CN207366666U - 交流电力参数测量装置 - Google Patents

Abstract

一种交流电力参数测量装置，包含一比流器、一信号切换单元、一能量采集单元、一能量储存单元、一电力参数转换单元以及以一无线通信单元。其中，该比流器感应一电力系统缆线而输出一电力信号，该信号切换单元控制该电力信号应传输至该能量采集单元或该电力参数转换单元，当电力信号传输至该能量采集单元时，电力信号转换为电力而储存至该能量储存单元以作为本实用新型的工作电力，当电力信号传输至该电力参数转换单元时，该电力参数转换单元转换该电力信号并传送至无线通信单元，使无线通信单元计算出电力系统缆线的相关电力参数。本实用新型利用单一比流器实现能量采集与测量电力参数的双重目的，达到长期持续监控电力系统的目的。

Description

交流电力参数测量装置

技术领域

本实用新型关于一种交流电力参数测量装置，尤指一种利用单一比流器检测电力参数的测量装置。

背景技术

电力参数常用于电力品质监控、电费计算、时间电价契约容量评估、节约电能、电力设备预知保养以及电力系统安全维护等应用目的。通过测量电力系统上所获得的电压、电流、电力设备温度、环境温度、环境湿度、环境特定气体浓度等诸多电力参数，来满足电力系统监控的需求。

电力参数的测量必需要装设测量设备，在安装该测量设备时需要考量其供电问题，为了避免因安装测量设备而需将整体系统断电或重新布建电力线的困扰，现有的作法是电力系统缆线上架设多个比流器，其中有一部分的比流器作为电力采集比流器，其感应出的微电压或微电流供该测量设备使用，而其余部分的比流器作为感测元件以收集电力参数。

但上述目前的作法必需使用到多个比流器，提高了测量设备的安装成本及时间，为了要容置较多的比流器，还额外衍生空间配置的问题，如果空间有限的话，更会提高装设该测量设备的施工复杂度。因此，使用多个比流器进行电力参数的测量仍有其不便之处。

实用新型内容

有鉴于现有测量电力参数时，需以多个比流器分别作为电力采集及参数测量而产生的困扰，本实用新型的主要目的提出一种交流电力参数测量装置，以单一比流器达到能量采集与测量电力参数的双重功能，实现长期持续监控电力参数的需求。

为达成前述目的，本实用新型交流电力参数测量装置包含有：

一比流器，用于耦合一电力系统缆线，感应该电力系统缆线以产生一电力信号；

一信号切换单元，连接于该比流器，以控制该电力信号的输出对象；

一能量采集单元，连接该信号切换单元，当该信号切换单元控制该电力信号输出至能量采集单元，该能量采集单元将该电力信号转换为一储备电力；

一能量储存单元，连接该能量采集单元并储存该储备电力，以作为交流电力参数测量装置所需的工作电力；

一电力参数转换单元，连接该信号切换单元，当该信号切换单元控制该电力信号输出至电力参数转换单元，该电力参数转换单元根据该电力信号计算得出一电力参数；

一无线通信单元，连接该信号切换单元以及该电力参数转换单元，该无线通信单元传输一切换控制信号至该信号切换单元，使该信号切换单元控制该电力信号传递至能量采集单元或电力参数转换单元，并将该计算得出的电力参数对外无线传送至一外部装置。

当本实用新型操作于一测量模式时，该信号切换单元控制该电力信号传递至电力参数转换单元，使电力参数转换单元根据该电力信号转换出一数字信号，再由无线通信单元根据该数字信号计算出电力参数；当本实用新型操作于一储能模式时，该信号切换单元控制该电力信号传递至能量采集单元，该能量采集单元将该电力信号转换为电力而储存至该能量储存单元，利用该能量储存单元所储备的电力作为本实用新型交流电力参数测量装置，而无需额外提供电源；藉此，本实用新型使用单一个比流器可实现能量采集与测量电力参数的双重功能。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型交流电力参数测量装置的电路方块图。

图2为本实用新型交流电力参数测量装置的测量模式电路动作示意图。

图3为本实用新型交流电力参数测量装置的储能模式电路动作示意图。

图4为本实用新型中的信号切换单元第一实施例其电路方块图。

图5为本实用新型中的信号切换单元第二实施例其电路方块图。

图6为本实用新型中的信号切换单元第三实施例其电路方块图。

图7为本实用新型中的信号切换单元第四实施例其电路方块图。

附图标号：

10 比流器

20 信号切换单元

30 能量采集单元

40 能量储存单元

50 电力参数转换单元

60 无线通信单元

100 电力系统缆线

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域相关技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型的保护的范围。

请参考图1所示，本实用新型交流电力参数测量装置包含有：一比流器10、一信号切换单元20、一能量采集单元30、一能量储存单元40、一电力参数转换单元50以及一无线通信单元60。

该比流器10耦合至一电力系统缆线100，可从该电力系统缆线100上感应得到一电力信号，该电力信号可以是一微电压信号或一微电流信号，其中，该比流器10具有一转换倍率，可将通过该电力系统缆线100上的一实际电压或实际电流转换为该电力信号。

该信号切换单元20连接该比流器10，用以决定该比流器10输出的感应信号的传输对象，即控制该电力信号应传递至该能量采集单元30或该电力参数单元50。

该能量采集单元30具有输入端及输出端，该输入端连接该信号切换单元20，该输出端连接该能量储存单元40，其中，该能量采集单元30可为一充电电路，当从该比流器10输出的电力信号通过该信号切换单元20传送至该能量采集单元30时，该能量采集单元30将该电力信号进行转换为储备电力而传递至该能量储存单元40，将储备电力储存在该能量储存单元40中，以作为本实用新型交流电力参数测量装置的工作电源。该能量储存单元40可为一充电电池或一电容。

该电力参数转换单元50连接该信号切换单元20，当从该比流器10输出的电力信号通过该信号切换单元20传送至该电力参数转换单元50时，将输入的电力信号测量出来后，交由无线通信单元60依据该比流器10的转换倍率反算出通过该电力系统缆线100上的实际电压或实际电流，得到所需的电力参数。在本实施例中，该电力参数转换单元50包含一电流信号测量IC，可将比流器10输出的模拟电力信号转换为一数字信号，再将该数字信号提供给无线通信单元60。

该无线通信单元60连接该信号切换单元20及该电力参数转换单元50，无线通信单元60内部具有执行运算的一处理器(CPU)，该无线通信单元60与一外部装置通信，可根据预先设定的周期输出一切换控制信号给该信号切换单元20，令该信号切换单元20根据该切换控制信号决定电力信号的传送对象，除此之外，该无线通信单元60以周期性的封包格式将电力参数对外传送至外部装置，供外部装置作为数据运算、分析、显示或控制的依据。该无线通信单元60可采用6GHz以下的频段传输信号，例如蓝牙、Z-Wave、ZígBee、Wi-Fi、LoRa、Sigfox、NB-IoT等协议。

本实用新型的交流电力参数测量装置依据其电路动作方式，操作于一测量模式及一储能模式。该测量模式及储能模式可两者交替运作，一般而言，本实用新型多数时间是运作于储能模式，仅需利用少数的时段运作于测量模式来检测电力参数，因此该能量储存单元40具有充足的电力提供本实用新型操作于测量模式，电路动作的详细说明如下。

测量模式：请参考图2所示，当该信号切换单元20切换连接至电力参数转换单元50，因此，该比流器10感应出来的电力信号可通过切换单元20传递至电力参数转换单元50。此时该能量采集单元30与信号切换单元20分离，该电力参数转换单元50可获得不受干扰的电力信号，转换出相对较为精确的信号供无线通信单元60计算出实际电力参数。因为能量采集单元30未接收电力信号，故不会对能量储存单元40进行储能，但本实用新型交流电力参数测量装置仍可由能量储存单元40储备的电力暂时供电以维持运作。

储能模式：请参考图3所示，当该信号切换单元20切换连接至能量采集单元30，因此，该比流器10感应出来的电力信号可通过切换单元20传递至能量采集单元30。令能量采集单元30能再次收集电力并储存于能量储存单元40，补充交流电力参数测量装置工作所需的电力。

其中，本实用新型的信号切换单元20可由以下数种架构实现：

请参考图4，该信号切换单元20连接于比流器10、电力参数转换单元50以及能量采集单元30之间，该比流器10具有一第一输出端11及一第二输出端12，该能量采集单元30具有一第一输入端31及第一第二输入端32。在第一实施例中，该信号切换单元20包含一信号整流电路21及一第一输入开关22。该信号整流电路21具有一第一输入端211、一第二输入端212、一第一输出端213以及一第二输出端214，其中该第一输入端211通过电力参数转换单元50连接至比流器10的第一输出端11，该第二输入端212连接至比流器10的第二输出端12，该第一、第二输出端213、214连接至能量采集单元30。该第一输入开关22连接在第一输入端211与第二输入端212之间。

当需要执行测量模式时，控制该第一输入开关22为关闭(closed)状态，而形成一旁路路径，使比流器10感应产生出来的电力信号进入电力参数转换单元50而不会流入信号整流电路21，该电力参数转换单元50可转换电力信号为数字信号，再由无线通信单元60根据该数字信号而计算出电力参数。当需要执行储能模式时，控制该第一输入开关22为开启(open)状态，由比流器10感应产生出来的电力信号将通过电力参数转换单元50而进入该信号整流电路21，该信号整流电路21将交流形式的电力信号整流成一直流信号，并输出给能量采集单元30，供能量采集单元30收集及转换。

另请参考图5所示，在第二实施例中，该信号切换单元20包含一信号整流电路21及一第一输出开关24。该信号整流电路21具有一第一输入端211、一第二输入端212、一第一输出端213以及一第二输出端214，其中该第一、第二输入端211、212分别连接至比流器10的第一输出端11及第二输出端12。该第一输出端213通过该电力参数转换单元50连接至能量采集单元30的第一输入端31，第二输出端214连接至能量采集单元30的第二输入端32。该第一输出开关24连接于能量采集单元30的第一输入端31及第二输入端32之间。

当需要执行测量模式时，控制该第一输出开关24为关闭(closed)状态，而形成一旁路路径，使比流器10感应产生出来的电力信号经过信号整流电路21再进入电力参数转换单元50，而不会进入能量采集单元30。该电力参数转换单元50可根据整流后的电力信号转换为数字信号，再由无线通信单元60计算出电力参数。当需要执行储能模式时，控制该第一输出开关24为开启(open)状态，由比流器10感应产生出来的电力信号经过整流后，将通过电力参数转换单元50而进入能量采集单元30，供能量采集单元30收集。

请参考图6所示，在第三实施例中，该信号切换单元20包含一信号整流电路21、一第一输入开关22以及一第二输入开关23。该信号整流电路21具有第一输入端211～第四输入端214。该第一输入开关22连接该比流器10的第一输出端11，并且在电力参数转换单元50的一第一输入端51及信号整流电路21的第一输入端211之间进行切换。该第二输入开关23连接该比流器10的第二输出端12，并且在电力参数转换单元50的一第二输入端52及信号整流电路21的第二输入端212之间进行切换。

当需要执行测量模式时，控制该第一输入开关22与第二输入开关23分别切换连接至电力参数转换单元50的第一输入端51及第二输入端52。由比流器10感应出来的电力信号进入电力参数转换单元50，该电力参数转换单元50可根据电力信号转换出一数字信号，再由无线通信单元60根据该数字信号计算换算出电力参数。当需要执行储能模式时，控制该第一输入开关22与第二输入开关23分别切换连接至信号整流电路21的第一输入端211及第二输入端212，电力信号通过进入该信号整流电路21，该信号整流电路21将交流形式的电力信号整流成一直流信号，并输出给能量采集单元30，供能量采集单元30收集及转换。

请参考图7所示，在第四实施例中，该信号切换单元20包含一信号整流电路21、一第一输出开关24以及一第二输出开关25。该信号整流电路21具有第一输入端211～第四输入端214，其中该第一输入端211与第二输入端212分别连接至比流器10的第一输出端11及第二输出端12。该第一输出开关24连接该信号整流电路21的第一输出端213，并且在电力参数转换单元50的第一输入端51及能量采集单元30的第一输入端31之间进行切换。该第二输出开关25连接该信号整流电路21的第二输出端214，并且在电力参数转换单元50的第二输入端52及能量采集单元30的第二输入端32之间进行切换。

当需要执行测量模式时，控制该第一输出开关24与第二输出开关25分别切换连接至电力参数转换单元50的第一输入端51及第二输入端52。由比流器10感应出来的电力信号经过信号整流电路21整流之后，进入电力参数转换单元50，该电力参数转换单元50可根据整流后的电力信号转换为数字信号，再由无线通信单元计算出电力参数。当需要执行储能模式时，控制该第一输出开关24与第二输出开关25分别切换连接至能量采集单元30的第一输入端31及第二输入端32，整流后的电力信号输出至能量采集单元30，供能量采集单元30收集及转换。

在前述图4～图7各实施例中，该第一输入开关22、第二输入开关23、第一输出开关24以及第二输出开关25等，可利用继电器、晶体管、光耦合器或磁耦合器等机械式或电子式开关元件实施；在该信号整流电路21中，可包含二极管、桥式整流器等机械式或电子式整流元件或操作放大器等偏压元件。

本实用新型利用单一比流器运作于测量模式或储能模式，即可达到能量采集及电力参数测量的双重目的，不仅可以减少比流器的使用数量、降低成本及布线难度，也可以长期监测电力系统而获得所需的电力参数。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种交流电力参数测量装置，其特征在于，该交流电力参数测量装置包含一比流器、一信号切换单元、一能量采集单元、一能量储存单元、一电力参数转换单元以及一无线通信单元，其中：

该比流器用于耦合一电力系统缆线，感应该电力系统缆线以产生一电力信号；

该信号切换单元连接于该比流器，用于切换控制该电力信号传送至该能量采集单元或该能量储存单元；

该能量采集单元连接该信号切换单元，当该信号切换单元控制该电力信号输出至能量采集单元，该能量采集单元将该电力信号转换为一储备电力；

该能量储存单元连接该能量采集单元并储存该储备电力，该储备电力作为交流电力参数测量装置所需的工作电力；

该电力参数转换单元连接该信号切换单元，当该信号切换单元控制该电力信号输出至电力参数转换单元，该电力参数转换单元转换该电力信号为一数字信号；

该无线通信单元连接该信号切换单元以及该电力参数转换单元，该无线通信单元根据该数字信号计算出一电力参数，传输一切换控制信号至该信号切换单元，使该信号切换单元控制该电力信号传送至能量采集单元或电力参数转换单元，并传送该电力参数至一外部装置。

2.如权利要求1所述的交流电力参数测量装置，其特征在于：

该比流器具有一第一输出端及一第二输出端；

该能量采集单元具有一第一输入端及一第二输入端；

该信号切换单元包含：

一信号整流电路，具有：

一第一输入端，经过该电力参数转换单元连接至该比流器的第一输出端；

一第二输入端，连接至该比流器的第二输出端；以及

一第一输出端及一第二输出端，分别连接至该能量采集单元的该第一输入端及该第二输入端；

一第一输入开关，连接在该信号整流电路的该第一输入端与该第二输入端之间。

3.如权利要求1所述的交流电力参数测量装置，其特征在于：

该比流器具有一第一输出端及一第二输出端；

该能量采集单元具有一第一输入端及一第二输入端；

该信号切换单元包含：

一信号整流电路，具有：

一第一输入端以及一第二输入端，分别连接至该比流器的第一输出端及第二输出端；

一第一输出端，经过该电力参数转换单元连接至该能量采集单元的第一输入端；

一第二输出端，连接至该能量采集单元的该第二输入端；

一第一输出开关，连接在该能量采集单元的该第一输入端与该第二输入端之间。

4.如权利要求1所述的交流电力参数测量装置，其特征在于：

该比流器具有一第一输出端及一第二输出端；

该能量采集单元具有一第一输入端及一第二输入端；

该电力参数转换单元具有一第一输入端及一第二输入端；

该信号切换单元包含：

一信号整流电路，具有：

一第一输入端以及一第二输入端；

一第一输出端及一第二输出端，分别连接至该能量采集单元的第一输入端及第二输入端；

一第一输入开关，其一端连接该比流器的第一输出端，另一端切换连接至该电力参数转换单元的第一输入端或该信号整流电路的第一输入端；

一第二输入开关，其一端连接该比流器的第二输出端，另一端切换连接至该电力参数转换单元的第二输入端或该信号整流电路的第二输入端。

5.如权利要求1所述的交流电力参数测量装置，其特征在于：

该比流器具有一第一输出端及一第二输出端；

该能量采集单元具有一第一输入端及一第二输入端；

该电力参数转换单元具有一第一输入端及一第二输入端；

该信号切换单元包含：

一信号整流电路，具有：

一第一输入端以及一第二输入端，分别连接至该比流器的第一输出端及第二输出端；

一第一输出端及一第二输出端；

一第一输出开关，其一端连接该信号整流电路的第一输出端，另一端切换连接至该电力参数转换单元的第一输入端或该能量采集单元的第一输入端；

一第二输出开关，其一端连接该信号整流电路的第二输出端，另一端切换连接至该电力参数转换单元的第二输入端或该能量采集单元的第二输入端。

6.如权利要求1至5项中任一项所述的交流电力参数测量装置，其特征在于，该比流器具有一转换倍率，该比流器转换通过该电力系统缆线上的一实际电压或一实际电流为该电力信号。

7.如权利要求6所述的交流电力参数测量装置，其特征在于，该电力参数转换单元包含用于转换该电力信号为该数字信号的一电流信号测量集成电路。

8.如权利要求7所述的交流电力参数测量装置，其特征在于，该能量采集单元为一充电电路。

9.如权利要求8所述的交流电力参数测量装置，其特征在于，该能量储存单元为一充电电池或一电容。

10.如权利要求6所述的交流电力参数测量装置，其特征在于，该无线通信单元具有一处理器，该处理器根据该比流器的转换倍率，换算该数字信号为电力参数。