工业交流电监测管理系统的制作方法

1.本实用新型涉及一种电力管理系统，尤其涉及一种工业交流电监测管理系统。


背景技术：

2.在工业生产中，交流电为设备工作提供稳定的电源，虽然供电技术的发展，交流电较为稳定，但是，在工业应用中任然存在电压、电流波动，从而对设备造成故障。
3.现有技术中，对于交流电是否过压或者过流一般通过真空断路器等实现检测控制，即过压或者过流时真空断路器直接执行跳闸，从而断开设备的供电，但是，对于精密设备来说，当交流电的波动没有达到断路器跳闸要求时，如果不执行相应保护，交流电波动仍然对设备造成严重影响，因此，如何准确监测交流电的波动则成为技术难点。
4.在该难点中，不在于如何进行交流电的电压、电流侦测，而在于如何确保侦测信息实时上传，即交流电监测的持续稳定性，现有技术中，在这方面往往具有复杂的设备实现，其成本高昂。
5.因此，为了解决上述技术问题，亟需提出一种新的技术手段。


技术实现要素：

6.有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种工业交流电监测管理系统，能够对工业设备的交流电进行实时、准确的检测，并能够及时执行过压过流保护，而且，在检测过程中能够及时上传信息以及检测设备自身的动作状况，从而有效确保整个系统的稳定性。
7.本实用新型提供的一种工业交流电监测管理系统，监测单元、中控单元、执行单元、供电单元以及远程单元；
8.所述监测单元包括电流检测模块、电压检测模块和模数转换模块；
9.所述电流检测模块用于检测交流电电流并输出至模数转换模块，电压检测模块用于检测交流电的电压并输出至模数转换模块；所述模数转换模块的输出端与中控单元的输入端连接；
10.所述中控单元接收电流检测模块和电压检测模块输出的检测信号控制执行单元动作，所述中控单元与远程监控单元通信连接并将电流检测信息和电压检测信息传输至远程单元；
11.所述执行单元接收中控单元的控制命令执行供电的分闸与合闸动作；
12.所述供电单元用于将交流电转换为直流电并向模数转换模块以及中控单元提供工作直流电。
13.进一步，所述电流检测模块包括电流互感器、第一整流电路以及电流采样电路；
14.所述电流互感器设置于交流线路，所述电流互感器的输出端与第一整流电路的输入端连接，第一整流电路的输出端与电流采样电路的输入端连接，电流采样电路的输出端与模数转换模块的输入端连接。
15.进一步，所述电压检测模块包括电压互感器、第二整流电路和电压采样电路；
16.所述电压互感器设置于交流线路，所述电压互感器的输出端与第二整流电路的输入端连接，第二整流电路的输出端与电压采样电路的输入端连接，电压采样电路的输出端与模数转换模块的输入端连接。
17.进一步，所述中控单元包括单片机、传输模块和存储器；
18.所述单片机的输入端与模数转换模块的输出端连接，单片机通过传输模块与远程单元通信连接，所述单片机与存储器通信连接。
19.进一步，所述供电模块包括变压器t1、整流电路zl1、隔离电路、前端保护电路、稳压电路、锂电池和控制开关；
20.所述变压器的初级绕组与交流线路连接，变压器的次级绕组与整流电路的输入端连接，整流电路的输出端与隔离电路的输入端连接，隔离电路的输出端与前端保护电路的输入端连接，前端保护电路的输出端与稳压电路的输入端连接，稳压电路的输出端向中控单元和模数转换模块供电；
21.所述锂电池的正极与控制开关的输入端连接，控制开关的输出端与稳压电路的输入端连接，控制开关的控制端连接于前端保护电路的输出端。
22.进一步，所述前端保护电路包括mos管m1、保护控制电路、过流检测电路以及mos管控制电路；
23.所述保护控制电路用于检测隔离电路输出电压是否过压以及前端保护电路的输出侧是否过流并在过压或者过流时输出控制命令至mos关控制电路控制mos管m1关断；
24.所述mos管控制电路用于控制mos管m1的导通与关断。
25.进一步，所述保护控制电路包括电阻r13、电阻r1、电阻r2、电阻r5、电阻r6、电阻r7、电阻r10、电阻r11、稳压管d1、电容c2、电容c5、比较器u1、可控精密稳压源u3以及电感l1；
26.电阻r13的一端连接于隔离电路的输出端，电阻r13的另一端通过电阻r1和电阻r5串联后接地，电阻r13的和电阻r1的公共连接点连接于mos管m1的源极，电阻r13和电阻r1的公共连接点通过电容c2接地，电阻r1和电阻r5的公共连接点连接于比较器u1的反相端，可控精密稳压源u3的正极接地，可控精密稳压源u3的参考机通过电阻r6连接于电阻r1和电阻r5之间的公共连接点，可控精密稳压源u3的负极通过电阻r2连接于电阻r13和电阻r1的公共连接点，比较器u1的同相端连接于可控精密稳压源u3的负极，比较器u3的输出端与电阻r7的一端连接，电阻r7的另一端与mos管控制电路的第一控制端连接；
27.电感l1的一端连接于mos管m1的漏极，电感l1的另一端与稳压管d1的负极连接，稳压管d1的正极通过电阻r10接地，稳压管d1的正极通过电容c5接地，稳压管d1的正极与电阻r11的一端连接，电阻r11的另一端与mos管m1的第二控制端连接，电感l1和稳压管d1的负极之间的公共连接点与稳压电路的输入端连接；
28.所述比较器u1通过电阻r7还与中控单元的检测输入端连接。
29.进一步，所述mos管控制电路包括电阻r3、电阻r4、电阻r8、电阻r9、电阻r12、三极管t1、三极管t2、电容c3、电容c4以及可控硅q1；
30.电阻r3的一端连接于mos管m1的源极，电阻r3的另一端通过电阻r8连接于电阻r12的一端，电阻r12的另一端连接于三极管t2的基极，三极管t2的集电极通过电阻r9连接于mos管m1的栅极，mos管m1的栅极通过电阻r4连接于mos管m1的源极，三极管t2的发射极接
地，电阻r3和电阻r8之间的公共连接点通过电容c3接地，三极管t1的集电极连接于电阻r3和电阻r8之间的公共连接点，三极管t1的发射极接地，三极管t1的基极作为mos管控制电路的第一控制端；
31.可控硅q1的正极连接于电阻r8和电阻r12之间的公共连接点，可控硅q1的负极连接于发光二极管led1的正极，发光二极管led1的负极接地，可控硅q1的控制极作为mos管控制电路的第二控制端；
32.电容c4的一端连接于mos管m1的漏极，另一端接地。
33.进一步，所述远程单元包括监控主机、触控显示器、存储服务器以及声光报警器；
34.监控主机与中控单元通信连接，监控主机与触控显示器和存储服务器通信连接，监控主机的控制输出端与声光报警器的输入端连接。
35.本实用新型的有益效果：通过本实用新型，能够对工业设备的交流电进行实时、准确的检测，并能够及时执行过压过流保护，而且，在检测过程中能够及时上传信息以及检测设备自身的动作状况，从而有效确保整个系统的稳定性。
附图说明
36.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述：
37.图1为本实用新型的结构示意图。
38.图2为本实用新型的前端保护电路原理图。
具体实施方式
39.以下结合说明书附图对本实用新型做出进一步详细说明：
40.本实用新型提供的一种工业交流电监测管理系统，监测单元、中控单元、执行单元、供电单元以及远程单元；
41.所述监测单元包括电流检测模块、电压检测模块和模数转换模块；
42.所述电流检测模块用于检测交流电电流并输出至模数转换模块，电压检测模块用于检测交流电的电压并输出至模数转换模块；所述模数转换模块的输出端与中控单元的输入端连接；
43.所述中控单元接收电流检测模块和电压检测模块输出的检测信号控制执行单元动作，所述中控单元与远程监控单元通信连接并将电流检测信息和电压检测信息传输至远程单元；
44.所述执行单元接收中控单元的控制命令执行供电的分闸与合闸动作；其中，执行单元采用现有的智能断路器或者接触器实现，属于现有技术；
45.所述供电单元用于将交流电转换为直流电并向模数转换模块以及中控单元提供工作直流电；其中，模数转换模块采用hx711系列模数转换模块，该模块具有两路通道，分别对应于电压信号和电流信号；通过上述结构，能够对工业设备的交流电进行实时、准确的检测，并能够及时执行过压过流保护，而且，在检测过程中能够及时上传信息以及检测设备自身的动作状况，从而有效确保整个系统的稳定性。
46.本实施例中，所述电流检测模块包括电流互感器、第一整流电路以及电流采样电路；
47.所述电流互感器设置于交流线路，所述电流互感器的输出端与第一整流电路的输入端连接，第一整流电路的输出端与电流采样电路的输入端连接，电流采样电路的输出端与模数转换模块的输入端连接。
48.所述电压检测模块包括电压互感器、第二整流电路和电压采样电路；
49.所述电压互感器设置于交流线路，所述电压互感器的输出端与第二整流电路的输入端连接，第二整流电路的输出端与电压采样电路的输入端连接，电压采样电路的输出端与模数转换模块的输入端连接；其中，第一整流电路和第二整流电路采用现有的二极管组成的全桥式整流电路，电流采样电路和电压采样电路采用现有的采样电路，其中：电流采样电路包括滤波电路和分压采样电路；电压采样电路包括滤波电路和分压采样电路，这些电路均为现有技术，在此不加以赘述。
50.本实施例中，所述中控单元包括单片机、传输模块和存储器；
51.所述单片机的输入端与模数转换模块的输出端连接，单片机通过传输模块与远程单元通信连接，所述单片机与存储器通信连接；其中，单片机采用现有的单片机，比如stm32系列单片机，传输模块采用以太网接口、5g模块等现有模块。
52.本实施例中，所述供电模块包括变压器t1、整流电路zl1、隔离电路、前端保护电路、稳压电路、锂电池和控制开关；
53.所述变压器的初级绕组与交流线路连接，变压器的次级绕组与整流电路的输入端连接，整流电路的输出端与隔离电路的输入端连接，隔离电路的输出端与前端保护电路的输入端连接，前端保护电路的输出端与稳压电路的输入端连接，稳压电路的输出端向中控单元和模数转换模块供电；
54.所述锂电池的正极与控制开关的输入端连接，控制开关的输出端与稳压电路的输入端连接，控制开关的控制端连接于前端保护电路的输出端，通过上述结构，能够为各用电器件提供持续稳定的工作用电，从而确保检测过程的持续性和稳定性；其中，控制开关采用现有的nmos管、n型三极管实现，当然，锂电池配备有充电管理电路，用于对锂电池进行相应的充放电管理，此属于现有技术；稳压电路采用现有的稳压电路，比如lm2596、lm7812等，根据用电器件的额定电压进行选用，可以为多个。
55.本实施例中，所述前端保护电路包括mos管m1、保护控制电路、过流检测电路以及mos管控制电路；其中，mos管m1为p型mos管；
56.所述保护控制电路用于检测隔离电路输出电压是否过压以及前端保护电路的输出侧是否过流并在过压或者过流时输出控制命令至mos关控制电路控制mos管m1关断；
57.所述mos管控制电路用于控制mos管m1的导通与关断。
58.具体地：所述保护控制电路包括电阻r13、电阻r1、电阻r2、电阻r5、电阻r6、电阻r7、电阻r10、电阻r11、稳压管d1、电容c2、电容c5、比较器u1、可控精密稳压源u3以及电感l1；
59.电阻r13的一端连接于隔离电路的输出端，电阻r13的另一端通过电阻r1和电阻r5串联后接地，电阻r13的和电阻r1的公共连接点连接于mos管m1的源极，电阻r13和电阻r1的公共连接点通过电容c2接地，电阻r1和电阻r5的公共连接点连接于比较器u1的反相端，可控精密稳压源u3的正极接地，可控精密稳压源u3的参考机通过电阻r6连接于电阻r1和电阻r5之间的公共连接点，可控精密稳压源u3的负极通过电阻r2连接于电阻r13和电阻r1的公
共连接点，比较器u1的同相端连接于可控精密稳压源u3的负极，比较器u3的输出端与电阻r7的一端连接，电阻r7的另一端与mos管控制电路的第一控制端连接；
60.电感l1的一端连接于mos管m1的漏极，电感l1的另一端与稳压管d1的负极连接，稳压管d1的正极通过电阻r10接地，稳压管d1的正极通过电容c5接地，稳压管d1的正极与电阻r11的一端连接，电阻r11的另一端与mos管m1的第二控制端连接，电感l1和稳压管d1的负极之间的公共连接点与稳压电路的输入端连接；
61.所述比较器u1通过电阻r7还与中控单元的检测输入端连接。
62.所述mos管控制电路包括电阻r3、电阻r4、电阻r8、电阻r9、电阻r12、三极管t1、三极管t2、电容c3、电容c4以及可控硅q1；
63.电阻r3的一端连接于mos管m1的源极，电阻r3的另一端通过电阻r8连接于电阻r12的一端，电阻r12的另一端连接于三极管t2的基极，三极管t2的集电极通过电阻r9连接于mos管m1的栅极，mos管m1的栅极通过电阻r4连接于mos管m1的源极，三极管t2的发射极接地，电阻r3和电阻r8之间的公共连接点通过电容c3接地，三极管t1的集电极连接于电阻r3和电阻r8之间的公共连接点，三极管t1的发射极接地，三极管t1的基极作为mos管控制电路的第一控制端；
64.可控硅q1的正极连接于电阻r8和电阻r12之间的公共连接点，可控硅q1的负极连接于发光二极管led1的正极，发光二极管led1的负极接地，可控硅q1的控制极作为mos管控制电路的第二控制端；
65.电容c4的一端连接于mos管m1的漏极，另一端接地。
66.本实施例中，所述远程单元包括监控主机、触控显示器、存储服务器以及声光报警器；
67.监控主机与中控单元通信连接，监控主机与触控显示器和存储服务器通信连接，监控主机的控制输出端与声光报警器的输入端连接，监控主机将实时上传的信息通过触控显示器进行显示，当存在交流电过压或者过流时通过声光报警器进行告警。
68.为了便于理解，实施，下面进一步对其原理进行详述：
69.对于交流电自身的监测预警：
70.电流检测模块和电压检测模块采集交流线路的电压和电流信号后，通过模数转换模块进行处理，然后输入至单片机中，单片机将电压信息和电流信息进行相应的对比计算，判断其波动是否大于设定值，如是，则控制执行单元进行分闸动作，从而对用电设备保护；单片机还将实时的监测信息传输至监控主机，如果电压或者电流波动大于设定值时，还生成相应的告警信号，由监控主机通过声光报警器进行告警。
71.对于供电模块工作部分：
72.变压器t1将交流电进行降压处理，通过整流电路zl1整流形成直流，然后通过隔离电路输入至前端保护电路，其中，隔离电路采用现有的电压跟随器，通过电压跟随器的高阻抗特性实现隔离。
73.当电压正常时，三极管t2导通mos管m1导通，向后续器件供电；
74.电阻r1和电阻r5进行过压采样，当实时电压大于设定电压时(该设定电压为可控精密稳压源u3进行设定)，则比较器输出高电平，三极管t1导通，从而三极管t2截止，mos管m1截止，停止在线供电，此时，比较器u1输出的高电平使得控制开关导通，由蓄电池供电，并
且单片机接收比较器u1输出的高电平，并向监控主机反馈监测器件所在回路执行过压保护，并且，通过比较器u1输出高电平的次数，可以反映锂电池的放电次数，从而对锂电池的寿命进行评估；
75.电感l1用于对后续用电器件是否短路进行侦测，当后续器件或者电路存在短路时，电流增大，l1的右端会感应出高压，使得稳压管d1导通，从而控制可控硅q1导通，三极管t2截止，mos管m1截止，停止供电，并且，此时发光二极管led1亮起，表明出现器件故障。
76.最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。