CN202693671U

CN202693671U - 电压质量监测分析仪

Info

Publication number: CN202693671U
Application number: CN 201220298420
Authority: CN
Inventors: 包依勤; 杨种学; 刘维周
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-06-21
Filing date: 2012-06-21
Publication date: 2013-01-23
Anticipated expiration: 2022-06-21

Abstract

本实用新型涉及电学分析仪表领域，公开了一种电压质量监测分析仪。本实用新型所述的电压质量监测分析仪，包括外壳和在所述外壳内部的电路板；所述电路板上设置有电流互感器电路模块、基准电压电路模块、运放电路模块、两级RC滤波模块、射极跟随电路模块和微处理器MCU；所述微处理器MCU设置有A/D模数转换单元；所述电流互感器电路模块、运放电路模块、两级RC滤波模块、射极跟随电路模块和A/D模数转换单元依次串联；所述基准电压电路模块与所述电流互感器电路模块相并联。本实用新型所述的电压质量监测分析仪，在不采用单独的模数转换器芯片的前提下，依然可以准确的测量电压和电压畸变率，分析电压质量，同时内部的电路结构得到了简化，成本得到了降低。

Description

电压质量监测分析仪

技术领域

本实用新型涉及电学分析仪表领域，尤其涉及一种电压质量监测分析仪。

背景技术

电压质量监测分析仪，是一种测量电压和电压畸变率、分析电压质量的仪表，能对读入的电压信号进行转换处理，在时钟的同步控制下，自动监测、统计和分析各项统计值并存储，供用户选择读出，同时可对多种电压信号进行采集、显示、分类统计，是电力系统监测、考核电网电压质量的必备工具之一。但是，现有的电压质量监测分析仪在测量电压时，是通过单独的模数转换器芯片采样后，再经过CPU处理完成的。所述电压质量监测分析仪采用模数转换器芯片对测量信号采样的成本高，同时外围电路庞大而复杂。

发明内容

本实用新型实施例的目的是：提供一种电压质量监测分析仪，在不采用单独的模数转换器芯片的前提下，依然可以准确的测量电压和电压畸变率，分析电压质量，同时内部的电路结构得到了简化，成本得到了降低。

本实用新型实施例提供的一种电压质量监测分析仪，包括外壳和在所述外壳内部的电路板；所述电路板上设置有电流互感器电路模块、基准电压电路模块、运放电路模块、两级RC滤波模块、射极跟随电路模块和微处理器MCU；所述微处理器MCU设置有A/D模数转换单元；所述电流互感器电路模块、运放电路模块、两级RC滤波模块、射极跟随电路模块和A/D模数转换单元依次串联；所述基准电压电路模块与所述电流互感器电路模块相并联。

可选的，在所述电流互感器电路模块的输入端连接有热敏电阻和压敏电阻。

可选的，所述电流互感器电路模块中的电流互感器的型号为SPT205。

可选的，所述运放电路模块中的运算放大器的型号为LM258。

可选的，所述射极跟随电路模块中的放大器的型号为LM258。

可选的，所述微处理器MCU的型号为LPC2136。

可选的，所述电路板上还设置有通信模块；所述通信模块与所述微处理器MCU电相连。

可选的，所述通信模块包括GPRS无线通信单元和RS485通信单元。

可选的，所述电路板上还设置有LCD数显模块；所述LCD数显模块与所述微处理器MCU电相连。

由上可见，应用本实用新型实施例的技术方案，通过带有A/D模数转换单元的微处理器MCU取代了现有电压质量监测分析仪中的模数转换器芯片以及复杂的外围电路，不仅可以准确的测量电压和电压畸变率，同时成本得到了降低，电路也得到了简化。首先通过电流互感器电路模块将测量的交流高压信号准变成电流信号，然后再在所述电流互感器电路模块的输出端并联两个电阻，将所述电流信号又变成电压信号。同时，在所述电流互感器电路模块上并联一个基准电压电路模块，实现电平抬升，保证所述电流互感器电路模块输出的电压相位为正向位。在所述电压信号上连接LM258运放电路模块，同时通过两电路进行同相比率放大，然后再接入两级RC滤波模块和LM258射极跟随电路，从而减低阻抗，也就减少了信号的失真，最后再接入到所述微处理器MCU的A/D模数转换单元，将输入的模拟电压信号转换成数字电压信号，最终实现了电压信号的实时采集，同时是微处理器MCU根据电压的实时采集的波形，通过傅里叶变换计算出电压畸变率。同时，所述LCD数显模块可以将电压信号和电压畸变率都显示出来，还通过所述GPRS无线通信或者RS485通信方式进行远程传输至控制管理中心，实现远程无线监控。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型的不当限定，在附图中：

图1为本实用新型实施例提供的一种电压质量监测分析仪的结构框图；

图2为本实用新型实施例提供的一种电压质量监测分析仪的电路原理图。

具体实施方式

下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本实用新型，在此本实用新型的示意性实施例以及说明用来解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。

实施例：

如图1所示，本实用新型所示的电压质量监测分析仪，包括外壳和电路板，所述电路板位于所述外壳内部。所述电路板上设置有电流互感器电路模块1、基准电压电路模块2、运放电路模块3、两级RC滤波模块4、射极跟随电路模块5和微处理器MUC6，所述微处理器MCU6设置有A/D模数转换单元61，所述电流互感器电路模块1、运放电路模块3、两级RC滤波模块4、射极跟随电路模块5和A/D模数转换单元61依次串联；所述基准电压电路模块2与所述电流互感器电路模块1相并联。所述电流互感器电路模块1将输入的交流模拟信号转换成微安级的电流信号；所述基准电压电路模块2是鉴于交流电的相位问题，实现电平抬升的同时，还保证输出的电压相位为正相位；所述运放电路模块3则将输入的电压信号进行同比放大；所述两级滤波模块4则将过滤掉系统中的干扰，提高采集的精度；所述射极跟随电路模块5是从基极输入信号，从射极输出信号，使得输入的高阻抗变成低阻抗的输出，同时输出的信号与输入的信号相位一致；所述A/D模数转换单元61则输入的模拟电压信号转换成数字电压信号，实现对电压信号的实时采集，并且传输至所述微处理器MCU6进行处理。

其中，所述电流互感器电路模块1中的电流互感器的型号为SPT205；所述运放电路模块中的放大器的型号为LM258，起到放大作用；所述射极跟随电路模块中的放大器的型号为LM258，起到射极跟随作用；所述微处理器MCU的型号为LPC2136，其通过引脚还连接有通信模块、LCD数显模块7和电源模块8；其中，所述通信模块包括GPRS无线通信单元9和RS485通信单元10。另外，在所述电流互感器电路模块1的输入端连接有热敏电阻和压敏电阻，主要对电路起到保护作用。

以上是对本实用新型所述的电压质量监测分析仪的结构说明，下面具体结合图2的电路图进行原理分析。

首先，可以看到电路中测量接口UL、UN，用来连接待测量电压的两端。UL串联有热敏电阻RA1，在UL和UN之间并联有压敏电阻RV1。所述热敏电阻RA1和所述压敏电阻RV1分别对整个电路起到保护作用。然后在电压UA端后串联一个电阻RM1进入电流互感器SPT205，使得接入的交流高压模拟信号UA转变成毫安级的交流电流信号。同时在所述电流互感器SPT205的输出端还并联有电阻R1和R3，其功能是将从所述电流互感器SPT205输出的电流信号转换为电压信号U1。考虑到交流电流信号的相位问题，则在所述电流互感器SPT205的两端并联一个基准电压VREF模块2，实现电平的提升，保证输出的电压相位U1为正向位。接着，在U1输出信号端连接运放电路模块3，其中放大器的型号标记为LM258_1，同时通过电阻R4、R5同相比例放大，放大系数A=（R4+R5）/R4，即输出电压信号U2=A*U1。接着在U2输出信号端连接有两级RC滤波电路4，将电路中的干扰信号过滤掉，提高了采集信号的精度。然后接入射极跟随电路模块5，其中放大器型号标记为LM258_2，使得输出电压信号U3=U2，目的在于降低了U2的输出阻抗，也就相应的减少了信号失真。最后，将U3信号接入到所述微处理器MUC6的A/D模数转换单元61的引脚，所述A/D模数转换单元61将U3模拟电压信号转换成电压数字信号，从而实现了电压信号的实时采集，同时将所述电压数字信号通过所述微处理器MCU6根据实时波形数值，通过傅里叶变换，最终计算出电压畸变率。

以上对本实用新型实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本实用新型实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims

1.一种电压质量监测分析仪，其特征在于：

包括外壳和在所述外壳内部的电路板；

所述电路板上设置有电流互感器电路模块、基准电压电路模块、运放电路模块、两级RC滤波模块、射极跟随电路模块和微处理器MCU；

所述微处理器MCU设置有A/D模数转换单元；

所述电流互感器电路模块、运放电路模块、两级RC滤波模块、射极跟随电路模块和A/D模数转换单元依次串联；

所述基准电压电路模块与所述电流互感器电路模块相并联。

2.根据权利要求1所述的电压质量监测分析仪，其特征在于：

在所述电流互感器电路模块的输入端连接有热敏电阻和压敏电阻。

3.根据权利要求1所述的电压质量监测分析仪，其特征在于：

所述电流互感器电路模块中的电流互感器的型号为SPT205。

4.根据权利要求1所述的电压质量监测分析仪，其特征在于：

所述运放电路模块中的放大器的型号为LM258。

5.根据权利要求1所述的电压质量监测分析仪，其特征在于：

所述射极跟随电路模块中的放大器的型号为LM258。

6.根据权利要求1所述的电压质量监测分析仪，其特征在于：

所述微处理器MCU的型号为LPC2136。

7.根据权利要求1所述的电压质量监测分析仪，其特征在于：

所述电路板上还设置有通信模块；

所述通信模块与所述微处理器MCU电相连。

8.根据权利要求7所述的电压质量监测分析仪，其特征在于：

所述通信模块包括GPRS无线通信单元和RS485通信单元。

9.根据权利要求1所述的电压质量监测分析仪，其特征在于：

所述电路板上还设置有LCD数显模块；

所述LCD数显模块与所述微处理器MCU电相连。