CN204556746U - 一种网络化智能负载识别装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种网络化智能负载识别装置，该识别装置采用高性能处理器芯片和高精度电能采集芯片对民用单项电负载进行电参数采样，采样测量负载电参数详细，包括瞬时电压、电流、功率、视在功率、有功功率、无功功率、有功基波、有功谐波、无功基波、功率因数、交流频率，为后续处理提供充分的数据支持。同时本装置设计了RS485和TCPIP协议转换接口，用于与PC集中控制端进行联网，实现设备联网数据传输；RS485总线具备特定的数据格式和校验方法，保证了数据可靠通信，使多机间具备组网功能，便于实现后台集中控制。本实用新型基于多种电参数进行判别，极大提高了负载识别的准确率。

Description

一种网络化智能负载识别装置

本实用新型得到天津师范大学校级青年基金项目：非接触式负载识别技术研究（项目号：52XQ1401）支持。

技术领域  

本实用新型属于应用电子产品技术领域，涉及一种针对单项民用交流电负载设备的网络化智能负载识别装置，适用于需要对民用单项交流电负载进行识别的应用场合。

背景技术

目前针对民用交流电的负载识别主要分为两种方法：总功率限定判别法和瞬时功率增量判别法。

总功率限定判别法，其原理是当单项电负载端用电功率增大，达到用电负荷设定的阈值时，由MCU控制继电器或断路器断开单相电回路，起到大功率负载识别并切断供电的目的。目前大部分负载识别的应用场合都采用这种方法进行控制，本方法可以初步识别大功率负载电器，但是对于功率在负荷阈值以下的负载则无法判断。

瞬时功率增量判别法，其原理是以极小时间单位为间隔进行负载功率采样，并保存功率数据，每次采样过程结束后，利用当前采样值与前一次采样值进行作差比较，当作差结果较大时，表示负载功率有较大变化，即有较大功率负载接入，起到负载识别的目的。

目前基于如上识别方法的负载识别装置，均不具有联网功能，无法实时查看各识别单元的状态，无法对识别单元进行远程复位。且现有的识别装置普遍采用接触式连接方式，对负载的影响大。

发明内容

本实用新型针对上述现有技术中存在的技术问题，提供了一种网络化智能负载识别装置，该装置在识别多种负载特征参数的基础上，完成对用电负载类型的判别，并具备联网功能，便于远程集中系统控制。

本实用新型为解决这一问题所采取的技术方案是：

本实用新型的网络化智能负载识别装置，包括控制芯片、与控制芯片连接的电参数采集芯片CS5463和继电器、以及电压采集单元和电流采集单元；其特征在于：电参数采集芯片分别通过电压采集单元、电流采集单元和AD转换器与电力线连接，电流采集单元包括环绕电力线连接的电流互感器和第一低通滤波器，电压采集单元包括环绕电力线连接的电压互感器和第二低通滤波器；控制芯片通过RS485总线、转换接口以及TCP/IP协议总线与集中控制平台连接。

控制芯片还与LCD显示器和拨码开关连接。

控制芯片内的读写程序和控制程序都是常用的软件程序，不是本实用新型要求保护的内容。

本实用新型具有的优点和积极效果是：

本实用新型采用电压互感器和电流互感器，与负载之间进行非接触式连接，对负载的影响很小；采用高性能处理器芯片和高精度电能采集芯片对民用单项电负载进行电参数采样，采样测量负载电参数详细，为后续处理提供充分的数据支持。同时本装置设计了RS485和TCPIP协议的转换接口，用于与PC集中控制端进行联网，实现设备联网数据传输；RS485总线具备特定的数据格式和校验方法，保证了数据可靠通信，使多机间具备组网功能，便于实现后台集中控制。本实用新型基于多种电参数进行分析，综合模型判别，极大地提高了负载识别准确率。

附图说明

图1是本实用新型的网络化智能负载识别装置的结构框图；

图2是本实用新型的智能负载识别装置的网络化连接图。

具体实施方式

以下参照附图对本实用新型的网络化智能负载识别装置进行详细的说明。下面描述的具体实施例仅是本实用新型的最佳实施方式，而不能理解为对本实用新型的限制。

图1是本实用新型的网络化智能负载识别装置的结构框图；图2是本实用新型的智能负载识别装置的网络化连接图。如图1和图2所示，本实用新型的网络化智能负载识别装置，包括控制芯片、与控制芯片连接的电参数采集芯片和继电器、以及电压采集单元和电流采集单元；电参数采集芯片分别通过电压采集单元、电流采集单元和AD转换器与电力线连接，电流采集单元包括环绕电力线连接的电流互感器和第一低通滤波器，电压采集单元包括环绕电力线连接的电压互感器和第二低通滤波器；控制芯片通过RS485总线、转换接口以及TCP/IP协议总线与集中控制平台连接。

其中，电参数采集芯片采用CS5463芯片，可以自动完成一些列电参数的采样测量，其中包括瞬时电压、电流、功率、视在功率、有功功率、无功功率、有功基波、有功谐波、无功基波、功率因数、交流频率。相对于一般的负载识别装置，本实用新型装置能够获得一些列电能参数，并对一些列电参数进行分析，最后综合得出识别结果。

控制芯片采用MSP430F5438芯片，多个控制芯片可通过RS485总线、接口电路和TCP/IP协议总线与集中控制平台连接，实现了设备联网，支持扩展集中控制平台，便于做出相应的用电策略，实现在时间短的灵活用电管理。设备联网、集中控制管理功能是当前市面上负载识别装置所欠缺的。

控制芯片还与LCD显示器和拨码开关连接。

本实用新型的网络化智能负载识别装置的工作过程如下：本装置利用电压互感器和电流互感器按一定比例互感从民用单项交流220V电力线上采样得到交流电压和交流电流，经过低通滤波器滤掉可能感应得到的高频分量，保护芯片CS5463的采样管脚，然后输入到CS5463，由CS内部高位AD和DSP内核处理得到一些列点采样参数，控制芯片最后得到负载电参数。

微处理器采样得到电参数后，暂存于EEPROM，其中电参数主要有其中包括瞬时电压、电流、功率、视在功率、有功功率、无功功率、有功基波、有功谐波、无功基波、功率因数、交流频率。                                

   本实用新型的网络化智能负载识别装置具有以下几个优点：

1、采样测量负载电参数详细，包括瞬时电压、电流、功率、视在功率、有功功率、无功功率、有功基波、有功谐波、无功基波、功率因数、交流频率，为后续处理提供充分的数据支持，极大提高了负载识别准确率；

2、提供RS485总线接口，具备特定的数据格式，和校验方法，保证了数据可靠通信，使多机间具备组网功能，便于实现后台集中控制；

3、硬件运算能力强，微处理器自带的32位单周期乘法器，方便在程序中实现电流电压的积分运算，FFT变换等，为算法实现提供了硬件基础。

Claims (2)

1.一种网络化智能负载识别装置，包括控制芯片、与控制芯片连接的电参数采集芯片CS5463和继电器、以及电压采集单元和电流采集单元；其特征在于：电参数采集芯片分别通过电压采集单元、电流采集单元和AD转换器与电力线连接，电流采集单元包括环绕电力线连接的电流互感器和第一低通滤波器，电压采集单元包括环绕电力线连接的电压互感器和第二低通滤波器；控制芯片通过RS485总线、转换接口以及TCP/IP协议总线与集中控制平台连接。

2.根据权利要求1所述的一种网络化智能负载识别装置，其特征在于：控制芯片与LCD显示器和拨码开关连接。