CN111176160A - 一种远程低压负荷智能控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种远程低压负荷智能控制系统，包括:电流互感器，所述一端采集三相电流，且电流互感器另一端通过三相四线电连接电能表，该电能表通过RS485总线电连接采集控制终端，所述采集控制终端包括：MCU、电流采集电路、电压采集电路、额定值比较电路、时钟电路；所述电流采集电路、电压采集电路电连接MCU，且所述电流采集电路与电压采集电路并联连接的一端电连接电能表；所述霍尔电流传感器的输出端电连接滤波补偿电路，所述滤波补偿电路由RC电路串联连接放大器组成，且放大器的输入端和输出端并联连接有抑制信号干扰的电阻，所述电流采集电路的输入端并联连接有在采集电流时抑制共模干扰的隔离变压器。
Description
技术领域
本发明涉及一种供电技术领域，具体为一种远程低压负荷智能控制系统。
背景技术
电网管理水平的高低，直接影响电网运行维护成本及质量，由于一些小微企业安全用电意识薄弱，法制观念不强，利用变压器国家标准中没有对各种型号变压器体积做出规定的漏洞，及现有仪器测量技术对变压器容量难于准确测定的弊端，有的采用申请安装的变压器容量小，即标牌小容量，实际大容量的方法。还存在申请接在公配变压器上的企业，申请小功率，用电时大功率，大肆进行违约用电，
由于变压器国家标准中没有对各种规格变压器体积的规定，有关部门很难查处，变压器负载能力成倍增加，过负荷违约用电属于变相偷逃用电电费，其次线损大，影响线损指标，而且由于在公配变压器上有的违约企业过负荷用电很大，造成线路电压降大，在造成电压不达标的同时，其它公配用户无法正常用电，目前的超负荷监控技术已经不能满足现阶段人们的需求，基于现状，急需对现有技术进行改革。
发明内容
本发明的目的在于提供一种远程低压负荷智能控制系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
本发明提供如下技术方案一种远程低压负荷智能控制系统，包括：电流互感器，所述一端采集三相电流，且电流互感器另一端通过三相四线电连接电能表，该电能表通过RS485 总线电连接采集控制终端，所述采集控制终端包括：MCU(最小控制系统)、电流采集电路、电压采集电路、额定值比较电路、时钟电路；
所述电流采集电路、电压采集电路电连接MCU，且所述电流采集电路与电压采集电路并联连接的一端电连接电能表；
所述电流采集电路设有霍尔电流传感器，且霍尔电流传感器输入端串联有RC电路，该RC电路用于初次滤波；
优选的，所述霍尔电流传感器输出端电连接滤波补偿电路，所述滤波补偿电路由RC 电路串联连接放大器组成，且放大器的输入端和输出端并联连接有电阻，该电阻用于防止电平信号波动带来的信号干扰；
优选的，所述电流采集电路的输入端并联连接隔离变压器，用于在采集电流时抑制共模干扰。
所述电压采集电路设有运算放大器和电压跟随器，所述运算放大器采用串联式级联连接形成级联运算放大器组，且运算放大器的初始输入端电连接电压跟随器，且运算放大器的终端输出端电连接有两个二极管，该两个二极管同向设置，且在两个二极管之间通过串联连接RC电路与运算放大器的终端连接；
优选的，为了实现阻抗匹配，设置的所述电压跟随器在电路中起到隔离作用，以便在 AD入口端采用同向二极管防止AD输入的电压超额，当电压过大时，导通电路中的正方向二极管，当电压过小时，反向截止于反向二极管接地连接。
所述额定值比较电路一端电连接MCU，且额定值比较电路另一端通过插接式连接端子并联连接继电器和SIM卡电路，所述额定值比较电路实质为额定值比较器，将电流采集电路和电压采集电路输出的最大功率与额定功率相比较，结果为正数则该电器超负荷。
优选的，所述继电器串联连接断路器，该断路器包括高压断路器和低压断路器，在使用时根据电器的电压高低选择适当的断路器使用，超过3千伏选用高压断路器。
优选的，所述高压断路器内部设有自由脱扣，该自由脱扣可以保证断路器合闸短路故障时，能迅速断开，可以避免扩大事故的范围。
优选的，所述低压断路器具有额定极限短路分断能力，具体的，在分断了断路器出线端最大三相短路电流后还可再正常运行并再分断这一短路电流一次。
所述时钟电路串联连连接复位时序电路，所述复位时序电路另一端串联连接断路器，所述复位时序电路输入端通过三极管串联连接RC电路，该三极管用于对电路进行复位，该RC电路抑制低频波段干扰。
所述SIM卡电路的输入端串联连接有退藕电容，该退藕电容分别串联于SIM卡电路的VCC端口、RST端口和CLK端口，用于提升SIM卡在接收到MCU的命令发送短信时的抗射频干扰能力；所述MCU输出端与SIM卡电路的连接线路中设有阻抗电阻，且该阻抗电阻一端的靠近退藕电容的输入端，所述阻抗电阻另一端串联于MCU的IO连接口用于匹配MCU 与SIM卡电路之间的阻抗。
优选的，所述SIM卡电路设有有源蜂鸣器，该有源蜂鸣器当继电器开合后，采集控制终端判断有超负荷出现，则有源蜂鸣器会发出蜂鸣声，在所述有源蜂鸣器的输入端设有电阻R10有效的避免了启动或者关闭采MCU时也发出声音。
优选的，所述MCU外设有额外的数据存储FLASH(数据缓存器),FLASH中设有负荷预警值与分闸的时间表，且过负荷预警值与分闸值相同，过负荷后到分闸的一段时间与过负荷值成比例设置于时间表中，过负荷越大，分闸时间越短；当电器过负荷后，根据超过标准额定功率的多少来确定分闸的时间，超过的负荷越多则分闸的时间越短，相同的，超过的负荷越少则分闸时间越长。
所述采集控制终端通过ZIF连接器电连接射频收发信号电路，所述射频收发信号电路，由射频接收电路和射频发送电路组成；所述射频接收电路由滤波器、级联放大器和调制解调器组成，所述接收的频率先通过滤波器滤除低频干扰波段，再通过级联放大器把接收的频率降低后送入调制解调器进行解调，解调后的信号送入到AD处理器中处理；
优选的，所述级联放大器由一级放大器和二级放大器组成，且该一级放大器和二级放大器的输入端均设有反馈电阻，进一步抑制低频信号的干扰；
优选的，所述射频发送电路由调制解调器、发射鉴相器、发射振荡器、功率放大器和发射互感器组成；
优选的，所述调制解调器对发射基带信号进行调制并通过发射鉴相器发射鉴相，所述发射振荡器通过一级频率采样和二级频率采样将采样频率输出至功率放大器进行信号放大；
优选的，所述发射互感器用于量测放大的信号电压和电流是否超负荷，用于隔离过于高的电压系统，以保证人身和设备的安全，最后MCU将信息通过SIM卡电路发送信息。
附图说明
图1为本发明电流采集电路的电路图；
图2为本发明电压采集电路的电路图；
图3为本发明复位时序电路电路图；
图4为本发明射频收发信号电路的射频接收电路图；
图5为本发明射频收发信号电路的射频发送框图；
图6为本发明工作流程图；
图7为本发明SIM卡电路图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，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。基于本发明中的领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。
本发明提供如下技术方案一种远程低压负荷智能控制系统，包括，所述电流互感器一端采集三相电流，且电流互感器另一端通过三相四线电连接电能表，该电能表通过RS485 总线电连接采集控制终端，所述采集控制终端包括：MCU(最小控制系统)、电流采集电路、电压采集电路、额定值比较电路、时钟电路；
参考图1，所述电流采集电路、电压采集电路电连接MCU，且所述电流采集电路与电压采集电路并联连接的一端电连接电能表，所述电流采集电路设有霍尔电流传感器，且霍尔电流传感器输入端串联有RC电路，该RC电路用于初次滤波，且霍尔电流传感器输出端电连接滤波补偿电路，所述滤波补偿电路由RC电路串联连接放大器组成，且放大器的输入端和输出端并联连接有电阻，该电阻用于防止电平信号波动带来的信号干扰，所述电流采集电路的输入端并联连接隔离变压器，用于在采集电流时抑制共模干扰。
参考图2，所述电压采集电路设有运算放大器和电压跟随器，所述运算放大器采用串联式级联连接形成级联运算放大器组，且运算放大器的初始输入端电连接电压跟随器，且运算放大器的终端输出端电连接有两个二极管，该两个二极管同向设置，且在两个二极管之间通过串联连接RC电路与运算放大器的终端连接；为了实现阻抗匹配，设置的所述电压跟随器在电路中起到隔离作用，以便在A/D入口端采用同向二极管防止A/D输入的电压超额，当电压过大时，导通电路中的正方向二极管，当电压过小时，反向截止于反向二极管接地连接。
所述额定值比较电路一端电连接MCU，且额定值比较电路另一端通过插接式连接端子并联连接继电器和SIM卡电路，所述额定值比较电路实质为额定值比较器，将电流采集电路和电压采集电路输出的最大功率与额定功率相比较，结果为正数则该电器超负荷。
所述继电器串联连接断路器，该断路器包括高压断路器和低压断路器，在使用时根据电器的电压高低选择适当的断路器使用，超过3千伏选用高压断路器，所述高压断路器内部设有自由脱扣，该自由脱扣可以保证断路器合闸短路故障时，能迅速断开，可以避免扩大事故的范围；所述低压断路器具有额定极限短路分断能力，具体的，在分断了断路器出线端最大三相短路电流后还可再正常运行并再分断这一短路电流一次。
参考图3，所述时钟电路串联连连接复位时序电路，所述复位时序电路另一端串联连接断路器，所述复位时序电路输入端通过三极管串联连接RC电路，该三极管用于对电路进行复位，该RC电路抑制低频波段干扰。
参考图7，所述SIM卡电路的输入端串联连接有退藕电容，该退藕电容分别串联于SIM 卡电路的VCC端口、RST端口和CLK端口，用于提升SIM卡在接收到MCU的命令发送短信时的抗射频干扰能力；所述MCU输出端与SIM卡电路的连接线路中设有阻抗电阻，且该阻抗电阻一端的靠近退藕电容的输入端，所述阻抗电阻另一端串联于MCU的IO连接口用于匹配MCU与SIM卡电路之间的阻抗，所述SIM卡电路设有有源蜂鸣器，该有源蜂鸣器当继电器开合后，采集控制终端判断有超负荷出现，则有源蜂鸣器会发出嗡嗡的蜂鸣声，在所述有源蜂鸣器的输入端设有电阻R10有效的避免了启动或者关闭采MCU时也发出声音。
所述MCU外设有额外的数据存储FLASH(数据缓存器),FLASH中设有负荷预警值与分闸的时间表，且过负荷预警值与分闸值相同，过负荷后到分闸的一段时间与过负荷值成比例设置于时间表中，过负荷越大，分闸时间越短；当电器过负荷后，根据超过标准额定功率的多少来确定分闸的时间，超过的负荷越多则分闸的时间越短，相同的，超过的负荷越少则分闸时间越长。
参考图4，所述采集控制终端通过ZIF连接器电连接射频收发信号电路，所述射频收发信号电路，由射频接收电路和射频发送电路组成；所述射频接收电路由滤波器、级联放大器和调制解调器组成，所述接收的频率先通过滤波器滤除低频干扰波段，再通过级联放大器把接收的频率降低后送入调制解调器进行解调，解调后的信号送入到AD处理器中处理；所述级联放大器由一级放大器和二级放大器组成，且该一级放大器和二级放大器的输入端均设有反馈电阻，进一步抑制低频信号的干扰；
参考图5，所述射频发送电路由调制解调器、发射鉴相器、发射振荡器、功率放大器和发射互感器组成；调制解调器对发射基带信号进行调制并通过发射鉴相器发射鉴相，所述发射振荡器通过一级频率采样和二级频率采样将采样频率输出至功率放大器进行信号放大，发射互感器用于量测放大的信号电压和电流是否超负荷，用于隔离过于高的电压系统，以保证人身和设备的安全，最后MCU将信息通过SIM卡电路发送信息。
所述SIM卡电路并联连接数据通信电路和射频收发信号电路电连接，且数据通信电路和射频收发信号电路另一端通过RS232串口连接采集控制终端，SIM卡电路通过读取采集控制终端的数据存储FLASH存储的超负荷数据信息，通过射频收发信号电路、数据通信电路反馈回发送短信的手机终端可以快速实现对采集控制终端中的数据读取，随时用短信远程读取系统内过负荷数据采集控制终端存储的实时电参数，远程随时掌握现场用电数据。
参考图6，所述电流互感器选用开合式电流互感器，采集三相电流，且所述电能表选用三相导轨式电能表采集三相电压及电流互感器电流，把所有电参数计算后存储于采集控制终端的内存储器中，且该三相导轨式电能表计量所述开合式电流互感器的电流和电压的流量，采集控制终端通过电流采集电路和电压采集电路读取三相导轨式电能表的示数后，通过MCU计算出功率，通过额定值比较电路与MCU预先设定的负荷预警值表相比较，若读取的数值高于预先设定的负荷预警值，则额定值比较电路反馈给MCU，MCU给继电器发出打开命令，继电器开合断路器断开实现分闸，停电；同时，达到过负荷预警分闸整定值1 分钟时，MCU通过SIM卡电路向MCU字库中设置好的手机号码发送短信提醒远程监控的工作人员有相关电器超负荷需要降低负荷，并提醒相关人员会在一定时间内停电，其中短信内容可以任意设定，例如：按顺序对电器进行序号编辑，便于对超负荷电器准确定位与相关现场工作人员联系降低负荷；SIM卡电路发送短信后，触发有源蜂鸣器发出嗡嗡的刺耳声提醒值班的工作人员有相关的电器超负荷，降低负荷；
MCU通过时钟电路判断分闸的时间，其中，分闸的时间与过负荷值成比例设置设置，所述MCU外设有额外的数据存储FLASH(数据缓存器),FLASH中设有负荷预警值与分闸时间表，过负荷预警值与分闸值是一样的，过负荷后到分闸的时间与过负荷值成比例设置，过负荷越大，分闸时间越短，具体过负荷数值和时间的比例参数值可任意设置；当分闸后的时间达到MCU预先设置的时间时，MCU通过复位时序电路对MCU进行复位操作，复位后的MCU会闭合继电器，继电器闭合后断路器进行合闸操作，实现供电。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种远程低压负荷智能控制系统，包括:电流互感器，所述一端采集三相电流，且电流互感器另一端通过三相四线电连接电能表，该电能表通过RS485总线电连接采集控制终端，其特征在于：所述采集控制终端包括：MCU、电流采集电路、电压采集电路、额定值比较电路、时钟电路；
所述电流采集电路、电压采集电路电连接MCU，且所述电流采集电路与电压采集电路并联连接的一端电连接电能表；
所述电流采集电路设有霍尔电流传感器，且霍尔电流传感器输入端串联有对所述电流采集电路初次滤波的RC电路；
所述霍尔电流传感器的输出端电连接滤波补偿电路，所述滤波补偿电路由RC电路串联连接放大器组成，且放大器的输入端和输出端并联连接有抑制信号干扰的电阻；
所述电流采集电路的输入端并联连接有在采集电流时抑制共模干扰的隔离变压器；
所述电压采集电路设有运算放大器和电压跟随器；
所述运算放大器采用串联式级联连接形成级联运算放大器组，且所述运算放大器的初始输入端电连接电压跟随器，且运算放大器的终端输出端电连接有两个二极管；
所述额定值比较电路一端电连接MCU，且所述额定值比较电路另一端通过插接式连接端子并联连接继电器和SIM卡电路；
所述时钟电路串联连连接复位时序电路，所述复位时序电路另一端串联连接断路器，所述复位时序电路输入端通过三极管串联连接RC电路；
所述SIM卡电路的输入端串联连接有退藕电容，该退藕电容分别串联于SIM卡电路的VCC端口、RST端口和CLK端口。
2.根据权利要求1所述的一种远程低压负荷智能控制系统，其特征在于：所述电压采集电路中运算放大器的终端输出端电连接的两个二极管同向设置，且在两个二极管之间通过串联连接RC电路与运算放大器的终端连接。
3.根据权利要求1所述的一种远程低压负荷智能控制系统，其特征在于：所述继电器串联连接断路器，该断路器包括高压断路器和低压断路器。
4.根据权利要求3所述的一种远程低压负荷智能控制系统，其特征在于：所述高压断路器内部设有自由脱扣，该自由脱扣在断路器合闸短路故障时迅速断开；
所述低压断路器在分断了断路器出线端的最大三相短路电流后，还可再正常运行并再分断该短路电流一次。
5.根据权利要求1所述的一种远程低压负荷智能控制系统，其特征在于：所述MCU的输出端与SIM卡电路的连接线路中设有阻抗电阻；
该阻抗电阻一端的靠近退藕电容的输入端，且所述阻抗电阻另一端串联于MCU的IO连接口，匹配MCU与SIM卡电路之间的阻抗。
6.根据权利要求1所述的一种远程低压负荷智能控制系统，其特征在于：所述MCU外设有数据存储FLASH，且在FLASH中设有负荷预警值与分闸的时间表，过负荷后到分闸的一段时间与过负荷值成比例设置于时间表中，过负荷越大，分闸时间越短。
7.根据权利要求1所述的一种远程低压负荷智能控制系统，其特征在于：所述采集控制终端通过ZIF连接器电连接射频收发信号电路；其中，
所述射频收发信号电路由射频接收电路和射频发送电路组成。
8.根据权利要求7所述的一种远程低压负荷智能控制系统，其特征在于：所述射频接收电路由滤波器、级联放大器和调制解调器组成。
9.根据权利要求8所述的一种远程低压负荷智能控制系统，其特征在于：所述级联放大器由一级放大器和二级放大器组成，且该一级放大器和二级放大器的输入端均设有反馈电阻，进一步抑制低频信号的干扰。
10.根据权利要求7所述的一种远程低压负荷智能控制系统，其特征在于：所述射频发送电路由调制解调器、发射鉴相器、发射振荡器、功率放大器和发射互感器组成；
所述调制解调器对发射基带信号进行调制并通过发射鉴相器发射鉴相，且所述发射振荡器通过一级频率采样和二级频率采样将采样频率输出至功率放大器进行信号放大。
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| 姚远 等: "基于GPRS网络的电力负荷智能监控系统设计", 《湖南电力》 * |
| 林在添: "《GSM手机原理与检修技术速成》", 31 March 2001, 福建科学技术出版社 * |
| 赵亚灵 等: "智能电力负荷控制与监测系统设计", 《电子元器件应用》 * |
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|---|---|---|---|
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