CN201611801U

CN201611801U - 多功能电力综合测控终端

Info

Publication number: CN201611801U
Application number: CN2010201348137U
Authority: CN
Inventors: 杨仁刚; 王文成; 王江波; 王光磊; 张建; 陈奎阳
Original assignee: China Agricultural University
Current assignee: China Agricultural University
Priority date: 2010-03-17
Filing date: 2010-03-17
Publication date: 2010-10-20
Anticipated expiration: 2020-03-17

Abstract

本实用新型公开了一种多功能电力综合测控终端，包括：三相同步采样模块，用于对同步接收到的三相电压电流信号进行处理并进行模数转换，然后将模数转换后得到的数字化的电压电流信号发送；CPU处理模块，与三相同步采样模块相连接，用于接收所述数字化的电压电流信号，对数字化的电压电流信号进行DSP处理并计算得到电能质量参数；漏电保护模块，与所述CPU处理模块相连接，用于将接收到的电流信号进行处理，将处理后的电流信号发送至CPU处理模块进行相应漏电保护操作；外围电路模块及电源模块。本实用新型多功能电力综合测控终端对信号的处理速度快，测量精度高，电路与电网隔离，提高了多功能电力综合测控终端的可靠性和安全程度。

Description

多功能电力综合测控终端

技术领域

本实用新型涉及测控技术领域，特别涉及一种多功能电力综合测控终端。

背景技术

现有的电力综合测控终端由电源单元、CPU处理器单元、测量单元、外围电路单元以及人机界面等组成。多功能电力综合测控终端普遍存在着测控功能相对单一、工作不可靠、电力综合测控终端整机功耗大、测控终端断电后不能正常进行数据保存及上传、不具备防盗监控功能等缺陷。由于电力综合测控终端功能相对单一，造成了配变二次侧测控仪表增多，增加了二次侧电源损耗，给管理维护人员带来不便。许多电力综合测控终端的电源单元采用了模拟电源，使得电力综合测控终端功耗增大，电源线性调整率较低，带负载能力差。电力综合测控终端还存在着工作可靠性差，稳定性不高，电源管理系统工作可靠性差，造成电力测控终端失电后不能正常工作，数据不能保存、上传。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

本实用新型的目的是提供一种多功能电力综合测控终端，以解决现有技术中的电力综合测控终端存在的功能相对单一、可靠性差、整机功耗较大等缺陷。

(二)实用新型内容

为此，本实用新型提供了一种多功能电力综合测控终端，包括：

三相同步采样模块，用于对同步接收到的三相电压电流信号进行处理并进行模数转换，然后将数模转换后得到的数字化的电压电流信号发送至CPU处理模块；

所述CPU处理模块，与所述三相同步采样模块相连接，用于接收所述数字化的电压电流信号，对所述数字化的电压电流信号进行处理并计算得到电能质量参数；

漏电保护模块，与所述CPU处理模块相连接，用于将接收到的零序电流信号进行处理，将处理后的零序电流信号发送至所述CPU处理模块进行漏电保护操作；

外围电路模块，与所述CPU处理模块相连接，用于实现所述多功能电力综合测控终端的数据保存，各类通讯功能。

电源模块，与所述三相同步采样模块、CPU处理模块、漏电保护模块以及外围电路模块相连接，用于给所述多功能电力综合测控终端提供供电电压。

其中，所述三相同步采样模块包括：

电压电流互感器单元，用于对接收到的三相电压电流信号的大小进行转换并发送；

电压电流调理单元，用于对调整后的电压电流信号进行采样并发送；

第一模数转换单元，用于对采样后的电压电流信号进行模数转换，得到数字化的电压电流信号并发送至CPU处理模块进行处理。

所述CPU处理模块包括：

DSP处理单元，用于对接收到的所述数字化的电压电流信号进行DSP处理，并计算得到电能质量参数并发送；

ARM处理单元，用于对所述多功能电力综合测控终端进行管理。

所述漏电保护模块包括：

漏电流传感器单元，用于对接收到的零序电流信号进行转换并发送；

第二模数转换单元，用于对转换后的零序电流信号进行模数转换，得到数字化的零序电流信号并发送；

漏电调理单元，用于对所述数字化的零序电流信号进行放大和比较并发送。

所述外围电路模块包括：SD卡数据处理单元、LCD显示单元、按键触摸屏处理单元、通讯接口、数字信号处理单元、开关量数字处理单元、报警LED蜂鸣单元、状态指示LED单元以及电能脉冲输出单元中的一种或几种的组合。

所述通讯接口包括：10/100M自适应网络接口单元、GPRS接口单元、RS232接口单元、RS485接口单元、USB接口单元、红外接口单元、蓝牙接口单元及CAN通讯接口单元中的一种或几种的组合。

所述电源模块包括三相四线全波整流开关电源单元、智能电源管理单元以及可充电锂离子电池，所述智能电源管理单元用于对所述可充电锂离子电池进行充放电管理。

所述外围电路模块还用于实现所述多功能电力综合测控终端的人机界面、音视频处理、开入开出、状态指示以及蜂鸣报警功能。

(三)有益效果

本实用新型的多功能电力综合测控终端集电能质量、配变监测、漏电保护、防盗监控、无功补偿、遥信、遥控、遥测、远程通信等众多功能于一体，便于管理、有效减小配变二次侧表计功耗；由于采用了16位DSP和32位ARM的双核构架的CPU处理模块，提高了信号处理速度，增强了升级能力，且能提供丰富的功能支持；另外本实用新型对输入信号进行同步A/D转换，提高了测量速度和精度，能够高精度测量小电流信号；而且本实用新型多功能电力综合测控终端中电源模块采用三相四线全波整流开关电源有效减小多功能电力综合测控终端的功耗，设计了智能电源管理电路单元有效管理电源模块，确保多功能电力综合测控终端在交流失电后利用内部电池继续运行，为多功能电力综合测控终端提供可靠的工作电源。此外，本实用新型具有丰富的硬件接口资源，具有USB、蓝牙、GPRS、RS485、红外、10M/100M自适应网络等通讯接口；外围电路也很丰富，包括SD卡数据处理单元、LCD显示单元、按键触摸屏处理单元、数字信号处理单元、开关量数字处理单元、报警LED蜂鸣单元以及状态指示LED单元等等，能够实现数据的存储、触摸屏、报警、还具备防盗监控等功能。

附图说明

图1是本实用新型多功能电力综合测控终端实施例一结构示意图；

图2是本实用新型多功能电力综合测控终端实施例二结构示意图；

图3是图2中的通讯接口结构示意图。

其中，1：三相同步采样模块；2：CPU处理模块；3：漏电保护模块；4：外围电路模块；5：电源模块；11：电压电流互感器单元；12：电压电流调理单元；13：第一模数转换单元；21：DSP处理单元；22：ARM处理单元；31：漏电流传感器单元；32：第二模数转换单元；33：漏电调理单元；41：SD卡数据处理单元；42：LCD显示单元；43：按键触摸屏处理单元；44：通讯接口；45：数字信号处理单元；46：开关量处理单元；47：报警LED蜂鸣单元；48：状态指示LED单元；49：电能脉冲输出单元；441：自适应网络接口单元；442：GPRS接口单元；443：RS232接口单元；445：RS485接口单元；446：USB接口单元；447：红外接口单元；448：蓝牙接口单元；449：CAN通讯接口单元。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

如图1所示，为本实用新型多功能电力综合测控终端实施例一结构示意图，本实施例包括：三相同步采样模块1，CPU处理模块2，漏电保护模块3，外围电路模块4以及电源模块5。

其中，三相同步采样模块1用于对同步接收到的三相电压电流信号进行处理并进行模数转换，然后将数模转换后得到的数字化的电压电流信号发送给CPU处理模块2；CPU处理模块2与三相同步采样模块1相连接，用于接收数字化的电压电流信号，对该数字化的电压电流信号进行数字信号处理(Digital Signal Processing，简称DSP)处理并计算得到电能质量参数；漏电保护模块3与CPU处理模块2相连接，用于将接收到的电流信号进行处理，将处理后的电流信号发送至CPU处理模块进行漏电保护；外围电路模块4与CPU处理模块2相连接，用于实现多功能电力综合测控终端的数据保存、人机界面、各类通讯、音视频处理、开入开出、状态指示、蜂鸣报警等功能；电源模块5与三相同步采样模块1、CPU处理模块2、漏电保护模块3、外围电路模块4相连接，用于给本实施例多功能电力综合测控终端提供供电电压。

如图2所示，为本实用新型多功能电力综合测控终端实施例二结构示意图，本实施例与实施例一的区别在于，本实施例的三相同步采样模块1包括电压电流互感器单元11、电压电流调理单元12和第一模数转换单元13。其中电压电流互感器单元11用于对同步接收到的三相电压电流信号的大小进行转换并发送；电压电流调理单元12用于接收电压电流互感器单元11发送的调整后的电压电流信号，对该电压电流信号进行采样并发送，第一模数转换单元13用于接收电压电流调理单元12发送的采样后的电压电流信号，并对该电压电流信号进行同步模拟数字转换处理，得到数字化的电压电流信号并发送至CPU处理模块2进行处理。

本实施例的三相电压电流六路输入信号由于采用同步A/D转换，因此测量速度快，精度高，且电流带增益控制，能够高精度测量小电流信号。

本实施例的CPU处理模块2包括：16位的高速定点DSP处理单元21和ARM(Advanced RISC Machines)处理单元22。DSP处理单元21用于对接收到的数字化的电压电流信号进行处理，并计算得到电能质量参数并发送；ARM处理单元22，用于对本实用新型多功能电力综合测控终端进行管理；CPU处理模块2的外围电路由微存储器、NAND存储器、SDRAM存储器、NOR存储器、实时时钟、看门狗等电路组成。

本实施例的漏电保护模块3包括：漏电流传感器单元31、第二模数转换单元32和漏电调理单元33。其中漏电流传感器单元31用于对接收到的零序电流信号进行转换并发送；第二模数转换单元32用于对转换后的零序电流信号进行模数转换，得到数字化的零序电流信号并发送；漏电调理单元33用于对数字化的零序电流信号进行放大、比较，并发送给CPU处理模块2。当系统发生人身触电或设备外壳带电时，或出现较大剩余电流，漏电保护模块3会通过检测和处理剩余电流，进而可靠的动作，切断电源。

本实施例的电压电流互感器单元11和漏电流传感器单元31均采用电磁电转换互感器，将电路与电网隔离，安全程度较高。

本实施例的外围电路模块4包括：SD卡数据处理单元41可以用于存储多功能电力综合测控终端的电能质量参数，液晶显示器(LiquidCrystal Display，简称LCD)显示单元42用于多功能电力综合测控终端的人机界面显示，按键触摸屏处理单元43用于多功能电力综合测控终端的参数设置，通讯接口44用于提供丰富的硬件接口资源，数字信号处理单元45用于对视频输入以及音频输入进行处理，开关量处理单元46用于多功能电力综合测控终端的开入开出设置，报警发光二极管(Light Emitting Diode，简称LED)蜂鸣单元47用于多功能电力综合测控终端的报警指示，状态指示LED单元48用于多功能电力综合测控终端的通用分组无线服务技术(General Packet RadioService，简称GPRS)通讯以及RS232、RS485通讯指示以及电能脉冲输出单元49用于多功能电力综合测控终端出厂校准；外围电路模块4可以包括上述单元电路中的一种或几种的组合。

再如图3所示，为图2中的通讯接口结构示意图，本实施例的通讯接口44可以包括：10M/100M的自适应网络接口单元441、GPRS接口单元442、RS232接口单元443、RS485接口单元445、USB接口单元446、红外接口单元447、蓝牙接口单元448及CAN通讯接口单元449中的一种或几种的组合，用于实现网口、GPRS、RS232、RS485、USB、红外、蓝牙、CAN总线等通讯接口功能。

本实施例的电源模块5包括三相四线全波整流开关电源单元51、智能电源管理电路单元52以及可充电锂离子电池单元53，其中智能电源管理电路单元52能够实现交直流无扰动切换工作，还能对可充电锂离子电池单元53进行充放电管理，当多功能电力综合测控终端外部输入电压掉电时，智能电源管理电路单元52将可充电锂离子电池单元53接入，提供多功能电力综合测控终端工作电源，使得多功能电力综合测控终端能继续工作，以便数据保存和通讯。三相四线全波整流开关电源单元51，能够保证当电网任一相或两相，或任一线或两线断开的情况下，本实施例的多功能电力综合测控终端均能正常工作。

本实施例多功能电力综合测控终端的工作原理为：三相同步采样模块1接收外界输入的三相电压电流信号，首先由电压电流互感器单元11对三相电压电流信号进行处理，经电压电流调理单元12对处理后的电压电流信号进行采样，由第一模数转换单元13对采样后的电压电流信号进行模数转换，得到数字化的电压电流信号并发送至CPU处理模块2。CPU处理模块2的DSP处理单元21将接收到的数字化的电压电流信号进行处理，得到相应的电能质量参数，ARM处理单元22对多功能电力综合测控终端进行系统管理。其中，CPU处理模块2包括16位高速DSP处理单元21和32位ARM处理单元22。DSP处理单元21采用嵌入式实时操作系统，ARM处理单元22采用LINUX操作系统；DSP处理单元21通过双向高速串口与ARM处理单元22进行通讯。

漏电保护模块3的漏电流传感器单元31接收输入的零序电流信号，由漏电流传感器单元31对零序电流信号进行处理，由第二模数转换单元32对处理后的零序电流信号进行模数转换，得到数字化的零序电流信号，然后经过漏电调理单元33对数字化的零序电流信号进行比较、放大处理，发送到CPU处理模块2的DSP处理单元21，通过DSP信号处理单元21进行整定计算，执行相应的漏电保护动作。

本实用新型多功能电力综合测控终端的所有对外端口均采用光电隔离，以增强现场抗干扰程度。

本实用新型的多功能电力综合测控终端，由于采用了16位DSP和32位ARM的双核构架的CPU处理模块，提高了信号处理速度，增强了升级能力，且能提供丰富的功能支持；另外本实用新型对输入信号进行同步A/D转换，提高了测量速度和精度，能够高精度测量小电流信号；而且本实用新型提供的电源管理电路能够交直流无扰动切换工作，并在交流失电后利用内部电池继续运行，为电力综合测控终端提供可靠的工作电源；此外，本实用新型具有丰富的硬件接口资源，具有USB、蓝牙、GPRS、RS485、红外、10M/100M自适应网络等通讯接口；外围电路也很丰富，包括SD卡数据处理单元、LCD显示单元、按键触摸屏处理单元、数字信号处理单元、开关量数字处理单元、报警LED蜂鸣单元以及状态指示LED单元等等，能够实现数据的存储、触摸屏、报警等功能。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种多功能电力综合测控终端，其特征在于，包括：

外围电路模块，所述CPU处理模块相连接，用于实现所述多功能电力综合测控终端的数据保存，各类通讯功能。

2.如权利要求1所述的多功能电力综合测控终端，其特征在于，所述三相同步采样模块包括：

3.如权利要求1所述的多功能电力综合测控终端，其特征在于，所述CPU处理模块包括：

DSP处理单元，用于对接收到的所述数字化的电压电流信号进行处理，并计算得到电能质量参数并发送；

4.如权利要求1所述的多功能电力综合测控终端，其特征在于，所述漏电保护模块包括：

5.如权利要求1所述的多功能电力综合测控终端，其特征在于，所述外围电路模块包括：SD卡数据处理单元、LCD显示单元、按键触摸屏处理单元、通讯接口、数字信号处理单元、开关量处理单元、报警LED蜂鸣单元、状态指示LED单元以及电能脉冲输出单元中的一种或几种的组合。

6.如权利要求5所述的多功能电力综合测控终端，其特征在于，所述通讯接口包括：自适应网络接口单元、GPRS接口单元、RS232接口单元、RS485接口单元、USB接口单元、红外接口单元、蓝牙接口单元及CAN通讯接口单元中的一种或几种的组合。

7.如权利要求1所述的多功能电力综合测控终端，其特征在于，所述电源模块包括三相四线全波整流开关电源单元、智能电源管理单元以及可充电锂离子电池，所述智能电源管理单元用于对所述可充电锂离子电池进行充放电管理。

8.如权利要求1所述的多功能电力综合测控终端，其特征在于，所述外围电路模块还用于实现所述多功能电力综合测控终端的人机界面、音视频处理、开入开出、状态指示以及蜂鸣报警功能。