專利名稱：一種基于網(wǎng)絡(luò)的多功能電力儀表的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及儀器儀表技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種網(wǎng)絡(luò)多功能電力儀表。
背景技術(shù)：
隨著我國電氣自動化技術(shù)的發(fā)展及各地的電力建設(shè)的需要，以遙測、遙信、遙控、遙調(diào)的“四遙”監(jiān)控為基本要求的智能配電系統(tǒng)在各個(gè)領(lǐng)域中已逐步推廣普及，并作為IOKV以下變配電系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)配置應(yīng)用到國家重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目、高層樓宇、大型公共建筑及多變電所用戶和無人值守變電所中。取代原來配電系統(tǒng)場站管所的人工值班、查抄儀表、故障的延時(shí)判斷、切除和記錄等人工工作，使電力變配電系統(tǒng)的可靠性、安全性、快速性、實(shí)時(shí)性得到質(zhì)的改變。 工業(yè)用電廣泛、用量大、耗電多，要求供電安全可靠，各種電力參數(shù)合格，運(yùn)行技術(shù)狀態(tài)良好，并符合環(huán)保節(jié)能要求，這就需要對供電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。基于現(xiàn)場總線技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)多功能電力儀表逐漸取代了傳統(tǒng)的指針式儀表和不帶通訊功能簡單離散的數(shù)顯表，可以滿足用戶對供配電系統(tǒng)集中實(shí)時(shí)監(jiān)控的需求。根據(jù)監(jiān)控的結(jié)果，進(jìn)行有效的控制，提高供電的完全可靠性，幫助用戶提高用電效率、節(jié)約能源、降低生產(chǎn)成本、增強(qiáng)市場競爭力。各行各業(yè)對新型的智能化儀表迫切需要，特別是各行各業(yè)的能源管理系統(tǒng)中，網(wǎng)絡(luò)多功能儀表成了必不可少的關(guān)鍵設(shè)備，應(yīng)用越來越廣泛。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種基于網(wǎng)絡(luò)的多功能電力儀表，其能夠聯(lián)網(wǎng)組成智能配電監(jiān)控系統(tǒng)，并且采樣精度高，能夠現(xiàn)場進(jìn)行參數(shù)編程設(shè)置，可兼容多種接線方式，網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)應(yīng)用簡單，解決了數(shù)據(jù)采集的多節(jié)點(diǎn)、長距離的通訊問題，達(dá)到了對用電設(shè)備集中監(jiān)控和有效管理。本發(fā)明的技術(shù)方案是—種基于網(wǎng)絡(luò)的多功能電力儀表，其特征在于，包括電源模塊、交流模擬信號米樣模塊、微處理器單元、存儲器模塊、按鍵信號處理模塊、顯示模塊和通訊模塊；所述微處理器單元分別連接交流模擬信號采樣模塊、存儲器模塊、按鍵信號處理模塊和顯示模塊，所述微處理器單元還通過所述通訊模塊與外部設(shè)備連接；所述電源模塊輸出兩路隔離的直流電壓，一路分別連接交流模擬信號采樣模塊、微處理器單元、存儲器模塊、按鍵信號處理模塊和顯示模塊，另一路連接通訊模塊，所述通訊模塊包括RS485有線通訊單元和ZIGBEE無線通訊單元，并且所述ZIGBEE無線通訊單元采用CC2430模塊；所述交流模擬信號采樣模塊用于將采樣的交流三相電壓電流信號輸入給微處理器單元，所述按鍵信號處理模塊用于將采集的按鍵信息輸入給微處理器單元，所述存儲器模塊用于將微處理器單元采集的用戶編程設(shè)置參數(shù)和校表參數(shù)進(jìn)行保存，所述微處理器單元用于將采集處理的電量數(shù)據(jù)和參數(shù)通過顯示模塊輸出，所述通訊模塊用于微處理器單元與外部設(shè)備進(jìn)行有線和無線數(shù)據(jù)交換。本實(shí)用新型和現(xiàn)有技術(shù)相比有如下有益效果[0008]本實(shí)用新型的網(wǎng)絡(luò)多功能電力儀表，包括電源模塊、交流模擬信號采樣模塊、微處理器單元、存儲器模塊、按鍵信號處理模塊、顯示模塊、通訊模塊。電力網(wǎng)絡(luò)的三相交流電壓、電流信號經(jīng)過交流模擬信號采樣模塊調(diào)理后，進(jìn)入微處理器單元進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換和計(jì)算，通過顯示模塊將測量的電參量數(shù)據(jù)顯示出來，方便查看和了解用電設(shè)備的運(yùn)行情況；存儲器模塊基于鐵電存儲器，保存重要的校表參數(shù)和用戶現(xiàn)場的編程參數(shù)，無限次擦寫，掉電也不會丟失；按鍵信號處理模塊便于用戶現(xiàn)場進(jìn)行參數(shù)編程設(shè)置；通訊模塊包括有線和無線單元，采用標(biāo)準(zhǔn)通訊協(xié)議，良好的兼容性易于組網(wǎng)，使多臺儀表聯(lián)網(wǎng)組成智能配電監(jiān)控系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)多節(jié)點(diǎn)、長距離的可靠通訊，達(dá)到對用電設(shè)備的集中監(jiān)控和有效管理。該網(wǎng)絡(luò)多功能電力儀表支持帶電情況下通過通訊口進(jìn)行在線升級的功能，在不破壞現(xiàn)場電力運(yùn)行的情況下進(jìn)行維護(hù)升級，更經(jīng)濟(jì)更安全。交流模擬信號采樣模塊采用跟頻采樣技術(shù)，大大提高了采樣精度，滿足不同頻率電力網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用。本實(shí)用新型還采用了模塊化的設(shè)計(jì)方案，有四塊PCB板主控和顯示板、電源板、通訊板、采樣板，板與板之間采用拔插式端子連接，不僅在生產(chǎn)中能節(jié)省工序方便生產(chǎn)，在電力現(xiàn)場也方便功能升級和維護(hù)。

圖I是本發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)多功能電力儀表實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)多功能電力儀表的實(shí)施例作進(jìn)一步說明。如圖I所示，是本發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)多功能電力儀表的結(jié)構(gòu)示意圖。一種網(wǎng)絡(luò)多功能電力儀表，包括電源模塊、交流模擬信號采樣模塊、微處理器單元、存儲器模塊、按鍵信號處理模塊、顯示模塊、通訊模塊；微處理器單元分別連接交流模擬信號采樣模塊、存儲器模塊、按鍵信號處理模塊、顯示模塊，并通過通訊模塊與外部設(shè)備連接；交流模擬信號采樣模塊采樣交流三相電壓電流信號輸入給微處理器單元，按鍵信號處理模塊采集按鍵信息輸入給微處理器單元，存儲器模塊將微處理器單元采集的用戶編程設(shè)置參數(shù)和校表參數(shù)進(jìn)行保存；微處理器單元采集的電量數(shù)據(jù)和參數(shù)通過顯示模塊輸出；通訊模塊使微處理器單元與外部設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。所述顯示模塊為數(shù)碼管和LED燈顯示模塊，所述通訊模塊為RS485通訊模塊。電源模塊支持寬范圍的交直流輸入，輸出兩路隔離的直流電壓，一路分別連接交流模擬信號采樣模塊、微處理器單元、存儲器模塊、按鍵信號處理模塊、數(shù)碼管和LED燈顯示模塊，另一路連接RS485通訊模塊。交流模擬信號采樣模塊包括CT電流互感器和電壓分壓采樣電路。交流模擬信號采樣模塊將電力網(wǎng)絡(luò)的交流電壓電流信號進(jìn)行縮放，對該正負(fù)信號施加高精度高穩(wěn)定性的基準(zhǔn)電壓進(jìn)行偏置處理，變?yōu)檎男盘?，再通過低通濾波電路，進(jìn)入微處理器單元；并采用跟頻采樣技術(shù)，當(dāng)頻率變化時(shí)自動改變采樣頻率，能更精確的反應(yīng)現(xiàn)實(shí)的電壓電流信號，獲得高精度的電量數(shù)據(jù)；在采樣算法上采用了采樣通道零漂點(diǎn)動態(tài)自校準(zhǔn)功能，減少了采樣通道的直流偏置誤差，大大提高了測量精度。微處理器單元的高速高精度AD處理模塊采用高精度算法計(jì)算，將采樣信號變?yōu)閿?shù)字量信號，得到電壓電流功率等有效值數(shù)據(jù)，針對模數(shù)轉(zhuǎn)換后的采樣數(shù)據(jù)采用了 DMA直接存儲器訪問技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，減小了微處理器單元的開銷，提高了參數(shù)計(jì)量的實(shí)時(shí)性和整個(gè)裝置的可靠性。存儲器模塊采用無限次擦寫掉電不易失的鐵電存儲單元進(jìn)行數(shù)據(jù)保存，用戶的設(shè)置參數(shù)和儀表的校表參數(shù)等重要數(shù)據(jù)保存在該模塊，這些重要的數(shù)據(jù)進(jìn)行主區(qū)和備份區(qū)雙區(qū)保存，同時(shí)該模塊在軟件上實(shí)現(xiàn)了故障自檢功能，運(yùn)行中對雙區(qū)數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)和檢查，判定數(shù)據(jù)是否正確，如數(shù)據(jù)遭到破壞，則提示錯(cuò)誤，導(dǎo)入默認(rèn)參數(shù)恢復(fù)初始設(shè)置，大大提供了裝置運(yùn)行的可靠性。數(shù)碼管和LED燈顯示模塊包括數(shù)碼管窗口和LED燈，所述LED燈包括數(shù)據(jù)項(xiàng)燈、通訊燈、負(fù)值指示燈、千K指示燈和兆M指示燈，數(shù)據(jù)項(xiàng)燈包括電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因素、視在功率、頻率、有功電度、無功電度的數(shù)據(jù)顯示。通訊燈可以在現(xiàn)場快速的定位通訊異常接點(diǎn)，進(jìn)行故障的及時(shí)排除，例如，通訊燈滅表示通訊已斷，燈一秒閃爍一次代表正常通訊，燈半秒閃爍一次代表通訊異常。還包括總諧波含有率越限報(bào)警燈，用于指示當(dāng)總諧波含有率越限時(shí)進(jìn)行報(bào)警，用戶可以快速的定位某條回路的電能質(zhì)量不合格，經(jīng)過分析故障以進(jìn)行線路和設(shè)備的改造，得到節(jié)約能源排除隱患的目的。該顯示模塊的數(shù)碼管窗口用于實(shí)時(shí)顯示電力網(wǎng)絡(luò)的電量參數(shù)電壓、電流、功率、頻率等。用戶可以通過按鍵信號·處理模塊觸發(fā)按鍵進(jìn)入?yún)?shù)編程設(shè)置模式，通過按鍵的配合進(jìn)行運(yùn)行參數(shù)的查看和設(shè)置，設(shè)置好的參數(shù)保存在存儲器模塊。通訊模塊，提供了一種經(jīng)濟(jì)可靠的通訊方式，采用標(biāo)準(zhǔn)M0DBUS-RTU和ZIGBEE通訊協(xié)議，良好的兼容性易于組網(wǎng)，可實(shí)現(xiàn)多節(jié)點(diǎn)、長距離的可靠通訊。方便接入智能配電系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)“四遙”的功能。監(jiān)控后臺可以遠(yuǎn)方讀取每個(gè)監(jiān)控節(jié)點(diǎn)的測量數(shù)據(jù)，修改參數(shù)，遠(yuǎn)程控制，實(shí)現(xiàn)對用電設(shè)備集中監(jiān)控有效管理的目的。本實(shí)用新型還利用通訊模塊，實(shí)現(xiàn)了帶電情況下通過通訊口進(jìn)行在線升級的功能，在不破壞現(xiàn)場電力運(yùn)行的情況下進(jìn)行維護(hù)升級，更經(jīng)濟(jì)更安全。所述網(wǎng)絡(luò)多功能電力儀表還采用了模塊化的設(shè)計(jì)方案，包括四塊PCB板主控和顯示板、電源板、通訊板、采樣板；主控和顯示板包括微處理器單元、存儲器模塊、按鍵信號處理模塊、顯示模塊，電源板包括電源模塊，采樣板包括交流模擬信號采樣模塊，通訊板包括通訊模塊；四塊PCB板之間采用拔插式端子連接，不僅在生產(chǎn)中能節(jié)省工序方便生產(chǎn)，在電力現(xiàn)場也方便功能升級和維護(hù)。以上對本實(shí)用新型所提供的網(wǎng)絡(luò)多功能電力儀表進(jìn)行了詳細(xì)介紹。本文中應(yīng)用具體實(shí)施例對本實(shí)用新型的原理和實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施的說明只是用于幫助理解本實(shí)用新型的方法及其核心思想；同時(shí)，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員，依據(jù)本實(shí)用新型的思想，在具體實(shí)施方式
及應(yīng)用范圍上仍然可以對本發(fā)明創(chuàng)造進(jìn)行修改或者等同替換；綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本實(shí)用新型的限制，一切不脫離本發(fā)明的精神和范圍的技術(shù)方案及其改進(jìn)，其均涵蓋在本發(fā)明創(chuàng)造專利的保護(hù)范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求1. 一種基于網(wǎng)絡(luò)的多功能電カ儀表，其特征在于，包括電源模塊、交流模擬信號采樣模塊、微處理器單元、存儲器模塊、按鍵信號處理模塊、顯示模塊和通訊模塊；所述微處理器單元分別連接交流模擬信號采樣模塊、存儲器模塊、按鍵信號處理模塊和顯示模塊，所述微處理器單元還通過所述通訊模塊與外部設(shè)備連接；所述電源模塊輸出兩路隔離的直流電壓，一路分別連接交流模擬信號采樣模塊、微處理器單元、存儲器模塊、按鍵信號處理模塊和顯示模塊，另一路連接通訊模塊，所述通訊模塊包括RS485有線通訊単元和ZIGBEE無線通訊単元，并且所述ZIGBEE無線通訊單元采用CC2430模塊；所述交流模擬信號采樣模塊用于將采樣的交流三相電壓電流信 號輸入給微處理器単元，所述按鍵信號處理模塊用于將采集的按鍵信息輸入給微處理器単元，所述存儲器模塊用于將微處理器單元采集的用戶編程設(shè)置參數(shù)和校表參數(shù)進(jìn)行保存，所述微處理器單元用于將采集處理的電量數(shù)據(jù)和參數(shù)通過顯示模塊輸出，所述通訊模塊用于微處理器單元與外部設(shè)備進(jìn)行有線和無線數(shù)據(jù)交換。O
專利摘要一種基于網(wǎng)絡(luò)的多功能電力儀表，包括電源模塊、交流模擬信號采樣模塊、微處理器單元、存儲器模塊、按鍵信號處理模塊、顯示模塊、通訊模塊；所述微處理器單元分別連接交流模擬信號采樣模塊、存儲器模塊、按鍵信號處理模塊、顯示模塊，并通過通訊模塊與外部設(shè)備連接；所述電源模塊輸出兩路隔離的直流電壓，一路分別連接交流模擬信號采樣模塊、微處理器單元、存儲器模塊、按鍵信號處理模塊、顯示模塊，另一路連接通訊模塊；本實(shí)用新型能夠聯(lián)網(wǎng)組成智能配電監(jiān)控系統(tǒng)，采樣精度高，能夠現(xiàn)場進(jìn)行參數(shù)編程設(shè)置，達(dá)到了對用電設(shè)備集中監(jiān)控和有效管理。
文檔編號G01R19/00GK202649286SQ201220344770
公開日2013年1月2日 申請日期2012年7月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月17日
發(fā)明者姜威 申請人:天津市濱海新區(qū)晟軟科技有限公司