CN103048510A - 一种智能仪表及其应用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能仪表，包括中心处理单元和通讯单元，所述中心处理单元用于接收及处理数据；所述通讯单元与所述中心处理单元点连接，用于传输数据；该智能仪表还包括处理所述中心处理单元接收的电力数据的仪表构建单元，所述仪表构建单元包括将接收的电力数据构建数据库的数据库构建模块、构建虚拟仪表的仪表构建模块，所述仪表构建模块根据所述数据库构建模块构建的数据库中的电力数据构建虚拟仪表的功能模块。

Description

一种智能仪表及其应用方法

技术领域

本发明涉及数字仪表技术领域，尤其涉及一种智能仪表及其应用方法。

背景技术

随着电子技术的发展，电气设备在电子技术上也得到了长足的发展，现有的变电站以及电力领域在电子技术上也向数字化的方向快速发展。在电气设备领域，常规电磁仪表或数显仪表通常采用模拟量采集的方式进行测量，这越来越不适应现有的数字化的电气设备领域。尽管现有技术中，数字式的测量仪表也在快速发展中，但是通常的仪表仅只有一项或几项功能，不能随意扩展。在数字化电气设备领域，这种数字式的仪表由于功能扩展的限制也不能适应现有的电气设备在数据传输方式发生的根本性变化。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的是构建一种智能仪表，克服现有技术中电气仪表不能受扩展能力的限制不能适用现有数字化电气设备领域情况变化的技术问题。

本发明提出一种智能仪表，包括中心处理单元和通讯单元，所述中心处理单元用于接收及处理数据；所述通讯单元与所述中心处理单元点连接，用于传输数据；还包括处理所述中心处理单元接收的电力数据的仪表构建单元，所述仪表构建单元包括将接收的电力数据构建数据库的数据库构建模块、构建虚拟仪表的仪表构建模块，所述仪表构建模块根据所述数据库构建模块构建的数据库中的电力数据构建虚拟仪表的功能模块。

本发明的进一步技术方案是：所述通信单元包括通信接口，所述中心处理单元通过所述通信接口连接过程总线，所述通信接口为串行通信接口。

本发明的进一步技术方案是：所述通信单元包括参数配置模块，所述参数配置模块用于配置通信参数以适用多种不同参数的通信设备。

本发明的进一步技术方案是：所述中心处理单元通过所述通信单元获取指定地址设备的采样数据报文。

本发明的进一步技术方案是：所述数据库构建模块将接收的电力数据按三相电流和三相电压构建数据库。

本发明的进一步技术方案是：所述仪表构建模块构建的功能模块包括：电流波形模块、电流电压模块、电能模块、频率模块、谐波测量模块、功率模块。

本发明的进一步技术方案是：所述通信单元还包括维护通信接口，所述维护通信接口用于维护所述智能仪表的参数或更新升级。

本发明的技术方案是：提供一种智能仪表的应用方法，包括如下步骤：

所述中心处理单元通过所述通信单元获取电力数据；

所述数据库构建模块构建数据库；

所述仪表构建模块构建虚拟仪表功能模块；运行所述虚拟仪表功能模块。

本发明的进一步技术方案是：所述运行所述仪表构建模块构建的虚拟仪表功能模块步骤中还包括虚拟仪表功能模块运行结果的输出。

本发明的进一步技术方案是：所述运行所述仪表构建模块构建的虚拟仪表功能模块步骤中还包括运行参数的设置。

另一方面，本发明还提出了一种应用上述智能仪表的方法，包括如下步骤：

所述中心处理单元通过所述通信单元获取电力数据；

所述数据库构建模块构建数据库；

所述仪表构建模块构建虚拟仪表功能模块；

运行所述仪表构建模块构建的虚拟仪表功能模块。

在进一步地技术方案中，优选地，所述运行所述仪表构建模块构建的虚拟仪表功能模块步骤中还包括虚拟仪表功能模块运行结果的输出。

在进一步地技术方案中，优选地，所述运行所述仪表构建模块构建的虚拟仪表功能模块步骤中还包括运行参数的设置。

本发明的技术效果是：通过仪表构建单元中的数据库构建模块构建电力数据库以及仪表构建模块根据电力数据构建虚拟仪表的功能模块。本发明构建的智能仪表可以根据数据库中的电力数据扩展仪表功能，适应数字化电气设备变化的需要。

附图说明

图1为本发明实施例提供的智能仪表的结构框图。

图2为本发明实施例提供的智能仪表的功能框图。

图3为本发明实施例提供的智能仪表的应用方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施例进行详细说明。

如图1所示，本发明的具体实施方式是：构建一种智能仪表，包括用于接收信息及处理数据的中心处理单元1，连接所述中心处理单元1并传输数据的通信单元2，还包括处理所述中心处理单元1接收的电力数据的仪表构建单元5，所述仪表构建单元5包括将接收的电力数据构建数据库的数据库构建模块51、构建虚拟仪表的仪表构建模块52，所述仪表构建模块52根据所述数据库构建模块51构建的数据库中的电力数据构建虚拟仪表的功能模块53。本发明智能仪表的具体实施过程如下：所述中心处理单元1接收电力数据，这些电力数据通过通信单元2传输获得。所述数据库构建模块51将所述中心处理单元1接收的所述通信单元2传输的电力数据构建数据库，本发明的具体实施例中，所述数据库构建模块52将接收的电力数据按三相电流和三相电压构建数据库。仪表构建模块51根据数据库构建模块52构建的数据库中的电力数据构建虚拟仪表的功能模块。仪表构建模块51在构建功能模块时，首先接收构建功能模块的指令，提取数据库构建模块52构建的数据库中的相关电力数据，经过对相关电力数据的相应仪表功能的算法处理，获得相应仪表功能算法处理的结果，通过与中心处理单元连接的显示模块4将相应仪表功能算法处理的结果显示出来，即为虚拟仪表的相应功能结果显示。本发明根据电气设备数字化的需要，可扩展相应的仪表功能，扩展虚拟仪表功能时，通过扩展仪表功能的相应算法以及相应仪表功能算法的结果显示即可实现虚拟仪表的功能扩展。相对于固定的数字化仪表而言，构建这种智能仪表可以适应电力设备的多种仪表功能变化，大大方便仪表的使用以及仪表功能的扩展。

如图1所示，本发明的优选实施方式是：在中心处理单元1与所述通信单元2连接中，所述通信单元包括通信接口22，所述中心处理单元1与通信单元的连接方式为：微处理器单元1通过程总线获取电力数据，中心处理单元1通过通信接口22与过程总线连接，通过过程总线获取电力数据，具体来说，中心处理单元1通过通信接口22获取电力数据时，微处理器单元1通过通信接口22发出获取指定地址电气设备的电力数据，通信接口22将中心处理单元1的指令传输到过程总线，通过过程总线获取与过程总线连接的智能电子设备中的电力数据若其它与过程总线连接的电子设备的电力数据。本实施例中，所述通信接口为串行通信接口。

如图1所示，本发明的优选实施方式是：本发明所述通信单元包括参数配置模块21，所述参数配置模块21用于配置通信参数以适用多种不同参数的通信设备。参数配置模块21配置参数的具体实施过程为：人机界面操作单元6通过中心处理单元1向参数配置模块21发布参数配置指令，参数配置模块21接收到参数配置指令后按人机界面操作单元6的指令进行相应的参数配置，以适应所配置参数的通信设备。本发明的中参数配置模块21可以在不改动接线的情况下，通过参数配置使本发明智能仪表可以成为网络上多种接点设备某种特定功能的智能仪表。

如图1、图2所示，本发明的优选实施方式是：所述仪表构建模块52构建的功能模块53包括：电流波形模块、电流电压模块、电能模块、频率模块、谐波测量模块、功率模块。

本技术方式的实施方式为：所述中心处理单元1获取相应电气设备的电力数据，通过数据库构建模块52构建数据库，仪表构建模块51根据数据库中电力数据构建智能仪表的功能模块53，然后通过对功能模块53进行功能执行，以实现智能仪表运行。本实施例中仅例举出以上几种功能模块，本发明构建的智能仪表并不以上述几种功能模块为限，可以根据具体需要扩展相应功能模块。这几种功能模块具体构建过程如下：

电流波形模块，通过采集的电流数据生成波形，包括触发、记录、分析三个过程。触发：包括突变量触发模式，突变量触发是对数据库中电流采样瞬时值进行计算或分析，如用本周波采样数据减除上一个周波相同采样点的采样数据，当采样数据连续多次发生异常时，如：大于设置的门槛值，即触发录波。记录：当装置触发录波后，开始按照某种固定的格式记录录波数据，并单独作为一个事件保存。如记录触发前3个周波和触发后20周波的数据，录波数据从数据库中选择性的获取，如每周波录波数据设置为64点，此时，数据库中采样值需为此数据的整数倍数，如128点或256点，这些数据可以按特定的格式提供给显示单元4和打印单元进行显示或打印。分析：得到录波数据后，从录波数据中通过算法计算出接地点到本虚拟仪表装置的电气距离，或者计算从触发时刻开始到电流变为零持续的故障切除时间。通过上述三个过程生成电流波形。

电流电压模块，即对某时刻电流电压的获取，还包括电流电压的计算、统计等功能。从数据库中获取电流/电压某个周波所有采样点数据，进行有效值计算、峰值计算、序分量计算，将所有计算所得数据进行排列。在某个设定的统计周期内对这些数据进行统计计算，得到95%置信度值、统计平均值等，通过这些值进行电流电压的显示、计算以及统计功能。

功率模块：即对电气设备功率的获取。通过数据库中相应电气设备的电力数据，得出电气设备的功率，还包括计算分相和总的四个象限的有功功率和无功功率。

电能模块：即对电气设备电能的获取。通过数据库中相应电气设备的电力数据，得出电气设备的电能，还包括累计正向和反向有功电能、基波电能以及累积计算四个象限的无功电能等。

频率模块：即对电气设备电流频率的获取。通过数据库中相应电气设备的电力数据，得出电气设备的电流频率，还包括实时计算频率值和频率变化值。谐波测量模块：即对电气设备电流或电压谐波的获取。通过数据库中相应电气设备的电力数据，得出电气设备的电流或电压谐波，还包括数据库中调每周波数据按FFT算法计算出电流和电压各次谐波，谐波次数由配置设定，如31次。

如图1所示，本发明的优选实施方式是：所述通信单元2还包括维护通信接口23,所述维护通信接口23用于维护所述智能仪表的参数或更新升级。

如图1、图3所示，本发明的具体实施方式是：提供一种智能仪表的应用方法，包括如下步骤：

步骤100：所述中心处理单元1通过所述通信单元获取电力数据。具体过程和方式如下：中心处理单元1通过程总线获取电力数据，中心处理单元1通过通信接口22与过程总线连接，通过过程总线获取电力数据，具体来说，中心处理单元1通过通信接口22获取电力数据时，中心处理单元1通过通信接口22发出获取指定地址电气设备的电力数据，通信接口22将中心处理单元1的指令传输到过程总线，通过过程总线获取与过程总线连接的智能电子设备中的电力数据若其它与过程总线连接的电子设备的电力数据。本实施例中，所述通信接口为串行通信接口。

步骤200：所述数据库构建模块51构建数据库。所述数据库构建模块51将所述中心处理单元1接收的所述通信单元2传输的电力数据构建数据库，本发明的具体实施例中，所述数据库构建模块52将接收的电力数据按三相电流和三相电压构建数据库。

步骤300：所述仪表构建模块52构建虚拟仪表功能模块。仪表构建模块51根据数据库构建模块52构建的数据库中的电力数据构建虚拟仪表的功能模块。仪表构建模块51在构建功能模块时，首先接收构建功能模块51的指令，提取数据库构建模块52构建的数据库中的相关电力数据，经过对相关电力数据的相应仪表功能的算法处理，获得相应仪表功能算法处理的结果，通过与中心处理单元连接的显示模块4将相应仪表功能算法处理的结果显示出来，即为虚拟仪表的相应功能结果显示。

步骤400：运行虚拟仪表功能模块53，即：运行所述仪表构建模块51构建的虚拟仪表功能模块53。本发明智能仪表通过人机界面操作单元6向智能仪表发布运行指令运行功能模块53。在运行功能模块53时，首先选择要运行的具体功能模块53，然后进行运行参数的设置，设置好运行参数后，运行所选择的功能模块53。功能模块53运行结束后，将功能模块53的运行结果通过显示模块4显示出来，还可以将运行结果进行输出，其输出方式包括数据传输和打印。

上面对本发明进行了示例性的描述，显然本发明的实现并不受上述方式的限制，只要采用了发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种智能仪表，包括中心处理单元和通讯单元，所述中心处理单元用于接收及处理数据；所述通讯单元与所述中心处理单元点连接，用于传输数据；其特征在于，还包括处理所述中心处理单元接收的电力数据的仪表构建单元，所述仪表构建单元包括将接收的电力数据构建数据库的数据库构建模块、构建虚拟仪表的仪表构建模块，所述仪表构建模块根据所述数据库构建模块构建的数据库中的电力数据构建虚拟仪表的功能模块。

2.根据权利要求1所述智能仪表，其特征在于，所述通信单元包括通信接口，所述中心处理单元通过所述通信接口连接过程总线，所述通信接口为串行通信接口。

3.根据权利要求1所述智能仪表，其特征在于，所述中心处理单元通过所述通信单元获取指定地址设备的采样数据报文。

4.根据权利要求1所述智能仪表，其特征在于，所述通信单元包括参数配置模块，所述参数配置模块用于配置通信参数以适用多种不同参数的通信设备。

5.根据权利要求1所述智能仪表，其特征在于，所述数据库构建模块将接收的电力数据按三相电流和三相电压构建数据库。

6.根据权利要求1所述智能仪表，其特征在于，所述仪表构建模块构建的功能模块包括：电流波形模块、电流电压模块、电能模块、频率模块、谐波测量模块、功率模块。

7.根据权利要求1所述智能仪表，其特征在于，所述通信单元还包括维护通信接口，所述维护通信接口用于维护所述智能仪表的参数或更新升级。

8.一种应用权利要求1至7任一项所述智能仪表的应用方法，包括如下步骤：

所述中心处理单元通过所述通信单元获取电力数据；

所述数据库构建模块构建数据库；

所述仪表构建模块构建虚拟仪表功能模块；

运行所述仪表构建模块构建的虚拟仪表功能模块。

9.根据权利要求8所述的智能仪表应用方法，其特征在于，所述运行所述仪表构建模块构建的虚拟仪表功能模块步骤中还包括虚拟仪表功能模块运行结果的输出。

10.根据权利要求8所述的智能仪表应用方法，其特征在于，所述运行所述仪表构建模块构建的虚拟仪表功能模块步骤中还包括运行参数的设置。

Images