CN213581078U - 一种交直流混合通用智能电表 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种交直流混合通用智能电表，包括计量模块和主控制模块；计量模块包括：电压传感模块、电流传感模快、计量芯片模块、隔离模块，电压传感模块及电流传感模快用于将待测线路的电压电流瞬时值进行转换和处理，使得计量芯片能够采样得到符合采样标准的电压、电流信息；主控制模块包括：主控制器、数码显示模块、液晶显示模块、无线通信模块；主控制器用于控制计量芯片采样电路参数进行计算处理以及其他的功能管理；能区分交直流电源，能对交流和直流电源测量用电量，同时当有故障发生时，能识别故障信号，并能将其故障波形无线发送给PC端，同时能在显示屏显示出来，实现对交直流电源的测量和监控。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种交直流混合通用智能电表，属于电力技术领域。
背景技术
经济的快速发展从各方面都能得到体现，在用电需求方面更能反映出来，现如今家家户户、各个角落都有各种不同的用电物品，因而对电量的准确测量尤为重要。在2009年，我国提出建立数字化、信息化、自动化、互动化的智能电网，但是电能计量装置与电力系统间的网络化接入还是相对落后。如以往有一种电表仅有计量功能需要人为抄表，显然不能满足社会发展。如今对于直流电、交流电的发展都非常迅猛，如进入每家每户的交流电、现如今电动汽车所用的直流电都需求极大，但是市面上现有的同时具备测量交直流的智能电表确为少见。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种交直流混合通用智能电表，以解决上述背景技术中提出的问题。能克服上述存在的问题，能区分交直流电源，能对交流和直流电源测量用电量，同时当有故障发生时，能识别故障信号，并能将其故障波形无线发送给PC端，同时能在显示屏显示出来，实现对交直流电源的测量和监控。
为实现上述目的本实用新型采用以下技术方案：一种交直流混合通用智能电表，包括计量模块和主控制模块；
计量模块包括：电压传感模块、电流传感模快、计量芯片模块、隔离模块，电压传感模块及电流传感模快用于将待测线路的电压电流瞬时值进行转换和处理，使得计量芯片能够采样得到符合采样标准的电压、电流信息；
计量芯片模块，受主控制器的控制，采样线路中的电压和电流瞬时值进行计算处理，并传输到主控制器；
隔离模块，用来将计量芯片与主控制器进行光电隔离，避免其相互干扰；
主控制模块包括：主控制器、数码显示模块、液晶显示模块、无线通信模块；
主控制器用于控制计量芯片采样电路参数进行计算处理以及其他的功能管理；
数码显示模块用于将主控制器计算得到的用电参数进行显示；
液晶显示模块用于将主控制器判断出发生故障时将故障电流进行显示；
无线通信模块用于接收和发送信息。
电压电流传感模块分别用1个霍尔电压传感器和2个电流传感器，能将交直流电路参数分别转换为成比例的交直流信号，连接到计量芯片的电流电压输入的3个ADC采样入口，计量芯片采用计量芯片RN8209D，是电网中一款防窃电的专用计量芯片，提供两路电流和一路电压有效值测量，与其它芯片一样能测量交流的同时，还能实现对直流电路电能的测量，与交流测量不同的是需要增加直流偏置校正，为实现交直流混用提供现实基础，受主控制器的控制对交直流不同电路进行采样并计算，隔离模块采用TI公司的ISO7420隔离器件，实现计量模块与主控制模块隔离通信，保证安全运行，主控制器采用型号为STM32F407最小系统作为处理单元，用于控制计量芯片采样电路信息区分交直流进行相应的功率计算并管理其他功能模块的输出，数码管模块5采用5位共阴数码管用来显示计算得到的电量数据，液晶显示模块采用0.96寸OLED液晶显示屏，用来显示故障电流波形，无线通信模块为CC2530的片上系统，用来实现人机交互，电源模块，利用开关网络利用型号为TPS77033稳压芯片，给单片机供电。
一种交直流混合通用智能电表的控制方法，系统上电复位，系统程序初始化后，先判断上一次数码管更新数据是否过去了2s,如果是，则更新新的计量参数，并将有功功率通过CC2530发送给上位机，没有的话，则等待主控制器STM32F407是否产生了1s的中断标志，不是就继续等待，是就将计量芯片RN8209D采样的数据读取判断是否为交流还是直流，进行电能累积后，如果是直流，则还需进行功率校正（交流时，该计量芯片自带此功能），然后把用来表示次数的标志位TIME＋1，当TIME大于设定的阈值，说明在这段时间内没有故障，进行清零，若没有大于则继续往下运行，此时通过采样电流波形过零点平肩区的有无判断此时状态是否发生了电弧，当判断出现平肩区，则用OLED显示该波形，并将计数变量FAULT+1，当FAULT大于设定的阈值时，表明在过去的一小段时间内频繁出现电弧，说明主线路存在问题，此时通过无线模块发送给控制端请求切断供电，保证电力用户的安全，若没有这些发生，则判断系统正常，进行下一个循环。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
1由于交直流电源性质不同，对于交流电路，电压电流大小方向时刻在变，两
者间有个相位差，而直流电路没有相位差，所以对于交直流电源对其功率的计算公式有所不同，通过主控制器控制计量芯片进行计算，从而实现对交直流电路的功率计算。
2由于主控制器的可编程性，能对电路中的各参数都能进行分析与处理，能更
多的向用户以及运营商显示电路中各个需要的用电参数。
3在主电路发生故障，体现在电流电压波形上，因而可通过编程判断系统是否
发生故障，实现在线监控功能，更加智能。
4通过无线传输模块，实现远程控制，可远程监控电路参数，并能对其进行编
程与矫正。
5由于单片机能毫无压力的进行数据处理与控制，而不需要采用速率较快的
ARM控制芯片，降低了制造成本、控制简单方便。
6由于计量芯片能采集两路电流，流入和流出，故还能预防窃电的情况。
附图说明
图1为本实用新型交直流混合通用智能电表电路原理图；
图2为本实用新型交直流混合通用智能电表电路图；
图3是本实用新型的流程图。
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、完整的阐述。
一种交直流混合通用智能电表，包括计量模块1和主控制模块2；
计量模块1包括：电压传感模块3、电流传感模快4、计量芯片模块5、隔离模块6，电压传感模块3及电流传感模快4用于将待测线路的电压电流瞬时值进行转换和处理，使得计量芯片能够采样得到符合采样标准的电压、电流信息；
计量芯片模块5，受主控制器的控制，采样线路中的电压和电流瞬时值进行计算处理，并传输到主控制器；
隔离模块6，用来将计量芯片与主控制器进行光电隔离，避免其相互干扰；
主控制模块2包括：主控制器7、数码显示模块8、液晶显示模块9、无线通信模块10；
主控制器7用于控制计量芯片采样电路参数进行计算处理以及其他的功能管理；
数码显示模块8用于将主控制器计算得到的用电参数进行显示；
液晶显示模块9用于将主控制器判断出发生故障时将故障电流进行显示；
无线通信模块10用于接收和发送信息；
电压电流传感模块1分别用1个霍尔电压传感器和2个电流传感器，能将交直流电路参数分别转换为成比例的交直流信号，连接到计量芯片2的电流电压输入的3个ADC采样入口，计量芯片2采用计量芯片RN8209D，是电网中一款防窃电的专用计量芯片，提供两路电流和一路电压有效值测量，与其它芯片一样能测量交流的同时，还能实现对直流电路电能的测量，与交流测量不同的是需要增加直流偏置校正，为实现交直流混用提供现实基础，受主控制器的控制对交直流不同电路进行采样并计算，隔离模块3采用TI公司的ISO7420隔离器件，实现计量模块与主控制模块隔离通信，保证安全运行，主控制器4采用型号为STM32F407最小系统作为处理单元，用于控制计量芯片采样电路信息区分交直流进行相应的功率计算并管理其他功能模块的输出，数码管模块5采用5位共阴数码管用来显示计算得到的电量数据，液晶显示模块6采用0.96寸OLED液晶显示屏，用来显示故障电流波形，无线通信模块7为CC2530的片上系统，用来实现人机交互，电源模块8，利用开关网络利用型号为TPS77033稳压芯片，给单片机供电。
一种交直流混合通用智能电表的控制方法，系统上电复位，系统程序初始化后，先判断上一次数码管更新数据是否过去了2s,如果是，则更新新的计量参数，并将有功功率通过CC2530发送给上位机，没有的话，则等待主控制器STM32F407是否产生了1s的中断标志，不是就继续等待，是就将计量芯片RN8209D采样的数据读取判断是否为交流还是直流，进行电能累积后，如果是直流，则还需进行功率校正（交流时，该计量芯片自带此功能），然后把用来表示次数的标志位TIME＋1，当TIME大于设定的阈值，说明在这段时间内没有故障，进行清零，若没有大于则继续往下运行，此时通过采样电流波形过零点平肩区的有无判断此时状态是否发生了电弧，当判断出现平肩区，则用OLED显示该波形，并将计数变量FAULT+1，当FAULT大于设定的阈值时，表明在过去的一小段时间内频繁出现电弧，说明主线路存在问题，此时通过无线模块发送给控制端请求切断供电，保证电力用户的安全，若没有这些发生，则判断系统正常，进行下一个循环。
本实用新型的原理为：通过电压、电流传感模块将原线路的线路参数进行变换，由于选用的传感器模块了能对交流和直流都能变换，是实现交直流混用的基础，然后经过专业的计量芯片采样电路中的电流电压瞬时值，芯片功能决定，既能对交流电进行功率计算，也可以对直流电进行计算，是实现交直流混用电表不可或缺的重要原因，主控制器通过控制计量芯片将得到的电压电流瞬时值数据进行分析与计算，将计算得到的电能进行累计，从而实现对交直流混用电表的功能，并定时通过数码显示管显示出来，当主电路发生故障时，线路产生了电弧，电流波形会出现一个过零的平肩区，此时主控制通过一个过零点的阈值个数判断是否有平肩区，若判断出现平肩区则保存该电流数据并显示在液晶模块上，再通过一个次数阈值判断一定时间内发生平肩区的次数来判断是否否故障产生，当判断故障产生则通过无线发送给远程控制人员，进行电源切断，保证了同时能测量交直流电源的同时，起到对故障的监控作用，克服了现有测量电表的缺陷，实用效果更好。
以上所述为本实用新型较佳实施例，对于本领域的普通技术人员而言，根据本实用新型的教导，在不脱离本实用新型的原理与精神的情况下，对实施方式所进行的改变、修改、替换和变型仍落入本实用新型的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种交直流混合通用智能电表，其特征在于，包括计量模块和主控制模块；
计量模块包括：电压传感模块、电流传感模快、计量芯片模块、隔离模块，电压传感模块及电流传感模快用于将待测线路的电压电流瞬时值进行转换和处理，使得计量芯片能够采样得到符合采样标准的电压、电流信息；
计量芯片模块，受主控制器的控制，采样线路中的电压和电流瞬时值进行计算处理，并传输到主控制器；
隔离模块，用来将计量芯片与主控制器进行光电隔离，避免其相互干扰；
主控制模块包括：主控制器、数码显示模块、液晶显示模块、无线通信模块；
主控制器用于控制计量芯片采样电路参数进行计算处理以及其他的功能管理；
数码显示模块用于将主控制器计算得到的用电参数进行显示；
液晶显示模块用于将主控制器判断出发生故障时将故障电流进行显示；
无线通信模块用于接收和发送信息。
2.如权利要求1所述的一种交直流混合通用智能电表，其特征在于，电压电流传感模块分别用1个霍尔电压传感器和2个电流传感器，能将交直流电路参数分别转换为成比例的交直流信号，连接到计量芯片的电流电压输入的3个ADC采样入口，计量芯片采用计量芯片RN8209D，提供两路电流和一路电压有效值测量，能测量交流的同时，还能实现对直流电路电能的测量，与交流测量不同的是需要增加直流偏置校正，为实现交直流混用提供现实基础，受主控制器的控制对交直流不同电路进行采样并计算，隔离模块采用TI公司的ISO7420隔离器件，实现计量模块与主控制模块隔离通信，保证安全运行，主控制器采用型号为STM32F407最小系统作为处理单元，用于控制计量芯片采样电路信息区分交直流进行相应的功率计算并管理其他功能模块的输出，数码管模块5采用5位共阴数码管用来显示计算得到的电量数据，液晶显示模块采用0.96寸OLED液晶显示屏，用来显示故障电流波形，无线通信模块为CC2530的片上系统，用来实现人机交互，电源模块，利用开关网络利用型号为TPS77033稳压芯片，给单片机供电。
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| CN202022870859.1U CN213581078U (zh) | 2020-12-04 | 2020-12-04 | 一种交直流混合通用智能电表 |
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| CN202022870859.1U CN213581078U (zh) | 2020-12-04 | 2020-12-04 | 一种交直流混合通用智能电表 |
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|---|---|
| CN (1) | CN213581078U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115112947A (zh) * | 2022-07-26 | 2022-09-27 | 青岛鼎信通讯股份有限公司 | 电能表、计量芯片与mcu的通信方法、装置以及介质 |
-
2020
- 2020-12-04 CN CN202022870859.1U patent/CN213581078U/zh active Active
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| CN115112947A (zh) * | 2022-07-26 | 2022-09-27 | 青岛鼎信通讯股份有限公司 | 电能表、计量芯片与mcu的通信方法、装置以及介质 |
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