Augstas veiktspējas digitālais enerģijas skaitītājs: Trifāzes sistēmas uzraudzības prettrūkstošanas risinājums

I. Pārskats​

Šī risinājuma izmanto augstas veiktspējas galveno vadības čipu un vairāku moduļu sadarbības arhitektūru, lai sasniegtu precīzu trīs fāžu tīkla parametru iegūšanu, apstrādi, attēlošanu un attālinātu pārraidīšanu, atbilstot enerģijas sistēmu reāllaika uzraudzīšanas prasībām. Nodrošinot mērījumu precizitāti, šis digitālais enerģijas skaitītājs efektīvi risina interferences problēmas, izmantojot vairākas tehnoloģiskas inovācijas, un optimizē ražošanas izmaksas.

​II. Kopējā skaitītāja struktūra un funkcija​

​Sistēmas arhitektūra​

Izmanto "galveno vadības čipu kā centrālo elementu, vairāku moduļu sadarbību" arhitektūras modeli, lai realizētu datu iegūšanas, apstrādes, attēlošanas un pārraidīšanas integrētās funkcijas.

​Būtiskāko moduļu funkcijas​

1. ​Galvenā vadības čipa modulis​
• Būtisks ierīce: MSP430F5438A čips
• Integrētās funkcijas: AD konvertēšanas shēma, augstfrekvences kristāla oscilatora shēma, zemfrekvences kristāla oscilatora shēma
• Galvenās saistības: Sistēmas moduļu kontrolēšana un datu signālu apstrāde
• Speciāls dizains: Zemfrekvences kristāla oscilatora shēmā ir iebūvētas kompensācijas kondensatori; galvenajam frekvences ievadei ir tikai savienots 32768Hz zemfrekvences kristāls.
2. ​Signālu iegūšanas shēmas modulis​
• Voltāžas iegūšana: Trīs fāžu tīkla voltāžas samazināšanas dalītāja shēma
• Strāvas iegūšana: Trīs fāžu strāvas transformatoru
• Signālu apstrāde: Operāciju pastiprinātāja shēma (pastiprināšana un līmeņa maiņa)
• Kanālu konfigurācija: Voltāžas analoģās mērīšanas kanāli, strāvas analoģās mērīšanas kanāli
• Funkcija: Precīza trīs fāžu voltāžas un strāvas signālu iegūšana.
3. ​Papildu funkciju moduļi​
• Reāllaika pulss (RTC): Sniedz precīzu laika bāzi, nodrošinot datu laika zīmogu precizitāti.
• Iekšējā informācijas atmiņa: Saglabā skaitītāja darbības parametrus un iegūtos datus, atbalsta saturu labošanu.
• Rādītāja kontrolēšanas modulis: Attēlo tīkla parametrus, aprīkots ar aizsardzību pret interferenci.
• Sakaru saskarne: RS485 saskarne, atbalsta savienojumu ar attālinātiem uzraudzības datoriem, lai veiktu reāllaika datu augšupielādi.
• Enerģijas piegādes modulis: Vairāki enerģijas izvadi
• 5V izvade: Signālu iegūšanas shēmas modulim.
• 3.3V izvade: Galvenajam vadības čipam, RTC, atmiņai, rādītāja kontrolēšanas modulim.
• Atsevišķa 5V izvade: Sakaru saskarnei.

​III. Būtiskākie tehniskie uzlabojumi un priekšrocības​

1. ​Nutrītnes līnijas interferences risinājums​
• ​Tradicionālie jautājumi​
• Nutrītnes līnijai bija jāiet cauri 4 rezistoriem kopā ar 1.496MΩ.
• Nutrītnes līnijas vadītājs ir jutīgs pret interferenci, kad tas plauksto.
• Trīs fāžu voltāžas rādījums ir neparasts, ja nav piemērota voltāža.
• Nestabili dati, kas ietekmē mērīšanas un mērījumu precizitāti.
• ​Uzlabotais dizains​
• Voltāžas analoģās mērīšanas kanāla nutrītnes līnija tiek tieši savienota ar sistēmas zemi.
• ​Tehniskās priekšrocības​
• Pilnībā risina nutrītnes līnijas interferences problēmas.
• Noņem 4 nutrītnes līnijas rezistorus, vienkāršojot shēmas dizainu.
• Samazina ražošanas grūtības un izmaksas.
2. ​Anti-EFT interferences dizains​
• ​Dizaina risinājums​
• Anti-EFT modulis tiek novietots starp rādītāja kontrolēšanas moduli un galveno vadības čipu.
• Modulis sastāv no 4 kondensatoriem (C1-C4), kas atbilst katram sakaru signāla līnijai.
• Kondensatoru specifikācijas: C1, C3, C4 ir 10000pF; C2 ir 3300pF.
• Kondensatora viena gale ir savienota ar signāla līniju, otrā gale ir zeme.
• ​Tehniskās priekšrocības​
• Sniedz efektīvu aizsardzību katram sakaru signāla līnijai.
• Iztur 4kV EFT imunitātes testu.
• Izrāda lielu anti-EFT spēju.
3. ​Anti-elektrostataiskās izplūdes un pulsu stabilitātes optimizācija​
• ​Kristāla oscilatora konfigurācija​
• Galvenā frekvences ievade galvenajam vadības čipam ir tikai savienota ar 32768Hz zemfrekvences kristālu.
• Čipa iekšējā zemfrekvences oscilatora shēmā ir iebūvēti kompensācijas kondensatori.
• ​Trīs priekšrocības​
• ESD veiktspēja: Iztur 15kV gaisa izplūdes ESD testu, strādā stabilā veidā.
• Pulsa precizitāte: Īsteno sekundes pulsu, nodrošinot ADC mērījumu pulsa stabilitāti.
• Shēmas vienkāršošana: Noņem ārējo AD konvertēšanas shēmu un 2 kristāla oscilatora kompensācijas kondensatorus.

​IV. Kopējā tehniskā efektivitāte​

• ​Funkcionālā realizācija​
• Stabilā veidā veic trīs fāžu tīkla voltāžas un strāvas signālu iegūšanu un apstrādi.
• Reāllaika datu attēlošanas funkcija.
• Reāllaika datu augšupielāde uzraudzības datoros, izmantojot RS485 saskarni.
• Atbilst enerģijas sektora reāllaika uzraudzības prasībām.
• ​Izpildes uzlabojumi​
• Efektīvi risina trīs būtiskākos jautājumus: nutrītnes līnijas interferenci, elektrostataisko interferenci un EFT interferenci.
• Zināmā mērā uzlabo datu iegūšanu un mērījumu precizitāti.
• Izsmalcina iekārtas darbības stabilitāti.
• ​Izmaksu optimizācija​
• Noņem vairākus rezistorus, kondensatorus un ārējo AD konvertēšanas shēmu.
• Vienkāršo ražošanas procesu, samazina ražošanas grūtības.
• Samazina ražošanas izmaksas, sniedzot augstu inženierzinātnisko lietojuma vērtību.

​V. Lietošanas vērtība​

Šis digitālais enerģijas skaitītāja risinājums, izmantojot inovatīvu shēmas dizainu un anti-interferences tehnoloģijas, sasniedz augstas veiktspējas, augstu uzticamību enerģijas parametru uzraudzību. Tāpat optimizē produktu izmaksu struktūru, nodrošinot konkurētspējīgu tehnisko produktu enerģijas sistēmu uzraudzīšanas jomā, kas ir piemērots dažādiem rūpnieciskiem enerģijas uzraudzīšanas scenārijiem.