CN112671095A - 智能配电终端及其功能模块化方法、选型方法和扩展方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供智能配电终端及其功能模块化方法、选型方法和扩展方法，智能配电终端电路采用功能化模块结构；智能配电终端电路设置在电路板上；智能配电终端电路至少包括计算模块、物理量接口模块、与上级通信模块；物理量接口模块、与上级通信模块均与计算模块连接；还包括控制输出模块；控制输出模块，控制断路器的分励脱扣器及电动操作机构。本发明的有益效果：根据是否设置控制输出模块分为可控/不可控两大系列；智能配电终端电路采用不同的计算模块，根据计算模块算力不同设置相匹配功能需求的模块，划分出不同等级的型号产品；按照功能实现电路归一化形成功能化模块，应用能配电终端功能模块化方法、选型方法和扩展方法满足客户的不同需求。

Description

智能配电终端及其功能模块化方法、选型方法和扩展方法

技术领域

本发明属于配电技术领域，具体涉及智能配电终端其功能模块化方法、选型方法和扩展方法。

背景技术

经过多年发展，数字配电终端已经广泛应用，从不同项目应用中反映出不同的客户需求不同，同一客户不同时期的需求也不同。

如果为满足不同的具体项目的需要，给具体项目定制产品，造成从内部电路设计到产品选型的人工成本、加工成本高居不下，利润空间减小，在市场上的竞争力减弱。同时没有标准化、功能化模块的产品很多技术细节做的也不够到位，在每个技术细节不一定采用的就是最佳方案；存在设计配置不合理的情况，定制的非标准化、非功能化模块产品在实际应用中不能呈现出良好的性能，不能做到物尽其用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的缺陷，提供智能配电终端及智能配电终端的模块化方法、选型方法和扩展方法。

为达到上述目的，本发明实施例提供了智能配电终端，包括智能配电终端电路，其特征在于所述智能配电终端电路采用功能化模块结构；所述智能配电终端电路设置在电路板上；所述智能配电终端电路至少包括计算模块、物理量接口模块、与上级通信模块；所述物理量接口模块、所述与上级通信模块均与所述计算模块连接；

所述计算模块，采集输入物理量数据、处理采集的物理量数据、存储数据、控制输出。

所述物理量接口模块，包括对检测的输入的物理量进行信号调理的接口电路、实现数字量采集/输出控制电路、模拟信号输出电路；

所述与上级通信模块，包括与上一级的通信接口。

进一步地，所述智能配电终端电路还包括控制输出模块；所述控制输出模块与所述计算模块连接；

所述控制输出模块，控制断路器的分励脱扣器和/或电动操作机构。

进一步地，所述智能配电终端电路还包括显示通信模块，所述显示通信模块与计算模块连接；

所述显示通信模块，与监控设备建立通信，并采集和显示数据，并与上一级通信。

所述监控设备包括其他不具有显示通信模块的智能配电终端、智能防雷装置、智能水表、智能燃气表、智能热量表、接地电阻检测设备。

进一步地，所述智能配电终端电路还包括附加功能模块，所述附加功能与计算模块连接，实现智电终端的扩展功能。

优选地，所述附加功能模块包括故障电弧检测电路和\或电流互感器故障保护电路。

进一步地，所述智能配电终端电路还包括电源模块，所述电源模块与计算模块连接，实现不同供电电压条件下进行电源转换，为功能化模块提供电源供应；

优选地，所述电源模块输入端接入各待测回路取电或接入独立电源取电；

所述待测回路的供电情况不影响所述电源模块输入端接入的独立电源的供电情况。

进一步地，所述计算模块包括MCU、EEPROM、复位单元、时钟单元、FLASH，所述EEPROM、所述复位单元、时钟单元、所述FLASH均与所述MCU电连接。

进一步地，所述物理量包括数字量、模拟量和开关量；所述物理量接口模块包括电能计量接口电路、开关量监测电路、保护电流电压接口电路、双电源状态监测电路、温度监测电路中的一个或多个的组合。

进一步地，所述与上级通信模块包括有线通信接口和\或无线通信接口；显示通信模块同样具有有线通信接口和\或无线通信接口；

优选地，所述有线通信接口包括RS485、CAN、电力载波、以太网中的一个或多个的组合；

优选地，所述无线通信接口包括Wifi、蓝牙、Zigbee、2G/3G/4G/5G中的一个或多个的组合。

进一步地，所述电路板包括第一电路板和第二电路板，所述第一电路板和所述第二电路板平行设置，所述第一电路板和所述第二电路板平行设置，所述第一电路板和所述第二电路板通过连接器连接；

所述智能配电终端电路的功能化模块固化在所述第一电路板上或通过连接器与所述第一电路板固定；

所述第二电路板上设置对外输出端子和二次互感器。

智能配电***，其特征在于具有智能配电终端，智能配电终端通过具有采集和通信功能的设备与数据处理中心通信连接；所述具有采集和通信功能的设备包括数据采集器。

智能配电***，其特征在于具有智能配电终端，智能配电终端与数据处理中心通信连接；

智能配电终端的功能模块化方法，其特征在于包括以下步骤：

S1：根据拟选取的功能化模块需占用的***资源选取智能配电终端电路计算模块，其中***资源包括CPU资源、存储资源和***接口中至少一个；

S2：根据选取的智能配电终端电路计算模块提供的***资源选取匹配的功能化模块。

其中，S2中根据选取的智能配电终端电路计算模块提供的***资源选取匹配的功能化模块具体包括以下步骤：

SA：根据功能需求中是否具有控制断路器的分励脱扣器及电动操作机构功能判断是否选取控制输出模块；

SB：根据计算模块提供的***资源和多种功能需求选取智能配电终端电路的多种功能化模块。

智能配电终端的选型方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一：根据功能选取智能配电终端电路的功能化模块；

步骤二：根据智能配电终端电路的功能化模块核算所需***资源，根据所需***资源选取智能配电终端电路的计算模块。

进一步地，步骤一中根据功能选取智能配电终端电路的功能化模块具体包括以下步骤：

步骤1：根据功能需求中是否具有控制断路器的分励脱扣器及电动操作机构功能判断是否选取控制输出模块；

步骤2：根据多种功能需求选取智能配电终端电路的多种功能化模块。

进一步地，步骤二中计算模块所提供的***资源包括智能配电终端电路的功能化模块核算所需***资源和扩展余量；

扩展余量，为后续升级改造扩展功能预留的***资源。

进一步地，步骤二中所述***资源包括CPU资源、存储资源和***接口中至少一个。

进一步地，步骤一中所述功能通过一个或多个功能化模块实现。

智能配电终端的扩展方法，其特征在于根据已有智能配电终端电路的计算模块提供的***资源选取拟扩展的功能化模块，包括以下步骤：

步骤1：核算智能配电终端电路计算模块的余量***资源；

步骤2：根据余量***资源和拟扩展功能选取智能配电终端电路的扩展功能化模块。

进一步地，步骤1中核算智能配电终端电路计算模块的余量***资源具体为根据已有智能配电终端电路的计算模块提供的***资源扣除现有功能化模块所占用的***资源确定余量***资源。

进一步地，步骤2中根据余量***资源和拟扩展功能选取智能配电终端电路的扩展功能化模块，包括以下步骤：

步骤A：根据余量***资源和根据功能需求中是否具有控制断路器的分励脱扣器及电动操作机构功能判断是否选取控制输出模块；

步骤B；根据多种扩展功能需求选取智能配电终端电路的扩展多种功能化模块。

本发明的有益效果为：设计合理，根据是否设置控制输出模块分为可控/不可控两大系列；智能配电终端电路采用不同的计算模块，根据计算模块算力不同设置相匹配功能需求的模块，划分出不同等级的型号产品；按照功能实现电路归一化形成模块化结构，应用智能配电终端的模块化方法、选型方法和扩展方法满足客户的不同需求，设计配置合理，在实际应用中呈现出良好的性能，做到物尽其用。

附图说明

图1为本发明的实施例1的智能配电终端电路的结构框图；

图2为本发明的实施例2的智能配电终端电路的结构框图；

图3为本发明的实施例3的智能配电终端电路的结构框图；

图4为本发明的实施例4的智能配电终端电路的结构框图；

图5为本发明的实施例5的智能配电终端电路的结构框图；

图6为本发明的实施例6的智能配电终端电路的结构框图；

图7为本发明的实施例7的智能配电终端电路的结构框图；

图8为本发明的实施例8的智能配电终端电路的结构框图；

图9为本发明的实施例17的智能配电终端电路的结构框图；

图10为本发明的实施例17的二型智能配电终端与其他一型智能配电终通信连接的结构框图；

图11为本发明的实施例18-34的智能配电终端的***图；

图12为本发明的实施例18-34的智能配电终端电路的第一电路板的结构框图；

图13为本发明的实施例18-34的智能配电终端电路的第二电路板的结构框图；

图14为本发明的实施例35的智能配电终端电路的计算模块的电路框图；

图15为本发明的实施例35的智能配电终端电路的控制输出模块的电路框图；

图16为本发明的实施例35的智能配电终端电路的物理接口模块的电能计量接口电路的电路框图；

图17为本发明的实施例35的智能配电终端电路的物理接口模块的保护电流电压接口电路的电路框图；

图18为本发明的实施例35的智能配电终端电路的物理接口模块的双电源状态监测电路的电路框图；

图19为本发明的实施例35的智能配电终端电路的物理接口模块的温度监测电路的电路框图；

图20为本发明的实施例35的智能配电终端电路的与上级通信模块的通用电路的电路框图；

图21为本发明的实施例35的智能配电终端电路的与上级通信模块的扩展电路的电路框图；

图22为本发明的实施例35的智能配电终端电路的显示通信模块的电路框图；

图23为本发明的实施例35的智能配电终端电路的附加功能化模块的故障电弧检测电路的电路框图；

图24为本发明的实施例35的智能配电终端电路的附加功能化模块的电流互感器故障保护电路的电路框图。

图25为本发明的实施例35的智能配电终端电路的电源模块的电路框图。

图中；1、第一电路板，2、第二电路板，3、连接器，4、对外输出端子，5、智能配电终端，6、智能配电终端主体，7、智能配电终端基座，8、卡扣，9、二次互感器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细描述。

智能配电终端，包括智能配电终端电路，智能配电终端电路采用功能化模块结构；智能配电终端电路设置在电路板上；智能配电终端电路至少包括计算模块、物理量接口模块、与上级通信模块；物理量接口模块、与上级通信模块均与计算模块连接；

计算模块，采集输入物理量数据、处理采集的物理量数据、存储数据、控制输出。

物理量接口模块，包括对检测的输入的物理量进行信号调理的接口电路、实现数字量采集/输出控制电路、模拟信号输出电路；

与上级通信模块，包括与上一级的通信接口。

智能配电终端电路还包括控制输出模块；控制输出模块与计算模块连接；

控制输出模块，控制断路器的分励脱扣器和/或电动操作机构。

智能配电终端电路还包括显示通信模块，显示通信模块与计算模块连接；

显示通信模块，与监控设备建立通信，并采集和显示数据，并与上一级通信。

监控设备包括其他不具有显示通信模块的智能配电终端、智能防雷装置、智能水表、智能燃气表、智能热量表、接地电阻检测设备。

监控设备智包括但不限于其他不具有显示通信模块的智能配电终端、智能防雷装置、智能水表、智能燃气表、智能热量表、接地电阻检测设备，均具有通信功能。

智能配电终端电路还包括附加功能模块，附加功能与计算模块连接，实现智电终端的扩展功能。

附加功能模块包括故障电弧检测电路和\或电流互感器故障保护电路。

智能配电终端电路还包括电源模块，电源模块与计算模块连接，实现不同供电电压条件下进行电源转换，为功能化模块提供电源供应。

电源模块输入端接入各待测回路取电或接入独立电源取电；

待测回路的供电情况不影响电源模块输入端接入的独立电源的供电情况。

计算模块包括MCU、EEPROM、复位单元、时钟单元、FLASH，EEPROM、复位单元、时钟单元、FLASH均与MCU电连接。

物理量包括数字量、模拟量和开关量；物理量接口模块包括电能计量接口电路、开关量监测电路、保护电流电压接口电路、双电源状态监测电路、温度监测电路中的一个或多个的组合。

与上级通信模块包括有线通信接口和\或无线通信接口；有线通信接口和\或无线通信接口；

优选地，有线通信接口包括RS485、CAN、电力载波、以太网中的一个或多个的组合；

优选地，无线通信接口包括Wifi、蓝牙、Zigbee、2G/3G/4G/5G中的一个或多个的组合。

电路板包括第一电路板和第二电路板，第一电路板和第二电路板平行设置，第一电路板和第二电路板平行设置，第一电路板和第二电路板通过连接器连接；

智能配电终端电路的功能化模块固化在第一电路板上或通过连接器与第一电路板固定；

第二电路板上设置对外输出端子和二次互感器。

智能配电***，具有智能配电终端，智能配电终端通过具有采集和通信功能的设备与数据处理中心通信连接；具有采集和通信功能的设备包括数据采集器。

当智能配电终端不具有显示通信时，需要通过数据采集器与数据处理中心通信连接。

智能配电***，具有智能配电终端，智能配电终端与数据处理中心通信连接；

具有显示通信模块的智能配电终端具有通信、采集和显示功能，可以直接与数据处理中心通信连接；

具体地：具有显示通信模块的智能配电终端与监控设备建立通信，并采集和显示数据，并与数据处理中心通信。

监控设备包括其他不具有显示通信模块的智能配电终端、智能防雷装置、智能水表、智能燃气表、智能热量表、接地电阻检测设备。

智能配电终端的功能模块化方法，包括以下步骤：

S1：根据拟选取的功能化模块需占用的***资源选取智能配电终端电路计算模块，其中***资源包括CPU资源、存储资源和***接口中至少一个；

S2：根据选取的智能配电终端电路计算模块提供的***资源选取匹配的功能化模块。

其中，S2中根据选取的智能配电终端电路计算模块提供的***资源选取匹配的功能化模块具体包括以下步骤：

SA：根据功能需求中是否具有控制断路器的分励脱扣器及电动操作机构功能判断是否选取控制输出模块；

SB：根据计算模块提供的***资源和多种功能需求选取智能配电终端电路的多种功能化模块。

智能配电终端的选型方法，包括以下步骤：

步骤一：根据功能选取智能配电终端电路的功能化模块；

步骤二：根据智能配电终端电路的功能化模块核算所需***资源，根据所需***资源选取智能配电终端电路的计算模块。

步骤一中根据功能选取智能配电终端电路的功能化模块具体包括以下步骤：

步骤1：根据功能需求中是否具有控制断路器的分励脱扣器及电动操作机构功能判断是否选取控制输出模块；

步骤2：根据多种功能需求选取智能配电终端电路的多种功能化模块。

步骤二中计算模块所提供的***资源包括智能配电终端电路的功能化模块核算所需***资源和扩展余量；

扩展余量，为后续升级改造扩展功能预留的***资源。

步骤二中***资源包括CPU资源、存储资源和***接口中至少一个。

步骤一中功能通过一个或多个功能化模块实现。

智能配电终端的扩展方法，根据已有智能配电终端电路的计算模块提供的***资源选取拟扩展的功能化模块，包括以下步骤：

步骤1：核算智能配电终端电路计算模块的余量***资源；

步骤2：根据余量***资源和拟扩展功能选取智能配电终端电路的扩展功能化模块。

步骤1中核算智能配电终端电路计算模块的余量***资源具体为根据已有智能配电终端电路的计算模块提供的***资源扣除现有功能化模块所占用的***资源确定余量***资源。

步骤2中根据余量***资源和拟扩展功能选取智能配电终端电路的扩展功能化模块，包括以下步骤：

步骤A；根据余量***资源和根据功能需求中是否具有控制断路器的分励脱扣器及电动操作机构功能判断是否选取控制输出模块；

步骤B：根据多种扩展功能需求选取智能配电终端电路的扩展多种功能化模块。

实施例1

图1为本发明的实施例1的智能配电终端电路的结构框图；

智能配电终端，包括智能配电终端电路，智能配电终端电路采用功能化模块结构；智能配电终端电路设置在电路板上；智能配电终端电路包括计算模块、物理量接口模块、与上级通信模块；物理量接口模块、与上级通信模块均与计算模块连接；

计算模块，采集输入物理量数据、处理采集的物理量数据、存储数据、控制输出。

物理量接口模块，包括对检测的输入的物理量进行信号调理的接口电路、实现数字量采集/输出控制电路、模拟信号输出电路；

与上级通信模块，包括与上一级的通信接口。

计算模块、物理量接口模块、与上级通信模块可以由外接电源模块供电。

智能配电终端的物理量接口模块、与上级通信模块、计算模块配合实现监测和通信功能；对***设备的运行参数、状态和故障进行监测和测量、使用户及时掌握多***或设备的运行情况。

为满足客户的不同需要采用不同的计算模块，根据不同的计算模块算力不同配置相匹配的其他模块。

实施例2

图2为本发明的实施例2的智能配电终端电路的结构框图；

智能配电终端根据是否设置控制输出模块分为可控/不可控两大系列。

本实施的智能配电终端电路具有控制输出模块，属于可控系列，控制输出模块与计算模块电连接，实现控制功能。

智能配电终端，包括智能配电终端电路，智能配电终端电路采用功能化模块结构；智能配电终端电路设置在电路板上；智能配电终端电路包括计算模块、物理量接口模块、与上级通信模、块控制输出模块；物理量接口模块、与上级通信模块、控制输出模块与计算模块连接；

计算模块，采集输入物理量数据、处理采集的物理量数据、存储数据、控制输出。

物理量接口模块，包括对检测的输入的物理量进行信号调理的接口电路、实现数字量采集/输出控制电路、模拟信号输出电路；

与上级通信模块，包括与上一级的通信接口。

物理量接口模块、与上级通信模块、控制输出模块、计算模块可以由外接电源模块提供。

控制输出模块，电动操作机构控制断路器的分励脱扣器和/或电动操作机构。

物理量接口模块、与上级通信模块、控制输出模块、计算模块可以由外接电源模块供电。

智能配电终端的物理量接口模块、与上级通信模块、计算模块配合实现监测和控制功能；对***设备的运行参数、状态和故障进行监测和测量、使用户及时掌握多***或设备的运行情况；通过实时采集的***设备的运行参数、状态，根据预先设置，自主发出指令和动作，实现***的自动化运行，可以实现本地手动和/或远程操作控制。

为满足客户的不同需要采用不同的计算模块，根据不同的计算模块算力不同配置相匹配的其他模块。

实施例3

图3为本发明的实施例3的智能配电终端电路的结构框图；

除实施例1的技术方案外，还包括以下技术方案：

智能配电终端电路还包括显示通信模块，显示通信模块与监控设备建立通信，并采集和显示数据，并与上一级通信。

监控设备包括其他不具有显示通信模块的智能配电终端、智能防雷装置、智能水表、智能燃气表、智能热量表、接地电阻检测设备。

监控设备包括但不限于其他不具有显示通块的智能配电终端、智能防雷装置、智能水表、智能燃气表、智能热量表、接地电阻检测设备，各监控设备均具有通信功能。

显示通信模块与上一级通信模块的实现结构相同或类似，具有有线通信接口和\或无线通信接口，能够实现与各监控设备的通信功能。

其中，有线通信接口包括RS485、CAN、电力载波、以太网中的一个或多个的组合；无线通信接口包括Wifi、蓝牙、Zigbee、2G/3G/4G/5G中的一个或多个的组合。

显示通信模块、物理量接口模块、与上级通信模块与计算模块连接；

显示通信模块、物理量接口模块、与上级通信模块、计算模块可以由外接电源模块供电。

智能配电终端的显示通信模块、物理量接口模块、与上级通信模块、计算模块配合实现监测功能；对***设备的运行参数、状态和故障进行监测和测量、使用户及时掌握多***或设备的运行情况；与监控设备建立通信，并采集和显示数据，并与上一级通信。

实施例4

图4为本发明的实施例4的智能配电终端电路的结构框图；

除实施例2的技术方案外，还包括以下技术方案：

智能配电终端电路还包括显示通信模块；显示通信模块，与监控设备建立通信，并采集和显示数据，并与上一级通信。

监控设备包括其他不具有显示通信模块的智能配电终端、智能防雷装置、智能水表、智能燃气表、智能热量表、接地电阻检测设备。

监控设备包括但不限于其他不具有显示通信模块的智能配电终端、智能防雷装置、智能水表、智能燃气表、智能热量表、接地电阻检测设备，各监控设备均具有通信功能。

显示通信模块与上一级通信模块的实现结构类似，具有有线通信接口和\或无线通信接口，能够实现与各监控设备的通信功能。

其中，有线通信接口包括RS485、CAN、电力载波、以太网中的一个或多个的组合；无线通信接口包括Wifi、蓝牙、Zigbee、2G/3G/4G/5G中的一个或多个的组合。

智能配电终端根据是否设置控制输出模块分为可控/不可控两大系列。

本实施的智能配电终端电路具有控制输出模块，属于可控系列，控制输出模块与计算模块电连接，实现控制功能。

显示通信模块、物理量接口模块、与上级通信模块、控制输出模块与计算模块连接。

显示通信模块、物理量接口模块、与上级通信模块、控制输出模块、计算模块可以由外接电源模块供电。

智能配电终端的显示通信模块、物理量接口模块、与上级通信模块、计算模块配合实现监测和控制功能；对***设备的运行参数、状态和故障进行监测和测量、使用户及时掌握多***或设备的运行情况；与监控设备建立通信，并采集和显示数据，并与上一级通信；通过实时采集的***设备的运行参数、状态，根据预先设置，自主发出指令和动作，实现***的自动化运行，可以实现本地手动和/或远程操作控制。

实施例5

图5为本发明的实施例5的智能配电终端电路的结构框图；

除实施例1的技术方案外，还包括以下技术方案：

智能配电终端电路还包括附加功能模块，实现智电终端的扩展功能。

附加功能模块包括且不限于故障电弧检测电路和\或电流互感器故障保护电路。

物理量接口模块、与上级通信模块、附加功能模块与计算模块连接；

计算模块、物理量接口模块、与上级通信模块、附加功能模块，可以由外接电源模块供电。

智能配电终端的显示通信模块、物理量接口模块、与上级通信模块、计算模块配合实现监测功能；对***设备的运行参数、状态和故障进行监测和测量、使用户及时掌握多***或设备的运行情况；与监控设备建立通信，并采集和显示数据，并与上一级通信实现智电终端的扩展功能。

实施例6

图6为本发明的实施例6的智能配电终端电路的结构框图；

除实施例2的技术方案外，还包括以下技术方案：

智能配电终端电路还包括附加功能模块，实现智电终端的扩展功能。

附加功能模块包括且不限于故障电弧检测电路和\或电流互感器故障保护电路。

附加功能模块、物理量接口模块、与上级通信模块、控制输出模块、计算模块可以由外接电源模块提供。

附加功能模块、物理量接口模块、与上级通信模块、计算模块、控制输出模块可以由外接电源模块供电。

智能配电终端的物理量接口模块、与上级通信模块、计算模块配合实现监测和控制功能；

对***设备的运行参数、状态和故障进行监测和测量、使用户及时掌握多***或设备的运行情况；

通过实时采集的***设备的运行参数、状态，根据预先设置，自主发出指令和动作，实现***的自动化运行，可以实现本地手动和/或远程操作控制；

获取电路的电流信号，根据获取的电流信号生成功率谱数据，根据在功率谱数据中，功率值在预设频率范围内的变化趋势确定是否出现故障电弧；

对电流互感器的二次开路状态进行检测、保护。

实施例7

图7为本发明的实施例7的智能配电终端电路的结构框图；

除实施例3的技术方案外，还包括以下技术方案：

智能配电终端电路还包括附加功能模块，实现智电终端的扩展功能。

附加功能模块包括且不限于故障电弧检测电路和\或电流互感器故障保护电路。

附加功能模块、显示通信模块、物理量接口模块、与上级通信模块与计算模块连接；

附加功能模块、显示通信模块、物理量接口模块、与上级通信模块、计算模块可以由外接电源模块供电。

智能配电终端的附加功能模块、显示通信模块、物理量接口模块、与上级通信模块、计算模块配合实现监测功能；

对***设备的运行参数、状态和故障进行监测和测量、使用户及时掌握多***或设备的运行情况；

与监控设备建立通信，并采集和显示数据，并与上一级通信；

获取电路的电流信号，根据获取的电流信号生成功率谱数据，根据在功率谱数据中，功率值在预设频率范围内的变化趋势确定是否出现故障电弧；

对电流互感器的二次开路状态进行检测、保护。

实施例8

图8为本发明的实施例8的智能配电终端电路的结构框图；

除实施例4的技术方案外，还包括以下技术方案：

智能配电终端电路还包括附加功能模块，实现智电终端的扩展功能。

附加功能模块包括且不限于故障电弧检测电路和\或电流互感器故障保护电路。

附加功能模块、显示通信模块、物理量接口模块、与上级通信模块、控制输出模块与计算模块连接。

附加功能模块、显示通信模块、物理量接口模块、与上级通信模块、控制输出模块、计算模块可以由外接电源模块供电。

智能配电终端的附加功能模块、显示通信模块、物理量接口模块、与上级通信模块、控制输出模块、计算模块配合实现监测和控制功能；

对***设备的运行参数、状态和故障进行监测和测量、使用户及时掌握多***或设备的运行情况；与监控设备建立通信，并采集和显示数据，并与上一级通信；

通过实时采集的***设备的运行参数、状态，根据预先设置，自主发出指令和动作，实现***的自动化运行，可以实现本地手动和/或远程操作控制；

获取电路的电流信号，根据获取的电流信号生成功率谱数据，根据在功率谱数据中，功率值在预设频率范围内的变化趋势确定是否出现故障电弧；

对电流互感器的二次开路状态进行检测、保护。

实施例9-17

除实施例1-8的技术方案外，智能配电终端电路还包括电源模块，实现不同供电电压条件下进行电源转换，为功能化模块提供电源供应，对应形成实施例9-17的技术方案。

智能配电终端的智能配电终端电路包括附加功能模块、显示通信模块、物理量接口模块、与上级通信模块、控制输出模块、计算模块一种或多种的组合；至少包括与上级通信模块、控制输出模块、计算模块、电源模块。

附加功能模块、显示通信模块、物理量接口模块、与上级通信模块、控制输出模块、计算模块一种或多种的组合可以由电源模块和/或外接电源模块供电。

其中，图9为本发明的实施例17的智能配电终端电路的结构框图；

智能配电终端的智能配电终端电路包括电源模块、附加功能模块、显示通信模块、物理量接口模块、与上级通信模块、计算模块，多个功能化模块配合实现监测、控制、保护和管理功能；

对***设备的运行参数、状态和故障进行监测和测量、使用户及时掌握多***或设备的运行情况；

与监控设备建立通信，并采集和显示数据，并与上一级通信；通过实时采集的***设备的运行参数、状态，根据预先设置，自主发出指令和动作，实现***的自动化运行，可以实现本地手动和/或远程操作控制；

对线路和设备参数进行就地数字化采样和处理，出现故障及时动作，隔离故障线路和设备，保障***安全工作；

对***设备进行集中管理，综合分析***数据，为客户提供***安全分析报告，提供合理建议及解决方案；

获取电路的电流信号，根据获取的电流信号生成功率谱数据，根据在功率谱数据中，功率值在预设频率范围内的变化趋势确定是否出现故障电弧；

对电流互感器的二次开路状态进行检测、保护。

电源模块输入端接入220伏交直流电，电源模块输入端可以接入各待测回路取电也可以接入其他独立电源取电。电源模块采用隔离或独立供电方案输出DC24V电源(显示屏、外部信号输入输出等)，5V电源(继电器控制等电路使用)，3.3V(终端上的MCU以及多数IC使用)，隔离5V电源(RS485、CAN等)。

智能配电终端具有保护和\或预警功能，其电源模块输入端从独立电源取电，即使待测回路断电，智能配电终端始终可以正常工作，不影响保护和\或预警功能的实现。

待测回路的供电情况不影响电源模块输入端接入的独立电源的供电情况。

图10为本发明的实施例17的具有二型智能配电终端与一型智能配电终端通信连接的结构框图。其中，二型智能配电终端为具有显示通信模块的智能配电终端，一型智能配电终端为不具有显示通信模块的智能配电终端

显示通信模块，与监控设备建立通信，并采集和显示数据，并与上一级通信。

二型智能配电终端与一型智能配电终端通信，并采集和显示数据，并与上一级通信。

二型智能配电终端还可以与监控设备通信，并采集和显示数据，并与上一级通信。

监控设备包括其他一型智能配电终端、智能防雷装置、智能水表、智能燃气表、智能热量表、接地电阻检测设备。

监控设备包括但不限于其他不具有显示通信模块的智能配电终端、智能防雷装置、智能水表、智能燃气表、智能热量表、接地电阻检测设备，各监控设备均具有通信功能。

显示通信模块与上一级通信模块的实现结构类似，具有有线通信接口和\或无线通信接口，能够实现与各监控设备的通信功能。

其中，有线通信接口包括RS485、CAN、电力载波、以太网中的一个或多个的组合；无线通信接口包括Wifi、蓝牙、Zigbee、2G/3G/4G/5G中的一个或多个的组合。

实施例18-34

图11为本发明的实施例18-34的智能配电终端电路的电路板的***图；图12为本发明的实施例18-34的智能配电终端电路的第一电路板的结构框图；图13为本发明的实施例18-34的智能配电终端电路的第二电路板的结构框图；

除实施例1-17的实施例外，还包括以下技术方案：

智能配电终端5的电路板包括第一电路板1和第二电路板2，第一电路板1和第二电路板2平行设置，第一电路板1和第二电路板2通过连接器3连接，

智能配电终端电路的各功能化模块通过相应类型的连接器与第一电路板1连接。

第二电路板2上设置对外输出端子4和二次互感器9，采用对外输出端子4和二次互感器9实现与外部电路可插拔式连接和数据传输。

二次互感器9与物理量接口模块连接，二次互感器9包括电流二次互感器和电压二次互感器，电流二次互感器与物理量接口模块的电流采样计算单元连接，电压二次互感器与物理量接口模块的电压采样计算单元连接。

第一电路板1设置在智能配电终端主体6内，第二电路板2设置在智能配电终端基座7内，智能配电终端主体6和智能配电终端基座7通过卡扣8连接。

第一电路板1包括多个类型的连接器；智能配电终端电路的各功能化模块可以全部或部分固化、焊接或插接到第一电路板1上。

实施例35

实施例35的结构框图参见附图9的结构框图；智能配电终端，包括智能配电终端电路，智能配电终端电路采用功能化模块结构；智能配电终端电路设置在电路板上；智能配电终端5的电路板包括第一电路板1和第二电路板2，第一电路板1和第二电路板2平行设置，第一电路板1和第二电路板2通过连接器3连接，

智能配电终端电路的各功能化模块通过相应类型的连接器与第一电路板1连接。

第二电路板上2设置对外输出端子4和二次互感器9，采用对外输出端子4和二次互感器9实现与外部电路可插拔式连接和数据传输。

二次互感器9与物理量接口模块连接，二次互感器9包括电流二次互感器和电压二次互感器，电流二次互感器与物理量接口模块的电流采样计算单元连接，电压二次互感器与物理量接口模块的电压采样计算单元连接。

第一电路板1设置在智能配电终端主体6内，第二电路板2设置在智能配电终端基座7内，智能配电终端主体6和智能配电终端基座7通过卡扣8连接。

第一电路板1包括多个类型的连接器；智能配电终端电路的各功能化模块可以全部或部分固化、焊接或插接到第一电路板1上。

智能配电终端电路根据是否设置控制输出模块分为可控/不可控两大系列。

本实施的智能配电终端电路具有控制输出模块，属于可控系列。

智能配电终端电路包括计算模块智和控制输出模块，为满足客户的需要，选择高级算力计算模块，根据计算模块算力配置相匹配的模块。

根据客户的需要，智能配电终端电路配置物理量接口模块、电源模块、与上级通信模块、显示通信模块、附加功能化模块全部设计的功能。

物理量接口模块、控制输出模块、与上级通信模块、显示通信模块、附加功能化模块均与计算模块电连接；

物理量接口模块、控制输出模块、与上级通信模块、显示通信模块、附加功能化模块、计算模块均与电源模块电连接；

图14为本发明的实施例35的智能配电终端电路的计算模块的电路框图；计算模块，主要实现采集输入物理量数据、处理采集的物理量数据、存储数据、控制输出等功能。计算模块包括MCU、EEPROM、复位单元、时钟单元、FLASH，EEPROM、复位单元、时钟单元、FLASH均与MCU电连接。

图15为本发明的实施例35的智能配电终端电路的控制输出模块的电路框图；控制输出模块，控制断路器的分励脱扣器及电动操作机构，还包括预留2路输入2路输出。

电路方案：电动操作机构控制采用继电器互锁电路、分励控制采用MOS管输出有源信号，输入功能采用光耦隔离保护、输出功能采用继电器无源触点。

物理量接口模块，包括对检测的电压、电流、温度等输入的物理量进行信号调理的接口电路、数字量采集/输出控制电路、模拟信号输出电路。信号调理主要针对模拟量的采集(电压、电流、温度等)除此之外物理量模块接口还包含：数字量采集/输出控制电路、模拟信号输出电路(如4-20mA)。

物理量包括数字量、模拟量和开关量，物理量接口模块包括电能计量接口电路、开关量监测电路、保护电流电压接口电路、双电源状态监测电路、温度监测电路。

其中，图16为本发明的实施例35的智能配电终端电路的物理接口模块的电能计量接口电路的电路框图；电能计量接口电路包括电压采样计算单元、电流采样计算单元的组合。

(1)电压采样计算功能和电流采样计算功能

电压采样计算功能和电流采样计算功能通过电压采样计算单元和电流采样计算单元实现；

电压采样计和电流采样普遍要求精度达到0.5级。用户需求不在采样和计算本身，而是要看到电压电流数据的显示结果，其他电参量也是相同的道理。电压采样计算单元和电流采样计算单元的采集的数据在显示通信模块显示，用户可以直接在显示通信模块的显示屏上查看。

其中，电压采样计算单元还采集相电压和线电压数据，同样也在显示通信模块显示。

(2)电度数计算功能

电度数可以通过电压采样计算单元和电流采样计算单元采样的电压、电流参数计算得到。

电度数计算功能普遍要求精度达到0.5级。电度数计算实现正向电度数计算、反向电度数计算、四象限有无功电度数计算功能，用于电力计量。

(3)功率计算功能

功率可以通过电压采样计算单元和电流采样计算单元采样的电压、电流参数计算得到。

功率计算功能普遍要求精度达到0.5级。功率计算功能实现正向功率计算、反向功率计算、有功功率计算、无功功率计算、视在功率计算功能。

(4)功率因数计算功能

常见的多功能仪表如数字电流表、数字电压表均提供此项功能。功率可以通过电压采样计算单元和电流采样计算单元采样的电压、电流参数计算得到。

(5)相位角计算功能

相位角可根据功率因数计算得出。

其中，开关量监测电路采用断路器辅助触点，监测断路器状态。监测断路器状态包括监测分合闸状态和\或对断路器剩余使用寿命的监测。

断路器剩余使用寿命的监测是通过监测分合闸事件及相应的电流数据进行使用寿命推算。

其中，图17为本发明的实施例35的智能配电终端电路的物理接口模块的保护电流电压接口电路的电路框图；保护电流电压接口电路对电流互感器的二次开路状态进行检测、保护。

电路方案；开路检测只能在互感器一次侧断开的情况下进行，通过模块上的继电器将检测信号输入互感器，检测互感器是否存在开路情况。

其中，图18为本发明的实施例35的智能配电终端电路的物理接口模块的双电源状态监测电路的电路框图；

双电源状态监测电路用于监控ATS设备输出的双路电源状态信号。双电源状态监测电路安装第二电路板上。

其中，图19为本发明的实施例35的智能配电终端电路的物理接口模块的温度监测电路的电路框图；温度监测电路，实现线缆接头、母排、线缆、插接点等的温度监测。

与上级通信模块，是与上位机的通信接口，实现和上位机通信上报数据；与上级通信模块包括有线通信接口和\或无线通信接口；有线通信接口包括485、CAN、电力载波、以太网中的一个或多个的组合；无线通信接口包括Wifi、蓝牙、Zigbee、2G/3G/4G/5G中的一个或多个的组合。

图20为本发明的实施例35的智能配电终端电路的与上级通信模块的通用电路的电路框图；电路方案：模块板载隔离型RS485、CAN、RS232为通用电路；图21为本发明的实施例35的智能配电终端电路的与上级通信模块的扩展电路的电路框图；

蓝牙、wifi、2G/3G/4G等通信方式作为专用电路模组进行扩展。

其中，图22为本发明的实施例35的智能配电终端电路的显示通信模块的电路框图；显示通信模块，与监控设备建立通信，并采集和显示数据，并与上一级通信。

监控设备包括其他不具有显示通信模块的智能配电终端、智能防雷装置、智能水表、智能燃气表、智能热量表、接地电阻检测设备。

监控设备包括但不限于其他不具有显示通信模块的智能配电终端、智能防雷装置、智能水表、智能燃气表、智能热量表、接地电阻检测设备，各监控设备均具有通信功能。

显示通信模块与上一级通信模块的实现结构相同或类似，具有有线通信接口和\或无线通信接口，能够实现与各监控设备的通信功能。

其中，有线通信接口包括RS485、CAN、电力载波、以太网中的一个或多个的组合；无线通信接口包括Wifi、蓝牙、Zigbee、2G/3G/4G/5G中的一个或多个的组合。

电路配置功能：采集通信功能；和配电终端、防雷、接地电阻等设备通信采集数据，和上位机通信上报数据。

电路方案：采用ARM核心板+底板的电路结构，驱动彩色显示屏/触摸板方案。

附加功能化模块，实现智电终端的扩展功能。附加功能化模块包括故障电弧检测电路和\或电流互感器故障保护电路。

其中，图23为本发明的实施例35的智能配电终端电路的附加功能化模块的故障电弧检测电路的电路框图；故障电弧检测电路，获取电路的电流信号，根据获取的电流信号生成功率谱数据，根据在功率谱数据中，功率值在预设频率范围内的变化趋势确定是否出现故障电弧。

其中，图24为本发明的实施例35的智能配电终端电路的附加功能化模块的电流互感器故障保护电路的电路框图。

电流互感器故障保护电路，对电流互感器的二次开路状态进行检测、保护。

电路方案：开路检测只能在互感器一次侧断开的情况下进行，通过模块上的继电器将检测信号输入互感器，检测互感器是否存在开路情况。

图25为本发明的实施例35的智能配电终端电路的电源模块的电路框图，电源模块为智能配电终端上的各个功能化模块提供基本的电源供应，需要满足在不同供电电压条件下进行电源转换，同时要满足终端电路长期可靠性运行的要求。

电源模块输入端接入220伏交直流电，电源模块输入端可以接入各待测回路取电也可以接入其他独立电源供电。电源模块采用隔离或独立供电方案输出DC24V电源(显示屏、外部信号输入输出等)，5V电源(继电器控制等电路使用)，3.3V(终端上的MCU以及多数IC使用)，隔离5V电源(RS485、CAN等)。

智能配电终端具有保护和\或预警功能，其电源模块输入端从独立电源取电，即使待测回路断电，智能配电终端始终可以正常工作，不影响保护和\或预警功能的实现。

待测回路的供电情况不影响电源模块输入端接入的独立电源的供电情况。

实施例35对应I-A型，I-A型为高级可控型智电终端，可实现全部设计的功能。

实施例36

智能配电终端，包括智能配电终端电路，智能配电终端电路采用功能化模块结构；智能配电终端电路设置在电路板上；智能配电终端5的电路板包括第一电路板1和第二电路板2，第一电路板1和第二电路板2平行设置，第一电路板1和第二电路板2通过连接器3连接，第一电路板1设置连接器，智能配电终端电路通过连接器与第一电路板1固定，第二电路板2上设置对外输出端子和二次互感器，采用对外输出端子4和二次互感器9实现与外部电路可插拔式连接和数据传输。第一电路板1设置在智能配电终端主体6内，第二电路板2设置在智能配电终端基座7内，智能配电终端主体6和智能配电终端基座7通过卡扣8连接。

二次互感器9与物理量接口模块连接，二次互感器9包括电流二次互感器和电压二次互感器，电流二次互感器与物理量接口模块的电流采样计算单元连接，电压二次互感器与物理量接口模块的电压采样计算单元连接。

第一电路板1上的连接器为多个，智能配电终端电路的各功能化模块通过连接器与第一电路板连接，连接器根据功能化模块不同选择不同接口的连接器。

智能配电终端电路的各功能化模块可以全部或部分固化、焊接或插接到第一电路板1上。

根据是否设置控制输出模块分为可控/不可控两大系列。

本实施的智能配电终端电路具有控制输出模块，属于可控系列。

智能配电终端电路包括计算模块智和控制输出模块，为满足客户的需要，选择中级算力计算模块，根据计算模块算力配置相匹配的模块。

根据客户的需要，智能配电终端电路配置物理量接口模块、电源模块、与上级通信模块、显示通信模块、附加功能化模块全部设计的功能。

物理量接口模块、控制输出模块、与上级通信模块、显示通信模块、附加功能化模块均与计算模块电连接；

物理量接口模块、控制输出模块、与上级通信模块、显示通信模块、附加功能化模块、计算模块均与电源模块电连接；

计算模块，采集输入物理量数据、处理采集的物理量数据、存储数据、控制输出。物理量接口模块，对检测的输入的物理量进行信号调理的接口电路、数字量采集/输出控制电路、模拟信号输出电路。

计算模块包括MCU、EEPROM、复位单元、时钟单元、FLASH，EEPROM、复位单元、时钟单元、FLASH均与MCU电连接。

控制输出模块，控制断路器的分励脱扣器及电动操作机构。

物理量接口模块，对检测的输入的物理量进行信号调理的接口电路、数字量采集/输出控制电路、模拟信号输出电路。

物理量包括数字量、模拟量和开关量，物理量接口模块包括电能计量接口电路、开关量监测电路、保护电流电压接口电路、双电源状态监测电路、温度监测电路。

与上级通信模块，与上位机的通信接口；与上级通信模块包括有线通信接口和\或无线通信接口；显示通信模块与上一级通信模块的实现结构相同或类似。

有线通信接口包括RS485、CAN、电力载波、以太网中的一个或多个的组合；

无线通信接口包括Wifi、蓝牙、Zigbee、2G/3G/4G/5G中的一个或多个的组合。

显示通信模块，与监控设备建立通信，并采集和显示数据，并与上一级通信。

监控设备包括其他不具有显示通信模块的智能配电终端、智能防雷装置、智能水表、智能燃气表、智能热量表、接地电阻检测设备。

监控设备包括但不限于其他不具有显示通信模块的智能配电终端、智能防雷装置、智能水表、智能燃气表、智能热量表、接地电阻检测设备，各监控设备均具有通信功能。

附加功能化模块，实现智电终端的扩展功能。附加功能化模块采用故障电弧检测电路。

电源模块为智能配电终端上的各个功能化模块提供基本的电源供应需要满足在不同供电电压条件下进行电源转换，同时要满足终端电路长期可靠性运行的要求。

电源模块输入端接入220伏交直流电，电源模块输入端可以接入各待测回路取电也可以接入其他独立电源供电。电源模块采用隔离或独立供电方案输出DC24V电源(显示屏、外部信号输入输出等)，5V电源(继电器控制等电路使用)，3.3V(终端上的MCU以及多数IC使用)，隔离5V电源(RS485、CAN等)。

智能配电终端具有保护和\或预警功能，其电源模块输入端从独立电源取电，即使待测回路断电，智能配电终端始终可以正常工作，不影响保护和\或预警功能的实现。

待测回路的供电情况不影响电源模块输入端接入的独立电源的供电情况。

实施例36的智能配电终端电路配置的各功能化模块的电路框图参见实施例17的电路框图。

实施例36对应I-B型，I-B型为中级可控型智电终端，可选择扩展实现故障电弧检测功能。

实施例37

智能配电终端，包括智能配电终端电路，智能配电终端电路采用功能化模块结构；智能配电终端电路设置在电路板上；电路板包括第一电路板和第二电路板，第一电路板和第二电路板背面连接，第一电路板设置连接器，智能配电终端电路通过连接器与第一电路板固定，第二电路板上设置对外输出端子和二次互感器，采用外输出端子和二次互感器实现与外部电路可插拔式连接和数据传输。

二次互感器9与物理量接口模块连接，二次互感器9包括电流二次互感器和电压二次互感器，电流二次互感器与物理量接口模块的电流采样计算单元连接，电压二次互感器与物理量接口模块的电压采样计算单元连接。

根据是否设置控制输出模块分为可控/不可控两大系列。

本实施的智能配电终端电路具有控制输出模块，属于可控系列。

智能配电终端电路包括计算模块智和控制输出模块，为满足客户的需要，选择初级算力计算模块，根据计算模块算力配置相匹配的模块。

根据客户的需要，智能配电终端电路配置物理量接口模块、电源模块、与上级通信模块、显示通信模块、附加功能化模块全部设计的功能。

物理量接口模块、控制输出模块、与上级通信模块、显示通信模块均与计算模块电连接；

物理量接口模块、控制输出模块、与上级通信模块、显示通信模块、计算模块均与电源模块电连接；

计算模块，采集输入物理量数据、处理采集的物理量数据、存储数据、控制输出。物理量接口模块，对检测的输入的物理量进行信号调理的接口电路、数字量采集/输出控制电路、模拟信号输出电路。

计算模块包括MCU、EEPROM、复位单元、时钟单元、FLASH，EEPROM、复位单元、时钟单元、FLASH均与MCU电连接。

控制输出模块，控制断路器的分励脱扣器及电动操作机构。

物理量接口模块，对检测的输入的物理量进行信号调理的接口电路、数字量采集/输出控制电路、模拟信号输出电路.

物理量接口模块包括保护电流电压接口电路、双电源状态监测电路、温度监测电路。

与上级通信模块，与上位机的通信接口；与上级通信模块包括有线通信接口和\或无线通信接口；显示通信模块与上一级通信模块的实现结构相同或类似。

有线通信接口包括485、CAN、电力载波、以太网中的一个或多个的组合；

无线通信接口包括Wifi、蓝牙、Zigbee、2G/3G/4G/5G中的一个或多个的组合。

与监控设备建立通信，并采集和显示数据，并与上一级通信。

监控设备包括其他不具有显示通信模块的智能配电终端、智能防雷装置、智能水表、智能燃气表、智能热量表、接地电阻检测设备。

监控设备包括但不限于其他不具有显示通信模块的智能配电终端、智能防雷装置、智能水表、智能燃气表、智能热量表、接地电阻检测设备，各监控设备均具有通信功能。

实施例37的智能配电终端电路配置的各功能化模块的电路框图参见附图9的电路框图。

实施例37对应I-C型，I-C型为初级可控型智电终端。

实施例38

相对于实施例35不具有控制输出模块，属于不可控系列。

实施例38对应II-A，II-A型为高级不可控型智电终端。

实施例39

相对于实施例36不具有控制输出模块，属于不可控系列。

实施例21对应II-B型，II-B型为中级不可控型智电终端。

实施例40

相对于实施例37不具有控制输出模块，属于不可控系列。

实施例22对应II-C型，II-C型为初级不可控型智电终端产品。

实施例41

智能配电终端的功能模块化方法，包括以下步骤：

S1：根据拟选取的功能化模块需占用的***资源选取智能配电终端电路计算模块；

S2：根据选取的智能配电终端电路计算模块提供的***资源选取匹配的功能化模块，划分出不同等级的型号产品。

其中，***资源包括CPU资源、存储资源和***接口中至少一个，***接口包括电路和硬件连接接口。***资源包括CPU资源、存储资源和***接口三种但不限于以上三种，例如电源容量和通信带宽等。

其中，S2中根据选取的智能配电终端电路计算模块提供的***资源选取匹配的功能化模块具体包括以下步骤

SA：根据功能需求中是否具有控制断路器的分励脱扣器及电动操作机构功能判断是否选取控制输出模块；

SB：根据计算模块提供的***资源和多种功能需求选取智能配电终端电路的多种功能化模块。

智能配电终端的模块化方法，通过是否包含控制输出电路将产品分为可控/不可控两大系列产品，不同的计算模块设计方案根据算力不同实现对应的功能需求，对应的功能需求实现是通过选取功能化模块，从而划分出不同等级的型号产品。

实施例42

智能配电终端的功能模块化方法，包括以下步骤：

S1：根据拟选取的功能化模块需占用***资源选取智能配电终端电路计算模块；

其中，***资源包括CPU资源、存储资源和***接口中至少一个，***接口包括电路和硬件连接接口。***资源包括CPU资源、存储资源和***接口三种但不限于以上三种，例如电源容量和通信带宽等。

其中，根据拟选取的功能化模块需占用***资源选取智能配电终端电路计算模块，是将市场上现有计算模块产品根据性能参数划分不同的等级。

S2：根据选取的智能配电终端电路计算模块提供的***资源选取匹配的功能化模块，划分出不同等级的型号产品。

其中，S2中根据选取的智能配电终端电路计算模块提供的***资源选取匹配的功能化模块具体包括以下步骤

SA：根据功能需求中是否具有控制断路器的分励脱扣器及电动操作机构功能判断是否选取控制输出模块；

SB：根据计算模块提供的***资源和多种功能需求选取智能配电终端电路的多种功能化模块。

智能配电终端的模块化方法，通过是否包含控制输出电路将产品分为可控/不可控两大系列产品，不同的计算模块设计方案根据算力不同实现对应的功能需求，对应的功能需求实现是通过选取功能化模块，从而划分出不同等级的型号产品。

实施例43

智能配电终端的功能模块化方法，包括以下步骤：

S1：根据拟选取的功能化模块需占用***资源选取智能配电终端电路计算模块；

其中S1中根据需占用的***资源选取智能配电终端电路计算模块，具体地以下步骤：

Sa：将计算模块分为多种等级；

Sb：根据需占用***资源参数落在具体某等级计算模块参数范围内，具体CPU资源、存储资源和***接口参数均需满足，选取该等级计算模块。

其中Sa中计算模块分的多种等级划分是根据统计客户的功能需求分布，确定实现功能需求的功能化模块组合分布，进而确定计算模块需要提供***资源参数即计算模块参数范围。

S2：根据选取的智能配电终端电路计算模块提供的***资源选取匹配的功能化模块；

其中，S2中根据选取的智能配电终端电路计算模块提供的***资源选取匹配的功能化模块具体包括以下步骤

SA：根据功能需求中是否具有控制断路器的分励脱扣器及电动操作机构的控制输出功能判断是否选取控制输出模块；

SB：根据计算模块提供的***资源和多种功能需求选取智能配电终端电路的多种功能化模块。

步骤SB的具体过程如下：拟选取的功能化模块运行时所需***资源量与计算模块提供的***资源量大小进行比较；如果拟选取的功能化模块运行时所需***资源量比计算模块***提供的资源量大，则拟选取的功能化模块在计算模块中不可运行，拟选取的功能化模块不能选取成功；如果拟选取的功能化模块运行时所需***资源量比计算模块提供的***资源量小，则拟选取的功能化模块在计算模块中可运行，拟选取的功能化模块能选取成功。

当计算模块提供的***资源的CPU资源、存储资源和***接口资源的其中至少一项当前剩余量小于拟选取功能化模块对CPU资源、存储资源和***接口资源的其中至少一项占用量时，则该功能化模块不能选取成功。具体的，CPU资源和存储资源是按百分比计算的，***接口资源是按接口数量计算，与CPU资源和存储资源的计算方法不同。如果***接口资源被占用后，***中再没有多余的合适类型***接口资源，则认为***接口资源的占用量为100％，剩余量为0。

具体地：1.根据需占用***资源选取智能配电终端电路计算模块，将计算模块分为3种等级，初级、中级和高级；选取高级计算模块；

2.列出通用配电应用场景中智电终端的功能需求；

例如监测电参量数据功能需求：

(1)“电压采样计算”和“电流采样计算”两项功能

电压采样计算功能和电流采样计算功能通过现有的电压采样计算单元和电流采样计算单元实现；电压采样计和电流采样普遍要求精度达到0.5级。用户需求不在采样和计算本身，而是要看到电压电流数据的显示结果，其他电参量也是相同的道理。电压采样计算单元和电流采样计算单元的采集的数据在显示通信模块显示，用户可以直接在显示通信模块的显示屏上查看。

(2)“电度数计算”功能

电度数可以通过电压采样计算单元和电流采样计算单元采样的电压、电流参数计算得到。电度数计算功能普遍要求精度达到0.5级。电度数计算实现正向电度数计算、反向电度数计算、四象限有无功电度数计算功能，用于电力计量。

(3)功率计算功能

功率可以通过电压采样计算单元和电流采样计算单元采样的电压、电流参数计算得到。功率计算功能普遍要求精度达到0.5级。功率计算功能实现正向功率计算、反向功率计算、有功功率计算、无功功率计算、视在功率计算功能。

(4)功率因数计算功能

常见的多功能仪表如数字电流表、数字电压表均提供此项功能。功率可以通过电压采样计算单元和电流采样计算单元采样的电压、电流参数计算得到。

(4)相位角计算功能

(5)相位角可根据功率因数计算得出。

例如监测异常数据

(1)故障电弧监测功能

通过故障电弧检测电路，获取电路的电流信号，根据获取的电流信号生成功率谱数据，根据在功率谱数据中，功率值在预设频率范围内的变化趋势确定是否出现故障电弧，故障电弧监测功能通过附加功能化模块的故障电弧检测电路实现。

(2)温度监测功能，通过物理接口模块的温度监测电路实现，实现线缆接头、母排、线缆、插接点等的温度监测。

例如交互变化的表述

(1)断路器状态监测功能，断路器状态监测包括监测分合闸状态、对断路器剩余使用寿命的监测。通过开关量监测单元实现。

(2)双电源状态监测功能，通过物理接口模块的双电源状态监测电路实现；双电源状态监测电路用于监控ATS设备输出的双路电源状态信号。双电源状态监测电路安装第二电路板上。

例如显示通信功能

显示通信功能显示通信模块，显示智能配电终端和其他设备的实时数据，通过显示通信模块具有电路配置功能和采集通信功能；

电路配置功能：配置终端启用功能项；采集通信功能；和配电终端、防雷、接地电阻等设备通信采集数据，和上位机通信上报数据。)

电路方案：采用ARM核心板+底板的电路结构，驱动彩色显示屏/触摸板方案。

例如与上级通信功能

①CAN、RS485、以太网等基本通信模式

客户对该功能有需求。终端已经实现。

②电力载波、WIFI、远距离无线网等通信模式

与上级通信功能通过与上级通信模块实现，是与上位机的通信接口，和上位机通信上报数据；与上级通信模块包括有线通信接口和\或无线通信接口；有线通信接口包括485、CAN、电力载波、以太网中的一个或多个的组合；无线通信接口包括Wifi、蓝牙、Zigbee、2G/3G/4G/5G中的一个或多个的组合。对屏幕类型选择终端最好配备彩色触屏单色屏或者无屏作为备选方案适应特殊情况下的用户需求。

电路方案：模块板载隔离型RS485、CAN、RS232为通用电路。

例如电流互感器故障保护功能

应对电流互感器的二次侧开路状态进行监测和保护，通过附加功能化模块的电流互感器故障保护电路。电流互感器故障保护电路，对电流互感器的二次开路状态进行检测、保护。

电路方案；开路检测只能在互感器一次侧断开的情况下进行，通过模块上的继电器将检测信号输入互感器，检测互感器是否存在开路情况。

3.根据功能需求中具有控制断路器的分励脱扣器及电动操作机构的控制输出功能判断选取控制输出模块；

4.根据高级计算模块提供的***资源和需要满足所有功能需求选取智能配电终端电路的所有功能化模块，如物理量接口模块、控制输出模块、与上级通信模块、显示通信模块、附加功能化模块，具体功能化模块构成参见实施例35。具体对应的产品I-A型。I-A型为高级可控型智电终端，可实现全部设计的功能。

同理，选取中级计算模块，功能需求中具有控制断路器的分励脱扣器及电动操作机构的控制输出功能判断选取控制输出模块，需要除电参量数据统计、谐波统计功能外的其他功能进而选取对应实现的功能化模块，具体对应的产品I-B型。I-B型为中级可控型智电终端，可实现除不具备电参量数据统计、谐波统计功能外全部设计的功能。

同理，选取初级计算模块，功能需求中具有控制断路器的分励脱扣器及电动操作机构的控制输出功能判断选取控制输出模块，需要除故障电弧检测等高级保护功能、不具备电参量数据统计、谐波统计功能外的其他功能进而选取对应实现的功能化模块，具体对应的产品I-C型。I-C型为初级可控型智电终端，可实现除故障电弧检测等高级保护功能、不具备电参量数据统计、谐波统计功能功能外基本的电参量监测、保护及控制功能的功能。

同理，选取高级计算模块提供的***资源和需要满足除没有控制断路器的分励脱扣器及电动操作机构的控制输出功能外的A至L的所有功能需求，选取智能配电终端电路的功能化模块，具体对应的产品II-A型。II-A型为高级不可控型智电终端，可实现除了保护跳闸、控制断路器分合闸以外全部设计的功能。

同理，选取中级计算模块，功能需求中没有控制断路器的分励脱扣器及电动操作机构的控制输出功能不选取控制输出模块，需要除电参量数据统计、谐波统计功能外的其他功能进而选取对应实现的功能化模块，具体对应的产品II-B型。II-B型为中级不可控型智电终端，可实现除不具备电参量数据统计、谐波统计功能外全部设计的功能。

同理，选取初级计算模块，功能需求中没有控制断路器的分励脱扣器及电动操作机构的控制输出功能不选取控制输出模块，需要除故障电弧检测等高级保护功能、不具备电参量数据统计、谐波统计功能外的其他功能进而选取对应实现的功能化模块，具体对应的产品II-C型。II-C型为初级可控型智电终端，除故障电弧检测等高级保护功能、不具备电参量数据统计、谐波统计功能功能可实现基本的电参量监测、保护及控制功能的功能。

综上，智能配电终端的模块化方法，通过是否包含控制输出电路将产品分为可控/不可控两大系列产品，不同的计算模块设计方案根据算力不同实现对应的功能需求，对应的功能需求实现是通过选取功能化模块，从而划分出不同等级的型号产品。

实施例44

智能配电***，具有智能配电终端。

智能配电终端通过具有采集和通信功能的设备与数据处理中心通信连接；所述具有采集和通信功能的设备包括数据采集器。

本实施例中，智能配电终端不具有显示通信，通过数据采集器与数据处理中心通信连接。

实施例45

智能配电***，具有智能配电终端，智能配电终端与数据处理中心通信连接；

具有显示通信模块的智能配电终端具有通信、采集和显示功能，可以直接与数据处理中心通信连接；

具体地：具有显示通信模块的智能配电终端与监控设备建立通信，并采集和显示数据，并与数据处理中心通信。

所述监控设备包括其他不具有显示通信模块的智能配电终端、智能防雷装置、智能水表、智能燃气表、智能热量表、接地电阻检测设备。

实施例46

智能配电终端的选型方法，包括以下步骤：

步骤一：根据功能选取智能配电终端电路的功能化模块；

步骤二：根据智能配电终端电路的功能化模块核算所需***资源，根据所需***资源选取智能配电终端电路的计算模块。

实施例47

智能配电终端的选型方法，包括以下步骤：

步骤一：根据功能选取智能配电终端电路的功能化模块；步骤一中功能通过一个或多个功能化模块实现。

其中，步骤一中根据功能选取智能配电终端电路的功能化模块具体包括以下步骤：

步骤1：根据功能需求中是否具有控制断路器的分励脱扣器及电动操作机构功能判断是否选取控制输出模块；

步骤2：根据多种功能需求选取智能配电终端电路的多种功能化模块。

步骤二：根据智能配电终端电路的功能化模块核算所需***资源，根据所需***资源选取智能配电终端电路的计算模块。

其中，步骤二中计算模块所提供的***资源包括智能配电终端电路的功能化模块核算所需***资源和扩展余量；

扩展余量，为后续升级改造扩展功能预留的***资源。

步骤二中***资源包括CPU资源、存储资源和***接口中至少一个。

已选取的功能化模块运行时所需***资源量的总和与拟选取计算模块提供的***资源剩余量大小进行比较；如果已选取的功能化模块的总和运行时所需***资源量比拟选取计算模块***提供的资源小，则拟选取计算模块中不可运行已选取的功能化模块，不能选取该计算模块；如果已选取的功能化模块运行时所需***资源量比拟选取计算模块提供的***资源小，则拟选取计算模块中可运行已选取的功能化模块，能选取该计算模块。

在上述已选取功能化模块继续选取功能化模块时，已选取的前N功能化模块与继续选取的第N+1功能化模块，所需***资源量的总和与拟选取计算模块提供的***资源量大小进行比较；重复上述的比较过程。

当计算模块的CPU资源、存储资源和***接口资源的其中至少一项小于已选取功能化模块对CPU资源、存储资源和***接口资源的其中至少一项占用量时，则该计算模块不能选取成功。

当计算模块的CPU资源、存储资源和***接口资源的均大于已选取功能化模块对CPU资源、存储资源和***接口资源时，则该计算模块能选取。

实施例48

智能配电终端的选型方法，包括以下步骤：

1.根据功能需求具有控制断路器的分励脱扣器及电动操作机构功能判断选取控制输出模块；

2.需要满足A至L所有功能需求选取智能配电终端电路的所有功能化模块。

3.根据智能配电终端电路的所有功能化模块核算所需***资源，根据所需***资源选取高级计算模块。即具体对应的产品I-A型。I-A型为高级可控型智电终端，可实现全部设计的功能。

同理，可以完成其他智能配电终端的选型。

实施例49

智能配电终端的扩展方法，根据已有智能配电终端电路的计算模块提供的***资源选取拟扩展的功能化模块，包括以下步骤：

步骤1：核算智能配电终端电路计算模块的余量***资源；

步骤2：根据余量***资源和拟扩展功能选取智能配电终端电路的扩展功能化模块。

实施例50

智能配电终端的扩展方法，根据已有智能配电终端电路的计算模块提供的***资源选取拟扩展的功能化模块，包括以下步骤：

步骤1：核算智能配电终端电路计算模块的余量***资源；

其中，步骤1中核算智能配电终端电路计算模块的余量***资源具体为根据已有智能配电终端电路的计算模块提供的***资源扣除现有功能化模块所占用的***资源确定余量***资源。

其中，步骤1中***资源包括CPU资源、存储资源和***接口中至少一个。

步骤2：根据余量***资源和拟扩展功能选取智能配电终端电路的扩展功能化模块。

其中，步骤2中根据余量***资源和拟扩展功能选取智能配电终端电路的扩展功能化模块，包括以下步骤：

步骤A：根据余量***资源和根据功能需求中是否具有控制断路器的分励脱扣器及电动操作机构功能判断是否选取控制输出模块；

步骤B：根据多种扩展功能需求选取智能配电终端电路的扩展多种功能化模块

具体1.已选取计算模块提供的***资源剩扣除已选取的功能化模块来核算计算模块的余量***资源；如果拟扩展功能化模块与已选取的功能化模块的总和运行时所需***资源量比已选取计算模块***提供的资源小，则已选取计算模块中不可运行拟扩展功能化模块，不能选取该拟扩展功能化模块；如果拟扩展功能化模块与已选取的功能化模块运行时所需***资源量比已选取计算模块提供的***资源小，则已选取计算模块中可运行拟扩展功能化模块，能选取该拟扩展功能化模块。

当计算模块的CPU资源、存储资源和***接口余量***资源的其中至少一项小于拟扩展功能化模块对CPU资源、存储资源和***接口资源的其中至少一项占用量时，则该拟扩展功能化模块不能选取成功。

当计算模块的CPU资源、存储资源和***接口的余量***资源均大于拟扩展功能化模块对CPU资源、存储资源和***接口资源时，则该计算模块能选取。

与现有技术相比，设计合理，根据是否设置控制输出模块分为可控/不可控两大系列；智能配电终端电路采用不同的计算模块，根据计算模块算力不同设置相匹配功能需求的模块，划分出不同等级的型号产品；按照功能实现电路归一化形成模块化结构，应用智能配电终端的选型方法和扩展方法满足客户的不同需求，设计配置合理，在实际应用中呈现出良好的性能，做到物尽其用。

以上，仅为本发明的具体实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (20)

1.智能配电终端，包括智能配电终端电路，其特征在于所述智能配电终端电路采用功能化模块结构；所述智能配电终端电路设置在电路板上；所述智能配电终端电路至少包括计算模块、物理量接口模块、与上级通信模块；所述物理量接口模块、所述与上级通信模块均与所述计算模块连接；

所述计算模块，采集输入物理量数据、处理采集的物理量数据、存储数据、控制输出；

所述物理量接口模块，包括对检测的输入的物理量进行信号调理的接口电路、实现数字量采集/输出控制电路、模拟信号输出电路；

所述与上级通信模块，包括与上一级的通信接口。

2.根据权利要求1所述的智能配电终端，其特征在于所述智能配电终端电路还包括控制输出模块；所述控制输出模块与所述计算模块连接；

所述控制输出模块，控制断路器的分励脱扣器和/或电动操作机构。

3.根据权利要求1或2所述的智能配电终端，其特征在于所述智能配电终端电路还包括显示通信模块，所述显示通信模块与计算模块连接；

所述显示通信模块，与监控设备建立通信，并采集和显示数据，并与上一级通信；

所述监控设备包括其他不具有显示通信模块的智能配电终端、智能防雷装置、智能水表、智能燃气表、智能热量表、接地电阻检测设备。

4.根据权利要求1-3任一所述的智能配电终端，其特征在于所述智能配电终端电路还包括附加功能模块，所述附加功能与计算模块连接，实现智电终端的扩展功能；

优选地，所述附加功能模块包括故障电弧检测电路和\或电流互感器故障保护电路。

5.根据权利要求1-4任一所述的智能配电终端，其特征在于所述智能配电终端电路还包括电源模块，所述电源模块与计算模块连接，实现不同供电电压条件下进行电源转换，为功能化模块提供电源供应；

优选地，所述电源模块输入端接入各待测回路取电或接入独立电源取电；

所述待测回路的供电情况不影响所述电源模块输入端接入的独立电源的供电情况。

6.根据权利要求1或2所述的智能配电终端，其特征在于所述计算模块包括MCU、EEPROM、复位单元、时钟单元、FLASH，所述EEPROM、所述复位单元、时钟单元、所述FLASH均与所述MCU电连接。

7.根据权利要求1或2所述的智能配电终端，其特征在于所述物理量包括数字量、模拟量和开关量；所述物理量接口模块包括电能计量接口电路、开关量监测电路、保护电流电压接口电路、双电源状态监测电路、温度监测电路中的一个或多个的组合。

8.根据权利要求3或4所述的智能配电终端电路，其特征在于所述与上级通信模块包括有线通信接口和\或无线通信接口；显示通信模块同样具有有线通信接口和\或无线通信接口；

优选地，所述有线通信接口包括RS485、CAN、电力载波、以太网中的一个或多个的组合；

优选地，所述无线通信接口包括Wifi、蓝牙、Zigbee、2G/3G/4G/5G中的一个或多个的组合。

9.根据权利要求1或2所述的智能配电终端，其特征在于所述电路板包括第一电路板和第二电路板，所述第一电路板和所述第二电路板平行设置，所述第一电路板和所述第二电路板通过连接器连接；

所述智能配电终端电路的功能化模块固化在所述第一电路板上或通过连接器与所述第一电路板固定；

所述第二电路板上设置对外输出端子和二次互感器。

10.智能配电***，其特征在于具有权利要求1或2所述的智能配电终端，智能配电终端通过具有采集和通信功能的设备与数据处理中心通信连接；所述具有采集和通信功能的设备包括数据采集器。

11.智能配电***，其特征在于具有权利要求3-9任一所述的智能配电终端，智能配电终端与数据处理中心通信连接。

12.智能配电终端的功能模块化方法，其特征在于包括以下步骤：

S1：根据拟选取的功能化模块需占用的***资源选取智能配电终端电路计算模块，其中***资源包括CPU资源、存储资源和***接口中至少一个；

S2：根据选取的智能配电终端电路计算模块提供的***资源选取匹配的功能化模块；

优选地，S2中根据选取的智能配电终端电路计算模块提供的***资源选取匹配的功能化模块具体包括以下步骤：

SA：根据功能需求中是否具有控制断路器的分励脱扣器及电动操作机构功能判断是否选取控制输出模块；

SB：根据计算模块提供的***资源和多种功能需求选取智能配电终端电路的多种功能化模块。

13.智能配电终端的选型方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一：根据功能选取智能配电终端电路的功能化模块；

步骤二：根据智能配电终端电路的功能化模块核算所需***资源，根据所需***资源选取智能配电终端电路的计算模块。

14.根据权利要求13所述的智能配电终端的选型方法，其特征在于步骤一中根据功能选取智能配电终端电路的功能化模块具体包括以下步骤：

步骤1：根据功能需求中是否具有控制断路器的分励脱扣器及电动操作机构功能判断是否选取控制输出模块；

步骤2：根据多种功能需求选取智能配电终端电路的多种功能化模块。

15.根据权利要求13所述的智能配电终端的选型方法，其特征在于步骤二中计算模块所提供的***资源包括智能配电终端电路的功能化模块核算所需***资源和扩展余量；

扩展余量，为后续升级改造扩展功能预留的***资源。

16.根据权利要求13或14所述的智能配电终端的选型方法，其特征在于步骤二中所述***资源包括CPU资源、存储资源和***接口中至少一个。

17.根据权利要求13或14所述的智能配电终端的选型方法，其特征在于步骤一中所述功能通过一个或多个功能化模块实现。

18.智能配电终端的扩展方法，其特征在于根据已有智能配电终端电路的计算模块提供的***资源选取拟扩展的功能化模块，包括以下步骤：

步骤1：核算智能配电终端电路计算模块的余量***资源；

步骤2：根据余量***资源和拟扩展功能选取智能配电终端电路的扩展功能化模块。

19.根据权利要求18所述智能配电终端的扩展方法，其特征在于步骤1中核算智能配电终端电路计算模块的余量***资源具体为根据已有智能配电终端电路的计算模块提供的***资源扣除现有功能化模块所占用的***资源确定余量***资源。

20.根据权利要求18所述智能配电终端的扩展方法，其特征在于步骤2中根据余量***资源和拟扩展功能选取智能配电终端电路的扩展功能化模块，包括以下步骤：

步骤A：根据余量***资源和根据功能需求中是否具有控制断路器的分励脱扣器及电动操作机构功能判断是否选取控制输出模块；

步骤B：根据多种扩展功能需求选取智能配电终端电路的扩展多种功能化模块。

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