电力采集系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种电力采集系统，包括电源电路、电压采样电路、电流采样电路、脉冲输出电路、存储电路、SOC芯片、电压滤波电路和电流-电压转换及滤波电路；三相交流电中的A相、B相和C相中的电压信号分别经由电压滤波电路再通过电压采样电路与SOC芯片的ADC端口连接；三相交流电中的A相、B相和C相中的电流信号分别经由电流-电压转换及滤波电路再通过电流采样电路与SOC芯片的ADC端口连接；该SOC芯片还分别与脉冲输出电路和存储电路连接；电源电路为SOC芯片、脉冲输出电路和存储电路提供电源。本实用新型的硬件电路设计精简，集成度佳，成本低，易维护。本实用新型的计量精度能达到国网1级，且具有良好的市场前景。
【专利说明】电力米集系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种电力采集系统。
【背景技术】
[0002]在国家电网的电力采集系统设备中，专变采集终端(或集中器)都需具备交流采样的功能，即实时采集线路上电压、电流、功率、相位等信息。目前的采集终端都是采用一个管理MCU加一个计量芯片的方案。由于管理MCU对当前接入的三相交流电信息需通过串口从一个独立的计量芯片获�。啥炔睿淮送猓柰蔽ち礁鯩CU，电路上设计复杂，物料成本闻。
实用新型内容
[0003]本实用新型的目的是提供一种集成度高且易维护的电力采集系统。
[0004]本实用新型提供的这种电力采集系统，包括电源电路、电压采样电路、电流采样电路、脉冲输出电路、存储电路、SOC芯片、电压滤波电路和电流-电压转换及滤波电路；三相交流电中的A相、B相和C相中的电压信号分别经由电压滤波电路再通过电压采样电路与所述SOC芯片的ADC端口连接；三相交流电中的A相、B相和C相中的电流信号分别经由电流-电压转换及滤波电路再通过电流采样电路与所述SOC芯片的ADC端口连接；该SOC芯片还分别与脉冲输出电路和存储电路连接；电源电路为所述SOC芯片、脉冲输出电路和存储电路提供电源。
[0005]所述电压滤波电路包括分压电阻�？椤⒌缪够ジ衅鱌T和π型滤波电路；交流电的A相或B相或C相电压信号通过分压电阻�？榇恋缪够ジ衅鱌T的一次侧端口，N相电压信号也传至电压互感器PT的一次侧端口 ；电压互感器PT的二次侧端口将降压后的电压信号通过η型滤波电路传至所述电压采样电路。所述电流-电压转换及滤波电路包括η型滤波电路；交流电的A相或B相或C相电流信号经过电流互感器CT输出再通过π型滤波电路传至所述电流采样电路。所述SOC芯片采用型号为MK60DN512的MCU芯片。所述电源电路包括系统电源电路和基准参考源电路。所述系统电源电路包括型号为LM38692的DC/DC芯片，用于提供3.3V电源信号。所述基准参考源电路包括型号为LMV711MV的运算放大器芯片和型号为XC6203P33PR的DC/DC芯片，用作提供交流采样的基准参考源信号。
[0006]本实用新型采用SOC芯片方案替代了现有的计量芯片+MCU技术方案，硬件电路设计精简，集成度佳，成本低，易维护。本实用新型的计量精度能达到国网I级，技术定位具有前瞻性，且具有良好的市场前景。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]图1是本实用新型的应用示意图。
[0008]图2是本实用新型的功能�？橥�。
[0009]图3是本实用新型的电压滤波电路图。[0010]图4是本实用新型的电流-电压转换及滤波电路图。
[0011]图5是本实用新型的电压采样电路图。
[0012]图6是本实用新型的SOC芯片电路图。
[0013]图7是本实用新型的脉冲输出电路图。
[0014]图8是本实用新型的数据存储电路图。
[0015]图9是本实用新型的EEPROM电路图。
[0016]图10是本实用新型的校表切换接口电路图。
【具体实施方式】
[0017]如图1所示，本实用新型对用户用电信息进行采集，通过GPRS与主站通信；并可直接对交流三相交流电的电压和电路进行采样。
[0018]如图2所示，本实用新型包括电源电路、电压采样电路、电流采样电路、脉冲输出电路、存储电路、SOC芯片、电压滤波电路和电流-电压转换及滤波电路。三相交流电中的A相、B相和C相中的电压信号分别经由电压滤波电路再通过电压采样电路与SOC芯片的ADC端口连接；三相交流电中的A相、B相和C相中的电流信号分别经由电流-电压转换及滤波电路再通过电流采样电路与SOC芯片的ADC端口连接；该SOC芯片还分别与脉冲输出电路和存储电路连接；电源电路为SOC芯片、脉冲输出电路和存储电路提供电源。
[0019]如图3所示，电压滤波电路包括分压电阻电路、电压互感器PT和π型滤波电路。分压电阻电路包括8个彼此串联相接的分压电阻。
[0020]以C相电路为例，分压电阻电路包括电阻R24、电阻R25、电阻R26、电阻R27、电阻R28、电阻R29、电阻R30和电阻R31，这些电阻彼此串联相接。
[0021]C相的型滤波电路包括电容C19、电感L7和电容C20。N相的π型滤波电路包括电容C22、电感L8和电容C21。
[0022]C相电压信号VC通过分压电阻电路与电压互感器PT的3脚连接；Ν相电压信号VN与电压互感器PT的I脚连接；该电压互感器PT的4脚和2脚之间接有瞬态放电管V39 ；其4脚还通过瞬态放电管V27接地；并通过C相的型滤波电路接地；该4脚还通过C相的η型滤波电路与电压采样电路连接，用于传递滤波电压正信号VCP;该电压互感器PT的2脚还通过瞬态放电管V16接地；并通过N相的型滤波电路接地；该2脚还N相的型滤波电路与电压采样电路连接，用于传递滤波电压负信号VCN。
[0023]三相交流电中A相和B相的电压信号均可采用上述相同电路结构的电压滤波电路。
[0024]如图4所示，电流-电压转换及滤波电路包括电流互感器CT、电流-电压转换电路和η型滤波电路。首先将三相交流电中的电流信号进行电流转电压的转换，再进行后续处理。
[0025]以C相电路为例，其电流正信号端Ji型滤波电路包括电容C34、电感L14和电容C33 ;其电流负信号端型滤波电路包括电容C31、电感L13和电容C32。
[0026]C相的电流信号经过电流互感器CT后得到C相电流正信号ICP和电流负信号ICN ；电流正信号ICP接入端和电流负信号ICN接入端之间接有瞬态放电管V45。电流正信号ICP接入端通过瞬态放电管V42接地，该接入端还通过π型滤波电路接地；该接入端还通过该η型滤波电路与电流采样电路的输入端连接，用于传递滤波后电流正信号BICP。电流负信号ICN接入端通过瞬态放电管V34接地，该接入端还通过型滤波电路接地；该接入端还通过该η型滤波电路与电流采样电路的输入端连接，用于传递滤波后电流负信号BICN。
[0027]三相交流电中A相和B相的电压信号均可采用上述相同电路结构的电流-电压转换及滤波电路。
[0028]如图5所示，电压采样电路包括π型滤波电路和采样电阻。
[0029]以C相为例，电压正信号VCP接入端Ji型滤波电路包括电容C4、电感L4和电容C6。电压负信号VCN接入端型滤波电路包括电容C248、电感L39和电容C247。
[0030]由电压滤波电路传出的滤波电压正信号VCP通过型滤波电路滤波接地，同时通过该π型滤波电路滤波再经由采样电阻R70与SOC芯片的A⑶端口的56脚连接，用于传递C相电压信号VA;由电压滤波电路传出的滤波电压负信号VCN通过π型滤波电路滤波接地，同时通过该η型滤波电路滤波再与SOC芯片的ACD管脚连接，用于传递C相电压参考信号VREF。电压正信号VCP接入端经由Ji型滤波电路中的电感L4串联电阻R76与另一π型滤波电路中的电感L39的输出端连接。
[0031]本实用新型采用高精度电阻进行采样，采样后的模拟信号直接进入SOC芯片进行AD转换。摒弃了现有方案的通过计量芯片获取后再传至MCU的方式，提高了集成度。
[0032]三相交流电中A相和B相的电压信号均可采用上述相同电路结构的电压采样电路。
[0033]如图6所示，本实用新型采用Freescale公司的型号为MK60DN512的MCU芯片；其运行频率可达144Μ，且具有非常丰富的资源，如存储、串口、定时器等，同时因其强大的AD外围功能，可对三相电压电流进行实时采样处理。
[0034]本实用新型采用集成度高的通用小主板设计，集成了 FLASH和SDRAM，具有更好的适用性和可移植性。
[0035]如图7所示，脉冲输出电路包括若干高速光耦。本实用新型的SOC芯片通过输出脉冲信号，供试验台体校表验表使用。高速光耦起隔离保护作用。
[0036]本实用新型的存储电路包括数据存储电路和EEPROM电路及校表切换接口。
[0037]如图8所示，数据存储电路采用256M的大容量FLASH，保持终端的采集数据，数据的管理采用具备平滑磨损和掉电保护的Tiny文件系统。
[0038]如图9所示，EEPROM电路采用2K的EEPROM存储校表数据，读写次数大于10万次，有效寿命20年。
[0039]如图10所示，EEPROM的写保护口采取独特设置，必须从端口进行短接才能写入数据，可防止产品运行过程中的误操作，导致计量偏差。
[0040]本实用新型的电源电路包括系统电源电路和基准参考源电路。系统电源电路包括型号为LM38692的DC/DC芯片，用于提供3.3V电源信号。基准参考源电路包括型号为LMV711MV的运算放大器芯片和型号为XC6203P33PR的DC/DC芯片，用作提供交流采样的基
准参考源信号。
【权利要求】
1.一种电力采集系统，包括电源电路、电压采样电路、电流采样电路、脉冲输出电路和存储电路，其特征在于:该终端还包括SOC芯片、电压滤波电路和电流-电压转换及滤波电路；三相交流电中的A相、B相和C相中的电压信号分别经由电压滤波电路再通过电压采样电路与所述SOC芯片的ADC端口连接；三相交流电中的A相、B相和C相中的电流信号分别经由电流-电压转换及滤波电路再通过电流采样电路与所述SOC芯片的ADC端口连接；该SOC芯片还分别与脉冲输出电路和存储电路连接；电源电路为所述SOC芯片、脉冲输出电路和存储电路提供电源。
2.根据权利要求1所述的电力采集系统，其特征在于:所述电压滤波电路包括分压电阻�？�、电压互感器PT和π型滤波电路；交流电的A相或B相或C相电压信号通过分压电阻�？榇恋缪够ジ衅鱌T的一次侧端口，N相电压信号也传至电压互感器PT的一次侧端口 ；电压互感器PT的二次侧端口将降压后的电压信号通过π型滤波电路传至所述电压采样电路。
3.根据权利要求1所述的电力采集系统，其特征在于:所述电流-电压转换及滤波电路包括η型滤波电路；交流电的A相或B相或C相电流信号经过电流互感器CT输出再通过η型滤波电路传至所述电流采样电路。
4.根据权利要求1所述的电力采集系统，其特征在于:所述SOC芯片采用型号为MK60DN512 的 MCU 芯片。
5.根据权利要求1所述的电力采集系统，其特征在于:所述电源电路包括系统电源电路和基准参考源电路。
6.根据权利要求5所述的电力采集系统，其特征在于:所述系统电源电路包括型号为LM38692的DC/DC芯片，用于提供3.3V电源信号。
7.根据权利要求5所述的电力采集系统，其特征在于:所述基准参考源电路包括型号为LMV711MV的运算放大器芯片和型号为XC6203P33PR的DC/DC芯片，用作提供交流采样的基准参考源信号。
【文档编号】G01R22/10GK203688663SQ201420007137
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2014年1月7日 优先权日:2014年1月7日
【发明者】李宇峰, 席田玉 申请人:长沙威胜信息技术有限公司
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