CN208506156U - 电网电能质量控制及监测系统 - Google Patents
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Abstract
一种电网电能质量控制及监测系统，其特征在于：主控单片机有10个输出端和2个输入端，输出端与RS485通讯电路、自动重合闸、电源管理器、Wifi、蓝牙、以太网、固态继电器组、电容式接触器组、功率继电器组、第一在线电能表相接，一个输入端连接第二在线电能表，另一个输入端连接电能质量采集板的输出端，电能质量采集板的输入端连接电压互感器和电流互感器，主控单片机接收电能质量采集板采集上来的电参数，主控单片机通过蓝牙、Wifi、以太网实现与上位机通讯，能够有效地抑制电容充电时候的过电流和放电时候的过电流，主控单片机通过对电源管理器的协调管理，实现整个系统的电源供应稳定运行。
Description
技术领域
本实用新型涉及供电配电网实时监测技术领域，特别是涉及电能质量参数的在线监测调节系统。
背景技术
目前，国内对于电能质量控制与检测正在朝着智能化，精确化方向发展。电能质量控制与检测装置它串接于电网实际试验线路中，该装置内部由可调负载和在线电能表构成，通过调节负载可以模拟控制用电装置和线路的阻抗，供在线调节电能质量的各项参数，是各种试验机和低压电器带电实验必用的配件。该应用既可以工厂企业实现廉价的动态无功补偿，而且它的负载可调性还可以应用于很多研究所学校进行研究工作，使用效果前景广泛，价格低廉，控制简单。
实用新型内容
本实用新型主要解决的技术问题是提供一种电能质量控制及监测装置，同时能够实现全自动的无功补偿、谐波抑制、以及电能质量参数的采集计算的在线监测系统。
本实用新型提供一种电网电能质量控制及监测系统，其特征在于：包括主控单片机、电能质量采集板、RS485通讯电路、两个在线电能表、自动重合闸、电源管理模块、液晶显示器、电压互感器、电流互感器、固态继电器组、电容式接触器组、功率继电器组、蓝牙、Wifi、以太网，主控单片机有10个输出端和2个输入端，10个输出端分别与RS485通讯电路、自动重合闸、电源管理器、Wifi、蓝牙、以太网、固态继电器组、电容式接触器组、功率继电器组、第一在线电能表相接，一个输入端连接第二在线电能表，另一个输入端连接电能质量采集板的输出端，电能质量采集板的输入端连接电压互感器和电流互感器，第一在线电能表连接液晶显示器，主控单片机接收电能质量采集板采集上来的电参数，使用第一在线万能表，通过液晶显示器显示电参数，主控单片机通过蓝牙、Wifi、以太网实现与上位机通讯，通过RS485通讯电路对系统各项功能人工设置，主控单片机通过串行编码来支配各个继电器的断开和闭合，能够有效地抑制电容充电时候的过电流和放电时候的过电流，主控单片机通过对电源管理器的协调管理，实现整个系统的电源供应稳定运行。
所述的主控单片机型号MSP430。
所述的RS485通讯电路接口使用的是SP3485芯片控制电路。
所述的电能质量采集板使用的是青岛青智仪器有限公司P350。
所述的电压互感器、电流互感器使用的是德力西电气的CT\PT100VA。
所述的两个在线电能表使用的是柳川仪表公司的485远程三相四线电能表。
所述的Wifi使用的是Node MCU ESP8266模块。
所述的以太网使用的是宇泰公司的UT-620RS485转以太网TCP\IP模块。
所述的电源管理模块使用的是广州能达隔离电源模块。
本实用新型采集数据精度高，电能质量参数调节速度快，调节准确，灵活性高，具有实时性。良好的避免了人工调节慢，调节效果不好的弊端。
附图说明
图1是本发明结构示意图；
图2是本发明主控制器电路图；
图3是本发明RS485总线电路图；
图4是本发明通讯电路结构示意图。
具体实施方式
参照图1，本实用新型包括主控单片机、电能质量采集板、通信模块(蓝牙无线通讯模块，WIFI无线通讯模块，以太网有线通讯模块)、在线电能表、控制键盘、自动重合闸、电源管理模块、液晶显示器、电压互感器、电流互感器、固态继电器组、电容式接触器组、功率继电器组。主控单片机分别与RS485通讯电路(就地传送数据)、电能质量采集板(通过三相电压电流互感器采集各项交流电参数)、在线电能表(用于电能的计量)、自动重合闸(保护)、电源管理模块(给各个模块供电)、WiFi(近距离无线通讯)、蓝牙(近距离一对一无线通讯)、以太网(远程上位机通讯)、固态继电器组(控制并联的电抗器组)、电容式接触器组(控制并联的电容器组)、功率继电器组相接(控制并联的电阻器组)相接，电能质量采集板连接三相电压电流互感器，在线电能表连接液晶显示器。
这里所指出的主控单片机接收电压互感器、电流互感器、电能质量采集板采集上来的电参数，通过单片机的自动分析，做出无功补偿，谐波抑制、自动重合闸等操作，同时它使用在线万能表，通过液晶显示显示电参数，主控单片机还可以通过蓝牙、Wifi、以太网实现与上位机通讯，也可以用键盘对系统各项功能人工设置。主控单片机通过串行编码来实现各个继电器的断开和闭合，能够实现各个并联的电器能够按最佳分配方案连接到电路上。电容式接触器组能够有效地抑制电容充电时的过流。主控单片机连接电源管理器，可以实现整个系统的电源管理。
参照图2，主控单片机使用的是MSP430系列16位控制芯片，它的5脚和 6脚接到12Mhz的无源晶振X1上面，旁边还有两个微调电容C8、C9接到 GND、上面。它的7脚是复位引脚，通过一个按键SW1接到地，并且并联一个 RC C10和R6充电延时电路，使得单片机能够实现上电复位功能。它的1，2，3，4脚分别是NRST，PC13、PC14和PC15是模拟出来的SPI总线接到Wifi 模块、蓝牙模块或者是以太网模块的SPI接口上来进行与外部上位机的远程数据交互。10到17脚接到键盘上面的8位矩阵键盘的八位并口上面，之后通过键盘接到GND上面。通信模块通过单片机上的第18，19(PB0、PB1)脚，引接出TTL电平串口。PB2是自动重合闸的开关检测接口，通过自动重合闸的常开辅助触点接到GND上面。主控单片机的25到31口是继电器组的通讯接口，通过串行编码来实现各个继电器的断开和闭合；它的第45和46引脚接到RS485 通讯总线上面。
参照图3，RS485通讯电路通过主控单片机上面的D7和D8引脚接入串行数据，接到一个74VHC04六路反相器上面，使得D8的信号反相和隔离。之后和D7的信号接到SP485RS485转换芯片上面的RO和DI引脚，输出端的A和 B接到485模块的接线柱JP1上面，同时485A有一个47K的上拉电阻，485B 有一个47K的下拉电阻，分别接到5V网络和GND上面。之后485A和485B 接到电能质量采集板上面，可以进行串行通讯。GND接到电源管理的负极，产生回路，使电路工作。
参照图4，RS485通讯电路包括无线单片机(3-1)，无线单片机(3-1)的引脚16、引脚17和引脚18分别与加速度传感器(18)的引脚12、引脚10和引脚8相连接，无线单片机(3-1)的引脚44与电容C1串联，电容C1接地，无线单片机(3-1)的引脚43与电容C2串联，电容C2接地，无线单片机(3-1) 的引脚44与引脚43之间并联有晶振1，无线单片机(3-1)的引脚19与电容 C5串联，电容C5接地，无线单片机(3-1)的引脚21与电容C4串联，电容 C4接地，无线单片机(3-1)的引脚32分别与电感L2的一端和印刷版微波传输线(3-3)的一端相连接，电感L2的另一端与无线单片机(3-1)的引脚34相连接，印刷版微波传输线(3-3)的另一端分别与电感L2的另一端、引脚34和电感L3的一端相连接，电感L3的另一端与电容C3串联，电容C3与外部天线 (3-2)相连接。
Claims (10)
1.一种电网电能质量控制及监测系统，其特征在于：包括主控单片机、电能质量采集板、RS485通讯电路、两个在线电能表、自动重合闸、电源管理模块、液晶显示器、电压互感器、电流互感器、固态继电器组、电容式接触器组、功率继电器组、蓝牙、Wifi、以太网，主控单片机有10个输出端和2个输入端，10个输出端分别与RS485通讯电路、自动重合闸、电源管理器、Wifi、蓝牙、以太网、固态继电器组、电容式接触器组、功率继电器组、第一在线电能表相接，一个输入端连接第二在线电能表，另一个输入端连接电能质量采集板的输出端，电能质量采集板的输入端连接电压互感器和电流互感器，第一在线电能表连接液晶显示器，主控单片机接收电能质量采集板采集上来的电参数，使用第一在线万能表，通过液晶显示器显示电参数，主控单片机通过蓝牙、Wifi、以太网实现与上位机通讯，通过RS485通讯电路对系统各项功能人工设置，主控单片机通过串行编码来支配各个继电器的断开和闭合，能够有效地抑制电容充电时候的过电流和放电时候的过电流，主控单片机通过对电源管理器的协调管理，实现整个系统的电源供应稳定运行。
2.根据权利要求1所述的电网电能质量控制及监测系统，其特征在于：所述的主控单片机包括MSP430芯片，其最小系统电路，RS485通讯电路，分别与主控单片机MSP430相连接。
3.根据权利要求1所述的电网电能质量控制及监测系统，其特征在于：所述的485通讯接口使用的是SP3485芯片控制电路。
4.根据权利要求1所述的电网电能质量控制及监测系统，其特征在于：所述的电能质量采集板使用的是青岛青智仪器有限公司P350。
5.根据权利要求1所述的电网电能质量控制及监测系统，其特征在于：所述的电压互感器、电流互感器使用的是德力西电气的CT\PT100VA。
6.根据权利要求1所述的电网电能质量控制及监测系统，其特征在于：所述的在线电能表使用的是柳川仪表公司的485远程三相四线电能表。
7.根据权利要求1所述的电网电能质量控制及监测系统，其特征在于：所述的Wifi模块使用的是Node MCU ESP8266模块。
8.根据权利要求1所述的电网电能质量控制及监测系统，其特征在于：所述的蓝牙使用的是ESP32-01双频双核双模组蓝牙模块。
9.根据权利要求1所述的电网电能质量控制及监测系统，其特征在于：所述的以太网使用的是宇泰公司的UT-620RS485转以太网TCP\IP模块。
10.根据权利要求1所述的电网电能质量控制及监测系统，其特征在于：所述的固态继电器组、电容式接触器组、功率继电器组的驱动电路使用的是MOC3201和TLP521驱动光耦驱动。
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| CN111562459A (zh) * | 2020-06-11 | 2020-08-21 | 国家电网有限公司 | 一种基于人工智能机器学习的电能采集终端 |
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