CN207541180U - 一种电能在线监测中继 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电能在线监测中继，包括：顶层板、底层板；顶层板包括LED模块、红外通信模块、储能模块、测温模块、EEPROM模块、电流信号滤波模块、电压信号滤波模块、电能监测芯片、单片机、DCDC电源转换模块；底层板包括电力线载波通信单元、电压互感器、电流互感器、ACDC电源转换模块。有益效果包括：电能监测芯片可实现各相电流有效值、各相电压有效值、频率、有功功率、无功功率的测量，测温模块可测量A、B、C三相支线电缆上的入户电缆的温度，功能强大，使用方便，成本较低，可适用于大型的电能监测；电能在线监测中继采用顶层板、底层板二层PCB板组合而成，组装方便、灵活，结构紧凑、尺寸小、使用便利。

Description

一种电能在线监测中继

技术领域

本实用新型涉及电能监测技术领域，尤其是涉及一种电能在线监测中继。

背景技术

电能监测涉及到各相干线电流、电压、有功功率、无功功率、频率监测，以及用户入户电流、电压、有功功率、无功功率、频率、窃电信息监测等，需要监测的数据很多，监测的规模大，现有的电能监测中继使用不够方便，功能不够丰富，体积较大，成本较高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述技术不足，提出一种电能在线监测中继，解决现有技术中的上述技术问题。

为达到上述技术目的，本实用新型的技术方案提供一种电能在线监测中继，包括：顶层板、底层板；顶层板包括LED模块、红外通信模块、储能模块、测温模块、EEPROM模块、电流信号滤波模块、电压信号滤波模块、电能监测芯片、单片机、DCDC电源转换模块；底层板包括电力线载波通信单元、电压互感器、电流互感器、ACDC电源转换模块；顶层板包括排针P3、排针P4，底层板包括排针P20、排针P21；LED模块和单片机连接，红外通信模块和单片机连接，储能模块和DCDC电源转换模块、单片机连接，测温模块和单片机连接，EEPROM模块和单片机连接；电流信号滤波模块的输入端连接排针P3的第8针脚、第9针脚、第10针脚、第11针脚、第12针脚、第13针脚、第14针脚、第15针脚，电流信号滤波模块的输出端连接电能监测芯片的引脚；电压信号滤波模块的输入端连接排针P3的第1针脚、第2针脚、第3针脚、第4针脚、第5针脚、第6针脚，电压信号滤波模块的输出端连接电能监测芯片的引脚；电能监测芯片连接单片机，DCDC电源转换模块连接排针P4的第4针脚，排针P4的第2针脚、第3针脚连接单片机，DCDC电源转换模块连接单片机、电能监测芯片并给单片机、电能监测芯片供电；电力线载波通信单元和排针P21的第2针脚、第3针脚连接，电压互感器和排针P20的第1针脚、第2针脚、第3针脚、第4针脚、第5针脚、第6针脚连接，电流互感器和排针P20的第8针脚、第9针脚、第10针脚、第11针脚、第12针脚、第13针脚、第14针脚、第15针脚连接，ACDC电源转换模块和排针P21的第4针脚连接；排针P3的第1-15针脚分别和排针P20的第1-15针脚对应连接，排针P4的第1-4针脚分别和排针P21的第1-4针脚对应连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果包括：电能监测芯片可实现各相电流有效值、各相电压有效值、频率、有功功率、无功功率的测量，电能在线监测中继可通过电力线载波通信获取终端的电能监测数据并将电能监测芯片测量的电能监测数据及终端的电能监测数据发送给网关，热敏电阻结合ADC接口电路可测量A、B、C三相支线电缆上的入户电缆的温度，当温度值、温度变化速率值超过预设值时进行报警；可使用手持PDA方便地与单片机进行红外通信实现电能在线监测中继的设置、升级、维护，功能强大，使用方便，成本较低，可适用于大型的电能监测；电能在线监测中继采用顶层板、底层板二层PCB板组合而成，二层PCB板使用排针连接，组装方便、灵活，结构紧凑、尺寸小、使用便利。

附图说明

图1是本实用新型提供的一种电能在线监测中继结构示意图；

图2是本实用新型提供的一种电能在线监测中继的控制图；

图3是LED模块电路图；

图4是红外通信模块电路图；

图5是储能模块电路图；

图6是EEPROM模块电路图；

图7是电流信号滤波模块电路图；

图8是电压信号滤波模块电路图；

图9是电能监测芯片电路图；

图10是单片机电路图；

图11是DCDC电源转换模块电路图；

图12是电力线载波通信单元电路图；

图13是电压互感器电路图；

图14是ACDC电源转换模块电路图。

附图中：1、顶层板，2、底层板，3、排针。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型提供了一种电能在线监测中继，包括：顶层板1、底层板2；顶层板1包括LED模块、红外通信模块、储能模块、测温模块、EEPROM模块、电流信号滤波模块、电压信号滤波模块、电能监测芯片、单片机、DCDC电源转换模块；底层板2包括电力线载波通信单元、电压互感器、电流互感器、ACDC电源转换模块；顶层板1包括排针P3、排针P4，底层板2包括排针P20、排针P21。

上述技术方案中，LED模块和单片机连接，红外通信模块和单片机连接，储能模块和DCDC电源转换模块、单片机连接，测温模块和单片机连接，EEPROM模块和单片机连接。

上述技术方案中，电流信号滤波模块的输入端连接排针P3的第8针脚、第9针脚、第10针脚、第11针脚、第12针脚、第13针脚、第14针脚、第15针脚，电流信号滤波模块的输出端连接电能监测芯片的引脚；电压信号滤波模块的输入端连接排针P3的第1针脚、第2针脚、第3针脚、第4针脚、第5针脚、第6针脚，电压信号滤波模块的输出端连接电能监测芯片的引脚；电能监测芯片连接单片机，DCDC电源转换模块连接排针P4的第4针脚，排针P4的第2针脚、第3针脚连接单片机，DCDC电源转换模块连接单片机、电能监测芯片并给单片机、电能监测芯片供电。

上述技术方案中，电力线载波通信单元和排针P21的第2针脚、第3针脚连接，电压互感器和排针P20的第1针脚、第2针脚、第3针脚、第4针脚、第5针脚、第6针脚连接，电流互感器和排针P20的第8针脚、第9针脚、第10针脚、第11针脚、第12针脚、第13针脚、第14针脚、第15针脚连接，ACDC电源转换模块和排针P21的第4针脚连接。

上述技术方案中，排针P3的第1-15针脚分别和排针P20的第1-15针脚对应连接，排针P4的第1-4针脚分别和排针P21的第1-4针脚对应连接。

上述技术方案中，电力线载波通信单元还连接电力线。

上述技术方案中，ACDC电源转换模块还连接电力线。

上述技术方案中，电能监测芯片采用RN8302芯片。

上述技术方案中，单片机采用STM32F103VCT6。

上述技术方案中，顶层板1、底层板2之间通过排针3连接，顶层板1、底层板2的内部模块与各自的排针连接，从而实现：单片机和EEPROM模块、测温模块、红外通信模块、LED模块、储能模块、DCDC电源转换模块、电力线载波通信单元、电能监测芯片电性连接，ACDC电源转换模块和DCDC电源转换模块、电力线载波通信单元电性连接，DCDC电源转换模块和电能监测芯片、储能模块电性连接，电能监测芯片和电流信号滤波模块、电压信号滤波模块电性连接，电流信号滤波模块和电流互感器电性连接，电压信号滤波模块和电压互感器电性连接。

上述技术方案中，电流互感器有4个，4个电流互感器分别用于将电力线A、B、C三相火线干线电流及中性线干线电流按照预设比例转换为小电流信号；电流信号滤波模块连接电流互感器，具体的，电流信号滤波模块包括4路电流信号滤波电路，每一电流互感器连接一路电流信号滤波电路。电流信号滤波模块的滤波电路均为低通滤波器，滤除电流互感器输出的小电流信号中的高频干扰。

上述技术方案中，电压互感器有3个，3个电压互感器分别用于将电力线A、B、C三相的相电压转换为小电压信号；电压信号滤波模块连接电压互感器，具体的，电压信号滤波模块包括3路电压信号滤波电路，每一电压互感器连接一路电压信号滤波电路。电压信号滤波模块的滤波电路均为低通滤波器，滤除电压互感器输出的小电压信号中的高频干扰。

上述技术方案中，单片机通过红外通信模块和手持PDA进行红外通信，可实现串户监测功能，避免电能计费对象错误，可利用手持PDA对单片机程序进行设置、升级或维护等。

上述技术方案中，一个电能在线监测中继可以连接12个下属的终端单元，电能在线监测中继装置还与网关连接，网关与云服务器通信。电力线载波通信单元通过UART串口与单片机电性连接，电力线载波通信单元将单片机发送的数据帧传递到电力线，并将从电力线上接收到的数据帧发送给单片机。电能在线监测中继在收到来自网关的电能监测数据查询指令后，通过电力线载波通信发送电能监测芯片采集到的电能监测数据给网关，并轮询下属的终端将终端采集到的电能数据转发给网关。

上述技术方案中，电能监测芯片及其外围电路在单片机的控制下实现各相电流有效值、各相电压有效值、频率、有功功率、无功功率的测量。

上述技术方案中，测温模块包括12个热敏电阻、12路ADC接口电路，一个热敏电阻连接一路ADC接口电路，ADC接口电路连接单片机，ADC接口电路用于将热敏电阻传感器的阻值变化转换为0～3.3v电压，并对其进行低通滤波，滤波后的数据传递给单片机。热敏电阻结合ADC接口电路可测量A、B、C三相支线电缆上的12路入户电缆的温度值、温度变化速率值，根据设定的温度报警限、温度变化速率报警限进行温度报警。

上述技术方案中，ACDC电源转换模块连接电力线并从火线取交流电转换为15V的直流电，ACDC电源转换模块为电力线载波通信单元和DCDC电源转换模块提供直流电，DCDC电源转换模块将15v直流转换为3.3v直流并为储能模块、电能监测芯片和单片机供电，储能模块连接单片机为单片机供电，储能电路采用超级电容储能，用于在单片机的外部供电掉电时完成数据的紧急存储，并在掉电期间维持时钟。

上述技术方案中，EEPROM模块(电可擦可编程只读存储器)电路用于参数(如地址、温度报警限等参数)、数据(电流、电压、频率等电能信息)的存储。

上述技术方案中，LED单元通过亮、灭、不同频率的闪烁表示电能在线监测中继的工作状态。

上述技术方案中，电能在线监测中继还可包括报警器、显示屏，报警器、显示屏和单片机电性连接，显示屏为触摸显示屏，可显示相关数据或发送相关指令给单片机。

上述技术方案中，电能在线监测中继还可包括GPS模块，GPS模块和单片机电性连接。GPS模块可提供给单片机UTC时间和位置信息。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果包括：电能监测芯片可实现各相电流有效值、各相电压有效值、频率、有功功率、无功功率的测量，电能在线监测中继可通过电力线载波通信获取终端的电能监测数据并将电能监测芯片测量的电能监测数据及终端的电能监测数据发送给网关，热敏电阻结合ADC接口电路可测量A、B、C三相支线电缆上的入户电缆的温度，当温度值、温度变化速率值超过预设值时进行报警；可使用手持PDA方便地与单片机进行红外通信实现电能在线监测中继的设置、升级、维护，功能强大，使用方便，成本较低，可适用于大型的电能监测；电能在线监测中继采用顶层板、底层板二层PCB板组合而成，二层PCB板使用排针连接，组装方便、灵活，结构紧凑、尺寸小、使用便利。

以上所述本实用新型的具体实施方式，并不构成对本实用新型保护范围的限定。任何根据本实用新型的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (5)

1.一种电能在线监测中继，其特征在于，包括：

顶层板、底层板；所述顶层板包括LED模块、红外通信模块、储能模块、测温模块、EEPROM模块、电流信号滤波模块、电压信号滤波模块、电能监测芯片、单片机、DCDC电源转换模块；所述底层板包括电力线载波通信单元、电压互感器、电流互感器、ACDC电源转换模块；所述顶层板包括排针P3、排针P4，所述底层板包括排针P20、排针P21；

所述LED模块和所述单片机连接，所述红外通信模块和所述单片机连接，所述储能模块和DCDC电源转换模块、单片机连接，所述测温模块和单片机连接，所述EEPROM模块和单片机连接；所述电流信号滤波模块的输入端连接排针P3的第8针脚、第9针脚、第10针脚、第11针脚、第12针脚、第13针脚、第14针脚、第15针脚，所述电流信号滤波模块的输出端连接电能监测芯片的引脚；所述电压信号滤波模块的输入端连接排针P3的第1针脚、第2针脚、第3针脚、第4针脚、第5针脚、第6针脚，所述电压信号滤波模块的输出端连接电能监测芯片的引脚；所述电能监测芯片连接单片机，DCDC电源转换模块连接排针P4的第4针脚，排针P4的第2针脚、第3针脚连接单片机，所述DCDC电源转换模块连接单片机、电能监测芯片并给单片机、电能监测芯片供电；

所述电力线载波通信单元和排针P21的第2针脚、第3针脚连接，所述电压互感器和排针P20的第1针脚、第2针脚、第3针脚、第4针脚、第5针脚、第6针脚连接，所述电流互感器和排针P20的第8针脚、第9针脚、第10针脚、第11针脚、第12针脚、第13针脚、第14针脚、第15针脚连接，所述ACDC电源转换模块和排针P21的第4针脚连接；

排针P3的第1-15针脚分别和排针P20的第1-15针脚对应连接，排针P4的第1-4针脚分别和排针P21的第1-4针脚对应连接。

2.如权利要求1所述的电能在线监测中继，其特征在于，所述电力线载波通信单元还连接电力线。

3.如权利要求1所述的电能在线监测中继，其特征在于，所述ACDC电源转换模块还连接电力线。

4.如权利要求1所述的电能在线监测中继，其特征在于，所述电能监测芯片采用RN8302芯片。

5.如权利要求1所述的电能在线监测中继，其特征在于，所述单片机采用STM32F103VCT6。