一种新型用电监控系统的制作方法

专利2024-12-04  32


本技术涉及一种监控系统,尤其是涉及一种新型用电监控系统,属于智能用电领域。


背景技术:

1、随着经济的发展, 全社会对电的需求量不断扩大,但是用电量增大的同时, 窃电问题变得越来越突出, 给电力系统和电网企业带来了巨大的经济损失。高供低计用户和公变三相工商用户, 具有数量多以及用电量大的特点, 相对于居民用户, 该类用户窃电损失更为严重,影响了正常的用电环境。电网线损是供电企业的重要经济和技术指标, 最大限度降低线损率, 特别是降低管理线损、 打击窃电行为, 是保障电网安全、 提高供电可靠率、 维护电力市场秩序、 确保供电企业效益的紧迫要求。因此, 如何从技术上和管理上减小线损, 从源头上及时发现和杜绝窃电行为, 已经成为电力部门最紧迫的工作之一,并具有直接的经济利益和社会效益。进行各种防窃电技术研究, 一直是电测量领域研究的热点和难点。现有技术如《基于改进分界开关的配电网电能表远程监测方法》(李志新等)可对由于窃电或错接线引起的计量异常状况进行监测,但不具备远程控制的功能;《基于无线通信的防窃电系统设计》(冯凌等)设计思路过于复杂, 监测、 采集设备过于分散, 不利用监测设备的安全可靠运行。《具有计量功能的变压器研制》(杜砚等)在不改变变压器主体结构的前提下实现了变压器互感器功能的集成化,可用于变压器高压侧电压测量, 也可与计量用电能表的电压进行防窃电比对, 但其仅仅只采集了电压数据, 防窃电功能有限。此外,公知证据如下:

2、公知证据1:《基于cs5460a 的多路电能测量与远程通信控制设计及应用》(《煤炭技术》,2011年7期,陈晓龙等),该现有技术阐述了现场电信号输入到cs5460a芯片中,并与单片机连接实现数据采集、处理详细工作原理,cs5460a 是带有串行通信接口的单相双向电能计量芯片,具有很好的通信能力,适用于多种自动化测量和远程控制领域。该文介绍一种基于cs5460a 芯片的多路电能测量的软、硬件设计方法,它能够通过自带的串行接口方便实现与微机控制系统的数据通信,很好地满足了电能计量微机自动化管理的要求。

3、公知证据2:《基于msp430 和cs5460a 的无线抄表系统设计》,《实验科学与技术》,2013年6月,第11卷第三期,裴亚琳等,该现有技术公开了以低功耗msp430 单片机为核心,采用先进的电能计量芯片cs5460a 采集处理电量信息,并通过无线射频模块nrf905 实现主机和从机的通信。参见系统结构图及其2.1-2.2取样电路设计详细阐述了利用cs5460a集成芯片如何取样,取样后如何进行信号处理的详细过程。通过该系统可以完成自动抄表、远程监控、过载报警、断电重启等功能; 实现了对电能检测的自动化控制和数字化管理。

4、公知证据3:《基于enc28j60 的远程三相电能表的设计与实现》,《微计算机信息》,2008年第24卷第12-1期,文昱等,该文献公开了了一种采用专用电能计量芯片cs5460a 的三相电量采集系统,利用cs5460a 进行电量采集,p89lpc932 单片机做数据处理,通过serial peripheral interface(spi)端口传送电流、电压、有功、无功等实时测量值,并用以太网控制器enc28j60,实现以太网通信,配合上位机显示,对电能进行集中管理。

5、公知证据4:《带以太网接口的三相电能表的研究》,《电测与仪表》,2008年第8期,总第45卷,第512期,文昱等,该文献公开了利用cs5460a进行电量采集, 以p89lpc932单片机做数据处理, 通过serial peripheral interface(spi)端口传送电流、电压、有功、无功等实时测量值,并用以太网控制器enc28j60, 实现以太网通信, 配合上位机显示, 对电能进行集中管理。

6、综上公知证据,上述现有技术都采用了电能计量芯片cs5460a、单片机、上位机、以太网芯片enc28j60实现了现场电信号的采集、处理、传输。


技术实现思路

1、在公知证据的基础上,本实用新型采用现有的集成芯片实现远程传输的目的,其技术方案如下:

2、一种新型用电监控系统,包括智能远传三相电表、智能用电监控装置、上位机、断路器;其特征为:多个所述智能远传三相电表包括计量集成模块、处理器、以太网模块,该计量集成模块将采集的用户用电量信号输入到处理器处理后,通过以太网模块与上位机通信;所述智能用电监控装置用于采集输电线路上的电信号,该智能用电监控装置包括断路器、采集模块、控制器、通信模块;所述断路器串联在三相电路中、所述采集模块通过互感器采集输电线路上的电信号并将其传输给控制器,所述控制器通过通信模块与上位机通信;所述断路器串联在三相电路中,通过所述控制器控制脱扣驱动单元实现其导通关断。

3、优选为:所述智能远传三相电表以msp430单片机为处理器,采用计量集成电路芯片 cs5460a 作为三相电能采样与数据处理并通过spi串行口与处理器通信;以太网enc28j60 芯片与处理器连接实现数据远传到上位机。

4、优选为:电力线与 cs5460a 之间通过 3 个变压器隔离;其中1个变压器输出用于提供 cs5460a 板上的直流电源。

5、优选为:所述以太网模块包括enc28j60、脉冲变压器、rj45 接口,其中,msp430单片机输出口与enc28j60芯片连接,所述rj45接口通过脉冲变压器与enc28j60输出端连接。

6、优选为: msp430芯片管脚uclk、somi、simo 分别连接 enc28j60 的 sck、si、so脚, enc28j60 的 cs 脚 接 msp430的一根 i/o 口。

7、优选为:所述互感器为冷轧硅钢片叠成的电流互感器,同时为控制器提供自生电源;该电流互感器采集的电流信号经采样电阻取样后转成电压信号,经放大调理后变成与控制器中相适应的交流电压信号;每相采集的电流信号分 2 路输入控制器中 a/d 接口。

8、有益效果

9、(1) 采用智能远传三相电表、智能用电监控装置、上位机一体化设计集用电监测、远程控制功能于一体时时监测用户用电情况;

10、(2)该系统结构简单、 监控智能、 使用方便、 实用性强, 有利于供电企业开展精细化线损管理,提高企业效益, 具有很强的实用性和推广价值。



技术特征:

1. 一种新型用电监控系统,包括智能远传三相电表、智能用电监控装置、上位机、断路器;其特征为:多个所述智能远传三相电表包括计量集成模块、处理器、以太网模块,该计量集成模块将采集的用户用电量信号输入到处理器处理后,通过以太网模块与上位机通信;所述智能用电监控装置用于采集输电线路上的电信号,该智能用电监控装置包括断路器、采集模块、控制器、通信模块;所述断路器串联在三相电路中,所述采集模块通过互感器采集输电线路上的电信号并将其传输给控制器,所述控制器通过通信模块与上位机通信;所述断路器串联在三相电路中,通过所述控制器控制脱扣驱动单元实现其导通关断;所述智能远传三相电表以msp430单片机为处理器,采用计量集成电路芯片 cs5460a 作为三相电能采样与数据处理并通过spi串行口与处理器通信;以太网 enc28j60 芯片与处理器连接实现数据远传到上位机;电力线与 cs5460a 之间通过 3 个变压器隔离,其中1个变压器输出用于提供 cs5460a 板上的直流电源;所述以太网模块包括enc28j60、脉冲变压器、rj45接口,其中,msp430单片机输出口与enc28j60芯片连接,所述rj45接口通过脉冲变压器与enc28j60输出端连接; msp430芯片管脚uclk、somi、simo 分别连接 enc28j60 的 sck、si、so 脚, enc28j60 的 cs 脚 接 msp430的一根 i/o 口;所述互感器为冷轧硅钢片叠成的电流互感器,同时为控制器提供自生电源;该电流互感器采集的电流信号经采样电阻取样后转成电压信号,经放大调理后变成与控制器中相适应的交流电压信号;每相采集的电流信号分 2 路输入控制器中 a/d 接口。


技术总结
一种新型用电监控系统,包括智能远传三相电表、智能用电监控装置、上位机;多个所述智能远传三相电表包括计量集成模块、处理器、以太网模块,该计量集成模块将采集的用户用电量信号输入到处理器处理后,通过以太网模块与上位机通信;所述智能用电监控装置用于采集输电线路上的电信号,该智能用电监控装置包括断路器、采集模块、控制器、通信模块;所述断路器串联在三相电路中、所述采集模块通过互感器采集输电线路上的电信号并将其传输给控制器,所述控制器通过通信模块与上位机通信。

技术研发人员:陈志刚,闵文浩
受保护的技术使用者:湖南华电融盛电气科技有限公司
技术研发日:20230609
技术公布日:2024/6/26
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