CN213149075U - 一种智能电表采集终端 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种智能电表采集终端，所述计量芯片与管理芯片之间通过UART进行双向数据交互，并在UART之间设置电气隔离；所述计量芯片与非计量功能高级应用芯片之间通过UART进行单向数据交互，并在UART之间设置电气隔离；所述计量芯片与管理芯片之间通过UART进行双向数据交互。所述电池接入电池管理模块，电池管理模块设置计量电源和弱电电源，计量电源为计量芯片的供电电源，弱电电源为管理芯片和智能电表采集终端非计量功能高级应用芯片的供电电源。本实用新型通过RS485端口与智能电表通讯、电压电流采集，同时嵌入非计量功能高级应用芯片，实现智能电表非计量功能拓展应用。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种智能电表采集终端，属于用电信息采集技术领域。
背景技术
目前，随着智能电网的建设推进，我国电网建设中“重输变轻配用”的现状逐渐改观，配电自动化系统、用电信息采集系统的全覆盖建设目标迅速提升了我国配用电建设落后的现状。
配电自动化通过对10kV及以上配网中变压器、开闭所、环网柜等控制节点的遥测、遥信及遥控，实现对配电网运行的自动监控，提升配网运行的可靠性和经济性。同时，当前用电信息采集系统主要功能还是计量服务于电费营销管理。随着用电信息采集系统（文中简称用采系统）全覆盖的完成，充分发挥用采系统的数据集成、存储和高效计算能力，挖掘智能电表非计量作用，深化智能电能表等负荷运行数据在中低压配网运行状态管控、故障研判、拓扑校验、异常用电等方面的应用开始引发行业内工程人员及科研人员的广泛关注，如何将用采系统中大量的用户端运行数据，应用于配电网的网络分析以解决配网分析中数据不足的难题。
基于主站对所有电表的96点集成数据因为采集频次的限制，非计量功能实施效果很差，因此有必要在末端通过采样频次的提升、边缘运算处理能力提升。但是传统的智能电表难以基于原有软硬件实现非计量功能应用拓展。
实用新型内容
目的：为了克服现有技术中存在的不足，本实用新型提供一种智能电表采集终端。
技术方案：为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：
一种智能电表采集终端，包括：电池和电池管理模块、计量芯片、管理芯片、智能电表采集终端非计量功能高级应用芯片，所述计量芯片与管理芯片之间通过通用异步收发传输器进行双向数据交互，并在通用异步收发传输器之间设置电气隔离；所述计量芯片与非计量功能高级应用芯片之间通过通用异步收发传输器进行单向数据交互，并在通用异步收发传输器之间设置电气隔离；所述计量芯片与管理芯片之间通过通用异步收发传输器进行双向数据交互。
作为优选方案，所述电池接入电池管理模块，电池管理模块设置计量电源和弱电电源，计量电源为计量芯片的供电电源，弱电电源为管理芯片和智能电表采集终端非计量功能高级应用芯片的供电电源。
作为优选方案，所述计量芯片包含测量模块和控制模块。
作为优选方案，所述测量模块包括数模转换单元、数字信号处理单元、原始波形存储单元、计量参数寄存器和校表参数寄存器；数模转换单元获取电流采样信号和电压采样信号，处理后数据写入数字信号处理单元和原始波形存储单元；数字信号处理单元将处理后数据写入计量参数寄存器；校表参数寄存器对数据信号处理单元参数进行调节；所述控制模块包括波形提取单元、特征量计算单元、负荷特征量数据、以及计量和校表参数处理单元；波形提取单元获取测量模块的原始波形存储单元的存储数据，处理后数据写入特征量计算单元；特征量计算单元处理后数据写入负荷特征量数据打包单元；负荷特征量数据打包单元处理后数据经通用异步收发传输器和电气隔离写入智能电表采集终端非计量功能高级应用芯片；计量和校表参数处理单元，获取测量模块的计量参数寄存器数据，处理后数据写入校表寄存器，并可通过通用异步收发传输器和电气隔离与管理芯片交互。
作为优选方案，智能电表采集终端非计量功能高级应用芯片包括：用电量特征冻结模块、户内故障上送模块和线路状态感知模块。
作为优选方案，所述管理芯片包括：人机接口模块、双模通讯模块和安全及其他模块，所述双模通讯模块包括上行通信单元和下行通信单元，上行通信单元通过微功率无线和电力线载波端口进行上行通讯交互；在下行通讯单元通过RS485端口与智能电表通讯，所述人机接口模块可通过USB接入端口接入人机交互设备；所述安全及其他模块通过ESAM接入接口接入嵌入式安全控制模块，通过EEPROM接入接口读取带电可擦可编程只读存储器。
作为优选方案，所述用电量特征冻结模块接收计量芯片采集的电压、电流数据，生成接入线路的电器类型，启停时间，电能消耗运行数据；所述户内故障上送模块接收计量芯片采集的电压、电流数据，当电压、电流数据超过内置的阈值时，生成故障信号数据；所述线路状态感知模块接收计量芯片采集的电压、电流数据，生成1~9次谐波、三相不平衡度值数据。
有益效果：本实用新型提供的一种智能电表采集终端，通过RS485端口与智能电表通讯、电压电流采集，同时嵌入非计量功能高级应用芯片，实现智能电表非计量功能拓展应用。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本实用新型作更进一步的说明。
如图1所示，一种智能电表采集终端，包括：计量芯片、管理芯片、智能电表采集终端非计量功能高级应用芯片、电池和电池管理模块。计量芯片包括测量模块和控制模块；管理芯片包括人机接口模块、双模通讯模块和安全及其他模块，同时具备USB、EEPROM、ESAM、存储器、RS485、微功率无线模块、电力线载波模块的接入端口；智能电表采集终端非计量功能高级应用芯片包括用电特征冻结模块、户内故障上送模块和线路状态感知模块；电池管理模块接入电池电源，设置计量电源和弱电电源，计量电源为计量芯片的供电电源，弱电电源为管理芯片和智能电表采集终端非计量功能高级应用芯片的供电电源。
智能电表采集终端非计量功能高级应用芯片包括用电量特征冻结模块、户内故障上送模块和线路状态感知模块；所述用电量特征冻结模块接收计量芯片采集的电压、电流数据，生成接入线路的电器类型，启停时间，电能消耗运行数据；所述户内故障上送模块接收计量芯片采集的电压、电流数据，当电压、电流数据超过内置的阈值时，生成故障信号数据；所述线路状态感知模块接收计量芯片采集的电压、电流数据，生成1~9次谐波、三相不平衡度值数据。
所述计量芯片与管理芯片之间通过通用异步收发传输器（UART)进行双向数据交互，并设置电气隔离；所述计量芯片与非计量功能高级应用芯片之间通过UART进行单向数据交互，并设置电气隔离；所述计量芯片与管理芯片之间通过通用异步收发传输器（UART)进行双向数据交互。
所述计量芯片包含测量模块和控制模块。所述测量模块包括数模转换单元、数字信号处理单元、原始波形存储单元、计量参数寄存器和校表参数寄存器。数模转换单元获取电流采样信号和电压采样信号，处理后数据写入数字信号处理单元和原始波形存储单元；数字信号处理单元将处理后数据写入计量参数寄存器；校表参数寄存器对数据信号处理单元参数进行调节。所述控制模块包括波形提取单元、特征量计算单元、负荷特征量数据、以及计量和校表参数处理单元。波形提取单元获取测量模块的原始波形存储单元的存储数据，处理后数据写入特征量计算单元；特征量计算单元处理后数据写入负荷特征量数据打包单元；负荷特征量数据打包单元处理后数据经UART和电气隔离写入智能电表采集终端非计量功能高级应用芯片；计量和校表参数处理单元，获取测量模块的计量参数寄存器数据，处理后数据写入校表寄存器，并可通过UART和电气隔离与管理芯片交互。
所述管理芯片包括人机接口模块、双模通讯模块和安全及其他模块，同时具备USB、EEPROM、ESAM、存储器、RS485、微功率无线模块、电力线载波模块的接入端口。所述双模通讯模块包括上行通信单元和下行通信单元，上行通信单元通过微功率无线和电力线载波端口进行上行通讯交互；在下行通讯单元通过RS485端口与智能电表通讯。所述人机接口模块可通过USB接入端口接入人机交互设备。所述安全及其他模块通过ESAM接入接口接入嵌入式安全控制模块，通过EEPROM接入接口读取带电可擦可编程只读存储器。
本实用新型采用上述技术方案，具有以下有益效果：本实用新型通过集成计量芯片、管理芯片、智能电表采集终端非计量功能高级应用芯片、电池和电池管理模块，拓展智能电表的计量功能计算能力，提升智能电表非计量功能应用的效率和效果，以辅助实现中低压配网运行状态管控、故障研判、拓扑校验、异常用电等方面的应用。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (7)
1.一种智能电表采集终端，包括：电池和电池管理模块，其特征在于：还包括：计量芯片、管理芯片、智能电表采集终端非计量功能高级应用芯片，所述计量芯片与管理芯片之间通过通用异步收发传输器进行双向数据交互，并在通用异步收发传输器之间设置电气隔离；所述计量芯片与非计量功能高级应用芯片之间通过通用异步收发传输器进行单向数据交互，并在通用异步收发传输器之间设置电气隔离；所述计量芯片与管理芯片之间通过通用异步收发传输器进行双向数据交互。
2.根据权利要求1所述的一种智能电表采集终端，其特征在于：所述电池接入电池管理模块，电池管理模块设置计量电源和弱电电源，计量电源为计量芯片的供电电源，弱电电源为管理芯片和智能电表采集终端非计量功能高级应用芯片的供电电源。
3.根据权利要求1所述的一种智能电表采集终端，其特征在于：所述计量芯片包含测量模块和控制模块。
4.根据权利要求3所述的一种智能电表采集终端，其特征在于：所述测量模块包括数模转换单元、数字信号处理单元、原始波形存储单元、计量参数寄存器和校表参数寄存器；数模转换单元获取电流采样信号和电压采样信号，处理后数据写入数字信号处理单元和原始波形存储单元；数字信号处理单元将处理后数据写入计量参数寄存器；校表参数寄存器对数据信号处理单元参数进行调节；所述控制模块包括波形提取单元、特征量计算单元、负荷特征量数据、以及计量和校表参数处理单元；波形提取单元获取测量模块的原始波形存储单元的存储数据，处理后数据写入特征量计算单元；特征量计算单元处理后数据写入负荷特征量数据打包单元；负荷特征量数据打包单元处理后数据经通用异步收发传输器和电气隔离写入智能电表采集终端非计量功能高级应用芯片；计量和校表参数处理单元，获取测量模块的计量参数寄存器数据，处理后数据写入校表寄存器，并可通过通用异步收发传输器和电气隔离与管理芯片交互。
5.根据权利要求1所述的一种智能电表采集终端，其特征在于：智能电表采集终端非计量功能高级应用芯片包括：用电量特征冻结模块、户内故障上送模块和线路状态感知模块。
6.根据权利要求1所述的一种智能电表采集终端，其特征在于：所述管理芯片包括：人机接口模块、双模通讯模块和安全及其他模块，所述双模通讯模块包括上行通信单元和下行通信单元，上行通信单元通过微功率无线和电力线载波端口进行上行通讯交互；在下行通讯单元通过RS485端口与智能电表通讯，所述人机接口模块可通过USB接入端口接入人机交互设备；所述安全及其他模块通过ESAM接入接口接入嵌入式安全控制模块，通过EEPROM接入接口读取带电可擦可编程只读存储器。
7.根据权利要求5所述的一种智能电表采集终端，其特征在于：所述用电量特征冻结模块接收计量芯片采集的电压、电流数据，生成接入线路的电器类型，启停时间，电能消耗运行数据；所述户内故障上送模块接收计量芯片采集的电压、电流数据，当电压、电流数据超过内置的阈值时，生成故障信号数据；所述线路状态感知模块接收计量芯片采集的电压、电流数据，生成1~9次谐波、三相不平衡度值数据。
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| CN202021328472.7U CN213149075U (zh) | 2020-07-08 | 2020-07-08 | 一种智能电表采集终端 |
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| CN202021328472.7U CN213149075U (zh) | 2020-07-08 | 2020-07-08 | 一种智能电表采集终端 |
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| CN213149075U true CN213149075U (zh) | 2021-05-07 |
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| CN (1) | CN213149075U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114325089A (zh) * | 2021-12-27 | 2022-04-12 | 杭州万高科技股份有限公司 | 一种基于ir46标准的单相电能计量芯片和智能物联表 |
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2020
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN114325089A (zh) * | 2021-12-27 | 2022-04-12 | 杭州万高科技股份有限公司 | 一种基于ir46标准的单相电能计量芯片和智能物联表 |
| WO2023124206A1 (zh) * | 2021-12-27 | 2023-07-06 | 杭州万高科技股份有限公司 | 一种基于ir46标准的单相电能计量芯片和智能物联表 |
| CN114325089B (zh) * | 2021-12-27 | 2024-03-19 | 杭州万高科技股份有限公司 | 一种基于ir46标准的单相电能计量芯片和智能物联表 |
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