[发明专利]一种基于计量芯片快速响应的电能高精度监测系统

说明书

本发明涉及的一种基于计量芯片快速响应的电能高精度监测系统，它针对不同供电回路，设置成A面和B面，A面和B面的采集路数一致，均为24路电压电流，且结构相同；A面和B面分别包括电流采样电路、电压采样电路、数字控制模拟开关单元、计量芯片单元和隔离芯片单元，隔离芯片单元均连接至主控单片机MCU，24路电流采样电路和电压采样电路分别连接各路的数字控制模拟开关单元，数字控制模拟开关单元均连接至计量芯片单元，计量芯片单元连接隔离芯片单元。本发明在既满足电参量高精度的同时，又能在传统计量芯片的方案上优化电参量数据变化的响应速度，是一种切实有效的解决方法。

技术领域

本发明涉及配电柜智能监测技术领域，尤其涉及一种基于计量芯片快速响应的电能高精度监测系统。

背景技术

目前，在数据中心精密配电领域都安装了大量的采集模块，这些模块通过采集低压配电末端的电参量数据，断路器状态，保证数据中心低压配电、后备发电机组、不间断电源、后备蓄电池、精密配电等产品的供电可靠性和稳定性，而数据中心产品特别像列头柜这种，由于配电回路数众多，对于监测系统而言，就必须要求能对多路的电参量数据进行采集。

传统的多路监测模块方案，一种是通过多个回路的电压电流经模拟开关后进入MCU主控芯片，该方案仅适用于精密配电供电电压不隔离场景，若供电电压隔离并且均需要采集，则该方案需要2套监测模块，极大地增加了设备成本和安装成本。如中国专利CN202050158U，提供了一种精密配电柜监测装置，如果涉及进线电压隔离情况，则需要2套进线模块及馈线模块。

另外一种电路方案是，多路电压电流采样电路采用多个计量芯片运算之后，经SPI通讯与主控MCU进行数据交互，如中国专利CN202916335U，提供了一种基于单相计量芯片的三相电流表，此方案在市场应用相对成熟，对于采样路数比较少的情况，数据的响应速度效果较好，但是随着采样路数的增多，该方案的响应及时性就会越来越差。而数据中心对于断路器等状态的变化有一定的响应要求，该方案就不能满足要求。

因此亟需一种基于计量芯片快速响应的电能高精度监测系统。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种基于计量芯片快速响应的电能高精度监测系统，采用基于计量芯片高精度的多通道隔离方案，电能测量精度可以达到0.5级，单模块最多同时测量48路电压、电流、功率等电参量，且具备1s以下的数据响应速率，同时还具备了相序调整机制；可以对数据中心中列头柜产品等进行实时在线数据监测。

本发明的目的是这样实现的：

一种基于计量芯片快速响应的电能高精度监测系统，它针对不同供电回路，设置成A面和B面，A面和B面的采集路数一致，均为24路电压电流，且结构相同；A面和B面分别包括电流采样电路、电压采样电路、数字控制模拟开关单元、计量芯片单元和隔离芯片单元，隔离芯片单元均连接至主控单片机MCU，24路电流采样电路和电压采样电路分别连接各路的数字控制模拟开关单元，数字控制模拟开关单元均连接至计量芯片单元，计量芯片单元连接隔离芯片单元；

当24路电压电流通过分压等方式得到一定的采样电压，MCU通过隔离芯片单元发送数据给数字控制的模拟开关单元，切换对应的电压电流回路数，然后将该回路的电压电流ADC采样值通过数字控制的模拟开关单元切换至计量芯片单元，计量芯片单元通过隔离芯片单元以SPI通讯方式与主控单片机MCU进行通讯，MCU得到ADC采样值之后进行逻辑运算处理，得到对应的真有效值、谐波等数据。

进一步地，所述电压采样电路中，当INA_UA1和UNA_UN之间有电压220V时，电压经过RA1、RA2、RA3和R6分压，并且R6同时也是采样电阻，经过此采样电阻得到UA1的采样电压，R7、C12和C13起滤波作用，能降低交流线路上引起的干扰，Q1二极管对电路起保护作用，防止该电路上电压过大，损坏后级计量芯片ADC通道。