CN113009222A - 一种基于智能物联电能表的电能质量模组 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于智能物联电能表的电能质量模组，由电能质量分析专用CPU，连接器，JTAG接口，缓冲器，电源模块，ESD保护电路和状态指示灯构成，所述电能质量模组安装在智能物联电能表上使用，采用集成电路设计，集成度高，提高了产品的可靠性，降低了成本，同时也节省了电路板的空间；电能质量模组体积小、功耗低、结构和功能独立，与电能表进行插拔连接，后期可根据不同应用场景在电能表上配置不同模块，使得电能表功能更加智能化。
Description
技术领域
本申请涉及电能计量领域，具体涉及一种基于智能物联电能表的电能质量模组。
背景技术
电能表作为智能电网营销业务、用电信息和能源分配的末端，覆盖范围广，使用量大，是故障抢修、电力交易、客户服务、配网运行、电能质量监测等业务的基础数据来源。
电能质量是指通过公用电网供给用户端的交流电能的品质，电能质量直接影响电气设备的性能指标，从而影响电能计量的准确性。随着各种新兴能源如光伏发电、风力发电等的并网接入，以及各种电力电子负荷的增加，对电网电能质量产生了深远影响和巨大挑战，因此有必要对电能质量进行分析和监测。
目前电能表虽然已实现了电能表常规的计量结算功能，但是电能质量实时监测与分析的功能目前仍未实现。对电能质量进行实时监测与分析，传统的做法是借助电能质量监测装置辅助进行，成本高，多数使用在变电站及新能源并网场所。
发明内容
本申请提供一种基于智能物联电能表的电能质量模组，由电能质量分析专用CPU，连接器，JTAG接口，缓冲器，电源模块，ESD保护电路和状态指示灯构成，所述电能质量模组安装在智能物联电能表上使用，包括：
本申请提供一种基于智能物联电能表的电能质量模组，由电能质量分析专用CPU，连接器，JTAG接口，缓冲器，电源模块，ESD保护电路和状态指示灯构成，所述电能质量模组安装在智能物联电能表上使用，包括：
电能质量分析专用CPU，是将ARM9内核和片上外设进行集成的芯片，分别与缓冲器，电源模块，JTAG接口和状态指示灯连接，用于电能质量数据监测、电能质量事件记录、电能质量事件的主动上报、分析电能质量指标、数据存储；
连接器，用于连接外设电能表，通过连接器对电能质量模组的电能质量数据进行抄读；
JTAG接口，与电能质量分析专用CPU的JTAG模块连接，用于通过JTAG模块访问电能质量分析专用CPU的内部寄存器；
缓冲器，连接在连接器和电能质量分析专利CPU之间，用于暂时存放电能质量分析专用CPU送往外设电能表的数据；缓冲器同时用于暂时存放外设电能表发送来的数据，以便电能质量分析专用CPU获取数据；
电源模块，与电能质量分析专用CPU连接，将连接器上输入的电源转换成电能质量分析专用CPU需要的各种电源，为其供电；
ESD保护电路，并联于缓冲器与连接器之间，用于静电防护；
状态指示灯，由两个高亮LED指示灯组成，与电能质量分析专用CPU的GPIO模块连接，所述GPIO模块控制两个高亮LED指示灯。
优选的，电能质量分析专用CPU的片上外设，包括：DMA模块、中断模块、JTAG模块、PLL模块、实时时钟模块、DDR模块、通用串口模块、SPI模块、GPIO模块、定时器模块、看门狗模块和Flash模块。
优选的，DDR模块，是所述电能质量模组的动态存储器，用于存放操作系统程序，应用程序和临时数据。
优选的，临时数据，包括：电能质量模组通过串口接收到的采样数据，电能质量分析过程中的数据，电能质量分析统计结果，和至少近10次电能质量异常事件记录内容。
优选的，Flash模块，用于掉电存储操作系统和应用程序代码，以及模组配置信息。
优选的，缓冲器，接在数据总线上，电能质量专用CPU与外设电能表采用串口全双工通讯模式，通信遵循DL/T 698.45—2017协议，通讯速率默认9600bps，最大可支持460800bps。
优选的，还包括：
所述质量模组与外设电能表进行认证，认证通过后，电能质量分析专用CPU定期向外设电能表请求时钟进行时钟同步，同时接受外设电能表的时钟设置。
优选的，ESD保护电路，并联于缓冲器与连接器之间，用于静电防护，包括：
将ESD保护电路的二极管并联于电路中，当电路正常工作时，所述二极管处理截止状态，不影响线路正常工作；
当电路出现异常过压并达到所述二极管击穿电压时，所述二极管由高阻态变为低阻态，为瞬间电流提供低阻抗导通路径，同时把异常高压箝制在安全水平之内，从而保护被保护电子元器件或线路；
当异常过压消失，所述二极管恢复至高阻态，电路正常工作。
附图说明
图1是本申请提供的基于智能物联电能表的电能质量模组的结构示意图；
图2是本申请涉及的基于电能质量模组的单/三相智能物联电能表结构图；
图3是本申请涉及的电能质量专利CPU原理图。
具体实施方式
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似推广，因此本申请不受下面公开的具体实施的限制。
基于智能物联电能表的电能质量模组的结构如图1所示，所述电能质量模组由电能质量分析专用CPU，连接器，JTAG接口，缓冲器，电源模块，ESD保护电路和状态指示灯构成，所述电能质量模组安装在智能物联电能表上使用。
电能质量分析专用CPU，是将ARM9内核和片上外设进行集成的芯片，分别与缓冲器，电源模块，JTAG接口和状态指示灯连接，用于电能质量数据监测、电能质量事件记录、电能质量事件的主动上报、分析电能质量指标、数据存储。电能质量分析专用CPU原理图如图3所示。
电能质量分析专用CPU的片上外设，包括：DMA模块、中断模块、JTAG模块、PLL模块、实时时钟模块、DDR模块、通用串口模块、SPI模块、GPIO模块、定时器模块、看门狗模块和Flash模块。DDR模块，是所述电能质量模组的动态存储器，用于存放操作系统程序，应用程序和临时数据。临时数据，包括：电能质量模组通过串口接收到的采样数据，电能质量分析过程中的数据，电能质量分析统计结果，和至少近10次电能质量异常事件记录内容。Flash模块，用于掉电存储操作系统和应用程序代码，以及模组配置信息。
连接器，用于连接外设电能表，通过连接器对电能质量模组的电能质量数据进行抄读。
JTAG接口，与电能质量分析专用CPU的JTAG模块连接，用于通过JTAG模块访问电能质量分析专用CPU的内部寄存器。
缓冲器，连接在连接器和电能质量分析专利CPU之间，用于暂时存放电能质量分析专用CPU送往外设电能表的数据；缓冲器同时用于暂时存放外设电能表发送来的数据，以便电能质量分析专用CPU获取数据。
缓冲器，接在数据总线上，电能质量专用CPU与外设电能表采用串口全双工通讯模式，通信遵循DL/T 698.45—2017协议，通讯速率默认9600bps，最大可支持460800bps。所述质量模组与外设电能表进行认证，认证通过后，电能质量分析专用CPU定期向外设电能表请求时钟进行时钟同步，同时接受外设电能表的时钟设置。
电源模块，与电能质量分析专用CPU连接，将连接器上输入的电源转换成电能质量分析专用CPU需要的各种电源，为其供电。连接器上输入的电压一般为5V。
ESD保护电路，并联于缓冲器与连接器之间，用于静电防护。
将ESD保护电路的二极管并联于电路中，当电路正常工作时，所述二极管处理截止状态(高阻态)，不影响线路正常工作；
当电路出现异常过压并达到所述二极管击穿电压时，所述二极管由高阻态变为低阻态，为瞬间电流提供低阻抗导通路径，同时把异常高压箝制在安全水平之内，从而保护被保护电子元器件或线路；
当异常过压消失，所述二极管恢复至高阻态，电路正常工作。
状态指示灯，由两个高亮LED指示灯组成，与电能质量分析专用CPU的GPIO模块连接，所述GPIO模块控制两个高亮LED指示灯。
电能质量数据包括：电压偏差、频率偏差、电压波动、闪变、谐波电压含有率、谐波电流含有率、电压总谐波畸变率、电流总谐波畸变率、谐波相角、谐波功率、间谐波电压含有率、间谐波电流含有率、间谐波电流有效值、电压暂降、电压暂升、短时中断、触发记录的有效值数据。
本申请涉及的智能物联网电能表，为单相或三相智能物联网电能表，其与电能质量模组的组成结构如图2所示。
本申请提供的一种基于智能物联电能表的电能质量模组，采用集成电路设计，集成度高，提高了产品的可靠性，降低了成本，同时也节省了电路板的空间；电能质量模组体积小、功耗低、结构和功能独立，与电能表进行插拔连接，后期可根据不同应用场景在电能表上配置不同模块，使得电能表功能更加智能化。
最后应该说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (8)
1.一种基于智能物联电能表的电能质量模组，由电能质量分析专用CPU，连接器，JTAG接口，缓冲器，电源模块，ESD保护电路和状态指示灯构成，所述电能质量模组安装在智能物联电能表上使用，其特征在于，包括：
电能质量分析专用CPU，是将ARM9内核和片上外设进行集成的芯片，分别与缓冲器，电源模块，JTAG接口和状态指示灯连接，用于电能质量数据监测、电能质量事件记录、电能质量事件的主动上报、分析电能质量指标、数据存储；
连接器，用于连接外设电能表，通过连接器对电能质量模组的电能质量数据进行抄读；
JTAG接口，与电能质量分析专用CPU的JTAG模块连接，用于通过JTAG模块访问电能质量分析专用CPU的内部寄存器；
缓冲器，连接在连接器和电能质量分析专利CPU之间，用于暂时存放电能质量分析专用CPU送往外设电能表的数据；缓冲器同时用于暂时存放外设电能表发送来的数据，以便电能质量分析专用CPU获取数据；
电源模块，与电能质量分析专用CPU连接，将连接器上输入的电源转换成电能质量分析专用CPU需要的各种电源，为其供电；
ESD保护电路，并联于缓冲器与连接器之间，用于静电防护；
状态指示灯，由两个高亮LED指示灯组成，与电能质量分析专用CPU的GPIO模块连接，所述GPIO模块控制两个高亮LED指示灯。
2.根据权利要求1所述的电能质量模组，其特征在于，电能质量分析专用CPU的片上外设，包括：DMA模块、中断模块、JTAG模块、PLL模块、实时时钟模块、DDR模块、通用串口模块、SPI模块、GPIO模块、定时器模块、看门狗模块和Flash模块。
3.根据权利要求2所述的电能质量模组，其特征在于，DDR模块，是所述电能质量模组的动态存储器，用于存放操作系统程序，应用程序和临时数据。
4.根据权利要求3所述的电能质量模组，其特征在于，临时数据，包括：电能质量模组通过串口接收到的采样数据，电能质量分析过程中的数据，电能质量分析统计结果，和至少近10次电能质量异常事件记录内容。
5.根据权利要求2所述的电能质量模组，其特征在于，Flash模块，用于掉电存储操作系统和应用程序代码，以及模组配置信息。
6.根据权利要求1所述的电能质量模组，其特征在于，缓冲器，接在数据总线上，电能质量专用CPU与外设电能表采用串口全双工通讯模式，通信遵循DL/T 698.45—2017协议，通讯速率默认9600bps，最大可支持460800bps。
7.根据权利要求1所述的电能质量模组，其特征在于，还包括：
所述质量模组与外设电能表进行认证，认证通过后，电能质量分析专用CPU定期向外设电能表请求时钟进行时钟同步，同时接受外设电能表的时钟设置。
8.根据权利要求1所述的电能质量模组，其特征在于，ESD保护电路，并联于缓冲器与连接器之间，用于静电防护，包括：
将ESD保护电路的二极管并联于电路中，当电路正常工作时，所述二极管处理截止状态，不影响线路正常工作；
当电路出现异常过压并达到所述二极管击穿电压时，所述二极管由高阻态变为低阻态，为瞬间电流提供低阻抗导通路径，同时把异常高压箝制在安全水平之内，从而保护被保护电子元器件或线路；
当异常过压消失，所述二极管恢复至高阻态，电路正常工作。
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|---|---|
| CN (1) | CN113009222B (zh) |
Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102005759A (zh) * | 2010-11-17 | 2011-04-06 | 上海市电力公司 | 从智能电表管理系统获取电能质量数据的系统及其方法 |
| CN102062813A (zh) * | 2009-11-18 | 2011-05-18 | 上海金陵智能电表有限公司 | 一种带载波抄表模块的单相智能电能表 |
| CN103852670A (zh) * | 2014-03-21 | 2014-06-11 | 国网甘肃省电力公司甘南供电公司 | 高采样率的瞬态电能质量信息采集模块 |
| WO2016090908A1 (zh) * | 2014-12-12 | 2016-06-16 | 国家电网公司 | 智能电表嵌入式应用的模拟存储器测试板系统及测试方法 |
| CN106053981A (zh) * | 2016-05-25 | 2016-10-26 | 天纳能源科技（上海）有限公司 | 电能质量采集终端及相关方法 |
| CN106295323A (zh) * | 2016-07-27 | 2017-01-04 | 苏盛 | 基于云安全的高级计量体系恶意软件检测方法 |
| CN107202919A (zh) * | 2016-10-28 | 2017-09-26 | 北京京仪北方仪器仪表有限公司 | 带有通讯接口的智能电能表 |
| CN206990675U (zh) * | 2017-07-14 | 2018-02-09 | 宁波三星医疗电气股份有限公司 | 一种数据中心用智能电表监测系统 |
| CN108535575A (zh) * | 2018-05-24 | 2018-09-14 | 国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院 | 基于短距离无线通信技术的电能质量分析装置 |
| CN208506156U (zh) * | 2018-06-25 | 2019-02-15 | 长春工程学院 | 电网电能质量控制及监测系统 |
| CN110007137A (zh) * | 2019-05-06 | 2019-07-12 | 国网四川省电力公司电力科学研究院 | 一种融合多种终端监测功能的智能电能表 |
| CN210294397U (zh) * | 2019-03-29 | 2020-04-10 | 深圳市中电电力技术股份有限公司 | 一种智能电能表 |
-
2021
- 2021-02-05 CN CN202110163583.XA patent/CN113009222B/zh active Active
Patent Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102062813A (zh) * | 2009-11-18 | 2011-05-18 | 上海金陵智能电表有限公司 | 一种带载波抄表模块的单相智能电能表 |
| CN102005759A (zh) * | 2010-11-17 | 2011-04-06 | 上海市电力公司 | 从智能电表管理系统获取电能质量数据的系统及其方法 |
| CN103852670A (zh) * | 2014-03-21 | 2014-06-11 | 国网甘肃省电力公司甘南供电公司 | 高采样率的瞬态电能质量信息采集模块 |
| WO2016090908A1 (zh) * | 2014-12-12 | 2016-06-16 | 国家电网公司 | 智能电表嵌入式应用的模拟存储器测试板系统及测试方法 |
| CN106053981A (zh) * | 2016-05-25 | 2016-10-26 | 天纳能源科技（上海）有限公司 | 电能质量采集终端及相关方法 |
| CN106295323A (zh) * | 2016-07-27 | 2017-01-04 | 苏盛 | 基于云安全的高级计量体系恶意软件检测方法 |
| CN107202919A (zh) * | 2016-10-28 | 2017-09-26 | 北京京仪北方仪器仪表有限公司 | 带有通讯接口的智能电能表 |
| CN206990675U (zh) * | 2017-07-14 | 2018-02-09 | 宁波三星医疗电气股份有限公司 | 一种数据中心用智能电表监测系统 |
| CN108535575A (zh) * | 2018-05-24 | 2018-09-14 | 国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院 | 基于短距离无线通信技术的电能质量分析装置 |
| CN208506156U (zh) * | 2018-06-25 | 2019-02-15 | 长春工程学院 | 电网电能质量控制及监测系统 |
| CN210294397U (zh) * | 2019-03-29 | 2020-04-10 | 深圳市中电电力技术股份有限公司 | 一种智能电能表 |
| CN110007137A (zh) * | 2019-05-06 | 2019-07-12 | 国网四川省电力公司电力科学研究院 | 一种融合多种终端监测功能的智能电能表 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| SHIHUI YANG 等: "The Design of Smart Meter with Power Quality Monitoring", INTERNATIONAL CONFERENCE ON APPLIED SCIENCE AND ENGINEERING INNOVATION, pages 1447 - 1450 * |
| 常铁原 等: "具有电能质量监测功能的智能电表设计", 电测与仪表, no. 12, pages 81 - 84 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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