CN209102822U - 一种非侵入式智能化量测系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种非侵入式智能化量测系统，包括数据采集模块、数据处理模块、显示器、存储器、按键模块和通信模块，该系统可实时采集被测线路端的电压信号和电流信号，并通过数据处理模块完成对采集到的信号的处理工作，处理后得到的电能参数与谐波数据均可以通过显示器在线显示，整个信号采集与处理过程时效性更强，且系统间及系统与服务器间通过通信模块以无线通信方式完成数据传输，信号传输效率得到提升。
Description
技术领域
本实用新型涉及电能质量检测技术领域，更具体的说是涉及一种非侵入式智能化量测系统。
背景技术
目前，随着经济的发展，无论是家庭还是公司，用电设备的不断增多，用电设备的增加给电力系统带来更加严峻的考验，为了保证用户端各个用电设备正常运行，对用户端用电设备的电能参数监测显得更为重要，不仅可以实时了解各用电设备的运行状态，还可以及时发现并处理设备故障，避免设备故障带来的安全问题。
但是，现有的电能参数量测系统存在实时性差、检测精度低、信号传输效率低等问题，使得现有的电能参数量测系统并未得到很好的推广应用。
因此，如何一种可实现在线检测、检测精度高且信号传输效率高的智能化量测系统是本领域技术人员亟需解决的问题。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型提供了一种可实现在线检测、检测精度高且信号传输效率高的智能化量测系统。
为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种非侵入式智能化量测系统，该系统包括：数据采集模块、数据处理模块、显示器、存储器、按键模块和通信模块；
所述数据采集模块与所述数据处理模块电连接，所述数据采集模块采集被测线路端的电流信号和电压信号，所述数据处理模块对所述电流信号和电压信号进行处理，得到相关电能参数和谐波数据；
所述数据处理模块分别与所述显示器、按键模块、存储器和通信模块连接，所述显示器将所述数据处理模块得到的电能参数和谐波数据进行显示，所述按键模块供用户输入操作指令，所述存储器存储所述电能参数和谐波数据，所述通信模块将所述电能参数和谐波数据发出。
本实用新型的有益效果是本实用新型提供的非侵入式智能化量测系统可实时采集被测线路端的电压信号和电流信号，并通过数据处理模块完成对采集到的信号的处理工作，处理后得到的电能参数与谐波数据均可以通过显示器在线显示，整个信号采集与处理过程时效性更强，且系统间及系统与服务器间通过通信模块以无线通信方式完成数据传输，信号传输效率得到提升。
进一步，所述数据采集模块包括电流互感器和电压互感器，所述电流互感器和电压互感器均与所述数据处理模块电连接，所述电流互感器采集被测线路上的电流信号，所述电压互感器采集被测线路上的电压信号。
采用上述进一步方案的有益效果是通过电压互感器和电流互感器采集被测线路端的电压及电流信号，在信号采集过程中不会对被测线路端自身的电气参数造成干扰，这种非侵入式的测量方式在不影响被测线路端正常运行的同时信号动态跟踪能力更强，更符合实时采样工作的需要。
进一步，所述数据处理模块包括信号调理单元、信号保持单元、谐波测量单元、电能检测单元和微处理器；
所述信号调理单元的输入端与所述数据采集模块连接，其输出端与所述信号保持单元连接，所述信号调理单元对所述电压信号和电流信号进行滤波降噪处理，所述信号保持单元分别对所述电流信号和电压信号同时进行采样保持；
所述信号保持单元分别与所述谐波测量单元和电能检测单元电连接，所述谐波测量单元分别对滤波降噪处理后的电流信号和电压信号中的谐波数据进行检测分析，所述电能检测单元根据滤波降噪处理后的电流信号和电压信号计算分析得到相关电能参数；
所述谐波测量单元和电能检测单元均与所述微处理器连接，所述微处理器对所述谐波数据及电能参数进行分析处理，所述微处理器还分别与所述显示器、按键模块、存储器和通信模块连接。
采用上述进一步方案的有益效果是信号调理单元既可以将电压及电流信号中不必要的高次谐波滤除，防止其对后续谐波测量造成影响，又避免了外界干扰使噪声降到最低；且为了保证系统的测量精度，必须保证对电压和电流信号同时采样，信号保持单元保证了电压信号和电流信号的同时采样。
进一步，所述电能检测单元为三相电能计量芯片，所述三相电能检测芯片的型号为ADE7758。
进一步，所述信号保持单元为采样保持器，所述采样保持器的型号为LF398。采样保持器LF398分两路对被测电压电流信号进行采样保持。
进一步，所述数据采集模块与所述数据处理模块之间还连接有隔离电路模块，所述隔离电路模块将与所述数据采集模块连接的被测线路端与所述数据处理模块隔离。
采用上述进一步方案的有益效果是隔离电路模块将被测线路端与系统数据处理部分进行电气隔离，这样最大程度上提高了系统的抗干扰能力，同时也保证了操作人员的安全。
进一步，所述电能参数包括有功功率、无功功率、功率因数和电能能耗。本系统涉及到根据采集到的电压和电流信号对被测线路端的多种电能参数进行分析计算，从而使用户获取到被测线路端更加完整的电能参数信息。
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的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1附图为本实用新型提供的一种非侵入式智能化量测系统的整体结构示意图。
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，本领域普通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，都属于本实用新型保护的范围。
本实用新型实施例公开了一种非侵入式智能化量测系统，该系统包括：数据采集模块1、数据处理模块3、显示器4、存储器6、按键模块5和通信模块7；
数据采集模块1与数据处理模块3电连接，数据采集模块1采集被测线路端的电流信号和电压信号，数据处理模块3对电流信号和电压信号进行处理，得到相关电能参数和谐波数据；
数据处理模块3分别与显示器4、按键模块5、存储器6和通信模块7连接，显示器4将数据处理模块3得到的电能参数和谐波数据进行显示，按键模块5供用户输入操作指令，存储器6存储电能参数和谐波数据，通信模块7将电能参数和谐波数据发出。
本实施例中数据采集模块3负责采集电压和电流信号，采样频率为8KHz。
在一个具体的实施例中，数据采集模块1包括电流互感器11和电压互感器12，电流互感器11和电压互感器12均与数据处理模块3电连接，电流互感器11采集被测线路上的电流信号，电压互感器12采集被测线路上的电压信息。
在一个具体的实施例中，数据处理模块3包括信号调理单元31、信号保持单元32、谐波测量单元33、电能检测单元34和微处理器35；
信号调理单元31的输入端与数据采集模块1连接，其输出端与信号保持单元32连接，信号调理单元31对电压信号和电流信号进行滤波降噪处理，信号保持单元32分别对电流信号和电压信号同时进行采样保持；
信号保持单元32分别与谐波测量单元33和电能检测单元34电连接，谐波测量单元33分别对滤波降噪处理后的电流信号和电压信号中的谐波数据进行检测分析，电能检测单元34根据滤波降噪处理后的电流信号和电压信号计算分析得到相关电能参数；
谐波测量单元33和电能检测单元34均与微处理器35连接，微处理器35对谐波数据及电能参数进行分析处理，微处理器35还分别与显示器4、按键模块5、存储器6和通信模块7连接。
本实施例中微处理器35选用型号为STM32F746的ARM芯片，处理速度最高可达220MHz。通信模块7采用外接式的GPRS或WIFI模块，同时也包含了RS485及RS232通用串口标准接口。存储器6采用SD卡外存储设备，便于用户直接插拔读取历史数据。谐波测量单元33运用FFT算法对电压信号和电流信号中的谐波成分进行测量分析。
本实施例中信号调理单元31主要由运算放大器组成的加法电路和RC滤波电路构成，保证了2000Hz以内的信号不失真通过，滤除了不必要的高次谐波，保证了信号处理精度。
在一个具体的实施例中，电能检测单元34为三相电能计量芯片，三相电能检测芯片的型号为ADE7758。ADE7758是一款高精度的三相电能计量芯片，带有两路脉冲输出功能和一个串行接口，可实现有功功率、无功功率以及电能能耗等电能参数的计算处理工作。
在一个具体的实施例中，信号保持单元32为采样保持器，采样保持器的型号为LF398。
在一些实施例中，数据采集模块1与数据处理模块3之间还连接有隔离电路模块2，隔离电路模块2将与数据采集模块1连接的被测线路端与数据处理模块3隔离。
具体地，电能参数包括有功功率、无功功率、功率因数和电能能耗等电能数据。
本实用新型提供的非侵入式智能化量测系统可实时采集被测线路端的电压信号和电流信号，并通过数据处理模块完成对采集到的信号的处理工作，处理后得到的电能参数与谐波数据均可以通过显示器在线显示，整个信号采集与处理过程时效性更强，且系统间及系统与服务器间通过通信模块以无线通信方式完成数据传输，信号传输效率得到提升。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (7)
1.一种非侵入式智能化量测系统，其特征在于，包括：数据采集模块(1)、数据处理模块(3)、显示器(4)、存储器(6)、按键模块(5)和通信模块(7)；
所述数据采集模块(1)与所述数据处理模块(3)电连接，所述数据采集模块(1)采集被测线路端的电流信号和电压信号，所述数据处理模块(3)对所述电流信号和电压信号进行处理，得到相关电能参数和谐波数据；
所述数据处理模块(3)分别与所述显示器(4)、按键模块(5)、存储器(6)和通信模块(7)连接，所述显示器(4)将所述数据处理模块(3)得到的电能参数和谐波数据进行显示，所述按键模块(5)供用户输入操作指令，所述存储器(6)存储所述电能参数和谐波数据，所述通信模块(7)将所述电能参数和谐波数据发出。
2.根据权利要求1所述的一种非侵入式智能化量测系统，其特征在于，所述数据采集模块(1)包括电流互感器(11)和电压互感器(12)，所述电流互感器(11)和电压互感器(12)均与所述数据处理模块(3)电连接，所述电流互感器(11)采集被测线路上的电流信号，所述电压互感器(12)采集被测线路上的电压信号。
3.根据权利要求1所述的一种非侵入式智能化量测系统，其特征在于，所述数据处理模块(3)包括信号调理单元(31)、信号保持单元(32)、谐波测量单元(33)、电能检测单元(34)和微处理器(35)；
所述信号调理单元(31)的输入端与所述数据采集模块(1)连接，其输出端与所述信号保持单元(32)连接，所述信号调理单元(31)对所述电压信号和电流信号进行滤波降噪处理，所述信号保持单元(32)分别对所述电流信号和电压信号同时进行采样保持；
所述信号保持单元(32)分别与所述谐波测量单元(33)和电能检测单元(34)电连接，所述谐波测量单元(33)分别对滤波降噪处理后的电流信号和电压信号中的谐波数据进行检测分析，所述电能检测单元(34)根据滤波降噪处理后的电流信号和电压信号计算分析得到相关电能参数；
所述谐波测量单元(33)和电能检测单元(34)均与所述微处理器(35)连接，所述微处理器(35)对所述谐波数据及电能参数进行分析处理，所述微处理器(35)还分别与所述显示器(4)、按键模块(5)、存储器(6)和通信模块(7)连接。
4.根据权利要求3所述的一种非侵入式智能化量测系统，其特征在于，所述电能检测单元(34)为三相电能计量芯片，所述三相电能计量芯片的型号为ADE7758。
5.根据权利要求3所述的一种非侵入式智能化量测系统，其特征在于，所述信号保持单元(32)为采样保持器，所述采样保持器的型号为LF398。
6.根据权利要求1所述的一种非侵入式智能化量测系统，其特征在于，所述数据采集模块(1)与所述数据处理模块(3)之间还连接有隔离电路模块(2)，所述隔离电路模块(2)将与所述数据采集模块(1)连接的被测线路端与所述数据处理模块(3)进行信号隔离。
7.根据权利要求1-6任一项所述的一种非侵入式智能化量测系统，其特征在于，所述电能参数包括有功功率、无功功率、功率因数和电能能耗值。
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| CN201821753653.7U CN209102822U (zh) | 2018-10-24 | 2018-10-24 | 一种非侵入式智能化量测系统 |
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|---|---|---|---|---|
| CN115524533A (zh) * | 2022-10-25 | 2022-12-27 | 南方电网数字电网研究院有限公司 | 电气量集成测量设备和方法 |
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