[發明專利]單相電參數快速采集模塊

有效

• 申請號: 201410087962.5
• 申請日: 2014-03-11
• 公開（公告）號: CN103869188A
• 公開（公告）日: 2014-06-18
• 發明（設計）人: 潘玉靜;李臻;余琳;李立;郭芝源
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第三十八研究所
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00
• 代理公司: 安徽匯樸律師事務所 34116
• 代理人: 丁瑞瑞

技術領域

本發明涉及一種采集模塊，特別涉及一種單相電參數快速采集模塊。

背景技術

當今世界正在進行一場能源產業革命，其發展的關鍵一是發展可再生能源，降低不可再生能源在能源消費中的占比；二是節能減排，在現有的能源基礎上進行技術革新，提高能源的利用效率。電能是中國最廣泛使用的能源。隨著生活水平的提高和國民經濟的發展，中國對電能的消耗越來越高，電能的使用效率卻越來越低，究其原因，主要是能耗監督管理信息化水平不高，監管手段滯后，行業監管信息不能動態、準確、實時地采集，監管部門無法及時、完整、準確地掌握電力用戶的用電信息，從而使主管部門在制定節能管理和宏觀調控時缺乏科學有效的依據。只有對電能進行精確采集、計量與實時監控、分析，并對負荷進行管理，才能達到良好的節能減排效果，提高電能的利用效率。

另一方面，電力電子技術的蓬勃發展給電力系統自動化帶來了很大的變革，但同時也給電力系統帶來許多不穩定因素，致使電能質量日益惡化。由于電網中的自動調壓、無功自動補償裝置的正確動作率不高等原因，造成用戶端電壓不穩定，用電高峰時電壓過低，而在用電低谷時電壓偏高，電網的頻率有時也會受到電網負載過重的影響，而沖擊性負載的接入則使得電壓閃變的現象時常發生。以上這些現象對電網的安全、穩定運行極為不利，影響電力系統的正常運行，甚至還會對電能質量要求較高的電力用戶造成嚴重的經濟損失。若能對重要的電力設施、電力線的電壓、電流或其它參數進行實時監測，并根據電力設施的工作參數設置預警值，當監測到的電參數達到其閾值時，進行實時報警，則可大大增加用電的安全性。

基于以上兩種情況，開發能快速監測電參數的采集模塊是很有必要的。普通居民生活用電、低壓商業用電、低壓辦公用電以及小型機械用電通常以單相電為主。目前市面上已有的單相電參數采集模塊多是使用電流互感器采集電流。電流互感器盡管價格較低，但是存在因相移導致的遲滯和飽和現象，導致測量時產生相位誤差，影響測量精度；同時電流互感器的動態電流感應范圍較小，不具備快速監測的特點。霍爾效應電流傳感器響應速度快，檢測精度高，動態電流感應范圍廣，非常適合在電參數的快速采集中。

發明內容

本發明的所要解決的技術問題在于提供一種單相電參數快速采集模塊，利用該單相電參數快速采集模塊能夠實時采集單相電的電流有效值、電壓有效值、功率因數、有功功率、無功功率、有功電能、無功電能，采集到的數據可通過RS485總線向外傳輸。

本發明采用以下技術方案解決上述技術問題的：一種單相電參數快速采集模塊，包括電源輔助電路、電參數采集電路、電參數計算電路、信號隔離電路、單片機工作電路及RS485通信隔離電路，電源輔助電路分別與電參數采集電路、電參數計算電路、單片機工作電路、信號隔離電路、RS485通信隔離電路相連接；電參數計算電路與電參數采集電路、信號隔離電路相連接；單片機工作電路與信號隔離電路、RS485通信隔離電路相連接。

具體的，所述的電源輔助電路包括電源芯片V1、V3、電源模塊V2、電感L1、L2、電容C1～C8、電阻R1～R6、發光二極管LED1、LED2、二極管D1～D4、電源輸入接口J1、隔離變壓器T1；

J1為24V電源輸入接口，J1的24V電源正極輸入端接雙向二極管D1的一端和D2的正極，J1的24V電源負極輸入端為單相電參數快速采集模塊的一個地（GND2），該腳（GND2）與D1的另一端、電容C1的負極、電源芯片V1的3腳和5腳、二極管D3的正極、電容C2的負極、發光二極管LED1的負極相連接，二極管D2的負極與電容C1的正極、電源芯片V1的1腳相連接，電源芯片V1的2腳與二極管D3的負極相連，并通過電感L1與電源芯片V1的4腳、電容C2的正極、電阻R1的一端相連接，R1的另一端與發光二極管LED1的正極相連接，電源芯片V1的4腳為第一組電源（5V-MCU）輸出端；

電源模塊V2的1腳與電容C1的正極相連，電源模塊V2的2腳接地GND2，電源模塊V2的3腳為-15V電源輸出端，該腳與電容C3的負極和電容C4的一端相連接，電源模塊V2的4腳為單相電參數快速采集模塊的第二個地（AGND1），該腳與電容C3的正極、電容C4的另一端、電容C5的負極、電容C6的一端相連接，電源模塊V2的5腳為+15V電源輸出端，該腳與電容C5的正極和電容C6的另一端相連接；