一種用于配電柜的智能電力采集模塊的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明設(shè)計(jì)的是一種用于配電柜的智能電力采集模塊，屬于能效監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]為了實(shí)現(xiàn)精細(xì)化用電管理及需求側(cè)響應(yīng)，達(dá)到有序用電及節(jié)能降耗的目的，用電單位除了對總用電回路監(jiān)測之外，還需擴(kuò)展到對各分支用電回路進(jìn)行監(jiān)測?，F(xiàn)有技術(shù)一般采用在各分支回路中加裝電流互感器、采集器、通信模塊等設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對各用電回路的用電信息和電能質(zhì)量的監(jiān)測。
[0003]傳統(tǒng)電力系統(tǒng)中的電流互感器由一次互感器和二次互感器(一般稱為儀表互感器，裝在采集器中)組成，體積大、成本高，受現(xiàn)場安裝空間限制安裝困難，甚至有些分支回路需要改造才能安裝；用電單位的分支回路多，每回路均需接入電流互感器、采集器、通信模塊等設(shè)備，設(shè)備成本高；此外采集器需要從現(xiàn)場各支路中接入電壓信號，安裝時(shí)要進(jìn)行停電操作，給用電單位的生產(chǎn)、運(yùn)營造成影響；由于接入電纜多，施工時(shí)要進(jìn)行專業(yè)的布線，安裝難度及工作量大、施工費(fèi)用高、施工周期長。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提出了一種用于配電柜的智能電力采集模塊，旨在克服現(xiàn)有技術(shù)所存在的上述缺陷，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)一次電流互感器和二次電流互感器的融合，在安裝過程中對用電單位生產(chǎn)運(yùn)營無影響。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)解決方案:用于配電柜的智能電力采集模塊，其特征是模塊結(jié)構(gòu)件I的電壓電流信號引入采集模塊；所述的模塊結(jié)構(gòu)件I包括開關(guān)電源電路2、交采計(jì)量電路3、核心處理電路4、微功率無線通信電路5 ;其中開關(guān)電源電路2的信號輸出端與核心處理電路4的信號輸入端相接，核心處理電路4的第一信號輸入/輸出端與交采計(jì)量電路3的信號輸出/輸入端相接，核心處理電路4的第二信號輸入/輸出端與微功率無線通信電路5的信號輸出/輸入端相接；所述的模塊結(jié)構(gòu)件1，能在電力電纜線不斷電的情況下將模塊安裝到線纜上并通過針刺取電為采集模塊供電，同時(shí)將被測電壓電流信號引入采集模塊中，因此模塊安裝時(shí)不會(huì)給用戶帶來停電損失。
[0006]本發(fā)明優(yōu)點(diǎn):通過感應(yīng)測量的方式，使得直接測量現(xiàn)場幾百安培大電流成為可能，無需通過二次電流互感器將采樣前端的信號進(jìn)行多次變換，降低成本的同時(shí)大大減小現(xiàn)場的接線復(fù)雜程度。模塊具有體積小、重量輕、成本低、易安裝等特點(diǎn)，通過對電力線路的用電信息和電能質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)測，從而實(shí)現(xiàn)精細(xì)化用電管理及需求側(cè)響應(yīng)，達(dá)到有序用電及節(jié)能降耗的目的，使得大規(guī)模推廣能效監(jiān)測成為可能。
[0007]【附圖說明】:
圖1為智能電力采集模塊結(jié)構(gòu)框圖圖2為開關(guān)電源電路原理圖圖3為交采計(jì)量電路原理圖圖4為核心處理電路原理圖圖5為微功率無線通信電路原理圖【具體實(shí)施方式】:
對照附圖1，用于配電柜的智能電力采集模塊，其結(jié)構(gòu)是模塊結(jié)構(gòu)件I的電壓電流信號引入采集模塊；所述的模塊結(jié)構(gòu)件I包括開關(guān)電源電路2、交采計(jì)量電路3、核心處理電路4、微功率無線通信電路5 ;其中開關(guān)電源電路2的信號輸出端與核心處理電路4的信號輸入端相接，核心處理電路4的第一信號輸入/輸出端與交米計(jì)量電路3的信號輸出/輸入端相接，核心處理電路4的第二信號輸入/輸出端與微功率無線通信電路5的信號輸出/輸入端相接；所述的模塊結(jié)構(gòu)件1，能在電力電纜線不斷電的情況下將模塊安裝到線纜上并通過針刺取電為采集模塊供電，同時(shí)將被測電壓電流信號引入采集模塊中，因此模塊安裝時(shí)不會(huì)給用戶帶來停電損失。
[0008]所述開關(guān)電源電路2，采用斬波變換方式將220V交流電壓轉(zhuǎn)換為3.3V直流輸出，此方案拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)簡單，元器件少，布板空間小，能在低成本、小體積的前提下實(shí)現(xiàn)AC/DC變換。
[0009]所述交采計(jì)量電路3，能采集接線回路的電壓并通過間接感應(yīng)的方式實(shí)現(xiàn)配電線路的電流計(jì)量，使得直接測量現(xiàn)場幾百安培大電流成為可能，無需通過二次電流互感器將采樣前端的信號進(jìn)行多次變換，降低成本的同時(shí)大大減小現(xiàn)場的接線復(fù)雜程度。
[0010]所述核心處理電路4，能將計(jì)量電路3采集的電壓電流進(jìn)行實(shí)時(shí)處理計(jì)算出被測線路的功率和不同時(shí)段的用電量信息，并且能夠?qū)ε潆娋€路進(jìn)行電能質(zhì)量監(jiān)測。
[0011]所述微功率無線通信電路5，能實(shí)現(xiàn)采集模塊與電力網(wǎng)關(guān)之間的命令交互和數(shù)據(jù)通信。
[0012]下面結(jié)合附圖進(jìn)一步描述本發(fā)明的技術(shù)方案:
對照附圖1，開關(guān)電源電路2實(shí)現(xiàn)將輸入電壓轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)工作電源，交采計(jì)量電路3實(shí)現(xiàn)對接線線路電壓電流和功率的計(jì)量，核心處理電路4實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能配置并起到協(xié)調(diào)、控制交采計(jì)量電路3和微功率無線通信電路5的作用，而微功率無線通信電路5則實(shí)現(xiàn)采集模塊與電力網(wǎng)關(guān)之間的通信功能。
[0013]對照附圖2，開關(guān)電源由整流濾波電路、降壓轉(zhuǎn)換電路和DC/DC電路組成。模塊結(jié)構(gòu)件I將220V交流電壓信號引入[2-交互接口 I]處，整流濾波電路將輸入的220V交流輸入電壓轉(zhuǎn)換為脈動(dòng)直流電壓，整流出的直流電壓約為輸入交流電壓有效值的1.4倍，D3為耐壓650V的開關(guān)芯片，在外圍電路的配合下將高壓直流轉(zhuǎn)換為12V直流電壓，D5為輸入電壓28V的DC/DC芯片，實(shí)現(xiàn)將12V直流電壓轉(zhuǎn)換為3.3V通過[2-交互接口 2]輸出為系統(tǒng)提供工作電源。
[0014]對照附圖3，交采計(jì)量電路由電壓取樣電路、電流取樣電路和計(jì)量芯片組成。交采計(jì)量電路的[3-交互接口 I]與開關(guān)電源電路的[2-交互接口 I]并聯(lián)，電壓取樣電路采用電阻分壓的方式實(shí)現(xiàn)將220V交流信號轉(zhuǎn)換為滿足計(jì)量芯片輸入范圍的220mV交流信號；分壓電阻采用5個(gè)的目的是提高耐壓，防止在輸入端有浪涌等波動(dòng)時(shí)取樣電阻燒壞。電流取樣電路采用間接感應(yīng)的方式取樣電流信號: