供電所電能質(zhì)量保護(hù)裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種供電所電能質(zhì)量保護(hù)裝置，涉及工業(yè)供配電領(lǐng)域，尤其涉及供電所電能質(zhì)量保護(hù)裝置。采用了電壓、電流傳感器實(shí)現(xiàn)了對(duì)電壓電流的檢測(cè)，采用了電壓過(guò)零測(cè)頻電路實(shí)現(xiàn)了對(duì)電網(wǎng)頻率的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，通過(guò)單片機(jī)的AD轉(zhuǎn)換功能完成對(duì)數(shù)據(jù)的采集，用USB端口連接PC控制終端配合PC軟件實(shí)現(xiàn)了對(duì)電能質(zhì)量是否需要進(jìn)行保護(hù)的判斷，通過(guò)控制用電設(shè)備前的繼電器對(duì)用電設(shè)備進(jìn)行保護(hù)。
【專利說(shuō)明】
供電所電能質(zhì)量保護(hù)裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及工業(yè)供配電領(lǐng)域，尤其涉及供電所電能質(zhì)量保護(hù)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著工業(yè)自動(dòng)化程度的不斷提高，很多工廠實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化生產(chǎn)，自動(dòng)化生產(chǎn)要求電機(jī)聯(lián)動(dòng)性能高，因此對(duì)電機(jī)供電的電能質(zhì)量要求也不斷地提高，電能質(zhì)量主要包括電壓、電流波形的穩(wěn)定還有頻率的穩(wěn)定，電壓、電流但是由于工廠內(nèi)電機(jī)以及其他用電器多為非線性負(fù)載會(huì)使輸入工廠的電壓、電流發(fā)生畸變，傳統(tǒng)的LC濾波網(wǎng)絡(luò)不能完全消除這一影響，而電壓、電流或者頻率的突變會(huì)導(dǎo)致一些對(duì)電能質(zhì)量敏感的工業(yè)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)不正常，造成次品甚至事故，所以需要研究一種智能工廠電能質(zhì)量保護(hù)裝置保障對(duì)電能質(zhì)量敏感設(shè)備的正常運(yùn)行和保護(hù)。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種供電所電能質(zhì)量保護(hù)裝置，通過(guò)對(duì)電壓電流的檢測(cè)、對(duì)電網(wǎng)頻率的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并采集數(shù)據(jù)，用PC控制終端配合PC軟件實(shí)現(xiàn)了對(duì)電能質(zhì)量是否需要進(jìn)行保護(hù)的判斷，最后通過(guò)控制用電設(shè)備前的繼電器對(duì)用電設(shè)備進(jìn)行保護(hù)。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是:
[0005]—種供電所電能質(zhì)量保護(hù)裝置，包括電源模塊、測(cè)頻電路、電壓檢測(cè)電路、電流檢測(cè)電路、數(shù)據(jù)采集單片機(jī)、PC控制終端、保護(hù)繼電器；電源模塊輸入端接A相和中性線N交流220V輸入，為數(shù)據(jù)采集單片機(jī)、測(cè)頻電路、電壓檢測(cè)電路電流檢測(cè)電路提供15V和3.3V電壓；電壓檢測(cè)電路輸入連接A、B、C三相和中性線N，輸出端連接數(shù)據(jù)采集單片機(jī)的AD轉(zhuǎn)換引腳；測(cè)頻電路輸入端連接電壓檢測(cè)電路的輸出端，輸出端連接數(shù)據(jù)采集單片機(jī)的AD轉(zhuǎn)換引腳；電流檢測(cè)電路輸出端連接數(shù)據(jù)采集單片機(jī)的AD轉(zhuǎn)換引腳;數(shù)據(jù)采集單片機(jī)通過(guò)USB連接PC控制終端;PC控制終端控制保護(hù)繼電器。
[0006]進(jìn)一步優(yōu)化本技術(shù)方案，所述的電源模塊為基于VIPER12A芯片搭建的AC-DC穩(wěn)壓電路，使用隔離型反激拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。220V交流輸入通過(guò)C5、C6、C7濾波電容通過(guò)D5整流橋得到直流電壓，通過(guò)高頻變壓器TRl原端線圈進(jìn)入U(xiǎn)5 VIPER12A芯片的四個(gè)DR引腳，VIPER芯片兩個(gè)S引腳接地FB引腳接反饋電路，高頻變壓器TRl—個(gè)副邊線圈通過(guò)Dl和Cl的整流濾波接到輸出端子JPI為15V輸出，另一個(gè)副端線圈通過(guò)D4、C4整流濾波接到輸出端子JPI為3V3輸出；VIPERl 2A芯片的VDD引腳通過(guò)D6和Ql接至Ij 15V輸出端。
[0007]進(jìn)一步優(yōu)化本技術(shù)方案，所述的電壓檢測(cè)電路(3)為三個(gè)電壓互感器U17、U19、U21，以A相為例，一個(gè)輸入引腳分別通過(guò)R28連接到電網(wǎng)A三相，另一個(gè)輸入引腳連接電網(wǎng)中性線N，通過(guò)D12、D14限幅和運(yùn)放UlO LM2904輸出給數(shù)據(jù)采集單片機(jī)的ADCIN3引腳。
[0008]進(jìn)一步優(yōu)化本技術(shù)方案，所述的測(cè)頻電路(2)包括0P07組成的電壓跟隨器和LM2904組成的放大器;0P07的正向輸入端連接對(duì)應(yīng)相的電壓檢測(cè)電路(3 )的輸出引腳通過(guò)LM2904的放大，三相的測(cè)頻電路分別輸出給數(shù)據(jù)采集單片機(jī)(5)的ADCIN6、ADCIN7、ADCIN8引腳。
[0009]進(jìn)一步優(yōu)化本技術(shù)方案，所述的電流檢測(cè)電路(4)為U16、U18、U20三個(gè)電流互感器，分別檢測(cè)A、B、C三相電流以A相為例電流互感器U16的輸出經(jīng)過(guò)D11、D13的限幅和U19LM2904的放大輸出給數(shù)據(jù)采集單片機(jī)(5)的ADCINO引腳;其余兩相的輸出分別接數(shù)據(jù)采集單片機(jī)(5)的ADCINl、ADCIN2引腳。
[0010]進(jìn)一步優(yōu)化本技術(shù)方案，所述的數(shù)據(jù)采集單片機(jī)(5)為STM32F051C單片機(jī);數(shù)據(jù)采集單片機(jī)(5)的引腳連接UlI FT232RL芯片的TX引腳，PB6引腳連接UlI FT232RL的RX引腳；Ull FT232RL芯片的USBD-連接JP3 MiniUSB接口的USBD-引腳，USBD+連接JP3 MiniUSB接口的USBD+引腳。
[0011]進(jìn)一步優(yōu)化本技術(shù)方案，所述的保護(hù)繼電器(7)為三相交流繼電器，其控制引腳連接PC控制終端。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn):1、采用了電壓、電流傳感器實(shí)現(xiàn)了對(duì)電壓電流的檢測(cè)，2、采用了電壓過(guò)零測(cè)頻電路實(shí)現(xiàn)了對(duì)電網(wǎng)頻率的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，3、通過(guò)單片機(jī)的AD轉(zhuǎn)換功能完成對(duì)數(shù)據(jù)的采集，4、用USB端口連接PC控制終端配合PC軟件實(shí)現(xiàn)了對(duì)電能質(zhì)量是否需要進(jìn)行保護(hù)的判斷，5、通過(guò)控制用電設(shè)備前的繼電器對(duì)用電設(shè)備進(jìn)行保護(hù)。
【附圖說(shuō)明】
[0013I圖1是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖2是電源模塊電路圖；
[0015]圖3電壓檢測(cè)電路電路圖；
[0016]圖4測(cè)頻電路電路圖；
[0017]圖5電流檢測(cè)電路電路圖；
[0018]圖6 USB模塊電路圖。
[0019]圖7數(shù)據(jù)采集單片機(jī)電路圖。
[0020]圖中，1、電源模塊;2、測(cè)頻電路;3、電壓檢測(cè)電路;4、電流檢測(cè)電路;5、數(shù)據(jù)采集單片機(jī);6、PC控制終端;7、保護(hù)繼電器。
【具體實(shí)施方式】
[0021]為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明了，下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】并參照附圖，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)該理解，這些描述只是示例性的，而并非要限制本實(shí)用新型的范圍。此外，在以下說(shuō)明中，省略了對(duì)公知結(jié)構(gòu)和技術(shù)的描述，以避免不必要地混淆本實(shí)用新型的概念。
[0022]【具體實(shí)施方式】一:包括電源模塊、測(cè)頻電路、電壓檢測(cè)電路、電流檢測(cè)電路(4)、數(shù)據(jù)采集單片機(jī)、PC控制終端、保護(hù)繼電器；電源模塊輸入端接A相和中性線N交流220V輸入，為數(shù)據(jù)采集單片機(jī)、測(cè)頻電路、電壓檢測(cè)電路電流檢測(cè)電路⑷提供15V和3.3V電壓；電壓檢測(cè)電路輸入連接A、B、C三相和中性線N，輸出端連接數(shù)據(jù)采集單片機(jī)的AD轉(zhuǎn)換引腳;測(cè)頻電路輸入端連接電壓檢測(cè)電路的輸出端，輸出端連接數(shù)據(jù)采集單片機(jī)的AD轉(zhuǎn)換引腳；電流檢測(cè)電路輸出端連接數(shù)據(jù)采集單片機(jī)的AD轉(zhuǎn)換引腳;數(shù)據(jù)采集單片機(jī)通過(guò)USB連接PC控制終端;PC控制終端控制保護(hù)繼電器。
[0023]如圖2所示電源模塊為基于VIPER12A芯片搭建的AC-DC穩(wěn)壓電路，使用隔離型反激拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。220V交流輸入通過(guò)C5、C6、C7濾波電容通過(guò)D5整流橋得到直流電壓，通過(guò)高頻變壓器TRl原端線圈進(jìn)入U(xiǎn)5 VIPER12A芯片的四個(gè)DR引腳，VIPER芯片兩個(gè)S引腳接地FB引腳接反饋電路，高頻變壓器TRl—個(gè)副邊線圈通過(guò)Dl和Cl的整流濾波接到輸出端子JPl為15V輸出，另一個(gè)副端線圈通過(guò)D4、C4整流濾波接到輸出端子JPl為3V3輸出；VIPER12A芯片的VDD引腳通過(guò)D6和Ql接到15V輸出端。
[0024]0P07可以將電壓檢測(cè)電路中獲得的電壓波形轉(zhuǎn)化為頻率相同的方波，通過(guò)LM2904放大后進(jìn)入單片機(jī)ADC引腳進(jìn)行處理；
[0025]如圖3所示電壓檢測(cè)電路為三個(gè)電壓互感器1]17、1]19、1]21，以4相為例，一個(gè)輸入引腳分別通過(guò)R28連接到電網(wǎng)A三相，另一個(gè)輸入引腳連接電網(wǎng)中性線N，通過(guò)D12、D14限幅和運(yùn)放UlO LM2904輸出給數(shù)據(jù)采集單片機(jī)的ADCIN3引腳。
[0026]如圖4所示測(cè)頻電路包括0P07組成的電壓跟隨器和LM2904組成的放大器;0P07的正向輸入端連接對(duì)應(yīng)相的電壓檢測(cè)電路的輸出引腳通過(guò)LM2904的放大，三相的測(cè)頻電路分別輸出給數(shù)據(jù)采集單片機(jī)的ADCIN6、ADCIN7、ADCIN8引腳。
[0027]如圖5所示電流檢測(cè)電路為U16、U18、U20三個(gè)電流互感器，分別檢測(cè)A、B、C三相電流以A相為例電流互感器U16的輸出經(jīng)過(guò)D11、D13的限幅和U19 LM2904的放大輸出給數(shù)據(jù)采集單片機(jī)的ADCINO引腳;其余兩相的輸出分別接數(shù)據(jù)采集單片機(jī)的ADCINl、ADCIN2引腳。
[0028]如圖7所示數(shù)據(jù)采集單片機(jī)為STM32F051C單片機(jī)；
[0029]如圖6所示數(shù)據(jù)采集單片機(jī)的引腳連接UlIFT232RL芯片的TX引腳，PB6引腳連接UlI卩丁232乩的1?引腳；1]11 FT232RL芯片的USBD-連接JP3 MiniUSB接口的USBD-引腳，USBD+連接JP3 MiniUSB接口的USBD+引腳。
[0030]保護(hù)繼電器(7)為三相交流繼電器，其控制引腳連接PC控制終端，當(dāng)電能質(zhì)量出現(xiàn)嚴(yán)重問(wèn)題，會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重后果時(shí)繼電器做出保護(hù)動(dòng)作，保證用電設(shè)備的安全運(yùn)行。
[0031]應(yīng)當(dāng)理解的是，本實(shí)用新型的上述【具體實(shí)施方式】?jī)H僅用于示例性說(shuō)明或解釋本實(shí)用新型的原理，而不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的限制。因此，在不偏離本實(shí)用新型的精神和范圍的情況下所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。此外，本實(shí)用新型所附權(quán)利要求旨在涵蓋落入所附權(quán)利要求范圍和邊界、或者這種范圍和邊界的等同形式內(nèi)的全部變化和修改例。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種供電所電能質(zhì)量保護(hù)裝置，其特征在于:包括電源模塊(I)、測(cè)頻電路(2)、電壓檢測(cè)電路(3)、電流檢測(cè)電路(4)、數(shù)據(jù)采集單片機(jī)(5)、PC控制終端(6)、保護(hù)繼電器(7);電源模塊(I)采用交流220V輸入，輸入端一端連接電網(wǎng)A相另一端中性線N接地；電源模塊(I)為數(shù)據(jù)采集單片機(jī)(5)、測(cè)頻電路(2)、電壓檢測(cè)電路(3)電流檢測(cè)電路(4)提供15V和3.3V電壓；電壓檢測(cè)電路(3)四個(gè)輸入端分別連接A、B、C三相和中性線N接地，輸出端連接數(shù)據(jù)采集單片機(jī)(5);測(cè)頻電路(2)輸入端連接電壓檢測(cè)電路(3)的輸出端，測(cè)頻電路(2)的輸出端連接數(shù)據(jù)采集單片機(jī)(5);電流檢測(cè)電路(4)輸出端連接數(shù)據(jù)采集單片機(jī)(5);數(shù)據(jù)采集單片機(jī)(5)連接PC控制終端(6); PC控制終端(6)控制保護(hù)繼電器(7)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的供電所電能質(zhì)量保護(hù)裝置，其特征在于:電源模塊(I)為基于VIPER12A芯片搭建的AC-DC穩(wěn)壓電路，使用隔離型反激拓?fù)浣Y(jié)構(gòu);220V交流輸入通過(guò)C5、C6、C7濾波電容通過(guò)整流橋D5得到直流電壓，通過(guò)高頻變壓器TRl原端線圈進(jìn)入U(xiǎn)5 VIPER12A芯片的四個(gè)DR引腳，VIPER芯片兩個(gè)S引腳接地FB引腳接反饋電路，高頻變壓器TRl—個(gè)副邊線圈通過(guò)DI和Cl的整流濾波接到輸出端子JPI輸出15V電壓，另一個(gè)副端線圈通過(guò)D4、C4整流濾波接到輸出端子JPI輸出3.3V電壓。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的供電所電能質(zhì)量保護(hù)裝置，其特征在于:電壓檢測(cè)電路(3)包括三個(gè)電壓互感器1]17、1]19、1]21;1]17的一個(gè)輸入引腳分別通過(guò)1?28連接到電網(wǎng)4相，另一個(gè)輸入引腳連接電網(wǎng)中性線N，通過(guò)D12、D14限幅和運(yùn)放UlO LM2904輸出給數(shù)據(jù)采集單片機(jī)的ADCIN3引腳;U19的一個(gè)輸入弓I腳分別通過(guò)R33連接到電網(wǎng)B相，另一個(gè)輸入引腳連接電網(wǎng)中性線N，通過(guò)D16、D18限幅和運(yùn)放U13 LM2904輸出給數(shù)據(jù)采集單片機(jī)的ADCIN4引腳;U21的一個(gè)輸入引腳通過(guò)41連接到電網(wǎng)C相，另一個(gè)輸入引腳連接電網(wǎng)中性線N，通過(guò)D20、D22限幅和運(yùn)放U15 LM2904輸出給數(shù)據(jù)采集單片機(jī)的ADCIN5引腳。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的供電所電能質(zhì)量保護(hù)裝置，其特征在于:測(cè)頻電路(2)包括三個(gè)由0P07芯片組成的電壓跟隨器U2、U4、U7; U2的正向輸入端通過(guò)電阻R2連接Ul O的輸出端，U2的輸出端連接LM2904運(yùn)放Ul的正向輸入端，Ul的反相輸入端通過(guò)電阻Rl接地;Ul的輸出端通過(guò)電阻R3連接單片機(jī)(5)的ADCIN6引腳;二極管D2、D3連接單片機(jī)(5)的ADCIN6引腳起到限幅作用;U4的正向輸入端通過(guò)電阻Rl O連接U13的輸出端，U4的輸出端連接LM2904運(yùn)放U3的正向輸入端，U3的反相輸入端通過(guò)電阻R6接地;U3的輸出端通過(guò)電阻Rl I連接單片機(jī)(5)的ADCIN7引腳;二極管D7、D8連接單片機(jī)(5)的ADCIN7引腳起到限幅作用;U7的正向輸入端通過(guò)電阻Rl 9連接Ul O的輸出端，U7的輸出端連接LM2904運(yùn)放U6的正向輸入端，U6的反相輸入端通過(guò)電阻R18接地;U6的輸出端通過(guò)電阻R20連接單片機(jī)(5)的ADCIN8引腳；二極管D9、D10連接單片機(jī)(5)的ADCIN8引腳起到限幅作用。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的供電所電能質(zhì)量保護(hù)裝置，其特征在于電流檢測(cè)電路(4)為U16、U18、U20三個(gè)電流互感器，分別檢測(cè)A、B、C三相電流；電流互感器U16的輸出經(jīng)過(guò)D11、D13的限幅和U9 LM2904的放大輸出給數(shù)據(jù)采集單片機(jī)(5)的ADCINO引腳；電流互感器U16的輸出經(jīng)過(guò)D15、D17的限幅和U12 LM2904的放大輸出給數(shù)據(jù)采集單片機(jī)(5)的ADCIN2引腳；電流互感器U20的輸出經(jīng)過(guò)D19、D21的限幅和U14 LM2904的放大輸出給數(shù)據(jù)采集單片機(jī)(5)的ADCIN3引腳。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的供電所電能質(zhì)量保護(hù)裝置，其特征在于數(shù)據(jù)采集單片機(jī)(5)為STM32F051C單片機(jī);數(shù)據(jù)采集單片機(jī)(5)的引腳連接UlI FT232RL芯片的TX引腳，PB6引腳連接UlI FT232RL的RX引腳；UlI FT232RL芯片的USBD-連接MiniUSB接口JP3的USBD-引腳，USBD+連接 MiniUSB 接 口 JP3 的 USBD+ 引腳。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的供電所電能質(zhì)量保護(hù)裝置，其特征在于保護(hù)繼電器(7)為三相交流繼電器，其控制弓I腳連接PC控制終端(6)。
【文檔編號(hào)】H02J13/00GK205583841SQ201620143401
【公開(kāi)日】2016年9月14日
【申請(qǐng)日】2016年2月26日
【發(fā)明人】梁強(qiáng), 張興, 趙紅軍, 呂炳霖, 苑廣富, 李云龍, 程旭, 李慶江, 李巖
【申請(qǐng)人】國(guó)網(wǎng)山東省電力公司章丘市供電公司