CN110672959A - 一种单相多路低压用户侧停电监测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种单相多路低压用户侧停电监测装置，包括测量模块、电源模块和通信模块，测量模块用于监测多路单相供电电源的停电状态，通信模块用于将测量模块监测到的停电信息上报，电源模块为测量模块和通信模块提供电源。本发明可以同时对多达15路单相供电进行监测，在停电情况下仍然可以维持正常工作并将停电状态进行判别和上报。
Description
技术领域
本发明涉及智能配用电技术领域，更具体地说，涉及一种单相多路低压用户侧停电监测装置，同时对单相多路供电电压进行监测，及时发现和上报用户侧停电情况。
背景技术
目前，低压用户侧的停电一般依赖于用户自身的主动上报，这种方式不能及时发现停电情况，不利于实现快速及时抢修，也不能准确统计用户侧的供电可靠率。针对这一问题，现有技术公开了一种低压停电监测终端，其只能对三相线路进行监测，不适用于用户侧多为单相供电的应用场合。现有技术还公开了一种用户停电监测设备及其电源监测装置，其采用双电源供电方案，但是其第二电源需要依赖于外部蓄电池或者其他供电装置，并不能独立运行，且未提及可对单相多路用户侧电源进行监测。
发明内容
(一)要解决的技术问题
为了对单相多路低压用户侧电源进行实时监测，在停电和恢复供电时及时发现并上报，本发明提供一种停电监测装置，其可以对15路单相电源的停复电状态进行监测并上报，在供电电源失去后可以通过超级电容后备电源继续工作3分钟以上，保证停电信息可靠上报，可以通过4G网络实现数据通信，可以不停电进行安装和拆卸，从而可以及时发现低压用户侧的停电信息并安排及时故障抢修，并可以对低压用户侧的供电可靠性进行统计以方便考核和对比。
(二)技术方案
为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：
设计一种单相多路低压用户侧停电监测装置，包括测量模块、电源模块和通信模块，所述测量模块用于监测多路单相供电电源的停电状态，所述通信模块用于将测量模块监测到的停电信息上报，所述电源模块为测量模块和通信模块提供电源。
测量模块包括电压互感器(Potential transformer，简称PT)、计量芯片、单片机(Micro Control Unite，简称MCU)。外部多路交流电压信号经过电压互感器变换为隔离的弱信号，该信号通过计量芯片内置的模数转换器转换为数字量，单片机通过串行外设接口(Serial Peripheral Interface，简称SPI)的通信方式对计量芯片采集的模拟量数值进行读取，进行量程变换后可获取外部多路交流电压信号有效值。在本发明具体应用过程中，选用三组型号为ATT7022的计量芯片，每组ATT7022的计量芯片接入5路交流电压信号；外部U1～U15为15路交流电压信号，经过PT后变为隔离的弱信号，该信号通过ATT7022内置的模数转换器转换为数字量，MCU通过SPI通信的方式对ATT7022采集的模拟量数值进行读取并进行量程变换后可获取外部1～15路的交流电压信号的有效值。
电源模块包括AC/DC模块、第一超级电容器、切换开关、输出电压为3.3V的DC/DC模块、输出电压为4.2V的DC/DC模块。其中，AC/DC模块实现外部220V交流电源到5V直流电源的转换；第一超级电容器用于在外部电源失去时提供装置继续运行的电源；切换开关实现外部正常供电时，通过外部电源提供***电源，在外部电源掉电情况下实现超级电容的无缝投入；输出电压为3.3V的DC/DC模块用于为单片机、测量模块及其他模块提供工作电源；输出电压为4.2V的DC/DC模块用于4G通信模块的供电。
通信模块包括第二超级电容器、4G通信模块。其中，第二超级电容器用于为4G通信模块提供峰值功率，防止在4G模块峰值功耗情况下输出电压为4.2V的DC/DC模块不能提供瞬间大电流而影响4G通信模块的正常工作。4G通信模块采用通用异步收发传输器(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，简称UART)的通信方式与单片机通信，用于与单片机之间交互通信报文，4G通信模块通过无线公网与基站连接从而最终连接到互联网或者内部APN专网。
本发明的监测装置具有以下特点：
1、可以对用户侧多路单相供电电源的停电状态进行监测。本发明能够对多达15路单相供电电源进行停电状态监测，适用于用户比较密集的楼宇、居民区、商场等场合。
2、不依赖于现场的网络通信部署情况。本发明通过使用4G通信模块，在所有无线公网覆盖的地区均可实现停电信息的及时上报，从而可广泛部署，对运行现场的网络部署情况没有要求。
3、停电后设备可继续运行并上报停电信息。本发明通过使用大容量超级电容器作为后备电源，可实现在停电后长达3分钟的正常运行，可保证停电信息可靠上送。
4、现场不停电安装。本发明通过现场可插拔端子实现设备的带电安装和拆卸，在进行设备安装和设备维修过程中不对用户的供电造成影响。
(三)有益效果
本发明的有益效果是：本发明可以同时对多达15路单相供电进行监测，在停电情况下仍然可以维持正常工作并将停电状态进行判别和上报。
附图说明
图1是本发明中测量模块的原理图；
图2是本发明中电源模块的原理图；
图3是本发明中通信模块的原理图。
具体实施方式
为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。
本发明提供一种单相多路低压用户侧停电监测装置，包括测量模块、电源模块和通信模块，所述测量模块用于监测多路单相供电电源的停电状态，所述通信模块用于将测量模块监测到的停电信息上报，所述电源模块为测量模块和通信模块提供电源。
测量模块包括电压互感器(Potential transformer，简称PT)、计量芯片、单片机(Micro Control Unite，简称MCU)。外部多路交流电压信号经过电压互感器变换为隔离的弱信号，该信号通过计量芯片内置的模数转换器转换为数字量，单片机通过串行外设接口(Serial Peripheral Interface，简称SPI)的通信方式对计量芯片采集的模拟量数值进行读取，进行量程变换后可获取外部多路交流电压信号有效值。在本发明实施例中，如图1所示，选用三组型号为ATT7022的计量芯片，每组ATT7022的计量芯片接入5路交流电压信号；外部U1～U15为15路交流电压信号，经过PT后变为隔离的弱信号，该信号通过ATT7022内置的模数转换器转换为数字量，MCU通过SPI通信的方式对ATT7022采集的模拟量数值进行读取并进行量程变换后可获取外部1～15路的交流电压信号的有效值。
如图2所示，电源模块包括AC/DC模块、第一超级电容器、切换开关、输出电压为3.3V的DC/DC模块、输出电压为4.2V的DC/DC模块。其中，AC/DC模块实现外部220V交流电源到5V直流电源的转换；第一超级电容器用于在外部电源失去时提供装置继续运行的电源；切换开关实现外部正常供电时，通过外部电源提供***电源，在外部电源掉电情况下实现超级电容的无缝投入；输出电压为3.3V的DC/DC模块用于为单片机、测量模块及其他模块提供工作电源；输出电压为4.2V的DC/DC模块用于4G通信模块的供电。
如图3所示，通信模块包括第二超级电容器、4G通信模块。其中，第二超级电容器用于为4G通信模块提供峰值功率，防止在4G模块峰值功耗情况下输出电压为4.2V的DC/DC模块不能提供瞬间大电流而影响4G通信模块的正常工作。4G通信模块采用通用异步收发传输器(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，简称UART)的通信方式与单片机通信，用于与单片机之间交互通信报文，4G通信模块通过无线公网与基站连接从而最终连接到互联网或者内部APN专网。
本发明的监测装置具有以下特点：
1、可以对用户侧多路单相供电电源的停电状态进行监测。本发明能够对多达15路单相供电电源进行停电状态监测，适用于用户比较密集的楼宇、居民区、商场等场合。
2、不依赖于现场的网络通信部署情况。本发明通过使用4G通信模块，在所有无线公网覆盖的地区均可实现停电信息的及时上报，从而可广泛部署，对运行现场的网络部署情况没有要求。
3、停电后设备可继续运行并上报停电信息。本发明通过使用大容量超级电容器作为后备电源，可实现在停电后长达3分钟的正常运行，可保证停电信息可靠上送。
4、现场不停电安装。本发明通过现场可插拔端子实现设备的带电安装和拆卸，在进行设备安装和设备维修过程中不对用户的供电造成影响。
附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。
Claims (5)
1.一种单相多路低压用户侧停电监测装置，其特征在于，包括测量模块、电源模块和通信模块，所述测量模块用于监测多路单相供电电源的停电状态，所述通信模块用于将测量模块监测到的停电信息上报，所述电源模块为测量模块和通信模块提供电源。
2.如权利要求1所述的一种单相多路低压用户侧停电监测装置，其特征在于：所述测量模块包括电压互感器、计量芯片、单片机，多路单相供电电源的交流电压信号经过所述电压互感器变换为隔离的弱信号，所述隔离的弱信号通过计量芯片内置的模数转换器转换为数字量，所述单片机通过串行外设接口的通信方式对计量芯片采集的模拟量数值进行读取，进行量程变换后获取多路单相供电电源的交流电压信号有效值。
3.如权利要求2所述的一种单相多路低压用户侧停电监测装置，其特征在于：所述测量模块包括三组计量芯片，每组所述计量芯片接入五路单相供电电源的交流电压信号。
4.如权利要求1所述的一种单相多路低压用户侧停电监测装置，其特征在于：所述电源模块包括AC/DC模块、第一超级电容器、切换开关、输出电压为3.3V的DC/DC模块、输出电压为4.2V的DC/DC模块，其中，所述AC/DC模块用于将外部220V交流电源转换为5V直流电源，所述第一超级电容器、AC/DC模块的输出端与切换开关的输入端连接，所述切换开关的输出端分别与输出电压为3.3V的DC/DC模块、输出电压为4.2V的DC/DC模块连接，所述输出电压为3.3V的DC/DC模块用于为测量模块提供工作电源，所述输出电压为4.2V的DC/DC模块用于为通信模块提供工作电源；在外部220V交流电源正常供电时所述切换开关选择外部电源供电，在外部220V交流电源掉电时所述切换开关选择第一超级电容器供电。
5.如权利要求1所述的一种单相多路低压用户侧停电监测装置，其特征在于：所述通信模块包括第二超级电容器、4G通信模块；其中，所述4G通信模块采用通用异步收发传输器的通信方式与测量模块通信，所述4G通信模块通过无线公网与基站连接；在所述4G模块峰值功耗情况下电源模块不能提供瞬间大电流时，所述第二超级电容器为4G通信模块提供峰值功率。
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