多功能電力網絡儀表的制作方法
【專利說明】多功能電力網絡儀表
[0001]
技術領域
[0002]本發明涉及中低壓電力參數測量設備技術領域，特別涉及一種多功能電力網絡儀表。
【背景技術】
[0003]長期以來，電力系統中的各種參數都有相對應的專用電表，其主要功能是單參數顯示和記錄，仍然脫離不了單一功能、單一參數的特征，使得電力系統布線配置過于龐雜，運行自動化程度低，故障查找及維修都比較困難。

【發明內容】

[0004]本發明的目的在于提供一種功能多樣、自動化程度高且便于維護升級的多功能電力網絡儀表。
[0005]為實現以上目的，本發明采用的技術方案為:一種多功能電力網絡儀表，包括三相電壓電流采集電路、數據處理電路、顯示單元以及電源電路；所述的三相電壓電流采集電路用于采集電網的電壓和電流；數據處理電路包括芯片MSP430F149，數據處理電路接收三相電壓電流采集電路輸出的數據并處理后在顯示單元上顯示；電源電路為三相電壓電流采集電路、數據處理電路以及顯示單元供電。
[0006]與現有技術相比，本發明存在以下技術效果:本發明儀表能做到一表多用，可集中測量電壓、電流、電能、相位、頻率、諧波、有功無功功率、有功無功電度、功率因數等多種參數；簡化測量系統的布線配置，增強系統的可靠性、可維護性。
【附圖說明】
[0007]圖1是本發明的原理框圖；
圖2-1至圖2-23是本發明的具體電路圖。
【具體實施方式】
[0008]下面結合圖1至圖2-23，對本發明做進一步詳細敘述。
[0009]參閱圖1，一種多功能電力網絡儀表，包括三相電壓電流采集電路10、數據處理電路20、電源電路30以及顯示單元40 ;所述的三相電壓電流采集電路10用于采集電網的電壓和電流；數據處理電路20包括芯片MSP430F149，數據處理電路20接收三相電壓電流采集電路10輸出的數據并處理后在顯示單元40上顯示；電源電路30為三相電壓電流采集電路10、數據處理電路20以及顯示單元40供電。隨著微處理器和DSP技術的飛速發展及其價格的不斷下降，傳統的電子設計概念正逐步改變.一方面儀器儀表愈來愈智能化，另一方面原來許多由硬件完成的功能已開始由運行在微處理器或DSP芯片上的軟件所取代。本發明中，通過芯片MSP430F149構成的數據處理電路20，能夠將三相電壓電流采集電路10所采集到的信息進行處理并顯示，使得儀表能做到一表多用，可集中測量電壓、電流、電能、相位、頻率、諧波、有功無功功率、有功無功電度、功率因數等多種參數；簡化測量系統的布線配置，增強系統的可靠性、可維護性。
[0010]對于顯示單元40，考慮到本儀表主要面對工業市場，出于亮度和可視性考慮，采用了 4排每排4個8段碼LED數碼管顯示設計。
[0011]優選地，包括按鍵單元50，用戶通過按鍵單元50與儀表進行交互實現參數設置、電力測量參數的循環查詢以及儀表校正的工作。通過設置按鍵單元50，可以方便用戶與儀表進行交互。
[0012]優選地，包括通訊電路60，通訊電路60包括RS485通訊接口，通訊電路60使用MODBUS通訊協議且其通訊波特率為2400-19200 ;所述數據處理電路20處理后的數據通過通訊電路60上傳至上位機。通過設置通訊電路60，能將各電力節點的電力數據實時地傳送給上位機，實現上位機實時監測、處理，在自動化系統中有良好的應用前景。
[0013]優選地，所述的三相電壓電流采集電路10包括芯片ATT7022C及其外圍電路；所述的電源電路30包括熱敏和壓敏元件、共模濾波器、LC濾波電路，熱敏和壓敏元件用于抑制電網干擾穩定電源，共模濾波器和LC濾波電路用于抑制傳導輻射來滿足電磁兼容需求。
[0014]圖2-1至圖2-23是本儀表具體的電路圖，由于電路圖中已經清楚的表示了各元器件的連接關系，這里就不再贅述。需要指出的是，電路的實現方式多樣，這里僅提供一種較為優選的方式供參考。
[0015]圖2中，三相電壓電流采集電路10由精密電壓互感器、精密電流互感器以及高精度三相電能專用計量芯片ATT7022C等組成。ATT7022C是一個高精度三相電能專用計量芯片，適用于三相三線和三相四線，其集成了參考電壓電路及所有功率、能量、有效值及頻率測量的數字信號處理，支持全數字域的增益、相位校正。三相電流、電壓通過精密互感器及差動電阻分壓網絡將信號傳給ATT70022C進行數據處理。為了獲得良好的電磁兼容性，良好的PCB走線是基本保證。第一要注意元器件分布要注意強、弱信號分開；第二地線的連接對電磁兼容的性能有很重要的作用，建議穩壓電源模塊的輸入和地單點連接，最大限度保證由電源竄入整個系統的干擾；第三ATT7022有多種電源VCC、AVCC，在布線時要注意芯片的模擬地和數字第要就近接地，不要區分開，盡可能減少地線上的電阻、電感及電容分布；第四芯片REFCAP腳為芯片內部模擬部分參考電壓引腳，其對精度影響非常大，外接濾波電容可以提高參考電壓的穩定性；第五通常脈沖輸出線走線較長，所以限流電阻要盡量靠近芯片；第六晶振是高頻信號，在它附近分布大面積地，不要有其它信號線從中間穿過。
[0016]數據處理電路20采用TI公司設計生產的一 16位低功耗微處理器MSP430F149，此單片機采用了目前最流行的精簡指令集(RISC)結構，I個時鐘周期可以執行I條指令(傳統的MCS51單片機要12個時鐘周期才可以執行I條指令)，使MSP430在5MHz晶振工作時，指令速度可以達到8MIPS (注意同樣8MIPS的指令速度，在運算性能上16位處理器比8位處理器要高遠不止2倍)。這部分還設計了掉電檢測電路結合片內看門狗通過軟件設計可以使得電路性能更安全可靠。MCU和ATT7022C之間使用SPI模式進行數據傳輸，將所需數據傳到MCU中進行計算和處理。本部分EEPROM采用AT24C256芯片，用于電能累積量及部分底層參數的存儲，本芯片可以進行100萬次數據擦寫，并且數據可以保存100年。
【主權項】
1.一種多功能電力網絡儀表，其特征在于:包括三相電壓電流采集電路(10)、數據處理電路(20 )、電源電路(30 )以及顯示單元(40 );所述的三相電壓電流采集電路(10 )用于采集電網的電壓和電流；數據處理電路(20 )包括芯片MSP430F149，數據處理電路(20 )接收三相電壓電流采集電路(10 )輸出的數據并處理后在顯示單元(40 )上顯示；電源電路(30 )為三相電壓電流采集電路(10)、數據處理電路(20)以及顯示單元(40)供電。2.如權利要求1所述的多功能電力網絡儀表，其特征在于:包括按鍵單元(50)，用戶通過按鍵單元(50)與儀表進行交互實現參數設置、電力測量參數的循環查詢以及儀表校正的工作。3.如權利要求1所述的多功能電力網絡儀表，其特征在于:包括通訊電路(60)，通訊電路(60)包括RS485通訊接口，通訊電路(60)使用MODBUS通訊協議且其通訊波特率為2400-19200 ;所述數據處理電路(20)處理后的數據通過通訊電路(60)上傳至上位機。4.如權利要求1所述的多功能電力網絡儀表，其特征在于:所述的三相電壓電流采集電路(10)包括芯片ATT7022C及其外圍電路。5.如權利要求1所述的多功能電力網絡儀表，其特征在于:所述的電源電路(30)包括熱敏和壓敏元件、共模濾波器、LC濾波電路，熱敏和壓敏元件用于抑制電網干擾穩定電源，共模濾波器和LC濾波電路用于抑制傳導輻射來滿足電磁兼容需求。
【專利摘要】本發明涉及中低壓電力參數測量設備技術領域，特別涉及一種多功能電力網絡儀表，包括三相電壓電流采集電路、數據處理電路、顯示單元以及電源電路；所述的三相電壓電流采集電路用于采集電網的電壓和電流；數據處理電路包括芯片MSP430F149，數據處理電路接收三相電壓電流采集電路輸出的數據并處理后在顯示單元上顯示；電源電路為三相電壓電流采集電路、數據處理電路以及顯示單元供電。本發明儀表能做到一表多用,可集中測量電壓、電流、電能、相位、頻率、諧波、有功無功功率、有功無功電度、功率因數等多種參數；簡化測量系統的布線配置,增強系統的可靠性、可維護性。
【IPC分類】G01R31/00
【公開號】CN105182144
【申請號】CN201510699941
【發明人】汪守飛
【申請人】合肥科菲電氣技術有限公司
【公開日】2015年12月23日
【申請日】2015年10月26日