RU166756U1

RU166756U1 - ELECTRICITY QUALITY INDICATOR

Info

Publication number: RU166756U1
Application number: RU2016126335/28U
Authority: RU
Inventors: Сергей Александрович Цырук; Игорь Викторович Сапелкин; Екатерина Андреевна Ландырева; Максим Вячеславович Кураков; Марина Витальевна Борисюк
Priority date: 2016-06-30
Filing date: 2016-06-30
Publication date: 2016-12-10

Abstract

Измеритель показателей качества электроэнергии, содержащий блок датчиков напряжения и тока, аналого-цифровой преобразователь (АЦП), микроконтроллер, интерфейс, экран, светодиодный индикатор работы, блок кнопок управления и блок питания, отличающийся тем, что он выполнен модульным с модульными блоком датчиков напряжения и тока, блоком кнопок управления, интерфейсом и блоком питания, и снабжен базовой платой и вычислителем, при этом на базовой плате расположены блок датчиков напряжения и тока, первый вход которого соединен с исследуемой электрической сетью, а выход соединен с первым входом измерительного модуля, содержащего АЦП, микроконтроллер и вычислитель, причем первый вход измерительного модуля одновременно является входом АЦП, выход последнего подключен к микроконтроллеру, соединенному с первым входом вычислителя, второй вход вычислителя, являясь одновременно вторым входом измерительного модуля, подсоединен к блоку кнопок управления, первый выход вычислителя, являясь одновременно первым выходом измерительного модуля, подключен к первому входу соединенного с информационной сетью интерфейса, второй выход вычислителя, являясь одновременно вторым выходом измерительного модуля, подсоединен к первому входу модуля индикации с экраном и светодиодным индикатором работы, блок питания, соединенный с питающей сетью, своим первым выходом подключен ко второму входу блока датчиков напряжения и тока, вторым выходом подсоединен к третьему входу измерительного модуля, третьим выходом соединен со вторым входом интерфейса, четвертым выходом подключен ко второму входу модуля индикации и пятым выходом соединен со входомA power quality indicator, comprising a block of voltage and current sensors, an analog-to-digital converter (ADC), a microcontroller, an interface, a screen, an LED operation indicator, a block of control buttons and a power supply, characterized in that it is made modular with a modular block of voltage sensors and current, a block of control buttons, an interface and a power supply unit, and is equipped with a base board and a calculator, while on the base board there is a block of voltage and current sensors, the first input of which is connected to the an electrical network, and the output is connected to the first input of the measuring module containing the ADC, the microcontroller and the calculator, the first input of the measuring module being the ADC input at the same time, the output of the last connected to the microcontroller connected to the first input of the calculator, the second input of the calculator being simultaneously the second input of the measuring module, connected to the control button block, the first output of the calculator, being simultaneously the first output of the measuring module, is connected to the first input connected to formation interface network, the second output of the calculator, being simultaneously the second output of the measuring module, is connected to the first input of the display module with a screen and an LED operation indicator, the power supply connected to the mains supply, its first output is connected to the second input of the voltage and current sensor block, the second the output is connected to the third input of the measuring module, the third output is connected to the second input of the interface, the fourth output is connected to the second input of the display module and the fifth output is connected to the entrance

Description

Полезная модель относится к области измерительной техники и контроля качества электроэнергии систем электроснабжения и позволяет измерять показатели качества электроэнергии, установленные в ГОСТ Р 51317.4.30-2008, класс А.The utility model relates to the field of measuring equipment and power quality control of power supply systems and allows you to measure power quality indicators set in GOST R 51317.4.30-2008, class A.

Известно устройство контроля параметров качества электроэнергии (патент RU на полезную модель №20681, публ. 20.11.2001, МПК G01R 19/25), содержащее аналого-цифровой преобразователь, системный контроллер, соединенный с клавиатурой, часами реального времени, блоком интерфейса RS-232С, цифровым сигнальным процессором, средством отображения информации, постоянным запоминающим устройством. К системному контроллеру дополнительно подключены блок интерфейса RS-485 и FLASH-память.A device for controlling the parameters of electric power quality is known (RU patent for utility model No. 20681, publ. 11/20/2001, IPC G01R 19/25) containing an analog-to-digital converter, a system controller connected to a keyboard, a real-time clock, an RS-232C interface unit , a digital signal processor, a means of displaying information, read-only memory. An RS-485 interface unit and FLASH memory are additionally connected to the system controller.

Недостатком настоящего устройства являются ограниченные функциональные возможности.The disadvantage of this device is the limited functionality.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой полезной модели является сигнализатор отклонения качества электроэнергии, представляющий собой измеритель показателей качества электроэнергии (патент RU на полезную модель №153463, публ. 20.07.2015, МПК G01R 11/25), содержащий соединенные с электрической сетью блок питания и блоки датчиков напряжения и тока, микроконтроллер, подключенный через аналого-цифровой преобразователь к блокам датчиков напряжения и тока и соединенный с интерфейсом RS-485, жидкокристаллическим экраном, светодиодным индикатором работы устройства, блоком кнопок управления.The closest in technical essence to the proposed utility model is a power quality deviation indicator, which is a power quality indicator (RU patent for utility model No. 153463, published July 20, 2015, IPC G01R 11/25), containing a power supply unit connected to the electric network and voltage and current sensor blocks, a microcontroller connected via an analog-to-digital converter to voltage and current sensor blocks and connected to the RS-485 interface, a liquid crystal screen, LED ind katorom operation device control unit buttons.

Технической задачей настоящей полезной модели является возможность простой и оперативной замены функциональных элементов устройства за счет модульной реализации конструкции устройства.The technical task of this utility model is the ability to easily and quickly replace the functional elements of the device due to the modular implementation of the device design.

Техническим результатом является расширение функциональных возможностей устройства за счет изменения количества измерительных каналов, типа питания, видов индикации и выходных интерфейсов устройства.The technical result is to expand the functionality of the device by changing the number of measuring channels, type of power, types of displays and output interfaces of the device.

Это достигается тем, что измеритель показателей качества электроэнергии, содержащий блок датчиков напряжения и тока, аналого-цифровой преобразователь (АЦП), микроконтроллер, интерфейс, экран, светодиодный индикатор работы, блок кнопок управления и блок питания, выполнен модульным с модульными блоком датчиков напряжения и тока, блоком кнопок управления, интерфейсом и блоком питания, и снабжен базовой платой и вычислителем, при этом на базовой плате расположены блок датчиков напряжения и тока, первый вход которого соединен с исследуемой электрической сетью, а выход соединен с первым входом измерительного модуля, содержащего АЦП, микроконтроллер и вычислитель, причем первый вход измерительного модуля одновременно является входом АЦП, выход последнего подключен к микроконтроллеру, соединенному с первым входом вычислителя, второй вход вычислителя, являясь одновременно вторым входом измерительного модуля, подсоединен к блоку кнопок управления, первый выход вычислителя, являясь одновременно первым выходом измерительного модуля, подключен к первому входу соединенного с информационной сетью интерфейса, второй выход вычислителя, являясь одновременно вторым выходом измерительного модуля, подсоединен к первому входу модуля индикации с экраном и светодиодным индикатором работы, блок питания, соединенный с питающей сетью, своим первым выходом подключен ко второму входу блока датчиков напряжения и тока, вторым выходом подсоединен к третьему входу измерительного модуля, третьим выходом соединен со вторым входом интерфейса, четвертым выходом подключен ко второму входу модуля индикации и пятым выходом соединен со входом блока кнопок управления.This is achieved by the fact that the power quality indicator, comprising a block of voltage and current sensors, an analog-to-digital converter (ADC), a microcontroller, an interface, a screen, an LED operation indicator, a block of control buttons and a power supply unit, is made modular with a modular block of voltage sensors and current, a block of control buttons, an interface and a power supply unit, and is equipped with a base board and a calculator, while on the base board there is a block of voltage and current sensors, the first input of which is connected to the an electrical network, and the output is connected to the first input of the measuring module containing the ADC, the microcontroller and the calculator, the first input of the measuring module being the ADC input at the same time, the output of the last connected to the microcontroller connected to the first input of the calculator, the second input of the calculator being simultaneously the second input of the measuring module, connected to the control button block, the first output of the calculator, being simultaneously the first output of the measuring module, is connected to the first input connected to formation interface network, the second output of the calculator, being simultaneously the second output of the measuring module, is connected to the first input of the display module with a screen and an LED operation indicator, the power supply connected to the mains supply, its first output is connected to the second input of the voltage and current sensor block, the second the output is connected to the third input of the measuring module, the third output is connected to the second input of the interface, the fourth output is connected to the second input of the display module and the fifth output is connected with the input of the control buttons.

Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором представлена структурная схема измерителя показателей качества электроэнергии.The essence of the utility model is illustrated in the drawing, which shows the structural diagram of the meter indicators of quality of electricity.

Измеритель показателей качества электроэнергии содержит базовую плату 1, на которой расположены блок датчиков напряжения и тока 2, первый вход которого соединен с исследуемой электрической сетью, а выход соединен с первым входом измерительного модуля 3, содержащего аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 4, микроконтроллер 5 и вычислитель 6. При этом первый вход измерительного модуля 3 одновременно является входом АЦП 4, выход последнего подключен к микроконтроллеру 5, соединенному с первым входом вычислителя 6. Второй вход вычислителя 6, являясь одновременно вторым входом измерительного модуля 3, подсоединен к блоку кнопок управления 7. Первый выход вычислителя 6, являясь одновременно первым выходом измерительного модуля 3, подключен к первому входу соединенного с информационной сетью интерфейса 8. Второй выход вычислителя 6, являясь одновременно вторым выходом измерительного модуля 3, подсоединен к первому входу модуля индикации 9 с экраном и светодиодным индикатором работы. Блок питания 10, соединенный с питающей сетью, своим первым выходом подключен ко второму входу блока датчиков напряжения и тока 2, вторым выходом подсоединен к третьему входу измерительного модуля 3, третьим выходом соединен со вторым входом интерфейса 8, четвертым выходом подключен ко второму входу модуля индикации 9 и пятым выходом соединен со входом блока кнопок управления 7. Блок датчиков напряжения и тока 2, блок кнопок управления 7, интерфейс 8 и блок питания 10 выполнены модульными.The meter of electric power quality indicators contains a base board 1, on which there is a block of voltage and current sensors 2, the first input of which is connected to the studied electrical network, and the output is connected to the first input of the measuring module 3, containing an analog-to-digital converter (ADC) 4, microcontroller 5 and the calculator 6. In this case, the first input of the measuring module 3 is simultaneously an ADC input 4, the output of the latter is connected to the microcontroller 5 connected to the first input of the calculator 6. The second input of the calculator 6, is being simultaneously the second input of the measuring module 3, connected to the block of control buttons 7. The first output of the calculator 6, being the first output of the measuring module 3, is connected to the first input of the interface connected to the information network 8. The second output of the calculator 6, being simultaneously the second output of the measuring module 3, connected to the first input of the indicating module 9 with a screen and an LED operation indicator. The power supply unit 10 connected to the mains supply, is connected to the second input of the voltage and current sensor unit 2 by its first output, connected to the third input of the measuring module 3 by the second output, connected to the second input of the interface 8 by the third output, and the fourth output connected to the second input of the display module 9 and the fifth output is connected to the input of the control button block 7. The voltage and current sensor block 2, the control button block 7, the interface 8 and the power supply 10 are modular.

Интерфейс 8 выполнен с возможностью установки одновременно или по раздельности разных типов интерфейсов, таких как RS232, RS485, CAN, Ethernet, USB.Interface 8 is configured to install simultaneously or separately different types of interfaces, such as RS232, RS485, CAN, Ethernet, USB.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Измеряемые сигналы фазных токов и напряжений исследуемой электрической сети поступают на первый вход блока датчиков напряжения и тока 2, который обеспечивает защиту входов измерителя показателей качества электроэнергии от перенапряжений, низкочастотную фильтрацию сигналов фазных токов и напряжений, их приведение в соответствие с диапазоном АЦП 4. Выходные сигналы блока 2 подаются на первый вход измерительного модуля 3, после чего АЦП 4 производит их преобразование в цифровой код. Отсчеты от АЦП 4 передаются в микроконтроллер 5 и сохраняются в его оперативном-запоминающем устройстве (ОЗУ). Микроконтроллер 5 производит обработку, цифровую фильтрацию отсчетов АЦП 4 и передает данные на первый вход вычислителя 6, который производит нахождение значений показателей качества электроэнергии. Таким образом, сбор данных и вычисление показателей качества электроэнергии реализуется одновременно.The measured signals of phase currents and voltages of the investigated electric network are fed to the first input of the voltage and current sensor block 2, which provides protection of the inputs of the meter of indicators of the quality of electric power against overvoltage, low-frequency filtering of phase currents and voltages, their adjustment to the ADC range 4. Output signals unit 2 are fed to the first input of the measuring module 3, after which the ADC 4 converts them into a digital code. Samples from the ADC 4 are transmitted to the microcontroller 5 and stored in its random access memory (RAM). The microcontroller 5 performs processing, digital filtering of the samples of the ADC 4 and transmits data to the first input of the calculator 6, which produces the values of the quality indicators of electricity. Thus, the collection of data and the calculation of power quality indicators are implemented simultaneously.

Полученные значения показателей качества электроэнергии и сервисные сообщения от вычислителя 6 посредством интерфейса 8 передаются в информационную сеть, отображаясь при этом на модуле индикации 9. Сигнал с блока кнопок управления 7 поступает на второй вход вычислителя 6, осуществляя взаимодействие с оператором. Питание устройства осуществляется от питающей сети блоком питания 10.The obtained values of electric power quality indicators and service messages from the calculator 6 are transmitted via the interface 8 to the information network, being displayed on the display module 9. The signal from the control button block 7 is fed to the second input of the calculator 6, interacting with the operator. The device is powered from the mains by the power supply 10.

Таким образом, устройство позволяет получать измеряемые показатели качества электроэнергии, соответствующие ГОСТ Р 51317.4.30-2008, класс А - значение напряжения, частота, фликер, провалы напряжения, перенапряжения, прерывания напряжения, несимметрия напряжений в трехфазных системах, гармонические составляющие напряжения, медленные изменения напряжения, установившееся отклонение напряжения.Thus, the device allows to obtain measured indicators of the quality of electricity, corresponding to GOST R 51317.4.30-2008, class A - voltage value, frequency, flicker, voltage dips, overvoltage, voltage interruption, voltage asymmetry in three-phase systems, harmonic voltage components, slow changes voltage, steady-state voltage deviation.

Использование полезной модели позволяет расширить функциональные возможности устройства за счет применения модульной конструкции, позволяющей изменять количество измерительных каналов (3, 4, 6 и 8 каналов токовых и напряжения); изменять типы выходного интерфейса (RS232, RS485, CAN, Ethernet, USB), которые можно использовать одновременно или по раздельности, что позволяет без дополнительных затрат адаптировать прибор к имеющемуся в наличии аппаратному и программному обеспечению; применять взаимозаменяемые дисплеи 3-х типов (ЖК, OLED, люминесцентные) в зависимости от области и температурного диапазона применения устройства; осуществлять питание устройства как от сети переменного тока, так и от сети постоянного тока, что позволяет адаптировать его к соответствующим системам электроснабжения без дополнительных преобразователей напряжения.Using the utility model allows you to expand the functionality of the device through the use of a modular design that allows you to change the number of measuring channels (3, 4, 6 and 8 channels of current and voltage); change the types of output interface (RS232, RS485, CAN, Ethernet, USB) that can be used simultaneously or separately, which allows you to adapt the device to the available hardware and software without additional costs; apply interchangeable displays of 3 types (LCD, OLED, luminescent) depending on the area and temperature range of application of the device; to supply power to the device both from an alternating current network and from a direct current network, which makes it possible to adapt it to the corresponding power supply systems without additional voltage converters.

Claims

A power quality indicator, comprising a block of voltage and current sensors, an analog-to-digital converter (ADC), a microcontroller, an interface, a screen, an LED operation indicator, a block of control buttons and a power supply, characterized in that it is made modular with a modular block of voltage sensors and current, a block of control buttons, an interface and a power supply unit, and is equipped with a base board and a calculator, while on the base board there is a block of voltage and current sensors, the first input of which is connected to the network, and the output is connected to the first input of the measuring module containing the ADC, the microcontroller and the calculator, the first input of the measuring module being the ADC input at the same time, the output of the last connected to the microcontroller connected to the first input of the calculator, the second input of the calculator being simultaneously the second input of the measuring module, connected to the control button block, the first output of the calculator, being simultaneously the first output of the measuring module, is connected to the first input connected to formation interface network, the second output of the calculator, being simultaneously the second output of the measuring module, is connected to the first input of the display module with a screen and an LED operation indicator, the power supply connected to the mains supply, its first output is connected to the second input of the voltage and current sensor block, the second the output is connected to the third input of the measuring module, the third output is connected to the second input of the interface, the fourth output is connected to the second input of the display module and the fifth output is connected with the input of the control buttons.