CN210199218U - 一种多功能电能质量分析仪 - Google Patents

Abstract

一种多功能电能质量分析仪包括电流电压信号单元、主控单元、LCD显示驱动、LCD动态显示单元、基准电压回路。电流电压信号单元与电网相连接，将采集的电网的电流电压信号通过变压器调整到合适的电压值，以隔离输入的方式将电流电压信号传输给主控单元与基准电压进行对比实现谐波分析，通过LCD显示驱动控制LCD动态显示单元，LCD动态显示单元与后台监控设备相连接，用于在后台实时监测电能质量分析。本实用新型在常规的多功能仪表上增加谐波分析功能，复费率功能，线电压相电压不平衡度功能，事件记录扩展功能，动态显示功能，以及多种通讯规约，真正意义上实现对电能质量的全面分析。

Description

一种多功能电能质量分析仪

技术领域

本实用新型涉及电能质量技术领域，尤其是一种多功能电能质量分析仪。

背景技术

随着我国经济的蓬勃发展，用电量的逐年增多，各种不同性质的用电负荷(特别是冲击性和非线性负荷容量)的不断增长，对电网的电能供电质量造成了很大的影响。电能质量分析仪，是对电网运行质量进行检测及分析的专用便携式产品，传统的多功能质量分析仪功能单一，只是对电网运行进行长时间的数据采集监测显示电压电流信号，同时配备电能质量数据分析软件，对上传至计算机的测量数据进行各种分析。不能通过内部计算及分析出谐波，对高峰、平段、低谷分时段计量实现复费率的功能及测量线电压相电压不平衡度；现有的电能质量分析仪不能在LCD显示屏显示实时测量的所有数据并通过有关通讯接口传输给其他后台监控设备；此外，对设备运行中发生的事件不提供记录，不便于查找故障。为更全面测量数据，反应电能质量，需要实用新型一种达到此目的的设备。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种实现对电能质量的全面分析的多功能电能质量分析仪，不仅能通过内部计算及分析谐波，显示线电压相电压不平衡度，对高峰、平段、低谷分时段计量实现复费率的功能，而且在LCD显示屏显示实时测量的所有数据并通过各种通讯接口传输给其他后台监控设备。此外，对设备运行中发生的事件提供记录，当发现故障时能更有效的处理解决。

本实用新型解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种多功能电能质量分析仪包括电流电压信号单元、主控单元、LCD显示驱动、LCD动态显示单元、基准电压回路；所述电流电压信号单元输入端与电网相连接，用于采集电网的电流电压信号，以隔离输入的方式将电压电流信号传输给主控单元，用于与基准电压进行对比实现对电压电流分析、线电压相电压不平衡度功能；LCD显示驱动输入端与主控单元输出端相连接，用于通过LCD显示驱动控制LCD动态显示单元显示电能质量数据；LCD显示驱动输出端与LCD动态显示单元输入端相连接，用于驱动LCD动态显示单元，再将电能质量数据传输至后台监控设备。

所述的电流电压信号单元包括变压器和电压电流互感回路，电网的三相电压信号通过电阻与变压器的输入端相连接，用于将高电压转变成合适的电压值，变压器的输出端与电压互感回路并联向主控单元输出稳定的电压信号，电压互感回路由电阻与电容并联，电容的另一端接四运算放大器的同相端，四运算放大器的反相端与输出端并联，通过电阻串联主控单元，电容接地与主控单元并联；电网的三相电流信号连接变压器的输入端，用于将电流转换成合适的电压值，变压器的输出端与电流互感回路并联向主控单元输出稳定的电压信号，电流互感回路由电阻和稳压管并联，稳压器的一端通过电阻与主控单元相连接，电阻的两端分别与电容并联接地。

所述的一种多功能电能质量分析仪，还包括供电电源单元，用于将5V电源电压转换成恒定的3.3V电压，给多功能电能质量分析仪供电。

所述的一种多功能电能质量分析仪，还包括开关量输入单元，所述的开关量输入单元输入端与4个按键开关的控制开关相连接，用于控制多功能质量仪的开、关、设置、菜单；所述的开关量输入单元输出端与主控单元相连接，传递控制开关的状态；所述的开关量输出单元输出端与1个LED管相连接，用于实时状态显示。

所述的一种多功能电能质量分析仪，还包括电能脉冲输出单元，所述的电能脉冲输出单元输入端与主控单元输出端相连接，用于向后台监控设备输出有功功率无功功率及实现分时段计量的复费率功能。

所述的一种多功能电能质量分析仪，还包括数据存储扩展单元，所述数据存储扩展单元与主控单元相连接，用于存储数据及读写数据。

所述的一种多功能电能质量分析仪，还包括通讯接口单元，所述通讯接口单元与主控单元相连接，用于将所有数据外传至其他后台监控设备。

优选的，所述LCD显示驱动包括LCD动态显示驱动芯片，所述LCD动态显示驱动芯片的型号为HT1623。

优选的，所述主控单元包括多路同步转换芯片，所述多路同步转换芯片的型号为DSPIC33FJ128NC506。

优选的，所述基准电压回路包括基准电压芯片，所述基准电压芯片的型号为LM385-2.5V。

优选的，所述供电电源单元包括稳压芯片，所述稳压芯片的型号为SPX1117。

优选的，所述数据存储扩展单元包括时钟IC芯片，所述时钟IC芯片的型号为DS1302Z。

优选的，所述数据存储扩展单元包括非易失性随机存储芯片，所述非易失性随机存储芯片的型号为FM25CL64。

本实用新型的优点和积极效果是：

1、一种多功能电能质量分析仪，其特征在于：包括电流电压信号单元、主控单元、LCD显示驱动、LCD动态显示单元、基准电压回路；所述电流电压信号单元输入端与电网相连接，用于采集电网的电流电压信号；所述的电流电压信号单元输出端与主控单元输入端相连接，以隔离输入的方式将电压电流信号传输给主控单元，用于与基准电压进行对比实现电流电压分析、线电压相电压不平衡度功能。

2、所述LCD显示驱动输入端与主控单元输出端相连接，用于通过LCD显示驱动控制LCD动态显示单元显示电能质量数据；LCD显示驱动输出端与LCD动态显示单元输入端相连接，用于驱动LCD动态显示单元，再将电能质量数据传输至后台监控设备。

3、所述的一种多功能电能质量分析仪，还包括数据存储扩展单元，所述的数据存储扩展单元包括时钟IC芯片，所述时钟IC芯片的型号为DS1302Z，具有事件记录扩展功能，为事件记录提供协助，记录事件发生的时间，方便查找故障。

4、所述的一种多功能电能质量分析仪，还包括通讯接口单元，所述的通讯接口单元与主控单元相连接，用于将所有数据外传至其他后台监控设备。

附图说明

图1是本实用新型一种电能质量分析仪的电流电压电路框图；

图2是本实用新型一种电能质量分析仪的电路框图；

图3是本实用新型的主控单元包括的多路同步转换芯片的电路原理图；

图4是本实用新型的LCD显示驱动芯片的电路原理图；

图5是本实用新型的三相电压隔离采样电路连接图；

图6是本实用新型的三相电流隔离采样电路连接图；

图7是本实用新型的开关输入单元连接图；

图8是本实用新型的开关输出单元连接图；

图9是本实用新型的供电电源电路连接图；

图10是本实用新型的时钟IC芯片与器件连接的电路原理图；

图11是本实用新型的数据存储扩展单元包括的存储芯片电路原理图；

图12是本实用新型的通讯接口电路原理图。

具体实施方式

如图1所示，一种多功能电能质量分析仪包括电流电压信号单元、主控单元、LCD显示驱动、LCD动态显示单元、基准电压回路；所述电流电压信号单元输入端与电网相连接，用于采集电网的电流电压信号，以隔离输入的方式将电压电流信号传输给主控单元，与基准电压进行对比实现谐波分析、线电压相电压不平衡度功能；LCD显示驱动输入端与主控单元输出端相连接，用于通过LCD显示驱动控制LCD动态显示单元显示电能质量数据；LCD显示驱动输出端与LCD动态显示单元输入端相连接，用于驱动LCD动态显示单元，再将电能质量数据传输至后台监控设备。

所述的电流电压信号单元包括变压器和电压电流互感回路，电网的三相电压信号通过电阻与变压器的输入端相连接，用于将高电压转变成合适的电压值，变压器的输出端与电压互感回路并联向主控单元输出稳定的电压信号，电压互感回路由电阻与电容并联，电容的另一端接四运算放大器的同相端，四运算放大器的反相端与输出端并联，通过电阻串联主控单元，电容接地与主控单元并联；电网的三相电流信号连接变压器的输入端，用于将电流转换成合适的电压值，变压器的输出端与电流互感回路并联向主控单元输出稳定的电压信号，电流互感回路由电阻和稳压管并联，稳压器的一端通过电阻与主控单元相连接，电阻的两端分别与电容并联接地。

所述主控单元包括多路同步转换芯片,所述多路同步转换芯片型号为DSPIC33FJ128NC506；所述LCD显示驱动包括LCD动态显示驱动芯片，所述LCD动态显示驱动芯片的型号为HT1623；所述基准电压回路包括基准电压芯片，所述基准电压芯片的型号为LM385-2.5V。

如图2所示，所述的一种多功能电能质量分析仪，还包括供电电源单元，所述供电电源单元包括稳压芯片，所述稳压芯片的型号为SPX1117，用于将5V电源电压转换成恒定的3.3V电压，给多功能电能质量分析仪供电；所述的一种多功能电能质量仪，还包括开关量输入单元、开光量输出单元，所述的开关量输入单元输入端与4个按键开关的控制开关相连接，用于控制多功能质量仪的开、关、设置、菜单；所述的开关量输入单元输出端与主控单元相连接，传递控制开关的状态；所述的开关量输出单元输出端与1个LED管相连接，用于实时状态显示；所述的一种多功能电能质量分析仪，还包括模拟量输入单元、模拟量输出单元；模拟量输入单元输入端与外部设备相连接传输电流电压信号，所述的模拟量输入单元输出端与主控单元相连接用于将电流电压信号传输给主控单元进行电能质量数据分析；所述的模拟量输出单元输出端与后台监控设备相连接，用于显示测量的电流电压信号的电能质量数据；所述的一种多功能电能质量仪，还包括电能脉冲输出单元，所述的电能脉冲输出单元输入端与主控单元输出端相连接，用于向后台监控设备输出有功功率及无功功率；所述的一种多功能电能质量仪，还包括数据存储扩展单元，所述数据存储扩展单元包括时钟IC芯片，所述时钟IC芯片的型号为DS1302Z；所述数据存储扩展单元包括非易失性随机存储芯片，所述非易失性随机存储芯片的型号为FM25CL64；所述数据存储扩展单元与主控单元相连接，用于存储数据及读写数据；所述的一种多功能电能质量仪，还包括通讯接口单元，所述通讯接口单元与主控单元相连接，用于将所有数据外传至其他后台监控设备。

具体实施时，如图5所示为三相电压隔离采样电路连接图，其中电网三相电压信号VA、VB、VC与变压器T1、T2、T3输入端相连接用于将电网电压转换成合适的电压值；变压器的输出端并联电压互感回路，电压互感回路由电阻与电容并联，电容的另一端接四运算放大器的同相端，四运算放大器的反相端与输出端并联，通过电阻与主控单元DSPIC33FJ128NC506芯片的第12、13、14引脚相连接，电容接地与主控单元并联，用于将电压信号传输给主控单元的DSPIC33FJ128NC506芯片与基准电压回路进行对比从而实现对电压的分析，线电压相电压的不平衡度功能。

如图6所示为三相电流隔离采样电路连接图，其中电网三相电流信号IA、IB、IC与变压器T4、T5、T6输入端相连接用于将电网电流转换成合适的电压值，变压器输出端并联电流互感回路，电流互感回路由电阻与稳压管并联，稳压器的一端通过电阻与主控单元DSPIC33FJ128NC506芯片的第11、17、18引脚相连接，电阻的两端分别与电容并联接地，用于将电流信号传输给主控单元的DSPIC33FJ128NC506芯片与基准电压回路进行对比从而实现对电流的分析。

如图7所示为开关输入单元连接图，其中四个按键开关的控制开关K1、K2、K3、K4与开关输入单元的输入端相连接，通过按键开关的闭合与断开来实现控制多功能质量仪的开、关、设置、菜单功能；所述开关量输入单元输出端与主控单元的DSPIC33FJ128NC506芯片的第21、22、23、24引脚相连接，传递控制开关的状态。

如图8所示为开关输出单元连接图，其中主控单元的DSPIC33FJ128NC506芯片第27引脚与开关量输出单元输入端相连接，用于远程控制开关；开关量输出单元输出端通过电阻分为两路，一路通过电阻接地，一路与三极管基极相连接，三极管发射极接地，集电极连接一个LED灯，再分别与两个电阻并联接入5V电压，用于实时状态显示。

如图9所示为供电电源电路连接图，所述供电电源单元包括稳压芯片，所述稳压芯片的型号为SPX1117；所述稳压芯片的第1引脚接地，第3引脚输入5V电压，第2引脚通输出稳定的3.3V电压。

如图10所示为时钟IC芯片与器件连接的电路原理图，时钟IC芯片的型号为DS1302Z，所述的时钟IC芯片的第5、6、7引脚与主控单元的DSPIC33F J128NC506芯片第35、36、37引脚连接，为事件记录提供协助，记录事件发生的时间，方便查找故障。

如图11所示为数据存储扩展单元包括的非易失性随机存储芯片，所述非易失性随机存储芯片的型号为FM25CL64，所述的非易失性随机存储芯片的第1、2、3、5、6引脚与主控单元的DSPIC33FJ128NC506芯片第42、43、44、45、46引脚相连接，用于读写数据及存储数据。

如图12所示为通讯接口电路原理图，所述通讯接口单元输入端与主控单元的DSPIC33FJ128NC506芯片第33、34引脚相连接，通过光耦合器实现“电—光—电”转换，以光为媒介把输入端信号耦合到输出端的光电耦合器，连接RS485通信电路实现多点双向通信，将测量的所有数据传输给后台监控设备。

电网与电流电压信号单元输入端相连接，用于采集电网的电流电压信号，电流电压信号单元输出端与主控单元输入端相连接，以隔离输入的方式将电压电流信号传输给主控单元，用于与基准电压进行对比实现对电流电压信号的分析及线电压相电压不平衡度的功能，电能质量数据通过LCD显示驱动控制LCD动态显示单元进行实时显示，再将电能质量数据传输至后台监控设备；开关量输入单元输入端与4个按键开关的控制开关相连接用于控制多功能质量仪的开、关、设置、菜单，输出端与主控单元相连接传递控制开关的状态；开关量输出单元输出端与1个LED管相连接，用于实时状态显示；模拟量输入单元输入端与外部设备相连接传输电流电压信号，输出端与主控单元相连接，用于将电流电压信号传输给主控单元进行电能质量数据分析；模拟量输出单元输出端与后台监控设备相连接，用于显示测量的电流电压信号的电能质量数据；供电电源单元将5V电源电压转换成恒定的3.3V电压，给多功能电能质量分析仪供电；电能脉冲输出单元输入端与主控单元相连接，用于向后台监控设备输出有功功率无功功率；数据存储扩展单元与主控单元相连接，用于存储数据及读写数据；通讯接口单元与主控单元相连接，将所有数据外传至其他后台监控设备。

需要强调的是，本实用新型所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本实用新型并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本实用新型的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本实用新型保护的范围。

Claims (8)

1.一种多功能电能质量分析仪，其特征在于：包括电流电压信号单元、主控单元、LCD显示驱动、LCD动态显示单元、基准电压回路；

所述电流电压信号单元输入端与电网相连接，用于采集电网的电流电压信号；所述的电流电压信号单元输出端与主控单元输入端相连接，以隔离输入的方式将电压电流信号传输给主控单元，用于与基准电压进行对比实现对电流电压信号的分析及线电压相电压不平衡度的功能；LCD显示驱动输入端与主控单元输出端相连接，用于通过LCD显示驱动控制LCD动态显示单元显示电能质量数据；LCD显示驱动输出端与LCD动态显示单元输入端相连接，用于驱动LCD动态显示单元，再将电能质量数据传输至后台监控设备。

2.根据权利要求1所述的一种多功能电能质量分析仪，其特征在于：电流电压信号单元包括变压器和电压电流互感回路；电网的三相电压信号通过电阻与变压器的输入端相连接，用于将高电压转变成合适的电压值，变压器的输出端与电压互感回路并联向主控单元输出稳定的电压信号，电压互感回路由电阻与电容并联，电容的另一端接四运算放大器的同相端，四运算放大器的反相端与输出端并联，通过电阻串联主控单元，电容接地与主控单元并联；电网的三相电流信号连接变压器的输入端，用于将电流转换成合适的电压值，变压器的输出端与电流互感回路并联向主控单元输出稳定的电压信号，电流互感回路由电阻和稳压管并联，稳压器的一端通过电阻与主控单元相连接，电阻的两端分别与电容并联接地。

3.根据权利要求1所述的一种多功能电能质量分析仪，其特征在于：所述主控单元包括多路同步转换芯片，所述多路同步转换芯片的型号为DSPIC33F J128NC506；

所述基准电压回路包括基准电压芯片，所述基准电压芯片的型号为LM385-2.5V；

所述LCD显示驱动包括LCD动态显示驱动芯片，所述LCD动态显示驱动芯片的型号为HT1623。

4.根据权利要求1所述的一种多功能电能质量分析仪，其特征在于：还包括供电电源单元，所述供电电源单元包括稳压芯片，所述稳压芯片的型号为SPX1117，用于将5V电源电压转换成恒定的3.3V电压，给多功能电能质量分析仪供电。

5.根据权利要求1所述的一种多功能电能质量分析仪，其特征在于：还包括开关量输入单元，所述的开关量输入单元输入端与4个按键开关的控制开关相连接，用于控制多功能质量仪的开、关、设置、菜单；所述的开关量输入单元输出端与主控单元相连接，传递控制开关的状态；所述的开关量输出单元输出端与1个LED管相连接，用于实时状态显示。

6.根据权利要求1所述的一种多功能电能质量分析仪，其特征在于：还包括电能脉冲输出单元，所述的电能脉冲输出单元输入端与主控单元输出端相连接，用于向后台监控设备输出有功功率无功功率及分时段计量的复费率功能。

7.根据权利要求1所述的一种多功能电能质量分析仪，其特征在于：还包括数据存储扩展单元，所述数据存储扩展单元包括时钟IC芯片，所述时钟IC芯片的型号为DS1302Z；

所述数据存储扩展单元包括非易失性随机存储芯片，所述非易失性随机存储芯片的型号为FM25CL64；

所述数据存储扩展单元与主控单元相连接，用于存储数据及读写数据。

8.根据权利要求1所述的一种多功能电能质量分析仪，其特征在于：还包括通讯接口单元，所述通讯接口单元与主控单元相连接，用于将所有数据外传至其他后台监控设备。

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