CN203178353U

CN203178353U - 应用于电力监测系统中的交流电采集电路

Info

Publication number: CN203178353U
Application number: CN 201220729458
Authority: CN
Inventors: 简书杰
Original assignee: QuanZhou HaoJie Information Technology Development Co Ltd
Current assignee: QuanZhou HaoJie Information Technology Development Co Ltd
Priority date: 2012-12-26
Filing date: 2012-12-26
Publication date: 2013-09-04
Anticipated expiration: 2022-12-26

Abstract

本实用新型涉及电力监测系统，具体涉及电力监测系统中的交流电采集电路。本实用新型的一种应用于电力监测系统中的交流电采集电路，包括计量芯片ATT7028、供电电路、电流采集检测电路和电压采集检测电路，所述供电电路、电流采集检测电路和电压采集检测电路均连接至计量芯片ATT7028。本实用新型通过上述电路，具有以下优点：若单独使用微处理器MCU对各个数据的采样，这样的运算会给微处理器MCU带来很大的负担，大大影响微处理器MCU的处理其他问题的速度，因此独立出来使用计量芯片ATT7028，可以减轻微处理器MCU的处理任务，只需要通过计量芯片ATT7028将数据送入微处理器MCU即可，可以很大程度的简化信号采集部分的电路和处理难度。另外本实用新型的电路简单，节约成本。

Description

应用于电力监测系统中的交流电采集电路

技术领域

本实用新型涉及电力监测系统，具体涉及电力监测系统中的交流电采集电路。

背景技术

在电力监测系统中对电压、电流数据的采样时由于电网的波动，电压、电流并非严格的正弦波，仅按照50Hz的1倍计算采样率会导致精度下降及“跳字”(仪器测量值跳变较大)。同时电力系统受外界影响会存在各种瞬间的高频干扰信号，所以也对A/D的采样速度有较高要求。为此，电力参数的采样通常都采用较高精度和速度的A/D。如常见的国外产品中，应用于电力系统的专用A/D芯片有12位的ADS7864、16位的AD73360、24位的CS5451等，其中ADS7864采样速度达500 kHz/s。在采样系统中，通常的做法是将采集到的数据读取到微处理器MCU中，由微处理器MCU对大量的采样数据进行处理，得到电压、电流、相位、功率因数等参数。上述芯片均采用这种方式工作。由于大量的采样和数据运算给微处理器MCU带来很大的负担，大大影响微处理器MCU处理其他问题的速度。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种应用于电力监测系统中的交流电采集电路，将交流电采集电路从微处理器MCU中独立出来，减轻微处理器MCU的计算负担；另外，简化信号采集部分的电路和处理难度，降低成本。

为了解决上述技术问题，本实用新型的一种应用于电力监测系统中的交流电采集电路，包括计量芯片ATT7028、供电电路、电流采集检测电路、电压采集检测电路，供电电路、电流采集检测电路和电压采集检测电路均连接至计量芯片ATT7028。计量芯片ATT7028是QFP44封装的芯片，主要包括3大部分电路：A/D转换部分、数字信号处理部分、通信及其他，在采样系统中，将采集到的数据读取到芯片中，由芯片对大量的采样数据进行处理，得到电压、电流、相位、功率因数等参数，然后通过SPI，将各个参数与外部微处理器MCU进行传递。计量芯片ATT7028的工作晶体为24MHZ。

进一步的，所述供电电路包括AC/DC转换器LD03-10B05、保险丝F1、保险丝F2、电阻R31、电阻R32、极性电容C23、极性电容C30、电容C31、稳压二极管D1，AC/DC转换器LD03-10B05的第1引脚顺次连接保险丝F2、电阻R31、保险丝F1；AC/DC转换器LD03-10B05的第2引脚连接极性电容C23的正极，AC/DC转换器LD03-10B05的第3引脚连接极性电容C23的负极；AC/DC转换器LD03-10B05的第4引脚悬空；AC/DC转换器LD03-10B05的第5引脚连接极性电容C30的负极、电容C31的一端和稳压二极管D1的正极；AC/DC转换器LD03-10B05的第6引脚悬空；AC/DC转换器LD03-10B05的第7引脚连接极性电容C30的正极、电容C31的另一端、稳压二极管D1的负极以及电阻R32的一端，电阻R32的另一端连接至计量芯片ATT7028的第12引脚。

进一步的，所述电流采集检测电路包括变压器T1、电阻R26、电阻R25、电阻R20、电阻R19、电容C11、电容C7、电容C10、变压器T2、电阻R28、电阻R27、电阻R22、电阻R21、电容C13、电容C8、电容C12、变压器T3、电阻R30、电阻R29、电阻R24、电阻R23、电容C15、电容C9、电容C14；变压器T1的次级绕组的一端连接电阻R26和电阻R20的一端，变压器T1的次级绕组的另一端连接电阻R25和电阻R19的一端，电阻R26的另一端和电阻R25的另一端连接计量芯片ATT7028的第11引脚；电阻R20的另一端连接电容C11的一端、电容C7的一端和计量芯片ATT7028的第4引脚；电阻R19的另一端连接电容C7的另一端、电容C10的一端和计量芯片ATT7028的第3引脚；电容C11的另一端和电容C10的另一端接地；变压器T2的次级绕组的一端连接电阻R28和电阻R22的一端，变压器T2的次级绕组的另一端连接电阻R27和电阻R21的一端，电阻R28的另一端和电阻R27的另一端连接计量芯片ATT7028的第11引脚；电阻R22的另一端连接电容C13的一端、电容C8的一端和计量芯片ATT7028的第7引脚；电阻R21的另一端连接电容C8的另一端、电容C12的一端和计量芯片ATT7028的第6引脚；电容C13的另一端和电容C12的另一端接地；变压器T3的次级绕组的一端连接电阻R30和电阻R24的一端，变压器T3的次级绕组的另一端连接电阻R29和电阻R23的一端，电阻R30的另一端和电阻R29的另一端连接计量芯片ATT7028的第11引脚；电阻R24的另一端连接电容C15的一端、电容C9的一端和计量芯片ATT7028的第10引脚；电阻R23的另一端连接电容C9的另一端、电容C14的一端和计量芯片ATT7028的第9引脚；电容C15的另一端和电容C14的另一端接地。

进一步的，所述电压采集检测电路包括电阻R1、电阻R4、电阻R7、电阻R10、电阻R16、电容C1、电阻R2、电阻R5、电阻R8、电阻R11、电阻R17、电容C3、电阻R3、电阻R6、电阻R9、电阻R11、电阻R18和电容C5，电阻R1、电阻R4、电阻R7和电阻R10串联后连接电阻R16的一端、电容C1的一端和计量芯片ATT7028的第13引脚，电阻R16的一端的另一端连接计量芯片ATT7028的第11引脚，电容C1的另一端接地；电阻R2、电阻R5、电阻R8和电阻R11串联后连接电阻R17的一端、电容C3的一端和计量芯片ATT7028的第16引脚，电阻R17的一端的另一端连接计量芯片ATT7028的第11引脚，电容C3的另一端接地；电阻R3、电阻R6、电阻R9和电阻R12串联后连接电阻R18的一端、电容C5的一端和计量芯片ATT7028的第19引脚，电阻R18的一端的另一端连接计量芯片ATT7028的第11引脚，电容C5的另一端接地。

上述电路中，计量芯片ATT7028的V1P（第3引脚）、V1N（第4引脚）、V3P（第6引脚）、V3N（第7引脚）、V5P（第9引脚）、V5N（第10引脚）为电流检测通道，V2P（第13引脚）、V2N（第14引脚）、V4P（第16引脚）、V4N（第17引脚）、V6P（第19引脚）、V6N（第20引脚）为电压检测通道。

电流采集检测电路的3路电流通过电流互感器转换出小电流，通过各路电阻的比例处理，将电流引入计量芯片ATT7028内部，进行计算。

供电电路直接有输入的交流电压，直接用U1转换器，转出5V直流电压，为计量芯片ATT7028供电。

电压采集检测电路将3路输入电压，通过数个大电阻，变成较小的电压，然后将各路电压接入计量芯片ATT7028的V2P、V2N、V4P、V4N、V6P、V6N端，使计量芯片ATT7028对各路电压值的计算，具体的计算由芯片内部结构处理。

本实用新型通过上述电路，具有以下优点：若单独使用微处理器MCU对各个数据的采样，这样的运算会给微处理器MCU带来很大的负担，大大影响微处理器MCU的处理其他问题的速度，因此独立出来使用计量芯片ATT7028，可以减轻微处理器MCU的处理任务，只需要通过计量芯片ATT7028将数据送入微处理器MCU即可，可以很大程度的简化信号采集部分的电路和处理难度。另外本实用新型的电路简单，节约成本。

附图说明

图1是本实用新型的电路模块框图；

图2是本实用新型的电路原理图。

具体实施方式

现结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。

本实用新型的一种应用于电力监测系统中的交流电采集电路，如图1所示，包括计量芯片ATT7028、供电电路、电流采集检测电路、电压采集检测电路，供电电路、电流采集检测电路和电压采集检测电路均连接至计量芯片ATT7028。

如图2所示，所述供电电路包括AC/DC转换器LD03-10B05、保险丝F1、保险丝F2、电阻R31、电阻R32、极性电容C23、极性电容C30、电容C31、稳压二极管D1，AC/DC转换器LD03-10B05的第1引脚顺次连接保险丝F2、电阻R31、保险丝F1；AC/DC转换器LD03-10B05的第2引脚连接极性电容C23的正极，AC/DC转换器LD03-10B05的第3引脚连接极性电容C23的负极；AC/DC转换器LD03-10B05的第4引脚悬空；AC/DC转换器LD03-10B05的第5引脚连接极性电容C30的负极、电容C31的一端和稳压二极管D1的正极；AC/DC转换器LD03-10B05的第6引脚悬空；AC/DC转换器LD03-10B05的第7引脚连接极性电容C30的正极、电容C31的另一端、稳压二极管D1的负极以及电阻R32的一端，电阻R32的另一端连接至计量芯片ATT7028的第12引脚。

所述电流采集检测电路包括变压器T1、电阻R26、电阻R25、电阻R20、电阻R19、电容C11、电容C7、电容C10、变压器T2、电阻R28、电阻R27、电阻R22、电阻R21、电容C13、电容C8、电容C12、变压器T3、电阻R30、电阻R29、电阻R24、电阻R23、电容C15、电容C9、电容C14；变压器T1的次级绕组的一端连接电阻R26和电阻R20的一端，变压器T1的次级绕组的另一端连接电阻R25和电阻R19的一端，电阻R26的另一端和电阻R25的另一端连接计量芯片ATT7028的第11引脚；电阻R20的另一端连接电容C11的一端、电容C7的一端和计量芯片ATT7028的第4引脚；电阻R19的另一端连接电容C7的另一端、电容C10的一端和计量芯片ATT7028的第3引脚；电容C11的另一端和电容C10的另一端接地；变压器T2的次级绕组的一端连接电阻R28和电阻R22的一端，变压器T2的次级绕组的另一端连接电阻R27和电阻R21的一端，电阻R28的另一端和电阻R27的另一端连接计量芯片ATT7028的第11引脚；电阻R22的另一端连接电容C13的一端、电容C8的一端和计量芯片ATT7028的第7引脚；电阻R21的另一端连接电容C8的另一端、电容C12的一端和计量芯片ATT7028的第6引脚；电容C13的另一端和电容C12的另一端接地；变压器T3的次级绕组的一端连接电阻R30和电阻R24的一端，变压器T3的次级绕组的另一端连接电阻R29和电阻R23的一端，电阻R30的另一端和电阻R29的另一端连接计量芯片ATT7028的第11引脚；电阻R24的另一端连接电容C15的一端、电容C9的一端和计量芯片ATT7028的第10引脚；电阻R23的另一端连接电容C9的另一端、电容C14的一端和计量芯片ATT7028的第9引脚；电容C15的另一端和电容C14的另一端接地。

所述电压采集检测电路包括电阻R1、电阻R4、电阻R7、电阻R10、电阻R16、电容C1、电阻R2、电阻R5、电阻R8、电阻R11、电阻R17、电容C3、电阻R3、电阻R6、电阻R9、电阻R11、电阻R18和电容C5，电阻R1、电阻R4、电阻R7和电阻R10串联后连接电阻R16的一端、电容C1的一端和计量芯片ATT7028的第13引脚，电阻R16的一端的另一端连接计量芯片ATT7028的第11引脚，电容C1的另一端接地；电阻R2、电阻R5、电阻R8和电阻R11串联后连接电阻R17的一端、电容C3的一端和计量芯片ATT7028的第16引脚，电阻R17的一端的另一端连接计量芯片ATT7028的第11引脚，电容C3的另一端接地；电阻R3、电阻R6、电阻R9和电阻R12串联后连接电阻R18的一端、电容C5的一端和计量芯片ATT7028的第19引脚，电阻R18的一端的另一端连接计量芯片ATT7028的第11引脚，电容C5的另一端接地。

计量芯片ATT7028是一款国产的电能计量专用芯片，比进口电路价格低廉。除了A/D转换部分，在芯片内还集成了数据运算电路，可以大大节省测量系统主控微处理器MCU的工作负荷。该芯片通过软件校正可将误差校正到0.5级以内，有效值测量误差小于0.1％，数据采集及处理时间大约为1/3 s。为了保证测量精度他的采样频率为3.2 kHz。此芯片的接口简单，使用方便。

计量芯片ATT7028是QFP44封装的芯片，主要包括3大部分电路：A/D转换部分、数字信号处理部分、通信及其他。在采样系统中，将采集到的数据读取到芯片中，由芯片对大量的采样数据进行处理，得到电压、电流、相位、功率因数等参数，然后通过SPI，将各个参数与外部微处理器MCU进行传递。

计量芯片ATT7028的V1P（第3引脚）、V1N（第4引脚）、V3P（第6引脚）、V3N（第7引脚）、V5P（第9引脚）、V5N（第10引脚）为电流检测通道，V2P（第13引脚）、V2N（第14引脚）、V4P（第16引脚）、V4N（第17引脚）、V6P（第19引脚）、V6N（第20引脚）为电压检测通道。其中图2上方为电流采集检测电路，JA、JA+、JB、JB+、JC、JC+分别为三相电流检测端，电流采集检测电路的3路电流通过电流互感器转换出小电流，通过各路电阻的比例处理，将电流引入计量芯片ATT7028内部，进行计算。图2中间的电路模块是为计量芯片ATT7028供电电压的供电电路，直接有输入的交流电压，直接用U1转换器，转出5V直流电压。图2下面的电路为电压采集检测电路，将3路输入电压，通过数个大电阻，变成较小的电压，然后将各路电压接入计量芯片ATT7028的V2P、V2N、V4P、V4N、V6P、V6N端，使计量芯片ATT7028对各路电压值的计算，具体的计算由计量芯片ATT7028的内部电路处理。计量芯片ATT7028的工作晶体为24MHZ。其中计量芯片ATT7028的内部有对外的基准源，芯片的第11脚，分别提供给电压和电流基准源电压，供芯片的采集信号处理使用。

本实用新型的交流电采集电路可应用于各种电力监测系统。目前一般市售监控系统的采样刷新时间只能在0.5s左右。而计量芯片ATT7028恰恰可以弥补这方面的不足。他可以直接对采样参数进行运算得到供电系统的测量参数，微处理器MCU只需直接加以读取并专注于故障模型的判断即可，据估计，采用附带参数计算电路的A/D可以节省约200ms的微处理器MCU时间。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本实用新型，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本实用新型做出各种变化，均为本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种应用于电力监测系统中的交流电采集电路，其特征在于：包括计量芯片ATT7028、供电电路、电流采集检测电路和电压采集检测电路，所述供电电路、电流采集检测电路和电压采集检测电路均连接至计量芯片ATT7028。

2.根据权利要求1所述的一种应用于电力监测系统中的交流电采集电路，其特征在于：所述供电电路包括AC/DC转换器LD03-10B05、保险丝F1、保险丝F2、电阻R31、电阻R32、极性电容C23、极性电容C30、电容C31、稳压二极管D1，AC/DC转换器LD03-10B05的第1引脚顺次连接保险丝F2、电阻R31、保险丝F1；AC/DC转换器LD03-10B05的第2引脚连接极性电容C23的正极，AC/DC转换器LD03-10B05的第3引脚连接极性电容C23的负极；AC/DC转换器LD03-10B05的第4引脚悬空；AC/DC转换器LD03-10B05的第5引脚连接极性电容C30的负极、电容C31的一端和稳压二极管D1的正极；AC/DC转换器LD03-10B05的第6引脚悬空；AC/DC转换器LD03-10B05的第7引脚连接极性电容C30的正极、电容C31的另一端、稳压二极管D1的负极以及电阻R32的一端，电阻R32的另一端连接至计量芯片ATT7028的第12引脚。

3.根据权利要求1所述的一种应用于电力监测系统中的交流电采集电路，其特征在于：所述电流采集检测电路包括变压器T1、电阻R26、电阻R25、电阻R20、电阻R19、电容C11、电容C7、电容C10、变压器T2、电阻R28、电阻R27、电阻R22、电阻R21、电容C13、电容C8、电容C12、变压器T3、电阻R30、电阻R29、电阻R24、电阻R23、电容C15、电容C9、电容C14；变压器T1的次级绕组的一端连接电阻R26和电阻R20的一端，变压器T1的次级绕组的另一端连接电阻R25和电阻R19的一端，电阻R26的另一端和电阻R25的另一端连接计量芯片ATT7028的第11引脚；电阻R20的另一端连接电容C11的一端、电容C7的一端和计量芯片ATT7028的第4引脚；电阻R19的另一端连接电容C7的另一端、电容C10的一端和计量芯片ATT7028的第3引脚；电容C11的另一端和电容C10的另一端接地；变压器T2的次级绕组的一端连接电阻R28和电阻R22的一端，变压器T2的次级绕组的另一端连接电阻R27和电阻R21的一端，电阻R28的另一端和电阻R27的另一端连接计量芯片ATT7028的第11引脚；电阻R22的另一端连接电容C13的一端、电容C8的一端和计量芯片ATT7028的第7引脚；电阻R21的另一端连接电容C8的另一端、电容C12的一端和计量芯片ATT7028的第6引脚；电容C13的另一端和电容C12的另一端接地；变压器T3的次级绕组的一端连接电阻R30和电阻R24的一端，变压器T3的次级绕组的另一端连接电阻R29和电阻R23的一端，电阻R30的另一端和电阻R29的另一端连接计量芯片ATT7028的第11引脚；电阻R24的另一端连接电容C15的一端、电容C9的一端和计量芯片ATT7028的第10引脚；电阻R23的另一端连接电容C9的另一端、电容C14的一端和计量芯片ATT7028的第9引脚；电容C15的另一端和电容C14的另一端接地。

4.根据权利要求1所述的一种应用于电力监测系统中的交流电采集电路，其特征在于：所述电压采集检测电路包括电阻R1、电阻R4、电阻R7、电阻R10、电阻R16、电容C1、电阻R2、电阻R5、电阻R8、电阻R11、电阻R17、电容C3、电阻R3、电阻R6、电阻R9、电阻R11、电阻R18和电容C5，电阻R1、电阻R4、电阻R7和电阻R10串联后连接电阻R16的一端、电容C1的一端和计量芯片ATT7028的第13引脚，电阻R16的一端的另一端连接计量芯片ATT7028的第11引脚，电容C1的另一端接地；电阻R2、电阻R5、电阻R8和电阻R11串联后连接电阻R17的一端、电容C3的一端和计量芯片ATT7028的第16引脚，电阻R17的一端的另一端连接计量芯片ATT7028的第11引脚，电容C3的另一端接地；电阻R3、电阻R6、电阻R9和电阻R12串联后连接电阻R18的一端、电容C5的一端和计量芯片ATT7028的第19引脚，电阻R18的一端的另一端连接计量芯片ATT7028的第11引脚，电容C5的另一端接地。