CN201886073U

CN201886073U - 一种具有短消息通知功能的失压计时器

Info

Publication number: CN201886073U
Application number: CN2010206689674U
Authority: CN
Inventors: 邵建国; 孙芝雨; 顾海峰; 黄震; 韦毅; 卢少文
Original assignee: Changshu Switchgear Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Changshu Switchgear Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2010-12-17
Filing date: 2010-12-17
Publication date: 2011-06-29
Anticipated expiration: 2020-12-17

Abstract

一种具有短消息通知功能的失压计时器，属于电力计量技术领域。包括电压电流采样电路、电源电路、开入开出电路、主控电路和人机界面电路，其特征在于还包括短消息发送电路，所述的主控电路与电压电流采样电路、开入开出电路、短消息发送电路和人机界面电路连接，电源电路为各电路供电。优点：当计量回路出现故障、故障消失时失压计时器自动复位以及失压计时器发出跳闸信号时，失压计时器将自动发出短消息通知；还具备短消息测试功能，用户可以通过此功能定期进行测试，以了解短消息通知功能的运行状况；还具备低电压故障监控、三相电压不平衡故障监控、三相电流不平衡故障监控以及电压、电流异常故障监控等功能。

Description

一种具有短消息通知功能的失压计时器

技术领域

本实用新型涉及一种失压计时器，特别是具有短消息通知功能的失压计时器，属于电力计量技术领域。

背景技术

随着国民经济的快速发展，各类工矿等企业对于电力的需求也随之持续增长。电力部门在高压输电到用户时，需对用户的用电量进行连续采集，并准确计量用户端使用的电能，以此作为计费的依据。但在实际生产用电过程中，在计量回路上往往会发生多种电力部门所不希望出现的故障，造成电能表少计、漏计甚至不计，导致计费的损失。目前市场上常见的失压计时器产品功能上较为单一，一般仅监测计量回路电压是否失压，并对总的失压时间进行记录，而无法提供详细的事件信息记录，一旦计量回路出现故障，无法第一时间通知维护人员。

发明内容

本实用新型的目的是克服现有技术的不足，提供一种能够实时监测计量回路的工作状态，并根据计量回路的故障类型或异常情况进行实时判断、输出报警跳闸信号、短消息通知及提供事件信息记录的失压计时器。

本实用新型的目的是这样来达到的，一种具有短消息通知功能的失压计时器，包括电压电流采样电路、电源电路、开入开出电路、主控电路和人机界面电路，其特征在于还包括短消息发送电路，所述的主控电路与电压电流采样电路、开入开出电路、短消息发送电路和人机界面电路连接，电源电路为各电路供电。

本实用新型所述的电源电路由电源模块P1、电源芯片P2和电容C16、C17组成，电源模块P1的1、2脚接AC/DC110V/220V，电源模块P1的3-7脚分别输出电压+12V、-12V、5V和+24V，电源模块P1的5、8脚接地，电源芯片P2的1、3脚和电容C16的一端接电压+5V，电源芯片P2的5脚接电容C17的一端并输出电压+3.3V，电源芯P2的2脚和电容C16、C17的另一端共同接地。

本实用新型所述的主控电路由主控单片机电路、A/D转换电路、实时时钟电路、采样转换电路、单片机管理电路、存储电路、电池电压检测电路和跳闸信号电平转换电路组成，主控单片机电路与A/D转换电路、实时时钟电路、单片机管理电路、存储电路、跳闸信号电平转换电路、短消息发送电路和人机界面电路连接，A/D转换电路与采样转换电路和电池电压控制电路连接，电池电压控制电路与单片机管理电路连接，采样转换电路与电压电流采样电路连接，跳闸信号电平转换电路与开入开出电路连接。

本实用新型所述的短消息发送电路由SIM卡电平转换电路、USB串口转换电路和GSM模块工作电路组成，USB串口转换电路与主控电路连接，GSM模块工作电路与SIM卡电平转换电路和主控电路连接。

本实用新型所述的人机界面电路由显示单片机电路、复位电路、显示信号转换驱动电路、键盘处理电路和LED指示灯电路组成，显示单片机电路与主控电路、复位电路、显示信号转换驱动电路、键盘处理电路和LED指示灯电路连接。

本实用新型所述的电压电流采样电路由电流互感器T1、电压互感器T2、电阻R1-R3和电容C1、C2组成，电流互感器T1的Ia、Ia′接用于计量回路电流监测的高压计量柜电流互感器二次侧接线端子，电流互感器T1线圈的一端4与电阻R1、R2、电容C1的一端连接，电阻R2的另一端输出电流采样信号Ia-1，电流互感器T1线圈的另一端6和电阻R1、电容C1的另一端共同接地，电压互感器T2线圈的两端1、2分别接用于计量回路电压监测的高压计量柜电压互感器二次侧接线端子Ua、Un，电压互感器T2线圈4与电阻R3、电容C2的一端连接，电阻R3的另一端输出电压采样信号Ua-1，电压互感器T2线圈的一端6和电容C2的另一端共同接地，电流采样信号Ia-1和电压采样信号Ua-1与主控电路的采样转换电路连接。

本实用新型所述的开入开出电路由电阻R18-R27、光耦01-04和出口继电器K1组成，电阻R18、R19的一端分别接外部断路器辅助开关常闭端接口QF12和常开端接口QF11，电阻R18的另一端接光耦01的1脚，电阻R20的一端接电压+5V，电阻R20的另一端接光耦01的4脚，光耦01的3脚和电阻R21的一端连接后输出采样信号S2并与主控单片机N1的82脚连接，电阻R19的另一端接光耦02的1脚，电阻R22的一端接电压+5V，光耦02的3脚和电阻R23的一端连接后输出采样信号S1并与主控单片机N1的83脚连接，光耦01、02的2脚接外部断路器辅助开关公共端接口COM1，电阻R24、R25的一端分别接电压+24V、+5V，电阻R24、R25的另一端分别接光耦03的1、4脚，光耦03的3脚、电阻R26的一端连接后输出回采信号HC1并与主控单片机N1的9脚连接，光耦03的2脚接出口继电器K1的8脚，电阻R27的一端接电压+3.3V，电阻R27的另一端接光耦04的1脚，光耦04的2脚控制信号TK1与主控电路中跳闸信号电平转换电路的与非门N10的TK1连接，光耦04的4脚接出口继电器K1的1脚，出口继电器K1的4脚接电压+24V，电阻R26的另一端、光耦04的3脚和出口继电器K1的7脚共同接地。

本实用新型由于采用上述技术方案，当计量回路出现故障、故障消失时失压计时器自动复位以及失压计时器发出跳闸信号时，失压计时器将自动发出短消息通知。通过GSM无线网络24小时全天候将故障情况在第一时间通知到相关人员，以便帮助用户或供电部门尽早处理电网中出现的早期故障。另外，本实用新型还具备短消息测试功能，用户可以通过此功能定期进行测试，以了解短消息通知功能的运行状况。同时本实用新型还具备低电压故障监控、三相电压不平衡故障监控、三相电流不平衡故障监控以及电压、电流异常故障监控等功能。可保存最新的16次报警及故障恢复记录，最新的16次故障跳闸记录，方便用户对故障事件的追溯。

附图说明

图1为本实用新型原理框图。

图2为本实用新型的电压电流采样电路图。

图3为本实用新型的主控电路图。

图4为本实用新型的电源电路图。

图5为本实用新型的开入开出电路图。

图6为本实用新型的短消息发送电路图。

图7为本实用新型的人机界面电路图。

具体实施方式

为了使公众能充分了解本实用新型的技术实质和有益效果，申请人将在下面结合附图对本实用新型的具体实施方式详细描述，但申请人对实施例的描述不是对技术方案的限制，任何依据本实用新型构思作形式而非实质的变化都应当视为本实用新型的保护范围。

请参阅图1为一种具有短消息通知功能的失压计时器，包括电压电流采样电路、电源电路、开入开出电路、短消息发送电路、主控电路、人机界面电路。

上位机通过专用配置软件将指定短消息接收对象的手机号等用户信息写入主控电路，主控电路对电压电流采样电路、开入开出电路开入部分提供的数据进行计算处理，人机界面电路完成人机界面显示、键盘输入处理和整定值设置等，主控电路与人机界面电路之间通过I²C通讯方式实时交互数据，主控电路根据整定值判断是否满足故障条件，当满足条件时，主控电路控制开入开出电路中相应的输出继电器动作，同时通过短信发送电路向指定接收对象发送短消息通知并记录故障事件信息，故障恢复后，装置自动复位，同时主控电路通过短信发送电路向短消息指定接收对象发送装置复位信息并记录故障恢复事件信息。电源电路给整个失压计时器供电。

请参阅图2为电压电流采样电路，以一相为例，电压电流采样电路由电流互感器T1，电压互感器T2，电阻R1～R3，电容C1～C2组成。Ia，Ia’接高压计量柜电流互感器二次侧接线端子，高压计量柜电流互感器二次侧信号经过失压计时器内部电流互感器T1转换后，经采样电阻R1采样，C1、R2阻容滤波电路滤波后，获得采样信号Ia-1经主控电路的采样转换电路后送入A/D转换器进行模数转换(即A/D转换)。Ua，Un接高压计量柜电压互感器二次侧接线端子，高压计量柜电压互感器二次侧信号经过失压计时器内部电压互感器T2转换后，通过C2、R3阻容滤波电路滤波后，获得采样信号Ua-1经主控电路的采样转换电路后送入A/D转换器进行模数转换(即A/D转换)。

请参阅图3为主控电路，主控电路包括由主控单片机N1、电容C3～C5、晶振G1组成的主控单片机电路，由A/D转换器N2、电容C6组成的A/D转换电路，由实时时钟芯片N3、电阻R4、R5、电容C7、晶振G2组成的实时时钟电路，运算放大器N4A、N5A、电阻R6～R9、电容C8～C15组成的采样转换电路，由单片机管理芯片N6、电阻R10～R13组成的单片机管理电路，由存储器N7、电阻R15～R17组成的存储电路，由电池检测芯片N8、电阻R14组成的电池电压检测电路，由施密特反相触发器N9、与非门N10组成跳闸信号电平转换电路。其中主控单片机N1采用DSPIC33F，A/D转换器N2采用AD7864，时钟芯片N3采用S-35190A，运算放大器N4，N5采用TLC2254，单片机管理芯片N6采用ADM8697，存储器N7采用25LC080B，施密特反相触发器N9采用74HC14，与非门N10采用74HC132。

电压电流采样电路的电流采样信号Ia-1经电阻R8，电容C14滤波后，经运放N5A电压跟随，电阻R9，电容C15滤波后获得电流信号Ia-2后，送入A/D转换器N2的21脚进行模数转换(即A/D转换)，转换后由A/D转换器输出端DB0-DB13总线接口送到主控单片机N1计算处理。

电压电流采样电路的电压采样信号Ua-1经电阻R6、电容C9滤波后，经运放N4A电压跟随，再经电阻R7、电容C11滤波后获得电压信号Ua-2后，送入A/D转换电路的A/D转换器N2的19脚进行模数转换(即A/D转换)，转换后由A/D转换器输出端DB0-DB13总线接口送到主控单片机N1计算处理。

实时时钟电路经过RTCSIO，RTCSCK，RTCCS，RTCINT接口连接到主控单片机N1，为主控单片机N1提供实时时钟。

单片机管理电路的MCLR信号连接至主控单片机N1，上电过程中，单片机管理芯片N6产生一稳定的MCLR信号供主控单片机N1启动复位使用。

存储电路经E2CS，E2SO，E2SI，E2SCK连接至主控单片机N1，存储主控单片机信息。

电池电压检测电路电池正极经+Bat连接到N8电池检测芯片输入端1脚，由N8输出端输出Vbat_rst信号，连接到A/D转换器N2的16脚输入端进行模数转换(即A/D转换)，转换后的结果由A/D转换器N2的输出端DB0-DB13总线接口送到主控单片机N1计算处理，判断电池电量是否正常。

主控单片机N1的89脚TZ1A端连接与非门N10的A端，主控单片机N1的90脚TZ1B端连接施密特反相触发器N91脚的输入端，施密特反相触发器N9的2脚输出端与非门NI0的B端连接，当需要跳闸时，TZ1A为低电平，即与非门N10的A端为低电平，TZ1B为高电平，使得与非门N10的B端为低电平，因此，与非门N10输出端为低电平，即TK1为低电平送入开入开出电路。

请参阅图4为电源电路，电源电路由电源模块P1、电源芯片P2、电容C16、C17组成，电源电路的电源模块P1将外部AC/DC 110V/220V转换为+12V、-12V、+5V、+24V为失压计时器提供工作所需要的多种电源。电源芯片P2再将5V电压转换成3.3V电压供各电路工作。其中电源模块P1采用PA150A，电源芯片P2采用TPS76333。

请参阅图5为开入开出电路，开入开出电路由电阻R18～R27、光耦01～04、出口继电器K1组成。

其中COM1为外部断路器辅助开关公共端接口，QF11为外部断路器辅助开关常开端接口，QF12为外部断路器辅助开关常闭端接口，S1、S2为采样电平信号，TC11，TC12为出口继电器常开触点，TK1为主控电路单片机发出的控制信号，HC1为回采信号送主控电路的主控单片机N1使用。

在通常情况下，外部断路器辅助开关有3个端口，为公共端，常开端，常闭端，其状态为一路打开，一路闭合，将这3个端口连接到失压计时器对应端口后，QF11，R19，COM1连接外部常闭触点，构成一电流回路，光耦02导通，此时，经电阻R22，R23分压获得一高采样电平信号S1，为主控电路单片机提供检测电平；QF12，R18，COM1回路因为连接外部常开触点，不能构成回路，S2经电阻R21接地，此时S2为一低电平信号，为主控电路单片机N1提供检测电平。

当主控电路单片机N1计算电压、电流采样信号，满足故障条件情况下，发出跳闸信号，即TK1为低电平，光耦04导通，使得出口继电器K1线圈导通并动作，继电器K1触点5，6导通，触点7，8同时动作也导通，使得光耦03导通，回采信号HC1经电阻R25，R26分压后获得一高电平信号，送入主控电路单片机N1使用，以判断出口继电器K1是否正常动作。其中电阻R18、R9、R24，R27为内部限流电阻，电阻R20、R21、R22、R23、R25，R26为采样电阻。

请参阅图6为短消息发送电路，短消息发送电路包括由SIM卡电平转换芯片N12、电阻R28～R31、电容C17～C21、SIM卡座X1组成SIM卡电平转换电路，由USB/串口转换芯片N13、电阻R32、电容C22、C23、USB端口X2组成的USB/串口转换电路，由GSM模块座X3、电阻R33、R48、R49、电容C24组成的6SM模块工作电路。其中SIM卡电平转换芯片N12采用LTC1555L，USB/串口转换芯片N13采用CP2102。

SIM卡电平转换电路用于将SIM卡使用电平转换成与GSM模块相同的工作电平。SIM卡电平转换芯片N12的1、2、3、8脚与6SM模块座X3的3、5、7、9脚连接，SIM卡电平转换芯片N12的4、5脚、电阻R30的一端、SIM卡座X1的4脚与6SM模块工作电路的电阻R49、R33的一端连接。GSM模块座X3的32、39脚分别与主控单片机N1的49、50脚连接。

USB/串口转换电路用于将USB通信转换成串口通信，通过串口转换芯片N13的25、26脚分别与主控电路主控单片机N1的51、52脚连接后进行数据交换，通过USB端口X2实现与上位机的通信。

GSM模块座X3用于安装短消息模块(GSM模块)，SIM卡座X1用来安装手机卡(SIM卡)。

SIM卡座X1中安装入SIM卡后，SIM卡电平转换芯片N12将读取SIM卡信息，并将SIM卡工作电压转换成为与GSM模块相同的工作电平后，与GSM模块进行数据交换，另外，当主控单片机N1发送短消息时，主控单片机N1与GSM模块进行数据交换，通过GSM模块上外接天线接口，发送短消息。

请参阅图7为人机界面电路，人机界面电路包括由显示单片机N14、电阻R34、R35、电容C25～C27、晶振G3组成的显示单片机电路，由电阻R36、R37、电容C28、二极管VD1组成复位电路，由信号转换驱动芯片N15、N16、电阻R38～R43、电容C29、三极管V1、液晶安装座X4组成显示信号转换驱动电路，由按键S1-S9、电阻R44～R46、二极管VD2～VD4组成键盘处理电路，由发光二极管H1、电阻R47组成LED指示灯电路。其中显示单片机N14采用DSPIC33F，信号转换驱动芯片N15、N16采用SN74LVC。

显示单片机电路的显示单片机N14通过SDA2，SDL2，SYN1，SYN2，SYN3与主控单片机N1进行通信。

复位电路为显示单片机N14提供复位信号。

显示信号转换驱动电路与显示单片机N14进行数据交换，再由显示单片机控制液晶显示面板显示信息。

键盘处理电路连接到显示单片机N14，由显示单片机N14控制并处理按键输入。

LED指示灯电路连接到显示单片机N14，当需要LED指示灯亮时，显示单片机N14发低电平信号，使得LED指示灯亮。

Claims

1.一种具有短消息通知功能的失压计时器，其特征在于包括电压电流采样电路、电源电路、开入开出电路、主控电路和人机界面电路，短消息发送电路，所述的主控电路与电压电流采样电路、开入开出电路、短消息发送电路和人机界面电路连接，电源电路为各电路供电。

2.根据权利要求1所述的具有短消息通知功能的失压计时器，其特征在于所述的电源电路由电源模块P1、电源芯片P2和电容C16、C17组成，电源模块P1的1、2脚接AC/DC110V/220V，电源模块P1的3、4、5、6、7脚分别输出电压+12V、-12V、5V和+24V，电源模块P1的5、8脚接地，电源芯片P2的1、3脚和电容C16的一端接电压+5V，电源芯片P2的5脚接电容C17的一端并输出电压+3.3V，电源芯P2的2脚和电容C16、C17的另一端共同接地。

3.根据权利要求1所述的具有短消息通知功能的失压计时器，其特征在于所述的主控电路由主控单片机电路、A/D转换电路、实时时钟电路、采样转换电路、单片机管理电路、存储电路、电池电压检测电路和跳闸信号电平转换电路组成，主控单片机电路与A/D转换电路、实时时钟电路、单片机管理电路、存储电路、跳闸信号电平转换电路、短消息发送电路和人机界面电路连接，A/D转换电路与采样转换电路和电池电压控制电路连接，电池电压控制电路与单片机管理电路连接，采样转换电路与电压电流采样电路连接，跳闸信号电平转换电路与开入开出电路连接。

4.根据权利要求1所述的具有短消息通知功能的失压计时器，其特征在于所述的短消息发送电路由SIM卡电平转换电路、USB串口转换电路和GSM模块工作电路组成，USB串口转换电路与主控电路连接，GSM模块工作电路与SIM卡电平转换电路和主控电路连接。

5.根据权利要求1所述的具有短消息通知功能的失压计时器，其特征在于所述的人机界面电路由显示单片机电路、复位电路、显示信号转换驱动电路、键盘处理电路和LED指示灯电路组成，显示单片机电路与主控电路、复位电路、显示信号转换驱动电路、键盘处理电路和LED指示灯电路连接。

6.根据权利要求1所述的具有短消息通知功能的失压计时器，其特征在于所述的电压电流采样电路由电流互感器T1、电压互感器T2、电阻R1-R3和电容C1、C2组成，电流互感器T1的Ia、Ia′接用于计量回路电流监测的高压计量柜电流互感器二次侧接线端子，电流互感器T1线圈的一端4与电阻R1、R2、电容C1的一端连接，电阻R2的另一端输出电流采样信号Ia-1，电流互感器T1线圈的另一端6和电阻R1、电容C1的另一端共同接地，电压互感器T2线圈的两端1、2分别接用于计量回路电压监测的高压计量柜电压互感器二次侧接线端子Ua、Un，电压互感器T2线圈4与电阻R3、电容C2的一端连接，电阻R3的另一端输出电压采样信号Ua-1，电压互感器T2线圈的一端6和电容C2的另一端共同接地，电流采样信号Ia-1和电压采样信号Ua-1与主控电路的采样转换电路连接。

7.根据权利要求1所述的具有短消息通知功能的失压计时器，其特征在于所述的开入开出电路由电阻R18-R27、光耦01-04和出口继电器K1组成，电阻R18、R19的一端分别接外部断路器辅助开关常闭端接口QF12和常开端接口QF11，电阻R18的另一端接光耦01的1脚，电阻R20的一端接电压+5V，电阻R20的另一端接光耦01的4脚，光耦01的3脚和电阻R21的一端连接后输出采样信号S2并与主控单片机N1的82脚连接，电阻R19的另一端接光耦02的1脚，电阻R22的一端接电压+5V，光耦02的3脚和电阻R23的一端连接后输出采样信号S1并与主控单片机N1的83脚连接，光耦01、02的2脚接外部断路器辅助开关公共端接口COM1，电阻R24、R25的一端分别接电压+24V、+5V，电阻R24、R25的另一端分别接光耦03的1、4脚，光耦03的3脚、电阻R26的一端连接后输出回采信号HC1并与主控单片机N1的9脚连接，光耦03的2脚接出口继电器K1的8脚，电阻R27的一端接电压+3.3V，电阻R27的另一端接光耦04的1脚，光耦04的2脚控制信号TK1接主控电路中跳闸信号电平转换电路的与非门N10的TK1连接，光耦04的4脚接出口继电器K1的1脚，出口继电器K1的4脚接电压+24V，电阻R26的另一端、光耦04的3脚和出口继电器K1的7脚共同接地。