CN206575226U - 智能配电单元监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及智能配电单元监测装置，包括一主控电路、电流采集电路、告警电路、熔丝检测电路及显示电路；主控电路，其接收电流采集电路以及熔丝检测电路的信号，并输出控制信号至告警电路及显示电路；电流采集电路，其用于采集电流信号，并将电流信号转换成电压信号后放大分压输入主控电路，主控电路计算输入外部的电流大小；熔丝检测电路，其对熔丝上的电压进行分压主控电路，检测熔丝通断情况，并输出控制信号；告警电路，其接收主控电路的输出信号，切换继电器输出端口的状态；显示电路，其接收主控电路的输出信号后显示电流电能和告警信息。本实用新型能满足无人值守基站维护管理需求，便于设备维护和检修。

Description

智能配电单元监测装置

技术领域

本实用新型涉及监测装置，更具体地说是指智能配电单元监测装置。

背景技术

配电柜是电力供电系统中用于进行电能分配、控制、计量以及连接线缆的配电设备。现有技术中的配电柜为了提高安全性，基本是在柜内增加综合保护系统，在回路出现过负荷、过电压或欠电压等问题时，实现自动跳闸断电。

目前市场上的智能配电单元监控设备中，没有同时具备告警功能和LCD 告警显示功能，当无人值守基站时出现故障的话，无法满足维护管理需求，容易加大设备维护和检修的困难度。

因此，有必要设计一种智能配电单元监测装置，实现对直流电压的测量、电流的测量、开关熔丝的告警等的监测、通信和告警，满足无人值守基站维护管理需求，便于设备维护和检修。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺陷，提供智能配电单元监测装置。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：智能配电单元监测装置，包括一主控电路、电流采集电路、告警电路、熔丝检测电路以及显示电路；所述主控电路，其接收电流采集电路以及熔丝检测电路的信号，并输出控制信号至告警电路以及显示电路；所述电流采集电路，其用于采集电流信号，并将电流信号转换成电压信号后放大分压输入所述主控电路，主控电路计算输入外部的电流大小；所述熔丝检测电路，其对熔丝上的电压进行分压主控电路，检测熔丝通断情况，并输出控制信号；所述告警电路，其接收主控电路的输出信号，切换继电器输出端口的状态；所述显示电路，其接收主控电路的输出信号后显示电流电能和告警信息。

其进一步技术方案为：所述智能配电单元监测装置还包括电源供电电路，其为所述主控电路提供电源。

其进一步技术方案为：所述智能配电单元监测装置还包括通信电路，其接收外部的信号并输入主控芯片进行处理，并且还将主控芯片的通信信号输出至外部，进行通信。

其进一步技术方案为：所述主控电路包括采用51内核的主控芯片U3、晶振Y1、电容C11和C12、电阻R12；晶振Y1以及电阻R12分别并联在电容C11和C12之间，电容C11和C12分别对应与主控芯片U3的P0.7端脚和P0.6端脚连接。

其进一步技术方案为：所述电流采集电路包括双运算放大器S3以及电阻R21、R20、R35、R33；其中双运算放大器S3的反相输入端串接电阻R35，电阻R35采集电流以及电流后输入至运算放大器S3，运算放大器S3的输出端连接电阻R33、R21、R20；电阻R21、R20与所述主控芯片U3连接。

其进一步技术方案为：所述熔丝检测电路包括分压电阻R7、C9以及R6，所述电阻R6与所述主控芯片U3连接；所述电阻R7、C9以及R6对熔丝上的电压进行分压后输入所述主控芯片U3。

其进一步技术方案为：所述告警电路包括三极管Q1、Q2、Q3、Q4、二极管D2、D3、D5、D6以及继电器K1、K2、K3、K4；所述三极管Q1、Q2、Q3、Q4分别对应与继电器K1、K2、K3、K4并联；所述三极管Q1、Q2、Q3、Q4对应与二极管D2、D3、D5、D6连接；所述三极管Q1、Q2、Q3、Q4分别与所述主控芯片U3连接。

其进一步技术方案为：所述电源供电电路包括依次连接的变压器T1以及稳压芯片U1和U2，所述稳压芯片U2与所述主控芯片U3连接。

其进一步技术方案为：所述通信电路包括通信芯片S2，所述通信芯片 S2与所述主控芯片U3连接。

其进一步技术方案为：所述智能配电单元监测装置还包括接线端子输入电路、存储电路以及烧录接口电路；所述接线端子输入电路，其接收接线端子输入，并输出信号至所述主控芯片U3；所述存储电路，其接收主控芯片输出的数据并保存数据；所述烧录接口电路，其接收外部的更新程序，并输入至主控芯片U3。

本实用新型与现有技术相比的有益效果是：本实用新型的智能配电单元检测装置，通过电流采集电路定时采集当前电流和电压，存储到存储电路；主控电路定时采集熔丝位电压和一次下电点位电压进行判断告警状态，告警发生时，可以通过显示电路显示，继电器的干接点输出和通信电路上传告警信息，可以采集4路电流和电压，在-48V电源系统中，能够计量多达 4路支路的电能消耗量，大大的节约了安装体积和仪器成本，接线简单方便，实现对直流电压的测量、电流的测量、开关熔丝的告警监测、通信和告警，满足无人值守基站维护管理需求，便于设备维护和检修。

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步描述。

附图说明

图1为本实用新型具体实施例提供的智能配电单元监测装置的结构框图；

图2为本实用新型具体实施例提供的主控电路的电路原理图；

图3为本实用新型具体实施例提供的电流采集电路的电路原理图；

图4为本实用新型具体实施例提供的熔丝检测电路的电路原理图；

图5为本实用新型具体实施例提供的告警电路的电路原理图；

图6为本实用新型具体实施例提供的电源供电电路的电路原理图；

图7为本实用新型具体实施例提供的通信电路的电路原理图；

图8为本实用新型具体实施例提供的接线端子输入电路的电路原理图；

图9为本实用新型具体实施例提供的存储电路的电路原理图；

图10为本实用新型具体实施例提供的烧录接口电路的电路原理图；

图11为本实用新型具体实施例提供的显示电路的电路原理图。

具体实施方式

为了更充分理解本实用新型的技术内容，下面结合具体实施例对本实用新型的技术方案进一步介绍和说明，但不局限于此。

如图1～11所示的具体实施例，本实施例提供的智能配电单元监测装置，具体指的是智能配电单元监测电路，适用于对-48V供电系统中告警量和电流、电压和电能数据的检测过程中，实现对直流电压的测量、电流的测量、开关熔丝的告警等的监测、通信和告警，满足无人值守基站维护管理需求，便于设备维护和检修。

智能配电单元监测装置，包括一主控电路10、电流采集电路20、告警电路30、熔丝检测电路40以及显示电路50；主控电路10，其接收电流采集电路20以及熔丝检测电路40的信号，并输出控制信号至告警电路30以及显示电路50；电流采集电路20，其用于采集电流信号，并将电流信号转换成电压信号后放大分压输入所述主控电路10，主控电路10计算输入外部的电流大小；所述熔丝检测电路40，其对熔丝上的电压进行分压主控电路10，检测熔丝通断情况，并输出控制信号；告警电路30，其接收主控电路10的输出信号，切换继电器输出端口的状态；显示电路50，其接收主控电路10 的输出信号后显示电流电能和告警信息。

更进一步的，智能配电单元监测装置还包括电源供电电路60，其为所述主控电路10提供电源。

另外，智能配电单元监测装置还包括通信电路70，其接收外部的信号并输入主控芯片进行处理，并且还将主控芯片的通信信号输出至外部，进行通信，可利用通信电路70上传告警信息。

另外，主控电路10包括采用51内核的主控芯片U3、晶振Y1、电容C11 和C12、电阻R12；晶振Y1以及电阻R12分别并联在电容C11和C12之间，电容 C11和C12分别对应与主控芯片U3的P0.7端脚和P0.6端脚连接。

主控芯片U3的型号可以是C8051F340、C8051F341、C8051F344、 C8051F345中的一种。

晶振Y1为无源晶振，因此需要两颗起振电容C11和C12、一个1M欧的电阻R12。

另外主控电路10还包括电容C13、C14、C15以及C17，用于实现了电源和信号的滤波，增强电路抗干扰能力。

电流采集电路20包括双运算放大器S3以及电阻R21、R20、R35、R33；其中双运算放大器S3的反相输入端串接电阻R35，电阻R35采集电流以及电流后输入至运算放大器S3，运算放大器S3的输出端连接电阻R33、R21、R20；电阻R21、R20与所述主控芯片U3连接。此处为两路采集电流和电压。

将电流信号通过电阻转换成电压信号，利用LM358内部的运算放大器S3 线性放大后再经过电阻分压输入到主控芯片U3的AD口检测，经过内部计算得出外部的电流大小。其中反相输入端串接270K电阻R35，起到限流和电压取样作用，输出端反馈270K电阻R33，起到平衡放大左右，使放大工作在一个线性水平，输出端1K和3K电阻R21、R20则是给主控芯片U3的AD口分压用的，使电压降到主控芯片U3的AD口能测量的范围。

另外，电流采集电路20还包括双运算放大器S4、电阻R37以及R26，电阻R37以及R26分别与双运算放大器S4连接，所述电阻R37以及R26分别与主控芯片U3连接，此处为另外两路采集电流和电压。

其中，电流互感器选用100A/4V的高精度传感器，具体情况可按需进行选择传感器型号，传感器输出电压接入电流采集电路20，并由主控芯片U3 的内部AD进行采集，主控芯片U3的部交叉开关的配置可高效率的对不同端口进行模拟量采集，AD模块的使用率大幅度提高，使得外围接口电路的器件数量减少，线路板的面积尺寸减少，物料成本降低，体积变小，维护简单；最多4分路的电流采集，和一路电压采集，能适用于需要计量多路支路电能的场合。

更进一步的，熔丝检测电路40包括分压电阻R7、C9以及R6，电阻R6与主控芯片U3连接；所述电阻R7、C9以及R6对熔丝上的电压进行分压后输入主控芯片U3。

另外，所述熔丝检测电路40包括二极管D4、DYC以及RYC；所述二极管 DYC分别与电阻RYC连接。并且，二极管D4与电阻R6连接，并且二级管DYC 也连接有分压电阻RYC3，二级管D4以及DYC分别与主控芯片U3连接。

监测开关熔丝的断开与闭合的告警状态，在开关处于闭合状态，熔丝正常，开关处于断开状态，并且接有负载的情况下，即会出现熔丝告警，熔丝告警的监测是由开关端口的电压进行判断，正常情况端口电压为-48V，断开状态端口电压为0V，由AD进行采集后进行判断，当出现熔丝告警的情况时，显示电路50会显示出相应的告警信息，以及熔丝告警对应的继电器会出现状态反转的情况，同时通信电路70时候会上传告警信息量，告知上位机熔丝告警的情况，熔丝告警采用或门原理，由二极管IN4007进行排列，由此，理论上说熔丝告警监测的开关数量不受端口限制，因此在扩展性上得到很好的提升。

告警电路30包括三极管Q1、Q2、Q3、Q4、二极管D2、D3、D5、D6以及继电器K1、K2、K3、K4；三极管Q1、Q2、Q3、Q4分别对应与继电器K1、K2、 K3、K4并联；三极管Q1、Q2、Q3、Q4对应与二极管D2、D3、D5、D6连接；所述三极管Q1、Q2、Q3、Q4分别与主控芯片U3连接。

继电器K1、K2、K3、K4分别对应使用三极管Q1、Q2、Q3、Q4驱动，线圈并上反向续流二极管D2、D3、D5、D6保护，通过主控芯片U3的IO口控制继电器K1、K2、K3、K4触点闭合。

监测防雷器劣化告警的变化，主控芯片U3直接监测防雷器遥信干接点，当防雷器遥信干接点的状态出现反转，即出现防雷器劣化告警。当出现防雷告警的情况时，显示电路50会显示出相应的告警信息，以及防雷告警对应的继电器会出现状态反转的情况，同时通信电路70时候会上传告警信息量，告知上位机防雷告警的情况。具体的是烟感、门禁、水侵等，告警方式如防雷告警。

上述的监测装置，多达5种告警监测包括：防雷器劣化告警、熔丝告警、烟感告警、门禁告警、水侵告警；这些告警通常在户外柜中安装了相应的传感器。

所述电源供电电路60包括依次连接的变压器T1以及稳压芯片U1和U2，所述稳压芯片U2与所述主控芯片U3连接。另外，所述变压器T1连接有二极管D1，电源输入极性防反接技术，可防止正负电源线接反后烧坏线路板。

上述的电源供电电路60通过-48V电压通过二极管D1的半波整流，串联保险丝输入变压器T1的初级线圈，初级线圈并上电解电容C1，起到储能缓冲作用，次级线圈带抽头使得电压从-48V转为正负12V，+12V通过7805电源稳压芯片U1输出+5V电压，然后再通过AMS1117-3.3V稳压芯片U2得到+3.3V 的电压输出，输出电源端口都用106的电容C3、C4、C5、C6、C7来滤波。

另外，通信电路70包括通信芯片S2，通信芯片S2与主控芯片U3连接。采用常用的MAX3485通信芯片S2将串口信号转换成差分输出的RS485信号，上传告警信息。

另外，智能配电单元监测装置还包括接线端子输入电路80、存储电路90以及烧录接口电路91；接线端子输入电路80，其接收接线端子输入，并输出信号至所述主控芯片U3；存储电路90，其接收主控芯片输出的数据并保存数据；烧录接口电路91，其接收外部的更新程序，并输入至主控芯片 U3。

接线端子输入电路80定义了每一种信号在端子上的脚位；存储电路90 采用I IC通讯方式的EEPROM用于保存数据。

并且，所述智能配电单元监测装置还包括按键处理电路92，该按键处理电路92用于面板按键显示电路50的显示控制，该按键处理电路92与所述主控芯片U3连接。

上述的智能配电单元监测装置，通过电流采集电路20定时采集当前电流和电压，存储到存储电路90；主控电路10定时采集熔丝位电压和一次下电点位电压进行判断告警状态，告警发生时，可以通过显示电路50显示，继电器的干接点输出和通信电路70上传告警信息，可以采集4路电流和电压，在-48V电源系统中，能够计量多达4路支路的电能消耗量，大大的节约了安装体积和仪器成本，接线简单方便，实现对直流电压的测量、电流的测量、开关熔丝的告警监测、通信和告警，满足无人值守基站维护管理需求，便于设备维护和检修。

上述仅以实施例来进一步说明本实用新型的技术内容，以便于读者更容易理解，但不代表本实用新型的实施方式仅限于此，任何依本实用新型所做的技术延伸或再创造，均受本实用新型的保护。本实用新型的保护范围以权利要求书为准。

Claims (10)

1.智能配电单元监测装置，其特征在于，包括一主控电路、电流采集电路、告警电路、熔丝检测电路以及显示电路；所述主控电路，其接收电流采集电路以及熔丝检测电路的信号，并输出控制信号至告警电路以及显示电路；所述电流采集电路，其用于采集电流信号，并将电流信号转换成电压信号后放大分压输入所述主控电路，主控电路计算输入外部的电流大小；所述熔丝检测电路，其对熔丝上的电压进行分压主控电路，检测熔丝通断情况，并输出控制信号；所述告警电路，其接收主控电路的输出信号，切换继电器输出端口的状态；所述显示电路，其接收主控电路的输出信号后显示电流电能和告警信息。

2.根据权利要求1所述的智能配电单元监测装置，其特征在于，所述智能配电单元监测装置还包括电源供电电路，其为所述主控电路提供电源。

3.根据权利要求2所述的智能配电单元监测装置，其特征在于，所述智能配电单元监测装置还包括通信电路，其接收外部的信号并输入主控芯片进行处理，并且还将主控芯片的通信信号输出至外部，进行通信。

4.根据权利要求3所述的智能配电单元监测装置，其特征在于，所述主控电路包括采用51内核的主控芯片U3、晶振Y1、电容C11和C12、电阻R12；晶振Y1以及电阻R12分别并联在电容C11和C12之间，电容C11和C12分别对应与主控芯片U3的P0.7端脚和P0.6端脚连接。

5.根据权利要求4所述的智能配电单元监测装置，其特征在于，所述电流采集电路包括双运算放大器S3以及电阻R21、R20、R35、R33；其中双运算放大器S3的反相输入端串接电阻R35，电阻R35采集电流以及电流后输入至运算放大器S3，运算放大器S3的输出端连接电阻R33、R21、R20；电阻R21、R20与所述主控芯片U3连接。

6.根据权利要求5所述的智能配电单元监测装置，其特征在于，所述熔丝检测电路包括分压电阻R7、C9以及R6，所述电阻R6与所述主控芯片U3连接；所述电阻R7、C9以及R6对熔丝上的电压进行分压后输入所述主控芯片U3。

7.根据权利要求6所述的智能配电单元监测装置，其特征在于，所述告警电路包括三极管Q1、Q2、Q3、Q4、二极管D2、D3、D5、D6以及继电器K1、K2、K3、K4；所述三极管Q1、Q2、Q3、Q4分别对应与继电器K1、K2、K3、K4并联；所述三极管Q1、Q2、Q3、Q4对应与二极管D2、D3、D5、D6连接；所述三极管Q1、Q2、Q3、Q4分别与所述主控芯片U3连接。

8.根据权利要求7所述的智能配电单元监测装置，其特征在于，所述电源供电电路包括依次连接的变压器T1以及稳压芯片U1和U2，所述稳压芯片U2与所述主控芯片U3连接。

9.根据权利要求8所述的智能配电单元监测装置，其特征在于，所述通信电路包括通信芯片S2，所述通信芯片S2与所述主控芯片U3连接。

10.根据权利要求9所述的智能配电单元监测装置，其特征在于，所述智能配电单元监测装置还包括接线端子输入电路、存储电路以及烧录接口电路；所述接线端子输入电路，其接收接线端子输入，并输出信号至所述主控芯片U3；所述存储电路，其接收主控芯片输出的数据并保存数据；所述烧录接口电路，其接收外部的更新程序，并输入至主控芯片U3。