CN212932824U - 一种基于物联网的计量装置状态评估系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于物联网的计量装置状态评估系统，包括信号采集处理模块、控制器模块、电源模块、通讯模块和上位机，信号采集处理模块包括电流互感器、信号调理单元和数模转换单元。整个硬件核心是控制器模块，控制外围数据采样，电流采样输入通道首先通过电流传感器采集原始信号，再经过信号调制单元过滤现场数据噪声；通过数模转换单元将模拟信号转换为数字信号传至控制器模块，控制器模块将数据通过通讯模块上传至上位机。本实用新型监测指标包括三相电流，三相电流突变，三相不平衡电流，能够保证计量装置运行状态更加整体化呈现，且检测准确度高。
Description
技术领域
本实用新型涉及电力系统技术领域，更具体的说是涉及一种基于物联网的计量装置状态评估系统。
背景技术
当前各类采集计量装置的现场故障较多，影响采集成功率、采集数据质量，并给使用人员带来了很大的现场维护压力；2017年起，台区线损、反窃电工作压力逐步提升，对计量的精准度要求提出了更高的要求，计量异常所产生的不良严重影响损害用户与供电企业的利益。现阶段，单靠现场校验的旧手段已无法保证电能质量，需要对电力相关的参数进行实时的检测，从而能够方便对设备进行正确的操作，定期进行维护，找出有故障的计量装置，实现电力公司的科学管理。
计量装置运行状态的好坏，主要是对能反映其运行状态的特征参量，进行不同层次的分析来表示状态的好坏。鉴于配件体现结构多样化，整个系统比较复杂，状态指标因素众多，因此要想确保对所有要素的整体分析是十分困难的。状态评估期间要加以考量和分析的因素体现多元化，状态数据的确定性也无法得到保证，在这种情况下，展开合理科学的状态特征量的选取，保证其运行状态能够更加整体化的进行呈现，进而构建全面的评估体系。
因此，如何构建一种能够体现计量装置运行状态整体化的评估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基于物联网的计量装置状态评估系统，能够保证计量装置运行状态更加整体化呈现，且检测准确度高。
为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种基于物联网的计量装置状态评估系统，包括：信号采集处理模块、控制器模块、通讯模块、电源模块和上位机，所述信号采集处理模块和所述通讯模块均与所述控制器模块连接，且所述控制器模块通过所述通讯模块和所述上位机连接，所述电源模块分别与所述信号采集处理模块和所述控制器模块连接；
所述信号采集处理模块用于采集三相电流；
所述控制器模块用于将电流信号通过所述通讯模块上传至所述上位机；
所述上位机对所述三相电流进行处理，判断是否存在三相电流突变和三相不平衡电流。
进一步，所述信号采集处理模块包括依次连接的电流互感器、信号调理单元和数模转换单元；所述数模转换单元与所述控制器模块连接；
所述电流互感器用于采集三相电流，并转换成二次侧小电流；
所述信号调理单元用于对电流进行滤波；
所述数模转换单元用于将模拟信号转换为数字信号。
进一步，所述电源模块包括电源适配器、第一DC/DC变换器单元、稳压器单元、第二DC/DC变换器单元和正向低压降稳压器单元，所述第一DC/DC变换器单元、所述稳压器单元和所述第二DC/DC变换器单元均与所述电源适配器连接，所述正向低压降稳压器单元与所述第二DC/DC变换器单元连接；所述第一DC/DC变换器单元、所述稳压器单元和所述第二DC/DC变换器单元均与所述数模转换单元连接，所述第一DC/DC变换器单元和所述稳压器单元均与所述信号调理单元连接，所述正向低压降稳压器单元与所述控制器模块连接；
所述电源适配器用于将采集的交流电转换为12V直流电压；
所述第一DC/DC变换器单元用于将所述12V直流电压转换为-12V直流电压；
所述稳压器单元用于将所述12V直流电压转换为稳定12V直流电压；
所述第二DC/DC变换器单元用于将所述12V直流电压转换为5V直流电压；
所述正向低压降稳压器单元用于将所述5V直流电压转换为1.8V直流电压。
进一步，所述第一DC/DC变换器单元包括MC34063芯片，所述稳压器单元包括XL6009芯片，所述第二DC/DC变换器单元包括XL4015芯片，所述正向低压降稳压器单元包括AMS1117芯片。
进一步，所述信号调理单元包括LM358运算放大器。
进一步，所述数模转换单元包括AD7656芯片。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本实用新型公开提供了一种基于物联网的计量装置状态评估系统，对计量装置状态特征量三相电流进行采集和处理，判断是否存在三相电流突变和三相不平衡电流，克服了传统在线监测及故障诊断方法的不足，精确度更高。
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基于物联网的计量装置状态评估系统原理框图。
图2附图为本实用新型提供的系统信号提取示意图。
图3附图为信号调理单元具体电路图。
图4附图为数模转换单元具体电路图。
图5附图为控制器模块具体电路图。
图6附图为第一DC/DC变换器单元具体电路图。
图7附图为稳压器单元具体电路图。
图8附图为第二DC/DC变换器单元具体电路图。
图9附图为正向低压降稳压器单元具体电路图。
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基于物联网的计量装置状态评估系统，如图1所示，监测指标包括：三相电流，三相电流突变，三相不平衡电流。包括：信号采集处理模块、控制器模块、通讯模块、电源模块和上位机。
具体的，如图2所示，三相电流信号用罗氏线圈从电表入户前段线路上提取。
信号采集处理模块包括依次连接的电流互感器、信号调理单元和数模转换单元；三相信号先经电流传感器将大电流转换为小电流，再通过信号调理电路放大滤波后，进入数模转换单元完成采样。其中，选取WBI1513C0电流互感器，电流输入为穿心式输入，适用于工频信号采样。
如图3所示，电流互感器二次侧输出小电流，为达到数模转换单元输入端口电压范围要求，选取第一个LM358运算放大器(图3左侧)构成信号放大电路。采集信号为工频信号，现场采集有高次谐波和采样噪声的混入，选取第二个LM358运算放大器(图3右侧)构成低通滤波电路，滤除现场数据噪声和高次谐波，其中放大电路放大倍数为10倍，低通滤波电路放大倍数为2倍，所以总信号放大倍数为20倍。因为实际信号有频率漂移现象，设定低通滤波电路截止频率为500Hz。
如图4所示，硬件监测数据采集分辨率要求高于12位精度，多通道采集需要并行采集，所以数模转换单元选取AD7656芯片。AD7656芯片内部集成6个16位快速低功耗250kpbsADC，6个真双极性高阻抗模拟输入，可串行或并行输出，工作电压4.5V～5.5V，元件具有低噪音跟踪保持放大器，操作输入频率达到8MHz。
硬件系统需要稳定的电压作为电源，电源模块包括电源适配器、第一DC/DC变换器单元、稳压器单元、第二DC/DC变换器单元和正向低压降稳压器单元，所用的装置经适配器取得12V直流电压，其他外围器件还需要12V、-12V、5V、1.8V直流电压。
如图6-9所示，第一DC/DC变换器单元选取MC34063芯片，将12V电压转换为-12V电压；稳压器单元选取XL6009芯片，将适配器输出电压变换为器件所需稳定12V直流电压；第二DC/DC变换器单元选取XL4015芯片，将适配器输出电压转换为5V直流供电电压；正向低压降稳压器单元选取AMS1117芯片，将5V电压降为1.8V直流电压。
本实用新型监测过程为：
整个硬件核心是控制器模块，控制着外围数据采样，电流采样输入通道首先通过电流传感器采集原始信号，再经过信号调制单元过滤现场数据噪声，通过数模转换单元将模拟信号转换为数字信号传至控制器模块，控制器将数据通过通讯模块上传至上位机，上位机利用现有算法将采集的三相电流信号与预存的信号进行计算比较，判断是否存在三相电流突变和三相不平衡电流。
本实用新型选取三相电流，三相电流突变，三相不平衡电流作为监测特征量，能够保证计量装置运行状态更加整体化呈现，且检测准确度高。
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 (6)
1.一种基于物联网的计量装置状态评估系统，其特征在于，包括：信号采集处理模块、控制器模块、通讯模块、电源模块和上位机，所述信号采集处理模块和所述通讯模块均与所述控制器模块连接，且所述控制器模块通过所述通讯模块和所述上位机连接，所述电源模块分别与所述信号采集处理模块和所述控制器模块连接；
所述信号采集处理模块用于采集三相电流；
所述控制器模块用于将电流信号通过所述通讯模块上传至所述上位机；
所述上位机对所述三相电流进行处理，判断是否存在三相电流突变和三相不平衡电流。
2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的计量装置状态评估系统，其特征在于，所述信号采集处理模块包括依次连接的电流互感器、信号调理单元和数模转换单元；所述数模转换单元与所述控制器模块连接；
所述电流互感器用于采集三相电流，并转换成二次侧小电流；
所述信号调理单元用于对电流进行滤波；
所述数模转换单元用于将模拟信号转换为数字信号。
3.根据权利要求2所述的一种基于物联网的计量装置状态评估系统，其特征在于，所述电源模块包括电源适配器、第一DC/DC变换器单元、稳压器单元、第二DC/DC变换器单元和正向低压降稳压器单元，所述第一DC/DC变换器单元、所述稳压器单元和所述第二DC/DC变换器单元均与所述电源适配器连接，所述正向低压降稳压器单元与所述第二DC/DC变换器单元连接；所述第一DC/DC变换器单元、所述稳压器单元和所述第二DC/DC变换器单元均与所述数模转换单元连接，所述第一DC/DC变换器单元和所述稳压器单元均与所述信号调理单元连接，所述正向低压降稳压器单元与所述控制器模块连接；
所述电源适配器用于将采集的交流电转换为12V直流电压；
所述第一DC/DC变换器单元用于将所述12V直流电压转换为-12V直流电压；
所述稳压器单元用于将所述12V直流电压转换为稳定12V直流电压；
所述第二DC/DC变换器单元用于将所述12V直流电压转换为5V直流电压；
所述正向低压降稳压器单元用于将所述5V直流电压转换为1.8V直流电压。
4.根据权利要求3所述的一种基于物联网的计量装置状态评估系统，其特征在于，所述第一DC/DC变换器单元包括MC34063芯片，所述稳压器单元包括XL6009芯片，所述第二DC/DC变换器单元包括XL4015芯片，所述正向低压降稳压器单元包括AMS1117芯片。
5.根据权利要求2～4任意一项所述的一种基于物联网的计量装置状态评估系统，其特征在于，所述信号调理单元包括LM358运算放大器。
6.根据权利要求5所述的一种基于物联网的计量装置状态评估系统，其特征在于，所述数模转换单元包括AD7656芯片。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113567719A (zh) * | 2021-06-21 | 2021-10-29 | 齐宜泽 | 一种基于电流谐波和波形的窃电行为判断方法及系统 |
-
2020
- 2020-09-01 CN CN202021877165.4U patent/CN212932824U/zh active Active
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| CN113567719A (zh) * | 2021-06-21 | 2021-10-29 | 齐宜泽 | 一种基于电流谐波和波形的窃电行为判断方法及系统 |
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