CN112904136A - 一种电能质量监测装置 - Google Patents

Abstract

本申请属于电能质量监测设计技术领域，具体涉及一种电能质量监测装置，包括：AD转换芯片；开口式电流互感器，用以采集电流信号；电流采集电阻，与开口式电流互感器并联接入AD转换芯片；AD转换芯片对电流信号进行暂态模数转换；CPU，与AD转换芯片连接，基于暂态模数转换后的电流信号计算得到相应的暂态电能质量数据。

Description

一种电能质量监测装置

技术领域

本申请属于电能质量监测设计技术领域，具体涉及一种电能质量监测装置。

背景技术

电能质量监测是控制与治理电能质量问题的基础和前提，现有的电能质量监测装置可很好的实现对稳态电能质量的监测，例如电流电压有效值、频率偏差、电压偏差、三相不平衡、谐波、功率、过流、过压等，但不能够很好的应用于对暂态电能质量进行监测，例如电压暂降、电压暂升、电压中断、脉冲暂态、振荡暂态、电压缺口等。

当前对暂态电能质量进行监测主要采用串联母线电流互感器的方式或者借助录波仪、示波器等仪器实现，其中：

采用串联母线电流互感器的方式对暂态电能质量进行监测，需要经过两次电流互感器二次回路采样，如图1所示，采样数据可靠性低；

借助录波仪、示波器等仪器实现对暂态电能质量进行监测，需要加装罗氏线圈、积分电路等配置，如图2所示，对线圈精度要求极高，且造价高昂，难以普及应用；

鉴于上述技术缺陷的存在提出本申请。

需注意的是，以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的发明构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。

发明内容

本申请的目的是提供一种电能质量监测装置，以克服或减轻已知存在的至少一方面的技术缺陷。

本申请的技术方案是：

一种电能质量监测装置，包括：

AD转换芯片；

开口式电流互感器，用以采集电流信号；

电流采集电阻，与开口式电流互感器并联接入AD转换芯片；AD转换芯片对电流信号进行暂态模数转换；

CPU，与AD转换芯片连接，基于暂态模数转换后的电流信号计算得到相应的暂态电能质量数据。

根据本申请的至少一个实施例，上述的电能质量监测装置中，开口式电流互感器及其对应的电流采集电阻有多个。

根据本申请的至少一个实施例，上述的电能质量监测装置中，还包括：

电压采集电路，用以采集电压信号，接入AD转换芯片；

AD转换芯片对电压信号进行暂态模数转换；

CPU基于暂态模数转换后的电压信号计算得到相应的暂态电能质量数据。

根据本申请的至少一个实施例，上述的电能质量监测装置中，电压采集电路有多个。

根据本申请的至少一个实施例，上述的电能质量监测装置中，还包括：

单片机，与AD转换芯片并联设置，对电流信号进行稳态模数转换；

CPU基于稳态模数转换后的电流信号计算得到相应的稳态电能质量数据。

根据本申请的至少一个实施例，上述的电能质量监测装置中，电压采集电路接入单片机；

单片机对电压信号进行稳态模数转换；

CPU基于稳态模数转换后的电压信号计算得到相应的稳态电能质量数据。

根据本申请的至少一个实施例，上述的电能质量监测装置中，AD转换芯片及其对应的开口式电流互感器、电流采集电阻、电压采集电路、单片机有多组。

根据本申请的至少一个实施例，上述的电能质量监测装置中，还包括：

5G通讯模块，与CPU连接；

远程服务器，与5G通讯模块通过5G信号连接，以能够接收暂态模数转换后的电流信号，基于暂态模数转换后的电流信号计算得到相应的暂态电能质量数据。

根据本申请的至少一个实施例，上述的电能质量监测装置中，还包括：

本地交互端，与CPU连接，以能够显示CPU计算得到的数据，以及配置5G通讯模块的相关参数。

根据本申请的至少一个实施例，上述的电能质量监测装置中，还包括：

同步对时模块，与CPU连接，提供精准的时钟，以此为暂态模数转换后的电流信号赋予基础时间记录。

根据本申请的至少一个实施例，上述的电能质量监测装置中，还包括：

电源管理模块，与CPU连接，对电能质量监测装置进行电源管理。

附图说明

图1是现有采用串联母线电流互感器的方式对暂态电能质量进行监测的示意图；

图2是现有借助助录波仪、示波器等仪器实现对暂态电能质量进行监测的示意图；

图3是本申请实施例提供的电能质量监测装置的示意图；

图4是本申请实施例提供的电能质量监测装置的局部示意图；

图5是本申请实施例提供的电源管理模块电路的示意图；

图6是本申请实施例提供的USB通讯电路的示意图；

图7是本申请实施例提供的电能质量监测装置的又一局部示意图；

其中：

1-AD转换芯片；2-开口式电流互感器；3-单片机；4-CPU；5-5G通讯模块；6-远程服务器；7-本地交互端；8-同步对时模块；9-电源管理模块；10-金属散热板；11-金属散热片；

R5-电流采集电阻。

为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；此外，附图用于示例性说明，其中描述位置关系的用语仅限于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

具体实施方式

为使本申请的技术方案及其优点更加清楚，下面将结合附图对本申请的技术方案作进一步清楚、完整的详细描述，可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅是本申请的部分实施例，其仅用于解释本申请，而非对本申请的限定。需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分，其他相关部分可参考通常设计，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的技术特征可以相互组合以得到新的实施例。

此外，除非另有定义，本申请描述中所使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域内一般技术人员所理解的通常含义。本申请描述中所使用的“上”、“下”、“左”、“右”、“中心”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等表示方位的词语仅用以表示相对的方向或者位置关系，而非暗示装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，当被描述对象的绝对位置发生改变后，其相对位置关系也可能发生相应的改变，因此不能理解为对本申请的限制。本申请描述中所使用的“第一”、“第二”、“第三”以及类似用语，仅用于描述目的，用以区分不同的组成部分，而不能够将其理解为指示或暗示相对重要性。本申请描述中所使用的“一个”、“一”或者“该”等类似词语，不应理解为对数量的绝对限制，而应理解为存在至少一个。本申请描述中所使用的“包括”或者“包含”等类似词语意指出现在该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。

此外，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，在本申请的描述中使用的“安装”、“相连”、“连接”等类似词语应做广义理解，例如，连接可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，领域内技术人员可根据具体情况理解其在本申请中的具体含义。

下面结合附图1至图6对本申请做进一步详细说明。

一种电能质量监测装置，包括：

AD转换芯片1；

开口式电流互感器2，用以采集电流信号；

电流采集电阻R5，与开口式电流互感器2并联接入AD转换芯片1；AD转换芯片1对电流信号进行暂态模数转换；

CPU4，与AD转换芯片1连接，基于暂态模数转换后的电流信号计算得到相应的暂态电能质量数据。

对于上述实施例公开的电能质量监测装置，领域内技术人员可以理解的是，其设计电流采集电阻R5与开口式电流互感器2并联，对电流采集电阻R5进行设计，可使流经电流采集电阻R5的电流为毫安级，电流采集电阻R5两端可产生一个微小电压，该电压可以被AD转换芯片1采集，AD转换芯片1对其进行暂态模数转换后，传入CPU4计算得到相应的暂态电能质量数据，以此实现对暂态电能质量的监测。

对于上述实施例公开的电能质量监测装置，领域内技术人员还可以理解的是，其是AD转换芯片1采集与开口式电流互感器2并联设置的电流采集电阻R5两端端的电压实现对电流信号的采集，为一级采集，具有较高的准确性，且设置简单，易于实现。

在一些可选的实施例中，上述的电能质量监测装置中，开口式电流互感器2及其对应的电流采集电阻R5有多个。

对于上述实施例公开的电能质量监测装置，领域内技术人员可以理解的是，其设计述开口式电流互感器2及其对应的电流采集电阻R5有多个可实现对电流信号的多通道同步采集。

在一些可选的实施例中，上述的电能质量监测装置中，可选择AD转换芯片1的型号为MCP3914，与CPU4通过SPI通讯总线连接，此外，为了降低噪声可在电流采集电阻R5、AD转换芯片1之间接入通用降噪电路，如图4所示。

在一些可选的实施例中，上述的电能质量监测装置中，还包括：

电压采集电路，用以采集电压信号，接入AD转换芯片1；

AD转换芯片1对电压信号进行暂态模数转换；

CPU4基于暂态模数转换后的电压信号计算得到相应的暂态电能质量数据。

对于上述实施例公开的电能质量监测装置，领域内技术人员可以理解的是，其设计电压采集电路接入AD转换芯片1，AD转换芯片1中对电压采集电路采集的电压信号进行暂态模数转换，传入CPU4后计算得到相应的暂态电能质量数据，对暂态电能质量进行监测。

在一些可选的实施例中，上述的电能质量监测装置中，电压采集电路有多个。

对于上述实施例公开的电能质量监测装置，领域内技术人员可以理解的是，其设计电压采集电路有多个，以此可实现对电压信号的多通道同步采集。

在一些可选的实施例中，上述的电能质量监测装置中，还包括：

单片机3，与AD转换芯片1并联设置，对电流信号进行稳态模数转换；

CPU4基于稳态模数转换后的电流信号计算得到相应的稳态电能质量数据。

对于上述实施例公开的电能质量监测装置，领域内技术人员可以理解的是，其设计单片机3与AD转换芯片1，可采集电阻R5两端端的电压，对其进行稳态模数转换后，传入CPU4计算得到相应的稳态电能质量数据，以此实现对稳态电能质量的监测。

在一些可选的实施例中，上述的电能质量监测装置中，电压采集电路接入单片机3；

单片机3对电压信号进行稳态模数转换；

CPU4基于稳态模数转换后的电压信号计算得到相应的稳态电能质量数据。

对于上述实施例公开的电能质量监测装置，领域内技术人员可以理解的是，其设计电压采集电路接入单片机3，单片机3中对电压采集电路采集的电压信号进行稳态模数转换，传入CPU4后计算得到相应的稳态电能质量数据，对稳态电能质量进行监测。

在一些可选的实施例中，上述的电能质量监测装置中，AD转换芯片1及其对应的开口式电流互感器2、电流采集电阻R5、电压采集电路、单片机3有多组。

在一些可选的实施例中，上述的电能质量监测装置中，还包括：

5G通讯模块5，与CPU4连接；

远程服务器6，与5G通讯模块5通过5G信号连接，以能够接收暂态模数转换后的电流信号，基于暂态模数转换后的电流信号计算得到相应的暂态电能质量数据。

对于上述实施例公开的电能质量监测装置，领域内技术人员可以理解的是，其设计远程服务器6与CPU4通过5G通讯模块5进行5G通信，时延较小，此外，远程服务器6接收暂态模数转换后的电流信号后，对暂态模数转换后的电流信号计算得到相应的暂态电能质量数据，可保证远程监测的实时性。

在一些可选的实施例中，上述的电能质量监测装置中，还包括：

本地交互端7，与CPU4连接，以能够显示CPU4计算得到的数据，以及配置5G通讯模块5的相关参数。

在一些可选的实施例中，上述的电能质量监测装置中，还包括：

同步对时模块8，与CPU4连接，提供精准的时钟，以此为暂态模数转换后的电流信号赋予基础时间记录。

在一些可选的实施例中，上述的电能质量监测装置中，还包括：

电源管理模块9，与CPU4连接，对电能质量监测装置进行电源管理，其相关电路如图5所示。

在一些可选的实施例中，上述的电能质量监测装置中，设计有如图6所示的USB通讯电路。

在一些可选的实施例中，上述的电能质量监测装置中，还包括：

金属散热板10，一侧壁面具有卡槽；CPU4卡在卡槽中；

多个金属散热片11，连接在金属散热板10另一侧壁面上，排列呈锯齿状。

对于上述实施例公开的电能质量监测装置，领域内技术人员可以理解的是，CPU4工作会产生大量的热，以金属散热板10、金属散热片11配合的形式对CPU4进行散热，不容易发生损坏，以此降低装置的故障率，此外，设计各个金属散热片11呈锯齿状排列在金属散热板10背向CPU2一侧的壁面上，可取得良好的散热效果。

说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

需要说明的是，为表示清楚、简洁，上述实施例中并没有给出电能质量监测装置的全部组成单元，为实该电能质量监测系统的必要功能，领域内技术人员可以根据具体需要提供、设置其他未示出的组成单元。

此外，领域内技术人员还应该能够意识到，本申请实施例所公开电能质量监测装置的各个模块、单元能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，本申请中对其按照功能进行了一般性地描述，这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件，领域内技术人员可以对每个特定的应用及其实际约束条件选择采用不同的方法来实现所描述的功能，但是该种实现不应认为超出本申请的范围。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本申请的技术方案，领域内技术人员应该理解的是，本申请的保护范围显然不局限于这些具体实施方式，在不偏离本申请的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电能质量监测装置，其特征在于，包括：

AD转换芯片(1)；

开口式电流互感器(2)，用以采集电流信号；

电流采集电阻(R5)，与所述开口式电流互感器(2)并联接入所述AD转换芯片(1)；所述AD转换芯片(1)对所述电流信号进行暂态模数转换；

CPU(4)，与所述AD转换芯片(1)连接，基于暂态模数转换后的电流信号计算得到相应的暂态电能质量数据。

2.根据权利要求1所述的电能质量监测装置，其特征在于，

所述开口式电流互感器(2)及其对应的电流采集电阻(R5)有多个。

3.根据权利要求1所述的电能质量监测装置，其特征在于，

还包括：

电压采集电路，用以采集电压信号，接入所述AD转换芯片(1)；

所述AD转换芯片(1)对所述电压信号进行暂态模数转换；

所述CPU(4)基于暂态模数转换后的电压信号计算得到相应的暂态电能质量数据。

4.根据权利要求3所述的电能质量监测装置，其特征在于，

所述电压采集电路有多个。

5.根据权利要求3所述的电能质量监测装置，其特征在于，

还包括：

单片机(3)，与所述AD转换芯片(1)并联设置，对所述电流信号进行稳态模数转换；

所述CPU(4)基于稳态模数转换后的电流信号计算得到相应的稳态电能质量数据。

6.根据权利要求3所述的电能质量监测装置，其特征在于，

所述电压采集电路接入所述单片机(3)；

所述单片机(3)对所述电压信号进行稳态模数转换；

所述CPU(4)基于稳态模数转换后的电压信号计算得到相应的稳态电能质量数据。

7.根据权利要求3所述的电能质量监测装置，其特征在于

所述AD转换芯片(1)及其对应的所述开口式电流互感器(2)、所述电流采集电阻(R5)、所述电压采集电路、所述单片机(3)有多组。

8.根据权利要求1所述的电能质量监测装置，其特征在于，

还包括：

5G通讯模块(5)，与所述CPU(4)连接；

远程服务器(6)，与所述5G通讯模块(5)通过5G信号连接，以能够接收暂态模数转换后的电流信号，基于暂态模数转换后的电流信号计算得到相应的暂态电能质量数据。

9.根据权利要求8所述的电能质量监测装置，其特征在于，

还包括：

本地交互端(7)，与所述CPU(4)连接，以能够显示CPU(4)计算得到的数据，以及配置所述5G通讯模块(5)的相关参数。

10.根据权利要求8所述的电能质量监测装置，其特征在于，

还包括：

同步对时模块(8)，与所述CPU(4)连接，提供精准的时钟，以此为暂态模数转换后的电流信号赋予基础时间记录。

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