CN214953802U - 一种配电终端线损装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种配电终端线损装置，其包括电源模块、CPU模块、隔离通讯模块以及多个独立的计量回路，电源模块用于给配电终端线损模装置提供电源，CPU模块连接有数据存储模块及状态显示模块，每个计量回路包括电压隔离采样模块、电流采样隔离模块以及计量芯片，电压隔离采样模块用于采样隔离外部电压信号，电流采样隔离模块用于采样隔离外部电流信号，计量芯片通过SPI通信与CPU模块连接，CPU模块通过隔离通讯模块进行对外通信。本实用新型通过设置多路独立的计量回路，可以实现多路计量的自由组合，测试精度准确，调试简单，故障率低，能够较好的适应如开闭所的线损计量需求，同时提高了设备的集成度，更便于站所安装使用。

Description

一种配电终端线损装置

技术领域

本实用新型涉及配电自动化技术领域，尤其涉及一种配电终端线损装置。

背景技术

随着我国经济的高速发展和人民物质生活水平的不断提高，电力事业迅速发展，智能电网不断扩大和创新。用户对供电质量和可靠性的要求也越来越高。

配电线损采集模块是一种基于电压/电流传感器和电磁式互感器的10kV配网高压计量装置，为10kV配电线路分段点、分支点、柱上开关、环网柜等设备节点处的高压电能量计量和实时监测的需求提供解决方案,是10kV配电线路精细化线损管理系统的重要组成部分。集测量、计量、通信功能于一体，支持RS232通信。

目前市场上各公司生产的配电线损采集模块主要功能基本相同，主要是具有正向、反向有功电能量和四象限无功电能量计量功能，并可以计量正向、反向无功电能量。具有测量总及各分相有功功率、无功功率、视在功率、功率因数、分相电压、分相电流、频率等运行参数的功能，以及时钟，冻结，事件记录相关功能。但现在各公司生产的配电线损采集模块并未完全现实上述功能，存在不支持最新的国家标准，如测量精度不够，并存在使用时调试困难，故障多等问题。最重要的是不能在一个装置里提供多8个回路的线损计量。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提供一种通过设置多路独立的计量回路，可以实现多路计量的自由组合，并且对计量精度无影响，测试精度准确，调试简单，故障率低的配电终端线损装置。

为了实现上述主要目的，本实用新型提供的一种配电终端线损装置，包括电源模块、CPU模块、隔离通讯模块以及多个独立的计量回路，所述电源模块用于给所述配电终端线损模装置提供电源，所述CPU模块连接有用于配电终端的信息存储的数据存储模块及用于配电终端的信息显示的状态显示模块；每个所述计量回路包括电压隔离采样模块、电流采样隔离模块以及计量芯片，所述电压隔离采样模块用于采样隔离外部电压信号并上传至所述计量芯片，所述电流采样隔离模块用于采样隔离外部电流信号并上传所述计量芯片，所述计量芯片的输出端通过SPI通信与所述CPU模块连接，所述CPU模块通过所述隔离通讯模块进行对外通信。

进一步的方案中，所述电压隔离采样模块包括电压偏置电路和电压采样电路，所述电压偏置电路用于给所述电压采样电路提供偏置电压，所述电压采样电路均包括若干个所述一次侧电阻、电压互感器和输出滤波电路，若干个一次侧电阻串联后，再与所述电压互感器、输出滤波电路连接；其中，所述一次侧电阻串接一次侧电压，再通过所述电压互感器进行电压采样，最后通过输出滤波电路进行滤波后，上传至所述计量芯片。

更进一步的方案中，所述电流采样隔离模块包括电流采样电路，所述电流采样电路包括电流互感器和输出抗混叠滤波电路，所述电流互感器与所述输出抗混叠滤波电路连接，所述电流互感器用于采样线路的电流信号并输出采样信号通过输出抗混叠滤波电路进行滤波后，上传至所述计量芯片。

更进一步的方案中，所述隔离通讯模块包括隔离芯片、RS485通信电路和RS232通信电路，所述隔离芯片将所述CPU模块控制信号与外部通信信号进行电气隔离；经过隔离的所述CPU模块控制信号连接至所述RS485通信电路和RS232通信电路；其中，所述RS485通信电路用于与外部设备进行RS485总线通信，所述RS232通信电路用于与外部设备进行RS232总线通信。

更进一步的方案中，所述配电终端线损装置还包括时钟模块，用于给所述CPU模块提供标准时钟信息。

更进一步的方案中，所述时钟模块为低功耗实时时钟模块RX-8025SA。

更进一步的方案中，所述计量芯片为电能计量芯片ATT7022E。

更进一步的方案中，所述数据存储模块为存储器MB85RS128B。

更进一步的方案中，所述CPU模块的主芯片为MK64FN1MOVLL12。

由此可见，本实用新型提供的配电终端线损装置安装于开闭所的配电自动化终端，适用于多回路(2-8路)提供线损计算所需电量信息的模块，由供电单元、时钟单元、电能计量单元和通信单元等组成，可以广泛应用于电力开闭所配网自动化系统中。

所以，本实用新型克服了市场上各公司生产的配电线损采集模块不符合最新国家标准，测量精度不够，调试困难，故障率高，成本高等问题。在单一装置里提供多回路的线损计量功能，能够较好的适应如开闭所的线损计量需求，同时提高了设备的集成度，更便于站所安装使用。

另外，本实用新型通过可靠的电路设计，实现了电压电流隔离采样和隔离通信，提高了装置的安全性和可靠性；而且本实用新型电路简单，系统集成度高，成本低廉。

附图说明

图1是本实用新型一种配电终端线损装置实施例的原理框图。

图2是本实用新型一种配电终端线损装置实施例中电压采样电路的电路原理图。

图3是本实用新型一种配电终端线损装置实施例中电流采样电路的电路原理图。

图4是本实用新型一种配电终端线损装置实施例中隔离芯片的电路原理图。

以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例的附图，对本实用新型实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的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。

参见图1，本实用新型的一种配电终端线损装置，包括电源模块1、CPU模块2、隔离通讯模块3以及8个独立的计量回路4，电源模块1用于给配电终端线损模装置提供电源，CPU模块2连接有用于配电终端的信息存储的数据存储模块5及用于配电终端的信息显示的状态显示模块6。

在本实施例中，每个计量回路4包括电压隔离采样模块41、电流采样隔离模块42以及计量芯片43，电压隔离采样模块41用于采样隔离外部电压信号并上传至计量芯片43，电流采样隔离模块42用于采样隔离外部电流信号并上传计量芯片43，计量芯片43的输出端通过SPI通信与CPU模块2连接，CPU模块2通过隔离通讯模块3进行对外通信。

在本实施例中，电压隔离采样模块41包括电压偏置电路和电压采样电路，电压偏置电路用于给电压采样电路提供偏置电压，如图2所示，电压采样电路均包括若干个一次侧电阻(如电阻RA11、电阻RA12、电阻RA13、电阻RA14、电阻RA15、电阻RA16、电阻RA17)、电压互感器PT3和输出滤波电路，若干个一次侧电阻串联后，再与电压互感器、输出滤波电路连接；其中，一次侧电阻串接一次侧电压，再通过电压互感器进行电压采样，最后通过输出滤波电路的电阻RA8和电容CA6进行滤波后，上传至计量芯片43。

如图3所示，电流采样隔离模块42包括电流采样电路，电流采样电路包括电流互感器CT1和输出抗混叠滤波电路，电流互感器与输出抗混叠滤波电路连接，电流互感器用于采样线路的电流信号并输出采样信号通过输出抗混叠滤波电路进行滤波后，上传至计量芯片43。其中，输出抗混叠滤波电路包括电阻RA1、RA2、RA3、RA6、电容CA1、CA3和CA4。

如图4所示，隔离通讯模块3包括隔离芯片U802、RS485通信电路和RS232通信电路，隔离芯片U802将CPU模块2控制信号与外部通信信号进行电气隔离；经过隔离的CPU模块2控制信号连接至RS485通信电路和RS232通信电路；其中，RS485通信电路用于与外部设备进行RS485总线通信，RS232通信电路用于与外部设备进行RS232总线通信。

可见，本实用新型通过可靠的电路设计，实现了电压电流隔离采样和隔离通信，提高了装置的安全性和可靠性；而且本发明的电路简单，系统集成度高，成本低廉。

在本实施例中，配电终端线损装置还包括时钟模块7，用于给CPU模块2提供标准时钟信息。

作为优选，时钟模块7为低功耗实时时钟模块7RX-8025SA。

作为优选，计量芯片43为电能计量芯片43ATT7022E。

作为优选，数据存储模块5为存储器MB85RS128B。

作为优选，CPU模块2的主芯片为MK64FN1MOVLL12。

具体地，配电终端线损装置的硬件结构包括电源模块1、计量模块、CPU模块2、数据存储模块5、状态显示模块6、时钟模块7和通讯模块。本实施例的8路独立计量回路4中，计量芯片43采用ATT7022E多功能高精度三相电能专用计量芯片43，内部集成7通道独立16bitADC，采样速率达可28.8kHz，芯片与主芯片之间通过SPI进行数据交换，通信速率可达到10Mbps。该芯片适用于三相三线和三相四线应用。

在实际应用中，配电终端线损装置主程序的工作过程是：首先上电后进行初始化，即设定ARM各个控制寄存器的值，包括系统时钟、I/O口、UART、SPI、中断、定时器等。然后对系统进行自检，即对专用芯片的检测，包括存储器MB85RS128B、实时时钟RX-8025SA、电能计量芯片43ATT7022E，若有异常则报警，正常则继续进入系统主程序。

主程序采用多任务工作方式的小型操作系统，一个任务线程不断检测从配电终端发来的101规约数据帧，当收到总召命令，召电量数据命令，对时命令，读写定值命令，以及读相关文件命令时，则生成相关的数据，并填写到应答的数据帧，再把此数据帧发送到配电终端，直到完成相关命令。同时另一个任务线程通过SPI口读取ATT7022E的电量数据，保存在相应的存储器中。还有另一个定时任务则每隔15分钟冻结相关的一组电能量数据，和每隔1小时冻结相关的一组电能量数据，和测试到潮流变化时也要冻结相关的一组电能量数据。当配电终端召唤二级数据时，就分别把上述的几组冻结的电能量数据填写到应答的数据帧，再把此数据帧发送给配电终端。

当配电终端线损装置上电后，首先要对数据采集模块进行初始化，包括SPI端口的初始化、计量模块的自检、校表参数的写入。SIG信号在复位后处于低电平，当正确接收到ARM的任意一次写操作后，SIG信号就变为高电平，如果ATT7022E受到干扰而导致校表参数丢失时，则SIG信号变为低电平，所以每次读ATT7022E采集的计量数据之前，首先要检查SIG信号，如果发现参数丢失，则重新进行校表，并放弃本次读操作。数据采集模块的软件程序流程可靠。

因此，本实用新型校表流程设计简单，只需把功率实际值与显示值的百分比数填入相关电脑软件中即自动完成校准。同样的方法可校准其余的电量测量值，使应用操作简单化。

由此可见，本实用新型提供的配电终端线损装置安装于开闭所的配电自动化终端，适用于多回路(2-8路)提供线损计算所需电量信息的模块(简称站所终端线损模块)，由供电单元、时钟单元、电能计量单元和通信单元等组成，可以广泛应用于电力开闭所配网自动化系统中。

所以，本实用新型克服了市场上各公司生产的配电线损采集模块不符合最新国家标准，测量精度不够，调试困难，故障率高，成本高等问题。在单一装置里提供多回路的线损计量功能，能够较好的适应如开闭所的线损计量需求，同时提高了设备的集成度，更便于站所安装使用。

需要说明的是，以上仅为本实用新型的优选实施例，但实用新型的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本实用新型做出的非实质性修改，也均落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种配电终端线损装置，其特征在于，包括：

电源模块、CPU模块、隔离通讯模块以及多个独立的计量回路，所述电源模块用于给所述配电终端线损模装置提供电源，所述CPU模块连接有用于配电终端的信息存储的数据存储模块及用于配电终端的信息显示的状态显示模块；

每个所述计量回路包括电压隔离采样模块、电流采样隔离模块以及计量芯片，所述电压隔离采样模块用于采样隔离外部电压信号并上传至所述计量芯片，所述电流采样隔离模块用于采样隔离外部电流信号并上传所述计量芯片，所述计量芯片的输出端通过SPI通信与所述CPU模块连接，所述CPU模块通过所述隔离通讯模块进行对外通信。

2.根据权利要求1所述的配电终端线损装置，其特征在于：

所述电压隔离采样模块包括电压偏置电路和电压采样电路，所述电压偏置电路用于给所述电压采样电路提供偏置电压，所述电压采样电路均包括若干个一次侧电阻、电压互感器和输出滤波电路，若干个所述一次侧电阻串联后，再与所述电压互感器、输出滤波电路连接；

其中，所述一次侧电阻串接一次侧电压，再通过所述电压互感器进行电压采样，最后通过输出滤波电路进行滤波后，上传至所述计量芯片。

3.根据权利要求2所述的配电终端线损装置，其特征在于：

所述电流采样隔离模块包括电流采样电路，所述电流采样电路包括电流互感器和输出抗混叠滤波电路，所述电流互感器与所述输出抗混叠滤波电路连接，所述电流互感器用于采样线路的电流信号并输出采样信号通过输出抗混叠滤波电路进行滤波后，上传至所述计量芯片。

4.根据权利要求1所述的配电终端线损装置，其特征在于：

所述隔离通讯模块包括隔离芯片、RS485通信电路和RS232通信电路，所述隔离芯片将所述CPU模块控制信号与外部通信信号进行电气隔离；经过隔离的所述CPU模块控制信号连接至所述RS485通信电路和RS232通信电路；其中，所述RS485通信电路用于与外部设备进行RS485总线通信，所述RS232通信电路用于与外部设备进行RS232总线通信。

5.根据权利要求1至4任一项所述的配电终端线损装置，其特征在于：

所述配电终端线损装置还包括时钟模块，用于给所述CPU模块提供标准时钟信息。

6.根据权利要求5所述的配电终端线损装置，其特征在于：

所述时钟模块为低功耗实时时钟模块RX-8025SA。

7.根据权利要求1至4任一项所述的配电终端线损装置，其特征在于：

所述计量芯片为电能计量芯片ATT7022E。

8.根据权利要求1至4任一项所述的配电终端线损装置，其特征在于：

所述数据存储模块为存储器MB85RS128B。

9.根据权利要求1至4任一项所述的配电终端线损装置，其特征在于：

所述CPU模块的主芯片为MK64FN1MOVLL12。

Images