CN204389614U - 一种便携式多功能能效监测仪 - Google Patents

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闫华光
钟鸣
蒋利民
陈宋宋
郭延凯
屈博
熊敏
郭炳庆
李德智
何桂雄
黄伟
苗常海
郭艳飞
成岭
孟珺遐
刁晓虹
王昊
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China Electric Power Research Institute Co Ltd CEPRI
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State Grid Corp of China SGCC
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Abstract

本实用新型提出一种便携式多功能能效监测仪,所述监测仪包括微处理器模块、数据存储模块、无线通信模块、电参数测量模块、电压互感器、外围接口模块、人机交互模块和电源模块;所述微处理器模块分别与数据存储模块、无线通信模块、电参数测量模块、电压互感器、外围接口模块、人机交互模块和电源模块连接;所述数据存储模块、无线通信模块、电参数测量模块、外围接口模块和人机交互模块分别与微处理器模块双向连接。本实用新型外围接口丰富、无线通信方式灵活多样、数据采集类型全面,彻底解决了用能单位现场能效数据采集时携带仪器设备数量种类庞大、设备安装拆卸复杂、布线繁多等问题。

Description

一种便携式多功能能效监测仪
技术领域
本实用新型涉及一种监测装置,具体讲涉及一种便携式多功能能效监测仪。
背景技术
古代生物化石沉积而成的煤、石油、天燃气等石化能源的不可再生性,节能降耗成为了一个世界性的主题。我国也将“节能减排、低碳经济”作为可持续发展的基本准则,节能、低碳已深入寻常百姓之中,被以实际行动积极践行。
节能产业的迅速发展给基础技术提出了极高的要求,提供完善、丰富、准确的基础数据是推动节能产业的整体健康发展的前提,是评价所有节能技术效果的关键。当前各种节能数据、能效信息混乱给节能产业带来很多潜在隐患。因此,亟待建立统一的能效数据采集中心,获取全面的节能服务行业数据,对节能项目进行监测和节能服务机构进行评估,为节能行业发展提供数据支撑和技术保障,和节能提供决策支撑。
准确的能效基础数据主要依赖于现场实时采集,包括电量和非电量数据,需采用专用采集终端进行采集并传输。实际现场存在许多诸如流量、温度、湿度、压力等热工量,同时又存在许多诸如相/线电压/电流、功率因数、基波功率、谐波功率等电参数,这些热工量和电参数又是评估能效的重要因素。因此,需要开发一种满足工业现场及能效监测要求的便携式多功能能效监测仪。
专利号为ZL201020214236.2的实用新型披露了一种安装模块化通信模块的专变采集终端,用以采集专变用户电能信息的装置。所述专变采集终端内固化的远程通信模块和信号扩展接口模块都设计成插拔式的模块,并制定统一的管脚。
专利号为ZL200920069055.2的实用新型披露了一种无线数据采集终端,该终端包括射频识别模块、主控模块以及通信模块,以实现数据的无线采集和无线传输。
专利号为ZL200920279096.4的实用新型披露了一种电量管理系统用采集终端,以便于部署及扩展。
专利号为ZL200920236498.6的实用新型披露了一种用于低压电力用户集中抄表系统的采集终端,可以在主站上操作,实现远程系统更新。
以上的现有技术为便携式多功能能效监测仪的研发提供了技术基础,但在以下方面仍有不足或缺陷:便携、采集多种数据类型、具有多种接口传输等方面尚不能满足适应工业现场热工量和电参数同时采集的要求。
实用新型内容
针对现有技术的不足,本实用新型提供了一种便携式多功能能效监测仪,具有热工参数采集与测量、电参数采集与测量、电能质量参数测量功能,它包括微处理器模块、数据存储模块、无线通信模块、电参数测量模块、电压互感器、外围接口模块、人机交互模块和电源模块。所述微处理器模块控制整个设备的运行,同时具有热工参数测量功能;所述数据存储模块、无线通信模块、电参数测量模块和外围接口模块分别与微处理器模块双向连接;所述电压互感器与所述电参数测量模块单向连接;所述电源模块为整个设备供电。所述外围接口模块包括RS232接口、RS485接口、模拟量输入接口和标准插座,其中RS232接口、RS485接口用于接收热工参数采集装置输出的数字量参数;模拟量输入接口用于接收热工参数采集装置输出的模拟量参数;标准插座连接具有电流测量功能的钳式电流互感器,具有电压信号传递功能的电压引线。所述人机交互模块包含触摸显示屏,可以直观的显示采集到的能效数据,并配置对应测量点参数。本实用新型具有便捷式部署、多种数据类型采集、多种接口传输等特点,完全适应工业企业等用能单位现场热工参数和电参数的采集。本实用新型外围接口丰富、无线通信方式灵活多样、数据采集类型全面,在热工参数传感器(变送器)、钳式电流互感器、电压引线等外围附件的配合下,彻底解决了用能单位现场能效数据采集时携带仪器设备数量种类庞大、设备安装拆卸复杂、布线繁多等问题,是节能服务公司、第三方能效测评机构、节能监察机构等不可多得的节能技术工具。
本发明的目的是采用下述技术方案实现的:
一种便携式多功能能效监测仪,其改进之处在于,所述监测仪包括微处理器模块、数据存储模块、无线通信模块、电参数测量模块、电压互感器、外围接口模块、人机交互模块和电源模块;
所述微处理器模块分别与数据存储模块、无线通信模块、电参数测量模块、电压互感器、外围接口模块、人机交互模块和电源模块连接;
所述数据存储模块、无线通信模块、电参数测量模块、外围接口模块和人机交互模块分别与微处理器模块双向连接。
优选的,所述电压互感器与电参数测量模块单向连接,将外围附件电压引线输入的电压信号转换为二次电压信号。
优选的,所述微处理器模块内置AD转换模块,用于测量以模拟量形式输入的热工参数。
优选的,所述电参数测量模块包括计量芯片、三路电压、三路电流和计量芯片。
优选的,所述外围接口模块包括RS232接口、RS485接口、模拟量输入接口和标准插座;
所述RS232接口、RS485接口和模拟量输入接口分别连接热工参数采集装置;所述标准插座连接具有电流测量功能的钳式电流互感器。
优选的,所述人机交互模块包括触摸显示屏。
优选的,所述外围接口模块通过引线接入外围附件;
所述外围附件包括钳式电流互感器、具有鳄鱼夹的电压引线、温度传感器、湿度传感器、压力传感器和超声波流量计。
与现有技术比,本实用新型的有益效果为:
1、接口丰富,数据采集类型全面。本实用新型集成了热工型、热工电量型、基本电量型、谐波电量型和电能质量型能效采集终端的功能,解决了能效数据采集和传输难题,实现多种数据类型采集、多种接口传输等完全适应工业现场能效数据的采集,实现了多种能效信息的显示,为能效数据中心提供准确的能效基础数据,为国家和各级政府机构节能政策提供支撑;
2、现场部署便捷。本实用新型采用便携式设计,解决了传统能效采集终端部署繁琐问题,可灵活部署于各测量点。
3、信息采集方便,不需断电。本实用新型可在不影响企业正常工作生产的前提下进行部署和信息采集,并且提供的技术方案充分考虑了不同工作环境需求,并为未来主站的智能控制实现留下扩展接口。
4、人性化的人机交互。本实用新型可直观显示采集到的能效数据信息,并可方便的对测量点相关参数进行配置。
附图说明
图1为本实用新型提供的一种便携式多功能能效监测仪结构示意图。
图2为本实用新型提供的一种便携式多功能能效监测仪中热工参数采集示意图。
图3为本实用新型提供的一种便携式多功能能效监测仪中电参数测量模块示意图。
图4为本实用新型提供的一种便携式多功能能效监测仪应用场景图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步的详细说明。
如图1所示,本实用新型一种便携式多功能能效监测仪,包括微处理器模块、数据存储模块、无线通信模块、电参数测量模块、电压互感器、外围接口模块、人机交互模块和电源模块;
微处理器模块控制整个仪器的运行,并内置AD转换模块,用于测量以模拟量形式输入的热工参数;
数据存储模块、无线通信模块、电参数测量模块和外围接口模块分别与微处理器模块双向连接;
数据存储模块用于存储仪器采集的热工参数,以及由相关模拟量形式参数、信号经过量化、分析计算得到的热工参数、电参数、电能质量参数;
无线通信模块具有适配性强的特点,能够支持微功率无线、WiFi等多种通信方式;
电参数测量模块包括计量芯片,同时能够利用输入的模拟量形式的电流参数、电压互感器输出的二次电压信号,采样、量化后计算电参数、电能质量参数;
电压互感器与电参数测量模块单向连接,将外围附件电压引线输入的电压信号转换为二次电压信号,输入电参数测量模块;
人机交互模块包含触摸显示屏,可以直观的显示采集到的能效数据,并可对测量点参数进行配置。
电源模块采用PT(Potential Transformer)供电模式,为微处理器模块供电,以使得设备结构和端子排列紧凑;。
外围接口模块包括RS232接口、RS485接口、模拟量输入接口和标准插座,其中RS232接口、RS485接口用于接收热工参数采集装置输出的数字量参数;模拟量输入接口用于接收热工参数采集装置输出的模拟量参数;标准插座连接具有电流测量功能的钳式电流互感器,具有电压信号传递功能的电压引线。
技术人员携带本仪器及相关外围附件到达用能单位现场后,根据所属仪器的工作原理,在用能系统或设备周边安装相关外围附件,并将相关外围附件通过引线接入所述仪器的外围接口;
外围附件包括钳式电流互感器、具有鳄鱼夹的电压引线、温度传感器(变送器)、湿度传感器(变送器)、压力传感器(变送器)和超声波流量计等;
便携式多功能能效监测仪除能够存储自身采集或测量的历史能效数据外,还存储相关能效参数的数据曲线;
便携式多功能能效监测仪的采集精度为仪表性能分类的B级精度,或者不低于国标规定的2.0级精度。
便携式多功能能效监测仪通过自身触摸显示屏或掌上机对自身模拟量接口、RS232接口、RS485接口设置能效数据采集类型和曲线参数,所述曲线参数的记录抄收时间的间隔缺省设置为15min。
便携式多功能能效监测仪将传感器(变送器)采集并转换的4~20mA电流模拟信号输入其模拟量接口,或者采用RS232等接口直接接收所述超声波流量计等输出的数字信号。
便携式多功能能效监测仪具有很强的抗干扰特性,具备完善周密的电磁兼容性(机械结构、电源、PCB走线、去耦、滤波、接地、光电隔离等方面),能够适应高低温和高湿等恶劣运行环境,具备完善周密的三级防雷措施(电源线、通信接口的防雷措施)。电磁兼容性符合IEC61000-4的规定的工业过程测量和控制装置的电磁兼容性(静电放电抗扰性试验、辐射电磁场抗扰性试验、电快速瞬变脉冲群抗扰性试验、外磁场影响、高频抗扰性试验)。
如图2所示,为热工参数采集示意图,便携式多功能能效监测仪支持流量、湿度、压力和温度等多种传感器等仪器装置接入;
外围附件输出的模拟量参数通过外围接口模块的相关接口,经微处理器模块内置的抽样量化功能,结合仪器自身设置的量程、变比等参数,计算并存储实际热工参数值;
另外,超声波流量计输出的数字量参数直接通过外围接口模块的RS232等接口输入所述仪器并存储;
如图3所示,为电参数测量模块示意图,包括计量芯片和AD转换模块,三路电压、三路电流和中性线电流采样得到的信号输入所述计量芯片,经过所述计量芯片分析计算,输出各种电量参数。
如图4所示,为便携式多功能能效监测仪的典型应用场景图,便携式多功能能效监测仪内部含有电压互感器,对外提供接口,可直接采集相(线)电压;相(线)电流和中性线电流通过钳式电流互感器采集,再通过计量芯片运算处理获得所述电参数、电能质量参数;
电参数包括三相电压、三相电流、有功电量等,所述电能质量参数包括功率因数、有功功率、无功功率、分(合)相有功、分(合)相无功和四象限无功等;
便携式多功能能效监测仪能够根据计算得到的相关电参数,结合自身设置的时间间隔参数,存储电压曲线、电流曲线、功率曲线。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制,尽管参照上述实施例对本实用新型进行了详细的说明,所属领域的普通技术人员应当理解:依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者等同替换,而未脱离本实用新型精神和范围的任何修改或者等同替换,其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种便携式多功能能效监测仪,其特征在于,所述监测仪包括微处理器模块、数据存储模块、无线通信模块、电参数测量模块、电压互感器、外围接口模块、人机交互模块和电源模块;
所述微处理器模块分别与数据存储模块、无线通信模块、电参数测量模块、电压互感器、外围接口模块、人机交互模块和电源模块连接;
所述数据存储模块、无线通信模块、电参数测量模块、外围接口模块和人机交互模块分别与微处理器模块双向连接。
2.如权利要求1所述的一种便携式多功能能效监测仪,其特征在于,所述电压互感器与电参数测量模块单向连接,将外围附件电压引线输入的电压信号转换为二次电压信号。
3.如权利要求1所述的一种便携式多功能能效监测仪,其特征在于,所述微处理器模块内置AD转换模块,用于测量以模拟量形式输入的热工参数。
4.如权利要求1所述的一种便携式多功能能效监测仪,其特征在于,所述电参数测量模块包括计量芯片。
5.如权利要求1所述的一种便携式多功能能效监测仪,其特征在于,所述外围接口模块包括RS232接口、RS485接口、模拟量输入接口和标准插座;
所述RS232接口、RS485接口和模拟量输入接口分别连接热工参数采集装置;所述标准插座连接具有电流测量功能的钳式电流互感器。
6.如权利要求1所述的一种便携式多功能能效监测仪,其特征在于,所述人机交互模块包括触摸显示屏。
7.如权利要求1所述的一种便携式多功能能效监测仪,其特征在于,所述外围接口模块通过引线接入外围附件;
所述外围附件包括钳式电流互感器、具有鳄鱼夹的电压引线、温度传感器、湿度传感器、压力传感器和超声波流量计。
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