CN110068790A - 一种基于户表识别和分级计算的电能表失准检测装置 - Google Patents
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Abstract
一种基于户表识别和分级计算的电能表失准检测装置，包括电气相连的主控单元、信息采集单元和通讯单元，所述主控单元用于传输操作指令以使所述实时检测装置进行相应的动作，所述信息采集单元用于采集、分析和计算电能表的实时数据，所述通讯单元用于建立通信以实现电能表数据的双向收发；所述信息采集单元包括信息采集芯片；基于硬件加速筛选和先进的计算算法，能够实现电能表的实时检测，结合GPS定位技术，快速找到失准电能表所在的台区和具***置，便于维修或更换，通过信息采集单元上的多个功能模块相互配合，对采集的信息进行收集和处理，满足用户的需求，对电能表进行快速GPS定位，具有安全高效、精准可靠的优点。
Description
技术领域：
本发明涉及一种基于户表识别和分级计算的电能表失准检测装置。
背景技术：
电能表是用来测量电能的仪表，又称电度表、火表、千瓦小时表，指测量各种电学量的仪表。
电能表的基本工作原理为：当把电能表接入被测电路时，电流线圈和电压线圈中就有交变电流流过，这两个交变电流分别在它们的铁芯中产生交变的磁通；交变磁通穿过铝盘，在铝盘中感应出涡流；涡流又在磁场中受到力的作用，从而使铝盘得到转矩而转动。负载消耗的功率越大，通过电流线圈的电流越大，铝盘中感应出的涡流也越大，使铝盘转动的力矩就越大。即转矩的大小跟负载消耗的功率成正比。功率越大，转矩也越大，铝盘转动也就越快。铝盘转动时，又受到永久磁铁产生的制动力矩的作用，制动力矩与主动力矩方向相反；制动力矩的大小与铝盘的转速成正比，铝盘转动得越快，制动力矩也越大。当主动力矩与制动力矩达到暂时平衡时，铝盘将匀速转动。负载所消耗的电能与铝盘的转数成正比。铝盘转动时，带动计数器，把所消耗的电能指示出来。
在现有的供电***中，由于电能表的数量以亿、十亿计，整体规模庞大，用电信息的采集负荷十分严重，除了要采集电量数据，还要采集电压、电流和曲线数据等一系列数据，采集和分析的难度巨大，整体考核精度不高，无法达到使用要求；同时，对电能表和台区的位置不能准确定位，当电能表出现失准时，会造成处理、轮换效率低下。
发明内容：
本发明实施例提供了一种基于户表识别和分级计算的电能表失准检测装置，结构设计合理，基于硬件加速筛选和先进的计算算法，能够实现电能表的实时检测，结合GPS定位技术，快速找到失准电能表所在的台区和具***置，便于维修或更换，解决了现有技术中存在的问题。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：
一种基于户表识别和分级计算的电能表失准检测装置，包括电气相连的主控单元、信息采集单元和通讯单元，所述主控单元用于传输操作指令以使所述实时检测装置进行相应的动作，所述信息采集单元用于采集、分析和计算电能表的实时数据，所述通讯单元用于建立通信以实现电能表数据的双向收发；所述信息采集单元包括信息采集芯片，在信息采集芯片上设有时钟模块，所述时钟模块用于生成实时时钟信息，在信息采集芯片上还设有计量模块，所述计量模块包括对外接口，接口上连接有电流互感器，所述计量模块用于检测用户电能表的进线电流并计算电能表的整体电能数据；在信息采集芯片上设有显示模块，所述显示模块用于显示检测装置的运行状态和通信状态；在信息采集芯片上设有载波模块，所述载波模块包括载波模块接口，所述载波模块接口用于接入宽带通信信号；在信息采集芯片上设有电源管理模块，所述电源管理模块用于产生供所述信息采集芯片使用的电压并能实现电路故障保护；在信息采集芯片上设有台区识别模块，所述台区识别模块用于接收台区识别信号以及相位信号。
所述通讯单元包括RS485通信模块和红外通信模块，所述RS485通信模块用于实现数据的双向收发，所述红外通信模块用于调试设备通信以实现参数设置、GPS位置信息导入的功能。
所述信息采集芯片的型号为ML610Q496。
所述时钟模块的型号为DS3231。
所述计量模块的型号为ATT7035，所述计量模块通过第二电阻连接+5V电源，所述计量模块通过二十二号引脚和二十三号引脚连接有第一晶振，在第一晶振上并联有第三电阻、第八电容和第九电容。
所述显示模块为LED灯显示模块，在显示模块上设有多种颜色的LED灯。
所述电源管理模块的型号为GWDXB_PW_SCH，在信息采集芯片上设有10个引脚，所述信息采集芯片的一号引脚和二号引脚之间设有相串联的可变电阻和第一电阻，所述信息采集芯片的五号引脚连接有相并联的第六电容和第七电容，所述信息采集芯片的七号引脚和八号引脚之间设有相并联的第四电容和第五电容，所述信息采集芯片的九号引脚和十号引脚之间设有相并联的第一电容、第二电容和第三电容。
所述载波模块为HPLC载波通信模块，所述载波模块的型号为TCC081E。
所述台区识别模块的型号为S8YCPU，所述台区识别模块通过十九号引脚和二十号引脚连接有第二晶振，在第二晶振上设有相并联的第四电阻、第十电容和第十一电容。
所述RS485通信模块包括通信芯片，所述通信芯片的型号为MAX485，所述通信芯片的八号引脚通过第十二电阻接地设置，所述通信芯片的八号引脚连接+5V电源，所述通信芯片的五号引脚接地设置，所述通信芯片的六号引脚通过第五电阻连接+5V电源，所述通信芯片的六号引脚和七号引脚之间设有相并联的第六电阻和第七电阻，在通信芯片的六号引脚和七号引脚之间设有晶闸管。
本发明采用上述结构，通过主控单元传输操作指令以使检测装置进行相应的动作，对电能表进行实时检测；通过信息采集单元采集、分析和计算电能表的实时数据，快速缺失准电能表所在的台区和具***置；通过通讯单元实现电表数据的双向收发，加快数据和信息传输的速率；通过信息采集单元上的多个功能模块相互配合，对采集的信息进行收集和处理，满足用户的需求，对电能表进行快速GPS定位，具有安全高效、精准可靠的优点。
附图说明：
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的信息采集单元的结构示意图。
图3为本发明的电源管理模块的电气原理图。
图4为本发明的计量模块的电气原理图。
图5为本发明的台区识别模块的电气原理图。
图6为本发明的RS485通信模块的电气原理图。
具体实施方式：
为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。
如图1-6中所示，一种基于户表识别和分级计算的电能表失准检测装置，包括电气相连的主控单元、信息采集单元和通讯单元，所述主控单元用于传输操作指令以使所述实时检测装置进行相应的动作，所述信息采集单元用于采集、分析和计算电能表的实时数据，所述通讯单元用于建立通信以实现电能表数据的双向收发；所述信息采集单元包括信息采集芯片，在信息采集芯片上设有时钟模块，所述时钟模块用于生成实时时钟信息，在信息采集芯片上还设有计量模块，所述计量模块包括对外接口，接口上连接有电流互感器，所述计量模块用于检测用户电能表的进线电流并计算电能表的整体电能数据；在信息采集芯片上设有显示模块，所述显示模块用于显示检测装置的运行状态和通信状态；在信息采集芯片上设有载波模块，所述载波模块包括载波模块接口，所述载波模块接口用于接入宽带通信信号；在信息采集芯片上设有电源管理模块，所述电源管理模块用于产生供所述信息采集芯片使用的电压并能实现电路故障保护；在信息采集芯片上设有台区识别模块，所述台区识别模块用于接收台区识别信号以及相位信号。
所述通讯单元包括RS485通信模块和红外通信模块，所述RS485通信模块用于实现数据的双向收发，所述红外通信模块用于调试设备通信以实现参数设置、GPS位置信息导入的功能。
所述信息采集芯片的型号为ML610Q496。
所述时钟模块的型号为DS3231。
所述计量模块的型号为ATT7035，所述计量模块通过第二电阻连接+5V电源，所述计量模块通过二十二号引脚和二十三号引脚连接有第一晶振，在第一晶振上并联有第三电阻、第八电容和第九电容。
所述显示模块为LED灯显示模块，在显示模块上设有多种颜色的LED灯。
所述电源管理模块的型号为GWDXB_PW_SCH，在信息采集芯片上设有10个引脚，所述信息采集芯片的一号引脚和二号引脚之间设有相串联的可变电阻和第一电阻，所述信息采集芯片的五号引脚连接有相并联的第六电容和第七电容，所述信息采集芯片的七号引脚和八号引脚之间设有相并联的第四电容和第五电容，所述信息采集芯片的九号引脚和十号引脚之间设有相并联的第一电容、第二电容和第三电容。
所述载波模块为HPLC载波通信模块，所述载波模块的型号为TCC081E。
所述台区识别模块的型号为S8YCPU，所述台区识别模块通过十九号引脚和二十号引脚连接有第二晶振，在第二晶振上设有相并联的第四电阻、第十电容和第十一电容。
所述RS485通信模块包括通信芯片，所述通信芯片的型号为MAX485，所述通信芯片的八号引脚通过第十二电阻接地设置，所述通信芯片的八号引脚连接+5V电源，所述通信芯片的五号引脚接地设置，所述通信芯片的六号引脚通过第五电阻连接+5V电源，所述通信芯片的六号引脚和七号引脚之间设有相并联的第六电阻和第七电阻，在通信芯片的六号引脚和七号引脚之间设有晶闸管。
使用时，在电能表的进线处安装有卡扣式的CT电流互感器，用于计量终端监测表箱电流、计量电量。打开互感器卡扣，直接卡入电力线即可；安装牢固，紧邻电表箱体安装，与电表箱平行垂直安装，配电箱内接线应整齐美观，安全可靠，管内导线引入箱时应理顺整齐，并沿箱体成束布置，就实现表箱的安装。安装完成后，需要通过以下步骤方式要实现对点能表失准的判别和展示：
首先通过工频畸变技术实现，台区与户表精准识别，为运行的电能表状态一对一精准比对奠定基础。内置基于工频通信(TWACS)的台区识别技术封装成专用芯片，采用电流脉冲法原理(工频畸变技术)和电力线载波信号法实现，确保台区和相位识别信号不跨台区，台区内点对点通信无死角，台区识别准确率优于99.99％；先由智能管理主终端发出带有台区标识，通过电力线上数据电流脉冲的方式，由于脉冲电流信号不会受共高压穿线、共地串线、共电缆沟串线等情况的干扰而传输到其他线路上，保证信号不会跨越台区，并且传输距离较远，使整个台区的电力线上无死角的都会接收到识别信号，可以准确可靠的识别台区中的所有用户和相位，不会发生误判；经过调制解调后以数据形式保存到装置的存储区域中，通过宽带载波读取各个装置的台区和相位标记，从而实现对台区内的台区和相位的识别，实现对档案信息的梳理；其次，通过高速全量采集电能表状态信息，对失压断流、开盖、编程等异常状态信息进行检测，通过对户表的数据进行全量,集合采集数据和事件等信息与置内置芯片筛选算法对上述异常加速筛选判别，初步判断因外力、环境等因素造成的电能表计量失准。再次，通过装置内部芯片内置线路损耗分级计算算法、电能表标准状态下计量值、理论线损及误差等级各类数据，通过对配变到表箱、表箱到表计的损耗比对，判断潜在计量失准表箱，再通过对潜在失准表箱内表计零火线电流、电压及日常运营状态、电量的进行观察记录，并不断与装置内置预设标准值的进行比对计算，来详细判断电能表计失准情况；最后，4.与装置载入的电能表计GIS地理位置信息结合，精准定位失准表计位置，提高现场处理、轮换效率。在本实时检测装置中，主要分为主控单元、信息采集单元和通讯单元，实现电能表数据的采集、分析、计算和传输；其中，时钟模块用来生成实时时钟信息，计量模块含有对外接口，接口接电流互感器，该单元用来检测用户表箱进线电流并计算表箱总体的电能数据，LED指示模块用来指示设备运行状态、通信状态，HPLC载波通信模块含有载波模块接口，载波模块接口用于接入宽带通信信号，该模块用于工频畸变信号采集和载波通信，电源管理模块用来产生采集单元内部使用的电压和实现电路故障保护功能，台区识别模块用来接收来自电力线的台区识别信号以及相位信号，RS485通信模块用来和用户侧电表通信以实现和电表数据双向收发，红外通信单元用来和调试设备通信以实现参数设置、GPS位置信息导入功能；本装置通过基础数据开展台区和硬件加速分析，实现关联判断，按照台区进行台区与户表的精准识别确定电能表状态一对一的判断前提、通过各种电能表状态事件信息和数据的全量采集，初步判定因外力、环境因素造成的电能表计量失准的表计初步筛选、通过内部芯片的内置线路损耗分级计算、电能表标准状态下计量值、理论线损及误差等级各类数据，进行详细对比判断，确定计量装置失准异常等指标统计，结合GPS地理信息内容，实现一张图表就可以看到全部失准电能表相关信息和失准状态指标，指导台区失准电能表治理工作。
上述具体实施方式不能作为对本发明保护范围的限制，对于本技术领域的技术人员来说，对本发明实施方式所做出的任何替代改进或变换均落在本发明的保护范围内。
本发明未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。
Claims (10)
1.一种基于户表识别和分级计算的电能表失准检测装置，其特征在于：包括电气相连的主控单元、信息采集单元和通讯单元，所述主控单元用于传输操作指令以使所述实时检测装置进行相应的动作，所述信息采集单元用于采集、分析和计算电能表的实时数据，所述通讯单元用于建立通信以实现电能表数据的双向收发；所述信息采集单元包括信息采集芯片，在信息采集芯片上设有时钟模块，所述时钟模块用于生成实时时钟信息，在信息采集芯片上还设有计量模块，所述计量模块包括对外接口，接口上连接有电流互感器，所述计量模块用于检测用户电能表的进线电流并计算电能表的整体电能数据；在信息采集芯片上设有显示模块，所述显示模块用于显示检测装置的运行状态和通信状态；在信息采集芯片上设有载波模块，所述载波模块包括载波模块接口，所述载波模块接口用于接入宽带通信信号；在信息采集芯片上设有电源管理模块，所述电源管理模块用于产生供所述信息采集芯片使用的电压并能实现电路故障保护；在信息采集芯片上设有台区识别模块，所述台区识别模块用于接收台区识别信号以及相位信号。
2.根据权利严要求1所述的装置，其特征在于：所述通讯单元包括RS485通信模块和红外通信模块，所述RS485通信模块用于实现数据的双向收发，所述红外通信模块用于调试设备通信以实现参数设置、GPS位置信息导入的功能。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述信息采集芯片的型号为ML610Q496。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述时钟模块的型号为DS3231。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述计量模块的型号为ATT7035，所述计量模块通过第二电阻连接+5V电源，所述计量模块通过二十二号引脚和二十三号引脚连接有第一晶振，在第一晶振上并联有第三电阻、第八电容和第九电容。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述显示模块为LED灯显示模块，在显示模块上设有多种颜色的LED灯。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述电源管理模块的型号为GWDXB_PW_SCH，在信息采集芯片上设有10个引脚，所述信息采集芯片的一号引脚和二号引脚之间设有相串联的可变电阻和第一电阻，所述信息采集芯片的五号引脚连接有相并联的第六电容和第七电容，所述信息采集芯片的七号引脚和八号引脚之间设有相并联的第四电容和第五电容，所述信息采集芯片的九号引脚和十号引脚之间设有相并联的第一电容、第二电容和第三电容。
8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述载波模块为HPLC载波通信模块，所述载波模块的型号为TCC081E。
9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述台区识别模块的型号为S8YCPU，所述台区识别模块通过十九号引脚和二十号引脚连接有第二晶振，在第二晶振上设有相并联的第四电阻、第十电容和第十一电容。
10.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述RS485通信模块包括通信芯片，所述通信芯片的型号为MAX485，所述通信芯片的八号引脚通过第十二电阻接地设置，所述通信芯片的八号引脚连接+5V电源，所述通信芯片的五号引脚接地设置，所述通信芯片的六号引脚通过第五电阻连接+5V电源，所述通信芯片的六号引脚和七号引脚之间设有相并联的第六电阻和第七电阻，在通信芯片的六号引脚和七号引脚之间设有晶闸管。
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