CN208654244U - 一种三相电能质量分析仪 - Google Patents
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Abstract
一种三相电能质量分析仪，涉及一种电能分析仪，所述包括CPU处理芯片（1）采集电路（2）电源控制电路（3）储存电路（4）485通讯电路（5）信号采集接口（6）USB接口（7）；CPU处理芯片（1）与采集电路（2）电源控制电路（3）储存电路（4）485通讯电路（5）存储电路（6）USB接口（7）433无线通信电路（8）相连接，485通讯电路（5）、433无线通信电路（8）与采集器（9）相连，采集器（9）、USB接口（7）与能效分析软件（10）相连。用于监测用电设备所在线路的电压、电流、频率、电压波动与闪变、三相不平衡、暂时或瞬态过电压、波形畸变（谐波）、电压暂降、暂升以及供电连续性，量化因电能质量造成资源的浪费成本，对用户的电能质量进行直观的系统分析。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种电能质量分析仪，特别是涉及一种三相电能质量分析仪。
背景技术
随着国家能源改革和物联网行业的发展，节能减排和物联网技术在市场化的进程中逐渐加速，技术也不断成熟。在工业生产和民用领域中，由于电力的不稳定和谐波危害等，用电设备出现许多异常现象和故障，损害生产设备，造成许多的资源浪费。随着企业能效管理系统的问世，能效管理系统作为核算经营成本，监控设备用电，维护用电线路，统计用户设备数据等方面发挥着重要作用，而物联网技术的兴起，使得企业能效管理系统可以通过对电能质量的监控对用户的生产生活提供更加方便准确的服务。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种三相电能质量分析仪，用于监测用电设备所在线路的电压、电流、频率、电压波动与闪变、三相不平衡、暂时或瞬态过电压、波形畸变（谐波）、电压暂降、暂升以及供电连续性，配合能效分析软件，量化因电能质量造成资源的浪费成本，还可以对用户的电能质量进行直观的系统分析，以便技术人员对线路进行及时维护，减少线路故障对设备的危害。
本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：
一种三相电能质量分析仪，所述系统包括CPU处理芯片、采集电路、电源控制模块、储存电路、485通讯电路、信号采集接口、USB接口、433无线通信电路、采集器、能效分析软件；其中电量采集电路包括计量芯片、分压电阻、变压器等，存储电路使用FLASH存储芯片，CPU处理芯片与储存电路、采集电路、电源控制模块、485通讯电路、USB接口、433无线通信电路相连，采集电路与信号采集接口相连，485通讯电路与采集器相连，采集器与能效分析软件相连，USB接口与能效分析软件相连。
所述的一种三相电能质量分析仪，485通讯电路与采集器相连，采集器负责与能效分析软件进行通讯，将采集到的数据上报到能效分析软件，并由能效分析软件对电能质量进行分析显示。
所述的CPU处理芯片与电量采集电路、电源控制模块、储存电路、485通讯电路、USB接口、433无线通信电路相连，负责逻辑的处理和数据的计算。
所述的电量采集电路采用的芯片为7022E计量芯片，用于采集用户的电压、电流波形，并对功率、相角、谐波等信息进行计算。
所述的电源控制电路采用隔离变压器和稳压电源模块供电。
所述的储存电路由一片FLASH存储芯片组成，FLASH存储芯片用于储存所述的电能质量分析仪的工作参数和采集到的计量数据等。
所述的485通讯电路由485芯片和外部电路组成，用于采集信息的传递。
所述的信号采集接口连接三相电能质量分析仪所监控的电能信息。
所述的USB接口可直接与能效分析软件相连接，用于对三相电能质量分析仪的参数个工作模式的设置。
所述的433无线通信电路由CPU处理芯片1控制与能效分析软件相连接。
本实用新型能效分析软件，用于分析统计由三相电能质量分析仪上报的用电信息及报警信息。
本实用新型装置可监测用电设备所在线路的电压、电流、频率、电压波动与闪变、三相不平衡、暂时或瞬态过电压、波形畸变（谐波）、电压暂降、暂升以及供电连续性。装置配合能效分析软件，量化因电能质量造成资源的浪费成本。
本实用新型的优点与效果是：
1. 本实用新型测量精度高，非线性误差小于0.1%。
2. 本实用新型即可准确的测量用户一定时间内的电压，电流，频率等用电信息。
3. 本实用新型通过对电压电流的波形信息准确的监测系统的谐波情况。
4. 本实用新型可远程监控，将用电过程中遇到的暂降、暂升、谐波、不平衡、闪变、瞬变的等信息直接上报给能效分析软件。
5. 本实用新型通过能效分析软件对采集到的数据进行进一步处理分析，减少硬件设计的开发和维护时间，增加数据的处理能力。
6. 本实用新型使用无线通讯和485通讯两种通讯方式，可以减少施工成本，也可以更灵活的设计施工方案。
附图说明
图1为本实用新型结构示意图；
图2为本实用新型流程图。
图中部件为:1. CPU处理芯片 2.采集电路 3.电源控制电路 4. 储存电路5. 485通讯电路6. 信号采集接口7. USB接口8. 433无线通信电路9. 采集器10.能效分析软件。
具体实施方式
下面结合实施例对本实用新型进行详细说明。
本实用新型可量化电能质量造成的电能资源的浪费成本，记录并分析用户在用电过程中遇到的暂降、暂升、谐波、不平衡、闪变、瞬变的等信息，诊断非正弦三相电的供电问题。通过对标准的有功，无功，不平衡和谐波功率进行量化，已确定电能损失造成的财务成本。将每种事件完整的波形进行存储，通过有线和无线的等多种方式与上位机通讯，并进行数据分析。
实施例
本实用新型包括：CPU处理芯片1、采集电路2、电源控制模块3、储存电路4、485通讯电路5、信号采集接口6、USB接口7、433无线通信电路8、采集器9、能效分析软件10。
所述的CPU处理芯片1采用STM32F4系列芯片，具有更高的主频，更强大的数据处理能力，和更加丰富的外设接口，并与采集电路2、电源控制模块3、储存电路4、485通讯电路5、USB接口7、433无线通信电路8相连接，主要负责外部电路的驱动和数据的处理。
所述的电量采集电路2使用7022E三相电采集芯片，使用SPI总线与CPU处理芯片1相连，7022E通过变压器，由信号采集接口经采样电阻采集三相电的电流、电压等信息，由芯片内部的寄存器计算出频率、功率因数、相角等信息，由SPI总线传送到CPU处理，芯片的配置由CPU根据测量参数确定。
所述的电源控制电路3用于所述三相电能质量分析仪的供电，采用变压器和整流电路将正弦交流电转化成12V直流电，经过线性稳压电源模块LM1117-3.3负责输出3.3V直流电，用于CPU处理芯片1，采集电路2，储存电路4，485通讯电路5，433无线通信电路8的供电。
所述的储存电路4一片W25Q256作为存储芯片，经过SPI总线连接到CPU处理芯片1，用于存储设备参数、异常事件、及电压电流的波形信息。
所述的485通讯电路5通过TXD和RXD连接线连接到CPU，负责与采集器9进行信息的实时交互。
所述的信号采集接口6采用柔性屏蔽线缆，用于采集线路上的电压信号和电流信号。
所述的USB接口7通过D+和D-连接线与CPU处理芯片1进行通讯，由能效分析软件10直接进行参数设置和信息读取。
所述的433无线通信电路8采用SX1212作为无线信号的收发芯片，通过SPI总线与CPU处理芯片1相连接，用于布线困难的场所代替485通讯。
所述的采集器9可通过485总线对三相电能质量分析仪进行数据收集和控制。
所述的能效分析软件10用于三相电能质量分析仪所监控到的数据 。
本实用新型系统中，CPU处理芯片1与采集电路2、电源控制电路3、储存电路4、485通讯电路5、433无线通信电路8相连接，首先在采集电路2中，三相电经由信号采集接口6，到变压器和分压电阻将三相电转换成计量芯片可计量的小信号，再由电量计量芯片将采集到的数据发送给CPU处理芯片1进行处理，CPU处理芯片1通过周期性的采样确定电压电流的波形，并读取采集电路中7022E芯片计算得出的频率、谐波、功率因数等信息通过485通讯电路5或者433无线通信电路8发送到采集器9，然后在铁电中进行存储，防止丢失重要数据。 在使用前用户需要通过能效分析软件10将线路参数等信息设置到所述的三相电能质量分析仪，并通过能效分析软件10进行监控和抄读。
Claims (1)
1.一种三相电能质量分析仪，其特征在于，所述三相电能质量分析仪包括CPU处理芯片（1）、采集电路（2）、电源控制电路（3）、储存电路（4）、485通讯电路（5）、信号采集接口（6）、USB接口（7）、433无线通信电路（8）、采集器（9）、能效分析软件（10）；CPU处理芯片（1）采用STM32F4系列芯片，采集电路（2）采用7022E三相电采集芯片，使用SPI总线与CPU处理芯片（1）相连，信号采集接口（6）经采样电阻采集三相电的电流、电压信息，由7022E三相电采集芯采用SPI总线传送到CPU处理芯片（1），电源控制电路（3）采用隔离变压器和稳压电源模块；用于CPU处理芯片（1），采集电路（2），储存电路（4），485通讯电路（5），433无线通信电路（8）的供电，储存电路（4）由一片W25Q256作为存储芯片，经过SPI总线连接到CPU处理芯片（1）；485通讯电路（5）通过TXD和RXD连接线连接到CPU处理芯片（1），485通讯电路（5）与采集器（9）进行信息的实时交互；USB接口（7）通过D+和D-连接线与CPU处理芯片（1）相连，433无线通信电路（8）采用SX1212作为无线信号的收发芯片，通过SPI总线与CPU处理芯片（1）相连接，所述的485通讯电路与采集器（9）相连；所述的USB接口（7）与能效分析软件相连接；所述的433无线通信电路（8）由CPU处理芯片（1）控制与能效分析软件（10）相连接。
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