CN202975110U - 一种电参数测量模块 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开并提供了一种电参数测量模块，它包括中央处理模块（1）、高速模数转换模块（2）、指示灯阵列（3）、通讯模块（4）、电源模块（5）、信号调理模块（6）、交流电压采集模块（7）和交流电流采样模块（8）,中央处理模块（1）采用均方根方法计算真有效值，用快速傅立叶变换FFT算法计算基波值和各次谐波值，计算出相电压、相电流、相有功功率、相无功功率、功率因数、频率、相电度量以及总功、总电量，高速模数转换模块（2）为双路高速同步模拟数字转换模块，因此测量精度高，可以实时提供各种类型的电参数，并具有通讯模块，因此可以轻松实现在线实时监测。本实用新型广泛应用于电力系统的电能质量监测领域。
Description
技术领域
本实用新型涉及电力系统用户端的一种电参数测量模块，尤其涉及一种低压三相交流电电参数测量模块。
背景技术
随着经济的飞速发展，能源紧张、环境恶化已受到全球的密切关注，能源是发展国民经济的重要基础，为了响应国家号召，走可持续发展的道路，节能降耗是首要任务。其中，电能在所有能源中消耗量比较大，对电能的统一管理显得尤为重要。只有对电能进行准确可靠的计量，才能从真正意义上节约电能。因此需要在用电单位内部各个用电关键点分别安装一套能够持续、准确、可靠监测电参数的装置。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供用于用电单位内部用电关键点的一种长时间连续的、实时在线的、具有多样、全面的电参数测量模块。
本实用新型所采用的技术方案是：本实用新型包括中央处理模块、高速模数转换模块、指示灯阵列、通讯模块、电源模块、信号调理模块、交流电压采集模块和交流电流采样模块, 所述中央处理模块连接所述高速模数转换模块、指示灯阵列、通讯模块，所述高速模数转换模块连接信号调理模块，所述信号调理模块连接交流电压采集模块和交流电流采样模块,所述电源模块连接上述各模块电路并提供工作电源。
所述高速模数转换模块为双路高速同步模拟数字转换模块，它包括电压基准芯片、一个双路AD转换芯片，所述高速模数转换模块将模拟小信号转换为数字量。
所述信号调理模块包括二阶低通滤波电路、运算放大器和反馈电阻网络，将所述交流电压采集模块输出的微信号过滤掉高周波干扰信号，并转换为适合ADC测量范围的小电压信号，然后送至所述高速模数转换模块中双路同步高速模数转换器。
所述交流电压采集模块包括分压电阻网络和限幅元件，分压电阻网络将大电压信号转为微信号，限幅元件避免瞬时过电压时输出过大信号，保护后级电路的安全，所述交流电压采集模块包括微型精密电流互感器和采样电阻，将大电流信号隔离转换为微信号，送至信号调理模块。
所述指示灯阵列采用三个发光二极管和三个限流电阻，用于分别指示电源正常、通信正常、数据正常，实现内部信号显示。
所述通讯模块用于连接远程监控中心，它将通讯总线的信号隔离，再进行电平转换后将信号送至所述中央处理模块，实现电能质量在线监测装置与远程监控中心的双向数据交换。
电源模块将外部220V交直流电源转换为5V、3.3V电压，提供给所述电参数测量模块中各模块工作之用。
本实用新型的有益效果是：由于本实用新型包括中央处理模块、高速模数转换模块、指示灯阵列、通讯模块、电源模块、信号调理模块、交流电压采集模块和交流电流采样模块, 所述中央处理模块连接所述高速模数转换模块、指示灯阵列、通讯模块，所述高速模数转换模块连接信号调理模块，所述信号调理模块连接交流电压采集模块和交流电流采样模块,所述电源模块连接上述各模块电路提供工作电源；所述中央处理模块采用均方根方法计算真有效值，用快速傅立叶变换FFT算法计算基波值和各次谐波值，用积分法累计电能量，包括计算出相电压、相电流、相有功功率，相无功功率，功率因数，频率，相电度量及总功、总电量；所述高速模数转换模块为双路高速同步模拟数字转换模块，它包括电压基准芯片、一个双路AD转换芯片，所述高速模数转换模块将模拟小信号转换为数字量，由于采用了双路同步模数转换器，同相的电流、电压可以同步采样，保证了转换的电流、电压数字量无相位差；所述信号调理模块包括二阶低通滤波电路、运算放大器和反馈电阻网络，将所述交流电压采集模块输出的微信号过滤掉高周波干扰信号，并转换为适合ADC测量范围的小电压信号，然后送至所述高速模数转换模块中双路同步高速模数转换器；所述交流电压采集模块包括分压电阻网络和限幅元件，分压电阻网络将大电压信号转为微信号，限幅元件避免瞬时过电压时输出过大信号，保护后级电路的安全，所述交流电压采集模块包括微型精密电流互感器和采样电阻，将大电流信号隔离转换为微信号，送至信号调理模块；所述指示灯阵列采用三个发光二极管和三个限流电阻，可以分别指示电源正常、通信正常、数据正常，实现内部信号显示；所述通讯模块用于连接远程监控中心，它将通讯总线的信号隔离，再进行电平转换后将信号送至所述中央处理模块，实现电能质量在线监测装置与远程监控中心的双向数据交换；电源模块将外部220V交直流电源转换为5V、3.3V电压，提供给所述电参数测量模块中各模块工作之用。所以本实用新型是一种长时间连续的、实时在线的、具有多样、全面的电参数测量模块。由于采用了高速同步模数转换模块采集数据，并采用了改良的快速傅立叶变换（FFT）软件算法，因此测量精度高，可以实时提供各种类型的电参数，可以实现很高的性价比；并具有通讯模块，因此可以轻松实现在线实时监测。
附图说明
图1是本实用新型的结构框图。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型包括中央处理模块1、高速模数转换模块2、指示灯阵列3、通讯模块4、电源模块5、信号调理模块6、交流电压采集模块7和交流电流采样模块8, 所述中央处理模块1连接所述高速模数转换模块2、指示灯阵列3、通讯模块4，所述高速模数转换模块连接信号调理模块6，所述信号调理模块6连接交流电压采集模块7和交流电流采样模块8,所述电源模块5连接上述各模块电路并提供工作电源。
所述中央处理模块1采用均方根方法计算真有效值，用快速傅立叶变换FFT算法计算基波值和各次谐波值，用积分法累计电能量，包括计算出相电压、相电流、相有功功率，相无功功率，功率因数，频率，相电度量及总功、总电量。
所述高速模数转换模块2为双路高速同步模拟数字转换模块，它包括电压基准芯片、一个双路AD转换芯片，所述高速模数转换模块2将模拟小信号转换为数字量，由于采用了双路同步模数转换器，同相的电流、电压可以同步采样，保证了转换的电流、电压数字量无相位差。
所述信号调理模块6包括二阶低通滤波电路、运算放大器和反馈电阻网络，将所述交流电压采集模块7输出的微信号过滤掉高周波干扰信号，并转换为适合ADC测量范围的小电压信号，然后送至所述高速模数转换模块2中双路同步高速模数转换器。
所述交流电压采集模块7包括分压电阻网络和限幅元件，分压电阻网络将大电压信号转为微信号，限幅元件避免瞬时过电压时输出过大信号，保护后级电路的安全，所述交流电压采集模块7包括微型精密电流互感器和采样电阻，将大电流信号隔离转换为微信号，送至信号调理模块6。
所述指示灯阵列3采用三个发光二极管和三个限流电阻，可以分别指示电源正常、通信正常、数据正常，实现内部信号显示。
所述通讯模块4用于连接远程监控中心，它将通讯总线的信号隔离，再进行电平转换后将信号送至所述中央处理模块1，实现电能质量在线监测装置与远程监控中心的双向数据交换。
电源模块5将外部220V交直流电源转换为5V、3.3V电压，提供给所述电参数测量模块中各模块工作之用。
本实施例中包括交流电压采样模块、交流电流采样模块、信号调理模块、双路高速同步模拟数字转换模块、通信模块、指示灯阵列、中央处理模块、电源模块,所述中央处理模块包含双路同步模数转换器，所述交流电采样模块包括分压电阻网络和限幅保护电路,所述分压电阻取得很小的比例电压后送至所述信号调理模块，所述交流电流模块包括微型精密电流互感器、采样电阻和限幅保护电路，所述微型精密电流互感器将大电流信号隔离变换为小信号后送到所述信号调理模块，所述信号调理模块包括二阶低通滤波电路，所述二阶低通滤波电路将高次谐波及无用的杂波信号滤除，然后送到所述高速同步模拟数字转换模块，经过所述高速同步模拟数字转换器转换为数字信号量，然后送至所述中央处理模块处理。所述中央处理模块采用均方根方法计算真有效值，用快速傅立叶变换（FFT）算法计算基波值和各次谐波值，用积分法累计电能量。所述分压电阻网络对交流电压取样成小电压信号，所述微型精密电流互感器将大电流隔离转换成小电压信号，再通过所述信号调理模块的二阶低通滤波电路将高次谐波及无用的杂波信号滤除，再通过所述高速同步模拟数字转换模块完成交流量采集，采集的数据被送到所述中央处理模块处理，所述中央处理模块采用改良的高速傅立叶变换（FFT）算法计算出各种电参数，包括电压、电流、有功功率、无功功率，并提供常规三相电压、电流真有效值，各相有功功率、无功功率、视在功率、功率因数，三相总有功功率、无功功率、视在功率、功率因数，四象限电度量等电气参量。所有的电气量参数可以通过所述通信模块，通过所述通讯模块提供给远程监控中心调取。本实用新型中，由于采用了高速同步模数转换模块采集数据，并采用了改良的快速傅立叶变换（FFT）软件算法，因此测量精度高，可以实时提供各种类型的电参数，可以实现很高的性价比；并具有通讯模块，因此可以轻松实现在线实时监测。
本实用新型可广泛应用于电力系统的电能质量监测领域。
Claims (7)
1.一种电参数测量模块，其特征在于：包括中央处理模块（1）、高速模数转换模块（2）、指示灯阵列（3）、通讯模块（4）、电源模块（5）、信号调理模块（6）、交流电压采集模块（7）和交流电流采样模块（8）, 所述中央处理模块（1）连接所述高速模数转换模块（2）、指示灯阵列（3）以及通讯模块（4），所述高速模数转换模块（2）连接信号调理模块（6），所述信号调理模块（6）连接交流电压采集模块（7）和交流电流采样模块（8）,所述电源模块（5）连接上述各模块电路并提供工作电源。
2.根据权利要求1所述的电参数测量模块，其特征在于：所述高速模数转换模块（2）为双路高速同步模拟数字转换模块，它包括电压基准芯片、一个双路AD转换芯片，所述高速模数转换模块（2）将模拟小信号转换为数字量。
3.根据权利要求1所述的电参数测量模块，其特征在于：所述信号调理模块（6）包括二阶低通滤波电路、运算放大器和反馈电阻网络，将所述交流电压采集模块（7）输出的微信号过滤掉高周波干扰信号，并转换为适合ADC测量范围的小电压信号，然后送至所述高速模数转换模块（2）中双路同步高速模数转换器。
4.根据权利要求1所述的电参数测量模块，其特征在于：所述交流电压采集模块（7）包括分压电阻网络和限幅元件，分压电阻网络将大电压信号转为微信号，限幅元件避免瞬时过电压时输出过大信号，保护后级电路的安全，所述交流电压采集模块（7）包括微型精密电流互感器和采样电阻，将大电流信号隔离转换为微信号，送至信号调理模块（6）。
5.根据权利要求1所述的电参数测量模块，其特征在于：所述指示灯阵列（3）采用三个发光二极管和三个限流电阻，用于分别指示电源正常、通信正常、数据正常，实现内部信号显示。
6.根据权利要求1所述的电参数测量模块，其特征在于：所述通讯模块（4）用于连接远程监控中心，它将通讯总线的信号隔离，再进行电平转换后将信号送至所述中央处理模块（1），实现电能质量在线监测装置与远程监控中心的双向数据交换。
7.根据权利要求1所述的电参数测量模块，其特征在于：电源模块（5）将外部220V交直流电源转换为5V、3.3V电压，提供给所述电参数测量模块中各模块工作之用。
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