CN112763910A

CN112763910A - 一种用于电动设备负荷监测的装置和方法

Info

Publication number: CN112763910A
Application number: CN202011613444.4A
Authority: CN
Inventors: 麦卫华; 肖胤; 梅韬
Original assignee: Qingyuan Power Supply Bureau of Guangdong Power Grid Co Ltd
Current assignee: Qingyuan Power Supply Bureau of Guangdong Power Grid Co Ltd
Priority date: 2020-12-30
Filing date: 2020-12-30
Publication date: 2021-05-07

Abstract

本发明提供一种用于电动设备负荷监测的装置和方法，涉及电力负荷监测领域。该方法包括：通过检测模块获取初始信号，初始信号是检测模块受到电枢磁场周期性变化作用而得到的信号，该信号是交替变化的交流信号和直流信号；电枢磁场发生周期性地变化是当电动设备工作时，产生电枢反应产生的；通过信号处理模块对初始信号进行处理，输出有效脉冲信号；通过负荷运算模块对有效脉冲信号进行负荷运算，得到电动设备工作时的负荷值。该装置通过对脉冲信号的感应和处理，运用脉冲信号感应原理，实现了对电动设备工作过程中的负荷监测，具有处理速度快、运算效率高等特点，并且不会对被测电动设备造成干扰，适合使用在高速运转的工况环境中。

Description

一种用于电动设备负荷监测的装置和方法

技术领域

本发明涉及电力负荷监测领域，具体而言，涉及一种用于电动设备负荷监测的装置和方法。

背景技术

目前，随着负载的增大，电动设备的最大电流和内部耗能也在增大，长时间运转，电动设备的温度也在升高，由于温度的影响，电动的性能和耐用性都大幅减低，在很多极限工作环境下，电动设备常常都是超负荷运行，这样不仅会导致电动设备经常发生故障，而且减少其使用寿命。所以我们期望能够在电动设备运行过载之前检测出过载情况。这样不仅能提高电动设备的工作效率，还能延长其工作寿命，减少成本支出，节约社会资源。

现有的电动设备不具有完善的负荷检测机制，传统的检测方法包括：测量电动设备工作时的最大电流，电动设备的温度，电动设备的运行速度等，以上方法不够全面和精细，且不能够及时发现使用过程中超出额定负载的异常情况，更不能很好地掌握电动设备运行过程中的负荷情况。

发明内容

本发明实施例提供一种用于电动设备负荷监测的装置和方法，通过对脉冲信号的感应和处理，运用脉冲信号感应原理，实现了对电动设备工作过程中的负荷监测，具有处理速度快、运算效率高等特点，并且不会对被测电动设备造成干扰，适合使用在高速运转的工况环境中。

本发明的实施例通过如下方式实现：

一种用于电动设备负荷监测的装置，包括：检测模块，用于获取初始信号，所述初始信号是所述检测模块受到电枢磁场周期性变化作用而得到的信号，该信号是交替变化的交流信号和直流信号；所述电枢磁场发生周期性地变化是当电动设备工作时，产生电枢反应产生的；信号处理模块，用于对所述初始信号进行处理，输出有效脉冲信号；负荷运算模块，用于对所述有效脉冲信号进行负荷运算，得到所述电动设备工作时的负荷值。本方案通过脉冲信号源感应和发送负荷的变化，待机与工作模式的二种状态长时间监测运行。该装置所包括的机电一体化技术、自动测控技术与智能化仪器技术等模块组件展现了较高的微机智能化程度。实现处理速度快、运算效率高，智能调节的关键作用。

优选地，该装置还包括过载保护模块，用于对负荷值异常的电动设备进行关闭。本方案及时处理了电动设备在监测过程中出现异常状态时的过载保护，提高了电动设备的性能和耐用性。

优选地，所述检测模块安装在电动设备的电机转子上。本方案能够长时间地检测电动设备待机和工作时的状态。

优选地，所述信号处理模块包括滤波整形电路，能够对所述检测模块获取的所述初始信号进行放大、滤波和整形处理。在本方案中，对初始信号的初处理能够使最终结果更加精确。

优选地，所述信号处理模块还包括脉冲信号源组件，能够对有效初始数据进行处理，从而输出有效脉冲信号。本方案利用脉冲信号源发出的脉冲信号作为有效初始信号的载波，能够使计算结果更为准确。

优选地，所述负荷运算模块还包括模数转换单元，能够将所述有效脉冲信号转化为数字信号。本方案能够更方便地计算电动设备当前的负荷值。

优选地，所述负荷运算模块还包括负荷运算单元，能够对所述有效脉冲信号进行计数，从而得到电动设备工作时的负荷值。本方案能够更加智能地实现对电动设备负荷值的计算，从而达到电动设备负荷监测的最终目的。

一种用于电动设备负荷监测的方法，包括：通过检测模块获取初始信号，所述初始信号是所述检测模块受到电枢磁场周期性变化作用而得到的信号，该信号是交替变化的交流信号和直流信号；所述电枢磁场发生周期性地变化是当电动设备工作时，产生电枢反应产生的；通过信号处理模块对所述初始信号进行处理，输出有效脉冲信号；通过负荷运算模块对所述有效脉冲信号进行负荷运算，得到所述电动设备工作时的负荷值。

优选地，所述信号处理模块通过脉冲信号源组件对所述有效初始数据进行处理，输出有效脉冲信号。

优选地，所述负荷运算模块通过负荷运算单元对所述有效脉冲信号进行计数，得到所述电动设备工作时的负荷值。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明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为本发明实施例提供的用于电动设备负荷监测的装置的示意图。

图中：

1、电动设备；2、检测模块；3、信号处理模块；31、滤波整形电路；32、脉冲信号源组件；4、负荷运算模块；41、模数转换单元；42、负荷运算单元；5、过载保护模块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行描述。

相关说明：

1、该装置中各模块需要的供电电压VCC，可以是12V、9V等，内置的模数转换单元能够支持12V以内的模拟信号进行模数转换。

参照图1，本发明提供的一种用于电动设备负荷监测的装置，包括：

检测模块2，用于获取初始信号；所述初始信号是所述检测模块2受到电枢磁场周期性变化作用而得到的信号，该信号是交替变化的交流信号和直流信号；所述电枢磁场发生周期性地变化是当电动设备1工作时，产生电枢反应产生的；

信号处理模块3，用于对所述初始信号进行处理，输出有效脉冲信号；

负荷运算模块4，根据所述有效脉冲信号，进行负荷运算，得到所述电动设备1工作时的负荷值。

实施例一：请参照图1，在本发明实施例中，具体连接关系为：电动设备1、检测模块2、信号处理模块3、负荷运算模块4依次连接。检测模块2通过12V电源供电。所述信号处理模块3包括滤波整形电路31和脉冲信号源组件32，所述负荷运算模块4包括模数转换单元41和负荷运算单元42，从而准备测量出电动设备1工作时的负荷值。

整个工作过程原理为：检测模块2安装在电动设备1的电机转子上，在本方案中，检测模块2可以是综合处理单元。当电动设备1电机运行时，会产生电枢反应，从而导致电枢磁场发生周期性变化，检测模块2检测到这个变化作用后会产生交替变化的交流信号和直流信号。该交流信号和直流信号进入到信号处理模块3进行信号初步处理，具体为，信号处理模块3中的滤波整形电路31首先对初始的交流信号和直流信号进行滤波，滤除掉直流信号后，对交流信号进行放大，再滤波和整形作用。在本实施例中，该滤波整形电路31是一个运算放大器的电路组合。而后输出的信号叠加到脉冲信号源组件32发出的脉冲信号上，得到有用且工整的脉冲信号。该脉冲信号再输入到负荷运算模块4中进行处理，负荷运算模块4中的模数转换单元41首先进行模数转换，在本实施例中，该模数转换单元41是一个模数转换器，转换后的数字信号再进入负荷运算单元42进行计算。负荷运算单元42对输入的脉冲信号源进行计数，从而得到电动设备1工作时的负荷值。在本实施例中，该负荷运算单元42是一个负荷运算微机芯片。

实施例二：在实施例一基础上，请继续参照图1，电动设备负荷监测的装置还包括过载保护模块5，该过载保护模块5的输入端与负荷运算模块4的输出端连接，过载保护模块5的输出端与电动设备1的开关连接，当负荷运算模块4的输出的负荷值在过载保护模块5中被判定为异常时，过载保护模块5会启动其过载保护断电功能，及时对电动设备1进行关闭。大大提高了电动设备1的工作性能和使用寿命。

实施例三：在实施例一和二基础上，请继续参照图1，所述信号处理模块3包括一个滤波整形电路31，该波整形电路31可以是运算放大器与滤波器的电路组合，也可以是单一的运算放大器电路，通过调节R1、R2、R3、R4、R5的电阻值，可以调节运算放大器输出信号的放大倍数，在本方案中，R1取值为3.6KΩ，R2取值为3KΩ，R4取值为70KΩ，R5取值为3.6KΩ，R3选择可变电阻，方便更灵活地进行电阻值调节。C1可以起到对波形滤波的作用。

实施例四：在实施例一至三基础上，请继续参照图1，所述信号处理模块3还包括脉冲信号源组件32，该脉冲信号源组件32可以是一个脉冲信号发生器，其输入端与滤波整形电路31输出端进行连接，能够将滤波整形电路输出的信号进行脉冲信号叠加，从而产生出有用的脉冲信号。

实施例五：在实施例一至四基础上，请继续参照图1，所述负荷运算模块4包括模数转换单元41，可以是一个模数转换器，也可以是一个模数转换芯片或模数转换电路。该模数转换单元41的输入端与脉冲信号源组件32输出端相连。

实施例六：在实施例一至五基础上，请继续参照图1，所述负荷运算模块4还包括负荷运算单元42，该负荷运算单元42可以是一个负荷运算微机芯片，也可以是一个通用的处理器，能够对脉冲信号源组件32发送过来的脉冲信号进行识别、计数。从而准备地计算出电动设备1当前工作时的负荷值，使整个装置的更加智能化。

以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

需要说明的是，在本文中，诸如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。

Claims

1.一种用于电动设备负荷监测的装置，其特征在于，包括：

检测模块，用于获取初始信号；所述初始信号是所述检测模块受到电枢磁场周期性变化作用而得到的信号，该信号是交替变化的交流信号和直流信号；所述电枢磁场发生周期性地变化是当电动设备工作时，产生电枢反应产生的；

信号处理模块，用于对所述初始信号进行处理，输出有效脉冲信号；

负荷运算模块，用于对所述有效脉冲信号进行负荷运算，得到所述电动设备工作时的负荷值。

2.如权利要求1所述的用于电动设备负荷监测的装置，其特征在于，还包括过载保护模块，用于对负荷值异常的电动设备进行关闭。

3.如权利要求1或权利要求2所述的用于电动设备负荷监测的装置，其特征在于，所述检测模块安装在电动设备的电机转子上。

4.如权利要求1或权利要求2所述的用于电动设备负荷监测的装置，其特征在于，所述信号处理模块包括滤波整形电路，用于对所述初始信号进行放大、滤波和整形处理，得到有效初始数据。

5.如权利要求1或权利要求2所述的用于电动设备负荷监测的装置，其特征在于，所述信号处理模块还包括脉冲信号源组件，能够对有效初始数据进行处理，输出有效脉冲信号。

6.如权利要求1或权利要求2所述的用于电动设备负荷监测的装置，其特征在于，所述负荷运算模块包括模数转换单元，能够将所述有效脉冲信号转化为数字信号。

7.如权利要求1或权利要求2所述的用于电动设备负荷监测的装置，其特征在于，所述负荷运算模块还包括负荷运算单元，能够对所述有效脉冲信号进行计数，得到所述电动设备工作时的负荷值。

8.一种用于电动设备负荷监测的方法，其特征在于，采用如权利要求1至7任一项所述的用于电动设备负荷监测的装置实现，包括：

通过检测模块获取初始信号；所述初始信号是所述检测模块受到电枢磁场周期性变化作用而得到的信号，该信号是交替变化的交流信号和直流信号；所述电枢磁场发生周期性地变化是当电动设备工作时，产生电枢反应产生的；

通过信号处理模块对所述初始信号进行处理，输出有效脉冲信号；

通过负荷运算模块对所述有效脉冲信号进行负荷运算，得到所述电动设备工作时的负荷值。

9.如权利要求8所述的用于电动设备负荷监测的方法，其特征在于，所述信号处理模块通过脉冲信号源组件对所述有效初始数据进行处理，输出有效脉冲信号。

10.如权利要求8或权利要求9的用于电动设备负荷监测的方法，其特征在于，所述负荷运算模块通过负荷运算单元对所述有效脉冲信号进行计数，得到所述电动设备工作时的负荷值。