CN205753639U - 用户侧微电网的户用双向计量、监控和能效管理终端 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开用户侧微电网的户用双向计量、监控和能效管理终端，包括主控制芯片、人机界面模块、终端通信模块、数据存储模块、底层设备通信模块和双向计量模块，主控制芯片与人机界面模块、终端通信模块、数据存储模块、底层设备通信块、双向计量模块均通过一定的通信接口保持连接。本实用可用于单层结构的家庭/楼宇级用户微电网的一体化监控和管理，能够实现双向高精度计量、电能计量计费、电能质量监测和家庭用电优化调度等功能，可满足与微电网中央控制器、能量管理系统的接口要求，提高用户侧微电网的运行效率、可靠性及安全性。
Description
技术领域
本实用新型涉及微电网领域，特别涉及用户侧微电网的户用双向计量、监控和能效管理终端。
背景技术
21世纪初期，在世界范围内接连发生几次大面积停电事故，大规模电力系统集中式发电运行难度大、电能质量难以满足用户较高要求等弊端日益凸显。同时，能源危机、环境污染也受到全球关注，仅仅依靠扩大电网规模显然不能解决这些问题。分布式发电作为集中式发电的有效补充应运而生，它具有污染少、能源利用效率高、安装地点灵活等诸多优点。通过微电网的方式，按照自用为主、富余上网、因地制宜、有序推进的原则，在用户侧积极发展和规模化接入分布式电源，有效解决了大型集中电网的许多潜在问题。
户用双向计量、监控和能效管理终端，作为用户侧微电网的重要控制装置，可用于单层结构的家庭/楼宇级用户微电网的一体化监控和管理，能够实现双向高精度计量、电能计量计费、电能质量监测和家庭用电优化调度等功能，可满足与微电网中央控制器、能量管理系统的接口要求，提高用户侧微电网的运行效率、可靠性及安全性。然而，目前户用双向计量、监控和能效管理终端仍存在诸多缺陷：通信接口种类繁多，没有提出提高通信可靠性的有效方法；没有统一的技术规范，单规格产品产量小、成本高，不利于大规模推广利用。
实用新型内容
本实用新型的主要目的在于，针对上述现有技术中的不足，提供用户侧微电网的户用双向计量、监控和能效管理终端，单层结构的家庭/楼宇级用户微电网的一体化监控和管理，能够实现双向高精度计量、电能计量计费、电能质量监测和家庭用电优化调度等功能，可满足与微电网中央控制器、能量管理系统的接口要求，非常适于广泛推广与使用。
为实现上述发明目的，本实用新型采用的技术方案如下。
用户侧微电网的户用双向计量、监控和能效管理终端，包括主控制芯片、显示模块、终端通信模块、日志存储模块、底层设备通信模块和双向计量模块，主控制芯片与显示模块之间通过高速输入输出接口连接，主控制芯片与终端通信模块之间通过以太网通信接口、Wi-Fi(Wireless-Fidelity，无线网络)通信接口连接，主控制芯片与日志存储模块之间通过SPI（串行外设接口，Serial Peripheral
Interface）连接，主控制芯片与底层设备通信块之间通过以太网通信接口、RS485通信接口、CAN(控制器局域网，Controller Area Network)通信接口连接，主控芯片与双向计量模块之间通过RS485通信接口连接。
进一步的，所述的适用于用户侧微电网的户用双向计量、监控和能效管理终端，其特征在于：终端通信模块负责一体化终端与户用微电网中央控制器、手持终端等设备之间的相互通信，包括以太网通信和无线通信；显示模块以LCD（液晶显示器，Liquid Crystal Display）的方式显示设备的运行状态，自定义运行参数以及查看日志；底层设备通信模块提供底层接口，与不具备以太网功能的设备（分布式电源、负荷和其它辅助设备）进行互联；日志存储模块对运行日志进行存储，以便对系统进行诊断和分析；双向计量模块采集用户出口的电能数据，并实现计量上传等功能。
进一步的，所述的适用于用户侧微电网的户用双向计量、监控和能效管理终端，其特征在于：所述的主控制芯片为芯片stm32F407，基于高性能的ARM®Cortex-M4F内核，工作频率高达168MHz，并带有1M的高速Flash和196K的SRAM。
进一步的，所述的适用于用户侧微电网的户用双向计量、监控和能效管理终端，其特征在于：所述的终端通信模块包括以太网通信模块、Wi-Fi通信模块，其中以太网通信模块采用芯片DP83848C，Wi-Fi通信模块采用USR-WIFI232-G模块。
进一步的，所述的适用于用户侧微电网的户用双向计量、监控和能效管理终端，其特征在于：所述的底层设备通信模块包括以太网通信模块、Wi-Fi通信模块、RS485通信模块和CAN通信模块，其中以太网通信模块采用芯片DP83848C， RS485电平转换模块采用芯片ADM2483，CAN差分电平转换模块采用芯片PCA82C503。
进一步的，所述的适用于用户侧微电网的户用双向计量、监控和能效管理终端，其特征在于：所述的日志储存模块包括大容量SD卡（安全数码卡，Secure Digital Memory Card）和串行Flash，SD卡兼容金士顿、三星等市场化品牌，串行Flash采用Winbond公司的W25Q16BV。
进一步的，所述的适用于用户侧微电网的户用双向计量、监控和能效管理终端，其特征在于：所述的显示模块采用广州大彩电子有限公司开发的LCD模块，通过高速输入输出接口与主控芯片进行数据交换。
进一步的，所述的适用于用户侧微电网的户用双向计量、监控和能效管理终端，其特征在于：所述的双向计量模块由MCU（微控制单元，Microcontroller Unit）、RS485通信模块、计量单元和存储模块构成，MCU采用stm32F205芯片，保证与主控制芯片正常通信的同时与计量单元进行大量交互，RS485通信模块用于与主控芯片通信，计量单元同时兼容三相计量和单相计量，存储模块用于存储寄存器配置信息以及出厂信息。
相比于现有技术，本实用新型适用于用户侧微电网的户用双向计量、监控和能效管理终端具有多种通信方式，包括高速输入输出接口通信、以太网通信、Wi-Fi通信、SPI通信、RS485通信和CAN通信。当本实用新型适用于用户侧微电网的户用双向计量、监控和能效管理终端任何一种通信方式发生故障时，其他通信方式仍能正常工作，提高了通信可靠性。本实用新型采用统一的技术规范，满足与微电网中央控制器、能量管理系统的接口要求，非常适合大规模推广利用。
附图说明
图1是本实用新型一种适用于用户侧微电网的户用双向计量、监控和能效管理终端总体结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式，对本实用新型进行进一步详细说明。需指出的是，本实用新型的如下实例若涉及软件程序部分，均是本领域技术人员可以参照现有技术编程实现的。
请参阅图1，本实用新型适用于用户侧微电网的户用双向计量、监控和能效管理终端，包括主控制芯片、显示模块、终端通信模块、日志存储模块、底层设备通信模块和双向计量模块，主控制芯片与显示模块之间通过高速输入输出接口连接，主控制芯片与终端通信模块之间通过以太网通信接口、Wi-F通信接口连接，主控制芯片与日志存储模块之间通过SPI连接，主控制芯片与底层设备通信块之间通过以太网通信接口、RS485通信接口、CAN通信接口连接，主控芯片与双向计量模块之间通过RS485通信接口连接。
主控制芯片为芯片stm32F407，基于高性能的ARM®Cortex-M4F内核，工作频率高达168MHz，并带有1M的高速Flash和196K的SRAM；通信模块包括SPI模块、以太网通信模块、Wi-Fi通信模块、RS485通信模块和CAN通信模块，其中以太网通信模块采用芯片DP83848C，Wi-Fi通信模块采用USR-WIFI232-G模块，RS485电平转换模块采用芯片ADM2483，CAN差分电平转换模块采用芯片PCA82C503；日志储存模块包括大容量SD卡和串行Flash，SD卡兼容金士顿、三星等市场化品牌，串行Flash采用Winbond公司的W25Q16BV；显示模块采用广州大彩电子有限公司开发的LCD模块；双向计量模块由MCU、RS485通信模块、计量单元和存储模块构成，MCU采用stm32F205芯片，RS485通信模块用于与主控芯片通信，计量单元同时兼容三相计量和单相计量，存储模块用于存储寄存器配置信息以及出厂信息。
本实用新型适用于用户侧微电网的户用双向计量、监控和能效管理终端可以通过终端通信模块实现一体化终端与户用微电网中央控制器、手持终端等设备之间的相互通信；可以通过显示模块以LCD的方式显示设备的运行状态，自定义运行参数以及查看日志；可以通过底层设备通信模块与不具备以太网功能的设备（分布式电源、负荷和其它辅助设备）进行互联；可以通过日志存储模块对运行日志和关键数据进行存储，以便对系统进行诊断和分析；可以通过双向计量模块采集用户出口的电能数据，实现计量上传等功能。
根据上述说明书的揭示和教导，本实用新型所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本实用新型的一些修改和变更也应当落入本实用新型的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本实用新型构成任何限制。
Claims (8)
1.用户侧微电网的户用双向计量、监控和能效管理终端，其特征在于：包括主控制芯片、显示模块、终端通信模块、日志存储模块、底层设备通信模块和双向计量模块，主控制芯片与显示模块之间通过高速输入输出接口连接，主控制芯片与终端通信模块之间通过以太网通信接口、RS485通信接口连接，主控制芯片与数据存储模块之间通过SPI连接，主控制芯片与底层设备通信块之间通过以太网通信接口、RS485通信接口、CAN通信接口连接，主控芯片与双向计量模块之间通过RS485通信接口连接。
2.根据权利要求1所述的用户侧微电网的户用双向计量、监控和能效管理终端，其特征在于：终端通信模块负责户用双向计量、监控和能效管理终端与户用微电网中央控制器、手持终端设备之间的相互通信，包括以太网通信和无线通信；显示模块以LCD的方式显示设备的运行状态，自定义运行参数以及查看日志；底层设备通信模块提供底层接口，与家庭/楼宇中不具备以太网功能的分布式电源、负荷和包括开关、二次设备在内的辅助设备进行互联；日志存储模块对运行日志进行存储；双向计量模块采集用户出口的电能数据，并实现计量上传功能。
3.根据权利要求1所述的用户侧微电网的户用双向计量、监控和能效管理终端，其特征在于：所述的主控制芯片为芯片stm32F407，基于高性能的ARM®Cortex-M4F内核，工作频率高达168MHz，并带有1M的高速Flash和196K的SRAM。
4.根据权利要求1所述的用户侧微电网的户用双向计量、监控和能效管理终端，其特征在于：所述的终端通信模块包括以太网通信模块、Wi-Fi通信模块，其中以太网通信模块采用芯片DP83848C，Wi-Fi通信模块采用USR-WIFI232-G模块。
5.根据权利要求1所述的用户侧微电网的户用双向计量、监控和能效管理终端，其特征在于：所述的底层设备通信模块包括以太网通信模块、Wi-Fi通信模块、RS485通信模块和CAN通信模块，其中以太网通信模块采用芯片DP83848C， RS485电平转换模块采用芯片ADM2483，CAN差分电平转换模块采用芯片PCA82C503。
6.根据权利要求1所述的用户侧微电网的户用双向计量、监控和能效管理终端，其特征在于：所述的日志存储模块包括SD卡和串行Flash。
7.根据权利要求1所述的用户侧微电网的户用双向计量、监控和能效管理终端，其特征在于：所述的显示模块采用LCD模块，通过高速输入输出接口与主控芯片进行数据交换。
8.根据权利要求1所述的用户侧微电网的户用双向计量、监控和能效管理终端，其特征在于：所述的双向计量模块由MCU、RS485通信模块、计量单元和存储模块构成，MCU采用stm32F205芯片，保证与主控制芯片正常通信的同时与计量单元进行交互，RS485通信模块用于与主控芯片通信，计量单元同时兼容三相计量和单相计量，存储模块用于存储寄存器配置信息以及出厂信息。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112698088A (zh) * | 2020-12-08 | 2021-04-23 | 深圳供电局有限公司 | 一种电量计量设备 |
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