CN110910618A - 一种电气系统数据采集模块 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电气系统数据采集模块，采用3个电压互感器和3个电流互感器分别采集三相的交流电压信号和交流电流信号，计量芯片根据电压电流信号得到计量参数后微控制单元的电功图生成模块根据电流有效值及所述有功功率生成初始电功图数据，电功图压缩模块将数据压缩后通过LoRa通信传输至监测终端可供人员查看和帮助进行更多故障分析与处理。电工图数据表可以在后台操作台显示图形数据，工作台人员可以很好地直观的查看分析数据。整个电量数据采集模块变得简易便携，实现小规模装置就可以对配电系统电量数据实时监测和对突发情况的计时了解与控制。

Description

一种电气系统数据采集模块

技术领域

本发明属于电气系统技术领域，具体涉及一种电气系统数据采集模块。

背景技术

电力供应是社会生产、人民生活的基本保证之一，电力系统分为发电、输电、和配网系统，其中包含低压0.4KV生活用电系统。随着我国自动化水平的提升，配网系统作为电力系统中最庞大的一个环节，其综合自动化程度关系到用电安全，用电质量，节能用电，分布式能源等多个方面。在智能低压配电系统运行环境中，配电系统普遍需要架设监测系统，以便用来监测和控制用电设备的运行，提高设备稳定性、降低运营成本、提高人身安全，有效保障用电可靠性等。在现有配电系统中，监测系统往往需要智能电力监控仪表、带有智能接口的低压断路器、中压综合保护继电器、变压器、直流屏等多种独立设备设置，对系统各种电量参数进行实时采集和显示。但是其采用的设备数量过多，系统庞大，监控成本高，适用范围有限。

发明内容

本发明的目的在于：目前智能低压配电系统中，架设的监测系统需要多种独立设备设置，存在采用的设备数量过多，系统庞大，监控成本高，适用范围有限的问题，为解决上述问题，提出了一种电气系统数据采集模块。

本发明采用的技术方案如下：

一种电气系统数据采集模块，包括将配电系统的三相电压转换为数据采集模块额定工作电压的电源模块、将配电系统的三相交流电压信号分别转换为弱电压信号的3个电压互感器、将三相交流电流信号即用电设备的一次回路电流信号分别转换为弱电流信号的3个电流互感器，电源模块、电压互感器、电流互感器都与三相电能计量芯片连接，三相电能计量芯片将电压互感器和电流互感器采集的弱电压信号和弱电流信号进行处理输出计量参数：

还包括与三相电能计量芯片连接的微控制单元，微控制单元包括电功图生成模块和电功图压缩模块，电功图生成模块根据三相电能计量芯片得到的电流有效值及所述有功功率生成初始电功图数据；电功图压缩模块利用电功图压缩方法对所述初始电功图数据进行压缩，生成压缩后的电功图数据，微控制单元还连接有存储器和将压缩后的电功数据通信模块发送的LoRa通信模块。

进一步，如前所述一种电气系统数据采集模块，初始电功图数据根据电流有效值及有功功率生成，其中电流有效值根据电流的热效应定义。

进一步，如前所述一种电气系统数据采集模块，配电系统的三相交流电压信号分别转换为弱电压信号的电路连接为：三相交流的每一相电压信号端都连接一个电压互感器，电压互感器输出端线圈的两端分别串接1个电阻后与三相电能计量芯片的电压采集信号端连接，电压互感器输出端线圈的两端分别串接1个电阻后还分别连接1个电容，该电容接地。

进一步，如前所述一种电气系统数据采集模块，三相交流电流信号即用电设备的一次回路电流信号分别转换为弱电流信号的电路连接为：三相交流的每一相电流信号端都连接一个电流互感器，电流互感器输出端线圈的两端分别串接1个电阻后与三相电能计量芯片的电流采集信号端连接，电压互感器输出端线圈的两端分别串接1个电阻后还分别连接1个电容，该电容接地，电压互感器输出端线圈的两端之间还串接有2个电阻，2个电阻的公共端接地。

进一步，如前所述一种电气系统数据采集模块，配电系统还连接有开关量检测模块，开关量检测模块的输出端连接微控制单元。

进一步，如前所述一种电气系统数据采集模块，微控制单元还连接有继电器控制模块，继电器控制模块控制用电设备的供电线路开关。

进一步，如前所述一种电气系统数据采集模块，微控制单元还连接有LCD显示模块和报警模块。

进一步，如前所述一种电气系统数据采集模块，微控制单元还连接有烟雾传感器和温度传感器。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本发明中，采用3个电压互感器和3个电流互感器分别采集三相的交流电压信号和交流电流信号，计量芯片根据电压电流信号得到计量参数后微控制单元的电功图生成模块根据电流有效值及所述有功功率生成初始电功图数据，电功图压缩模块将数据压缩后通过LoRa通信传输至监测终端可供人员查看和帮助进行更多故障分析与处理。电工图数据表可以在后台操作台显示图形数据，工作台人员可以很好地直观的查看分析数据。整个电量数据采集模块变得简易便携，实现小规模装置就可以对配电系统电量数据实时监测和对突发情况的计时了解与控制。

2、本发明中，微控制器还连接有开关量检测模块来检测运行开关量状态以及其他传感器数据，帮助更全面地监测配电系统运行情况。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明模块示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

实施例1

本发明较佳实施例提供的一种电气系统数据采集模块，如图1所示，包括将配电系统的三相电压转换为数据采集模块额定工作电压的电源模块、将配电系统的三相交流电压信号分别转换为弱电压信号的3个电压互感器、将三相交流电流信号即用电设备的一次回路电流信号分别转换为弱电流信号的3个电流互感器，电源模块、电压互感器、电流互感器都与三相电能计量芯片连接，三相电能计量芯片将电压互感器和电流互感器采集的弱电压信号和弱电流信号进行处理输出计量参数；

还包括与三相电能计量芯片连接的微控制单元MCU，微控制单元包括电功图生成模块和电功图压缩模块，电功图生成模块根据三相电能计量芯片得到的计量参数生成初始电功图数据；电功图压缩模块利用电功图压缩方法对所述初始电功图数据进行压缩，生成压缩后的电功图数据，微控制单元还连接有存储器和将压缩后的电功数据通信模块发送的LoRa通信模块。

初始电功图数据根据电流有效值及有功功率生成，其中电流有效值根据电流的热效应定义。

进一步，本实施例中，所述配电系统的三相交流电压信号分别转换为弱电压信号的电路连接为：三相交流的每一相电压信号端都连接一个电压互感器，电压互感器输出端线圈的两端分别串接1个电阻后与三相电能计量芯片的电压采集信号端连接，电压互感器输出端线圈的两端分别串接1个电阻后还分别连接1个电容，该电容接地。

进一步，本实施例中，所述三相交流电流信号即用电设备的一次回路电流信号分别转换为弱电流信号的电路连接为：三相交流的每一相电流信号端都连接一个电流互感器，电流互感器输出端线圈的两端分别串接1个电阻后与三相电能计量芯片的电流采集信号端连接，电压互感器输出端线圈的两端分别串接1个电阻后还分别连接1个电容，该电容接地，电压互感器输出端线圈的两端之间还串接有2个电阻，2个电阻的公共端接地。

电流互感器依据电磁感应原理，由闭合的铁心和绕组组成。利用电流互感器在工作时，它的2次回路始终是闭合的，因此测量仪表和保护回路串联线圈的阻抗很小，电流互感器的工作状态接近短路，可以把数值较大的一次电流通过一定的变比转换为数值较小的二次电流。电压互感器运行时，一次绕组N1并联接在线路上，二次绕组N2并联接仪表或继电器，在测量高压线路上的电压时，尽管一次电压很高，但二次却是低压的，可以确保操作人员和仪表的安全。

进一步，所述微控制单元还连接有LCD显示模块和报警模块。

本发明中，采用3个电压互感器和3个电流互感器分别采集三相的交流电压信号和交流电流信号，计量芯片根据电压电流信号得到计量参数后微控制单元的电功图生成模块根据电流有效值及所述有功功率生成初始电功图数据，电功图压缩模块将数据压缩后通过LoRa通信传输至监测终端可供人员查看和帮助进行更多故障分析与处理。整个电量数据采集模块变得简易便携，实现小规模装置就可以对配电系统电量数据实时监测和对突发情况的计时了解与控制。

实施例2

本发明较佳实施例在实施例一的基础上，所述配电系统还连接有开关量检测模块，开关量检测模块的输出端连接微控制单元。

进一步，所述微控制单元还连接有继电器控制模块，继电器控制模块控制用电设备的供电线路开关。

实施例3

本发明较佳实施例在实施例一或二的基础上，所述微控制单元还连接有烟雾传感器和温度传感器。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种电气系统数据采集模块，其特征在于：包括将配电系统的三相电压转换为数据采集模块额定工作电压的电源模块、将配电系统的三相交流电压信号分别转换为弱电压信号的3个电压互感器、将三相交流电流信号分别转换为弱电流信号的3个电流互感器，电源模块、电压互感器、电流互感器都与三相电能计量芯片连接，三相电能计量芯片将电压互感器和电流互感器采集的弱电压信号和弱电流信号进行处理输出计量参数；

还包括与三相电能计量芯片连接的微控制单元，微控制单元包括电功图生成模块和电功图压缩模块，电功图生成模块根据三相电能计量芯片得到的计量参数生成初始电功图数据；电功图压缩模块利用电功图压缩方法对所述初始电功图数据进行压缩，生成压缩后的电功图数据，微控制单元还连接有存储器和将压缩后的电功数据通信模块发送的LoRa通信模块。

2.根据权利要求1所述的一种电气系统数据采集模块，其特征在于：所述初始电功图数据根据电流有效值及有功功率生成，其中电流有效值根据电流的热效应定义。

3.根据权利要求1所述的一种电气系统数据采集模块，其特征在于：所述配电系统的三相交流电压信号分别转换为弱电压信号的电路连接为：三相交流的每一相电压信号端都连接一个电压互感器，电压互感器输出端线圈的两端分别串接1个电阻后与三相电能计量芯片的电压采集信号端连接，电压互感器输出端线圈的两端分别串接1个电阻后还分别连接1个电容，该电容接地。

4.根据权利要求1所述的一种电气系统数据采集模块，其特征在于：所述三相交流电流信号分别转换为弱电流信号的电路连接为：三相交流的每一相电流信号端都连接一个电流互感器，电流互感器输出端线圈的两端分别串接1个电阻后与三相电能计量芯片的电流采集信号端连接，电压互感器输出端线圈的两端分别串接1个电阻后还分别连接1个电容，该电容接地，电压互感器输出端线圈的两端之间还串接有2个电阻，2个电阻的公共端接地。

5.根据权利要求1所述的一种电气系统数据采集模块，其特征在于：所述配电系统还连接有开关量检测模块，开关量检测模块的输出端连接微控制单元。

6.根据权利要求1所述的一种电气系统数据采集模块，其特征在于：所述微控制单元还连接有继电器控制模块，继电器控制模块控制用电设备的供电线路开关。

7.根据权利要求1所述的一种电气系统数据采集模块，其特征在于：所述微控制单元还连接有LCD显示模块和报警模块。

8.根据权利要求1所述的一种电气系统数据采集模块，其特征在于：所述微控制单元还连接有烟雾传感器和温度传感器。

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