遠程電參數(shù)測量系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電力電網(wǎng)監(jiān)測領(lǐng)域，尤其涉及一種遠程電參數(shù)測量系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]電能計量系統(tǒng)是衡量電能消費數(shù)量的計量儀器，其技術(shù)性要求很高。它既要求能精確計量，更要求能穩(wěn)定工作，并能保證長期高度的可靠性。目前，由于近年來能源的日益緊張，電力供應(yīng)時常出現(xiàn)短缺現(xiàn)象，各地紛紛采取了各種應(yīng)對措施，很多地區(qū)不約而同地出臺了峰谷分時電價和避峰電價政策，因此，多費率表市場需求進一步加大，尤其是大工業(yè)用戶，對三相多費率表的需求快速增長。另外，隨著現(xiàn)代電子產(chǎn)業(yè)和電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展，電能計量系統(tǒng)正在向智能化、多功能的方向發(fā)展，可以測量多種參數(shù)，并可實現(xiàn)自動抄表、分時費率、實時費率、預(yù)付費等多種功能的測量電路和集成化、模塊化已成為未來發(fā)展的趨勢。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的主要目的在于克服上述技術(shù)的不足，而提供一種遠程電參數(shù)測量系統(tǒng)，可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠程傳輸，有效地將采集的電流值、電壓值及功率值傳送至PC，較好地完成了電能計量和收費管理。
[0004]本發(fā)明為實現(xiàn)上述目的，采用以下技術(shù)方案:一種遠程電參數(shù)測量系統(tǒng)，其特征在于，包括前端電路調(diào)理模塊、電能計量芯片CS5460A、CPU、液晶顯示模塊、以太網(wǎng)控制器W5100、RJ45接口以及PC機，所述前端電路調(diào)理模塊用于采集用戶端的電流、電壓，前端電路調(diào)理模塊與所述電能計量芯片CS5460A信號連接，所述電能計量芯片CS5460A與所述CPU連接，所述CPU通過SPI通信總線與所述太網(wǎng)控制器W5100連接，所述太網(wǎng)控制器W5100通過所述RJ45接口連接以太網(wǎng)，所述以太網(wǎng)與所述PC機連接。
[0005]優(yōu)選地，所述CPU與所述液晶顯示模塊連接。
[0006]優(yōu)選地，所述前端電路調(diào)理模塊利用電壓互感器PT、電流互感器CT與精密電阻網(wǎng)絡(luò)組成的調(diào)理電路，用于將電壓和電流轉(zhuǎn)換成為芯片可以接受的小電壓、電流信號。
[0007]優(yōu)選地，所述前端電路調(diào)理模塊包括電壓互感器PT、電流互感器CT、電阻Rl-電阻R12、電容Cl-電容C6 ;所述電阻Rl接電壓互感器PT輸入端，所述電壓互感器PT的輸出端上端分別接電阻R2、電阻R3、電阻R5的一端；所述電壓互感器PT的輸出端下端分別接電阻R2的另一端、電阻R4、電阻R6的一端；所述電阻R3和電阻R4的另一端分別接地，所述電阻R5的另一端與所述電阻R6的另一端之間串聯(lián)所述電容Cl和電容C2，所述電容C3與所述電容C1和電容C2并聯(lián)；所述電阻R7接電壓互感器CT輸入端，所述電壓互感器CT的輸出端上端分別接電阻R8、電阻R9、電阻Rll的一端；所述電壓互感器CT的輸出端下端分別接電阻R8的另一端、電阻R10、電阻R12的一端；所述電阻R9和電阻RlO的另一端分別接地，所述電阻Rll的另一端與所述電阻R12的另一端之間串聯(lián)所述電容C4和電容C5，所述電容C6與所述電容Cl和電容C2并聯(lián)。
[0008]有益效果:本發(fā)明采用高性能的以太網(wǎng)控制芯片W5100，利用專用的電能計量芯片CS5460A研宄了電參數(shù)的遠程傳輸。通過W5100嵌入以太網(wǎng)，可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠程傳輸，有效地將經(jīng)CS5460A采集的電流值、電壓值及功率值傳送至PC，較好地完成了電能計量和收費管理。
【附圖說明】
[0009]圖1是本發(fā)明的組成框圖；
[0010]圖2是本發(fā)明中前端電路調(diào)理模塊的原理圖。
【具體實施方式】
[0011]下面結(jié)合附圖及較佳實施例詳細說明本發(fā)明的【具體實施方式】。如圖1所示，一種遠程電參數(shù)測量系統(tǒng)，包括前端電路調(diào)理模塊、電能計量芯片CS5460A、CPU、液晶顯示模塊、以太網(wǎng)控制器W5100、RJ45接口以及PC機，所述前端電路調(diào)理模塊用于采集用戶端的電流、電壓，前端電路調(diào)理模塊與所述電能計量芯片CS5460A信號連接，所述電能計量芯片CS5460A與所述CPU連接，所述CPU通過SPI通信總線與所述太網(wǎng)控制器W5100連接，所述太網(wǎng)控制器W5100通過所述RJ45接口連接以太網(wǎng)，所述以太網(wǎng)與所述PC機連接。所述CPU與所述液晶顯示模塊連接。W5100是一款多功能的單片網(wǎng)絡(luò)接口芯片，內(nèi)部集成10/100以太網(wǎng)控制器，主要應(yīng)用于高集成、高穩(wěn)定、低成本的嵌入式系統(tǒng)中，可以實現(xiàn)沒有操作系統(tǒng)的Internet連接。W5100內(nèi)部集成了全硬件的且經(jīng)過多年實踐驗證的TCP/IP協(xié)議棧，同時內(nèi)部還集成有16kB存儲器用于數(shù)據(jù)傳輸。CS5460A是一個包含兩個ΛΣ模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)、功率計算功能、電能到頻率轉(zhuǎn)換器、高速電能計算功能和一個串行接口的高度集成的Λ Σ模數(shù)轉(zhuǎn)換器。它可以精確測量瞬時電壓，電流和計算有功電能、無功功率、瞬時功率、IRMS,VRMS，用于研制開發(fā)單相、2線和3線電表。為便于與外部控制器間的信號傳輸，CS5460A集成有一個簡單的三線穿行接口，該串口與SPITM兼容。
[0012]如圖2所示，所述前端電路調(diào)理模塊利用電壓互感器PT、電流互感器CT與精密電阻網(wǎng)絡(luò)組成的調(diào)理電路，用于將電壓和電流轉(zhuǎn)換成為芯片可以接受的小電壓、電流信號。所述前端電路調(diào)理模塊包括電壓互感器PT、電流互感器CT、電阻Rl-電阻R12、電容Cl-電容C6 ;所述電阻Rl接電壓互感器PT輸入端，所述電壓互感器PT的輸出端上端分別接電阻R2、電阻R3、電阻R5的一端；所述電壓互感器PT的輸出端下端分別接電阻R2的另一端、電阻R4、電阻R6的一端；所述電阻R3和電阻R4的另一端分別接地，所述電阻R5的另一端與所述電阻R6的另一端之間串聯(lián)所述電容Cl和電容C2，所述電容C3與所述電容Cl和電容C2并聯(lián)；所述電阻R7接電壓互感器CT輸入端，所述電壓互感器CT的輸出端上端分別接電阻R8、電阻R9、電阻Rll的一端；所述電壓互感器CT的輸出端下端分別接電阻R8的另一端、電阻R10、電阻R12的一端；所述電阻R9和電阻RlO的另一端分別接地，所述電阻Rll的另一端與所述電阻R12的另一端之間串聯(lián)所述電容C4和電容C5，所述電容C6與所述電容Cl和電容C2并聯(lián)。利用互感器與精密電阻網(wǎng)絡(luò)組成的調(diào)理電路，將電壓和電流轉(zhuǎn)換成為芯片可以接受的小電壓、電流信號，該方案設(shè)計簡單、精度高，且實現(xiàn)了芯片與電網(wǎng)隔離，保證了芯片的安全。
[0013]CS5460A可以利用電壓互感器或組織比較大的分壓電阻測量電壓，使用價格比較低的電流互感器或分流器測量電流。CS5460A具有功率計算引擎和電能-脈沖轉(zhuǎn)換雙通道ADC。電壓通道輸入引腳VIN土，兩端輸入一電壓信號波，經(jīng)10倍增益放大器放大，再通過2ικ!ΛΣ調(diào)制數(shù)字化。同時，電流通道輸入引腳IIN土兩端輸入一電壓信號波，為適應(yīng)不同電平的輸入電壓，電流通道集成有一個增益可編程放大器(PGA)，使輸入電平量程可選為±250m VRMS或±50m VRMSo通過4th Λ Σ調(diào)制器來數(shù)字化。兩個調(diào)制器的采樣速率為MCLK/8。兩個通道都提供了一個可選的高通濾波器，加入信號通路，以在VRMS/IRMS有功功率之前除去電流電壓信號中的直流成分。數(shù)字濾波器輸入字是基于DC偏移量調(diào)整和增益校準。校準后測量的瞬時電壓，電流是有效的。RMS值是利用最近的N格瞬態(tài)電壓/電流采樣值計算，這些值可以從IRMS和VRMS寄存器中讀出
[0014]工作原理:前端電路調(diào)理模塊把所輸入的大電壓信號轉(zhuǎn)變?yōu)镃S5460A可以接受的小電壓信號，以差模電壓或電流的形式輸入進去，CS5460A根據(jù)米樣電路輸入的瞬時電壓、瞬時電流及瞬時功率由SPI串口傳送至主控制器STM32F103，電壓或電流信號通過STM32F103豐富的外圍接口進行輸入或通過外部DataBus輸入，然后再用STM32處理器對傳輸?shù)碾娏骰螂妷簲?shù)據(jù)進行預(yù)處理，再通過SPI接口把數(shù)據(jù)傳遞給W5100芯片以完成網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的處理，最后通過網(wǎng)絡(luò)連接端口把信號傳輸?shù)絇C機，從而實現(xiàn)遠程人機互動。本發(fā)明采用高性能的以太網(wǎng)控制芯片W5100，利用專用的電能計量芯片CS5460A研宄了電參數(shù)的遠程傳輸。通過W5100嵌入以太網(wǎng)，可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠程傳輸，有效地將經(jīng)CS5460A采集的電流值、電壓值及功率值傳送至PC，較好地完成了電能計量和收費管理。
[0015]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。
【主權(quán)項】
1.一種遠程電參數(shù)測量系統(tǒng)，其特征在于，包括前端電路調(diào)理模塊、電能計量芯片CS5460A、CPU、液晶顯示模塊、以太網(wǎng)控制器W51OO、RJ45接口以及PC機，所述前端電路調(diào)理模塊用于采集用戶端的電流、電壓，前端電路調(diào)理模塊與所述電能計量芯片CS5460A信號連接，所述電能計量芯片CS5460A與所述CPU連接，所述CPU通過SPI通信總線與所述太網(wǎng)控制器W5100連接，所述太網(wǎng)控制器W5100通過所述RJ45接口連接以太網(wǎng)，所述以太網(wǎng)與所述PC機連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的遠程電參數(shù)測量系統(tǒng)，其特征在于:所述CPU與所述液晶顯不豐旲塊連接。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的遠程電參數(shù)測量系統(tǒng)，其特征在于:所述前端電路調(diào)理模塊利用電壓互感器PT、電流互感器CT與精密電阻網(wǎng)絡(luò)組成的調(diào)理電路，用于將電壓和電流轉(zhuǎn)換成為芯片可以接受的小電壓、電流信號。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的遠程電參數(shù)測量系統(tǒng)，其特征在于:所述前端電路調(diào)理模塊包括電壓互感器PT、電流互感器CT、電阻Rl-電阻R12、電容Cl-電容C6 ;所述電阻Rl接電壓互感器PT輸入端，所述電壓互感器PT的輸出端上端分別接電阻R2、電阻R3、電阻R5的一端；所述電壓互感器PT的輸出端下端分別接電阻R2的另一端、電阻R4、電阻R6的一端；所述電阻R3和電阻R4的另一端分別接地，所述電阻R5的另一端與所述電阻R6的另一端之間串聯(lián)所述電容Cl和電容C2，所述電容C3與所述電容Cl和電容C2并聯(lián)；所述電阻R7接電壓互感器CT輸入端，所述電壓互感器CT的輸出端上端分別接電阻R8、電阻R9、電阻Rll的一端；所述電壓互感器CT的輸出端下端分別接電阻R8的另一端、電阻R10、電阻R12的一端；所述電阻R9和電阻RlO的另一端分別接地，所述電阻Rll的另一端與所述電阻R12的另一端之間串聯(lián)所述電容C4和電容C5，所述電容C6與所述電容Cl和電容C2并聯(lián)。
【專利摘要】本發(fā)明屬于電力電網(wǎng)監(jiān)測領(lǐng)域，尤其涉及一種遠程電參數(shù)測量系統(tǒng)，包括前端電路調(diào)理模塊、電能計量芯片CS5460A、CPU、液晶顯示模塊、以太網(wǎng)控制器W5100、RJ45接口以及PC機，前端電路調(diào)理模塊與所述電能計量芯片CS5460A信號連接，所述電能計量芯片CS5460A與所述CPU連接，所述CPU通過SPI通信總線與所述太網(wǎng)控制器W5100連接，所述太網(wǎng)控制器W5100通過所述RJ45接口連接以太網(wǎng)，所述以太網(wǎng)與所述PC機連接。本發(fā)明采用高性能的以太網(wǎng)控制芯片W5100，可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠程傳輸，有效地將經(jīng)CS5460A采集的電流值、電壓值及功率值傳送至PC，較好地完成了電能計量和收費管理。
【IPC分類】G01R22/10, G08C17/02
【公開號】CN104977465
【申請?zhí)枴緾N201510416015
【發(fā)明人】朱自偉, 李高林, 崔志銘, 謝雅麗, 楊長亮
【申請人】江西華強金源電氣有限公司
【公開日】2015年10月14日
【申請日】2015年7月15日