直流配電負載監(jiān)控與計量系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種直流配電負載監(jiān)控與計量系統(tǒng)，包括主測量模塊、支路計量監(jiān)測模塊和人機交互模塊，所述主測量模塊與支路計量監(jiān)測模塊通信連接，所述人機交互模塊與主測量模塊通信連接。通過配備主測量模塊和支路計量監(jiān)測模塊，用于數(shù)據(jù)中心機房直流配電系統(tǒng)中，處于整流器、蓄電池和直流負載之間。實現(xiàn)對直流配電設備主、備進線電量測量與計量，以及配出支路各負載狀態(tài)監(jiān)控與負載電量測量與計量。
【專利說明】直流配電負載監(jiān)控與計量系統(tǒng)

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及配電設備檢測領域，具體地，涉及一種直流配電負載監(jiān)控與計量系統(tǒng)。

【背景技術】
[0002]目前機房直流配電系統(tǒng)用電設備逐漸增多，而現(xiàn)有大多數(shù)配電系統(tǒng)配出支路數(shù)較少，且不便于擴展，功能比較單一，不便于安裝和維護。
[0003]大多數(shù)配電系統(tǒng)不具有需量分析功能和主備路進線狀態(tài)檢測功能，不具有查詢主路和支路任意時間段(單位:天)電能，尤其對配出支路數(shù)較多的計量系統(tǒng)往往由于芯片存儲空間的限制等原因而不能提供配出支路任意時間段(單位:天)精確的能耗查詢。
實用新型內(nèi)容
[0004]本實用新型的目的在于，針對上述問題，提出一種直流配電負載監(jiān)控與計量系統(tǒng)，以達到對直流配電設備主、備進線電量測量與計量，以及配出支路各負載狀態(tài)監(jiān)控與負載電量測量與計量的目的。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術方案是:
[0006]一種直流配電負載監(jiān)控與計量系統(tǒng)，包括主測量模塊、支路計量監(jiān)測模塊和人機交互模塊，所述主測量模塊與支路計量監(jiān)測模塊通信連接，所述人機交互模塊與主測量模塊通信連接；
[0007]所述主測量模塊包括第一單片機、時鐘后備電源單元、告警輸出單元、進線狀態(tài)檢測單元、存儲單元、主板通信單元、穩(wěn)壓電源單元、第一電源轉(zhuǎn)換單元和主路數(shù)據(jù)采集單元，所述時鐘后備電源單元、進線狀態(tài)檢測單元、穩(wěn)壓電源單元和主路數(shù)據(jù)采集單元的輸出端均與第一單片機的輸入端電連接，所述主板通信單元與第一單片機雙向通信連接，所述第一單片機的輸出端與告警輸出單元的輸入端電連接，所述第一電源轉(zhuǎn)換單元的輸出端分別與穩(wěn)壓電源單元的輸入端和霍爾傳感器的電源端電連接，所述霍爾傳感器的輸出端與主路數(shù)據(jù)采集單元的輸入端電連接；
[0008]所述支路計量監(jiān)測模塊包括第二單片機、副板通信單元、第二電源轉(zhuǎn)換單元、模塊撥碼單元、支路狀態(tài)檢測單元和支路數(shù)據(jù)采集單元，所述第二電源轉(zhuǎn)換單元與第二單片機的電源端電連接，所述第二電源轉(zhuǎn)換單元與第一電源轉(zhuǎn)換單元電連接，所述模塊撥碼單元、支路狀態(tài)檢測單元和支路數(shù)據(jù)采集單的輸出端均與第二單元機的輸入端電連接，所述第二單片機的輸出端與副板通信單元的輸入端電連接，所述支路狀態(tài)檢測單元的輸入端與分流器的輸入端電連接；
[0009]所述主板通信單元和副板通信單元通信連接。
[0010]本實用新型的技術方案具有以下有益效果:
[0011]本實用新型的技術方案，通過配備主測量模塊和支路計量監(jiān)測模塊，用于數(shù)據(jù)中心機房直流配電系統(tǒng)中，處于整流器、蓄電池和直流負載之間。實現(xiàn)對直流配電設備主、備進線電量測量與計量，以及配出支路各負載狀態(tài)監(jiān)控與負載電量測量與計量。而將電源轉(zhuǎn)換單元和電源轉(zhuǎn)換單元的電阻和電容值進行精確的限定，從而使得測量與計量的數(shù)據(jù)更加的準確，使得系統(tǒng)運行更加穩(wěn)定。將主測量模塊和支路計量監(jiān)測模塊分別印制在不同的電路板上，方便對系統(tǒng)的擴展。
[0012]下面通過附圖和實施例，對本實用新型的技術方案做進一步的詳細描述。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本實用新型實施例所述的直流配電負載監(jiān)控與計量系統(tǒng)原理框圖；
[0014]圖2至圖36為本實用新型實施例所述的主測量模塊的電子電路圖；
[0015]圖37至圖62為本實用新型實施例所述的支路計量監(jiān)測模塊的電子電路圖。

【具體實施方式】
[0016]以下結(jié)合附圖對本實用新型的優(yōu)選實施例進行說明，應當理解，此處所描述的優(yōu)選實施例僅用于說明和解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0017]如圖1所示，一種直流配電負載監(jiān)控與計量系統(tǒng)，包括主測量模塊、支路計量監(jiān)測模塊和人機交互模塊，主測量模塊與支路計量監(jiān)測模塊通信連接，人機交互模塊與主測量模塊通信連接；
[0018]主測量模塊包括第一單片機、時鐘后備電源單元、告警輸出單元、進線狀態(tài)檢測單元、存儲單元、主板通信單元、穩(wěn)壓電源單元、第一電源轉(zhuǎn)換單元和主路數(shù)據(jù)采集單元，時鐘后備電源單元、進線狀態(tài)檢測單元、穩(wěn)壓電源單元和主路數(shù)據(jù)采集單元的輸出端均與第一單片機的輸入端電連接，主板通信單元與第一單片機雙向通信連接，第一單片機的輸出端與告警輸出單元的輸入端電連接，第一電源轉(zhuǎn)換單元的輸出端分別與穩(wěn)壓電源單元的輸入端和霍爾傳感器的電源端電連接，霍爾傳感器的輸出端與主路數(shù)據(jù)采集單元的輸入端電連接;
[0019]支路計量監(jiān)測模塊包括第二單片機、副板通信單元、第二電源轉(zhuǎn)換單元、模塊撥碼單元、支路狀態(tài)檢測單元和支路數(shù)據(jù)采集單元，第二電源轉(zhuǎn)換單元與第二單片機的電源端電連接，第二電源轉(zhuǎn)換單元與第一電源轉(zhuǎn)換單元電連接，模塊撥碼單元、支路狀態(tài)檢測單元和支路數(shù)據(jù)采集單的輸出端均與第二單元機的輸入端電連接，第二單片機的輸出端與副板通信單元的輸入端電連接，支路狀態(tài)檢測單元的輸入端與分流器的輸入端電連接；
[0020]主板通信單元和副板通信單元通信連接。測量模塊和支路計量監(jiān)測模塊具體的電子電路圖如圖2至圖62所示。
[0021]如圖36所示，第一電源轉(zhuǎn)換單元包括電源轉(zhuǎn)換芯片，電源轉(zhuǎn)換芯片的輸入管腳-Vin上并聯(lián)二極管D15和二極管D16，二極管D15和二極管D16的陽極均與電源轉(zhuǎn)換芯片的輸入管腳-Vin連接，電源轉(zhuǎn)換芯片的輸出端Vol+管腳與電源轉(zhuǎn)換芯片的GNDl管腳之間串聯(lián)發(fā)光二極管LEDl和電阻R91，發(fā)光二極管LEDl的陰極與電阻R91串聯(lián)，發(fā)光二極管LEDI和電阻R91組成的串聯(lián)電路與電容EC4并聯(lián)；電源轉(zhuǎn)換芯片的輸出端Vo3-管腳與電源轉(zhuǎn)換芯片的輸出端COM管腳之間串聯(lián)發(fā)光二極管LED2和電阻R96，發(fā)光二極管LED2的陰極與電阻R96串聯(lián)，發(fā)光二極管LED2和電阻R96組成的串聯(lián)電路與電容EC5并聯(lián)；電源轉(zhuǎn)換芯片的輸出端Vo2+管腳與電源轉(zhuǎn)換芯片的輸出端COM管腳之間串聯(lián)發(fā)光二極管LED3和電阻R103，發(fā)光二極管LED3的陰極與電阻R103串聯(lián)，發(fā)光二極管LED3和電阻R103組成的串聯(lián)電路與電容EC6并聯(lián)。
[0022]電阻R91的阻值為2.7ΚΩ，電組R96的阻值為8.2 ΚΩ，電阻R103的阻值為8.2K Ω，電容EC4的容抗為100 μ F，電容EC5的容抗為47 μ F，電容EC6的容抗為47 μ F。第一單片機采用STM32F103ZET6芯片，第二單片機采用STM8S208RBT6芯片。主測量模塊與支路計量監(jiān)測模塊采用RS485通信接口連接。主路數(shù)據(jù)采集單元的輸入端設置TLP281光耦電路。存儲單元采用FM24W256鐵電存儲器和SST39VF32 Nor Flash存儲器。告警輸出單元采用發(fā)光二極管電路和繼電器告警輸出電路。支路計量監(jiān)測模塊和支路計量監(jiān)測模塊分別印刷在不同的PCB板上，且支路計量監(jiān)測模塊為多個。穩(wěn)壓電源單元采用LMl 117穩(wěn)壓芯片。
[0023]本實用新型技術方案功能如下:
[0024]1、實時測量系統(tǒng)中所有電量:兩路主路電壓、兩路主路電流、兩路主路功率、兩路主路電能、配出支路電流、配出支路電能、累計電能等電參數(shù)測量和顯示。
[0025]2、實時監(jiān)測配出支路狀態(tài)、具有系統(tǒng)欠壓、越壓、欠流、過流和支路故障告警等功倉泛。
[0026]3、系統(tǒng)具有故障聲光告警和一組繼電器告警輸出，當有告警時可按SET鍵對告警項逐項切鈴，在正常(未告警狀態(tài))按SET鍵可對切鈴告警項復位；單個系統(tǒng)可以與不同變比參數(shù)的霍爾傳感器和不同變比參數(shù)的分流器配套使用。
[0027]4、系統(tǒng)具有任意時間段(單位:天)查詢主、備進線和配出支路能耗的功能，并具有按月查詢兩路主路和配出支路歷史電能。
[0028]5、系統(tǒng)具有主、備進線和配出支路電流需量、最大電流需量、功率需量、最大功率需量統(tǒng)計分析功能。
[0029]6、系統(tǒng)具有主、備路進線狀態(tài)實時監(jiān)測以及功率告警限制告警功能。
[0030]7、系統(tǒng)具有詳細告警信息存儲與查詢功能，最大可實現(xiàn)512條告警信息存儲，并具有告警信息清零功能。
[0031]8、系統(tǒng)提供一組與超級終端通信RS485接口，方便查詢設備運行狀態(tài)。
[0032]9、系統(tǒng)采用RS485點對多點反饋式通信方式，每個主模塊最大可級聯(lián)5個副模塊，每個副模塊可以配出24路支路，即最大實現(xiàn)120路支路配電狀態(tài)檢測與電能計量。
[0033]10、采用IXD320*240液晶屏，全中文顯示界面，極大的方便了查詢、設置等操作。
[0034]11、提供RS485、RS232通信接口可供用戶選擇與上位機通信方式。
[0035]12、斷電后能保存系統(tǒng)設定值和記錄信息，具有來電自啟動功能。
[0036]13、系統(tǒng)基于高性能32位MCU設計，通過FMSC總線擴展32M Nor flash存儲芯片用于存儲配出支路電能信息。
[0037]直流配電負載監(jiān)控與計量系統(tǒng)集兩路主路電壓、兩路主路電流、兩路主路功率、兩路主路電能、配出支路電流、配出支路電能、累計電能等電參數(shù)測量和顯示，以及系統(tǒng)欠壓、越壓和支路故障告警等功能與一體，并可以按月和按任意時間段查詢主路和配出支路歷史電能，系統(tǒng)可以設置配出支路路數(shù)、配出支路分流器變比、霍爾傳感器變比、通信地址等參數(shù)，以及具有電能清零等功能，系統(tǒng)最大可級聯(lián)5個支路計量監(jiān)測模塊，即最大實現(xiàn)120路支路電能計量，系統(tǒng)提供RS485、RS232通信接口可供用戶選擇與上位機通信方式。
[0038]直流配電負載監(jiān)控與計量系統(tǒng)用于數(shù)據(jù)中心機房直流配電系統(tǒng)中，處于整流器、蓄電池和直流負載之間。用于直流配電設備主、備進線電量測量與計量，以及配出支路各負載狀態(tài)監(jiān)控與負載電量測量、計量。
[0039]最后應說明的是:以上所述僅為本實用新型的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本實用新型，盡管參照前述實施例對本實用新型進行了詳細的說明，對于本領域的技術人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換。凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【權利要求】
1.一種直流配電負載監(jiān)控與計量系統(tǒng)，其特征在于，包括主測量模塊、支路計量監(jiān)測模塊和人機交互模塊，所述主測量模塊與支路計量監(jiān)測模塊通信連接，所述人機交互模塊與主測量模塊通信連接； 所述主測量模塊包括第一單片機、時鐘后備電源單元、告警輸出單元、進線狀態(tài)檢測單元、存儲單元、主板通信單元、穩(wěn)壓電源單元、第一電源轉(zhuǎn)換單元和主路數(shù)據(jù)采集單元，所述時鐘后備電源單元、進線狀態(tài)檢測單元、穩(wěn)壓電源單元和主路數(shù)據(jù)采集單元的輸出端均與第一單片機的輸入端電連接，所述主板通信單元與第一單片機雙向通信連接，所述第一單片機的輸出端與告警輸出單元的輸入端電連接，所述第一電源轉(zhuǎn)換單元的輸出端分別與穩(wěn)壓電源單元的輸入端和霍爾傳感器的電源端電連接，所述霍爾傳感器的輸出端與主路數(shù)據(jù)采集單元的輸入端電連接； 所述支路計量監(jiān)測模塊包括第二單片機、副板通信單元、第二電源轉(zhuǎn)換單元、模塊撥碼單元、支路狀態(tài)檢測單元和支路數(shù)據(jù)采集單元，所述第二電源轉(zhuǎn)換單元與第二單片機的電源端電連接，所述第二電源轉(zhuǎn)換單元與第一電源轉(zhuǎn)換單元電連接，所述模塊撥碼單元、支路狀態(tài)檢測單元和支路數(shù)據(jù)采集單的輸出端均與第二單元機的輸入端電連接，所述第二單片機的輸出端與副板通信單元的輸入端電連接，所述支路狀態(tài)檢測單元的輸入端與分流器的輸入端電連接； 所述主板通信單元和副板通信單元通信連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的直流配電負載監(jiān)控與計量系統(tǒng)，其特征在于，所述第一電源轉(zhuǎn)換單元包括電源轉(zhuǎn)換芯片，所述電源轉(zhuǎn)換芯片的輸入管腳-Vin上并聯(lián)二極管D15和二極管D16，所述二極管D15和二極管D16的陽極均與電源轉(zhuǎn)換芯片的輸入管腳-Vin連接，所述電源轉(zhuǎn)換芯片的輸出端Vol+管腳與電源轉(zhuǎn)換芯片的GNDl管腳之間串聯(lián)發(fā)光二極管LEDl和電阻R91，所述發(fā)光二極管LEDl的陰極與電阻R91串聯(lián)，發(fā)光二極管LEDl和電阻R91組成的串聯(lián)電路與電容EC4并聯(lián)；所述電源轉(zhuǎn)換芯片的輸出端Vo3-管腳與電源轉(zhuǎn)換芯片的輸出端COM管腳之間串聯(lián)發(fā)光二極管LED2和電阻R96，所述發(fā)光二極管LED2的陰極與電阻R96串聯(lián)，發(fā)光二極管LED2和電阻R96組成的串聯(lián)電路與電容EC5并聯(lián)；所述電源轉(zhuǎn)換芯片的輸出端Vo2+管腳與電源轉(zhuǎn)換芯片的輸出端COM管腳之間串聯(lián)發(fā)光二極管LED3和電阻R103，所述發(fā)光二極管LED3的陰極與電阻R103串聯(lián)，發(fā)光二極管LED3和電阻R103組成的串聯(lián)電路與電容EC6并聯(lián)。
3.根據(jù)權利要求2所述的直流配電負載監(jiān)控與計量系統(tǒng)，其特征在于，所述電阻R91的阻值為2.7ΚΩ，所述電阻R96的阻值為8.2 KΩ，所述電阻R103的阻值為8.2 ΚΩ，所述電容EC4的容抗為100 μ F，所述電容EC5的容抗為47 μ F，電容EC6的容抗為47 μ F。
4.根據(jù)權利要求1至3任一所述的直流配電負載監(jiān)控與計量系統(tǒng)，其特征在于，所述第一單片機采用STM32F103ZET6芯片，所述第二單片機采用STM8S208RBT6芯片。
5.根據(jù)權利要求4所述的直流配電負載監(jiān)控與計量系統(tǒng)，其特征在于，所述主測量模塊與支路計量監(jiān)測模塊采用RS485通信接口連接。
6.根據(jù)權利要求4所述的直流配電負載監(jiān)控與計量系統(tǒng)，其特征在于，所述主路數(shù)據(jù)采集單元的輸入端設置TLP281光耦電路。
7.根據(jù)權利要求4所述的直流配電負載監(jiān)控與計量系統(tǒng)，其特征在于，所述存儲單元采用FM24W256鐵電存儲器和SST39VF32 Nor Flash存儲器。
8.根據(jù)權利要求4所述的直流配電負載監(jiān)控與計量系統(tǒng)，其特征在于，所述告警輸出單元采用發(fā)光二極管電路和繼電器告警輸出電路。
9.根據(jù)權利要求4所述的直流配電負載監(jiān)控與計量系統(tǒng)，其特征在于，所述支路計量監(jiān)測模塊和支路計量監(jiān)測模塊分別印刷在不同的PCB板上，且所述支路計量監(jiān)測模塊為多個。
10.根據(jù)權利要求4所述的直流配電負載監(jiān)控與計量系統(tǒng)，其特征在于，所述穩(wěn)壓電源單元采用LMl 117穩(wěn)壓芯片。
【文檔編號】G01R19/165GK204116505SQ201420640492
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年10月29日 優(yōu)先權日:2014年10月29日
【發(fā)明者】喬鵬, 景少強 申請人:蘭州海紅技術股份有限公司