專利名稱：智能網(wǎng)絡化電能計量裝置異常運行測錄儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于電力系統(tǒng)中的電能計量故障檢測，特別是涉及一種智能網(wǎng)絡化電能計量裝置異常運行測錄儀。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中，電能計量裝置的故障檢測記錄，一般只對電壓或電流幅值及相位進行檢測。它們通常都是根據(jù)電網(wǎng)電壓幅值的高低判斷電能計量裝置是否失壓；或根據(jù)電網(wǎng)電流幅值的大小判斷電能計量裝置是否失流；或根據(jù)電壓和電流的相位關(guān)系判斷電能計量裝置是否接線錯誤。以上檢測方式只能記錄電能計量裝置的故障時間，而對于電能計量裝置中的錯誤接線、電流互感器開路或短路、表前用電等故障或異?，F(xiàn)象則無法判斷和記錄，無法實現(xiàn)對所檢測的故障進行實時快速報警。現(xiàn)有的電能計量裝置還存在以下不足故障檢測功能少、精度低、智能化程度低、適應能力差、不能準確完整地檢測和記錄電能計量裝置中的各種故障；對于故障類型、故障方式、故障時丟失的電量則無法準確判斷、精確計算和可靠記錄；此外，現(xiàn)有技術(shù)中的電能計量裝置網(wǎng)絡通信能力差或根本不具備網(wǎng)絡通信能力，不能適應環(huán)境復雜、變化頻繁的電力配電網(wǎng)絡化發(fā)展要求，無法對異常運行時的各種故障進行實時快速報警。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是針對現(xiàn)有電能計量裝置的不足而提供的一種智能網(wǎng)絡化電能計量裝置異常運行測錄儀。該裝置可有效解決現(xiàn)有電能計量故障檢測記錄中的網(wǎng)絡智能化程度低、適應能力差、不能準確完整地檢測和記錄電能計量中的異常運行狀態(tài)以及故障實時、快速故障報警等關(guān)鍵問題。該裝置可實現(xiàn)實時在線檢測電網(wǎng)電壓的高低、電流的大小、電壓電流相序及相位、電能計量裝置的接線位置、表前用電等狀態(tài)；根據(jù)檢測結(jié)果，準確判斷電能計量裝置中是否失壓、分流、逆相序、錯相位等故障現(xiàn)象，記錄并顯示故障起止時間、相別，并準確計算在各類故障方式下的丟失電量；可在高低壓配電電網(wǎng)的各種運行方式下，實現(xiàn)智能網(wǎng)絡化檢測電流互感器短路或開路故障，記錄并顯示故障的起止時間、相別，并準確計算出各類故障時的丟失電量；可實現(xiàn)網(wǎng)絡通信功能，實時、快速地對電能計量裝置中的各類故障進行報警。
本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是智能網(wǎng)絡化電能計量裝置異常運行測錄儀由電壓幅值相位采樣電路(1)、電流幅值相位采樣電路(2)、電流互感器開路短路信號檢測電路(3)、電流互感器開路短路信號變換電路(4)、中央處理器(5)、智能幅值相位故障判斷電路(6)、智能電流互感器開路短路故障判斷電路(7)、丟失電量計量模塊(8)、時鐘電路(9)、數(shù)據(jù)記錄電路(10)、狀態(tài)顯示電路(11)、網(wǎng)絡通信電路(12)、電源電路(13)、掉電保護電路(14)等組成。其中智能幅值相位故障判斷電路(6)與電壓幅值相位采樣電路(1)、電流幅值相位采樣電路(2)、中央處理器(5)相連；電流互感器開路短路信號變換電路(4)與電流互感器開路短路信號檢測電路(3)相連；智能電流互感器開路短路故障判斷電路(7)與電流互感器開路短路信號檢測電路(3)、電流互感器開路短路信號變換電路(4)、中央處理器(5)相連；丟失電量計量模塊(8)與智能幅值相位故障判斷電路(6)、智能電流互感器開路短路故障判斷電路(7)、時鐘電路(9)、中央處理器(5)相連；數(shù)據(jù)記錄電路(10)與智能幅值相位故障判斷電路(6)、智能電流互感器開路短路故障判斷電路(7)、丟失電量計量模塊(8)、時鐘電路(9)、中央處理器(5)相連；狀態(tài)顯示電路(11)與中央處理器(5)、時鐘電路(9)、數(shù)據(jù)記錄電路(10)相連；網(wǎng)絡通信電路(12)與中央處理器(5)、數(shù)據(jù)記錄電路(10)相連；掉電保護電路(14)與中央處理器(5)、電源電路(13)相連。電壓幅值相位采樣電路(1)用于對電網(wǎng)電壓的幅值及電網(wǎng)電壓的相位進行檢測。電壓幅值相位采樣電路(1)通過電壓互感器將電網(wǎng)三相電壓的強電信號變換為弱電信號，并對弱電信號進行放大、濾波處理，并將處理后的電壓幅值信號和相位信號輸出給智能幅值相位故障判斷電路(6)。電流幅值相位采樣電路(2)用于對電網(wǎng)電流的幅值及電網(wǎng)電流的相位進行檢測。電流幅值相位采樣電路(2)通過電流互感器將電網(wǎng)三相電流的強電信號變換為弱電信號，并對弱電信號進行I-V變換、放大、濾波處理，并將處理后的電流幅值信號和相位信號輸出給智能幅值相位故障判斷電路(6)。電流互感器開路短路信號檢測電路(3)用于對電能計量裝置中電流互感器短路或開路故障進行檢測。電流互感器開路短路信號檢測電路(3)包含一個高頻激勵信號發(fā)生器，電流互感器開路短路信號檢測電路(3)對各相電流互感器分別施加高頻激勵信號，并將高頻激勵信號在電流互感器回路中形成的反饋信號輸出給電流互感器開路短路信號變換電路(4)；電流互感器開路短路信號檢測電路(3)將高頻激勵信號進行波形變換和整形，變換和整形后的信號作為基準信號輸出給智能電流互感器開路短路故障判斷電路(7)。電流互感器開路短路信號變換電路(4)接收由電流互感器開路短路信號檢測電路(3)提供的電流互感器回路中的反饋信號、并對反饋信號進行放大、濾波和整形處理。電流互感器開路短路信號變換電路(4)采用了自適應信號放大網(wǎng)絡，在中央處理器(5)的作用下，能根據(jù)不同的運行環(huán)境，自動調(diào)整放大增益，可智能識別智能網(wǎng)絡化電能計量裝置異常運行測錄儀的運行狀態(tài)，自動適應智能網(wǎng)絡化電能計量裝置異常運行測錄儀的各種運行環(huán)境。中央處理器(5)包含有A/D轉(zhuǎn)換器、數(shù)字濾波器、程序存儲器，共同對電壓信號、電流信號以及開路短路信號進行分析處理，并對智能網(wǎng)絡化電能計量裝置異常運行測錄儀的其它相關(guān)電路實施控制。智能幅值相位故障判斷電路(6)在電壓幅值相位采樣電路(1)、電流幅值相位采樣電路(2)、中央處理器(5)的共同作用下，對電壓幅值相位采樣電路(1)提供的電壓幅值和相位信號，及電流幅值相位采樣電路(2)提供的電流幅值和相位信號采用矢量運算及傅立葉變換進行處理，分析和判斷電能計量裝置是否欠壓運行、失壓運行、是否存在分流(表前用電)；是否電壓逆相序運行、電流錯相運行、電流互感器一次或二次反相運行，并對故障的種類按相別及類型進行分類識別，并將分析和判斷結(jié)果分別輸出給丟失電量計量模塊(8)和數(shù)據(jù)記錄電路(10)。智能電流互感器開路短路故障判斷電路(7)在電流互感器開路短路信號檢測電路(3)、電流互感器開路短路信號變換電路(4)、中央處理器(5)的共同作用下，對電流互感器開路短路信號變換電路(4)提供的反饋信號采用自適應算法，在復雜多變的反饋信號中，智能分析電流互感器短路或開路故障特征信號，智能判斷電能計量裝置中電流互感器一次或二次線圈是否存在損壞、二次回路是否存在開路或短路等故障，并對故障種類按相別及類型進行分類識別，并將分析和判斷結(jié)果分別輸出給丟失電量計量模塊(8)和數(shù)據(jù)記錄電路(10)。丟失電量計量模塊(8)具有在電能計量裝置發(fā)生故障時計算丟失的有功電量和無功電量的功能，并具有脈沖輸出功能。丟失電量計量模塊(8)受中央處理器(5)、智能幅值相位故障判斷電路(6)、智能電流互感器開路短路故障判斷電路(7)的控制，當電能計量裝置發(fā)生故障時，丟失電量計量模塊(8)根據(jù)故障信號的種類和相別，對電壓電流幅值信號、電壓電流相位信號，進行幅值還原、相位轉(zhuǎn)換，并根據(jù)時鐘電路(9)提供的時鐘數(shù)據(jù)，按照矢量計算的方法，準確計算出丟失的電量并輸出給數(shù)據(jù)記錄電路(10)，以及通過脈沖輸出端口，按照設定的脈沖頻率和脈沖/電量常數(shù)，為遠程抄表及校表檢定提供丟失電量計算數(shù)據(jù)。丟失電量計量模塊(8)還包括丟失電量計費模塊，用于計算電能計量故障時丟失電量的實際電量金額。丟失電量計量模塊(8)根據(jù)丟失電量的數(shù)量，按照給定的費率，計算出丟失電量的實際電量金額；也可根據(jù)故障的起始時間、結(jié)束時間，按照給定的費率和計費時段，按復費率方式計算出丟失電量的實際電量金額。時鐘電路(9)用于向智能網(wǎng)絡化電能計量裝置異常運行測錄儀中的各種需要時間數(shù)據(jù)的部件提供當前時間和計時信號，時鐘電路(9)具有手動時鐘校對和網(wǎng)絡時間校對功能。數(shù)據(jù)記錄電路(10)在中央處理器(5)、智能幅值相位故障判斷電路(6)、智能電流互感器開路短路故障判斷電路(7)、丟失電量計量模塊(8)、時鐘電路(9)的共同作用下，對電能計量裝置發(fā)生故障時的故障起始時間和結(jié)束時間、故障種類、故障發(fā)生相別、故障時累計丟失的電量進行準確記錄；數(shù)據(jù)記錄電路(10)的所有數(shù)據(jù)都具有密碼和掉電保護功能，每條記錄數(shù)據(jù)內(nèi)容中至少包含有故障起始時間和結(jié)束時間、故障種類、故障發(fā)生相別、故障時累計丟失電量等基本數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)記錄電路(10)還包括電能計量裝置運行參數(shù)記錄，如電網(wǎng)電壓等級、計量方式、電流互感器變流比等，以及檢測精度、計量準確度等數(shù)字整定參數(shù)值記錄，運行參數(shù)、數(shù)字整定參數(shù)等同樣具有密碼和掉電保護功能。數(shù)據(jù)記錄電路(10)的數(shù)據(jù)記錄可以根據(jù)需要，輸出給狀態(tài)顯示電路(11)、網(wǎng)絡通信電路(12)。狀態(tài)顯示電路(11)，包含漢字液晶顯示器及其它聲、光指示器。狀態(tài)顯示電路(11)在中央處理器(5)、時鐘電路(9)、數(shù)據(jù)記錄電路(10)的共同作用下，可以顯示時鐘電路(9)提供的當前動態(tài)時間數(shù)據(jù)，以及顯示數(shù)據(jù)記錄電路(10)中的故障數(shù)據(jù)、運行參數(shù)數(shù)據(jù)及數(shù)字整定值等參數(shù)數(shù)據(jù)，其中文字以漢字方式顯示，數(shù)值以數(shù)字方式顯示。狀態(tài)顯示電路(11)還可以對智能網(wǎng)絡化電能計量裝置異常運行測錄儀的運行狀態(tài)進行指示。網(wǎng)絡通信電路(12)用于智能網(wǎng)絡化電能計量裝置異常運行測錄儀與用電管理部門監(jiān)控中心計算機即上位機，進行聯(lián)網(wǎng)通信，網(wǎng)絡通信電路(12)的輸出接口至少包含有RS232接口、RS485接口以及紅外接口，聯(lián)網(wǎng)方式可以是通過電力載波方式、或通過電纜傳輸方式、或通過光纜傳輸方式等與上位機聯(lián)網(wǎng)，組成聯(lián)網(wǎng)通信網(wǎng)絡，也可以通過其它通信系統(tǒng)，例如用電負荷監(jiān)控系統(tǒng)、自動抄表系統(tǒng)等，間接地與上位機聯(lián)網(wǎng)，組成聯(lián)網(wǎng)通信網(wǎng)絡。網(wǎng)絡通信電路(12)，在中央處理器(5)、數(shù)據(jù)記錄電路(10)的共同作用下，將實時故障信息及數(shù)據(jù)記錄電路(10)輸出的記錄數(shù)據(jù)，通過聯(lián)網(wǎng)通信網(wǎng)絡，按照規(guī)定的通信協(xié)議，在電能計量裝置發(fā)生故障時，及時向局內(nèi)監(jiān)控中心計算機即上位機發(fā)送故障信息，達到對電能計量裝置異常故障實時、快速報警的目的，同時向上位機傳送數(shù)據(jù)記錄電路(10)中的各種數(shù)據(jù)記錄，并能接收上位機指令，修改數(shù)據(jù)記錄電路(10)中的運行參數(shù)和整定參數(shù)，以及對時鐘電路(9)進行網(wǎng)絡時鐘校對。電源電路(13)用于為智能網(wǎng)絡化電能計量異常運行測錄儀提供工作電源，包含有電源變壓器、濾波穩(wěn)壓電路等。掉電保護電路(14)在中央處理器(5)、電源電路(13)的共同作用下，實時監(jiān)測智能網(wǎng)絡化電能計量故障檢測記錄的工作電源。當智能網(wǎng)絡化電能計量裝置異常運行測錄儀系統(tǒng)外部工作電源失電時，掉電保護電路(14)可啟動后備電源，為智能網(wǎng)絡化電能計量裝置異常運行測錄儀提供正常工作電源。
本技術(shù)方案提供的智能網(wǎng)絡化電能計量裝置異常運行測錄儀，可實現(xiàn)電能計量裝置在各種運行環(huán)境下的實時在線檢測，根據(jù)檢測結(jié)果，準確判斷電能計量裝置中是否失壓、分流、逆相序、錯相位等各類故障，記錄并顯示故障的類型、起止時間、相別等，并準確計算出各種故障發(fā)生時的丟失電量。本實用新型具有網(wǎng)絡通信功能，可實時快速地對電能計量裝置中各種故障進行報警，可單獨與現(xiàn)行的各類高、低壓電能計量裝置配套使用，可有效的強化用電管理和防止非法用電，是一種用途廣泛的電能計量裝置異常運行測錄儀。


附圖1為智能網(wǎng)絡化電能計量裝置異常運行測錄儀的模塊框圖。
附圖2為智能網(wǎng)絡化電能計量裝置異常運行測錄儀的電壓幅值相位采樣電路圖。
附圖3為智能網(wǎng)絡化電能計量裝置異常運行測錄儀的電流幅值相位采樣電路圖。
附圖4為智能網(wǎng)絡化電能計量裝置異常運行測錄儀的電流互感器開路短路信號檢測電路圖。
附圖5為智能網(wǎng)絡化電能計量裝置異常運行測錄儀的電流互感器開路短路信號變換電路圖。
附圖6為智能網(wǎng)絡化電能計量裝置異常運行測錄儀的中央處理器電路圖。
附圖7為智能網(wǎng)絡化電能計量裝置異常運行測錄儀的智能幅值相位故障判斷電路圖。
附圖8為智能網(wǎng)絡化電能計量裝置異常運行測錄儀的智能電流互感器開路短路故障判斷電路圖。
附圖9為智能網(wǎng)絡化電能計量裝置異常運行測錄儀脈沖輸出電路圖附圖10為智能網(wǎng)絡化電能計量裝置異常運行測錄儀的時鐘電路圖。
附圖11為智能網(wǎng)絡化電能計量裝置異常運行測錄儀的數(shù)據(jù)記錄電路圖。
附圖12為智能網(wǎng)絡化電能計量裝置異常運行測錄儀的狀態(tài)顯示電路圖。
附圖13為智能網(wǎng)絡化電能計量裝置異常運行測錄儀的網(wǎng)絡通信電路圖。
附圖14為智能網(wǎng)絡化電能計量裝置異常運行測錄儀的電源電路圖。
附圖15為智能網(wǎng)絡化電能計量裝置異常運行測錄儀的掉電保護電路圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型的技術(shù)方案作進一步描述附圖1為智能網(wǎng)絡化電能計量裝置異常運行測錄儀的模塊框圖。
在附圖2中，電壓幅值相位采樣電路(1)可采用至少2只以上的HTPT202微型電壓互感器及不少于1只以上的LM324通用運算放大器構(gòu)成，它們將電網(wǎng)三相電壓信號進行變換、濾波和放大，通過ADCUA、ADCUB、ADCUC引出，與智能幅值相位故障判斷電路(6)的對應端相連。
在附圖3中，電流幅值相位采樣電路(2)可采用至少2只以上的HTCT202微型電流互感器不少于1只以上的LM324通用運算放大器構(gòu)成，它們將電網(wǎng)三相電流信號進行變換、濾波和放大，通過ADCIA、ADCIB、ADCIC引出，與智能幅值相位故障判斷電路(6)的對應端相連。
在附圖4中，電流互感器開路短路信號檢測電路(3)可采用不少于1只以上的LM324通用運算放大器，及至少2只以上的JLD耦合線圈構(gòu)成，電流互感器開路短路信號檢測電路(3)產(chǎn)生高頻激勵信號和基準信號，基準信號通過PVR引出，與中央處理器(5)的對應端相連；高頻激勵信號通過耦合線圈對電流互感器施加激勵信號；耦合線圈提取電流互感器的激勵反饋信號。電流互感器的激勵反饋信號通過FA1、FA2、FA3引出，與電流互感器開路短路信號變換電路(4)的對應端相連。
在附圖5中，電流互感器開路短路信號變換電路(4)可采用不少于1只以上的四雙向模擬開關(guān)4066組成的多路信號轉(zhuǎn)換器、至少1只以上的通用集成運算放大器LM324及至少1只以上施密特觸發(fā)器40106構(gòu)成，在中央處理器(5)的控制下，完成對電流互感器的激勵反饋信號FA1、FA2、FA3的切換，并在中央處理器(5)的控制下，自動根據(jù)電能計量裝置的運行環(huán)境變化，對電流互感器的激勵反饋信號進行自動增益放大、濾波整形，并通過CT引出，與智能電流互感器開路短路故障判斷電路(7)的對應端相連。
在附圖6中，中央處理器電路(5)中可采用微型單片機PIC16F877/P及其外圍電路構(gòu)成，工作頻率為20MHz，內(nèi)含A/D轉(zhuǎn)換器、數(shù)字濾波器、程序存儲器，通過其輸入輸出端于，對智能網(wǎng)絡化電能計量裝置異常運行測錄儀的其它功能單元進行控制；并通過JPSET、JPMOV、JPADD輸入端子接收鍵盤控制指令。
在附圖7中，智能幅值相位故障判斷電路(6)可采用16選1模擬開關(guān)4067構(gòu)成，在中央處理器(5)的ADA、ADB、ADC、ADD控制下，智能切換電壓、電流輸入信號ADCUA、ADCUB、ADCUC、ADCIA、ADCIB、ADCIC至中央處理器AN端，通過中央處理器(5)的智能幅值相位故障判斷程序，對電壓電流幅值信號、電壓電流相位信號進行故障分析判斷，并將故障信息通過SDA及SCL引出，與數(shù)據(jù)記錄電路(10)的對應端相連。在智能幅值相位故障判斷電路(6)還具有丟失電量計算功能，在電能計量裝置發(fā)生電壓回路發(fā)生失壓、欠壓、逆相序，以及在電流回路發(fā)生分流(表前用電)、電流相位錯誤、電流互感器極性反接等故障時，智能幅值相位故障判斷電路(6)通過SDA及SCL引入時鐘電路(9)的時鐘信號，并啟動丟失電量計量模塊(8)，可準確計算出丟失的電量，并可根據(jù)需要啟動丟失電量計費程序計算出丟失電量的實際電量金額，或按復費率方式計算出丟失電量的實際電量金額，通過SDA及SCL引出，與數(shù)據(jù)記錄電路(10)的對應端相連，并通過脈沖輸出端口，為遠程抄表及校表檢定提供丟失電量的計算數(shù)據(jù)。
在附圖8中，智能電流互感器開路短路故障判斷電路(7)可采用數(shù)據(jù)鎖存器74LS373構(gòu)成，在中央處理器(5)的控制下，將中央處理器(5)的控制信號通過KFA1、KFA2、KFA3及控制信號DI1、DI2、DI3、DI4輸給電流互感器開路短路信號變換電路(4)，用于控制信號變換及智能調(diào)整放大增益；同時接收由電流互感器開路短路信號檢測電路(3)提供的基準信號及由電流互感器開路短路信號變換電路(4)提供的電流互感器激勵反饋信號，通過中央處理器(5)的智能電流互感器開路短路故障判斷程序，對電流互感器激勵反饋信號進行故障分析判斷，并將故障信息通過SDA及SCL引出，與數(shù)據(jù)記錄電路(10)的對應端相連。在智能電流互感器開路短路故障判斷電路(7)還具有丟失電量計算功能，在電能計量裝置電流互感器回路中發(fā)生開路或短路故障時，智能電流互感器開路短路故障判斷電路(7)通過SDA及SCL引入時鐘電路的時鐘信號，并啟動丟失電量計量模塊(8)，準確計算出丟失的電量，并可根據(jù)需要，啟動丟失電量計費程序計算出丟失電量的實際電量金額，或按復費率方式計算出丟失電量的實際電量金額，通過SDA及SCL引出，與數(shù)據(jù)記錄電路(10)的對應端相連。并通過脈沖輸出端口，為遠程抄表及校表檢定提供丟失電量的計算數(shù)據(jù)。
在附圖9中，脈沖輸出電路可采用P317隔離光耦構(gòu)成，按照設定的脈沖頻率和脈沖/電量常數(shù)，將丟失的有功電量通過PM1和PM2輸出，將丟失的無功電量通過QM1和QM2輸出。
在附圖10中，時鐘電路(9)可采用PCF8583時鐘芯片構(gòu)成，其輸出端SDA、SCL及INT通過I2C總線分別接至中央處理器(5)及智能網(wǎng)絡化電能計量裝置異常運行測錄儀中一切需要時鐘信號的電路的對應端。
在附圖11中，數(shù)據(jù)記錄電路(10)可采用24LC256E2PROM存儲器，通過SDA、SCL與I2C總線連接，接收并保存智能幅值相位故障判斷電路(6)提供的欠壓運行、失壓運行、分流(表前用電)，以及電壓逆相序運行、電流錯相運行、電流互感器一次或二次反相運行等故障數(shù)據(jù)；接收并保存智能電流互感器開路短路故障判斷電路(7)提供的電流互感器一次或二次線圈損壞、以及電流互感器開路和短路等故障數(shù)據(jù)；接收并保存丟失電量計量模塊(8)提供的丟失電量計算數(shù)據(jù)，以及丟失電量的實際電量金額；接收并保存電能計量裝置的電網(wǎng)電壓等級、計量方式、電流互感器變流比、計量準確度等運行參數(shù)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)記錄電路(10)還具有密碼保護和掉電數(shù)據(jù)保存功能。
在附圖12中，狀態(tài)顯示電路(11)可采用MCG12232A5-1圖形液晶顯示器構(gòu)成，內(nèi)含雙SED1520控制器，通過數(shù)據(jù)總線與中央處理器(5)相連，并在中央處理器(5)的控制下，通過I2C總線將時鐘電路(9)的時鐘信號及數(shù)據(jù)記錄電路(10)的數(shù)據(jù)送至SED1520控制器，驅(qū)動液晶顯示器，顯示相關(guān)數(shù)據(jù)。
在附圖13中，網(wǎng)絡通信電路(12)可采用MAX232及其外圍電路構(gòu)成RS232接口；采用MAX1480及其外圍電路構(gòu)成RS485接口，它們的輸入端分別與中央處理器(5)的對應端相連，在中央處理器(5)的控制下，通過I2C總線將時鐘電路(9)的時鐘信號及數(shù)據(jù)記錄電路(10)的數(shù)據(jù)送至RS232接口電路的外部接口TOUT、并送至RS485接口電路的外部接口A及B，按照規(guī)定的通信協(xié)議，與上位機進行聯(lián)網(wǎng)通信，并可通過RS232接口電路的外部接口RIN及RS485接口電路的外部接口A及B，接受上位機下傳的各種數(shù)據(jù)信息。
在附圖14中，電源電路(13)可采用不少于1只以上的電源變壓器、不少于1只以上的三端穩(wěn)壓集成電路7809，以及不少于1只以上的三端穩(wěn)壓集成電路7805構(gòu)成。電源變壓器可獨立或并聯(lián)供電，經(jīng)整流濾波后，通過三端穩(wěn)壓集成電路7809輸出9V直流電壓，經(jīng)BAT+引出，供掉電保護電路(14)中的后備電池充電使用；通過三端穩(wěn)壓集成電路7805輸出5V直流電壓，經(jīng)VCC引出，提供智能網(wǎng)絡化電能計量裝置異常運行測錄儀工作電源；通過電阻降壓網(wǎng)絡輸出的停電信號，經(jīng)ADCBAT引出。
在附圖15中，掉電保護電路(14)可采用不少于1只的以上可充電電池及1只SRS-09VCD-SL繼電器構(gòu)成，電源電路(13)提供的停電信號ADCBAT經(jīng)中央處理器(5)分析處理后，發(fā)出電源切換指令POWER-ON，當外部電源失電時，切換指令控制繼電器SRS-09V-SL將智能網(wǎng)絡化電能計量裝置異常運行測錄儀工作電源自動切換至后備電源，為智能網(wǎng)絡化電能計量裝置異常運行測錄儀提供正常工作電源。
權(quán)利要求1.一種智能網(wǎng)絡化電能計量裝置異常運行測錄儀，它由電壓幅值相位采樣電路(1)、電流幅值相位采樣電路(2)、電流互感器開路短路信號檢測電路(3)、電流互感器開路短路信號變換電路(4)、中央處理器(5)、智能幅值相位故障判斷電路(6)、智能電流互感器開路短路故障判斷電路(7)、丟失電量計量模塊(8)、時鐘電路(9)、數(shù)據(jù)記錄電路(10)、狀態(tài)顯示電路(11)、網(wǎng)絡通信電路(12)、電源電路(13)、掉電保護電路(14)等組成，其特征在于，智能幅值相位故障判斷電路(6)與電壓幅值相位采樣電路(1)、電流幅值相位采樣電路(2)、中央處理器(5)相連；電流互感器開路短路信號變換電路(4)與電流互感器開路短路信號檢測電路(3)相連；智能電流互感器開路短路故障判斷電路(7)與電流互感器開路短路信號檢測電路(3)、電流互感器開路短路信號變換電路(4)、中央處理器(5)相連；丟失電量計量模塊(8)與智能幅值相位故障判斷電路(6)、智能電流互感器開路短路故障判斷電路(7)、時鐘電路(9)、中央處理器(5)相連；數(shù)據(jù)記錄電路(10)與智能幅值相位故障判斷電路(6)、智能電流互感器開路短路故障判斷電路(7)、丟失電量計量模塊(8)、時鐘電路(9)、中央處理器(5)相連；狀態(tài)顯示電路(11)與中央處理器(5)、時鐘電路(9)、數(shù)據(jù)記錄電路(10)相連；網(wǎng)絡通信電路(12)與中央處理器(5)、數(shù)據(jù)記錄電路(10)相連；掉電保護電路(14)與中央處理器(5)、電源電路(13)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能網(wǎng)絡化電能計量裝置異常運行測錄儀，其特征在于，電壓幅值相位采樣電路(1)用于對電網(wǎng)電壓的幅值及電網(wǎng)電壓的相位進行檢測，電壓幅值相位采樣電路(1)通過電壓互感器將電網(wǎng)三相電壓強電信號變換為弱電信號，并對弱電信號進行放大、濾波處理，并將處理后的電壓幅值信號和相位信號輸給智能幅值相位故障判斷電路(6)，電流幅值相位采樣電路(2)用于對電網(wǎng)電流的幅值及電網(wǎng)電流的相位進行檢測，電流幅值相位采樣電路(2)通過電流互感器將電網(wǎng)三相電流強電信號變換為弱電信號，并對弱電信號進行I-V變換、放大、濾波處理，并將處理后的電流幅值信號和相位信號輸給智能幅值相位故障判斷電路(6)，電流互感器開路短路信號檢測電路(3)用于對電能計量裝置中電流互感器短路或開路故障進行檢測，電流互感器開路短路信號檢測電路(3)對各相電流互感器分別施加高頻激勵信號，并將高頻激勵信號在電流互感器回路中形成的反饋信號輸給電流互感器開路短路信號變換電路(4)；電流互感器開路短路信號檢測電路(3)將高頻激勵信號進行波形變換和整形后，作為基準信號輸給智能電流互感器開路短路故障判斷電路(7)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能網(wǎng)絡化電能計量裝置異常運行測錄儀，其特征在于，中央處理器(5)包含有A/D轉(zhuǎn)換器、數(shù)字濾波器、程序存儲器，共同對電壓信號、電流信號以及開路短路信號進行分析處理，并對智能網(wǎng)絡化電能計量裝置異常運行測錄儀的其它相關(guān)電路實施控制。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能網(wǎng)絡化電能計量裝置異常運行測錄儀，其特征在于，智能幅值相位故障判斷電路(6)在電壓幅值相位采樣電路(1)、電流幅值相位采樣電路(2)、中央處理器(5)的共同作用下，對電壓幅值相位采樣電路(1)的電壓幅值和相位信號，以及電流幅值相位采樣電路(2)的電流幅值和相位信號采用矢量運算及傅立葉變換進行處理，分析和判斷電能計量裝置是否欠壓運行、是否失壓運行、是否分流(表前用電)、是否電壓逆相序運行、是否電流錯相運行、是否電流互感器一次或二次反相運行，并對故障的種類按相別及類型進行分類識別，并將分析和判斷結(jié)果分別輸給丟失電量計量模塊(8)和數(shù)據(jù)記錄電路(10)，
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能網(wǎng)絡化電能計量裝置異常運行測錄儀，其特征在于，智能電流互感器開路短路故障判斷電路(7)在電流互感器開路短路信號檢測電路(3)、電流互感器開路短路信號變換電路(4)、中央處理器(5)的共同作用下，對電流互感器開路短路信號變換電路(4)提供的激勵反饋信號采用自適應算法，智能分析電流互感器短路或開路故障特征信號，智能判斷電能計量裝置中電流互感器一次或二次線圈是否損壞、二次回路是否開路或短路，并對故障的種類按相別及類型進行分類識別，并將分析和判斷結(jié)果分別輸出給丟失電量計量模塊(8)和數(shù)據(jù)記錄電路(10)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能網(wǎng)絡化電能計量裝置異常運行測錄儀，其特征在于，丟失電量計量模塊(8)在電能計量裝置發(fā)生故障時，可計算丟失的有功電量和無功電量，丟失電量計量模塊(8)受中央處理器(5)、智能幅值相位故障判斷電路(6)、智能電流互感器開路短路故障判斷電路(7)的控制，當電能計量裝置發(fā)生故障時，丟失電量計量模塊(8)根據(jù)故障信號的種類和相別，對電壓電流幅值信號、電壓電流相位信號進行幅值還原、相位轉(zhuǎn)換，并根據(jù)時鐘電路(9)提供的時鐘數(shù)據(jù)，計算出丟失的電量并輸出給數(shù)據(jù)記錄電路(10)，通過脈沖輸出端口，按照設定的脈沖頻率和脈沖/電量常數(shù)，為遠程抄表及校表檢定提供丟失電量的計算數(shù)據(jù)，丟失電量計量模塊(8)中還包括丟失電量計費程序，按照給定的費率，計算電能計量故障時丟失電量的實際電量金額。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能網(wǎng)絡化電能計量裝置異常運行測錄儀，其特征在于，數(shù)據(jù)記錄電路(10)在中央處理器(5)、智能幅值相位故障判斷電路(6)、智能電流互感器開路短路故障判斷電路(7)、丟失電量計量模塊(8)、時鐘電路(9)的共同作用下，對電能計量裝置的故障起始時間、結(jié)束時間、故障種類、故障發(fā)生相別、故障時累計丟失的電量進行記錄，其中，數(shù)據(jù)記錄電路(10)的數(shù)據(jù)均具有密碼和掉電保護功能，每條記錄內(nèi)容中至少包含有故障起始時間、結(jié)束時間、故障種類、故障發(fā)生相別、故障時累計丟失電量等數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)記錄電路(10)中還包含有多種運行參數(shù)記錄，數(shù)據(jù)記錄電路(10)的相關(guān)數(shù)據(jù)輸給狀態(tài)顯示電路(11)、網(wǎng)絡通信電路(12)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能網(wǎng)絡化電能計量裝置異常運行測錄儀，其特征在于，狀態(tài)顯示電路(11)，含有液晶顯示器及其它聲、光指示器，狀態(tài)顯示電路(11)在中央處理器(5)、時鐘電路(9)、數(shù)據(jù)記錄電路(10)的共同作用下，可顯示當前動態(tài)時間、故障記錄、運行參數(shù)等數(shù)據(jù)，并可對智能網(wǎng)絡化電能計量裝置異常運行測錄儀的運行狀態(tài)進行顯示。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能網(wǎng)絡化電能計量裝置異常運行測錄儀，其特征在于，網(wǎng)絡通信電路(12)的輸出接口至少包含有RS232接口、RS485接口以及紅外接口，聯(lián)網(wǎng)方式可以是電力載波方式、電纜傳輸方式、光纜傳輸方式等多種聯(lián)網(wǎng)方式，直接與上位機聯(lián)網(wǎng)；聯(lián)網(wǎng)方式也可以是通過其它通信系統(tǒng)，間接與上位機聯(lián)網(wǎng)，組成聯(lián)網(wǎng)通信網(wǎng)絡，網(wǎng)絡通信電路(12)與中央處理器(5)、數(shù)據(jù)記錄電路(10)共同將故障數(shù)據(jù)及時向上位機傳送，并能接收上位機下傳指令，修改數(shù)據(jù)記錄電路(10)中的運行參數(shù)和整定參數(shù)，以及通過通信網(wǎng)絡對時鐘電路(9)進行時鐘校對。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能網(wǎng)絡化電能計量裝置異常運行測錄儀，其特征在于，電源電路(13)為智能網(wǎng)絡化電能計量異常運行測錄儀提供工作電源，其中，電源電路(13)還含有電源變壓器、濾波穩(wěn)壓電路等部件，掉電保護電路(14)在中央處理器(5)、電源電路(13)的共同作用下，當智能網(wǎng)絡化電能計量裝置異常運行測錄儀系統(tǒng)外部工作電源失電時啟動后備電源，為智能網(wǎng)絡化電能計量裝置異常運行測錄儀提供正常工作電源。
11.根據(jù)權(quán)利要求2所述的智能網(wǎng)絡化電能計量裝置異常運行測錄儀，其特征在于，電壓幅值相位采樣電路(1)可采用至少2只以上的電壓互感器及不少于1只以上的運算放大器構(gòu)成，它們將電網(wǎng)三相電壓信號進行變換、濾波和放大等處理后，輸出給智能幅值相位故障判斷電路(6)；電流幅值相位采樣電路(2)可采用至少2只以上的電流互感器及不少于1只以上的運算放大器構(gòu)成，它們將電網(wǎng)三相電流信號進行變換、濾波和放大等處理后，輸出給智能幅值相位故障判斷電路(6)；電流互感器開路短路信號檢測電路(3)可采用不少于1只以上的運算放大器及至少2只以上的耦合線圈構(gòu)成，電流互感器開路短路信號檢測電路(3)產(chǎn)生高頻激勵信號和基準信號，基準信號輸出給中央處理器(5)；高頻激勵信號通過耦合線圈對電流互感器施加激勵信號，耦合線圈提取電流互感器的激勵反饋信號，并輸出給電流互感器開路短路信號變換電路(4)；電流互感器開路短路信號變換電路(4)可采用不少于1只以上運算放大器及相關(guān)部件構(gòu)成，在中央處理器(5)的控制下，自動根據(jù)電能計量裝置的運行環(huán)境變化，完成對電流互感器的激勵反饋信號進行自動增益放大、濾波整形后，輸出給智能電流互感器開路短路故障判斷電路(7)。
12.根據(jù)權(quán)利要求3所述的智能網(wǎng)絡化電能計量裝置異常運行測錄儀，其特征在于，中央處理器(5)可采用微型單片機及其外圍電路構(gòu)成，內(nèi)含A/D轉(zhuǎn)換器、數(shù)字濾波器、程序存儲器，通過其輸入輸出端子，對智能網(wǎng)絡化電能計量裝置異常運行測錄儀的功能單元進行控制，并接收鍵盤控制指令。
專利摘要本實用新型屬于電力系統(tǒng)中的電能計量故障檢測，特別是涉及一種智能網(wǎng)絡化電能計量裝置異常運行測錄儀。它由智能網(wǎng)絡化電能計量裝置異常運行測錄儀由電壓幅值相位采樣電路(1)、電流幅值相位采樣電路(2)、電流互感器開路短路信號檢測電路(3)、電流互感器開路短路信號變換電路(4)、中央處理器(5)、智能幅值相位故障判斷電路(6)、智能電流互感器開路短路故障判斷電路(7)、丟失電量計量模塊(8)、時鐘電路(9)、數(shù)據(jù)記錄電路(10)、狀態(tài)顯示電路(11)、網(wǎng)絡通信電路(12)、電源電路(13)、掉電保護電路(14)等組成。該裝置可有效解決現(xiàn)有電能計量故障檢測記錄中的網(wǎng)絡智能化程度低、適應能力差、不能準確完整地檢測和記錄電能計量中的異常運行狀態(tài)以及故障實時、快速故障報警等關(guān)鍵問題。
文檔編號G01R35/04GK2562195SQ0223208
公開日2003年7月23日 申請日期2002年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月22日
發(fā)明者劉曉勇, 張建立, 孫洪波, 王正坤, 劉勇發(fā) 申請人:重慶龍源科技產(chǎn)業(yè)發(fā)展有限公司