CN210724324U - 电量计量和电能质量监测装置及系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种电量计量和电能质量监测装置及系统，信号调理模块根据台区内的低压侧三相电压电流信号或高压侧三相电压电流信号输出经调理的模拟信号，模数转换模块将模拟信号转换为数字信号，以使信号处理模块可根据数字信号得到线损电量数据和电能质量数据，并通过无线通信模块将线损电量数据和电能质量数据发送至服务器。基于此，相关测量人员可通过服务器及时地远程获取台区内电力系统的线损电量数据和电能质量数据，消除数据反馈延迟，提高数据的准确性。在获取线损电量数据同时，获取电能质量数据，以便于更为有效地管理电力系统。

Description

电量计量和电能质量监测装置及系统

技术领域

本实用新型涉及电力测试设备技术领域，特别是涉及一种电量计量和电能质量监测装置及系统。

背景技术

现代社会中，电能是一种最为广泛使用的能源。在电力系统中，主要通过变压器为终端用户进行供电。一般的，变压器的供电范围或区域简称台区。为有效地管理电力系统，往往是以台区为单位，获取各台区内的电力系统的相关运行参数。

传统的获取相关运行参数的方式主要是通过台区表，即专用电能表计量台区内的供电量与售电量之差，得到作为相关参数的线损电量。然而，传统的专用电能表需要测量人员手工抄录数据，导致数据反馈不够及时，降低对线损电量的判断准确率，不利于对电力系统运行的管理。

综上，传统的对电力系统的运行管理还存在上述缺陷。

实用新型内容

基于此，有必要针对传统的对电力系统的运行管理存在的缺陷，提供一种电量计量和电能质量监测装置。

一种电量计量和电能质量监测装置，包括信号调理模块、模数转换模块、信号处理模块和无线通信模块；

信号调理模块用于获取并调理台区内的低压侧三相电压电流信号或高压侧三相电压电流信号，输出经调理的模拟信号；

模数转换模块连接信号调理模块，用于将模拟信号转换为数字信号；

信号处理模块连接模数转换模块，用于对数字信号进行处理，得到线损电量数据和电能质量数据；

无线通信模块连接信号处理模块，用于将线损电量数据和电能质量数据上传至服务器。

上述电量计量和电能质量监测装置，信号调理模块根据台区内的低压侧三相电压电流信号或高压侧三相电压电流信号输出经调理的模拟信号，模数转换模块将模拟信号转换为数字信号，以使信号处理模块可根据数字信号得到线损电量数据和电能质量数据，并通过无线通信模块将线损电量数据和电能质量数据发送至服务器。基于此，相关测量人员可通过服务器及时地远程获取台区内电力系统的线损电量数据和电能质量数据，消除数据反馈延迟，提高数据的准确性。在获取线损电量数据同时，获取电能质量数据，以便于更为有效地管理电力系统。

在其中一个实施例中，还包括供电模块；

供电模块用于分别为信号调理模块、模数转换模块、信号处理模块和无线通信模块供电。

在其中一个实施例中，供电模块包括发电单元、电源转换单元和储能单元；

电源转换单元分别连接储能单元和发电单元，并用于根据储能单元的电能或发电单元的电能分别为信号调理模块、模数转换模块、信号处理模块和无线通信模块供电；

发电单元连接储能单元，用于为储能单元充电。

在其中一个实施例中，发电单元包括太阳能电池板。

在其中一个实施例中，储能单元包括蓄电池。

在其中一个实施例中，无线通信模块包括4G模块；

4G模块连接信号处理模块，用于将线损电量数据和电能质量数据上传至服务器。

在其中一个实施例中，模数转换模块包括AD转换芯片；

AD转换芯片连接信号调理模块，用于将模拟信号转换为数字信号。

在其中一个实施例中，还包括人机交互模块；

人机交互模块连接信号处理模块。

在其中一个实施例中，还包括存储模块；

存储模块连接信号处理模块。

一种电量计量和电能质量监测系统，包括服务器、上位机以及上述任一实施例的电量计量和电能质量监测装置；

服务器用于获取电量计量和电能质量监测装置上传的线损电量数据和电能质量数据，并用于将线损电量数据和电能质量数据发送至上位机。

上述电量计量和电能质量监测系统，信号调理模块根据台区内的低压侧三相电压电流信号或高压侧三相电压电流信号输出经调理的模拟信号，模数转换模块将模拟信号转换为数字信号，以使信号处理模块可根据数字信号得到线损电量数据和电能质量数据，并通过无线通信模块将线损电量数据和电能质量数据发送至服务器。基于此，相关测量人员可操作上位机，通过服务器及时地远程获取台区内电力系统的线损电量数据和电能质量数据，消除数据反馈延迟，提高数据的准确性。在获取线损电量数据同时，获取电能质量数据，以便于更为有效地管理电力系统。

附图说明

图1为一实施方式的电量计量和电能质量监测装置模块结构图；

图2为另一实施方式的电量计量和电能质量监测装置模块结构图；

图3为一实施方式的供电模块结构示意图；

图4为一实施方式的电量计量和电能质量监测系统模块结构图。

具体实施方式

为了更好地理解本实用新型的目的、技术方案以及技术效果，以下结合附图和实施例对本实用新型进行进一步的讲解说明。同时声明，以下所描述的实施例仅用于解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型实施例提供一种电量计量和电能质量监测装置。

图1为一实施方式的电量计量和电能质量监测装置模块结构图，如图1所示，一实施方式的电量计量和电能质量监测装置包括信号调理模块100、模数转换模块101、信号处理模块102和无线通信模块103；

信号调理模块100用于获取并调理台区内的低压侧三相电压电流信号或高压侧三相电压电流信号，输出经调理的模拟信号；

信号调理模块100可获取台区内的低压侧三相电压电流信号或高压侧三相电压电流信号，并对低压侧三相电压电流信号或高压侧三相电压电流信号进行信号调理。其中，信号调理模块100在用于低压侧时，直接测试低压侧的三相电压电流信号；信号调理模块100在用于高压侧时，测试的是高压侧电压互感器和电流互感器二次的三相电压电流信号。

在其中一个实施例中，信号调理模块100用于调理三相电压电流信号的幅值包括消抖、滤波、保护、电平转换、隔离或幅值调整等，包括信号调理电路或信号调理器。作为一个较优的实施方式，信号调理模块100选用可调整低压侧三相电压电流信号或高压侧三相电压电流信号幅值大小的同相放大电路，并可根据电压电流的幅值大小切换幅值调整的量程。

模数转换模块101连接信号调理模块100，用于将模拟信号转换为数字信号；

在其中一个实施例中，模数转换模块101包括AD转换芯片或模数转换电路。作为一个较优的实施方式，模数转换模块101选用16位高精度的AD转换芯片；AD转换芯片连接信号调理模块，用于将模拟信号转换为数字信号。

信号处理模块102连接模数转换模块101，用于对数字信号进行处理，得到线损电量数据和电能质量数据；

其中，信号处理模块102对模数转换模块101传输过来的数字信号进行计算处理，得到线损电量数据和电能质量数据。在其中一个实施例中，信号处理模块102包括ARM处理器或MCU。作为一个较优的实施方式，信号处理模块102选用意法半导体STM32系列的MCU，通过接口定义与预先烧录的计算程序，实现对模数转换模块101传输过来的数字信号进行计算处理，得到线损电量数据和电能质量数据。

在其中一个实施例中，电能质量数据包括电能质量参数、监测谐波参数、闪变参数、暂降暂升参数、三相不平衡参数和有功无功参数等。

无线通信模块103连接信号处理模块102，用于将线损电量数据和电能质量数据上传至服务器。

在其中一个实施例中，无线通信模块103用于与服务器无线数据交互，将信号处理模块102的线损电量数据和电能质量数据上传至服务器。同时，无线通信模块103还用于接收服务器下发的指令数据，对指令数据进行解调，并将解调后的指令数据传输至信号处理模块102。

在其中一个实施例中，无线通信模块103包括4G模块、GPRS模块或GPS模块。作为一个较优的实施方式，无线通信模块103包括4G模块；4G模块连接信号处理模块，用于将线损电量数据和电能质量数据上传至服务器。

在其中一个实施例中，图2为另一实施方式的电量计量和电能质量监测装置模块结构图，如图2所示，另一实施方式的电量计量和电能质量监测装置还包括人机交互模块200；

人机交互模块200连接信号处理模块102。

其中，信号处理模块102驱动人机交互模块200，相关测量人员可通过人机交互模块200与信号处理模块102实现人机交互，相关测量人员可通过人机交互模块200设置电量计量和电能质量监测装置的相关参数，包括电压电流变比、台区编号或台区热点等。人机交互模块200还可用于显示线损电量数据和电能质量数据。在其中一个实施例中，人机交互模块200包括液晶显示屏和按键，相关测量人员可通过按键设置电量计量和电能质量监测装置的相关参数，并通过液晶显示屏查看相关参数、线损电量数据以及电能质量数据等。在另一个实施方式中，人机交互模块200包括触摸显示屏。

在其中一个实施例中，如图2所示，另一实施方式的电量计量和电能质量监测装置还包括存储模块201；

存储模块201连接信号处理模块102。

其中，信号处理模块102驱动存储模块201，存储模块201用于存储线损电量数据以及电能质量数据，以及电量计量和电能质量监测装置的相关参数。在其中一个实施例中，存储模块201包括内部存储器和外部存储器。作为一个较优的实施方式，存储模块201选用外部存储器，以便于相关测量人员通过存储模块201获取存储数据。

在其中一个实施例中，如图2所示，另一实施方式的电量计量和电能质量监测装置还包括供电模块202；

供电模块202用于分别为信号调理模块100、模数转换模块101、信号处理模块102和无线通信模块供电103供电。

其中，供电模块202分别为电量计量和电能质量监测装置中的各模块单元供电，使得电量计量和电能质量监测装置无需消耗台区内电能，避免给台区内带来额外的电量消耗，保证线损电量的准确性。

在其中一个实施例中，图3为一实施方式的供电模块结构示意图，如图3所示，供电模块202包括发电单元300、电源转换单元301和储能单元302；

电源转换单元301分别连接储能单元302和发电单元300，并用于根据储能单元302的电能或发电单元300的电能分别为信号调理模块100、模数转换模块101、信号处理模块102和无线通信模块供电103；

其中，电源转换单元301获取储能单元302的电能或发电单元300的电能，对储能单元302的电能或发电单元300的电能进行转换，以转换后的电能形式分别为调理模块100、模数转换模块101、信号处理模块102和无线通信模块供电103供电。

在其中一个实施例中，在发电单元300和储能单元302均存在可转换的电能时，电源转换单元301优先根据发电单元300的电能为调理模块100、模数转换模块101、信号处理模块102和无线通信模块供电103供电。

在其中一个实施例中，电源转换单元301包括电源转换器或开关电源等。

发电单元300连接储能单元302，用于为储能单元302充电。

其中，发电单元300在发电时，除为电源转换单元301提供可转换的电能外，还为储能单元302充电。基于此，通过储能单元302，在发电单元300停止工作时，保证对信号调理模块100、模数转换模块101、信号处理模块102和无线通信模块供电103的正常供电。

在其中一个实施例中，发电单元300包括小型风力发电机或太阳能电池板。作为一个较优的实施方式，发电单元300包括太阳能电池板，通过太阳能电池板的发电，提高电量计量和电能质量监测装置的自持力。

在其中一个实施例中，储能单元301包括锂电池或蓄电池等。作为一个较优的实施方式，储能单元301包括蓄电池，以提供较为稳定的供电。

上述任一实施例的电量计量和电能质量监测装置，信号调理模块100根据台区内的低压侧三相电压电流信号或高压侧三相电压电流信号输出经调理的模拟信号，模数转换模块101将模拟信号转换为数字信号，以使信号处理模块102可根据数字信号得到线损电量数据和电能质量数据，并通过无线通信模块103将线损电量数据和电能质量数据发送至服务器。基于此，相关测量人员可通过服务器及时地远程获取台区内电力系统的线损电量数据和电能质量数据，消除数据反馈延迟，提高数据的准确性。在获取线损电量数据同时，获取电能质量数据，以便于更为有效地管理电力系统。

本实用新型实施例还提供一种电量计量和电能质量监测系统。

图4为一实施方式的电量计量和电能质量监测系统模块结构图，如图4所示，一实施方式的电量计量和电能质量监测系统包括服务器1000、上位机1001以及上述任一实施例的电量计量和电能质量监测装置1002；

服务器1000用于获取电量计量和电能质量监测装置1002的线损电量数据和电能质量数据，并用于将线损电量数据和电能质量数据发送至上位机1001。

其中，如图4所示，服务器1000连接多个电量计量和电能质量监测装置1002，获取各电量计量和电能质量监测装置上传的线损电量数据和电能质量数据。

其中，如图4所示，相关测试人员使用上位机1001通过以太网访问服务器，导出线损电量数据和电能质量数据报表，以省略人工抄表的繁琐操作，提高数据管理效率。

上述电量计量和电能质量监测系统，信号调理模块100根据台区内的低压侧三相电压电流信号或高压侧三相电压电流信号输出经调理的模拟信号，模数转换模块101将模拟信号转换为数字信号，以使信号处理模块102可根据数字信号得到线损电量数据和电能质量数据，并通过无线通信模块103将线损电量数据和电能质量数据发送至服务器1000。基于此，相关测量人员可操作上位机1001，通过服务器1000及时地远程获取台区内电力系统的线损电量数据和电能质量数据，消除数据反馈延迟，提高数据的准确性。在获取线损电量数据同时，获取电能质量数据，以便于更为有效地管理电力系统。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种电量计量和电能质量监测装置，其特征在于，包括信号调理模块、模数转换模块、信号处理模块和无线通信模块；

所述信号调理模块用于获取并调理台区内的低压侧三相电压电流信号或高压侧三相电压电流信号，输出经调理的模拟信号；

所述模数转换模块连接所述信号调理模块，用于将所述模拟信号转换为数字信号；

所述信号处理模块连接所述模数转换模块，用于对所述数字信号进行处理，得到线损电量数据和电能质量数据；

所述无线通信模块连接所述信号处理模块，用于将所述线损电量数据和电能质量数据上传至服务器；无线通信模块还用于接收服务器下发的指令数据，对指令数据进行解调，并将解调后的指令数据传输至信号处理模块。

2.根据权利要求1所述的电量计量和电能质量监测装置，其特征在于，还包括供电模块；

所述供电模块用于分别为所述信号调理模块、模数转换模块、信号处理模块和无线通信模块供电。

3.根据权利要求2所述的电量计量和电能质量监测装置，其特征在于，所述供电模块包括发电单元、电源转换单元和储能单元；

所述电源转换单元分别连接所述储能单元和发电单元，并用于根据所述储能单元的电能或发电单元的电能分别为所述信号调理模块、模数转换模块、信号处理模块和无线通信模块供电；

所述发电单元连接所述储能单元，用于为所述储能单元充电。

4.根据权利要求3所述的电量计量和电能质量监测装置，其特征在于，所述发电单元包括太阳能电池板。

5.根据权利要求3所述的电量计量和电能质量监测装置，其特征在于，所述储能单元包括蓄电池。

6.根据权利要求1所述的电量计量和电能质量监测装置，其特征在于，所述无线通信模块包括4G模块；

所述4G模块连接所述信号处理模块，用于将所述线损电量数据和电能质量数据上传至服务器。

7.根据权利要求1所述的电量计量和电能质量监测装置，其特征在于，所述模数转换模块包括AD转换芯片；

所述AD转换芯片连接所述信号调理模块，用于将所述模拟信号转换为数字信号。

8.根据权利要求1至7任意一项所述的电量计量和电能质量监测装置，其特征在于，还包括人机交互模块；

所述人机交互模块连接所述信号处理模块。

9.根据权利要求1至7任意一项所述的电量计量和电能质量监测装置，其特征在于，还包括存储模块；

所述存储模块连接所述信号处理模块。

10.一种电量计量和电能质量监测系统，其特征在于，包括服务器、上位机以及如权利要求1至9任意一项所述的电量计量和电能质量监测装置；

所述服务器用于获取所述电量计量和电能质量监测装置上传的线损电量数据和电能质量数据，并用于将所述线损电量数据和电能质量数据发送至所述上位机。

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