CN203688663U - 电力采集系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种电力采集系统，包括电源电路、电压采样电路、电流采样电路、脉冲输出电路、存储电路、SOC芯片、电压滤波电路和电流-电压转换及滤波电路；三相交流电中的A相、B相和C相中的电压信号分别经由电压滤波电路再通过电压采样电路与SOC芯片的ADC端口连接；三相交流电中的A相、B相和C相中的电流信号分别经由电流-电压转换及滤波电路再通过电流采样电路与SOC芯片的ADC端口连接；该SOC芯片还分别与脉冲输出电路和存储电路连接；电源电路为SOC芯片、脉冲输出电路和存储电路提供电源。本实用新型的硬件电路设计精简，集成度佳，成本低，易维护。本实用新型的计量精度能达到国网1级，且具有良好的市场前景。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种电力采集系统。
背景技术
在国家电网的电力采集系统设备中，专变采集终端（或集中器）都需具备交流采样的功能，即实时采集线路上电压、电流、功率、相位等信息。目前的采集终端都是采用一个管理MCU加一个计量芯片的方案。由于管理MCU对当前接入的三相交流电信息需通过串口从一个独立的计量芯片获取，集成度差；此外，需同时维护两个MCU，电路上设计复杂，物料成本高。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种集成度高且易维护的电力采集系统。
本实用新型提供的这种电力采集系统，包括电源电路、电压采样电路、电流采样电路、脉冲输出电路、存储电路、SOC芯片、电压滤波电路和电流-电压转换及滤波电路；三相交流电中的A相、B相和C相中的电压信号分别经由电压滤波电路再通过电压采样电路与所述SOC芯片的ADC端口连接；三相交流电中的A相、B相和C相中的电流信号分别经由电流-电压转换及滤波电路再通过电流采样电路与所述SOC芯片的ADC端口连接；该SOC芯片还分别与脉冲输出电路和存储电路连接；电源电路为所述SOC芯片、脉冲输出电路和存储电路提供电源。
所述电压滤波电路包括分压电阻模块、电压互感器PT和π型滤波电路；交流电的A相或B相或C相电压信号通过分压电阻模块传至电压互感器PT的一次侧端口，N相电压信号也传至电压互感器PT的一次侧端口；电压互感器PT的二次侧端口将降压后的电压信号通过π型滤波电路传至所述电压采样电路。所述电流-电压转换及滤波电路包括π型滤波电路；交流电的A相或B相或C相电流信号经过电流互感器CT输出再通过π型滤波电路传至所述电流采样电路。所述SOC芯片采用型号为MK60DN512的MCU芯片。所述电源电路包括系统电源电路和基准参考源电路。所述系统电源电路包括型号为LM38692的DC/DC芯片，用于提供3.3V电源信号。所述基准参考源电路包括型号为LMV711MV的运算放大器芯片和型号为XC6203P33PR的DC/DC芯片，用作提供交流采样的基准参考源信号。
本实用新型采用SOC芯片方案替代了现有的计量芯片+MCU技术方案，硬件电路设计精简，集成度佳，成本低，易维护。本实用新型的计量精度能达到国网1级，技术定位具有前瞻性，且具有良好的市场前景。
附图说明
图1是本实用新型的应用示意图。
图2是本实用新型的功能模块图。
图3是本实用新型的电压滤波电路图。
图4是本实用新型的电流-电压转换及滤波电路图。
图5是本实用新型的电压采样电路图。
图6是本实用新型的SOC芯片电路图。
图7是本实用新型的脉冲输出电路图。
图8是本实用新型的数据存储电路图。
图9是本实用新型的EEPROM电路图。
图10是本实用新型的校表切换接口电路图。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型对用户用电信息进行采集，通过GPRS与主站通信；并可直接对交流三相交流电的电压和电路进行采样。
如图2所示，本实用新型包括电源电路、电压采样电路、电流采样电路、脉冲输出电路、存储电路、SOC芯片、电压滤波电路和电流-电压转换及滤波电路。三相交流电中的A相、B相和C相中的电压信号分别经由电压滤波电路再通过电压采样电路与SOC芯片的ADC端口连接；三相交流电中的A相、B相和C相中的电流信号分别经由电流-电压转换及滤波电路再通过电流采样电路与SOC芯片的ADC端口连接；该SOC芯片还分别与脉冲输出电路和存储电路连接；电源电路为SOC芯片、脉冲输出电路和存储电路提供电源。
如图3所示，电压滤波电路包括分压电阻电路、电压互感器PT和π型滤波电路。分压电阻电路包括8个彼此串联相接的分压电阻。
以C相电路为例，分压电阻电路包括电阻R24、电阻R25、电阻R26、电阻R27、电阻R28、电阻R29、电阻R30和电阻R31，这些电阻彼此串联相接。
C相的π型滤波电路包括电容C19、电感L7和电容C20。N相的π型滤波电路包括电容C22、电感L8和电容C21。
C相电压信号VC通过分压电阻电路与电压互感器PT的3脚连接；N相电压信号VN与电压互感器PT的1脚连接；该电压互感器PT的4脚和2脚之间接有瞬态放电管V39；其4脚还通过瞬态放电管V27接地；并通过C相的π型滤波电路接地；该4脚还通过C相的π型滤波电路与电压采样电路连接，用于传递滤波电压正信号VCP；该电压互感器PT的2脚还通过瞬态放电管V16接地；并通过N相的π型滤波电路接地；该2脚还N相的π型滤波电路与电压采样电路连接，用于传递滤波电压负信号VCN。
三相交流电中A相和B相的电压信号均可采用上述相同电路结构的电压滤波电路。
如图4所示，电流-电压转换及滤波电路包括电流互感器CT、电流-电压转换电路和π型滤波电路。首先将三相交流电中的电流信号进行电流转电压的转换，再进行后续处理。
以C相电路为例，其电流正信号端π型滤波电路包括电容C34、电感L14和电容C33；其电流负信号端π型滤波电路包括电容C31、电感L13和电容C32。
C相的电流信号经过电流互感器CT后得到C相电流正信号ICP和电流负信号ICN；电流正信号ICP接入端和电流负信号ICN接入端之间接有瞬态放电管V45。电流正信号ICP接入端通过瞬态放电管V42接地，该接入端还通过π型滤波电路接地；该接入端还通过该π型滤波电路与电流采样电路的输入端连接，用于传递滤波后电流正信号BICP。电流负信号ICN接入端通过瞬态放电管V34接地，该接入端还通过π型滤波电路接地；该接入端还通过该π型滤波电路与电流采样电路的输入端连接，用于传递滤波后电流负信号BICN。
三相交流电中A相和B相的电压信号均可采用上述相同电路结构的电流-电压转换及滤波电路。
如图5所示，电压采样电路包括π型滤波电路和采样电阻。
以C相为例，电压正信号VCP接入端π型滤波电路包括电容C4、电感L4和电容C6。电压负信号VCN接入端π型滤波电路包括电容C248、电感L39和电容C247。
由电压滤波电路传出的滤波电压正信号VCP通过π型滤波电路滤波接地，同时通过该π型滤波电路滤波再经由采样电阻R70与SOC芯片的ACD端口的56脚连接，用于传递C相电压信号VA；由电压滤波电路传出的滤波电压负信号VCN通过π型滤波电路滤波接地，同时通过该π型滤波电路滤波再与SOC芯片的ACD管脚连接，用于传递C相电压参考信号VREF。电压正信号VCP接入端经由π型滤波电路中的电感L4串联电阻R76与另一π型滤波电路中的电感L39的输出端连接。
本实用新型采用高精度电阻进行采样，采样后的模拟信号直接进入SOC芯片进行AD转换。摒弃了现有方案的通过计量芯片获取后再传至MCU的方式，提高了集成度。
三相交流电中A相和B相的电压信号均可采用上述相同电路结构的电压采样电路。
如图6所示，本实用新型采用Freescale公司的型号为MK60DN512的MCU芯片；其运行频率可达144M，且具有非常丰富的资源，如存储、串口、定时器等，同时因其强大的AD外围功能，可对三相电压电流进行实时采样处理。
本实用新型采用集成度高的通用小主板设计，集成了FLASH和SDRAM，具有更好的适用性和可移植性。
如图7所示，脉冲输出电路包括若干高速光耦。本实用新型的SOC芯片通过输出脉冲信号，供试验台体校表验表使用。高速光耦起隔离保护作用。
本实用新型的存储电路包括数据存储电路和EEPROM电路及校表切换接口。
如图8所示，数据存储电路采用256M的大容量FLASH，保持终端的采集数据，数据的管理采用具备平滑磨损和掉电保护的Tiny文件系统。
如图9所示，EEPROM电路采用2K的EEPROM存储校表数据，读写次数大于10万次，有效寿命20年。
如图10所示，EEPROM的写保护口采取独特设置，必须从端口进行短接才能写入数据，可防止产品运行过程中的误操作，导致计量偏差。
本实用新型的电源电路包括系统电源电路和基准参考源电路。系统电源电路包括型号为LM38692的DC/DC芯片，用于提供3.3V电源信号。基准参考源电路包括型号为LMV711MV的运算放大器芯片和型号为XC6203P33PR的DC/DC芯片，用作提供交流采样的基准参考源信号。
Claims (7)
1.一种电力采集系统，包括电源电路、电压采样电路、电流采样电路、脉冲输出电路和存储电路，其特征在于：该终端还包括SOC芯片、电压滤波电路和电流-电压转换及滤波电路；三相交流电中的A相、B相和C相中的电压信号分别经由电压滤波电路再通过电压采样电路与所述SOC芯片的ADC端口连接；三相交流电中的A相、B相和C相中的电流信号分别经由电流-电压转换及滤波电路再通过电流采样电路与所述SOC芯片的ADC端口连接；该SOC芯片还分别与脉冲输出电路和存储电路连接；电源电路为所述SOC芯片、脉冲输出电路和存储电路提供电源。
2.根据权利要求1所述的电力采集系统，其特征在于：所述电压滤波电路包括分压电阻模块、电压互感器PT和π型滤波电路；交流电的A相或B相或C相电压信号通过分压电阻模块传至电压互感器PT的一次侧端口，N相电压信号也传至电压互感器PT的一次侧端口；电压互感器PT的二次侧端口将降压后的电压信号通过π型滤波电路传至所述电压采样电路。
3.根据权利要求1所述的电力采集系统，其特征在于：所述电流-电压转换及滤波电路包括π型滤波电路；交流电的A相或B相或C相电流信号经过电流互感器CT输出再通过π型滤波电路传至所述电流采样电路。
4.根据权利要求1所述的电力采集系统，其特征在于：所述SOC芯片采用型号为MK60DN512的MCU芯片。
5.根据权利要求1所述的电力采集系统，其特征在于：所述电源电路包括系统电源电路和基准参考源电路。
6.根据权利要求5所述的电力采集系统，其特征在于：所述系统电源电路包括型号为LM38692的DC/DC芯片，用于提供3.3V电源信号。
7.根据权利要求5所述的电力采集系统，其特征在于：所述基准参考源电路包括型号为LMV711MV的运算放大器芯片和型号为XC6203P33PR的DC/DC芯片，用作提供交流采样的基准参考源信号。
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| CN106597087A (zh) * | 2015-10-20 | 2017-04-26 | 华立科技股份有限公司 | 一种具有负载电压完全补偿功能的电力采集电路及方法 |
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