उच्च प्रदर्शन डिजिटल पावर मीटर: 3-फेज सिस्टम मॉनिटोरिंग के लिए विद्युत विक्षोभ रोधी समाधान

I. सारांश​

यह समाधान उच्च प्रदर्शन वाले मुख्य नियंत्रण चिप और बहु-मॉड्यूल सहयोगी आर्किटेक्चर का उपयोग करके तीन-धारा वाले विद्युत ग्रिड पैरामीटर्स के सटीक एकीकरण, प्रसंस्करण, प्रदर्शन और दूरस्थ प्रसारण को संभव बनाता है, जो विद्युत प्रणालियों की वास्तविक समय में निगरानी की आवश्यकताओं को पूरा करता है। मापन की सटीकता को सुनिश्चित करते हुए, यह डिजिटल वाटमीटर बहुत सारी तकनीकी नवीनताओं के माध्यम से हस्तक्षेप के मुद्दों को प्रभावी रूप से संबोधित करता है और उत्पादन लागत को अनुकूलित करता है।

​II. समग्र मीटर संरचना और कार्य​

​सिस्टम आर्किटेक्चर​

डेटा एकीकरण, प्रसंस्करण, प्रदर्शन और प्रसारण के एकीकृत कार्यों को वास्तविक बनाने के लिए "मुख्य नियंत्रण चिप को केंद्र में, बहु-मॉड्यूल सहयोगी" आर्किटेक्चर मॉडल का उपयोग किया जाता है।

​कोर मॉड्यूल कार्य​

1. ​मुख्य नियंत्रण चिप मॉड्यूल​
• कोर डिवाइस: MSP430F5438A चिप
• इंटीग्रेटेड कार्य: AD रूपांतरण सर्किट, उच्च-आवृत्ति क्रिस्टल ऑसिलेटर सर्किट, निम्न-आवृत्ति क्रिस्टल ऑसिलेटर सर्किट
• मुख्य जिम्मेदारियाँ: सिस्टम मॉड्यूल्स को नियंत्रित करना और डेटा सिग्नलों को प्रसंस्करण करना
• विशेष डिजाइन: निम्न-आवृत्ति क्रिस्टल ऑसिलेटर सर्किट में बिल्ट-इन कंपेंसेशन कैपेसिटर्स होते हैं; मुख्य आवृत्ति इनपुट 32768Hz निम्न-आवृत्ति क्रिस्टल से जुड़ा होता है।
2. ​सिग्नल एकीकरण सर्किट मॉड्यूल​
• वोल्टेज एकीकरण: तीन-धारा ग्रिड वोल्टेज अटेनुएशन वोल्टेज डिवाइडर सर्किट
• करंट एकीकरण: तीन-धारा करंट ट्रांसफार्मर्स
• सिग्नल संशोधन: ऑपरेशनल एंप्लिफायर सर्किट (विस्तार और लेवल कन्वर्जन)
• चैनल कॉन्फिगरेशन: वोल्टेज एनालॉग सैंपलिंग चैनल, करंट एनालॉग सैंपलिंग चैनल
• कार्य: तीन-धारा वोल्टेज और करंट सिग्नल्स के सटीक एकीकरण को प्राप्त करता है।
3. ​सहायक कार्य मॉड्यूल्स​
• रियल-टाइम क्लॉक (RTC): सटीक समय आधार प्रदान करता है, डेटा टाइमस्टैंप सटीकता को सुनिश्चित करता है।
• आंतरिक जानकारी मेमोरी: मीटर ऑपरेशन पैरामीटर्स और एकीकृत डेटा को संग्रहित करता है, कंटेंट मॉडिफिकेशन का समर्थन करता है।
• डिस्प्ले कंट्रोल मॉड्यूल: विद्युत ग्रिड पैरामीटर्स को प्रदर्शित करता है, इंटरफेरेंस प्रोटेक्शन से लैस होता है।
• कम्युनिकेशन इंटरफेस: RS485 इंटरफेस, वास्तविक समय डेटा अपलोड के लिए दूरस्थ निगरानी कंप्यूटर के साथ कनेक्शन का समर्थन करता है।
• पावर सप्लाय मॉड्यूल: बहुस्तरीय पावर आउटपुट
• 5V आउटपुट: सिग्नल एकीकरण सर्किट मॉड्यूल के लिए।
• 3.3V आउटपुट: मुख्य नियंत्रण चिप, RTC, मेमोरी, डिस्प्ले कंट्रोल मॉड्यूल के लिए।
• आइसोलेटेड 5V आउटपुट: कम्युनिकेशन इंटरफेस के लिए।

​III. कोर तकनीकी सुधार और फायदे​

1. ​न्यूट्रल लाइन इंटरफेरेंस समाधान​
• ​पारंपरिक मुद्दे​
• न्यूट्रल लाइन को 4 रेझिस्टर्स से गुजरना था, जिनका कुल प्रतिरोध 1.496MΩ था।
• न्यूट्रल लाइन कंडक्टर फ्लोटिंग होने पर इंटरफेरेंस के लिए खुला रहता था।
• किसी भी वोल्टेज लगाए जाने पर तीन-धारा वोल्टेज का असामान्य प्रदर्शन होता था।
• डेटा अस्थिर रहता था, जो सैंपलिंग और मीटिंग सटीकता पर प्रभाव डालता था।
• ​सुधारित डिजाइन​
• वोल्टेज एनालॉग सैंपलिंग चैनल की न्यूट्रल लाइन सीधे सिस्टम ग्राउंड से जुड़ी होती है।
• ​तकनीकी फायदे​
• न्यूट्रल लाइन इंटरफेरेंस के मुद्दों को पूरी तरह से सुलझाता है।
• 4 न्यूट्रल लाइन रेझिस्टर्स को हटाता है, सर्किट डिजाइन को सरल बनाता है।
• उत्पादन कठिनाई और लागत को कम करता है।
2. ​एंटी-ईएफटी इंटरफेरेंस डिजाइन​
• ​डिजाइन समाधान​
• डिस्प्ले कंट्रोल मॉड्यूल और मुख्य नियंत्रण चिप के बीच एक एंटी-ईएफटी मॉड्यूल रखा जाता है।
• मॉड्यूल में 4 कैपेसिटर (C1-C4) होते हैं, जो संचार सिग्नल लाइनों के साथ एक-एक के साथ मेल खाते हैं।
• कैपेसिटर स्पेसिफिकेशन: C1, C3, C4 10000pF; C2 3300pF होता है।
• कैपेसिटर का एक छोर सिग्नल लाइन से जुड़ा होता है, दूसरा छोर ग्राउंड से जुड़ा होता है।
• ​तकनीकी फायदे​
• प्रत्येक संचार सिग्नल लाइन के लिए प्रभावी सुरक्षा प्रदान करता है।
• 4kV ईएफटी इम्यूनिटी टेस्ट पारित करता है।
• मजबूत एंटी-ईएफटी क्षमता रखता है।
3. ​एंटी-इलेक्ट्रोस्टैटिक डिस्चार्ज और क्लॉक स्थिरता ऑप्टिमाइजेशन​
• ​क्रिस्टल ऑसिलेटर कॉन्फिगरेशन​
• मुख्य नियंत्रण चिप का मुख्य आवृत्ति इनपुट 32768Hz निम्न-आवृत्ति क्रिस्टल से जुड़ा होता है।
• चिप का आंतरिक निम्न-आवृत्ति ऑसिलेटर सर्किट में बिल्ट-इन कंपेंसेशन कैपेसिटर्स होते हैं।
• ​तीन फायदे​
• ईएसडी प्रदर्शन: 15kV एयर डिस्चार्ज ईएसडी टेस्ट पारित करता है, स्थिर रूप से काम करता है।
• क्लॉक सटीकता: फ्रीक्वेंसी डिवीजन के माध्यम से सेकंड क्लॉक उत्पन्न करता है, एडीसी सैंपलिंग क्लॉक की स्थिरता को सुनिश्चित करता है।
• सर्किट सरलीकरण: बाहरी एडी कन्वर्जन सर्किट और 2 क्रिस्टल ऑसिलेटर कंपेंसेशन कैपेसिटर्स को हटाता है।

​IV. समग्र तकनीकी प्रभावशीलता​

• ​कार्यात्मक वास्तविकीकरण​
• तीन-धारा वाले विद्युत ग्रिड वोल्टेज और करंट सिग्नल्स के एकीकरण और प्रसंस्करण को स्थिर रूप से पूरा करता है।
• वास्तविक समय डेटा प्रदर्शन कार्य।
• RS485 इंटरफेस के माध्यम से वास्तविक समय डेटा को निगरानी कंप्यूटरों पर अपलोड करता है।
• विद्युत क्षेत्र की वास्तविक समय निगरानी की आवश्यकताओं को पूरा करता है।
• ​प्रदर्शन सुधार​
• तीन मुख्य मुद्दों: न्यूट्रल लाइन इंटरफेरेंस, इलेक्ट्रोस्टैटिक इंटरफेरेंस, और ईएफटी इंटरफेरेंस को प्रभावी रूप से संबोधित करता है।
• डेटा एकीकरण और मीटिंग सटीकता को बहुत सारा सुधार करता है।
• उपकरण की संचालन स्थिरता को बहुत सारा बढ़ाता है।
• ​लागत ऑप्टिमाइजेशन​
• बहुत सारे रेझिस्टर्स, कैपेसिटर्स, और बाहरी एडी कन्वर्जन सर्किट को हटाता है।
• उत्पादन प्रक्रिया को सरल बनाता है, उत्पादन कठिनाई को कम करता है।
• निर्माण लागत को कम करता है, उच्च इंजीनियरिंग अनुप्रयोग मूल्य रखता है।

​V. अनुप्रयोग मूल्य​

यह डिजिटल वाटमीटर समाधान, नवीन रूप से डिजाइन किए गए सर्किट और एंटी-इंटरफेरेंस तकनीक के माध्यम से, उच्च प्रदर्शन और उच्च विश्वसनीयता वाले विद्युत पैरामीटर्स की निगरानी को प्राप्त करता है। साथ ही, यह उत्पाद लागत संरचना को अनुकूलित करता है, विद्युत प्रणाली निगरानी क्षेत्र के लिए एक प्रतिस्पर्धी तकनीकी उत्पाद प्रदान करता है, जो विभिन्न औद्योगिक विद्युत निगरानी परिदृश्यों के लिए उपयुक्त है।