[实用新型]中段电气隔离的电能质量监测系统

说明书

本实用新型涉及低压配电网技术领域，即中段电气隔离的电能质量监测系统。它包括主控CPU、RN7302电参数采集芯片、电压直接采集电路、电流互感器、SPI电气隔离、外部通讯模块、隔离电源共7个模块组成。主控CPU与RN7302电能采集芯片接收连接，将RN7302电能采集芯片处理后的数据进行处理分析。RN7302电能采集芯片与电压直接采集电路、电流互感器及处理电路连接，通过电压直接采集电路、电流互感器及处理电路采集各种电参数，最后主控CPU利用电能质量评估算法，达到分析电能质量，给予用户相应处理办法等功能。RN7302电参数采集芯片利用中性线为地，在系统中段再进行电气隔离，满足电气隔离性能地同时，也能精准监控难以通过电压互感器地高次电压谐波，成本低，监控精准。

技术领域

本实用新型涉及低压配电网技术领域，即中段电气隔离的电能质量监测系统。是低压配电网终端电能质量监测。

背景技术

在现有技术中，低压配电网电能质量的监控正朝着智能化、模块化、人机交互化发展。电能质量分析与监测设备的精度、电能质量评估始终处于较为重要的位置，能够更加精准地监测配电网的电能质量对于电网调控、电能质量治理、高要求用户的用能服务要求有所提高。对于现有的低压电网电能质量监测模块，基本上都是对先经过电压电流互感器后的信号进行测量，但是常见的互感器均存在计量误差。然而对于需要电能质量指标要求较高的用户来说，谐波电压影响很大，而且高次电压谐波在通过互感器后会有衰减，为了更好更精准的监控电压谐波，需要提出更好解决方案。如何提升电网电能质量、降低电能质量监测设备的成本、快速普及此类设备是迫在眉睫重中之重的。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对上述不足而提供一种中段电气隔离的电能质量监测系统。主要解决的技术问题是可以精准地监测低压配电网电压谐波畸变率、电压暂升/暂降/中断、电压波动与闪变等电能质量指标，利用中段电气隔离方式，摆脱了现有使用互感器的方案较难测量高次谐波的问题，使电压信号测量更加精准。

本实用新型的技术解决方案是：中段电气隔离的电能质量监测系统，其特征在于：包括ARM cortex-M3主控CPU、RN7302电参数采集芯片、电压直接采集电路、电流互感器及处理电路、SPI电气隔离、外部通讯模块、隔离电源共7个模块组成。主控CPU有三个端口，其中分别与SPI电气隔离模块，隔离电源和外部通讯模块相连接。主控CPU与RN7302电能采集芯片接收连接，用来接收RN7302电能采集芯片采集的数据，通过SPI电气隔离模块，利用SPI通讯技术，将RN7302电能采集芯片处理后的数据进行处理分析。RN7302电能采集芯片与电压直接采集电路、电流互感器及处理电路连接，通过电压直接采集电路、电流互感器及处理电路采集各种电参数（例如电压、电流、频率、谐波、电压波动与闪变、三相不平衡度等电能质量参数），最后由主控CPU处理。

主控CPU利用电能质量评估算法，达到分析电能质量，给予用户相应处理办法等功能。

所述的ARM cortex-M3主控CPU包括ARM cortex-M3芯片，其最小系统电路、时钟电路、复位电路分别与主控单片机ARM cortex-M3相连接。

所述的ARM cortex-M3主控CPU使用的是ST公司STM32F103C8T6芯片。

所述的RN7302电参数采集芯片使用的是艾瑞达光电有限公司RN7302三相电参数采集芯片。

所述的隔离电源使用的是BS0505-1W隔离电源模块的应用电路和TI（德州仪器）公司生产的AMS1117-3.3 LDO电源管理芯片的应用电路。

所述的SPI电气隔离使用的是AD（美国亚诺德半导体）公司ADuM1401的应用电路。

所述的电流互感器及处理电路使用的是向上电子公司的DC/T 1005电流互感器及其应用电路。

所述的电压直接采集电路是通过高精度分压电阻组成电压直接采集电路（对电压信号进行精准监测的方式，不使用电压互感器）。