CN202002973U - 一种网络多功能电力仪表 - Google Patents

Abstract

一种网络多功能电力仪表，包括电源模块、交流模拟信号采样模块、微处理器单元、存储器模块、按键信号处理模块、显示模块、通讯模块；所述微处理器单元分别连接交流模拟信号采样模块、存储器模块、按键信号处理模块、显示模块，并通过通讯模块与外部设备连接；所述电源模块输出两路隔离的直流电压，一路分别连接交流模拟信号采样模块、微处理器单元、存储器模块、按键信号处理模块、显示模块，另一路连接通讯模块；本实用新型能够联网组成智能配电监控系统，采样精度高，能够现场进行参数编程设置，达到了对用电设备集中监控和有效管理。

Description

一种网络多功能电力仪表

技术领域

本发明涉及仪器仪表技术领域，特别是涉及一种网络多功能电力仪表。

背景技术

随着我国电气自动化技术的发展及各地的电力建设的需要，以遥测、遥信、遥控、遥调的“四遥”监控为基本要求的智能配电系统在各个领域中已逐步推广普及，并作为10KV以下变配电系统的标准配置应用到国家重点建设项目、高层楼宇、大型公共建筑及多变电所用户和无人值守变电所中。取代原来配电系统场站管所的人工值班、查抄仪表、故障的延时判断、切除和记录等人工工作，使电力变配电系统的可靠性、安全性、快速性、实时性得到质的改变。

工业用电广泛、用量大、耗电多，要求供电安全可靠，各种电力参数合格，运行技术状态良好，并符合环保节能要求，这就需要对供电网络进行实时监控。

基于现场总线技术的网络多功能电力仪表逐渐取代了传统的指针式仪表和不带通讯功能简单离散的数显表，可以满足用户对供配电系统集中实时监控的需求。根据监控的结果，进行有效的控制，提高供电的完全可靠性，帮助用户提高用电效率、节约能源、降低生产成本、增强市场竞争力。

各行各业对新型的智能化仪表迫切需要，特别是各行各业的能源管理系统中，网络多功能仪表成了必不可少的关键设备，应用越来越广泛。

发明内容

本发明提供一种网络多功能电力仪表，能够联网组成智能配电监控系统，并且采样精度高，能够现场进行参数编程设置，可兼容多种接线方式，网络组网应用简单，解决了数据采集的多节点、长距离的通讯问题，达到了对用电设备集中监控和有效管理。

本发明的技术方案是：

一种网络多功能电力仪表，其特征在于，包括电源模块、交流模拟信号采样模块、微处理器单元、存储器模块、按键信号处理模块、显示模块和通讯模块；所述微处理器单元分别连接交流模拟信号采样模块、存储器模块、按键信号处理模块和显示模块，并通过通讯模块与外部设备连接；所述电源模块输出两路隔离的直流电压，一路分别连接交流模拟信号采样模块、微处理器单元、存储器模块、按键信号处理模块和显示模块，另一路连接通讯模块；所述交流模拟信号采样模块用于将采样的交流三相电压电流信号输入给微处理器单元，所述按键信号处理模块用于将采集的按键信息输入给微处理器单元，所述存储器模块用于将微处理器单元采集的用户编程设置参数和校表参数进行保存，所述微处理器单元用于将采集处理的电量数据和参数通过显示模块输出，所述通讯模块用于微处理器单元与外部设备进行数据交换。

所述交流模拟信号采样模块包括CT电流互感器和电压分压采样电路。

所述存储器模块采用无限次擦写掉电不易失的铁电存储单元，包括主区和备份区。

所述显示模块为数码管和LED灯显示模块，包括数码管窗口和LED灯，所述数码管窗口用于实时显示电力网络的电量参数，所述电量参数包括电压、电流、功率和/或频率；所述LED灯包括数据项灯、通讯灯、负值指示灯、千K指示灯和兆M指示灯，还包括总谐波含有率越限报警灯。

所述按键信号处理模块包括触发按键，所述触发按键用于用户进入参数编程设置模式，进行参数的查看和设置。

所述通讯模块为RS485通讯模块，采用标准MODBUS-RTU通讯协议。

所述电力仪表包括四块PCB板，分别为主控和显示板、电源板、通讯板、采样板；所述主控和显示板包括微处理器单元、存储器模块、按键信号处理模块和显示模块，所述电源板包括电源模块，所述采样板包括交流模拟信号采样模块，所述通讯板包括通讯模块。

所述四块PCB板之间采用拔插式端子连接。

本发明的技术效果：

本实用新型和现有技术相比有如下优点：

本实用新型的网络多功能电力仪表，包括电源模块、交流模拟信号采样模块、微处理器单元、存储器模块、按键信号处理模块、显示模块、通讯模块。电力网络的三相交流电压、电流信号经过交流模拟信号采样模块调理后，进入微处理器单元进行模/数转换和计算，通过显示模块将测量的电参量数据显示出来，方便查看和了解用电设备的运行情况；存储器模块基于铁电存储器，保存重要的校表参数和用户现场的编程参数，无限次擦写，掉电也不会丢失；按键信号处理模块便于用户现场进行参数编程设置；通讯模块为RS485通讯模块，提供了标准的RS485总线接口，是一种经济可靠的通讯方式，采用标准通讯协议，良好的兼容性易于组网，使多台仪表联网组成智能配电监控系统，可实现多节点、长距离的可靠通讯，达到对用电设备的集中监控和有效管理。该网络多功能电力仪表支持带电情况下通过通讯口进行在线升级的功能，在不破坏现场电力运行的情况下进行维护升级，更经济更安全。交流模拟信号采样模块采用跟频采样技术，大大提高了采样精度，满足不同频率电力网络的应用。本实用新型还采用了模块化的设计方案，有四块PCB板：主控和显示板、电源板、通讯板、采样板，板与板之间采用拔插式端子连接，不仅在生产中能节省工序方便生产，在电力现场也方便功能升级和维护。

附图说明

图1是本发明的网络多功能电力仪表实施例的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的网络多功能电力仪表的实施例作进一步说明。

如图1所示，是本发明的网络多功能电力仪表的结构示意图。一种网络多功能电力仪表，包括电源模块、交流模拟信号采样模块、微处理器单元、存储器模块、按键信号处理模块、显示模块、通讯模块；微处理器单元分别连接交流模拟信号采样模块、存储器模块、按键信号处理模块、显示模块，并通过通讯模块与外部设备连接；交流模拟信号采样模块采样交流三相电压电流信号输入给微处理器单元，按键信号处理模块采集按键信息输入给微处理器单元，存储器模块将微处理器单元采集的用户编程设置参数和校表参数进行保存；微处理器单元采集的电量数据和参数通过显示模块输出；通讯模块使微处理器单元与外部设备进行数据交换。所述显示模块为数码管和LED灯显示模块，所述通讯模块为RS485通讯模块。

电源模块支持宽范围的交直流输入，输出两路隔离的直流电压，一路分别连接交流模拟信号采样模块、微处理器单元、存储器模块、按键信号处理模块、数码管和LED灯显示模块，另一路连接RS485通讯模块。

交流模拟信号采样模块包括CT电流互感器和电压分压采样电路。交流模拟信号采样模块将电力网络的交流电压电流信号进行缩放，对该正负信号施加高精度高稳定性的基准电压进行偏置处理，变为正的信号，再通过低通滤波电路，进入微处理器单元；并采用跟频采样技术，当频率变化时自动改变采样频率，能更精确的反应现实的电压电流信号，获得高精度的电量数据；在采样算法上采用了采样通道零漂点动态自校准功能，减少了采样通道的直流偏置误差，大大提高了测量精度。微处理器单元的高速高精度AD处理模块采用高精度算法计算，将采样信号变为数字量信号，得到电压电流功率等有效值数据，针对模数转换后的采样数据采用了DMA直接存储器访问技术进行数据传输，减小了微处理器单元的开销，提高了参数计量的实时性和整个装置的可靠性。

存储器模块采用无限次擦写掉电不易失的铁电存储单元进行数据保存，用户的设置参数和仪表的校表参数等重要数据保存在该模块，这些重要的数据进行主区和备份区双区保存，同时该模块在软件上实现了故障自检功能，运行中对双区数据进行校验和检查，判定数据是否正确，如数据遭到破坏，则提示错误，导入默认参数恢复初始设置，大大提供了装置运行的可靠性。

数码管和LED灯显示模块包括数码管窗口和LED灯，所述LED灯包括数据项灯、通讯灯、负值指示灯、千K指示灯和兆M指示灯，数据项灯包括电压、电流、有功功率、无功功率、功率因素、视在功率、频率、有功电度、无功电度的数据显示。通讯灯可以在现场快速的定位通讯异常接点，进行故障的及时排除，例如，通讯灯灭表示通讯已断，灯一秒闪烁一次代表正常通讯，灯半秒闪烁一次代表通讯异常。还包括总谐波含有率越限报警灯，用于指示当总谐波含有率越限时进行报警，用户可以快速的定位某条回路的电能质量不合格，经过分析故障以进行线路和设备的改造，得到节约能源排除隐患的目的。该显示模块的数码管窗口用于实时显示电力网络的电量参数：电压、电流、功率、频率等。用户可以通过按键信号处理模块触发按键进入参数编程设置模式，通过按键的配合进行运行参数的查看和设置，设置好的参数保存在存储器模块。

RS485通讯模块，提供了一种经济可靠的通讯方式，采用标准MODBUS-RTU通讯协议，良好的兼容性易于组网，可实现多节点、长距离的可靠通讯。方便接入智能配电系统，实现“四遥”的功能。监控后台可以远方读取每个监控节点的测量数据，修改参数，远程控制，实现对用电设备集中监控有效管理的目的。本实用新型还利用RS485通讯模块，实现了带电情况下通过通讯口进行在线升级的功能，在不破坏现场电力运行的情况下进行维护升级，更经济更安全。

所述网络多功能电力仪表还采用了模块化的设计方案，包括四块PCB板：主控和显示板、电源板、通讯板、采样板；主控和显示板包括微处理器单元、存储器模块、按键信号处理模块、显示模块，电源板包括电源模块，采样板包括交流模拟信号采样模块，通讯板包括通讯模块；四块PCB板之间采用拔插式端子连接，不仅在生产中能节省工序方便生产，在电力现场也方便功能升级和维护。

以上对本实用新型所提供的网络多功能电力仪表进行了详细介绍。本文中应用具体实施例对本实用新型的原理和实施方式进行了阐述，以上实施的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上仍然可以对本发明创造进行修改或者等同替换；综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制，一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均涵盖在本发明创造专利的保护范围当中。

Claims (8)

1.一种网络多功能电力仪表，其特征在于，包括电源模块、交流模拟信号采样模块、微处理器单元、存储器模块、按键信号处理模块、显示模块和通讯模块；所述微处理器单元分别连接交流模拟信号采样模块、存储器模块、按键信号处理模块和显示模块，并通过通讯模块与外部设备连接；所述电源模块输出两路隔离的直流电压，一路分别连接交流模拟信号采样模块、微处理器单元、存储器模块、按键信号处理模块和显示模块，另一路连接通讯模块；所述交流模拟信号采样模块用于将采样的交流三相电压电流信号输入给微处理器单元，所述按键信号处理模块用于将采集的按键信息输入给微处理器单元，所述存储器模块用于将微处理器单元采集的用户编程设置参数和校表参数进行保存，所述微处理器单元用于将采集处理的电量数据和参数通过显示模块输出，所述通讯模块用于微处理器单元与外部设备进行数据交换。

2.根据权利要求1所述的网络多功能电力仪表，其特征在于，所述交流模拟信号采样模块包括CT电流互感器和电压分压采样电路。

3.根据权利要求1所述的网络多功能电力仪表，其特征在于，所述存储器模块采用无限次擦写掉电不易失的铁电存储单元，包括主区和备份区。

4.根据权利要求1所述的网络多功能电力仪表，其特征在于，所述显示模块为数码管和LED灯显示模块，包括数码管窗口和LED灯，所述数码管窗口用于实时显示电力网络的电量参数，所述电量参数包括电压、电流、功率和/或频率；所述LED灯包括数据项灯、通讯灯、负值指示灯、千K指示灯和兆M指示灯，还包括总谐波含有率越限报警灯。

5.根据权利要求1所述的网络多功能电力仪表，其特征在于，所述按键信号处理模块包括触发按键，所述触发按键用于用户进入参数编程设置模式，进行参数的查看和设置。

6.根据权利要求1所述的网络多功能电力仪表，其特征在于，所述通讯模块为RS485通讯模块，采用标准MODBUS-RTU通讯协议。

7.根据权利要求1至6之一所述的网络多功能电力仪表，其特征在于，所述电力仪表包括四块PCB板，分别为主控和显示板、电源板、通讯板、采样板；所述主控和显示板包括微处理器单元、存储器模块、按键信号处理模块和显示模块，所述电源板包括电源模块，所述采样板包括交流模拟信号采样模块，所述通讯板包括通讯模块。

8.根据权利要求7所述的网络多功能电力仪表，其特征在于，所述四块PCB板之间采用拔插式端子连接。

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