和红外通信模块,所述RS485通信模块与所述485接口电性连接,所述LORA无线通信模块与所述天线接口电性连接,所述红外通信模块与所述红外通信接口电性连接。
作为本发明的一种优选技术方案,所述RS485通信模块和所述LORA无线通信模块默认通信速率为2400bit/s,所述红外通信模块默认通信速率为1200bit/s,接口通信遵循DL/T 645-2007协议。
作为本发明的一种优选技术方案,所述测量接口外接专用测量仪器,测量分析电能质量的有功功率和无功功率参数。
作为本发明的一种优选技术方案,所述微处理模块的输入端接入用户指令,其输出端对应接入所述通信模块中的一组通信模块上传监测分析数据,所述微处理模块为ARM处理器,芯片型号为STM32F103RCT6。
作为本发明的一种优选技术方案,所述电流电压计量采样模块为AD采样,具有8组采样通道,核心芯片型号为ADC7606B。
作为本发明的一种优选技术方案,所述数据处理模块与所述电流电压计量采样模块采用SPI并行数据线连接,所述数据处理模块为DSP处理,芯片型号为STM32F429VET6。
相对于现有技术,本发明的有益效果是:
(1)通过AD采样,DSP数据处理,ARM控制,实现对高电压、大电流、变频率信号(0~1000Hz)的电能质量分析,且准确度等级为0.5S级,解决了目前变频率电能信号无法准确采集、分析的难题;
(2)采用LORA无线通信方式或者485通信的方式上传至上位机,进行数据监控和分析,现场无需布线,LORA无线通信方式拓宽了分析仪的适用工况;
(3)AD采样部分与DSP数据处理模块采用并行数据传输,与传统分析仪相比传输速率提高16倍。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述,并且,部分地从说明书中变得显而易见,或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
下面通过附图和实施例,对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与本发明的实施例一起用于解释本发明,并不构成对本发明的限制。在附图中:
图1为本发明实施例公开的一种无线双芯变频电能质量分析仪的结构示意图;
图2为本发明实施例公开的一种无线双芯变频电能质量分析仪的通信连接图;
图3为本发明实施例公开的电源分配模块的电路图;
图4为本发明实施例公开的电源分配模块输出支路的电路图;
图5为本发明实施例公开的电流电压计量采样模块的电路图;
图6为本发明实施例公开的8组采样通道的电路图;
图7为本发明实施例公开的电流电压输入的电路图;
图8为本发明实施例公开的数据处理模块的电路图1;
图9为本发明实施例公开的数据处理模块的电路图2;
图10为本发明实施例公开的数据处理模块的电路图3;
图11为本发明实施例公开的数据处理模块的电路图4;
图12为本发明实施例公开的数据处理模块的电路图5;
图13为本发明实施例公开的数据处理模块的电路图6;
图14为本发明实施例公开的微处理模块的电路图1;
图15为本发明实施例公开的微处理模块的电路图2;
图16为本发明实施例公开的微处理模块的电路图3;
图17为本发明实施例公开的LORA无线通信模块的电路图;
图18为本发明实施例公开的RS485通信模块的电路图;
图19为本发明实施例公开的红外通信模块的电路图;
附图标记:100-壳体;101-进线端;102-输出端;1021-485接口;1022-测量接口;103-指示灯;104-天线接口;105-红外通信接口;200-控制器;201-电源分配模块;2011-反激式开关电源模块;20111-保护模块;20112-高频变压耦合模块;20113-直流电源输出模块;20114-监测电路模块;2012-电源变换模块;202-电流电压计量采样模块;2021-2.4M电阻串;2022-电流型电压传感器;2023-采样电阻;2024-增益放大器;203-数据处理模块;204-微处理模块;205-通信模块;2051-RS485通信模块;2052-LORA无线通信模块;2053-红外通信模块。
具体实施例
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施方式中的附图,对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施方式是本发明一部分实施方式,而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式,都属于本发明保护的范围。
因此,以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围,而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式,都属于本发明保护的范围。
应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。
实施例
参照附图1~19所示,本发明提供一种技术方案:一种无线双芯变频电能质量分析仪,包括壳体100和控制器200,控制器200设置于壳体100的内部。
参照附图1所示,壳体100的顶部设置有进线端101,壳体100的底部设置有输出端102,输出端102包括485接口1021和测量接口1022,壳体100的前侧设置有指示灯103、天线接口104和红外通信接口105。
在本实施例中,壳体100用于安装控制器200,并通过壳体100上设置的进线端101接入检测电线,输入电流、电压信号,指示灯103便于观察输入电线和检测线路的运行情况。
参照附图2~19所示,控制器200包括电源分配模块201、电流电压计量采样模块202、数据处理模块203、微处理模块204和通信模块205,电源分配模块201的输入端与进线端101连接并外接供电电源,电源分配模块201的输出端分为两路,其中一路分别与电流电压计量采样模块202、数据处理模块203、微处理模块204和通信接口205电性连接,另一路为运放提供负电源,电流电压计量采样模块202的输入端与进线端101连接并接入输入电压,电流电压计量采样模块202的输出端与数据处理模块203的输入端电性连接,数据处理模块203的输出端与微处理模块204的输入端电性连接,微处理模块204的输出端与通信接口205的输入端电性连接。
在本实施例中,由于分析仪测试高压交流信号,而各模块均需在直流电环境下工作,且工作电压各不相同,故电源分配模块201将AC220V供电电源分配为不同电压的工作电源并输送至各模块,电流电压计量采样模块202采集电能参数后,进入数据处理模块203,经过FFT和小波变换提取变频率信号的静态参数和动态参数,如电压、电流、功率、99次谐波,进行电能质量的分析,数据处理模块203将数据采集计算之后,将各项采集数据和分析结果发送给微处理模块204,微处理模块204通过通信接口205上传数据,实现电能质量的监控。
本发明实施例还通过以下技术方案进行实现。
在本发明的实施例中,电源分配模块201包括反激式开关模块2011和电源变换模块2012,反激式开关模块2011的输出端与电源变换模块2012的输入端电性连接,AC220V供电电源通过反激式开关模块2011输出为5V直流电压,5V直流电压后级分为两条支路,支路一经电源变换模块2012中LM1117-33芯片输出为3.3V直流电压,给电流电压计量采样模块202、数据处理模块203、微处理模块204和通信接口205提高工作电源,支路二经电源变换模块2012中K7805-500R2芯片输出负5V的直流电压,为运放提供负电源。
在本发明的实施例中,反激式开关模块2011包括保护模块20111、高频变压耦合模块20112、直流电源输出模块20113和监测电路模块20114,保护模块20111设置于高频变压耦合模块20112的前端,由C1、R83、R84、R85组成,当输入电压为高压时,R85的分压增大,开关电源芯片HF920GS-Z(U2)的引脚5检测到电压高于某值后,关断芯片,不再输出,保护后级电路,高频变压耦合模块20112包括两组初级线圈和次级线圈,用于降压隔离,次级线圈的其中一组与直流电源输出模块20113电性连接,直流电源输出模块20113由D2和用于断电时释放瞬间高压的释放电路组成,断电时,D2处于截止状态,释放电路中的C10通过电感LX5、电阻R96,持续为后级输出5V直流电压,监测电路模块20114包括开关电源芯片和反馈电路,开关电源芯片HF920GS-Z(U2)的6引脚为反馈引脚,14引脚为输出引脚。反馈电路选择TL431作为基准和反馈放大器,输出电压产生偏差时,光耦op1导通,开关电源芯片HF920GS-Z(U2)引脚6的电流发生变化,进而影响引脚14的电压输出。
在本发明的实施例中,电流电压计量采样模块202包括2.4M电阻串2021、电流型电压互感器2022、采样电阻2023和增益放大器2024,输入电压信号经过2.4M电阻串2021后进入电流型电压互感器2022,电流型电压互感器2022的输出端经过采样电阻2023后再由增益放大器2024放大100倍后输入至电流电压计量采样模块202的芯片电压采样管脚上,输入电流信号经过电流型电压互感器2022后由增益放大器2024放大6.2倍后输入至电流电压计量采样模块202的芯片电流采样管脚上。
在本发明的实施例中,通信模块205包括RS485通信模块2051、LORA无线通信模块2052和红外通信模块2053,RS485通信模块2051与485接口1021电性连接,LORA无线通信模块2052与天线接口104电性连接,红外通信模块2053与红外通信接口105电性连接,RS485通信模块2051考虑高压防护和正向驱动能力,RS485通信电路的上下拉电阻(R2\R23)采用20KΩ电阻设计,在具备驱动能力的同时,具有较低的功耗,TVS管(SMBJ8.5CA)的设计用来保护差模浪涌电压,电压钳位在6.8V,避免电路过压损坏,LORA无线通信模块2052采用ZM470SX-M模块,可传输距离1000米,红外通信模块2053采用合理阻值的设计,红外传输距离可达5米。
在本发明的实施例中,RS485通信模块2051和LORA无线通信模块2052默认通信速率为2400bit/s,红外通信模块2053默认通信速率为1200bit/s,接口通信遵循DL/T 645-2007协议,通信速率标准速率配置有1200bit/s、2400bit/s、4800bit/s、9600bit/s、19200bit/s可选。
在本发明的实施例中,测量接口1022外接专用测量仪器,测量分析电能质量的有功功率和无功功率参数,为分析仪提供更广泛的使用功能。
在本发明的实施例中,微处理模块204的输入端接入用户指令,其输出端对应接入通信模块205中的一组通信模块上传监测分析数据,所述微处理模块204为ARM处理器,芯片型号为STM32F103RCT6,此芯片为Cortex-M3内核,内置浮点运算单元(FPU),工作电压范围2.0V~3.6V,通过内置的电压调节器提供所需的1.8V电源,最大工作频率168MHz,内置64K字节的静态SRAM,内置512K字节闪存存储器,采用无源32.768Hz外置晶体振荡器,倍频后为MCU提供工作时钟,微处理模块204外挂两个512KB的EEPROM,1个EEPROM用于存储8路计量相关参数,包括校表数据等;另1个EEPROM用于存储各类电能量数据,备份的电能量数据。
在本发明的实施例中,电流电压计量采样模块202为AD采样,具有8组采样通道,核心芯片型号为ADC7606B,常规所用的计量芯片每秒采样点数为128k,对于1000Hz的高频信号,计量芯片无法正确的计量,而ADC7606B芯片是一款16位,同步采样、模数转换数据采集系统,每秒采样点数为800k,相当于采样频率为50KHz,满足高频信号的计量采集,ADC7606B芯片将采样信号转换为一组占空比与信号值相关的码流,将码流通过并行数据总线发送至数据处理模块203进行处理。
在本发明的实施例中,数据处理模块203与电流电压计量采样模块202采用SPI并行数据线连接,SPI并行数据传输相对于串行数据传输,传输速率提高16倍,提高了数据处理模块203的处理速度,数据处理模块203为DSP处理,芯片型号为STM32F429VET6,高性能的ARM Cortex-M4 32位RISC内核,主频可达180MHz,Cortex-M4内核带有单精度浮点运算单元,支持所有ARM单精度数据处理指令和数据类型,具有一组DSP指令和提高应用安全性的一个存储器保护单元(MPU),集成高速嵌入式存储器和高达4K字节的后备SRAM,以及大量增强型I/O与外设,带有3个12位ADC,2个DAC,1个低功耗RTC,12个通用16位定时器、2个32位定时器。
具体的,该一种无线双芯变频电能质量分析仪的工作原理:将检测线路接入壳体100顶部的进线端101上,并接入AC220V供电电源,通过指示灯103判断线路接通和检测分析运行状态,供电电源首先经过反激式开关电源模块2011,监测电路模块20114中开关电源芯片HF920GS-Z(U2)处于导通状态,高频变压耦合模块20112的初级线圈电压极性上正下负,次级线圈感应的电压极性上负下正,直流电源输出模块20113中二极管D2被关断,电压加在高频变压耦合模块20112的初级线圈上,线圈中的电流线性增大,由于D2截止,阻断了输出负载电流对高频变压耦合模块20112的影响,因此,这个阶段,高频变压耦合模块20112的储能随着输入电流的增加而变大,而输出电容C10提供输出5V直流电压,监测电路模块20114中开关电源芯片HF920GS-Z(U2)处于关断状态,高频变压耦合模块20112的输入电流消失,但因初级线圈电感的存在,初级线圈的电流无法突变,依旧保持原方向,导致开关电源芯片HF920GS-Z(U2)中集成的MOS管的漏极输出电容被快速充电,和等效电感产生高频震荡,在MOS管漏极产生一个尖峰电压,使得初级线圈的电压极性突变为上负下正,从而,次级线圈感应为上正下负,直流电源输出模块20113中二极管D2导通,初级线圈电感存储的能量向负载传递释放,5V直流电压后级有两条支路,支路一中5V直流电压经电源变换模块中LM1117-33芯片输出3.3V直流电压,给电流电压计量采样模块202芯片AD7606B、数据处理模块203芯片STM32F429VET6、微处理模块204芯片STM32F103RCT6和RS485通信模块2051芯片BL3085A提供工作电源;支路二中5V直流电压经电源变换模块中K7805-500R2芯片输出负5V的直流电压,为运放提供负电源,电流电压计量采样模块202接通电源后,进行电压、电流采样,电压采样过程为A路电压经过2.4M电阻串2021(R3~R8)后进入电流型电压互感器2022中PT1的输入端,PT1额定输入2mA,额定输出2mA,线性范围0~1000V,线性度≤0.2%,在输出端感应出同等电流,经100Ω采样电阻2023(R17)后进入增益放大器2024(LM2902U8),信号放大100倍后进入电流电压计量采样模块202的芯片ADC7606B的A路电压采样引脚,同理,C路电压经过2.4M电阻串2021(R10~R15)后进入电流型电压互感器2022中PT2的输入端,PT2额定输入2mA,额定输出2mA,线性范围0~1000V,线性度≤0.2%,在输出端感应出同等电流,经100Ω采样电阻2023(R18)后进入增益放大器2024(LM2902U8),信号放大100倍进入电流电压计量采样模块202的芯片ADC7606B的B路电压采样引脚,电流采样兼容电流型电压互感器2022采样或者罗氏线圈进行电流采样,若采用电流型电压互感器2022,此时输出的是电流信号,此信号经5.1Ω采样电阻2023,进入增益放大器2024(LM2902U7)进行信号放大6.2倍后输入到电压计量采样模块202的芯片ADC7606B的电流采样引脚,若采用罗氏线圈,此时输出的是电压信号,此信号进入增益放大器2024(LM2902U7)进行信号放大6.2倍输入到电压计量采样模块202的芯片ADC7606B的电流采样引脚,电压计量采样模块202的芯片ADC7606B完成采样后,进入数据处理模块203的芯片STM32F429VET6上,经过FFT和小波变换提取变频率信号的静态参数和动态参数,如电压、电流、功率、99次谐波,进行电能质量的分析,数据处理模块203的芯片STM32F429VET6将数据采集计算之后,将各项采集数据和分析结果发送给微处理模块204的芯片STM32F103RCT6上,微处理模块204接收用户指令后,根据用户需求通过通信接口上传数据,实现电能质量的监控。
以上仅为本发明的优选实施方式而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种无线双芯变频电能质量分析仪,其特征在于,包括壳体(100)和控制器(200),所述控制器(200)设置于所述壳体(100)的内部;
所述壳体(100)的顶部设置有进线端(101),所述壳体(100)的底部设置有输出端(102),所述输出端(102)包括485接口(1021)和测量接口(1022),所述壳体(100)的前侧设置有指示灯(103)、天线接口(104)和红外通信接口(105);
所述控制器(200)包括电源分配模块(201)、电流电压计量采样模块(202)、数据处理模块(203)、微处理模块(204)和通信模块(205),所述电源分配模块(201)的输入端与所述进线端(101)连接并外接供电电源,所述电源分配模块(201)的输出端分为两路,其中一路分别与所述电流电压计量采样模块(202)、数据处理模块(203)、微处理模块(204)和通信接口(205)电性连接,另一路为运放提供负电源,所述电流电压计量采样模块(202)的输入端与所述进线端(101)连接并接入输入电压,所述电流电压计量采样模块(202)的输出端与所述数据处理模块(203)的输入端电性连接,所述数据处理模块(203)的输出端与所述微处理模块(204)的输入端电性连接,所述微处理模块(204)的输出端与所述通信接口(205)的输入端电性连接。
2.如权利要求1所述的一种无线双芯变频电能质量分析仪,其特征在于,所述电源分配模块(201)包括反激式开关模块(2011)和电源变换模块(2012),所述反激式开关模块(2011)的输出端与所述电源变换模块(2012)的输入端电性连接。
3.如权利要求2所述的一种无线双芯变频电能质量分析仪,其特征在于,所述反激式开关模块(2011)包括保护模块(20111)、高频变压耦合模块(20112)、直流电源输出模块(20113)和监测电路模块(20114),所述保护模块(20111)设置于所述高频变压耦合模块(20112)的前端,所述高频变压耦合模块(20112)包括两组初级线圈和次级线圈,次级线圈的其中一组与所述直流电源输出模块(20113)电性连接,所述监测电路模块(20114)包括开关电源芯片和反馈电路。
4.如权利要求1所述的一种无线双芯变频电能质量分析仪,其特征在于,所述电流电压计量采样模块(202)包括2.4M电阻串(2021)、电流型电压互感器(2022)、采样电阻(2023)和增益放大器(2024),输入电压信号经过所述2.4M电阻串(2021)后进入所述电流型电压互感器(2022),所述电流型电压互感器(2022)的输出端经过所述采样电阻(2023)后再由所述增益放大器(2024)放大100倍后输入至所述电流电压计量采样模块(202)的芯片电压采样管脚上,输入电流信号经过所述电流型电压互感器(2022)后由所述增益放大器(2024)放大6.2倍后输入至所述电流电压计量采样模块(202)的芯片电流采样管脚上。
5.如权利要求1所述的一种无线双芯变频电能质量分析仪,其特征在于,所述通信模块(205)包括RS485通信模块(2051)、LORA无线通信模块(2052)和红外通信模块(2053),所述RS485通信模块(2051)与所述485接口(1021)电性连接,所述LORA无线通信模块(2052)与所述天线接口(104)电性连接,所述红外通信模块(2053)与所述红外通信接口(105)电性连接。
6.如权利要求5所述的一种无线双芯变频电能质量分析仪,其特征在于,所述RS485通信模块(2051)和所述LORA无线通信模块(2052)默认通信速率为2400bit/s,所述红外通信模块(2053)默认通信速率为1200bit/s,接口通信遵循DL/T 645-2007协议。
7.如权利要求1所述的一种无线双芯变频电能质量分析仪,其特征在于,所述测量接口(1022)外接专用测量仪器,测量分析电能质量的有功功率和无功功率参数。
8.如权利要求1所述的一种无线双芯变频电能质量分析仪,其特征在于,所述微处理模块(204)的输入端接入用户指令,其输出端对应接入所述通信模块(205)中的一组通信模块上传监测分析数据,所述微处理模块(204)为ARM处理器,芯片型号为STM32F103RCT6。
9.如权利要求1所述的一种无线双芯变频电能质量分析仪,其特征在于,所述电流电压计量采样模块(202)为AD采样,具有8组采样通道,核心芯片型号为ADC7606B。
10.如权利要求1所述的一种无线双芯变频电能质量分析仪,其特征在于,所述数据处理模块(203)与所述电流电压计量采样模块(202)采用SPI并行数据线连接,所述数据处理模块(203)为DSP处理,芯片型号为STM32F429VET6。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202110724306.1A CN113834981A (zh) | 2021-06-29 | 2021-06-29 | 一种无线双芯变频电能质量分析仪 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202110724306.1A CN113834981A (zh) | 2021-06-29 | 2021-06-29 | 一种无线双芯变频电能质量分析仪 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN113834981A true CN113834981A (zh) | 2021-12-24 |
Family
ID=78962807
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202110724306.1A Pending CN113834981A (zh) | 2021-06-29 | 2021-06-29 | 一种无线双芯变频电能质量分析仪 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN113834981A (zh) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103840670A (zh) * | 2013-01-04 | 2014-06-04 | 李珏莹 | 一种节能型高频开关电源 |
CN208607295U (zh) * | 2018-08-01 | 2019-03-15 | 许昌许继低压电器有限公司 | 一种多功能配电综合监控仪 |
CN209372996U (zh) * | 2018-11-30 | 2019-09-10 | 中国矿业大学 | 一种便携式无线电能质量分析仪 |
KR20210063505A (ko) * | 2019-11-22 | 2021-06-02 | 한국전자기술연구원 | 직류배전망에서 전력품질 계측을 위한 장치 및 이를 위한 방법 |
CN215493887U (zh) * | 2021-06-29 | 2022-01-11 | 青岛英利达新能源有限公司 | 一种无线双芯变频电能质量分析仪 |
-
2021
- 2021-06-29 CN CN202110724306.1A patent/CN113834981A/zh active Pending
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103840670A (zh) * | 2013-01-04 | 2014-06-04 | 李珏莹 | 一种节能型高频开关电源 |
CN208607295U (zh) * | 2018-08-01 | 2019-03-15 | 许昌许继低压电器有限公司 | 一种多功能配电综合监控仪 |
CN209372996U (zh) * | 2018-11-30 | 2019-09-10 | 中国矿业大学 | 一种便携式无线电能质量分析仪 |
KR20210063505A (ko) * | 2019-11-22 | 2021-06-02 | 한국전자기술연구원 | 직류배전망에서 전력품질 계측을 위한 장치 및 이를 위한 방법 |
CN215493887U (zh) * | 2021-06-29 | 2022-01-11 | 青岛英利达新能源有限公司 | 一种无线双芯变频电能质量分析仪 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN108988509A (zh) | 环境射频能量收集管理与无线环境参数采集装置及方法 | |
CN102841234A (zh) | 无间隙金属氧化物避雷器无残压监测装置及测量方法 | |
CN202383263U (zh) | 一种直流系统蓄电池性能的在线监测装置 | |
CN203405518U (zh) | 用于智能变压器的数据采集传感器系统 | |
CN215493887U (zh) | 一种无线双芯变频电能质量分析仪 | |
CN111896835A (zh) | 一种基于ct取电线圈的检测装置 | |
CN209070006U (zh) | 一种电流传感器 | |
CN108896952A (zh) | 电网异常模拟测试系统及其测试方法 | |
CN113834981A (zh) | 一种无线双芯变频电能质量分析仪 | |
CN104198804A (zh) | 基于无线技术的智能电流数据采集方法及装置 | |
CN207817064U (zh) | 一种单相用电器分析监测装置 | |
CN207096321U (zh) | 新型供电采样电路及其低压断路器 | |
CN203365573U (zh) | 用于智能电网的电力参数监测装置 | |
CN203573477U (zh) | 一种粮食烘干设备效能无线监测数据收发装置 | |
CN203133201U (zh) | 用于储能并网系统的一体化量测装置 | |
CN212622879U (zh) | 一种基于ct取电线圈的检测装置 | |
CN205539304U (zh) | 一种光纤复合架空地线监测终端及系统 | |
CN211236187U (zh) | 一种非接触式无线钳形避雷器带电检测装置 | |
CN211348602U (zh) | 一种ct极性检测仪 | |
CN203455024U (zh) | 一种开关柜安全运行预警装置 | |
CN208924252U (zh) | 一种嵌入式微波能量检测系统 | |
CN205720450U (zh) | 一种接地电阻在线检测仪 | |
CN109884575A (zh) | 一种单相用电器分析监测系统 | |
CN206161041U (zh) | 一种基于蓝牙技术的局域工业环境气体监测节点 | |
CN218383013U (zh) | 一种一体式高频电流智能传感器 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination |