智能三项电参量监测仪

摘 要：介绍了AMC系列多回路智能监控单元在智能配电回路中的的应用，将众多配出回路的测量、计量、开关状态监测、控制和数字通讯等功能于一体，大大简化了系统的设计，降低了设备成本，简化了用户投资，方便了用户的使用和检修。具有功能强大、性价比高、方便用户使用、节约用户投资等优点关键字：AMC系列智能监控单元，简化系统，降低投资，性价比高0　 引言　　随着配电系统的发展，智能配电回路中各种仪表向集成化和网络化发展的方向是越来越清晰。目前单回路集成化的优势已经出现，但是对多个回路的集成还未产生。　　本文将要介绍的是最新开发的AMC系列多回路智能监控单元在智能配电出线回路中的应用。该系列监控单元主要应用于多个配电出线回路的电参量的监测，它将回路中的母线电压、多个配出回路的电流、功率、电能和各个回路的开关状态集中测量、显示、并通讯输出，实现了对监控要求较简单的配电出线回路的集中测量和监视，一个AMC多回路监控单元就能实现上述多个回路的监测功能，大大方便了系统的接线、安装、调试；节约了用户的投资，降低了系统成本等优点，必将引领国内外智能配电领域的发展方向，成为智能配电中出线回路监控系统的发展主流。1　 技术背景　　在传统的智能配电出线回路中，要实现对回路中每个负载的各种电参量的全面监测，一般有以下2种组网方式（以三相为例）：　　　　该方案在三相智能配电出线回路中是比较常见的一种方案。在对配电出线回路负载的监控中，用户一般需要监控各路负载的各种电参量，包括每路负载的电流、电压、功率、电能、开关状态等。因此在设计方案时，针对每种电参量，用户需要单独配置可以测量各种电参量的仪表，由图1可以看到，为了监控每路负载，用户必须为每路负载配置1个电流表、1个电压表、1个功率表、1个电能表、1个I/O模块。而且为了实现网络化管理，每个仪表还必须是能够进行通讯的。由图1 可以看出，用于监测每路三相负载的电测仪表达到5个。采用该方案的缺点是需要多个仪表才能监控每路负载的各种电参量，监控路数越多，使用仪表越多，用户安装、维修、管理很不方便。且投资较大。优点是单个仪表出故障不影响对配电回路的其他电参量的监控，测量的精度较高，实时性较强。　　方案2：（图2）　　该方案在三相智能配电出线回路中也是比较常见的一个方案。该方案较上面方案的先进之处在于，用于监控每个回路电参量的仪表由1个多功能的智能仪表代替了多个仪表，1个多功能仪表集测量电流、电压、功率、电能和开关量输入输出于一体，并可进行组网通讯。该方案的优点是每路负载只需配置1个仪表即可实现对该路负载的所有电参量的测量和控制，组网方便，用户投资较方案1少，安装、维护、管理较为方便，测量的精度较高，实时性较强。缺点是一旦仪表出线故障则无法对该负载继续监控。　　以上2中方案在智能配电出线回路中是常用的，但是，以上2中方案的缺点是显而易见的，投资成本太大是一个主要的缺点。且接线、安装、调试等都不方便。2　 AMC系列智能监控单元技术指标　　AMC系列智能监控单元是针对出线回路中一般回路的监控要求，经过充分调研并结合实际需求开发的多回路智能配电监控装置。该监控单元分为单相和三相2大系列，其型号分类见表1。其技术指标见表2。外型及安装尺寸见图3，一般安装在配电柜内。3　 AMC系列智能监控单元的设计简介　　AMC系列多回路智能监控单元的原理设计上，采用多个电子切换开关+1个电能计量芯片+1个CPU来实现对多个回路的监测。其原理框图见图4。　　核心器件CPU选用飞思卡尔公司的MC9S08AW32型单片机，它是第一款基于高度节能型S08核的器件，片上资源丰富，抗干扰能力突出。内含32K字节用户程序空间，片上集成2048字节RAM，支持BDM片上调试功能，片内集成看门狗电路。　　电能计量芯片采用ADI公司的高精度三相电能测量芯片ADE7758，适用于各种三相电路（不论三线制或者四线制）中测量有功功率、复功率、视在功率。该IC内嵌了高精度的模数转换器和固定模式的数字处理信号处理器（DSP），具有数字积分、数字滤波和具有众多实用电能监测、计量功能，是新一代高性能全数字电能表的理想芯片。　　电子开关采用双四选一的CD4052高速电子开关。在单片机的控制下，实现在不同电流信号之间的高速切换。　　多路电流信号经电子开关进入电能芯片，结合母线电压即可由电能芯片测得多个回路的各种电参量。4　 AMC系列智能监控单元的应用4.1 典型应用　　图5为AMC系列三相多回路智能监控单元的典型应用图。在应用中，出线回路中的3个三相负载的所有电参量测量都由1个AMC三相多回路监控单元来实现。并带有Modbus通讯输出，供用户远程监测和控制。　　图6为AMC系列单相多回路智能监控单元的典型应用图。在应用中，出线回路中的9个单相负载的所有电参量测量都由1个AMC单相多回路监控单元来实现。并带有Modbus通讯输出，供用户远程监测和控制。4.2 应用案例　　图7是江苏某广电大厦0.4kV低压配电出线图。在该设计图中，每个单相负载的电流测量采用CL72-AI（测量单相电流）表来实现，每个三相负载的电流测量由CL72-AI3来实现（测量三相电流）。由图可以看出，该出线回路总共要使用12个仪表。　　图8是采用AMC多回路监控单元后，针对图7系统所做的修改。由图8可以看出，1个AMC16-1E9代替了9个CL72-AI，1个AMC16-3E3代替了3个CL72-AI3，大大简化了系统，并可同时检测母线电压、每个出线回路的电能，并可利用通讯接口，实现广电大厦的内部电能计量、考核、管理。5　 结语　　AMC系列产品的功能强大，单个仪表能够测量多个回路负载的多种电参量。对比图7和图8两种设计方案，采用AMC系列多回路智能监控单元，能够大大简化系统的设计方案，与传统方案相比，降低用户的投资成本，方便了系统的接线、安装、调试、维护等优点。

AMC系列多回路监控单元在智能配电回路中的应用安科瑞 蔡昀羲摘 要：介绍了AMC系列多回路智能监控单元在智能配电回路中的的应用，将众多配出回路的测量、计量、开关状态监测、控制和数字通讯等功能于一体，大大简化了系统的设计，降低了设备成本，简化了用户投资，方便了用户的使用和检修。具有功能强大、性价比高、方便用户使用、节约用户投资等优点关键字：AMC系列智能监控单元，简化系统，降低投资，性价比高0　 引言　　随着配电系统的发展，智能配电回路中各种仪表向集成化和网络化发展的方向是越来越清晰。目前单回路集成化的优势已经出现，但是对多个回路的集成还未产生。　　本文将要介绍的是最新开发的AMC系列多回路智能监控单元在智能配电出线回路中的应用。该系列监控单元主要应用于多个配电出线回路的电参量的监测，它将回路中的母线电压、多个配出回路的电流、功率、电能和各个回路的开关状态集中测量、显示、并通讯输出，实现了对监控要求较简单的配电出线回路的集中测量和监视，一个AMC多回路监控单元就能实现上述多个回路的监测功能，大大方便了系统的接线、安装、调试；节约了用户的投资，降低了系统成本等优点，必将引领国内外智能配电领域的发展方向，成为智能配电中出线回路监控系统的发展主流。1　 技术背景　　在传统的智能配电出线回路中，要实现对回路中每个负载的各种电参量的全面监测，一般有以下2种组网方式（以三相为例）：　　方案1：（图1）http://www.acrel.cn/cn/download/common/upload/2011/02/24/152038p9.jpg图 1　　　　该方案在三相智能配电出线回路中是比较常见的一种方案。在对配电出线回路负载的监控中，用户一般需要监控各路负载的各种电参量，包括每路负载的电流、电压、功率、电能、开关状态等。因此在设计方案时，针对每种电参量，用户需要单独配置可以测量各种电参量的仪表，由图1可以看到，为了监控每路负载，用户必须为每路负载配置1个电流表、1个电压表、1个功率表、1个电能表、1个I/O模块。而且为了实现网络化管理，每个仪表还必须是能够进行通讯的。由图1 可以看出，用于监测每路三相负载的电测仪表达到5个。采用该方案的缺点是需要多个仪表才能监控每路负载的各种电参量，监控路数越多，使用仪表越多，用户安装、维修、管理很不方便。且投资较大。优点是单个仪表出故障不影响对配电回路的其他电参量的监控，测量的精度较高，实时性较强。　　方案2：（图2）http://www.acrel.cn/cn/download/common/upload/2011/02/24/152058jp.jpg图 2　　该方案在三相智能配电出线回路中也是比较常见的一个方案。该方案较上面方案的先进之处在于，用于监控每个回路电参量的仪表由1个多功能的智能仪表代替了多个仪表，1个多功能仪表集测量电流、电压、功率、电能和开关量输入输出于一体，并可进行组网通讯。该方案的优点是每路负载只需配置1个仪表即可实现对该路负载的所有电参量的测量和控制，组网方便，用户投资较方案1少，安装、维护、管理较为方便，测量的精度较高，实时性较强。缺点是一旦仪表出线故障则无法对该负载继续监控。　　以上2中方案在智能配电出线回路中是常用的，但是，以上2中方案的缺点是显而易见的，投资成本太大是一个主要的缺点。且接线、安装、调试等都不方便。2　 AMC系列智能监控单元技术指标　　AMC系列智能监控单元是针对出线回路中一般回路的监控要求，经过充分调研并结合实际需求开发的多回路智能配电监控装置。该监控单元分为单相和三相2大系列，其型号分类见表1。其技术指标见表2。外型及安装尺寸见图3，一般安装在配电柜内。表 1 　产品型号及功能http://www.acrel.cn/cn/download/common/upload/2011/02/25/161746lo.jpg表 2 　技术指标http://www.acrel.cn/cn/download/common/upload/2011/02/25/161757ca.jpghttp://www.acrel.cn/cn/download/common/upload/2011/02/25/161813uv.jpg图 33　 AMC系列智能监控单元的设计简介　　AMC系列多回路智能监控单元的原理设计上，采用多个电子切换开关+1个电能计量芯片+1个CPU来实现对多个回路的监测。其原理框图见图4。http://www.acrel.cn/cn/download/common/upload/2011/02/21/104235r4.jpg图 4　　核心器件CPU选用飞思卡尔公司的MC9S08AW32型单片机，它是第一款基于高度节能型S08核的器件，片上资源丰富，抗干扰能力突出。内含32K字节用户程序空间，片上集成2048字节RAM，支持BDM片上调试功能，片内集成看门狗电路。　　电能计量芯片采用ADI公司的高精度三相电能测量芯片ADE7758，适用于各种三相电路（不论三线制或者四线制）中测量有功功率、复功率、视在功率。该IC内嵌了高精度的模数转换器和固定模式的数字处理信号处理器（DSP），具有数字积分、数字滤波和具有众多实用电能监测、计量功能，是新一代高性能全数字电能表的理想芯片。　　电子开关采用双四选一的CD4052高速电子开关。在单片机的控制下，实现在不同电流信号之间的高速切换。　　多路电流信号经电子开关进入电能芯片，结合母线电压即可由电能芯片测得多个回路的各种电参量。4　 AMC系列智能监控单元的应用4.1 典型应用　　图5为AMC系列三相多回路智能监控单元的典型应用图。在应用中，出线回路中的3个三相负载的所有电参量测量都由1个AMC三相多回路监控单元来实现。并带有Modbus通讯输出，供用户远程监测和控制。http://www.acrel.cn/cn/download/common/upload/2011/02/24/152457rk.jpg图 5　　图6为AMC系列单相多回路智能监控单元的典型应用图。在应用中，出线回路中的9个单相负载的所有电参量测量都由1个AMC单相多回路监控单元来实现。并带有Modbus通讯输出，供用户远程监测和控制。http://www.acrel.cn/cn/download/common/upload/2011/02/24/1525120s.jpg图 64.2 应用案例　　图7是江苏某广电大厦0.4kV低压配电出线图。在该设计图中，每个单相负载的电流测量采用CL72-AI（测量单相电流）表来实现，每个三相负载的电流测量由CL72-AI3来实现（测量三相电流）。由图可以看出，该出线回路总共要使用12个仪表。http://www.acrel.cn/cn/download/common/upload/2011/02/25/161826ga.jpg图 7　　　　图8是采用AMC多回路监控单元后，针对图7系统所做的修改。由图8可以看出，1个AMC16-1E9代替了9个CL72-AI，1个AMC16-3E3代替了3个CL72-AI3，大大简化了系统，并可同时检测母线电压、每个出线回路的电能，并可利用通讯接口，实现广电大厦的内部电能计量、考核、管理。http://www.acrel.cn/cn/download/common/upload/2011/02/25/161834h1.jpg图 85　 结语　　AMC系列产品的功能强大，单个仪表能够测量多个回路负载的多种电参量。对比图7和图8两种设计方案，采用AMC系列多回路智能监控单元，能够大大简化系统的设计方案，与传统方案相比，降低用户的投资成本，方便了系统的接线、安装、调试、维护等优点。