CN110165780A - 用于低压侧电网的电参量监控装置、监控终端 - Google Patents

用于低压侧电网的电参量监控装置、监控终端 Download PDF

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仝杰
张明皓
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Abstract

本发明公开了用于低压侧电网的电参量监控装置，该采集终端具有小型化、低功耗、感控一体、易于安装调试的特点，具有远程管理、配置***、版本升级功能，同时具备方便部署、快速安装、即插即用、自适应接入等特点，可有效解决实现对企业用能情况实现精准测量，而且可基于远方采集的多种远程通讯方式采集，实现终端的远程升级，提高可靠性，减少出错率的问题。

Description

用于低压侧电网的电参量监控装置、监控终端
技术领域
本发明属于电子信息技术领域，具体涉及一种用于低压侧电网的电参量监控装置、监控终端。
背景技术
目前，电力行业主流的电力能效采集终端采用了国网标准的电能表，通过GPRS/CDMA等无线传输方式来实现终端与远方后台的连接，使得远方后台能够获取现场终端所采集的电力能效数据。随着能源消费的增加，清洁能源、分布式能源和需求侧响应的进入能源消费的领域。市场上出现了各种各样的采集终端，功能日益丰富。在不增加额外成本的前提下，为应对用户的突发性要求，扩充终端的需求功能，以及能最大限度的降低采集终端的后期维护成本，使终端实现稳定可靠的远程升级功能。因此，需要研制一种小型化、低功耗、感控一体化、易于安装调试的监控终端。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
为此，本发明的第一个目的在于提出一种用于低压侧电网的电参量监控装置，有效解决实现对企业用能情况实现精准测量，而且可基于远方采集的多种远程通讯方式采集，实现终端的远程升级，提高可靠性，减少出错率的问题。
为达到上述目的，本发明第一方面实施例提出的一种用于低压侧电网的电参量监控装置，所述电参量监控装置包括：控制单元、采集单元、存储单元、通讯单元。
所述采集单元，包括电压采集单元、电流采集单元，用于采集电压、电流信号，并根据所述电压、电流信号生成电参量参数，接收控制指令，并将所述电参量参数传输到所述控制单元。
所述控制单元，用于接收所述采集单元的所述电参量参数，根据所述电参量参数生成控制脉冲信号，根据所述控制脉冲信号生成控制指令。
所述存储单元，用于存储所述采集单元的所述电参量参数、所述控制单元的所述控制指令。
所述通信单元，包括RS485接口、微功率无线模块、PLC通信模块、蓝牙，用于完成所述采集单元、所述控制单元、所述存储单元之间的数据通信，以及所述采集单元与其他网关之间的数据通信。
所述蓝牙，用于实现其他设备终端对所述采集单元的访问接入、查看所述电参量参数，以及修改与所述电参量参数相关的其他数据。
所述所述采集单元、所述控制单元、所述存储单元、所述通信单元电连接。
根据本发明的一个实施例，所述电压采集单元采集通过电压互感器采集电压信号，所述电流采集单元通过电流互感器采集电流信号。
根据本发明的一个实施例，所述控制单元与所述采集单元的数据传输通过串行数据接口方式，所述控制单元与所述存储单元的数据传输通过并行数据接口方式。
根据本发明的一个实施例，所述电参量参数包括：三相或/和单相的相电压、三相或/和单相的相电流数据、频率、三相或/和单相的有功功率数据、三相或/和单相的无功功率数据、功率因数、三相或/和单相的有功总电能数据、无功总电能数据、三相或/和单相的四象限无功总电能数据。
根据本发明的一个实施例，所述采集单元通过主动数据上传方式将所述电参量参数上传至所述控制单元，或者所述控制单元通过轮询方式接收所述电参量参数。
本发明第二方面实施例提出的一种监控终端，所述监控终端包括：壳体、接线端子单元、天线、状态指示灯单元、电参量监控装置，所述电参量监控装置为以上所述的电参量监控装置。
根据本发明的一个实施例，所述壳体内表面涂覆电磁屏蔽层。
根据本发明的一个实施例，所述接线端子单元包括：电压接线端子、电流接线端子，所述电压接线端子为4个，所述电流接线端子为6个。
根据本发明的一个实施例，所述状态指示灯单元包括：电源指示灯、正常运行指示灯、通信传输指示灯、通信方式指示灯单元，所述通信方式指示灯单元包括载波通信指示灯、无线通信指示灯、485接口指示灯。
根据本发明的一个实施例，所述壳体为立方体，所述壳体的长度尺寸范围为80毫米至120毫米，所述壳体的宽度尺寸范围为50毫米至70毫米，所述壳体的高度尺寸范围为50毫米至80毫米。
本发明达到的技术效果：具有小型化、低功耗、感控一体、易于安装调试的特点，具有远程管理、配置***、版本升级功能，同时具备方便部署、快速安装、即插即用、自适应接入等特点，可有效解决实现对企业用能情况实现精准测量，而且可基于远方采集的多种远程通讯方式采集，实现终端的远程升级，提高数据采集的可靠性，减少出错率的问题。
附图说明
通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：
图1是根据本发明实施例一公开的用于低压侧电网的电参量监控装置方框图。
附图说明：100-电参量监控装置、控制单元、103-采集单元、105-存储单元、107-通讯单元。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、***、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明。
实施例一：
图1为本发明公开的用于低压侧电网的电参量监控装置，包括：控制单元、采集单元、存储单元、通讯单元。
所述采集单元，包括电压采集单元、电流采集单元，用于采集电压、电流信号，并根据所述电压、电流信号生成电参量参数，接收控制指令，并将所述电参量参数传输到所述控制单元。
所述控制单元，用于接收所述采集单元的所述电参量参数，根据所述电参量参数生成控制脉冲信号，根据所述控制脉冲信号生成控制指令。
所述存储单元，用于存储所述采集单元的所述电参量参数、所述控制单元的所述控制指令。
所述通信单元，包括RS485接口、微功率无线模块、PLC通信模块、蓝牙，用于完成所述采集单元、所述控制单元、所述存储单元之间的数据通信，以及所述采集单元与其他网关之间的数据通信。所述蓝牙，用于实现其他设备终端对所述采集单元的访问接入、查看所述电参量参数，以及修改与所述电参量参数相关的其他数据。
所述所述采集单元、所述控制单元、所述存储单元、所述通信单元电连接。
根据本发明的一个实施例，所述电压采集单元采集通过电压互感器采集电压信号，所述电流采集单元通过电流互感器采集电流信号。
根据本发明的一个实施例，所述控制单元与所述采集单元的数据传输通过串行数据接口方式，所述控制单元与所述存储单元的数据传输通过并行数据接口方式。
根据本发明的一个实施例，所述电参量参数包括：三相或/和单相的相电压、三相或/和单相的相电流数据、频率、三相或/和单相的有功功率数据、三相或/和单相的无功功率数据、功率因数、三相或/和单相的有功总电能数据、无功总电能数据、三相或/和单相的四象限无功总电能数据。
根据本发明的一个实施例，所述采集单元通过主动数据上传方式将所述电参量参数上传至所述控制单元，或者所述控制单元通过轮询方式接收所述电参量参数。
本发明第二方面实施例提出的一种监控终端，所述监控终端包括：壳体、接线端子单元、天线、状态指示灯单元、电参量监控装置，所述电参量监控装置为以上所述的电参量监控装置。
根据本发明的一个实施例，所述壳体内表面涂覆电磁屏蔽层。
根据本发明的一个实施例，所述接线端子单元包括：电压接线端子、电流接线端子，所述电压接线端子为4个，所述电流接线端子为6个。
根据本发明的一个实施例，所述状态指示灯单元包括：电源指示灯、正常运行指示灯、通信传输指示灯、通信方式指示灯单元，所述通信方式指示灯单元包括载波通信指示灯、无线通信指示灯、485接口指示灯。
根据本发明的一个实施例，所述壳体为立方体，所述壳体的长度尺寸范围为80毫米至120毫米，所述壳体的宽度尺寸范围为50毫米至70毫米，所述壳体的高度尺寸范围为50毫米至80毫米。
本发明达到的技术效果：具有小型化、低功耗、感控一体、易于安装调试的特点，具有远程管理、配置***、版本升级功能，同时具备方便部署、快速安装、即插即用、自适应接入等特点，可有效解决实现对企业用能情况实现精准测量，而且可基于远方采集的多种远程通讯方式采集，实现终端的远程升级，提高数据采集的可靠性，减少出错率的问题。
实施例二：
一种小型化、低功耗、感控一体化、易于安装调试的监控终端，包括CPU、电能采集模块、存储器、通讯模块和控制单元，其特征在于，CPU分别与采集模块、存储器、通讯模块、控制单元、蓝牙通过接口连接在一起，采集模块通过电压互感器或者直接连接在电压线路上，通过电流互感器连接在电流线路上。
在该电路中，通信模块分为两种通信方式：远程通信和本地通信。在采集终端需要直接连接主站时通过GPRS/4G无线公网或以太网连接；在采集终端连接本地智能网关时通过485总线/载波/zigbee/Lora/微功率无线模块等有线方式或无线通信方式接入本地接入网关。蓝牙作为本地配置的通信通道，实现采集终端的网络接入，采集参数基本配置等。
通信单元支持新型的无线通信模块、载波通信模块。采集终端***根据配置的通信模块类型建立自适应的通信方式。
控制单元是业务功能单元，输出控制脉冲信号。采集终端接收来自主站或智能网关的执行命令或者控制策略，结合采集的用能数据在控制单元形成控制脉冲信号，对设备的控制器进行输入控制。
采集模块采集三相电压信号和三相电流信号，经过计算后得到电气量参数：相(线)电压、电流、频率、三相(单相)有/无功功率、功率因数、三相(单相)有/无功总电能、三相(单相)四象限无功总电能、当前需量六类数据项,数据将传输到CPU处理单元并存储在存储单元。
上述的采集***的硬件电路放置在一个精简结构的封装单元中。封装单元包括：外壳、与电压互感器和电流互感器连接的接线端子、与无线模块连接的天线端口、状态指示灯。采集***的模块全部放置在外壳中，外壳为多聚合物材料，具有好的机械性能、热稳定性、阻燃性能。外壳内部涂覆有电磁屏蔽层。电压接线端子共有4个，接入三相电压、中性线。电流接线端子6个，接入三相电流互感器的连接线。提供485接口1组，连接无线模块的天线接口一个。状态指示灯至少包括电源指示灯、正常运行指示灯、通信传输指示灯、通信方式指示灯(载波、无线、485)。
在采集终端加电后，***从CPU的flash中取出预置的唯一产品ID号作为标识。在***正常工作后，完成***的初级配置。采集终端首先发起通信需求，根据初步网络配置参数，等待智能网关的入网许可。智能网关将按照预定的认证规则，实现对采集终端的入网认证。采集终端和智能网关按照心跳方式保持通信在线握手。采集终端支持主动采集数据上传和轮询方式的数据上传。在智能网关或主站发出采集数据的命令后，采集终端上传采集的数据。否则采集终端根据预定的数据上传周期，自主发起数据传输任务。
本发明实现的技术效果为：首先，本发明结构简单，新颖独特，易安装使用，效果好，不仅能实现电力能效数据的远程采集，而且还可以基于远方采集的多种远程通讯方式，实现终端的远程升级。在中央控制器的控制下，使通讯数据出错率减少到最低，大大提高了采集数据的可靠性，利于对用能终端的管理，有良好的经济和社会效益；其次，本发明的监测终端通过智能仪表进行测量，无需停电安装，接线少、调试简单，全部安装过程不影响企业的正常生产，测量精度较传统仪器测量更高，统计中引入了人工输入经验值的算法，从而提高了电气量量测计算的精确性。
上述本申请实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
在本申请的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元或模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或模块或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，模块或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元或模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元或模块显示的部件可以是或者也可以不是物理单元或模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元或模块上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元或模块来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元或模块可以集成在一个处理单元或模块中，也可以是各个单元或模块单独物理存在，也可以两个或两个以上单元或模块集成在一个单元或模块中。上述集成的单元或模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元或模块的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccessMemory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述仅是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (10)

1.用于低压侧电网的电参量监控装置，其特征在于，所述电参量监控装置包括：控制单元、采集单元、存储单元、通讯单元；
所述采集单元，包括电压采集单元、电流采集单元，用于采集电压、电流信号，并根据所述电压、电流信号生成电参量参数，接收控制指令，并将所述电参量参数传输到所述控制单元；
所述控制单元，用于接收所述采集单元的所述电参量参数，根据所述电参量参数生成控制脉冲信号，根据所述控制脉冲信号生成控制指令；
所述存储单元，用于存储所述采集单元的所述电参量参数、所述控制单元的所述控制指令；
所述通信单元，包括RS485接口、微功率无线模块、PLC通信模块、蓝牙，用于完成所述采集单元、所述控制单元、所述存储单元之间的数据通信，以及所述采集单元与其他网关之间的数据通信；所述蓝牙，用于实现其他设备终端对所述采集单元的访问接入、查看所述电参量参数，以及修改与所述电参量参数相关的其他数据。
所述所述采集单元、所述控制单元、所述存储单元、所述通信单元电连接。
2.根据权利要求1所述的电参量监控装置，其特征在于，所述电压采集单元采集通过电压互感器采集电压信号，所述电流采集单元通过电流互感器采集电流信号。
3.根据权利要求1所述的电参量监控装置，其特征在于，所述控制单元与所述采集单元的数据传输通过串行数据接口方式，所述控制单元与所述存储单元的数据传输通过并行数据接口方式。
4.根据权利要求1所述的电参量监控装置，其特征在于，所述电参量参数包括：三相或/和单相的相电压、三相或/和单相的相电流数据、频率、三相或/和单相的有功功率数据、三相或/和单相的无功功率数据、功率因数、三相或/和单相的有功总电能数据、无功总电能数据、三相或/和单相的四象限无功总电能数据。
5.根据权利要求1所述的电参量监控装置，其特征在于，所述采集单元通过主动数据上传方式将所述电参量参数上传至所述控制单元，或者所述控制单元通过轮询方式接收所述电参量参数。
6.一种监控终端，其特征在于，所述监控终端包括：壳体、接线端子单元、天线、状态指示灯单元、电参量监控装置，所述电参量监控装置为权利要求1至5中任意一项所述的所述电参量监控装置。
7.根据权利要求6所述的监控终端，其特征在于，所述壳体内表面涂覆电磁屏蔽层。
8.根据权利要求6所述的监控终端，其特征在于，所述接线端子单元包括：电压接线端子、电流接线端子，所述电压接线端子为4个，所述电流接线端子为6个。
9.根据权利要求6所述的监控终端，其特征在于，所述状态指示灯单元包括：电源指示灯、正常运行指示灯、通信传输指示灯、通信方式指示灯单元，所述通信方式指示灯单元包括载波通信指示灯、无线通信指示灯、485接口指示灯。
10.根据权利要求6所述的监控终端，其特征在于，所述壳体为立方体，所述壳体的长度尺寸范围为80毫米至120毫米，所述壳体的宽度尺寸范围为50毫米至70毫米，所述壳体的高度尺寸范围为50毫米至80毫米。
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