一種模塊化可拆卸的智能用電終端的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種模塊化可拆卸的智能用電終端，包括：機柜以及可拆卸的設(shè)于機柜內(nèi)的模塊化的至少一個采集單元、微控制器、通信單元、控制單元以及接線單元。其中，采集單元，用于采集外界設(shè)備的交流模擬量發(fā)送至微控制器；控制單元，用于采集所述外界設(shè)備的直流模擬量信號發(fā)送至微控制器，并根據(jù)微控制器發(fā)送的控制命令執(zhí)行跳合閘操作和/或報警輸出；微控制器，用于接收并根據(jù)交流模擬量和/或直流模擬量信號生成控制命令后發(fā)送至控制單元；通信單元，用于實現(xiàn)采集單元和微控制器之間的數(shù)據(jù)傳輸并實現(xiàn)控制單元與微控制器之間的數(shù)據(jù)傳輸；接線單元，用于形成統(tǒng)一的對外接口，采集單元和控制單元通過對外接口與外界設(shè)備進行數(shù)據(jù)通信。
【專利說明】—種模塊化可拆卸的智能用電終端

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于電力領(lǐng)域，尤其涉及一種集成有多個模塊化可拆卸單元的智能用電終端。

【背景技術(shù)】
[0002]降低工礦企業(yè)、基建和商業(yè)大樓的能源消耗，實現(xiàn)節(jié)能，節(jié)電，經(jīng)濟運行已成為企業(yè)經(jīng)理和管理人員的熱門話題。采用節(jié)能產(chǎn)品，用信息化和透明化技術(shù)管理配電系統(tǒng)是技術(shù)發(fā)展的必然。用電量越來越大，合理利用電能才能有效的節(jié)約資源。只有對電能質(zhì)量進行有效地監(jiān)測才會對問題的產(chǎn)生和影響有清楚的認(rèn)識，這樣才能為電能質(zhì)量的改善、供用電雙方的協(xié)調(diào)和供用電市場的規(guī)范提供真實依據(jù)，以便采取有效的解決措施，合理利用資源。
[0003]但現(xiàn)有的智能用電終端設(shè)備基本都采用分散式安裝設(shè)計，通過連接電纜直接連接。這樣就造成了設(shè)備安裝不集中，線路連接復(fù)雜且后續(xù)檢修難的問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，本實用新型的目的在于，提供一種模塊化可拆卸的智能用電終端，以解決現(xiàn)有的智能用電終端設(shè)備分散安裝，造成線路連接復(fù)雜，后續(xù)檢修難的問題。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型實施例提供了一種模塊化可拆卸的智能用電終端，包括:
[0006]機柜、至少一個采集單元、微控制器、通信單元、控制單元以及接線單元；所述采集單元、微控制器、通信單元、控制單元以及接線單元均為模塊化的結(jié)構(gòu)且均可拆卸的設(shè)于所述機柜中；其中，
[0007]所述采集單元，用于采集外界設(shè)備的交流模擬量發(fā)送至所述微控制器；
[0008]所述控制單元，用于采集所述外界設(shè)備的直流模擬量信號發(fā)送至所述微控制器，并根據(jù)所述微控制器發(fā)送的控制命令執(zhí)行跳合閘操作和/或報警輸出；
[0009]所述微控制器，用于接收并根據(jù)所述采集單元發(fā)送的交流模擬量和/或所述控制單元發(fā)送的直流模擬量信號生成所述控制命令后發(fā)送至所述控制單元；
[0010]所述通信單元，用于實現(xiàn)所述采集單元和所述微控制器之間的數(shù)據(jù)傳輸并實現(xiàn)所述控制單元與所述微控制器之間的數(shù)據(jù)傳輸；
[0011 ] 所述接線單元，用于形成統(tǒng)一的對外接口，所述采集單元和所述控制單元通過所述對外接口與所述外界設(shè)備進行數(shù)據(jù)通信。
[0012]優(yōu)選的，所述采集單元、微控制器、通信單元、控制單元以及接線單元通過推拉式的方式設(shè)于所述機柜中。
[0013]優(yōu)選的，所述機柜包括多個抽屜單元，所述采集單元、微控制器、通信單元、控制單元以及接線單元分別設(shè)于所述機柜的不同抽屜單元中。
[0014]優(yōu)選的，所述微控制器，還用于顯示所獲得的數(shù)據(jù)。
[0015]優(yōu)選的，所述采集單元為電能監(jiān)測儀，用于采集三相電壓和三相電流信號，根據(jù)三相電壓和三相電流信號計算出三相電壓有效值、三相電流有效值、三相有功功率、三相無功功率、三相有功電量、三相無功電量、三相電壓高次諧波含有率、三相電流高次諧波含有率中的至少一項。
[0016]優(yōu)選的，所述電能監(jiān)測儀為N個，控制單元具有N路跳合閘信號輸出、N路直流模擬量測量信號輸入、N路遙信信號輸入以及N路報警信號輸出，所述N大于I。
[0017]優(yōu)選的，所述通信單元包括一交換機、一通信服務(wù)器和一串口服務(wù)器；
[0018]所述交換機具有至少五個網(wǎng)口，所述通信服務(wù)器具有至少一個網(wǎng)口和至少兩個RS485接口，所述電能監(jiān)測儀具有至少兩個RS485接口，所述串口服務(wù)器具有至少一個網(wǎng)口和至少一個RS-485接口 ；所述微控制器具有至少兩個網(wǎng)口，所述控制單元具有至少兩個RS485 接口 ；
[0019]其中，所述交換機的三個網(wǎng)口分別與所述通信服務(wù)器、所述串口服務(wù)器以及遠(yuǎn)程服務(wù)器的路由器的網(wǎng)口相連，另兩個網(wǎng)口與所述微控制器的網(wǎng)口相連；
[0020]所述通信服務(wù)器的RS485接口分別與多個電能監(jiān)測儀的一個RS485接口相連，所述串口服務(wù)器的RS485接口與所述控制單元的一個RS485接口相連，所述電能監(jiān)測儀的另一個RS485接口與所述控制單元的另一個RS485接口相連。
[0021]優(yōu)選的，所述終端還包括用于連接各所述單元的重載連接器。
[0022]優(yōu)選的，所述微控制器、通信單元、采集單元、控制單元以及接線單元按照從上而下的順序設(shè)置在所述機柜中。
[0023]優(yōu)選的，所述機柜的底部設(shè)有底部接線孔。
[0024]有益效果:
[0025]本實用新型通過將至少一個采集單元、微控制器、通信單元、采集單元以及控制單元等各模塊化的結(jié)構(gòu)通過可拆卸的方式安裝在一個機柜中；實現(xiàn)了集中安裝，方便了模塊之間的布線，且后續(xù)檢修也容易進行。另外可拆卸的模塊化安裝方式也使得后續(xù)可以根據(jù)需要拆卸已經(jīng)安裝的模塊并設(shè)置連接其他模塊。且集中安裝在機柜中，也方便了運輸。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0027]圖1是本實用新型實施例中的智能終端結(jié)構(gòu)正視圖；
[0028]圖2是本實用新型圖1中接線單元的一組對外接口的放大圖；
[0029]圖3是本實用新型實施例中的智能終端結(jié)構(gòu)側(cè)視圖。

【具體實施方式】
[0030]為使本實用新型實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0031]本實用新型實施例提供了一種模塊化可拆卸的智能用電終端，用于實現(xiàn)對外界用電設(shè)備的監(jiān)測、控制。
[0032]圖1為本申請實施例的一種具體的模塊化可拆卸的智能用電終端的結(jié)構(gòu)，包括機柜10、至少一個采集單元13、微控制器11、通信單元12、控制單元14以及接線單元15。其中采集單元13、微控制器11、通信單元12、控制單元14以及接線單元15均為模塊化的結(jié)構(gòu)且均可拆卸的設(shè)于機柜10中。
[0033]其中，采集單元13，用于采集外界設(shè)備的交流模擬量發(fā)送至微控制器11 ；
[0034]控制單元14，用于采集外界設(shè)備的直流模擬量信號發(fā)送至微控制器11，并根據(jù)微控制器11發(fā)送的控制命令執(zhí)行跳合閘操作和/或報警輸出；本申請中，控制單元14還具有遙信功能。
[0035]微控制器11，用于接收并根據(jù)采集單元13發(fā)送的交流模擬量和/或控制單元14發(fā)送的直流模擬量信號生成控制命令后發(fā)送至所述控制單元14。
[0036]通信單元12，用于實現(xiàn)采集單元13和微控制器11之間的數(shù)據(jù)傳輸并實現(xiàn)控制單元14與微控制器11之間的數(shù)據(jù)傳輸；
[0037]接線單元15，用于形成統(tǒng)一的對外接口，采集單元13和控制單元14通過對外接口與外界設(shè)備進行數(shù)據(jù)通信。
[0038]為方便安裝，上述采集單元13、微控制器11、通信單元12、控制單元14以及接線單元15通過推拉式的方式安裝在機柜中10。為方便推拉，本申請可以在機柜中設(shè)置用于支撐并引導(dǎo)各單元推拉的支撐板。
[0039]具體的，機柜10設(shè)有多個抽屜單元，上述采集單元13、微控制器11、通信單元12、控制單元14以及接線單元15分別設(shè)于抽屜單元中。其在機柜10中的設(shè)置順序自上而下依次為微控制器11、通信單元12、采集單元13、控制單元14以及接線單元15。
[0040]如圖1所示，微控制器11還具有顯示屏，用于顯示獲取的數(shù)據(jù)。
[0041]圖2為圖1中接線單元15的對外接口的放大圖，其包括外部信號線21和接線端子22。接線端子22可采用導(dǎo)軌接線端子，每一組有21個端子(101-121):其中包含了交流模擬量輸入信號；控制輸出信號；報警輸出信號；遙信輸入信號；溫度輸入信號；直流模擬量輸入信號。
[0042]本新型具體實施例中，機柜10設(shè)有可開啟的前門、后門和兩個相對的側(cè)門。如圖1所示，為機柜打開前門后的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為機柜打開一個側(cè)門(左側(cè)門)后的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。從圖3中可以看到微控制器11的電源總開關(guān)111、其顯示屏的電源開關(guān)112、微控制器11的對外USB接口 113、通信單元12的電源開關(guān)122、通信單元12的對外以太網(wǎng)接口 121以及控制單元14的電源開關(guān)141。
[0043]基于上述設(shè)置，操作人員打開前門即可看到各單元的控制面板及顯示屏，打開側(cè)門即可對各單元的電源開關(guān)等進行操作。
[0044]本申請中采集單元具體為電能監(jiān)測儀，用于采集外界設(shè)備的交流模擬量以及溫度。
[0045]該接線單元用于通過自身對外接口將電能監(jiān)測儀的交流模擬量輸入信號以及溫度測量輸入信號傳輸至所述外界設(shè)備。
[0046]上述采集單元具體的可以為電能監(jiān)測儀，其交流模擬量具體可以為三相電壓和三相電流信號，或者電能監(jiān)測儀可以根據(jù)三相電壓和三相電流信號計算出三相電壓有效值、三相電流有效值、三相有功功率、三相無功功率、三相有功電量、三相無功電量、三相電壓高次諧波含有率、三相電流高次諧波含有率中的至少一項后將計算結(jié)果發(fā)送至微控制器。
[0047]當(dāng)終端內(nèi)集成6個電能監(jiān)測儀時，終端I內(nèi)共有6路交流模擬量輸入信號以及6路溫度測量輸入信號，此時接線單元需要設(shè)置6個對外接口。本申請中即設(shè)置了 6個對外接口，且每個對外接口有21個接線端子。為方便安裝，該接線端子采用導(dǎo)軌式的安裝方式。
[0048]優(yōu)選的，對外接口具有電壓接線端子和電流接線端子，并具有電壓接線端子斷路、電流接線端子短路的特點。
[0049]上述直流模擬量信號具體可以為粉塵濃度信號?？刂茊卧唧w的可以與外界的傳感器連接以獲取該信號并發(fā)送至微控制器，以便微控制器結(jié)合該信號生成相應(yīng)的控制，命令發(fā)送至控制單元，如輸出跳閘指令等。
[0050]控制單元主要負(fù)責(zé)執(zhí)行跳、合閘控制、報警輸出和直流模擬量采集以及遙信信號輸入。對應(yīng)上述實施例中的6臺電能監(jiān)測儀所采集的回路，控制單元包含6路控制輸出，6路報警輸出、6路遙信輸入和6路直流模擬量輸入。其中，控制輸出常開、常閉節(jié)點均引出，方便現(xiàn)場根據(jù)情況使用，控制單元根據(jù)控制命令，對終端所外接的設(shè)備實施跳閘或報警輸出，觸點容量大于AC250V/10A。
[0051]通信單元用來實現(xiàn)終端內(nèi)微控制器與采集單元、控制單元的實時、高密度本地數(shù)據(jù)交互及通信維護及遠(yuǎn)程服務(wù)器與本地微控制器、采集單元的數(shù)據(jù)通信交互。
[0052]通信單元主要包括一交換機、一通信服務(wù)器和一串口服務(wù)器。
[0053]其中交換機具有至少五個網(wǎng)口，通信服務(wù)器具有至少一個網(wǎng)口和至少兩個RS485接口，電能監(jiān)測儀具有至少兩個RS485接口，串口服務(wù)器具有至少一個網(wǎng)口和至少一個RS-485接口 ；微控制器具有至少兩個網(wǎng)口，控制單元具有至少兩個RS485接口。
[0054]交換機的三個網(wǎng)口分別與通信服務(wù)器、串口服務(wù)器以及遠(yuǎn)程服務(wù)器的路由器的網(wǎng)口相連，另兩個網(wǎng)口與微控制器的網(wǎng)口相連；
[0055]通信服務(wù)器的RS485接口分別與多個電能監(jiān)測儀的一個RS485接口相連，串口服務(wù)器的RS485接口與控制單元的一個RS485接口相連，電能監(jiān)測儀的另一個RS485接口與控制單元的另一個RS485接口相連。
[0056]據(jù)此，通信服務(wù)器，用于將控制單元以及采集單元的一個RS485接口轉(zhuǎn)換為網(wǎng)絡(luò)接口并連接至微控制器的一網(wǎng)口。
[0057]串口服務(wù)器，用于將控制單元以及采集單元的另一 RS485接口轉(zhuǎn)換為網(wǎng)絡(luò)接口并連接至遠(yuǎn)程服務(wù)器；微控制器通過另一網(wǎng)口連接至遠(yuǎn)程服務(wù)器。
[0058]控制單元的第三個RS485接口為預(yù)留接口，用于后續(xù)進行擴展。
[0059]由于通信轉(zhuǎn)換器具有多個RS-485 口，每個RS-485 口只負(fù)幾臺電能監(jiān)測儀的數(shù)據(jù)通信，而不是和終端內(nèi)所有的電能監(jiān)測儀進行通信，所以可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的高速傳輸。且每臺電能監(jiān)測儀通過2個RS-485 口分別完成當(dāng)?shù)財?shù)據(jù)通信和遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通信，一來可以實現(xiàn)當(dāng)?shù)財?shù)據(jù)的高速傳輸和實時顯示，二來可以實現(xiàn)當(dāng)?shù)財?shù)據(jù)通信和遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通信互不干擾?？刂茊卧簿哂?個RS-485接口，其中一個接口通過通信轉(zhuǎn)換器與控制單元相連，接收來自微控制器的控制命令，并將遙信數(shù)據(jù)傳遞給微控制器，另一個接口通過串口服務(wù)器與遠(yuǎn)程服務(wù)器進行遠(yuǎn)程通信，可以實現(xiàn)遙控和遙信的功能。
[0060]本申請中，機柜中還設(shè)有用于連接各單元的重載連接器，以實現(xiàn)單元之間的數(shù)據(jù)傳輸，該連接器具有即插即用的好處，方便直接的拆裝。
[0061]為方便與外部設(shè)備之間的接線，本申請還在機柜的底部設(shè)有底部接線孔，將外部進線沿機柜邊緣延伸至該底部接線孔以進行連線。
[0062]另外，上述終端內(nèi)的各單元可以根據(jù)現(xiàn)場安裝位置需要調(diào)整接線方向，各單元的接線方向可以調(diào)整到后面及兩個側(cè)面，方便現(xiàn)場的安裝與維護。
[0063]以上僅是本實用新型的優(yōu)選實施例，應(yīng)當(dāng)指出，對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本實用新型保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種模塊化可拆卸的智能用電終端，其特征在于，所述智能用電終端包括: 機柜、至少一個采集單元、微控制器、通信單元、控制單元以及接線單元；所述采集單元、微控制器、通信單元、控制單元以及接線單元均為模塊化的結(jié)構(gòu)且均可拆卸的設(shè)于所述機柜中；其中， 所述采集單元，用于采集外界設(shè)備的交流模擬量發(fā)送至所述微控制器； 所述控制單元，用于采集所述外界設(shè)備的直流模擬量信號發(fā)送至所述微控制器，并根據(jù)所述微控制器發(fā)送的控制命令執(zhí)行跳合閘操作和/或報警輸出； 所述微控制器，用于接收并根據(jù)所述采集單元發(fā)送的交流模擬量和/或所述控制單元發(fā)送的直流模擬量信號生成所述控制命令后發(fā)送至所述控制單元； 所述通信單元，用于實現(xiàn)所述采集單元和所述微控制器之間的數(shù)據(jù)傳輸并實現(xiàn)所述控制單元與所述微控制器之間的數(shù)據(jù)傳輸； 所述接線單元，用于形成統(tǒng)一的對外接口，所述采集單元和所述控制單元通過所述對外接口與所述外界設(shè)備進行數(shù)據(jù)通信。
2.如權(quán)利要求1所述的模塊化可拆卸的智能用電終端，其特征在于，所述采集單元、微控制器、通信單元、控制單元以及接線單元通過推拉式的方式設(shè)于所述機柜中。
3.如權(quán)利要求2所述的模塊化可拆卸的智能用電終端，其特征在于，所述機柜包括多個抽屜單元，所述采集單元、微控制器、通信單元、控制單元以及接線單元分別設(shè)于所述機柜的不同抽屜單元中。
4.如權(quán)利要求1所述的模塊化可拆卸的智能用電終端，其特征在于，所述微控制器，還用于顯示所獲得的數(shù)據(jù)。
5.如權(quán)利要求1-4中的任一項所述的模塊化可拆卸的智能用電終端，其特征在于，所述采集單元為電能監(jiān)測儀，用于采集三相電壓和三相電流信號，根據(jù)三相電壓和三相電流信號計算出三相電壓有效值、三相電流有效值、三相有功功率、三相無功功率、三相有功電量、三相無功電量、三相電壓高次諧波含有率、三相電流高次諧波含有率中的至少一項。
6.如權(quán)利要求5所述的模塊化可拆卸的智能用電終端，其特征在于，所述電能監(jiān)測儀為N個，所述控制單元具有N路跳合閘信號輸出、N路直流模擬量測量信號輸入、N路遙信信號輸入以及N路報警信號輸出，所述N大于1。
7.如權(quán)利要求1-4中的任一項所述的模塊化可拆卸的智能用電終端，其特征在于，所述通信單元包括一交換機、一通信服務(wù)器和一串口服務(wù)器； 所述交換機具有至少五個網(wǎng)口，所述通信服務(wù)器具有至少一個網(wǎng)口和至少兩個RS485接口，所述電能監(jiān)測儀具有至少兩個RS485接口，所述串口服務(wù)器具有至少一個網(wǎng)口和至少一個RS-485接口 ；所述微控制器具有至少兩個網(wǎng)口，所述控制單元具有至少兩個RS485接口 ； 其中，所述交換機的三個網(wǎng)口分別與所述通信服務(wù)器、所述串口服務(wù)器以及遠(yuǎn)程服務(wù)器的路由器的網(wǎng)口相連，另兩個網(wǎng)口與所述微控制器的網(wǎng)口相連； 所述通信服務(wù)器的RS485接口分別與多個電能監(jiān)測儀的一個RS485接口相連，所述串口服務(wù)器的RS485接口與所述控制單元的一個RS485接口相連，所述電能監(jiān)測儀的另一個RS485接口與所述控制單元的另一個RS485接口相連。
8.如權(quán)利要求7所述的模塊化可拆卸的智能用電終端，其特征在于，所述終端還包括用于連接各所述單元的重載連接器。
9.如權(quán)利要求7所述的模塊化可拆卸的智能用電終端，其特征在于，所述微控制器、通信單元、采集單元、控制單元以及接線單元按照從上而下的順序設(shè)置在所述機柜中。
10.如權(quán)利要求7所述的模塊化可拆卸的智能用電終端，其特征在于，所述機柜的底部設(shè)有底部接線孔。
【文檔編號】H02J13/00GK204046279SQ201420553517
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月24日
【發(fā)明者】秦建榮, 魯春生, 劉衛(wèi)東, 沈瑞強, 王世輝 申請人:蘇州太谷電力股份有限公司