三相三线和三相四线兼容式电参数信号测量处理系统技术方案

本发明专利技术涉及三相三线和三相四线兼容式电参数信号测量处理系统，其特征在于系统由电压接线端子、电流接线端子、接线方式切换开关、分压电阻、信号处理电路和微控制器ＭＣＵ组成；信号处理电路，由电压互感器、电压通道滤波器、电流互感器、电流通道滤波器和单相电参数测量芯片依次串连构成，本装置中共有３套独立的信号处理电路。电压接线端子外连电网，内连电压互感器；电流接线端子外连方式为串联于电网相线，内连为依序连接至电流互感器；电压接线端子和电流接线端子按各自通路内连至信号处理电路，将各电路的参数值读取到微控制器，计算得到三相电参数。采用本发明专利技术的技术方案可降低制造成本，简化生产仓储和销售的管理、方便用户购买选型。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电参数信号测量处理系统，尤其涉及三相三线和三相四线兼容式三相 电参数信号测量处理系统。
技术介绍
三相交流电参数测量仪表分为三相三线制和三相四线制两种类型。这两种类型的 仪表的接线方式、信号处理方法都不相同，因此在设计、生产和使用时是需要明确区分的， 二者不能兼容，必须分别销售或购买、分别保管、分别取用，给生产销售和使用的管理带来 很多不便。在三相交流电参数测量的信号处理技术中，典型的技术方案是采用三相电参数测 量的专用芯片如ADE7758、ATT7026A和ATT7022A等作为信号的核心处理器件，但这些芯片 价格不菲，占器件总成本的较大比例。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服上述不足而提出一种采用价格低廉的单相电参数测量 芯片实现测量三相电参数的信号处理系统方案，该系统可以兼容三相三线制和三相四线制 两种接线方式。采用本专利技术的技术方案可以大幅降低制造成本，简化生产仓储和销售的管 理、方便用户购买选型。实现上述目的采用的技术方案是一种兼容式三相电参数信号测量处理系统，由 电压接线端子、电流接线端子、接线方式切换开关、分压电阻、信号处理电路和微控制器MCU 组成；电压接线端子外连电网线，内连方式为通过分压电阻并联接线方式切换开关后依次 连至电压互感器、电压通道滤波器、单相电参数测量芯片；电流接线端子外连方式为按对串 联于电网相线，内连为依次连接至电流互感器、电流通道滤波器、单相电参数测量芯片；电 压接线端子和电流接线端子按各自通路内连至信号处理电路，将信号处理电路的测量参数 值读取到微控制器MCU，再根据三相三线或三相四线接线方式所确定的数学关系进行综合 运算处理，计算得到三相电参数。所述电压接线端子有4个，即为UA、UB、UC和UN，UA、UB和UC，分别外接于电网A、 B、C三根相线或仪表外电压互感器的二次侧的A、B、C相引出端，UN连接三相四线制电网中 线，或连接三相三线制UB。所述电流接线端子有6个，两个一对，具体为IA/IAR、IB/IBR、IC/ICR，IA/IAR用 于串联连接电网A相线或者连接仪表外A相线上的电流互感器的二次侧引出端，IB/IBR用 于串联连接电网B相线或者连接仪表外B相线上的电流互感器的二次侧引出端，IC/ICR用 于串联连接电网C相线或者连接仪表外C相线上的电流互感器的二次侧引出端。所述的信号处理电路，由电压互感器、电压通道滤波器、电流互感器、电流通道滤 波器和单相电参数测量芯片依次串连构成，本系统中共有3套独立的信号处理电路，其中 电压互感器是二端口网络，其二次侧连接至电压通道滤波器作为电压通道滤波器的输入，4电压通道滤波器的输出连接至单相电参数测量芯片的电压通道输入端；电流互感器是二端 口网络，其一次侧按信号处理电路分别连接至各相电流接线端子IA/IAN、IB/IBN、IC/ICN， 二次侧连接至电流通道滤波器作为电流通道滤波器的输入；电流通道滤波器的输出连接至 单相电参数测量芯片的电流通道输入端；分压电阻RA的一端与电压接线端子UA连接，另一 端与电压互感器1A的一次侧的上端连接；分压电阻RB的一端与接线方式切换开关接线端 子X连接，另一端与与电压互感器1B的一次侧的上端连接；分压电阻RC的一端与电压接线 端子UC连接，另一端与电压互感器1C的一次侧的上端连接。采用分压电阻对被测电压进 行分压，使加在电压互感器的一次侧的电压衰减以便所述的电压通道滤波器和单相电参数 测量芯片进行信号处理；所述的接线方式切换开关是一个具有SA、SB、SC、SN、X和Y的6个接线端子的双 刀双掷拨动开关，接线端子SA与电压接线端子UA连接；接线端子SB与电压接线端子UB相 连；接线端子SC与电压接线端子UC连接；接线端子SN与电压接线端子UN连接，还与电压 互感器1A的一次侧的下端及电压互感器1C的一次侧的下端连接；接线端子X与分压电阻 RB连接；接线端子Y与电压互感器1B的一次侧的下端连接。当接线方式切换开关向上拨 时，接线端子X与接线端子SA闭合导通、与接线端子SB断开，接线端子Y与端子SC闭合导 通、与接线端子SN断开，当开关向下拨时，接线端子X与接线端子SB闭合导通、与接线端子 SA断开，接线端子Y与接线端子SN闭合导通、与接线端子SC断开。所述的单相电参数测量芯片，具有单相电参数测量功能，可以测量单相交流的电 流有效值、电压有效值、电流瞬时值、电压瞬时值，可以对短时间内的有功电能进行累积，并 且这些参数值可通过串行通信方式送到微控制器MCU ；上述3套信号处理电路之间的逻辑联系是将3个单相电参数测量芯片的测量参 数值分别读取到微控制器MCU，再根据三相三线或三相四线接线方式所确定的数学关系进 行综合运算处理，计算得到三相电参数。本专利技术具有如下有益效果可以利用三块单相电参数测量芯片实现对三相交流电 参数测量的信号处理，可以测量计算分相和合相的电参数如线电流、线电压、相电压、有功 功率、无功功率、视在功率、功率因数、频率、零序电流、有功电能、无功电能等等，接线方式 切换开关的使用可以实现对三相三线制和三相四线制接线方式下的电参数测量的信号处理。附图说明图1是兼容式三相电参数信号测量处理系统的模块结构2是兼容式三相电参数信号测量处理系统的电路连接图。图2中，6的虚线框内为电压接线端子组，包含有4个电压接线端子UA、UB、UC和 UN，三相四线制时用连线分别连接电网的A、B、C三根相线和电网中线；三相三线制时电网 无中线，用连线将UN连接至UB，并分别用连线将UA、UB、UC连接至电网的A、B、C三根相线； 7的虚线框内为电流接线端子组，包含有6个共三对的电流接线端子IA/IAR、IB/IBR、IC/ ICR, IA/IAR用于串联连接电网A相线或者连接仪表外A相线上的电流互感器的二次侧引 出端，IB/IBR用于串联连接电网B相线或者连接仪表外B相线上的电流互感器的二次侧引 出端，IC/ICR用于串联连接电网C相线或者连接仪表外C相线上的电流互感器的二次侧引出端；8的虚线框表示为接线方式切换开关，它是具有6个接线端子的双刀双掷拨动开关， 三相四线制时开关向下拨，三相三线制时开关向上拨；RA、RB、RC是3个分压电阻，用于对被 测电压进行分压，使加在电压互感器的一次侧的电压衰减。9为微控制器。具体实施例方式下面结合图2对本专利技术的技术方案进一步描述，一种兼容式三相电参数信号测量 处理系统，由电压接线端子UA、UB、UC和UN，三对电流接线端子IA/IAR、B/IBR和IC/ICR， 接线方式切换开关中的接线端子SA、SB、SC、SN、X和Y，3个电压互感器1A、1B和1C，3个分 压电阻RA、RB和RC，3个电压通道滤波器2A、2B、和2C，3个电流互感器5A、5B、和5C，3个电 流通道滤波器4A、4B、和4C，3个单相电参数测量芯片3A、3B和3C，1个微控制器(9)组成；电压接线端子组(6)共包含4个电压接线端子即UA、UB、UC和UN，电流接线端子组 (7)共包含6个组成3对电流接线端子即IA/IAR、IB/IBR、IC/ICR，接线方式切换开关(8) 是一个具有6个接线端子的双刀双掷拨动开关，其6个端子分别为SA、SB、SC、SN、X和Y，用 于三本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三相三线和三相四线兼容式电参数信号测量处理系统，其特征在于系统由电压接线端子、电流接线端子、接线方式切换开关、分压电阻、信号处理电路和微控制器ＭＣＵ组成；电压接线端子外连电网线，内连方式为通过分压电阻并联接线方式切换开关后依次连至电压互感器、电压通道滤波器、单相电参数测量芯片；电流接线端子外连方式为按对串联于电网相线，内连为依次连接至电流互感器、电流通道滤波器、单相电参数测量芯片；电压接线端子和电流接线端子按各自通路内连至信号处理电路，将信号处理电路的测量参数值读取到微控制器ＭＣＵ，再根据三相三线或三相四线接线方式所确定的数学关系进行综合运算处理，计算得到三相电参数。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：廖晓东，洪亲，蔡坚勇，林潇，陈金水，
申请(专利权)人：福建师范大学，
类型：发明
国别省市：35[中国|福建]