CN210442445U - 电信息采集单元 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种电信息采集单元，包括外壳，外壳上设有液晶显示屏和用于指示电信息采集单元工作状态的状态指示灯，外壳内设有主控板，主控板上设有主控制器、交流电压采集模块、交流电流采集模块、状态量/数字量采集模块、流量传感器、温度传感器、压力传感器、湿度传感器、故障录波器、数据存储模块和供电电源，交流电压采集模块、交流电流采集模块、状态量/数字量采集模块、流量传感器、温度传感器、压力传感器、湿度传感器、故障滤波器、数据存储模块和供电电源均与主控制器连接，主控制器还分别与液晶显示屏和状态指示灯连接。本实用新型能记录完整的信息、在出现故障时能及时提醒、能改善用电的能效管理。
Description
技术领域
本实用新型涉及信息采集设备领域，特别涉及一种电信息采集单元。
背景技术
随着经济社会迅猛发展，人们生产和生活中的电力需求持续增长，有限的电力资源和日益增长的电能需求成为一对难以调和的矛盾，而且有愈演愈烈之势。面对这些问题和挑战，国家电网公司针对电能营销环节提出了实现精益化、标准化和集约化的管理目标，而电能信息采集与监控系统作为一种面向市场发展和营销购售环节需进行统一管理的电能信息综合管理系统，已成为实现电能营销管理目标的基础。用户用电信息采集系统是通过对配电变压器和终端用户的用电数据的采集和分析，实现用电监控、推行阶梯定价、负荷管理、线损分析，最终达到自动抄表、错峰用电、用电检查(防窃电)、负荷预测和节约用电成本等目的。建立全面的用户用电信息采集系统需要建设系统主站、传输信道、采集设备以及电子式电能表(即智能电表)。目前国网公司用电信息采集覆盖率为4.5％。传统用户用电信息采集系统对信息记录不完整、在出现故障时不能及时提醒、用电的能效管理较差。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种能记录完整的信息、在出现故障时能及时提醒、能改善用电的能效管理的电信息采集单元。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种电信息采集单元，包括外壳，所述外壳上设有液晶显示屏和用于指示所述电信息采集单元工作状态的状态指示灯，所述外壳内设有主控板，所述主控板上设有主控制器、交流电压采集模块、交流电流采集模块、状态量/数字量采集模块、流量传感器、温度传感器、压力传感器、湿度传感器、故障录波器、数据存储模块和供电电源，所述交流电压采集模块与所述主控制器连接、用于采集交流电压信号，所述交流电流采集模块与所述主控制器连接、用于采集交流电流信号，所述状态量/数字量采集模块与所述主控制器连接、用于采集状态量或数字量信息，所述流量传感器与所述主控制器连接、用于检测流量信号，所述温度传感器与所述主控制器连接、用于检测温度信号，所述压力传感器与所述主控制器连接、用于测量压力信号，所述湿度传感器与主控制器连接、用于检测湿度信号，所述故障滤波器与所述主控制器连接、用于当故障发生时记录保存电压、电流原始数据波形，所述数据存储模块与所述主控制器连接、用于存储曲线数据、日冻结数据、月冻结数据、事件记录和故障录波文件，所述供电电源与所述主控制器连接、用于供电，所述供电电源采用交流单相或三相供电结构，所述三相供电结构包括三相三线供电电路和三相四线供电电路，所述主控制器还分别与所述液晶显示屏和状态指示灯连接。
在本实用新型所述的电信息采集单元中，所述主控板上还设有报警模块，所述报警模块与所述主控制器连接、用于发出报警信号。
在本实用新型所述的电信息采集单元中，所述主控板上还设有脉冲输出端口，所述脉冲输出端口与所述主控制器连接、用于输出正脉冲或LED脉冲。
在本实用新型所述的电信息采集单元中，所述主控板上还设有按键，所述按键与所述主控制器连接。
在本实用新型所述的电信息采集单元中，所述主控板上还设有控制输出端口，所述控制输出端口与所述主控制器连接。
在本实用新型所述的电信息采集单元中，所述主控板上还设有遥控输出端口，所述遥控输出端口与所述主控制器连接。
在本实用新型所述的电信息采集单元中，所述外壳上设有接线端子，所述接线端子包括强电端子和弱电端子，所述强电端子和弱电端子分开排列。
在本实用新型所述的电信息采集单元中，所述外壳采用PC+(8～12)％GF材料或绝缘材料制作而成。
在本实用新型所述的电信息采集单元中，所述主控制器通过有线方式或4G无线方式与所述主站系统连接，所述主控制器通过以太网与所述数据集中器连接。
在本实用新型所述的电信息采集单元中，所述有线方式为无极性RS485接口、光纤或以太网接口。
实施本实用新型的电信息采集单元，具有以下有益效果：由于设有外壳，外壳内设有主控板，主控板上设有主控制器、交流电压采集模块、交流电流采集模块、状态量/数字量采集模块、流量传感器、温度传感器、压力传感器、湿度传感器、故障录波器、数据存储模块和供电电源，通过数据存储模块可以记完整的信息，通过状态指示灯可以及时提醒工作状态，通过设置故障录波器，当故障发生时记录保存电压、电流原始数据波形，因此本实用新型能记录完整的信息、在出现故障时能及时提醒、能改善用电的能效管理。
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为本实用新型电信息采集单元一个实施例中的结构示意图。
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。
在本实用新型电信息采集单元实施例中，该电信息采集单元的结构示意图如图1所示。图1中，该电信息采集单元包括外壳(图中未示出)，该外壳在外物撞击造成变形时应不影响其正常工作。该外壳可以采用PC+(8～12)％GF材料或绝缘材料制作而成，非金属外壳符合GB/T 5169.11的阻燃要求。该外壳的防护性能符合GB 4208规定的要求，室外采用IP51级，室内允许采用IP50级。值得一提的是，本实施例中，对正常运行条件下外壳可能受到腐蚀或能生锈的金属部分，设有防锈、防腐的涂层或镀层。
外壳上设有液晶显示屏1和状态指示灯2，状态指示灯2用于指示该电信息采集单元的工作状态，具体就是指示电信息采集单元上电、通信、抄收等工作状态，状态指示灯2通过发出不同颜色的光以表示不同的工作状态。对于液晶显示屏1和状态指示灯2，显示色为黑色，背景色为灰色，背光灯白色。液晶显示屏1具有高对比度、宽视角。液晶显示屏1选用宽温度工作范围液晶：在-25℃～70℃内能正常显示，在-40℃～80℃不损坏。液晶显示指示功能为选配，根据具体类型的终端做具体规定。
本实施例中，外壳内设有主控板3，主控板3上设有主控制器301、交流电压采集模块302、交流电流采集模块303、状态量/数字量采集模块304、流量传感器305、温度传感器306、压力传感器307、湿度传感器308、故障录波器309、数据存储模块310和供电电源311，其中，交流电压采集模块302与主控制器301连接、用于采集交流电压信号，本实施例中，根据实际需求计入需要交流采样的电压模拟量，电压输入回路功率消耗≤0.5VA(单相)。交流电流采集模块303与主控制器301连接、用于采集交流电流信号，根据实际需求接入需要交流采样的电流模拟量，该电信息采集单元能承受200％In连续过载，耐受20倍额定电流过载5s不损坏，电流输入回路功率消耗≤0.25VA(单相)。交流电压信号和交流电流信号都属于交流采样模拟量输入信号。该电信息采集单元可按使用要求选配电压、电流等交流模拟量采集功能，测量电压、电流、功率、功率因数、谐波等。交流模拟量采集要求应符合GB/T17215.321—2008中0.5级交流电测量设备要求。
状态量/数字量采集模块304与主控制器301连接、用于采集状态量或数字量信息，状态量/数字量采集模块304为不带电的开/合切换触点。每路状态量在稳定的额定电压输入时，其功耗≤0.2W。该电信息采集单元实时采集状态量/数字量信息，发生变位时应产生变位事件，并在最近一次信息集中与交互终端查询时向其发送该变位信号。
流量传感器305与主控制器301连接、用于检测现场的流量信号，温度传感器306与主控制器301连接、用于检测现场的温度信号，压力传感器307与主控制器301连接、用于测量现场的压力信号，湿度传感器308与主控制器301连接、用于检测现场的湿度信号，也就是直流模拟量采集现场的流量信号、温度信号、压力信号和湿度信号等数据，输入阻抗满足工业传感模拟量标准，输入信号为直流模拟量电流型。该电信息采集单元应按设定的时间间隔对一些非电气量(如：温度、压力、流量等)输出的直流模拟量进行数据采集。直流模拟量测量准确度要求在±1％范围内。
故障滤波器309与主控制器301连接、用于当故障发生时记录保存电压、电流原始数据波形，该故障滤波器309可配置不少于20种故障类型启动故障录波，当故障发生时记录7个通道原始记录，记录电压、电流原始数据波形，故障录波的分辨率不低于0.1ms，可连续记录保存故障前后20个周波数据。
本实施例中，数据存储模块310与主控制器301连接、用于存储曲线数据、日冻结数据、月冻结数据、事件记录和故障录波文件。其中，曲线数据的数据采集间隔时间可设置，默认间隔为5min(最短间隔至少为1min)，默认保存最近30d的数据，采样数据项如下：1)正反向有功、无功，需量；2)A、B、C各相电流、电压；3)A、B、C各相及总有功功率、无功功率、功率因数；4)非电气量数据；5)基波功率、总谐波功率；6)电压、电流的总、分次谐波(2-50次)含有率；7)频率；8)电压偏差；电压、电流波形畸变率；9)电压、电流不平衡度。
对于日冻结数据来讲，日冻结时间可设置，默认每日24点冻结，默认保存最近2个月数据，采样数据项如下：1)总有功电量；2)总无功电量；3)非电气量数据；4)最大需量；5)A、B、C相电压越下限、越上限累计时间。
对于月冻结数据来讲，月冻结时间可设置，默认每月月末24点冻结，默认保存最近36个月数据，采样数据项如下：1)总有功电量；2)总无功电量；3)非电气量数据；4)A、B、C相电压越下限、越上限累计时间；5)最大需量及其发生时间。
对于事件记录存储来讲，该电信息采集单元可以保存最近100条事件记录。对于故障录波记录存储来讲，该电信息采集单元可以保存不少于20种故障类型故障录波文件，故障录波时间为故障点前后20个周波时间。
本实施例中，供电电源311与主控制器301连接、用于供电，供电电源311采用交流单相或三相供电结构，三相供电结构包括三相三线供电电路和三相四线供电电路。采用三相供电结构时，供电电源311出现断相故障，即三相三线供电时断一相电压，三相四线供电时断两相电压的条件下，供电电源311能维持终端正常工作和通信。本实施例中，在在非通信状态下，采用单相供电的电信息采集单元，有功功耗应不大于2W，视在功耗应不大于5VA；采用三相供电的电信息采集单元，每相有功功耗应不大于2W，视在功耗不大于5VA。电流输入回路功率消耗≤0.25VA(单相)；电压输入回路功率消耗≤0.5VA(单相)。供电电源31中断后，应有数据和时钟保持措施，保持时间不少于十二个月。供电电源311恢复时，保存数据不丢失，内部时钟正常运行。因此该电信息采集单元具有失电数据和时钟保持功能。
本实施例中，供电电源311由非有效接地系统或中性点不接地系统的三相四线配电网供电时，在接地故障及相对地产生10％过电压的情况下，没有接地的两相对地电压将会达到1.9倍的标称电压；在此情况下，该电信息采集单元不会出现损坏。供电恢复正常后，该电信息采集单元正常工作，保存数据无改变。因此该电信息采集单元具有抗接地故障能力。
上述主控制器301还分别与液晶显示屏1和状态指示灯2连接。
本实用新型通过数据存储模块310可以记完整的信息，通过状态指示灯2可以及时提醒工作状态，通过设置故障录波器309，当故障发生时记录保存电压、电流原始数据波形，因此本实用新型能记录完整的信息、在出现故障时能及时提醒、能改善用电的能效管理。
本实施例中，该主控板3上还设有报警模块312，报警模块312与主控制器301连接、用于发出报警信号。事件及报警功能可以配置，事件包括：复位、清零指定数据、软件版本变更、参数变更、校时、状态量变位、遥控跳闸、停/上电、总功率因数越限、电压偏差越限、电压回路异常、电流回路异常、电压越限、电流越限、电压不平衡度越限、电流不平衡度越限、谐波电压畸变率越限、谐波电流畸变率越限、闪变越限、非电气量越限等。
本实施例中，主控板3上还设有脉冲输出端口313，脉冲输出端口313与主控制器301连接、用于输出正脉冲或LED脉冲，该电信息采集单元可选配与其电量成正比的电脉冲或LED脉冲测试端口(有功、无功)。
本实施例中，该主控板3上还设有按键314，按键314与主控制器301连接，通过按键314可以配置信息。
本实施例中，该主控板3上还设有控制输出端口315，控制输出端口315与主控制器301连接。
本实施例中，该主控板3上还设有遥控输出端口316，遥控输出端口316与主控制器301连接。该电信息采集单元可选配遥调信号输出，调节监测对象。
本实施例中，外壳上设有接线端子(图中未示出)，接线端子包括强电端子和弱电端子，强电端子和弱电端子分开排列，具备有效的绝缘隔离。电压出线端子的结构与截面为1.5～2.5mm2的引出线配合，其它弱电出线端子的结构与截面为0.5～1.5mm2的引出线配合。端子排的阻燃性能符合GB/T 5169.11的阻燃要求。在端子盖内侧刻印接线端子、辅助接线端子等接线图，接线图清晰、永久不脱落。当该电信息采集单元需要接地使，接地端子能与4mm2导线良好配合接触。
在额定工作条件下，电路和绝缘体的温度不会达到可能影响终端正常工作的温度。具有交流采样的电信息采集单元每一电流线路通以额定最大电流，每一电压线路(以及那些通电周期比其热时间常数长的辅助电压线路)加载1.15倍参比电压，外表面的温升在环境温度为40℃时不超过25K。
本实施例中，主控制器301通过有线方式或4G无线方式与主站系统连接，主控制器301通过以太网与数据集中器连接。其中，有线方式为无极性RS485接口、光纤或以太网接口。光纤信道数据传输误码率不大于10-9，其他信道的数据传输误码率也符合相关标准要求。
该电信息采集单元可以接收主站系统或本地端口的时钟召测和对时命令。在-25℃～+60℃温度范围内，时钟准确度不大于±1s/d；在参比温度(23℃)下，时钟准确度不大于±0.5s/d。该电信息采集单元可通过主站系统设置和查询配置参数、限值参数、通信参数等，可查询电信息采集单元的硬件版本号和软件版本号。
该电信息采集单元与主站系统进行通信符合《GB/T 19582-2008 Modbus协议》技术规范的通信协议，接收并响应主站系统的命令，向主站系统传送数据。该电信息采集单元设有本地维护接口(图中未示出)，该本地维护接口与主控制器301连接，通过本地维护接口可以设置电信息采集单元的参数、升级软件等。该电信息采集单元具有自测试、自诊断、自恢复功能，当电信息采集单元的部件工作异常时，会进行相应的记录。该电信息采集单元接收到下发的初始化命令后，对硬件、参数区和数据区进行初始化，参数区置为缺省值，数据区清零或清除。命令执行时，电信息采集单元可以保证初始化事件记录不被清除。利用该电信息采集单元采集的数据，通过嵌入能效模型，可以计算出被监测设备或者系统的用能转换效率。
总之，本实施例中，通过数据存储模块310可以记完整的信息，通过状态指示灯2可以及时提醒工作状态，通过设置故障录波器309，当故障发生时记录保存电压、电流原始数据波形，因此本实用新型能记录完整的信息、在出现故障时能及时提醒、能改善用电的能效管理。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、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)
1.一种电信息采集单元，其特征在于，包括外壳，所述外壳上设有液晶显示屏和用于指示所述电信息采集单元工作状态的状态指示灯，所述外壳内设有主控板，所述主控板上设有主控制器、交流电压采集模块、交流电流采集模块、状态量/数字量采集模块、流量传感器、温度传感器、压力传感器、湿度传感器、故障录波器、数据存储模块和供电电源，所述交流电压采集模块与所述主控制器连接、用于采集交流电压信号，所述交流电流采集模块与所述主控制器连接、用于采集交流电流信号，所述状态量/数字量采集模块与所述主控制器连接、用于采集状态量或数字量信息，所述流量传感器与所述主控制器连接、用于检测流量信号，所述温度传感器与所述主控制器连接、用于检测温度信号，所述压力传感器与所述主控制器连接、用于测量压力信号，所述湿度传感器与主控制器连接、用于检测湿度信号，故障滤波器与所述主控制器连接、用于当故障发生时记录保存电压、电流原始数据波形，所述数据存储模块与所述主控制器连接、用于存储曲线数据、日冻结数据、月冻结数据、事件记录和故障录波文件，所述供电电源与所述主控制器连接、用于供电，所述供电电源采用交流单相或三相供电结构，所述三相供电结构包括三相三线供电电路和三相四线供电电路，所述主控制器还分别与所述液晶显示屏和状态指示灯连接。
2.根据权利要求1所述的电信息采集单元，其特征在于，所述主控板上还设有报警模块，所述报警模块与所述主控制器连接、用于发出报警信号。
3.根据权利要求2所述的电信息采集单元，其特征在于，所述主控板上还设有脉冲输出端口，所述脉冲输出端口与所述主控制器连接、用于输出正脉冲或LED脉冲。
4.根据权利要求3所述的电信息采集单元，其特征在于，所述主控板上还设有按键，所述按键与所述主控制器连接。
5.根据权利要求4所述的电信息采集单元，其特征在于，所述主控板上还设有控制输出端口，所述控制输出端口与所述主控制器连接。
6.根据权利要求1至5任意一项所述的电信息采集单元，其特征在于，所述主控板上还设有遥控输出端口，所述遥控输出端口与所述主控制器连接。
7.根据权利要求1至5任意一项所述的电信息采集单元，其特征在于，所述外壳上设有接线端子，所述接线端子包括强电端子和弱电端子，所述强电端子和弱电端子分开排列。
8.根据权利要求7所述的电信息采集单元，其特征在于，所述外壳采用PC+(8～12)％GF材料或绝缘材料制作而成。
9.根据权利要求7所述的电信息采集单元，其特征在于，所述主控制器通过有线方式或4G无线方式与主站系统连接，所述主控制器通过以太网与数据集中器连接。
10.根据权利要求9所述的电信息采集单元，其特征在于，所述有线方式为无极性RS485接口、光纤或以太网接口。
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2018
- 2018-11-13 CN CN201821867997.0U patent/CN210442445U/zh active Active
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
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Denomination of utility model: Electrical information acquisition unit Effective date of registration: 20210112 Granted publication date: 20200501 Pledgee: Daxin sub branch of Bank of Guangzhou Co.,Ltd. Pledgor: GUANGZHOU NIKEY ELECTRIC TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2021440000008 |
|
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PP01 | Preservation of patent right |
Effective date of registration: 20240123 Granted publication date: 20200501 |
|
| PP01 | Preservation of patent right |