專利名稱：基于gsm網(wǎng)絡(luò)的三相電力計(jì)量控制終端的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電力系統(tǒng)自動(dòng)化的控制裝置，特別是用于對(duì)10KV及以下高低壓線路和用戶進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控、監(jiān)測(cè)、電能計(jì)量的基于GSM網(wǎng)絡(luò)的三相電力計(jì)量控制終端。
背景技術(shù)：
目前，10千伏高壓用戶和380伏低壓用戶是城市供電網(wǎng)的主要供電用戶。對(duì)于這些高低壓用戶，供電部門分別通過(guò)柱上開(kāi)關(guān)和低壓開(kāi)關(guān)進(jìn)行合分閘控制。對(duì)于一般中等城市要有數(shù)千個(gè)這樣的電力設(shè)備，這些電力設(shè)備廣泛地分布在城市的各個(gè)角落，而且隨著城市的建設(shè)和發(fā)展這些設(shè)備還在逐年增加。為了提高電網(wǎng)運(yùn)行質(zhì)量及電力系統(tǒng)自動(dòng)化水平，對(duì)它們進(jìn)行可靠地遠(yuǎn)程監(jiān)控監(jiān)測(cè)一直是供電部門亟待解決的難題。通過(guò)實(shí)施遠(yuǎn)程監(jiān)控，供電部門不僅可以及時(shí)了解高低壓線路和電力設(shè)備的運(yùn)行狀況，而且對(duì)于線路損耗的計(jì)算及損耗的降低具有重要的指導(dǎo)作用。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述設(shè)備的遠(yuǎn)程控制及計(jì)量監(jiān)測(cè)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種基于GSM網(wǎng)絡(luò)的電力計(jì)量控制終端，該終端不僅可以對(duì)這些用電設(shè)施進(jìn)行實(shí)時(shí)控制和監(jiān)測(cè)，而且能實(shí)時(shí)對(duì)各用戶的用電進(jìn)行計(jì)量和監(jiān)測(cè)，并且還能及時(shí)地監(jiān)測(cè)高低壓線路和電力設(shè)備的運(yùn)行狀況。如開(kāi)關(guān)合分閘、電源斷相、過(guò)流、過(guò)壓、欠壓等。
本實(shí)用新型為了解決其技術(shù)問(wèn)題所采取的技術(shù)方案是一種基于GSM網(wǎng)絡(luò)的三相電力計(jì)量控制終端，由單片機(jī)以及專用電能計(jì)量芯片、I2C串行存儲(chǔ)器、日歷時(shí)鐘芯片、半導(dǎo)體溫度傳感器、GSM MODEM模塊、繼電器和交流電流互感器、交流電壓互感器、電源組成輸入輸出電路，其特征是采用主從單片機(jī)結(jié)構(gòu)，主單片機(jī)通過(guò)其I/O口與電能計(jì)量、日歷時(shí)鐘及半導(dǎo)體溫度傳感器、I2C串行存儲(chǔ)器、開(kāi)關(guān)量輸入狀態(tài)檢測(cè)、開(kāi)關(guān)量輸出控制電路相連，主單片機(jī)的串行口與從單片機(jī)的兩個(gè)I/O口相連；從單片機(jī)的兩個(gè)I/O口與主單片機(jī)的串行口相連，其串行口與GSM MODEM模塊的串行口通過(guò)RS232接口相連。
以主單片機(jī)P89C58和從單片機(jī)P87LPC764為核心，擴(kuò)充電能計(jì)量芯片ATT7022、I2C串行存儲(chǔ)器AT24C512、日歷時(shí)鐘DS1302、半導(dǎo)體溫度傳感器DS1722、GSM MODEM模塊Q2403。主單片機(jī)P89C58功能是定時(shí)完成電能計(jì)量和交流電參數(shù)采集及存儲(chǔ)、日歷時(shí)鐘及箱內(nèi)溫度采集、開(kāi)關(guān)量輸入狀態(tài)檢測(cè)、開(kāi)關(guān)量輸出控制、與從單片機(jī)P87LPC764的通信等任務(wù)；從單片機(jī)P87LPC764做為GSM MODEM模塊與主單片機(jī)通信的橋梁，完成與主單片機(jī)的串行通信及對(duì)GSM MODEM模塊的控制功能，從而使本實(shí)用新型能夠在GSM網(wǎng)絡(luò)的支持下，以WAP數(shù)據(jù)通信方式實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)的合分閘操作、數(shù)據(jù)采集、遠(yuǎn)程抄表、遠(yuǎn)程校表；以短消息方式實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)合分閘、過(guò)壓、欠壓、過(guò)流、斷相等報(bào)警信息的監(jiān)測(cè)。
本實(shí)用新型的有益效果是采用本實(shí)用新型，供電部門可以對(duì)高低壓用電設(shè)施進(jìn)行實(shí)時(shí)地遠(yuǎn)程控制和監(jiān)測(cè)、及時(shí)了解高低壓線路和電力設(shè)備的運(yùn)行狀況，如開(kāi)關(guān)合分閘、電源斷相、過(guò)流、過(guò)壓、欠壓等狀態(tài)。并且可以及時(shí)了解用戶的用電情況并可對(duì)線路損耗提供可靠依據(jù)，對(duì)于提高電力系統(tǒng)的自動(dòng)化水平具有重要的意義。


圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)原理圖圖2是本實(shí)用新型的電路原理圖在圖2中，1是單片機(jī)P89C58，內(nèi)有32K字節(jié)的程序存儲(chǔ)器，存有控制終端的監(jiān)控程序。
2是三相電能計(jì)量芯片ATT7022，適用于三相三線和三相四線應(yīng)用。ATT7022能夠測(cè)量各相以及合相的有功功率、無(wú)功功率、視在功率、有功能量以及無(wú)功能量，有功測(cè)量滿足0.5S/0.2S，支持IEC 687/1036，GB/T 17883-1999、無(wú)功測(cè)量滿足2級(jí)、3級(jí)，支持IEC 1268，GB/T 17882-1999。同時(shí)還能測(cè)量各相電流、電壓有效值、功率因數(shù)、相角、頻率等參數(shù)。ATT7022支持全數(shù)字域的增益、相位校正，即純軟件校表。ATT7022提供一個(gè)SPI接口，方便與外部MCU之間進(jìn)行計(jì)量參數(shù)以及校表參數(shù)的傳遞。所有計(jì)量參數(shù)都可以通過(guò)SPI接口讀出。
3是溫度傳感器DS1722，具有SPI接口、分辨率0.0625℃、精度±2℃、測(cè)溫范圍-55～+120℃。
4是微處理器監(jiān)控芯片MAX813L，提供上電復(fù)位及看門狗功能，保證單片機(jī)系統(tǒng)長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。
5是實(shí)時(shí)日歷時(shí)鐘芯片DS1302，一種高性能、低功耗、帶RAM的實(shí)時(shí)日歷時(shí)鐘芯片，它可以對(duì)秒、分、時(shí)、日、月、年進(jìn)行計(jì)時(shí)，且具有閏年補(bǔ)償功能。采用三線接口與單片機(jī)進(jìn)行通信?？山觽溆贸潆婋姵鼐哂袖噶鞒潆姽δ芗?1字節(jié)的非易失存儲(chǔ)器。
6是串行存儲(chǔ)器AT24C512，具有I2C接口的串行E2PROM存儲(chǔ)器。具有64K字節(jié)的存儲(chǔ)容量、高可靠、低功耗、ESD保護(hù)大于4000伏、可連續(xù)擦寫10萬(wàn)次、數(shù)據(jù)保持40年等特點(diǎn)。
7是光電耦合器TLP521-48是RS232接口芯片MAX202E9是GSM MODEM模塊Q2403，是一種功能齊全的GSM/GPRS900/1800雙波段手機(jī)模塊。具有如下功能
模塊尺寸58.3×32.2×3.9mm[TBC]、3.6伏電壓下ESGM/1800MHz無(wú)線電波段1瓦/2瓦發(fā)射功率、3伏SIM卡接口、實(shí)時(shí)日歷時(shí)鐘、電池充電、RF接口、音頻接口、UART接口、支持AT命令集、支持語(yǔ)音、傳真、GPRS、WAP數(shù)據(jù)通信。
10是交流電流互感器。
11是交流電壓互感器。
12是繼電器，輸出常開(kāi)觸點(diǎn)。
13是開(kāi)關(guān)量輸入。
14是從單片機(jī)87LPC764，內(nèi)有4K字節(jié)的控制程序。
15是+5V直流電源。16是接線端子。
具體實(shí)施方式
在圖2中，由主單片機(jī)P89C58 1、從單片機(jī)P87LPC76414、三相電能計(jì)量芯片ATT7022 2、半導(dǎo)體溫度傳感器DS1722 3、微處理器監(jiān)控芯片MAX813L 4、實(shí)時(shí)日歷時(shí)鐘芯片DS1302 5、串行存儲(chǔ)器AT24C512 6、光電耦合器TLP521-47、RS232接口芯片MAX202E 8、GSM手機(jī)模塊Q2403 9組成的控制電路A和交流電流互感器10、交流電壓互感器11、繼電器12、+5V直流電源15及接線端子16組成的輸入輸出電路B構(gòu)成，兩種電路之間通過(guò)插針相連，外部輸入輸出信號(hào)通過(guò)接線端子16引入。參見(jiàn)圖1，接線端子16與外部接線端子D連接，控制電路A及輸入輸出電路B置于不銹鋼隔熱箱體C內(nèi)。
主單片機(jī)1通過(guò)其管腳1、2、3、4分別與ATT7022 2的引腳35、36、37、38相連，主單片機(jī)1的2、3、4、5分別與DS1722 3的引腳2、3、5、6相連。MAX813L 4的復(fù)位輸出引腳7與主單片機(jī)1的復(fù)位輸入引腳9相連，MAX813L 4的引腳6與主單片機(jī)1的引腳6相連，AT24C512 6通過(guò)其I2C接口引腳5、6與主單片機(jī)1的兩個(gè)引腳7、8相連。主單片機(jī)1的24、25、26分別與實(shí)時(shí)日歷時(shí)鐘芯片DS1302 5的引腳5、6、7相連。
從單片機(jī)14的兩個(gè)引腳2、3與主單片機(jī)1的串行口引腳10、11相連，從單片機(jī)其串行口引腳11、12與MAX202(8)的引腳12、11相連，MAX202 8的引腳13、14通過(guò)九針串口插座與GSM MODEM 9的9針串行接口的管腳2、3相連。
電流互感器10電壓互感器11輸入端與A、B、C三相交流電流(0-5A)和交流電壓(0-300V)的輸入端相連，它們的輸出變換為0-1伏的交流小信號(hào)電壓分別與ATT7022(2)對(duì)應(yīng)模擬輸入端引腳3、4、6、7、9、10、13、14、16、17、19、20相連。
主單片機(jī)1的引腳21、22、23經(jīng)過(guò)三極管驅(qū)動(dòng)后與光電耦合器TLP521-4 7的輸入端引腳2、4、6相連，光電耦合器TLP521-4 7的輸出端引腳16、14、12經(jīng)三極管驅(qū)動(dòng)后與3路繼電器的線圈相連，3路繼電器12的常開(kāi)觸點(diǎn)與接線端子16相連，通過(guò)接線端子16與高低壓開(kāi)關(guān)的合閘、分閘及儲(chǔ)能線圈相連。開(kāi)關(guān)量輸入13也為光電隔離式，提供3路開(kāi)關(guān)量輸入端子通過(guò)接線端子16分別與高低壓開(kāi)關(guān)指示合閘、分閘、儲(chǔ)能動(dòng)作狀態(tài)的輔助觸點(diǎn)相連。
+5V直流電源15輸出+5V直流電壓分別與主單片機(jī)P89C58 1的引腳40、從單片機(jī)P87LPC764 14的引腳15、三相電能計(jì)量芯片ATT7022 2的引腳41、半導(dǎo)體溫度傳感器DS1722 3的引腳8、微處理器監(jiān)控芯片MAX813L 4的引腳2、實(shí)時(shí)日歷時(shí)鐘芯片DS1302 5的引腳8、串行存儲(chǔ)器AT24C5126的引腳8、RS232接口芯片MAX202E 8的引腳16、GSM MODEM模塊9的電源輸入端相連。
由主、從單片機(jī)、專用電能計(jì)量芯片、I2C串行存儲(chǔ)器、日歷時(shí)鐘芯片、半導(dǎo)體溫度傳感器、GSM MODEM模塊組成的控制電路和繼電器、交流電流互感器、交流電壓互感器、直流電源組成的輸入輸出電路制作成兩種印刷線路板，兩種線路板之間通過(guò)插針連接，外部輸入輸出信號(hào)通過(guò)接線端子引入。
本實(shí)用新型的工作過(guò)程本實(shí)用新型以主單片機(jī)為核心，完成電力參數(shù)采集及監(jiān)測(cè)、電能計(jì)量及存儲(chǔ)、開(kāi)關(guān)的合分閘及儲(chǔ)能操作、開(kāi)關(guān)狀態(tài)檢測(cè)、報(bào)警檢測(cè)；以單片機(jī)作為MODEM與主單片機(jī)通信的橋梁，完成與主單片機(jī)的串行通信及MODEM模塊的控制功能，從而在GSM網(wǎng)絡(luò)的支持下，以WAP數(shù)據(jù)通信方式實(shí)現(xiàn)電力參數(shù)采集、遠(yuǎn)程抄表；以短消息方式實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)合分閘、過(guò)壓、欠壓、過(guò)流、斷相等報(bào)警信息的監(jiān)測(cè)。
權(quán)利要求1.一種基于GSM網(wǎng)絡(luò)的電力計(jì)量控制終端，是由單片機(jī)以及專用電能計(jì)量芯片、I2C串行存儲(chǔ)器、日歷時(shí)鐘芯片、半導(dǎo)體溫度傳感器、GSM MODEM模塊、繼電器和交流電流互感器、交流電壓互感器、電源組成，其特征是采用主從單片機(jī)結(jié)構(gòu)，主單片機(jī)通過(guò)其I/O口與電能計(jì)量、日歷時(shí)鐘及半導(dǎo)體溫度傳感器、I2C串行存儲(chǔ)器、開(kāi)關(guān)量輸入狀態(tài)檢測(cè)、開(kāi)關(guān)量輸出控制電路相連，主單片機(jī)的串行口與從單片機(jī)的兩個(gè)I/O口相連；從單片機(jī)的兩個(gè)I/O口與主單片機(jī)的串行口相連，其串行口與GSM MODEM模塊的串行口通過(guò)RS232接口相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于GSM網(wǎng)絡(luò)的電力計(jì)量控制終端，其特征是所述的主、從單片機(jī)結(jié)構(gòu)的主單片機(jī)采用P89C58，從單片機(jī)采用P87LPC764。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于GSM網(wǎng)絡(luò)的電力計(jì)量控制終端，其特征是專用電能計(jì)量芯片采用ATT7022。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于GSM網(wǎng)絡(luò)的電力計(jì)量控制終端，其特征是GSM MODEM模塊采用Q2403，。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于GSM網(wǎng)絡(luò)的電力計(jì)量控制終端，其特征是日歷時(shí)鐘芯片采用DS1302。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于GSM網(wǎng)絡(luò)的電力計(jì)量控制終端，其特征是I2C串行存儲(chǔ)器采用AT24C512。
7.據(jù)權(quán)利要求1所述的基于GSM網(wǎng)絡(luò)的電力計(jì)量控制終端，其特征是半導(dǎo)體溫度傳感器采用DS1722。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于GSM網(wǎng)絡(luò)的電力計(jì)量控制終端，其特征是控制電路和輸入輸出電路制作成的兩種印刷線路板之間通過(guò)插針連接，外部輸入輸出信號(hào)通過(guò)接線端子引入。
專利摘要一種基于GSM網(wǎng)絡(luò)的用于10KV及以下三相電力系統(tǒng)的電力計(jì)量控制終端。由主、從單片機(jī)及其擴(kuò)展芯片構(gòu)成的控制電路和輸入輸出電路、不銹鋼隔熱箱體、外部接線端子組成。以主單片機(jī)為核心，完成電力參數(shù)采集及監(jiān)測(cè)、電能計(jì)量及存儲(chǔ)、開(kāi)關(guān)的合分閘及儲(chǔ)能操作、開(kāi)關(guān)狀態(tài)及報(bào)警檢測(cè)；以單片機(jī)作為MODEM與主單片機(jī)通信的橋梁，完成與主單片機(jī)的串行通信及MODEM模塊的控制功能，在GSM網(wǎng)絡(luò)的支持下，以WAP數(shù)據(jù)通信方式實(shí)現(xiàn)電力參數(shù)采集、遠(yuǎn)程抄表；以短消息方式實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)合分閘、過(guò)壓、欠壓、過(guò)流、斷相等報(bào)警信息的監(jiān)測(cè)。該終端可及時(shí)了解用戶的用電情況并可對(duì)線路損耗提供可靠依據(jù)，對(duì)于提高電力系統(tǒng)的自動(dòng)化水平具有重要的意義。
文檔編號(hào)H02J13/00GK2786855SQ20052002380
公開(kāi)日2006年6月7日 申請(qǐng)日期2005年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月8日
發(fā)明者高慶輝, 楊金泉, 趙玉海 申請(qǐng)人:高慶輝, 楊金泉, 趙玉海