CN202903993U - 便携式电能采集终端现场校验仪 - Google Patents

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张庆辉
陈玉杰
张强
金广锋
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郑州瑞能电气有限公司
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Abstract

本实用新型涉及便携式电能采集终端现场校验仪,可有效解决设备功能单一,携带使用不方便灵活的问题,其结构是,壳体的前面有和壳体内控制电路相连的操作面板,第一运算处理模块分别接232通信器、485通信器、输出切换器、控制检测输入端子、有无功率输入端子、高速AD转换器、档位切换器,第一档位切换器与电压采样模块、高速AD转换器相连,第二档位切换器与采样电路切换模块相连,采样电路切换模块与互感器采样模块、钳表采样模块相连,输出切换器上有装有有无功率输出端子、开关量输出端子,第二运算处理模块分别与显示器、键盘控制端子、触摸控制器和USB通信接口相连,本实用新型型结构简单,新颖独特,确保电力不受损失。

Description

便携式电能采集终端现场校验仪

技术领域

[0001] 本实用新型涉及电力计量设备,特别是一种便携式电能采集终端现场校验仪。

背景技术

[0002] 随着国民经济的迅速发展,人民生活水平的日益提高,以及地区经济的快速发展,用电客户的需求早已不是“有电照个亮”就可以满足的,而是需要“用电安全、供电可靠、电能质优、办事高效、收费合理、服务周到”。目前电力服务市场的服务水平,与经济发展和客户需求还有很大差距,客户的许多需求还不能够满足或者很好地满足。客户需求决定市场发展方向,因此当前对优质、高效、周到的电力技术服务的潜在需求非常大,也非常强烈。但目前使用的设备功能单一,携带使用不方便灵活,满足不了电力计量上的实际需要,因此其改进的创新势在必行。

发明内容

[0003] 针对上述情况,为克服现有技术之缺陷,本实用新型之目的就是提供一种便携式电能采集终端现场校验仪,可有效解决设备功能单一,携带使用不方便灵活,满足不了电力计量上的实际需要的问题。

[0004] 本实用新型解决的技术方案是,包括壳体和控制电路,壳体的前面有和控制电路相连的操作面板,控制电路装在壳体内,控制电路包括高速ARM运算处理模块、互感器采样模块、钳表采样模块、通讯模块和显示器,高速ARM运算处理模块有相连的第一高速ARM运算处理模块、第二高速ARM运算处理模块组成,第一高速ARM运算处理模块分别接有232通信器、485通信器、输出切换器、控制检测输入端子、有无功率输入端子、高速AD转换器、第一档位切换器和第二档位切换器,第一档位切换器与电压米样模块、高速AD转换器相连,第二档位切换器与采样电路切换模块相连,采样电路切换模块与互感器采样模块、钳表采样模块相连,输出切换器上有装有有无功率输出端子、开关量输出端子,第二高速ARM运算处理模块分别与显示器、键盘控制端子、触摸控制器和接电脑的USB通信接口相连。

[0005] 本实用新型结构简单,新颖独特,采用先进的高精度测量技术、嵌入式技术、DSP数据处理技术及计算机网络技术、计算机应用技术、电子工程技术等开发研制出对电度表、负控终端、集中器及采集器进行校验,多科学有机融合的技术体系,可广泛应用于电力各户对电能表、专变采集终端、集中器及采集器进行现场校验,保证电力设备的正常运行,可对电力仪器进行走数检验、对电力终端进行功能性校验,确保电力管理部门及客户不受经济损失。

附图说明

[0006] 图1为本实用新型的电路模块框示图。

[0007] 图2为本实用新型的控制面板主视图。具体实施方式

[0008] 以下结合附图对本实用新型的具体实施方式作详细说明。

[0009] 由图1、2所示,本实用新型包括壳体和控制电路,壳体的前面有和控制电路相连的操作面板,控制电路装在壳体28内,控制电路包括高速ARM运算处理模块、互感器采样模块、钳表采样模块、通讯模块和显示器,高速ARM运算处理模块有相连的第一高速ARM运算处理模块10、第二高速ARM运算处理模块11组成,第一高速ARM运算处理模块10分别接有232通信器3、485通信器4、输出切换器15、控制检测输入端子17、有无功率输入端子16、高速AD转换器9、第一档位切换器2和第二档位切换器14,第一档位切换器2与电压米样模块1、高速AD转换器9相连,第二档位切换器14与采样电路切换模块8相边,采样电路切换模块8与互感器采样模块7、钳表采样模块13相连,输出切换器15上有装有有无功率输出端子18、开关量输出端子19,第二高速ARM运算处理模块11分别与显示器5、键盘控制端子

6、触摸控制器12和接电脑20的USB通信接口 31相连。

[0010] 所述的控制面板左侧自上而下依次装有外部供电接口 24、电源采样接口 25、电压采样接口 26,外部供电接口 24旁有电源开关21,右侧装有显示器5,显示器的上部控制面板上装有USB通信接口 31、LED指示灯30、故障报警器29,电源采样接口 25和显示器5之间的控制面板从上至下依次装有检测与通信插口 22、钳表插口 23、低压电力载波通信模块27,外部供电接口 24同外接电源相连(图中未给出),电源开关21同外部供电接口 24相连,电压米样接口 26同电压米样模块I相连,钳表插口 23同钳表米样模块13相连,检测与通信插口 22与232通信器3、485通信器4相连,电源采样接口 25与互感器采样模块7相连,低压电力载波通信模块27与控制检测输入端子17相连,故障报警器29、LED指示灯30与第二高速ARM运算处理模块11相连;

[0011] 所述的壳体为方形,其外部上有用于作为提手的伸缩式拉杆,构成便携式箱体,该箱体用于盛放电能采集主板、控制底板和操作面板。

[0012] 电压采集电路、互感器采样模块、钳表采样模块、采样电路切换模块、档位切换器和高速AD转换器装在一个绝缘板上,构成电能采集主板,高速ARM运算处理模块装在另一个绝缘板上,构成控制底板,电能采集主板和控制底板相连,电能采集主板能够检验专变采集终端和集中器的通信功能,采集三相四线制或三相三线制电压、电流、相角,计算有功功率、无功功率和功率因数,并将计量参数传送到控制底板,计量精度:电压0. 05级,电流

0. 05级,有功功率0. 05级,无功功率0. 2级,并具有检测错误接线的功能;电能采集主板和控制底板相连将计量参数传送到控制底板,用于显示计量参数,接受键盘控制,包括一个触摸式显示屏和控制键盘,控制底板和操作面板相连;

[0013] 所述的操作面板提供各种接线插孔、连接端子、电源插座和控制开关,电源插座用于给系统提供电源;控制开关用于控制系统状态;接线插孔用于引入三相电压和三相电流;连接端子用于脉冲检测、遥信检测、连接钳形互感器以及与专变采集终端通信,操作面板还用于连接集中器的低压电力载波通信模块,用来校验集中器的通信功能,校验各种载波中心频率的集中器通信模块;操作面板上的连接端子可以连接钳形互感器,用于在线检测电流,最大可测电流1000A。

[0014] 电压采样模块采用电阻分压网络,互感器采样模块和钳表采样模块组成电流采样电路,互感器采样模块选用量程为0〜20A的微型精密电流互感器CT-X-1,其二次额定电流有效值为10 mA ;钳表采样模块采样电路采用的型号为KLC-8C型,一次电流最大10A,二次测电流10mA,精度0.1级;高速AD转换器采用最大导通电阻只有1. 6 Q的模拟开关MAX4679做切换电路,使能够顺利切换的同时电流通道的影响减少到最小,档位切换电路采用AD526JNZ,是一款单端、单芯片软件可编程增益放大器(SPGA),提供1、2、4、8、16五种增益。增益为16时,小信号带宽为350 kHz。利用ADI的激光调整技术,可保证最大输入失调电压为0.5 mV (C级),增益误差低至0.01% (G = 1、2、4,C级)。通过不同增益放大采样的电压和电流的信号,可以得到不同的信号输入,使小电压和小电流也非常稳定。高速AD转换电路采用12位高精度AD,经过电路转换以后送给ARM处理。RS232通信采用MAX232ESE芯片,具有较高的工作范围,能够工作在较低的工作环境中,可以用通用232接口,方便接到电脑,可以用与抄表等多种功能。RS485电路通过内部状态机和附加的接收比较器,可判断当前驱动总线的是器件本身还是网络上的其他节点;通过与外部上拉下拉电阻的配合,能够实现数据传输的自动换向。有功、无功脉冲输入和输出电路采用6N137,它是一款用于单通道的高速光稱合器,其内部有一个850 nm波长AlGaAs LED和一个集成检测器组成,其检测器由一个光敏二极管、高增益线性运放及一个肖特基钳位的集电极开路的三极管组成,具有温度、电流和电压补偿功能,高的输入输出隔离,LSTTL/TTL兼容,高速(典型为IOMBd),5mA的极小输入电流,转换速率高达lOMBit/s。输入和输出量都由ARM来提供,经过6nl37隔离。控制检测、开关量输入及输出切换均由光耦TLP521控制,输入量经过TLP521给ARM,输出量经过TLP521送出,输入和输出通过四通道的模拟开关74HC4052切换。液晶显示和触摸控制电路采用待用触摸功能的显示屏,通过ARM和SSD4096来控制显示的内容,触摸由芯片TSC2046将触摸点电压送到ARM控制屏的显示。键盘控制模块采用优质PVC薄膜按键,按键通过ARM的端口组成矩阵电路,端口将信号送给ARM运行,控制各路功能。高速ARM运算处理器采用高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用专门设计的ARM,型号为STM32F103VET6,该型号为增强型系列,时钟频率达到72MHz,是同类产品中性能最高的产品;通过该芯片将各路功能分块处理,使仪器正常运行。

[0015] 电压输入经过压及静电保护电路后,采用精度高、热稳定性好的金属膜电阻分压网络进行取样,其最大可测量576 V峰值相电压,电压采样信号经过精密程控可编程放大器(PGA),输出至E -A模数转换器(ADC);

[0016] 电流互感器选用量程为0〜5 A的0. 01级微型精密电流互感器CT-X-1,互感器二次侧使用金属膜电阻采样,互感器采样输出信号和钳表输出信号使用低内阻模拟开关MAX4679E进行切换,经过PGA放大后,输出至ADC。

[0017] 高频和低频脉冲输出使用模拟开关进行切换,高频脉冲经过10000分频产生低频脉冲。校验仪输入脉冲使用高速光耦进行电气隔离,保护处理器,并提高设备抗干扰能力。输入脉冲误差计算采用定时计数模式,在一定的时间内,统计高频脉冲和输入脉冲个数,并根据用户设置的脉冲常数计算电能脉冲误差。比使用固定脉冲圈数更加准确和高效。

[0018] 电流输入采用两级PGA和模拟开关切换方式,支持钳表种类多。电流采样输入类型支持5A电流输入、钳型电流互感器输入。其中,钳型电流互感器支持5八、2(^、10(^、20(^、500A、1000A多种规格。电流输入切换采用初级加次级两级PGA放大和模拟开关切换方式。同常规继电器切换相比较,切换速度明显提升、功耗更低、支持钳表种类更多。

[0019] 本实用新型使用标准VC++编程,运用高速DSP数字处理器技术,完成电能数据的实时监测与处理,及时通过高清晰LCD显示屏进行图片和数据的显示,并显示电能表的接线情况及各种电能测试数据,完成校验功能;在电力负控终端监测与控制功能校验上,采用高速脉冲捕获技术,实时监测被校准设备的控制输出功能,并合理设计矢量数据显示的转换程序,灵活地运用嵌入式技术和微处理器技术的特点,在嵌入式系统平台上融入自己的设计思想,在传统的单一电能表监测基础上,融合对集中器、负控终端、及采集器的综合功能监测与控制功能校验,共同构成电能采集与控制检测综合应用系统,具有不需要现场提供标准源,将对电能表、集中器和专变采集终端的校验功能集成为一体,具有脉冲输入检测、控制检测和遥信检测等功能,能够同屏显示三相电压、电流、相位、频率、有功/无功功率、视在功率及因数的分相及总和,计量精度:电压0. 05级,电流0. 05级,有功功率0. 05级,无功功率0. 2级;检测交采计量精度及错误接线情况,可测电流达1000A,携带方便,操作灵活,使用效果好,是电能采集设备上的创新。

Claims (3)

1. 一种便携式电能采集终端现场校验仪,包括壳体和控制电路,其特征在于,壳体的前面有和控制电路相连的操作面板,控制电路装在壳体(28)内,控制电路包括高速ARM运算处理模块、互感器采样模块、钳表采样模块、通讯模块和显示器,高速ARM运算处理模块有相连的第一高速ARM运算处理模块(10)、第二高速ARM运算处理模块(11)组成,第一高速ARM运算处理模块(10)分别接有232通信器(3)、485通信器(4)、输出切换器(15)、控制检测输入端子(17)、有无功率输入端子(16)、高速AD转换器(9)、第一档位切换器(2)和第二档位切换器(14),第一档位切换器(2)与电压采样模块(I)、高速AD转换器(9)相连,第二档位切换器(14)与采样电路切换模块(8)相连,采样电路切换模块(8)与互感器采样模块(7)、钳表采样模块(13)相连,输出切换器(15)上有装有有无功率输出端子(18)、开关量输出端子(19),第二高速ARM运算处理模块(11)分别与显示器(5)、键盘控制端子(6)、触摸控制器(12 )和接电脑(20 )的USB通信接口( 31)相连。
2.根据权利要求1所述的便携式电能采集终端现场校验仪,其特征在于,所述的操作面板左侧自上而下依次装有外部供电接口(24)、电源采样接口(25)、电压采样接口(26),外部供电接口(24)旁有电源开关(21),右侧装有显示器(5),显示器的上部控制面板上装有USB通信接口( 31)、LED指示灯(30 )、故障报警器(29 ),电源采样接口( 25 )和显示器(5 )之间的控制面板从上至下依次装有检测与通信插口(22)、钳表插口(23)、低压电力载波通信模块(27),外部供电接口(24)同外接电源相连,电源开关(21)同外部供电接口(24)相连,电压米样接口(26)同电压米样模块(I)相连,钳表插口(23)同钳表米样模块(13)相连,检测与通信插口(22)与232通信器(3)、485通信器(4)相连,电源采样接口(25)与互感器采样模块(7 )相连,低压电力载波通信模块(27 )与控制检测输入端子(17 )相连,故障报警器(29 )、LED指示灯(30 )与第二高速ARM运算处理模块(11)相连。
3.根据权利要求1所述的便携式电能采集终端现场校验仪,其特征在于,所述的壳体为方形,其外部上有用于作为提手的伸缩式拉杆,构成便携式箱体。
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