一种多功能单相电力仪表的制作方法

1.本实用新型属于电力仪表技术领域，具体地涉及一种多功能单相电力仪表。


背景技术：

2.随着社会发展，工矿企业、公共设施、智能大厦的配电智能化网络日益成熟。通常，电能监管系统由上而下分为三个层：后台监控层、通讯管理层、现场设备层，单相电力仪表作为现场设备层主要组成部分，负责测量常用的电力参数，但是，目前的单相电力仪表通常需要使用大量的螺钉安装，安装步骤繁琐，且功能单一。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于提供一种多功能单相电力仪表，以解决目前单相电力仪表安装步骤繁琐，且功能单一的问题。
4.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
5.一种多功能单相电力仪表，包括高阻燃壳体、电源板、主板、接线端子、电量采集板、仪表罩，所述高阻燃壳体的内壁两侧设有滑动卡槽，所述滑动卡槽用于卡接所述接线端子，所述接线端子的底部固定焊接在电量采集板的一端，所述电量采集板的另一端固定连接主板，所述电量采集板的上面通过三组插针和针座固定连接电源板，所述电源板与所述电量采集板平行安装，所述电量采集板和所述电源板通过接线端子安装在高阻燃壳体内部；所述主板与电量采集板和所述电源板垂直安装，所述主板表面设有液晶显示屏以及多个高阻燃按键，所述主板的侧壁紧密贴合高阻燃壳体的内壁进行安装；所述仪表罩对应液晶显示屏的位置设有透明盖板，所述仪表罩对应所述高阻燃按键的位置设有高阻燃按键孔，所述高阻燃按键穿设于高阻燃按键孔中；所述透明盖板可拆卸，所述仪表罩的内壁紧密卡接透明盖板的外壁，所述液晶显示屏紧密贴合透明盖板进行安装，所述高阻燃壳体的开口端外壁紧密贴合仪表罩，所述高阻燃壳体的两侧壁与仪表罩之间分别卡接安装卡扣，所述高阻燃壳体的两外侧壁设有滑槽，所述安装卡扣通过滑槽将所述仪表罩和高阻燃壳体进行卡接固定。
6.进一步地，所述接线端子为插拔式端子，所述接线端子上设有电源、通信、开关量输入、开关量输出、模拟量输出、电压和电流信号进入接口。
7.进一步地，所述主板上电连接安装有cpu、液晶显示屏、高阻燃按键。
8.进一步地，液晶显示屏外侧加入金属框，电量测量结果及开关量输入状态、开关量输出状态通过液晶显示屏显示。
9.进一步地，所述安装卡扣为贴合高阻燃壳体侧壁的型结构，所述安装卡扣的两侧安装有滑块，所述高阻燃壳体两个侧壁设有滑槽，且滑块和滑槽为相配合的y型结构，安装卡扣的一端紧密卡接在仪表罩的外壁上，便于将仪表罩和高阻燃壳体进行卡接固定。
10.与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：
11.1、装置采用卡接方式安装，无需拧螺丝，安装或拆卸都非常方便快捷；
12.2、本装置能够采集电网中电流、电网中的电压信号，并通过计算，将全波和基波的有功电能、无功电能、视在电能、功率因数；全波和基波及谐波的电压有效值；电压和电流相角；电压线频率等参数存储到相应寄存器内，数据功能多样。
附图说明
13.图1为本实用新型结构示意图；
14.图2为本实用新型装置硬件电路框图；
15.图3为本实用新型的开关量输入电路图；
16.图4为本实用新型的开关量输出电路图；
17.图5为本实用新型的模拟量输出电路图；
18.图6为本实用新型的通讯连接方式示意图；
19.图7为本实用新型的i*/i电流采样电路图；
20.图8为本实用新型的电压采样电路图。
21.图中：1安装卡扣、2高阻燃壳体、3电源板、4主板、5接线端子、6电量采集板、7高阻燃按键、8仪表罩、9透明盖板。
具体实施方式
22.下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步解释说明。
23.如图1所示，本实用新型公开了一种多功能单相电力仪表，包括安装卡扣1、高阻燃壳体2、电源板3、主板4、接线端子5、电量采集板6、仪表罩8，高阻燃壳体2的内壁两侧设有滑动卡槽，滑动卡槽用于卡接接线端子5，接线端子5的底部固定焊接在电量采集板6的一端，电量采集板6的另一端固定连接主板4，电量采集板6的上面通过三组插针和针座固定连接电源板3，电源板3与电量采集板6平行安装，主板4与电量采集板5和电源板3垂直安装，电量采集板5和电源板3通过接线端子5安装在高阻燃壳体2内部；主板4表面设有液晶显示屏以及多个高阻燃按键，主板4的侧壁紧密贴合高阻燃壳体2的内壁进行安装；仪表罩8对应液晶显示屏的位置设有透明盖板9，仪表罩8对应高阻燃按键7的位置设有高阻燃按键孔7，高阻燃按键7穿设于高阻燃按键孔中进行安装；透明盖板9可拆卸，仪表罩8的内壁紧密卡接透明盖板9的外壁，液晶显示屏紧密贴合透明盖板9，高阻燃壳体2的开口端外壁紧密贴合仪表罩9，高阻燃壳体2的两侧壁与仪表罩8之间分别卡接安装卡扣1，高阻燃壳体2的两外侧壁设有滑槽，安装卡扣1通过滑槽将仪表罩8和高阻燃壳体2进行卡接固定。
24.接线端子5为插拔式端子，接线端子5上设有电源、通信、开关量输入、开关量输出、模拟量输出、电压和电流信号流入接口；电源流入接口包括l/ 、n/
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，电压流入接口包括v/ 、v/
‑
，电流流入接口包括i*、i，通讯接口有rs485a、rs485b，开关量输入接口包括d1 、d1
‑
、d2 、d2
‑
，开关量输出接口包括rl 、rl
‑
，模拟量输出接口包括ao 、ao
‑
。
25.主板4上电连接安装有cpu、液晶显示屏、高阻燃按键7，cpu的控制电路以rn8211b为核心，将来自电能质量模块、开关量输入、rs485和高阻燃按键的信息进行接收处理，然后发出相应指令通过液晶显示屏、开关量输出和模拟量输出、rs485执行具体操作。
26.液晶显示屏外侧加入金属框，用于屏蔽外界的空气静电和接触静电干扰，提升装置稳定性电量，测量结果及开关量输入状态、开关量输出状态通过液晶显示屏显示。
27.安装卡扣1为贴合高阻燃壳体2外侧壁的y型结构，所述安装卡扣1的两侧安装有滑块，所述高阻燃壳体2两个外侧壁设有滑槽，且滑块和滑槽为相配合的y型结构，安装卡扣1的一端紧密卡接在仪表罩8的外壁上，便于将仪表罩8和高阻燃壳体2进行卡接固定。本装置整体为卡接式安装。
28.如图2所示，本装置按照功能大致可以分为以下4部分：主板模块、电源模块、电能质量模块和人机接口模块。
29.装置表面包括液晶显示屏和3个高阻燃按键，用户的需求通过轻触高阻燃按键不断调整，电量测量结果及开关量输入状态、开关量输出状态则通过液晶显示屏显示。
30.如图3所示，开入量输入为“遥信功能”，其来自保护装置外部的接点，在上位机通过通讯或者液晶显示屏的遥信菜单可查看这个接触器是接通还是断开。该电路采用有源(外部220v)结构，并且电路输入端(di1 )加入双向tvs进行保护，防止外部突变高电压对内部功能电路的伤害，电路采用光耦器件进行信号转换，实现外部输入与cpu之间的电气隔离，保证内部电路的运行稳定；cpu通过引脚pin62即可查看di1 的开合状态。
31.如图4所示，开出量输出为“遥控功能”，通过上位机发送通讯命令到达仪表或者在仪表操作界面选择相应指令，以控制开关量输出端(rl 和rl
‑
)的闭合与打开。通常，这个开关量输出端(rl 和rl
‑
)来控制一些数字量输入的设备，起到一个远程控制功能；另外，这个开关量输出端还可以作为仪表的报警输出，当仪表检测的参数超过其设定值可发出报警，比如控制如扬声器接通发出报警信息。
32.如图5所示，模拟量输出的功能是将仪表测量计算得到的电度等关键信息的数字量转换对应的模拟量，连接到后台监控系统中，用以反映电网运行状况。在本装置中，应用高速光耦器件对来自cpu的方波信号pwm1进行隔离转换成pwm2，该信号经过反相器传输到4
‑
20ma输出的专用芯片xtr111aidgq，使之形成标准的4
‑
20ma直流模拟出。
33.电源模块：电源转换电路可将85
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265v的交流输入信号经过整流桥、变压器、滤波电路后转换为24v(50ma)和5v(500ma)两路直流恒压输出，为装置运行提供动力。电源回路中合理布局，恰当地加入共模电感、压敏电阻、y电容等安规器件，使装置可以通过静电、快速瞬变群脉冲、浪涌等电磁兼容实验，这样可保证装置即使处于恶劣工控环境仍能稳定运行。
34.如图6所示，考虑到该装置在一个配电系统内的应用数量多，位置相对分散，故选择rs485接口，采用modbus
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rtu通讯协议。本装置一般在系统中作为从机(slave)，上位机(master)可以是pc机、plc、数据集中器或rtu等设备。
35.通讯电路采用半双工rs485通信芯片iso8032完成通信功能，并外设信号与系统端子连接处加入tvs二极管和热敏电阻进行保护。通信速率最高可达38400bps。
36.电量采集板6构成的电量采集模块是本装置的重要部分，它决定了装置的测试准确度和精确度。通过电压采样电路和电流采样电路完成对单相电力网络的统计分析。
37.如图7所示，电流采样电路由采样电阻(r52)将电流转换成电压后，由后端类差分电路采集r52两端电压，得到的电压值进入rn8211b的采样通道iap和ian，如此即完成电网中电流的采样；
38.电网中的电压信号经过电压采样电路后进入rn8211b的采样通道中，完成相关量的测量。以图7所示为例，ul分别连接由电阻r43、r44、r45、r46、r47、r48、r49和r50构成的分
压网络的前后端，将电阻r43和r50处采集的电压值传送至电压采集通道vn和vp内。
39.电压和电流采样值接入后，通过计算，将全波和基波的有功电能、无功电能、视在电能、功率因数；全波和基波及谐波的单相电压有效值；各电压和电流相角；电压线频率等参数存储到相应寄存器内。cpu通过io口对各参数进行读取和调用。本装置可满足电压、电流0.2级测量精度要求，并且在
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25℃
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55℃宽温区内稳定工作。
40.工作原理：本实用新型使用时，现场的单相电压信号和单相电流信号通过装置接线端子的对应标识接入装置的电量采集板6中，从而连接采样电路，主板4内的mcu通过读取单相电压和电流的采样值，计算出实际的相电压、相电压均值、线电压、线电压均值，相电流、相电流均值、中线电流，及有功功率、无功功率、视在功率、系统频率、功率因数，电压总畸变率、电压2
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50次各次谐波含量、波峰系数、电压奇、偶次畸变率，电流总畸变率、电流2
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50次分次谐波、电流奇、偶次畸变率、k系数及电压和电流的不平衡度，有功、无功、视在功率需量，实时记录多项数据的最大值及最小值，最终的测试数据和开关量输入状态、开关量输出状态可以通过主板4上液晶显示屏读取，通过高阻燃按键7翻动以查看不同参量，也可通过高阻燃按键7变更开关量输出状态，当然也可通过上位机利用rs485在维护软件内查看以上变量和参数，装置中的电源板3将85v
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265v交流电压转换为5v和24v直流恒压，为装置提供能量。
41.上述是实施例和图示并非限定本实用新型的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的任何变化和修饰，皆应视为不脱离本实用新型的专利范畴。