CN110568291A - 基于电力载波的智能停电检测系统及方法 - Google Patents

基于电力载波的智能停电检测系统及方法 Download PDF

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张华珍
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王友琳
赵传让
李子浩
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孙奉杰
谢志平
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刘立阳
刘新鑫
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隋中东
孙丰进
张利泉
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Abstract

本发明公开了一种基于电力载波的智能停电检测系统及方法，属配电检测产品领域，采集端的输入端和电流互感器的输入端均连接至用电系统，电压互感器输出端和电流互感器输出端分别连接数据处理器，数据处理器包括AD采样芯片；采集端将该电流和电压信号发送给所述数据处理器的AD采样芯片，所述AD采样芯片将电流信号和电压信号的输入波形进行模数转换后发送给所述控制模块；所述控制模块对接收的信号进行处理后输出数据处理结果；控制模块的输出端与电力载波传输模块的输入端连接，所述电力载波传输模块与服务器连接；供电单元的输出端连接控制模块，电源模块的输出端连接电力载波传输模块。本发明设计合理，结构简单，不需要额外布线，牢靠稳定。

Description

基于电力载波的智能停电检测系统及方法
技术领域
本发明涉及一种基于电力载波的智能停电检测系统及方法，属于配电检测产品领域。
背景技术
电力载波通讯即PLC，是英文Power line Communication的简称。电力载波是电力系统特有的通信方式，电力载波通讯是指利用现有电力线，通过载波方式将模拟或数字信号进行高速传输的技术。最大特点是不需要重新架设网络，只要有电线，就能进行数据传递。
现在市面上的停电检测系统大多是通过485的方式进行数据的交互，在安装施工时需要格外布485信号线，增加施工成本和人力成本。同时检测路数少，无法满足多住户的单元楼，而且功能单一，可扩展性不好。
发明内容
根据以上现有技术中的不足，本发明要解决的问题是：提供一种设计合理，结构简单，不需要额外布线，牢靠稳定，同时可以解决上述问题的基于电力载波的智能停电检测系统及方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种基于电力载波的智能停电检测系统，包括采集端、控制模块、电力载波传输模块、服务器、供电单元和电源模块，其中：所述采集端包括电压互感器、电流互感器，所述电压互感器的输入端和电流互感器的输入端均连接至用电系统，电压互感器输出端和电流互感器输出端分别连接数据处理器，所述数据处理器包括AD采样芯片；所述采集端将该电流和电压信号发送给所述数据处理器的AD采样芯片，所述AD采样芯片将电流信号和电压信号的输入波形进行模数转换后发送给所述控制模块；所述控制模块对接收的信号进行处理后输出数据处理结果；控制模块的输出端与电力载波传输模块的输入端连接，所述电力载波传输模块与服务器连接；供电单元的输出端连接控制模块，电源模块的输出端连接电力载波传输模块。
作为一种优选的方案，所述控制模块采用的是STM32F103RBT6主控芯片，控制模块连接参考电压输入电路和晶振电路；所述供电单元采用MAX3420E模块，用于为控制模块和参考电压输入电路供电。
作为一种优选的方案，所述控制模块与电力载波传输模块之间通过UART方式进行数据通信；电力载波传输模块连接有差分信号输入电路和过零检测电路，电力载波传输模块的输出端连接服务器；电源模块采用ADP2300芯片。
作为一种优选的方案，所述电流互感器和电压传感器还可以分别与TRMS测量芯片连接，所述TRMS测量芯片与AD采样电路连接。
基于电力载波的智能停电检测方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：采集端采集用电系统的电压信号和电流信号；
步骤2：AD采样芯片将采集到的电压信号和电流信号传输至控制模块；
步骤3：通过控制模块内部的ADC处理机制将模拟信号转化为可处理的数字信号；
步骤4：控制模块根据比例关系计算出实际采集电压和电流；
步骤5：控制模块通过UART方式将A/D转换后的电压信号数字量和电流信号数字量以串行方式输出至电力载波传输模块；
步骤6：电力载波传输模块将接收到的信号调制成符合载波频率的信号；
步骤7：服务器端解调模块将接收到的信号进行解包得到数据；
步骤8：服务器终端通过计算得到线损率。
本发明所具有的有益效果是：
本发明主要是利用电力载波的方式进行通信，可减少施工成本和施工难度，也可同时检测电压和电流，完全满足检测到户的项目需求，使用本专利可实时检测每户的停电情况，从而做到更好的服务人民。采用电力载波的通信方式，大大减小了施工成本，同时还可根据电压电流信息，计算线损、电能量等信息，操作方便，便于维护。
附图说明
图1为本发明结构连接示意图；
图2为本发明控制芯片最小系统图；
图3为本发明实施过程图。
具体实施方式
实施例1：
参照说明书附图，本发明所述的一种基于电力载波的智能停电检测系统，包括采集端、控制模块、电力载波传输模块、服务器、供电单元和电源模块，其中：所述采集端包括电压互感器、电流互感器，所述电压互感器的输入端和电流互感器的输入端均连接至用电系统，电压互感器输出端和电流互感器输出端分别连接数据处理器，所述数据处理器包括AD采样芯片；所述采集端将该电流和电压信号发送给所述数据处理器的AD采样芯片，所述AD采样芯片将电流信号和电压信号的输入波形进行模数转换后发送给所述控制模块；所述控制模块对接收的信号进行处理后输出数据处理结果；控制模块的输出端与电力载波传输模块的输入端连接，所述电力载波传输模块与服务器连接；供电单元的输出端连接控制模块，电源模块的输出端连接电力载波传输模块。
作为一种优选的方案，所述控制模块采用的是STM32F103RBT6主控芯片，控制模块连接参考电压输入电路和晶振电路；所述供电单元采用MAX3420E模块，用于为控制模块和参考电压输入电路供电。
控制模块是以CORTEX-M3为内核的具有32位处理速度的STM32F103RBT6。具有64个引脚，可产生43个可屏蔽中断，内置有128K flash和20K SRAM存储空间，满足一般的存储要求。具有16通道的AD转化器，7通道的DMA控制器，同时具有SPI接口，I2C接口和USTART接口，为各种数据的通信提供方便。
作为一种优选的方案，所述控制模块与电力载波传输模块之间通过UART方式进行数据通信；电力载波传输模块连接有差分信号输入电路和过零检测电路，电力载波传输模块的输出端连接服务器；电源模块采用ADP2300芯片。通用异步收发传输器(UniversalAsynchronous Receiver/Transmitter)，通常称作UART。它将要传输的资料在串行通信与并行通信之间加以转换。作为把并行输入信号转成串行输出信号的芯片，UART通常被集成于其他通讯接口的连结上。
UART具体实物表现为独立的模块化芯片，或作为集成于微处理器中的周边设备。一般是RS-232C规格的，与类似Maxim的MAX232之类的标准信号幅度变换芯片进行搭配，作为连接外部设备的接口。在UART上追加同步方式的序列信号变换电路的产品，被称为USART
作为一种优选的方案，所述电流互感器和电压传感器还可以分别与TRMS测量芯片连接，所述TRMS测量芯片与AD采样电路连接。
提供基于电力载波的智能停电检测方法，包括以下步骤：
步骤1：采集端采集用电系统的电压信号和电流信号；
步骤2：AD采样芯片将采集到的电压信号和电流信号传输至控制模块；
步骤3：通过控制模块内部的ADC处理机制将模拟信号转化为可处理的数字信号；
步骤4：控制模块根据比例关系计算出实际采集电压和电流；
步骤5：控制模块通过UART方式将A/D转换后的电压信号数字量和电流信号数字量以串行方式输出至电力载波传输模块；
步骤6：电力载波传输模块将接收到的信号调制成符合载波频率的信号；
步骤7：服务器端解调模块将接收到的信号进行解包得到数据；
步骤8：服务器终端通过计算得到线损率。
本发明通过电压互感器将采集信号连接到控制器的电压采集端，通过处理器内部的ADC处理机制将模拟信号转化为可处理的数字信号，然后根据比例关系计算出实际采集电压。
通过采集设备将测量的电压采集出来，根据公式(供电量-售电量)/供电量*100％就可得到线损率等。
本发明使体积小携带方便，本发明主要是利用电力载波的方式进行通信，不需要二次布线，也没有必要在此处消耗成本，本发明可同时检测电压和电流，完全满足检测到户的项目需求，使用本产品可实时检测每户的停电情况，从而做到更好的服务人民。采用电力载波的通信方式，大大减小了施工成本，同时还可根据电压电流信息，计算线损、电能量等信息，操作方便，便于维护。
STM32F103RBT6主控芯片的UART1 TX脚与ADE8155的UX脚连接，UART1 RX与ADE8155的TX脚连接，使得控制模块与电力载波传输模块能够进行数据接收和发送。
电力载波传输模块分别连接差分信号输入电路、过零检测电路和电源模块，电力载波传输模块还连接有复位电路和晶振电路。ADE81551的XTAL1脚、XTAL0脚接晶振，ADE81551的AVDD脚、VDD接高电平，ADE81551的AGND脚、DGND脚分别与模拟地、数字地连接。电源模块采用ADP2300芯片，ADE81551的供电端口与ADP2300芯片相连。
过零检测电路即为交流电路中当波形从正半周向负半周转换时，经过零位时系统做出的检测。过零检测有两种方案：一是变压器隔离，二是光耦隔离。本装置采用光耦隔离方式，为使其正常检测信号，采集信息，过零检测电路接到ADE8155的ZX脚，主要是通过光耦的通断产生ZX脚所需的信号。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (5)

1.一种基于电力载波的智能停电检测系统，其特征在于，包括采集端、控制模块、电力载波传输模块、服务器、供电单元和电源模块，其中：所述采集端包括电压互感器、电流互感器，所述电压互感器的输入端和电流互感器的输入端均连接至用电系统，电压互感器输出端和电流互感器输出端分别连接数据处理器，所述数据处理器包括AD采样芯片；所述采集端将该电流和电压信号发送给所述数据处理器的AD采样芯片，所述AD采样芯片将电流信号和电压信号的输入波形进行模数转换后发送给所述控制模块；所述控制模块对接收的信号进行处理后输出数据处理结果；控制模块的输出端与电力载波传输模块的输入端连接，所述电力载波传输模块与服务器连接；供电单元的输出端连接控制模块，电源模块的输出端连接电力载波传输模块。
2.根据权利要求1所述的一种基于电力载波的智能停电检测系统，其特征在于，所述控制模块采用的是STM32F103RBT6主控芯片，控制模块连接参考电压输入电路和晶振电路；所述供电单元采用MAX3420E模块，用于为控制模块和参考电压输入电路供电。
3.根据权利要求1所述的一种基于电力载波的智能停电检测系统，其特征在于，所述控制模块与电力载波传输模块之间通过UART方式进行数据通信；电力载波传输模块连接有差分信号输入电路和过零检测电路，电力载波传输模块的输出端连接服务器；电源模块采用ADP2300芯片。
4.根据权利要求1所述的一种基于电力载波的智能停电检测系统，其特征在于，所述电流互感器和电压传感器还可以分别与TRMS测量芯片连接，所述TRMS测量芯片与AD采样电路连接。
5.根据权利要求1所述的一种基于电力载波的智能停电检测方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：采集端采集用电系统的电压信号和电流信号；
步骤2：AD采样芯片将采集到的电压信号和电流信号传输至控制模块；
步骤3：通过控制模块内部的ADC处理机制将模拟信号转化为可处理的数字信号；
步骤4：控制模块根据比例关系计算出实际采集电压和电流；
步骤5：控制模块通过UART方式将A/D转换后的电压信号数字量和电流信号数字量以串行方式输出至电力载波传输模块；
步骤6：电力载波传输模块将接收到的信号调制成符合载波频率的信号；
步骤7：服务器端解调模块将接收到的信号进行解包得到数据；
步骤8：服务器终端通过计算得到线损率。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN112345821A (zh) * 2020-10-10 2021-02-09 无锡芯朋微电子股份有限公司 一种市电电压检测电路及应用该电路的开关电源系统

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