CN102692559A - 一种智能电表的多路采集方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于电力工业自动化控制领域，具体涉及一种智能电表的多路采集方法，该方法首先在各回路上独立接入电压互感器和电流互感器；其后将电压、电流互感器分别与电子切换开关Ⅰ、Ⅱ的信号输入端相连，其信号输出端与电能量计量模块相连，同时将MCU的控制脚与电子切换开关连接；随后MCU向电子切换开关发送切换指令，电子切换开关按顺序定时切换，从第一个回路依次切换至第N个回路，被切换回路上的电压、电流互感器将测量到的三相电压、电流信号经电子切换开关Ⅰ、Ⅱ传送至电能量计量模块内；最后电能量计量模块将所述数据进行计算处理。本发明的优点是，可采集多路电参量，系统结构简单；适用场合广，可用于多种不同电源输入的场合。

Description

一种智能电表的多路采集方法

 

技术领域

本发明属于电力工业自动化控制领域，具体涉及一种智能电表的多路采集方法。

背景技术

电力工业是国民经济的一个重要支柱产业，而电力作为一种特殊商品在市场经济中处于举足轻重的地位。同时随着电力工业的体制改革，电网的运营和管理正逐步迈向商业化，电能量计量系统的建设也是随着电力商业化运营的开展而发展的。电能量计量系统主要任务时采集、处理、存储、统计各电厂的上网电量、联络线关口点电量和各用电关口的下网电量，为计算和分析提供基本数据，同时随着分时段电价计费的实施，电能量计量系统的重要性也就显得更加突出。

如图1所示，对于多个三相回路的电能量进行采集，传统的方案通常在各个回路上设置用于采集电压和电流的互感器，同时还会在各个回路上设置用于计量电能量的模块，当各个回路中的电能量计量模块得到电能量数据之后再传送至电表，假若有6个回路时需要加装6个电能量计量模块，设备投资较高，且安装和维修均较为麻烦。

还有一种方案，在各回路上的测量装置使用三相电流表、电压表、电能表以及功率表等4个三相表，那么假若有6个回路时需要24个三相表，安装较为复杂，以及投资成本较高，不符合企业以及用户的经济利益。

本领域急需一种用于多个三相回路采集电参量的方法，该采集方法既可减少设备的投资，又可用于具有多个电源输入的应用环境中。

发明内容

本发明的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种智能电表的多路采集方法，通过在各回路上独立接入电压互感器和电流互感器，同时在智能电表与各回路之间设置电子切换开关，并采用定时切换轮询各回路的方法达到采集各回路电压和电流值的目的。

本发明的目的实现由以下技术方案完成：

一种智能电表的多路采集方法，本采集方法用于智能电表采集N个回路的三相电参量，所述的智能电表由电能量计量模块、MCU、存贮器、通讯接口以及显示器构成，在N个回路上分别独立接入电压互感器和电流互感器，其特征在于:该方法将N个所述的电压互感器通过电子切换开关Ⅰ后接入所述电能量计量模块，将N个电流互感器通过电子切换开关Ⅱ后接入所述的电能量计量模块，所述电子切换开关的信号输出端与所述电能量计量模块相连，同时将所述MCU的控制脚与电子切换开关Ⅰ、Ⅱ的控制脚连接用以输送控制指令；随后所述MCU向电子切换开关Ⅰ、Ⅱ发送切换指令，所述的电子切换开关Ⅰ、Ⅱ分别按顺序定时切换，分别从第一个回路切换至下一回路直至第N个回路，所述被切换回路上的电压互感器和电流互感器将测量到的三相电压信号和三相电流信号经电子切换开关传送至电能量计量模块内；最后所述的电能量计量模块将接收到的数据进行计算处理。

所述的电子切换开关Ⅰ与电子切换开关Ⅱ的切换时间和切换顺序同步进行。

所述的电子切换开关的定时切换间隔时间不大于1/N秒。

所述的各回路的电量计量时间与电子切换开关的间隔时间相同。

本发明的优点是，智能电表可同时监测N路独立的三相设备用电情况，可采集各回路上的30多个电参量，节省了繁复的设备投资；适用场合较广，可用于多种不同电源输入的应用场合；同时采用本方法的系统结构简单，前期的安装以及后期的维修较为简便。

附图说明

图1为电表采集多回路电参量的传统方法示意图；

图2为本发明智能电表采集多回路电参量的方法原理图；

图3为本发明的N路三相电压输入图；

图4为本发明的N路三相电流输入图；

图5为本发明的电子切换开关示意图；

图6为本发明的典型接线图。

具体实施方式

以下结合附图通过实施例对本发明特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：

实施例：如图2所示，本发明属于电力工业自动化控制领域，具体涉及一种智能电表的多路采集方法，用于采集多个回路的三相电参量。该采集方法具体涉及智能电表、电子切换开关Ⅰ、Ⅱ以及独立接入各回路的电流互感器和电压互感器，智能电表由电能量计量模块、MCU、存贮器、通讯接口以及显示器构成，所述的N个电流互感器通过电子切换开关Ⅰ后接入电能量计量模块，所述的N个电流互感器通过电子切换开关Ⅱ后接入所述的电能量计量模块，所述电子切换开关的信号输出端与所述电能量计量模块相连，同时将所述MCU的控制脚与电子切换开关Ⅰ、Ⅱ的控制脚连接用以输送控制指令。

所述的智能电表具体由电能量计量模块、MCU、存贮器、通讯接口以及显示器构成。其中所述的电能量计量模块用于处理所接收到的三相电参量并具有分时段计量功能；存贮器用于记录事件以及数据的存储，可循环存贮8日；通讯接口采用带ESD保护电路的RS-485接口，并采用MODBUS-RTU标准通讯规约进行对外通讯；显示器采用LCD液晶显示屏，用于显示数据及指示工作状态，方便安装及调试。

如图2、3、4、5所示，本采集系统的工作方法具体如下：所述的电子切换开关Ⅰ、Ⅱ分别用于切换多路的电流信号和多路的电压信号，在MCU的控制下按顺序定时切换导通，从第一个回路切换至第二个回路直至第N个回路，定时切换的间隔时间为1/N秒（即每个回路获取的计量时间为1/N秒）；被切换导通的回路上的电压互感器将测量到的电压数据通过测量电压输入端输入电能量计量模块（即电表功率芯片）内，电流互感器将测量到的电流数据通过电流输入端输入电能量计量模块内，当电压和电流数据传送至电能量计量模块之后，将通过公式进行数据处理，电量的计算公式为P=U*I*N*M/f (其中U为采集的电压值，I为采集的电流值，N为电表能够采集的电量路数，f为采集频率）；计算完毕之后的电量数据和各电参量数据将从电能量计量模块上的数据输出口输送至MCU（即控制芯片）内。为达到采集精度，避免大的采集误差，轮询的频率远远大于N，比如采集频率为f=1/（M*N）使每次轮询到的时间t=1/f约为毫秒级时间。

本发明中所述的电参量具体为三相交流电压、三相电流（真有效值测量）、总有功功率、无功功率、功率因数、各单相功率、频率、总有功电度、无功电度、有功无功最大需量及发生时间、分时段电量等。

如图6所示为本采集方法的典型接线，该接线采用两种不同的电源输入，其中端子49采用市电AC220伏电压信号输入，端子51采用油机AC220伏电压信号输入。本实施例中的采集系统具有2个切换开关，分别切换多路的电流信号和多路的电压信号，即使市电和油机输入电压不同，我们仍旧可以计量电源的电量，即我们可以分别计量市电的电量以及油机的电量。这样大大拓展了应用场合，不再局限在简单的配电线路中，可以测量配电，动力室不同电源的电量测量。比如具有油机和市电，或还有逆变器的多种电源输入源的场合。

Claims (4)

1.一种智能电表的多路采集方法，本采集方法用于智能电表采集N个回路的三相电参量，所述的智能电表由电能量计量模块、MCU、存贮器、通讯接口以及显示器构成，在N个回路上分别独立接入电压互感器和电流互感器，其特征在于:该方法将N个所述的电压互感器通过电子切换开关Ⅰ后接入所述电能量计量模块，将N个电流互感器通过电子切换开关Ⅱ后接入所述的电能量计量模块，所述电子切换开关的信号输出端与所述电能量计量模块相连，同时将所述MCU的控制脚与电子切换开关Ⅰ、Ⅱ的控制脚连接用以输送控制指令；随后所述MCU向电子切换开关Ⅰ、Ⅱ发送切换指令，所述的电子切换开关Ⅰ、Ⅱ分别按顺序定时切换，分别从第一个回路切换至下一回路直至第N个回路，所述被切换回路上的电压互感器和电流互感器将测量到的三相电压信号和三相电流信号经电子切换开关传送至电能量计量模块内；最后所述的电能量计量模块将接收到的数据进行计算处理。

2.根据权利要求1所述的一种智能电表的多路采集方法，其特征在于所述的电子切换开关Ⅰ与电子切换开关Ⅱ的切换时间和切换顺序同步进行。

3.根据权利要求1所述的一种智能电表的多路采集方法，其特征在于所述的电子切换开关的定时切换间隔时间不大于1/N秒。

4.根据权利要求1所述的一种智能电表的多路采集方法，其特征在于所述的各回路的电量计量时间与电子切换开关的间隔时间相同。

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