电网态势感知检测电路的制作方法

1.本实用新型涉及电网检测技术领域，更具体地说，涉及一种电网态势感知检测电路。


背景技术：

2.电网态势感知系统包括对电网的运行情况的检测，理解，预测，决策，以及操作；但是现有的电网态势感知检测电路大多存在电路结构复杂，成本高体积大，无法在电网上进行普遍安装，已经无法满足人们的使用需求。


技术实现要素：

3.本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种电路简单，成本低，体积小，使用方便，适用性广泛的电网态势感知检测电路。
4.本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：
5.构造电网态势感知检测电路，包括电压检测电路、电流检测电路、风速检测电路和断电保护电路以及无线通信模块；其中，所述电压检测电路和所述电流检测电路均与模数转换器连接，所述模数转换器还连接有微控制器，所述微控制器与所述无线通信模块连接；所述风速检测电路与所述微控制器连接，所述断电保护电路也与所述微控制器连接；
6.所述电压检测电路检测电网的火线与零线或另一火线之间的电压；
7.所述电流检测电路检测电网的火线或零线上的电流；
8.所述风速检测电路检测电网的部分区域所处环境的风速；
9.所述电网的电压或电流超过额定的电压或电流时、所述微控制器控制所述断电保护电路对下级供电区域进行断电；
10.所述无线通信模块将电网的电压和电流以及电网的部分区域所处环境的风速上报至远程服务器或和移动终端、并接收所述远程服务器或和移动终端的控制指令通过所述微控制器控制所述断电保护电路对下级供电区域进行断电；
11.还包括电源电路，所述电源电路从所述电网上取电为所述电压检测电路、所述电流检测电路、所述模数转换器、所述微控制器、所述风速检测电路和所述断电保护电路以及所述无线通信模块提供额定的工作电压，所述电源电路分别与所述电压检测电路、所述电流检测电路、所述模数转换器、所述微控制器、所述风速检测电路和所述断电保护电路以及所述无线通信模块连接。
12.本实用新型所述的电网态势感知检测电路，其中，所述电源电路包括变压器和蓄电池；所述变压器的第一输入端与所述电网的火线连接且第二输入端与所述电网的另一火线或零线连接，所述变压器的第一输出端连接第一整流桥的第一输入端且第二输出端连接所述第一整流桥的第二输入端；所述第一整流桥的正极输出端与第一三端稳压管的vi端连接且负极输出端与所述第一三端稳压管的gnd端连接并接地；所述第一三端稳压管的vo端与所述蓄电池的正极连接，所述蓄电池的负极接地；所述第一三端稳压管的vo端为12v直流
电输出端；
13.所述第一三端稳压管的vo端还与第二三端稳压管的vi端连接，所述第二三端稳压管的vo端为3.3v直流电输出端，所述第二三端稳压管的gnd端接地。
14.本实用新型所述的电网态势感知检测电路，其中，所述电压检测电路包括电压互感器和第二整流桥以及第一电阻；
15.所述电压互感器的第一输入端与所述电网的火线连接且第二输入端与所述电网的另一火线或零线连接，所述电压互感器的第一输出端和第二输出端分别与所述第二整流桥的第一输入端和第二输入端一对一连接；所述第二整流桥的正极输出端和负极输出端与所述第一电阻并联，所述第二整流桥的正极输出端还连接有第二电阻和第一二极管，所述第一二极管的正极与所述第二整流桥的正极输出端连接且负极与所述3.3v直流电输出端连接，所述第二电阻的另一端与所述模数转换器的ain0端连接。
16.本实用新型所述的电网态势感知检测电路，其中，所述电流检测电路包括电流互感器、第二二极管、第三二极管、第三电阻、第四电阻和第一电容以及运算放大器；
17.所述电网的火线或零线穿过所述电流互感器的电流检测孔；所述电流互感器的第一输出端和第二输出端并联所述第二二极管和所述第三二极管，所述第二二极管的正极和所述第三二极管的负极均与所述电流互感器的第一输出端连接；所述电流互感器的第一输出端与所述运算放大器的反向输入端连接且第二输出端与所述运算放大器的同向输入端连接；所述运算放大器的反向输入端与输出端并联有所述第四电阻；所述运算放大器的反向输入端还连接有所述第三电阻，所述第三电阻的另一端与所述第一电容连接，所述第一电容的另一端与所述运算放大器的输出端连接，所述运算放大器的输出端与所述模数转换器的ain1端连接；所述运算放大器的电源正极端与所述3.3v直流电输出端连接且电源负极端接地；所述运算放大器的输出端还连接有第二电容，所述第二电容的另一端接地。
18.本实用新型所述的电网态势感知检测电路，其中，所述风速检测电路包括风速传感器和485转换芯片；
19.所述风速传感器的a端与所述485转换芯片的a端连接且b端与所述485转换芯片的b端连接，所述485转换芯片的v 端与所述12v直流电输出端连接且gnd端接地；
20.所述485转换芯片的ro端连接有第五电阻，所述第五电阻的另一端与所述微控制器的p1.0端连接；所述485转换芯片的re端与de端连接且还连接有第六电阻和三极管，所述第六电阻的另一端与所述3.3v直流电输出端连接，所述三极管的集电极分别与所述485转换芯片的re端和de端连接且发射极接地，所述三极管的基极连接有第七电阻，所述第七电阻的另一端与所述微控制器的p1.1端连接；所述485转换芯片的di端接地，所述485转换芯片的vcc端与所述3.3v直流电输出端连接且gnd端接地。
21.本实用新型所述的电网态势感知检测电路，其中，所述断电保护电路包括真空接触器和场效应管；所述真空接触器用于控制所述电网的下级供电区域的通/断电；
22.所述真空接触器的线圈的第一端与所述12v直流电输出端连接且第二端与所述场效应管的漏极连接，所述场效应管的源极接地且栅极与所述微控制器的p1.2端连接。
23.本实用新型所述的电网态势感知检测电路，其中，所述模数转换器的scl端连接有第八电阻且sda端连接有第九电阻，所述第八电阻和所述第九电阻的另一端均与所述3.3v直流电输出端连接；所述模数转换器的vdd端也与所述3.3v直流电输出端连接且gnd端接
地。
24.本实用新型所述的电网态势感知检测电路，其中，所述微控制器的p1.6端与所述模数转换器的scl端连接且p1.7端与所述模数转换器的sda端连接；所述微控制器的vcc端与所述3.3v直流电输出端连接且gnd端接地；
25.所述微控制器的p3.0/rxd端与所述gprs模块的txd端连接且p3.1/txd端与所述gprs模块的rxd端连接，所述gprs模块的vcc端和en端均与所述3.3v直流电输出端连接且gnd端接地。
26.本实用新型的有益效果在于：使用电压检测电路检测电网的火线与零线或另一火线之间的电压，以满足不同的使用需求；电流检测电路检测电网的火线或零线上的电流，以实现检测不同电力线上的电流负载情况；风速检测电路检测电网的部分区域所处环境的风速，便于远程管理员及时了解电网所处环境的风速，在风力接近电网的承受能力时对该电网的下级区域进行断电，避免因风力过大而使电网遭到损坏导致零线与火线短路，而烧毁下级区域的用电设备；电网的电压或电流超过额定的电压或电流时、微控制器控制断电保护电路对下级供电区域进行断电，实现过载或短路保护；无线通信模块将电网的电压和电流以及电网的部分区域所处环境的风速上报至远程服务器或和移动终端、并接收远程服务器或和移动终端的控制指令通过微控制器控制断电保护电路对下级供电区域进行断电，便于电网运维人员调整该电网的上级电网的供载能力，避免上级供电设备被下级电网的负载突然截至而出现电能过剩而导致发电设备的损坏；还包括电源电路，电源电路从电网上取电为电压检测电路、电流检测电路、模数转换器、微控制器、风速检测电路和断电保护电路以及无线通信模块提供额定的工作电压，从电网上直接取电，适用性广泛，便于安装；实现电路简单，成本低，体积小，使用方便。
附图说明
27.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的部分实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图：
28.图1是本实用新型较佳实施例的电网态势感知检测电路的电源电路的电路原理图；
29.图2是本实用新型较佳实施例的电网态势感知检测电路的电压检测电路的电路原理图；
30.图3是本实用新型较佳实施例的电网态势感知检测电路的电流检测电路的电路原理图；
31.图4是本实用新型较佳实施例的电网态势感知检测电路的风速检测电路的电路原理图；
32.图5是本实用新型较佳实施例的电网态势感知检测电路的断电保护电路的电路原理图；
33.图6是本实用新型较佳实施例的电网态势感知检测电路的模数转换器和微控制器以及gprs模块的电路原理图。
具体实施方式
34.为了使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的部分实施例，而不是全部实施例。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。
35.本实用新型较佳实施例的电网态势感知检测电路如图1所示，同时参阅图2至图6；包括电压检测电路200、电流检测电路300、风速检测电路400和断电保护电路500以及无线通信模块u103；电压检测电路200和电流检测电路300均与模数转换器u102连接，模数转换器u102还连接有微控制器u104，微控制器u104与无线通信模块u103连接；风速检测电路400与微控制器u104连接，断电保护电路500也与微控制器u104连接；
36.电压检测电路200检测电网的火线与零线或另一火线之间的电压；
37.电流检测电路300检测电网的火线或零线上的电流；
38.风速检测电路400检测电网的部分区域所处环境的风速；
39.电网的电压或电流超过额定的电压或电流时、微控制器u104控制断电保护电路500对下级供电区域进行断电；
40.无线通信模块u103将电网的电压和电流以及电网的部分区域所处环境的风速上报至远程服务器或和移动终端、并接收远程服务器或和移动终端的控制指令通过微控制器u104控制断电保护电路500对下级供电区域进行断电；
41.还包括电源电路100，电源电路100从电网上取电为电压检测电路200、电流检测电路300、模数转换器u102、微控制器u104、风速检测电路400和断电保护电路500以及无线通信模块u103提供额定的工作电压，电源电路100分别与电压检测电路200、电流检测电路300、模数转换器u102、微控制器u104、风速检测电路400和断电保护电路500以及无线通信模块u103连接;
42.使用电压检测电路200检测电网的火线与零线或另一火线之间的电压，以满足不同的使用需求；电流检测电路300检测电网的火线或零线上的电流，以实现检测不同电力线上的电流负载情况；风速检测电路400检测电网的部分区域所处环境的风速，便于远程管理员及时了解电网所处环境的风速，在风力接近电网的承受能力时对该电网的下级区域进行断电，避免因风力过大而使电网遭到损坏导致零线与火线短路，而烧毁下级区域的用电设备；电网的电压或电流超过额定的电压或电流时、微控制器u104控制断电保护电路500对下级供电区域进行断电，实现过载或短路保护；无线通信模块u103将电网的电压和电流以及电网的部分区域所处环境的风速上报至远程服务器或和移动终端、并接收远程服务器或和移动终端的控制指令通过微控制器u104控制断电保护电路500对下级供电区域进行断电，便于电网运维人员调整该电网的上级电网的供载能力，避免上级供电设备被下级电网的负载突然截至而出现电能过剩而导致发电设备的损坏；还包括电源电路100，电源电路100从电网上取电为电压检测电路200、电流检测电路300、模数转换器u102、微控制器u104、风速检测电路400和断电保护电路500以及无线通信模块u103提供额定的工作电压，从电网上直接取电，适用性广泛，便于安装；实现电路简单，成本低，体积小，使用方便。
43.如图1所示，电源电路100包括变压器tr1和蓄电池bat1；变压器tr1的第一输入端与电网的火线连接且第二输入端与电网的另一火线或零线连接，以适用在低压电网上使
用，例如：380v的三相四线电网;变压器tr1的第一输出端连接第一整流桥br1的第一输入端且第二输出端连接第一整流桥br1的第二输入端；第一整流桥br1的正极输出端与第一三端稳压管u2的vi端连接且负极输出端与第一三端稳压管u2的gnd端连接并接地；第一三端稳压管u2的vo端与蓄电池bat1的正极连接，蓄电池bat1的负极接地；第一三端稳压管u2的vo端为12v直流电输出端；其中，蓄电池bat1具有充满自停保护功能，实现过充电保护，提高蓄电池bat1的使用寿命；
44.第一三端稳压管u2的vo端还与第二三端稳压管u301的vi端连接，第二三端稳压管u301的vo端为3.3v直流电输出端，第二三端稳压管u301的gnd端接地；电路简单，成本低，体积小；使用蓄电池bat1，以在电网断电时能够与远程服务器或移动终端进行通讯。
45.如图1和图2以及图6所示，电压检测电路200包括电压互感器tr101和第二整流桥br102以及第一电阻r103；
46.电压互感器tr101的第一输入端与电网的火线连接且第二输入端与电网的另一火线或零线连接，电压互感器tr101的第一输出端和第二输出端分别与第二整流桥br102的第一输入端和第二输入端一对一连接；第二整流桥br102的正极输出端和负极输出端与第一电阻r103并联，第二整流桥br102的正极输出端还连接有第二电阻r105和第一二极管d102，第一二极管d102的正极与第二整流桥br102的正极输出端连接且负极与3.3v直流电输出端连接，第二电阻r105的另一端与模数转换器u102的ain0端连接；使用电压互感器tr101以适应任意电压的检测。
47.如图1和图3以及图6所示，电流检测电路300包括电流互感器l101、第二二极管d101、第三二极管d103、第三电阻r106、第四电阻r107和第一电容c101以及运算放大器u101；
48.电网的火线或零线穿过电流互感器l101的电流检测孔；电流互感器l101的第一输出端和第二输出端并联第二二极管d101和第三二极管d103，第二二极管d101的正极和第三二极管d103的负极均与电流互感器l101的第一输出端连接；电流互感器l101的第一输出端与运算放大器u101的反向输入端连接且第二输出端与运算放大器u101的同向输入端连接；运算放大器u101的反向输入端与输出端并联有第四电阻r107；运算放大器u101的反向输入端还连接有第三电阻r106，第三电阻r106的另一端与第一电容c101连接，第一电容c101的另一端与运算放大器u101的输出端连接，运算放大器u101的输出端与模数转换器u102的ain1端连接；运算放大器u101的电源正极端与3.3v直流电输出端连接且电源负极端接地；运算放大器u101的输出端还连接有第二电容c102，第二电容c102的另一端接地；使用电流互感器l101以实现大电流的检测，适应电网的电流检测需求；使用运算放大器u101以提高电流检测的精度。
49.如图1和图4以及图5所示，风速检测电路400包括风速传感器u4和485转换芯片u1；
50.风速传感器u4的a端与485转换芯片u1的a端连接且b端与485转换芯片u1的b端连接，485转换芯片u1的v 端与12v直流电输出端连接且gnd端接地；
51.485转换芯片u1的ro端连接有第五电阻r1，第五电阻r1的另一端与微控制器u104的p1.0端连接；485转换芯片u1的re端与de端连接且还连接有第六电阻r2和三极管q1，第六电阻r2的另一端与3.3v直流电输出端连接，三极管q1的集电极分别与485转换芯片u1的re端和de端连接且发射极接地，三极管q1的基极连接有第七电阻r3，第七电阻r3的另一端与
微控制器u104的p1.1端连接；485转换芯片u1的di端接地，485转换芯片u1的vcc端与3.3v直流电输出端连接且gnd端接地；使用485转换芯片u1以将风速传感器u4输出的485通信信号转换为微控制器u104所能识别的232通信信号。
52.如图1和图5以及图6所示，断电保护电路500包括真空接触器rl1和场效应管q2；真空接触器rl1用于控制电网的下级供电区域的通/断电；
53.真空接触器rl1的线圈的第一端与12v直流电输出端连接且第二端与场效应管q2的漏极连接，场效应管q2的源极接地且栅极与微控制器u104的p1.2端连接；进一步优选地，使用该真空接触器rl1控制外部的高压真空接触器rl1控制下级电网的通/断电。
54.如图1和图6所示，模数转换器u102的scl端连接有第八电阻r109且sda端连接有第九电阻r110，第八电阻r109和第九电阻r110的另一端均与3.3v直流电输出端连接；模数转换器u102的vdd端也与3.3v直流电输出端连接且gnd端接地；满足微控制器u104对模拟信号的识别需求。
55.如图1和图6所示，微控制器u104的p1.6端与模数转换器u102的scl端连接且p1.7端与模数转换器u102的sda端连接；微控制器u104的vcc端与3.3v直流电输出端连接且gnd端接地；
56.微控制器u104的p3.0/rxd端与gprs模块u103的txd端连接且p3.1/txd端与gprs模块u103的rxd端连接，gprs模块u103的vcc端和en端均与3.3v直流电输出端连接且gnd端接地；电路简单，成本低，还可以通过通信基站对gprs模块u103进行定位，实现防盗。
57.应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。