CN209764980U - 一种多功能漏电监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型的一种多功能漏电监测装置，包括至少一个电压互感器、至少两个个电流互感器、存储模块、电压和电流检测模块、RTC时钟模块、485通讯和控制模块，控制模块包括控制芯片STM32F103及其***电路。电压互感器与电流互感器的输出端与功率模块连接，功率模块将电压和电流的数字信号传送给控制***，控制***将电压和电流情况与RTC时钟模块提供的精确时间一起存入铁电存储器，一定周期控制***会将采集到功率上传到供电公司。***基于高性能数字化控制器，实现对我国居民生活用电以家庭为单位的漏电监测和用电量的检测与自动上传。

Description

一种多功能漏电监测装置

技术领域

本实用新型涉及一种电力仪表，具体涉及一种多功能漏电监测装置。

背景技术

我国早已进入发展的快车道，人民的生活日新月异，生活质量逐渐提高。现在越来越多的电器走进千家万户，我国居民生活用电总量也在逐年提高。然而越来越多的电器和逐年增多的用电量背后是被放大的用电风险，居民在生活中存在着巨大的用电安全隐患。传统的漏电检测装置集成在居民电闸上，虽然能在漏电发生时进行断电跳闸但是电力公司无法准确掌握漏电情况。而且近年来各行业自动化程度逐渐加深，电力领域也逐渐向自动化靠拢，现在的居民用电量主要是抄表员进行人工抄录，虽然已经存在抄表机器人但是造价非常高昂还受到道路和天气情况的影响，由于其成本和使用环境等方面的局限性目前还没能全国大面积推广。

发明内容

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种成本较低且便于使用的风多功能漏电监测装置，基于高性能数字化控制器，利用高性能的能量芯片和RTC时钟芯片实现对用户的漏电监测和耗电量的记录，并实现数据的自动上传。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案。

一种多功能漏电监测装置，其特征在于，包括至少一个电压互感器、至少两个电流互感器、存储模块、电压和电流检测模块、RTC时钟模块、通信模块和控制模块，控制模块包括控制芯片STM32F103及其***电路。电压互感器与电流互感器的输出端与功率模块连接，功率模块将电压和电流的数字信号传送给控制***，控制***将电压和电流情况与RTC时钟模块提供的精确时间一起存入铁电存储器，一定周期控制***会将采集到功率上传到供电公司。***通过监测居民家庭电路的电压、火线电流和零线电流实现线路的漏电监测和耗电量的检测。

所述的控制模块，接收电压和电流检测模块检测到的电压、电流、RTC时钟发送的时间信息等进行分析判断漏电情况，并结合预设的时间周期读取铁电存储器里的信息计算出用电总量后通过通信模块发送给供电公司。

所述的电压互感器，所述的电压互感器具有两路输出，其中一路输出通过C15滤波后外接稳压芯片U1和U2，保证整个多功能漏电监测装置***的正常运行；另一路通过负载R17与滤波电容C10后与能量芯片U9的第四引脚相连接，实时检测用户的电压。

所述的两个电流互感器一个检测的火线电流，输出电流通过负载R15和R16与滤波电容C8和C9后与能量芯片U8的第二引脚和第三引脚相连接；另一个检测零线电流，输出电流通过负载R18和R19与滤波电容C32和C33后与能量芯片U9第二引脚和第三引脚相连接。

所述的电压和电流检测模块，所述的电压和电流检测模块会将电压与电流的大小信息转换成数字并发送给控制模块。

所述的存储模块，将用户的用电量和RTC时钟模块反馈的时间进行存储，不但能够监测用户的漏电情况还可以记录用户用电量的多少，具有普通电表记录用电情况的功能。所述的RTC时钟电路，为***提供精确的时间信息；

所述的通信模块，会在控制模块的控制下将存储模块存储的数据在设定好的固定周期通过通信模块向配电公司上传，实现自动抄表。

所述的RTC时钟模块，使用精确度和稳定性高的PCF8563芯片，给整个***提供精确的时间。

所述的通信模块使用SP485REN芯片，将控制模块送来的数据发送给供电公司。

所述的稳压模块将电压互感器输出的其中一路电压降压到5V和3.3V。

所述的微处理器模块分别与所述存储模块、所述RTC时钟模块、所述电压和电流检测模块和所述通信模块相连接。

所述控制模块的微处理器为STM32F103C8T6单片机。

所述电压电流检测模块检测芯片为HLW8012。

所述存储模块的存储芯片为PCF8563。

所述RTC时钟模块的时钟芯片为FRAM25CL64。

所述通信模块的通信芯片为SP485REN。

所述电压互感器为具有2路电压输出的PE2818S-I-156。

所述电流互感器为2个HKCT21AM。

所述稳压模块为LM1117M_3.3和LM1117-5V。

本实用新型的有益效果是：

1.设置了电流和电压的检测模块，能够检测电路中的剩余电流监测电路的漏电情况，有效降低了漏电引起风险的发生概率;

2.能够对耗电量进行计算并可以自动将数据上传，实现自动抄表，提高了工作效率，有效降低了供电的人工成本。

附图说明

图1是本实用新型***框图。

图2是本实用新型控制模块电路原理图。

图3是本实用新型电压检测和稳压供电的电路原理图。

图4是本实用新型电流检测的电路原理图。

图5是本实用新型RTC时钟模块电路原理图。

图6是本实用新型存储模块电路原理图。

图7是本实用新型通信模块电路原理图。

具体实施方式

为了更好的理解本实用新型，下面结合具体电路对本实用新型进行详细的阐述说明。

剩余电流，是指低压配电线路中各相（含中性线）电流矢量和不为零的电流，当用电侧发生漏电事故的时候，主电路中的电流会流向大地或者其他物体，此时主电路进出线中的电流I相和I中的大小不相等，即火线与零线电流不再相等。

本实用新型就是基于上述原理，通过监测火线与零线中的电流来达到漏电监测的目的，本实用新型的多功能漏电监测装置具有2个电流互感器分别检测火线与零线中电流的实时情况，通过对电流的数据进行分析来判断电路的漏电情况，装置中的电压检测结合检测到的电流和RTC时钟提供的精确的时间可以计算出耗电量，利用通讯模块将耗电量自动上传，实现自动抄表。

为了实现上述功能，如图1给出了一种多功能漏电监测***，包括至少一个电压互感器、至少两个电流互感器、存储模块、电压和电流检测模块、RTC时钟模块、通信模块和控制模块。

对于每一模块的具体结构和组成，下面结合附图进行详细说明。

如图2所示，控制模块包括控制芯片STM32F103及其***电路，微控制器的第8、23、35和47引脚接地，微控制器的第9、24、36和48引脚接3.3V直流电压。微控制器的***电路包括无源晶振Y1、电容C18、电容C20、电容C21、电阻R36，无源晶振Y1的1个引脚连接微控制器的第5引脚和第6引脚并分别通过电容C18、C20接地，R36电阻其限流的作用分别与3.3V直流电压和微控制器第7号脚相连接同时经过C21与地相连接。

如图3所示，电压检测选用了2路输出的PE2818S-I-156电压互感器将220交流电压变为2路6V的直流电压，其中1路经过稳压芯片LM1117M_3.3和LM1117-5V用于***供电，另外一路经过1 M欧姆的R17电阻后分别接给U9芯片的第4号引脚和电阻R20的一端，U9选用HLW8012芯片，R20另一端接地。

如图4所示，电流检测选用了2个HKCT21AM电流互感器分别检测火线和零线电流，其中一个感应火线电流，电流互感器的输出端经过1个1K的电阻分别与U8芯片的第2和3号引脚，电容C8一端接地另一端接U8芯片的第2号脚，电容C9一端接地另一端接U8芯片的第3号脚，U8选用HLW8012芯片；另一个感应零线电流，电流互感器的输出端经过1个1K的电阻分别与U9芯片的第2和3号引脚，电容C22一端接地另一端接U9芯片的第2号脚，电容C27一端接地另一端接U8芯片的第3号脚，U9选用HLW8012芯片。

如图5所示，RTC时钟模块选用进度高的PCF8563芯。

如图6所示，存储模块选用FRAM25CL64芯片。

如图7所示，通信模块选用SP485REN芯片。

多功能漏电监测装置实时监测电路中的电压和电流，通过对火线与零线中电流大小的比对分析确定剩余电流以此监测电路的漏电情况；利用检测到的电压、电流和RTC时钟模块提供的时间计算耗电总量，同时将耗电总量周期性的发送给供电公司完成无人自动抄表。

改方案的装置能够实时监测漏电情况，降低因漏电造成的危险情况的发生数量，保证居民生活中用电的完全；能够计算并自动上传居民家中的用电总量，完成自动抄表有利于供电***的自动化；多功能漏电监测装置的电路设计简单、成本低、***稳定、精确度高、具有监测的实时性等特点，有利于大范围推广用于。

应当指出，上述虽然结合附图对本实用新型具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出各种修改或变形仍在本实用新型保护范围以内。

Claims (10)

1.一种多功能漏电监测装置，其特征在于，包括至少一个电压互感器、至少两个电流互感器、稳压模块、存储模块、电压和电流检测模块、RTC时钟模块、通信模块和控制模块，控制模块包括控制芯片STM32F103及其***电路，电压互感器与电流互感器的输出端与功率模块连接，功率模块将电压和电流的数字信号传送给控制***，控制***将电压和电流情况与RTC时钟模块提供的精确时间一起存入铁电存储器，一定周期控制***会将采集到功率上传到供电公司，***基于高性能数字化控制器，实现对我国居民生活用电以家庭为单位的漏电监测和用电量的检测与自动上传。

2.根据权利要求1所述的一种多功能漏电监测装置，其特征在于，所述的控制模块选择了运算速率快、成本较低的STM32F103C8T6单片机作为微处理器。

3.根据权利要求1所述的一种多功能漏电监测装置，其特征在于，所述的电压互感器具有两路输出，其中一路输出通过C15滤波后外接稳压芯片U1和U2，保证整个多功能漏电监测装置***的正常运行；另一路通过负载R17与滤波电容C10后与能量芯片U9的第四引脚相连接。

4.根据权利要求1所述的一种多功能漏电监测装置，其特征在于，所述的两个电流互感器一个检测的火线电流，输出电流通过负载R15和R16与滤波电容C8和C9后与能量芯片U8的第二引脚和第三引脚相连接；另一个检测零线电流，输出电流通过负载R18和R19与滤波电容C32和C33后与能量芯片U9第二引脚和第三引脚相连接。

5.根据权利要求1所述的一种多功能漏电监测装置，其特征在于，所述的电压和电流检测模块会将电压与电流的大小信息转换成数字量。

6.根据权利要求1所述的一种多功能漏电监测装置，其特征在于，所述的存储模块会将用户的用电量和RTC时钟模块反馈的时间进行存储，不但能够监测用户的漏电情况还可以记录用户用电量的多少，具有普通电表记录用电情况的功能。

7.根据权利要求6所述的一种多功能漏电监测装置，其特征在于，所述的通信模块会在控制模块的控制下将存储模块存储的数据在设定好的固定周期通过通信模块向配电公司上传，实现自动抄表，节省了配电单位工作人员的工作量降低了成本。

8.根据权利要求1或6所述的一种多功能漏电监测装置，其特征在于，所述的RTC时钟模块使用精确度和稳定性高的PCF8563芯片，给整个***提供精确的时间。

9.根据权利要求1或7所述的一种多功能漏电监测装置，其特征在于，所述的通信模块使用SP485REN芯片。

10.根据权利要求1所述的一种多功能漏电监测装置，其特征在于，所述的稳压模块将电压互感器输出的其中一路电压降压到5V和3.3V。