專利名稱：高壓電能計量表的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種高壓電能計量，特別是應用于電力系統(tǒng)IOkV配電網(wǎng)架空線路的高壓電能計量。
背景技術(shù)：
隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展和廣泛應用，高壓電能計量裝置，是連接發(fā)、供、用電三方用于貿(mào)易結(jié)算的計量工具。特別是IOkV線路終端用戶，考慮就目前的應用情況，發(fā)現(xiàn)應用量大、面積廣，而且電力部門對其安全性、可靠性與準確性提出了更高的要求。然而，目前電力部門依然采用應用了幾十年的電磁式互傳感取樣和低壓三相電能表的技術(shù)線路，與飛速發(fā)展著的電力系統(tǒng)不能相適應。本實用新型將采用高精度計量技術(shù)、電子互感器技術(shù)、GPRS技術(shù)、光纖通信技術(shù)及復合絕緣技術(shù)，突破傳統(tǒng)的技術(shù)線路，實現(xiàn)高壓電能的整體計量，負荷控制和線損計算，推動和改良高壓電能計量裝置。

實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種長時間連續(xù)的、穩(wěn)定的、具有多樣、參數(shù)全面的高壓計量裝置。本實用新型所采用的技術(shù)方案是:本實用新型包括連接于高壓電網(wǎng)電路的多個互感器和電子電路部分，所述電子電路部分包括中央處理模塊、電源模塊、模擬量采集模塊以及通訊模塊，所述中央處理模塊、電源模塊、模擬量采集模塊以及通訊模塊間彼此電連接，所述電源模塊提供上述各模塊工作電源，所述中央處理模塊包括MCU處理器芯片、大容量存儲器、計量芯片、實時時鐘；所述模擬量采集模塊包括寬范圍頻率響應ETV、二階低通濾波電路以及高速同步A/D轉(zhuǎn)換芯片，采集數(shù)據(jù)時將三路電壓、三路電流模擬量同步、高速地轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號量，通過數(shù)據(jù)總線送至所述中央處理模塊進行處理。所述通訊模塊連接遠程監(jiān)控中心，它將通訊總線的信號隔離，在進行電平轉(zhuǎn)換后將信號送至所述中央處理模塊，實現(xiàn)計量在線裝置與遠程監(jiān)控中的雙向數(shù)據(jù)交換。所述電源模塊的輸入端連接所述互感器的二次回路，所述互感器的一次側(cè)與電網(wǎng)高壓連接獲取電源，將高壓電源轉(zhuǎn)換至所需電壓電源。所述MCU處理器芯片采用MSP430F5483芯片、計量芯片采用專用的ATT7022芯片。所述實時時鐘采用FM3104芯片，該芯片同時具有實時時鐘、上電復位、看門狗及串行鐵電存儲器功能。所述高速同步A/D轉(zhuǎn)換芯片采用ADS8365芯片，該芯片具有六路16位A/D轉(zhuǎn)換模塊，轉(zhuǎn)換速度高達250kSPS。所述大容量存儲器采用串行FLASH存儲芯片，該芯片具有高速SPI接口，存儲容量為 64Megabit。本實用新型的有益效果是:由于本實用新型它包括連接于高壓電網(wǎng)電路的多個互感器和電子電路部分，所述電子電路部分包括中央處理模塊、電源模塊、模擬量采集模塊、通訊模塊組成，所述中央處理模塊、電源模塊、模擬量采集模塊、通訊模塊間彼此電連接，所述電源模塊提供上述各模塊工作電源，所述中央處理模塊包括MCU處理器芯片、大容量存儲器、計量芯片、實時時鐘，所述MCU處理器芯片采用MSP430F5483芯片、計量芯片采用專用的ATT7022芯片，所述中央處理模塊完成數(shù)據(jù)運算、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)通訊等工作，所述大容量存儲器采用串行FLASH存儲芯片，該芯片具有高速SPI接口，存儲容量為64Megabit，具有存儲密度高、接口簡單、掉電不丟失數(shù)據(jù)等特點；所述實時時鐘采用FM3104芯片，該芯片同時具有多種功能，包括實時時鐘、上電復位、看門狗及串行鐵電存儲器功能，所述模擬量采集模塊包括寬范圍頻率響應ETV、二階低通濾波電路以及高速同步A/D轉(zhuǎn)換芯片，所述高速同步A/D轉(zhuǎn)換芯片采用ADS8365芯片，該芯片具有六路16位A/D轉(zhuǎn)換模塊，轉(zhuǎn)換速度高達250kSPS，因此可以將三路電壓、三路電流模擬量同步、高速地轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號量，然后通過數(shù)據(jù)總線送至所述中央處理模塊進行處理。所述通訊模塊連接遠程監(jiān)控中心，它將通訊總線的信號隔離，在進行電平轉(zhuǎn)換后將信號送至所述中央處理模塊，實現(xiàn)計量在線裝置與遠程監(jiān)控中的雙向數(shù)據(jù)交換，所述雙向數(shù)據(jù)交換可以采用GPRS通信、紅外通信、RS-485通信實現(xiàn)停電喚醒、參數(shù)設置、用戶信息修改、手持終端遠程抄表等功能。所述高速同步A/D轉(zhuǎn)換芯片采用了改良的快速傅立葉變換FFT軟件算法，可以實時提供各種類型的電能參數(shù)。所以本實用新型是一種長時間連續(xù)的、穩(wěn)定的、具有多樣、參數(shù)全面的高壓計量裝置。

圖1是本實用新型的系統(tǒng)示意圖；圖2是本實用新型的電路結(jié)構(gòu)方框示意圖；圖3是本實用新型裝置電子互感器的檢定方法；圖4是本實用新型本裝置計量單元的檢定方法。
具體實施方式
如圖1至圖4所示，本實用新型包括連接于高壓電網(wǎng)電路的多個互感器和電子電路部分，所述電子電路部分包括中央處理模塊1、電源模塊2、模擬量采集模塊3以及通訊模塊4組成，所述中央處理模塊1、電源模塊2、模擬量采集模塊3、通訊模塊4間彼此電連接，所述電源模塊2提供上述各模塊工作電源，所述中央處理模塊I包括MCU處理器芯片、大容量存儲器、計量芯片以及實時時鐘，所述MCU處理器芯片采用MSP430F5483芯片、計量芯片采用專用的ATT7022芯片，所述中央處理模塊I完成數(shù)據(jù)運算、數(shù)據(jù)存儲以及數(shù)據(jù)通訊等工作，所述大容量存儲器采用串行FLASH存儲芯片，該芯片具有高速SPI接口，存儲容量為64Megabit，具有存儲密度高、接口簡單、掉電不丟失數(shù)據(jù)等特點；所述實時時鐘采用FM3104芯片，該芯片同時具有多種功能，包括實時時鐘、上電復位、看門狗及串行鐵電存儲器功能，所述模擬量采集模塊包括寬范圍頻率響應ETV、二階低通濾波電路以及高速同步A/D轉(zhuǎn)換芯片，所述高速同步A/D轉(zhuǎn)換芯片采用ADS8365芯片，該芯片具有六路16位A/D轉(zhuǎn)換模塊，轉(zhuǎn)換速度高達250kSPS，因此可以將三路電壓、三路電流模擬量同步、高速地轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號量，然后通過數(shù)據(jù)總線送至所述中央處理模塊I進行處理。所述通訊模塊4連接遠程監(jiān)控中心，它將通訊總線的信號隔離，在進行電平轉(zhuǎn)換后將信號送至所述中央處理模塊1，實現(xiàn)計量在線裝置與遠程監(jiān)控中的雙向數(shù)據(jù)交換，所述雙向數(shù)據(jù)交換可以采用GPRS通信、紅外通信、RS-485通信實現(xiàn)停電喚醒、參數(shù)設置、用戶信息修改以及手持終端遠程抄表等功能。所述電源模塊2的輸入端連接所述互感器的二次回路，所述互感器的一次側(cè)與電網(wǎng)高壓連接獲取電源，將高壓電源轉(zhuǎn)換至所需電壓電源。所述高速同步A/D轉(zhuǎn)換芯片采用了改良的快速傅立葉變換FFT軟件算法，可以實時提供各種類型的電能參數(shù)。本實施例中具體實現(xiàn)過程為:本實施例中所述中央處理模塊連接有模擬量采集模塊、通訊模塊，所述電源模塊分別與所述中央處理模塊、模擬量采集模塊、通訊模塊連接供電，中央處理模塊I包括MCU、大容量存儲器、實時時鐘，所述MCU采用MSP430F5483芯片、計量采用專用的ATT7022芯片，來完成數(shù)據(jù)運算、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)通訊等工作，具有運算速度快、功耗低等特點；所述大容量存儲器采用串行FLASH存儲芯片，該芯片具有高速SPI接口，存儲容量為64Megabit，具有存儲密度高、接口簡單、掉電不丟失數(shù)據(jù)等特點；所述實時時鐘采用FM3104芯片，該芯片同時具有多種功能，包括實時時鐘、上電復位、看門狗及串行鐵電存儲器功能，因此具有極高的性價比。 所述模擬量采集模塊包括寬范圍頻率響應ETV，隔離轉(zhuǎn)換來自現(xiàn)場的高電壓、大電流信號，再通過所述二階低通濾波電路將高次諧波及無用的雜波信號濾除，再通過所述高速同步模擬/數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換芯片完成交流量采集，采集的數(shù)據(jù)被送到所述MCU，所述MCU采用改良的快速傅立葉變換(FFT)算法計算出各種電能質(zhì)量參數(shù)，包括組合有功、正反向有功、組合無功1，組合無功2，四象限無功總電能及分時電能。測量三相的瞬時電壓、瞬時電流、瞬時有功功率、無功因數(shù)、及總有功功率、總無功功率和總功率因數(shù)。記錄各相失壓、失流、短相、反向、過載、過流、過壓、欠壓、斷流、逆相序等事件，以及12個月歷史結(jié)算數(shù)據(jù)記錄?？稍O置四種費率、12時段、6時區(qū)、百年日歷時鐘。采用GPRS通信、紅外通信、RS-485通信。通過GPRS實現(xiàn)主站遠程抄表，并可遠程修改分時計費時段等參數(shù)。手持終端抄表，采用紅外通信方式，可實現(xiàn)停電喚醒、參數(shù)設置、用戶信息修改等功能。所有的電氣量參數(shù)同時存儲到所述大容量存儲器中，通過所述通訊模塊提供給遠程監(jiān)控中心調(diào)取。由于采用了高速同步模擬/數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換芯片采集數(shù)據(jù)，并采用了改良的快速傅立葉變換(FFT)軟件算法，因此測量精度高；由于采用了高速數(shù)字信號處理器作為核心運算設備，因此可以實時提供各種類型的電能參數(shù)，可以實現(xiàn)很高的性價比；另外采用大容量存儲器存儲數(shù)據(jù)，并具有通訊模塊，因此可以輕松實現(xiàn)在線實時遠程抄表。所述模擬量采集模塊2包括寬范圍頻率響應響應ETV、二階低通濾波電路以及高速同步模擬/數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換芯片。所述寬范圍頻率響應電壓/電流互感器將來自現(xiàn)場的高電壓、大電流信號隔離變換后送到二階低通濾波電路，因此采用了寬范圍頻率響應響應ETV，所述二階低通濾波電路將高次諧波及無用的雜波信號濾除，然后送到所述高速同步模擬/數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換芯片ADS8365，該芯片具有六路16位A/D轉(zhuǎn)換模塊，而且轉(zhuǎn)換速度高達250kSPS，因此可以將三路電壓、三路電流模擬量同步、高速地轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號量，然后通過數(shù)據(jù)總線送至所述中央處理模塊I進行處理。所述通訊模塊用于連接遠程監(jiān)控中心。它將通訊總線的信號隔離，在進行電平轉(zhuǎn)換后將信號送至所述中央處理模塊1，實現(xiàn)計量在線裝置與遠程監(jiān)控中的的雙向數(shù)據(jù)交換。電源模塊將外部IOkV交流電源通過TA轉(zhuǎn)換為5V、3.3V電壓，提供給上述各模塊工作之用。本實用新型廣泛應用于IOkV配電網(wǎng)架空線路的高壓電能計量表領(lǐng)域。
權(quán)利要求1.一種高壓電能計量表，它包括連接于高壓電網(wǎng)電路的多個互感器和電子電路部分，其特征在于:所述電子電路部分包括中央處理模塊(I)、電源模塊(2)、模擬量采集模塊(3)以及通訊模塊(4)，所述中央處理模塊(I)、電源模塊(2)、模擬量采集模塊(3)以及通訊模塊(4)間彼此電連接，所述電源模塊(2)提供上述各模塊工作電源，所述中央處理模塊(I)包括MCU處理器芯片、大容量存儲器、計量芯片以及實時時鐘，所述模擬量采集模塊(3)包括寬范圍頻率響應ETV、二階低通濾波電路以及高速同步A/D轉(zhuǎn)換芯片，采集數(shù)據(jù)時將三路電壓、三路電流模擬量同步、高速地轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號量，通過數(shù)據(jù)總線送至所述中央處理模塊(I)進行處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓電能計量表，其特征在于:所述通訊模塊(4)連接遠程監(jiān)控中心，它將通訊總線的信號隔離，在進行電平轉(zhuǎn)換后將信號送至所述中央處理模塊(1)，實現(xiàn)計量在線裝置與遠程監(jiān)控中的雙向數(shù)據(jù)交換。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓電能計量表，其特征在于:所述電源模塊(2)的輸入端連接所述互感器的二次回路，所述互感器的一次側(cè)與電網(wǎng)高壓連接獲取電源，將高壓電源轉(zhuǎn)換至所需電壓電源。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓電能計量表，其特征在于:所述MCU處理器芯片采用MSP430F5483芯片，所述計量芯片采用專用的ATT7022芯片。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓電能計量表，其特征在于:所述實時時鐘采用FM3104芯片。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓電能計量表，其特征在于:所述高速同步A/D轉(zhuǎn)換芯片采用ADS8365芯片。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓電能計量表，其特征在于:所述大容量存儲器采用串行FLASH存儲芯片，該芯片具有高速SPI接口，存儲容量為64Megabit。
專利摘要本實用新型公開并提供了一種長時間連續(xù)的、穩(wěn)定的、具有多樣、參數(shù)全面的高壓計量表，它包括連接于高壓電網(wǎng)電路的多個互感器和電子電路部分，所述電子電路部分包括中央處理模塊(1)、電源模塊(2)、模擬量采集模塊(3)以及通訊模塊(4)組成，中央處理模塊包括MCU處理器芯片、大容量存儲器、計量芯片以及實時時鐘，中央處理模塊完成數(shù)據(jù)運算、數(shù)據(jù)存儲以及數(shù)據(jù)通訊工作，所述通訊模塊連接遠程監(jiān)控中心，它將通訊總線的信號隔離，在進行電平轉(zhuǎn)換后將信號送至所述中央處理模塊，實現(xiàn)計量在線裝置與遠程監(jiān)控中的雙向數(shù)據(jù)交換。本實用新型廣泛應用于10kV配電網(wǎng)架空線路的高壓電能計量表領(lǐng)域。
文檔編號G01R22/10GK202975152SQ20122063862
公開日2013年6月5日 申請日期2012年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月28日
發(fā)明者朱新波, 賀小波 申請人:珠海思創(chuàng)電氣有限公司