CN202330490U - 一种模块化电能量智能采集终端 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种用于电量采集系统的模块化电能量智能采集终端，涉及电力行业技术领域。由主机1、电源模块2、通信模块3、EMC保护模块4、RS485通信模块5部件构成。电源模块2、通信模块3、EMC保护模块4均由相应的电子元器件组成相应功能的独立部件，每个独立部件通过双排插针作为连接件，全部插装在主机1的电路板1.1相应功能位置的双排插座上；电源模块2的连接件为第一双排插针211与第一双排插座2.1；通信模块3的连接件为第二双排插针311与第二双排插座3.1；EMC保护模块4的连接件为第三双排插针411与第三双排插座4.1。易损坏部件可模块式更换，解决了带电更换终端设备的问题；提高了终端的可使用率，降低了设备的维护成本与工作量。
Description
技术领域
本实用新型属电力行业技术领域，尤其涉及一种用于电能量采集系统的模块化电能量智能采集终端。
背景技术
电量采集系统是电力行业非常重要的不可缺少的实用工具。其中的电能量采集终端一旦出现故障必须要求修理更换。因此非故障率要求一般控制在98%以上。但由于使用环境的恶劣，现存在故障率仍然较高，特别是在雷雨季节。因此造成数据的不完整、维修时间长、维修备用终端多、故障终端往返厂家时间长、更换故障终端时易发生不安全事故，特别接有跳闸回终的终端极易产生误跳用户开关事故。目前国网公司要求50KV以上专变都要安装，预计以后终端的数量相当大，如按现故障率，维护工作量将会倍增。电能量采集系统从近几年运行情况来看，终端由于是弱电子元器件运用于强电环境，其使用环境的恶劣造成故障率较高，从损坏故障点分析，一般为485口、通信组件、电源损坏三部份最多。其中485口的损坏包括电能表已达各种损坏的50%以上。个别除通信部份是模块组件可方便更换外，终端出现其他任何故障均要更换整个终端设备和电能表。因此存在如下不足情况：（1）现场维修时间长，维修备用终端多；（2）故障终端往返厂家时间长，因厂家换代后故障终端无备件维护就只能报废；（3）易发生更换终端时的不安全事故，特别是接有跳闸回路的终端，易发生误跳用户开关事故；（4）采集数据的不完整、连续性差。电力部门对电网的运行情况的掌握有影响，使得电力部门不能及时的对电网的异常情况和用户的异常用电情况进行及时处理；（5）终端设备损坏后，如果要更换，更换流程繁多，工作量大，工作效率低；很多情况下还必须带电操作，安全问题也很突出。发明人根据上述实践中存在的情况研发了模块化智能采集终端。各部件都采用模块设计，特别是在设计上采用了热插拔技术，更换部件的时候，无需断电；加强了电路保护措施，使其终端的485口部份元件、终端的工作电源部份，EMC电源保护部分分别设计成能方便更换的标准组件。降低了故障率，即使在损坏的情况下，各部件也可直接更换，无需重新接线，提高了安全性也极大提高了工作效率。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种用于电能量采集系统的功能完整，模块独立，便于安装拆卸受损元器件的模块化智能采集终端。
本新型的目的是通过以下技术措施实现的：一种模块化电能量智能采集终端，包括主机1、电源模块2、通信模块3、EMC保护模块4、RS485通信模块5部件构成，其特征在于，所述的电源模块2、通信模块3、EMC保护模块4均由相应的电子元器件组成相应功能的独立部件，每个独立部件通过双排插针作为连接件，全部插装在主机1的电路板1.1相应功能位置的双排插座上；所述电源模块2的连接件为第一双排插针211与第一双排插座2.1，所述通信模块3的连接件为第二双排插针311与第二双排插座3.1；所述EMC保护模块4的连接件为第三双排插针411与第三双排插座4.1。
所述双排插针与双排插座可采用Audia Series 47Q-25-X系列型号。
所述主机1的CPU采用32bit工业级处理器RM9200。
所述电源模块2电路采用开关型集成稳压芯片 LM2596。
所述通信模块3电路采用西门子MC39I芯片。
所述RS485通信模块5电路采用采用SN65HVD3082芯片。
用户安装时，跟传统的终端设备安装工作一样，丝毫不增加工作量，也不会改变安装人员的工作习惯。模块化智能采集终端的技术指标及性能如下：
与现有技术比较，本新型有突出的优点与有益效果：
1、有效的解决了易损坏部份可进行模块式更换、克服必须更换终端设备的问题；大大的提高了终端的可使用率，有效的降低了设备的维护成本，减少维护工作量。
2、主机底板上集成了系统保护模块，有效的保护设备不被雷击、浪涌等损坏，优化的设计，使设备也不会被群脉冲、交变磁场、静电等电磁干扰影响设备的正常使用。
附图说明
图1是模块化电能量智能采集终端结构示意图。
图2是模块化电能量智能采集终端电源模块结构示意图。
图3是模块化电能量智能采集终端通信模块结构示意图。
图4是模块化电能量智能采集终端EMC模块结构示意图。
图5、图5.1分别是模块化电能量智能采集终端电源模块电路示意图。
图6是模块化电能量智能采集终端通信模块电路示意图。
图7是模块化电能量智能采集终端EMC模块电路示意图。
图8是模块化电能量智能采集终端RS485通讯模块电路示意图。
图9、图9.1分别是模块化电能量智能采集终端模块用双排插针与双排插座示意图。
具体实施方式
参见图1、图2、图3、图4可知，本新型所述的模块化电能量智能采集终端，包括主机1、电源模块2、通信模块3、EMC保护模块4、RS485通信模块5部件构成，所述主机1的CPU采用32bit工业级处理器RM9200；电源模块2的连接件是第一双排插针211与第一双排插座2.1，第一双排插针211是直接焊在电源模块的PCB上，相对应的第一双排插座2.1是焊接在主机1的电路板1.1上。通信模块3的连接件为第二双排插针311与第二双排插座3.1。第二双排插针311页是焊接在通信模块的PCB上，相对应的第二双排插座3.1也是焊接在主机1的电路板1.1上。EMC保护模块4的连接件为第三双排插针411与第三双排插座4.1。图中可以看出EMC保护模块4的连接件还可以利用螺栓公座与母座方式结合连接件实施。所述电源模块2电路采用开关型集成稳压芯片 LM2596 。通信模块3电路采用西门子MC39I芯片。所述RS485通信模块5电路采用采用SN65HVD3082芯片。双排插针与双排插座可采用Audia Series 47Q-25-X系列型号。这些相应的电子元器件与所述连接件的结合，组成了相应功能的独立部件；每个独立部件通过双排插针作为连接件，插装在主机1的电路板1.1相应功能位置的双排插座上；构成一个功能完整、模块独立、便于现场安装、拆卸受损元器件模块的采集终端。
图5、图5.1示意了模块化电能量智能采集终端电源模块电路。采用3A电流输出降压开关型集成稳压芯片 LM2596，它内含150KHZ固定频率振荡器和基准稳压器，并具有完善的保护电路：电流限制、热关断电路等。利用该器件只需极少的外围器件便可构成高效稳压电路。此外，该芯片还提供了工作状态的外部控制引脚。由芯片特性可以看出，电源的转换效率最高可达88%。因此在智能终端的应用当中，是非常好的，同时，输入电压范围宽，可高达40V，在电网电压异常的情况下，也能很好的工作。图6示意了智能采集终端通信模块3电路。图中JP7为SIM卡座，JP8为通信模块的接口。将带有连接件的模块3完整的放在一个独立的GPRS通信盒子内，有效的保护了通信模块，同时，也隔离了通信模块在工作时对其它部分电路的影响。更为方便的是，在使用当中，通信模块发生故障的时候，可以不用将整个终端拆回，只需要单独更换通信模块即可。图7是智能采集终端EMC模块5电路。电感L1~L4与热敏电阻VR1~VR3及高压安规电容C1~C3构成低通滤波器，消除电网上的高频干扰，热敏电阻VR1~VR3和T1~T3组成一个自恢复保险电路，在电网出现浪涌或地线故障的情况下，电网电压异常升高时，电路动作，保护前端的PT/CT及计量表计不被损坏，根据设计，自恢复保险电路的动作阀值为270V交流，在电网电压恢复正常的时候，电路自动恢复到正常工作状态；VR5~VR8与L5~L8构成的保护电路，用于保护后端的本机设备，工作原理跟前端保护电路一样。
图8示意了RS485通讯模块电路采用的SN65HVD3082芯片，该485芯片为TI公司出品的低功耗RS485芯片，RS－485串行总线接口标准以差分平衡方式传输信号，具有很强的抗共模干扰的能力，允许一对双绞线上一个发送器驱动多个负载设备。工业现场控制系统中一般都采用该总线标准进行数据传输。鉴于现场应用的复杂性，以及多年来的应用经验，特别在电路中加上了图中所示的保护电路及P6KE68CA瞬态抑制二极管，有效的提高了RS485总线传输的可靠性和使用寿命。挂接在总线上的上拉和下拉电阻，有效的抑制了总线上的反射信号和干扰信号。
图9及图9.1示意了模块化电能量智能采集终端模块用双排插针与双排插座。
采用的是Audia 47Q-25-X与Series 46025系列型号，其电流额定值3A，绝缘阻抗1000MΩMin，触点阻抗 30MΩ Max，承受电压600VA/minute；运行温度：-40℃~+105℃。
Claims (6)
1.一种模块化电能量智能采集终端，包括主机（1）、电源模块（2）、通信模块（3）、EMC保护模块（4）、RS485通信模块（5）部件构成，其特征在于，所述的电源模块（2）、通信模块（3）、EMC保护模块（4）均由电子元器件组成独立部件，每个独立部件通过双排插针作为连接件，插装在主机（1）电路板（1.1）的双排插座上；所述电源模块（2）的连接件为第一双排插针（211）与第一双排插座（2.1），所述通信模块（3）的连接件为第二双排插针（311）与第二双排插座（3.1）；所述EMC保护模块（4）的连接件为第三双排插针（411）与第三双排插座（4.1）。
2.根据权利要求1所述的模块化电能量采集终端，其特征在于，所述双排插针与双排插座可采用Audia Series 47Q-25-X系列型号。
3.根据权利要求1所述的模块化电能量采集终端，其特征在于，所述主机（1）的CPU采用32bit工业级处理器RM9200。
4.根据权利要求1所述的模块化电能量采集终端，其特征在于，所述电源模块（2）电路采用开关型集成稳压芯片LM2596。
5.根据权利要求1所述的模块化电能量采集终端，其特征在于，所述通信模块（3）电路采用西门子MC39I芯片。
6.根据权利要求1所述的模块化电能量采集终端，其特征在于，所述RS485通信模块（5）电路采用采用SN65HVD3082芯片。
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