CN215218968U - 适用于能源互联网的非接触式电能测量装置 - Google Patents

Abstract

提供一种适用于能源互联网的非接触式电能测量装置，属于能源互联网测量技术领域，采用先进的高精度的非接触式测量电路对电能进行测量，并将测量到的电压电流信号经过处理送给单片机，通过单片机的先进的采样算法处理将电网的电能情况通过隔离通信发送给能源互联网端，本装置特别有利于强电等高电压等级测量应用场合的安全测量，解决了能源互联网中对电网的电流、电压非接触式测量的应用场合，测量接入点多，满足能源互联网中电网电能测量要求，制造成本低。

Description

适用于能源互联网的非接触式电能测量装置

技术领域

本实用新型属于能源互联网测量技术领域，具体涉及一种适用于能源互联网的非接触式电能测量装置。

背景技术

互联网是网络与网络之间所串连成的庞大网络，这些网络以一组通用的协议相连，形成逻辑上的单一巨大国际网络。由于互联网技术的优越性不仅加强了能量系统、信息系统互联外，还将自由多边的用户平等参与、消费者进行互联互通。对于互联网中电网电能的测量，目前市场上的传统的电能测量系统基本基于接触式的测量方式，存在测量接入点不够、改造难度大和改造成本高等诸多问题，针对能源互联网中电能测量应用场合存在的问题，急需开发一款改造周期短、改造成本低的一种新型电能测量与数据上传装置。因此提出改进。

实用新型内容

本实用新型解决的技术问题：提供一种适用于能源互联网的非接触式电能测量装置，本实用新型解决了能源互联网中对电网的电流、电压非接触式测量的应用场合，测量接入点多，满足互联网电网电能测量要求，制造成本低。

本实用新型采用的技术方案：适用于能源互联网的非接触式电能测量装置，所述非接触式电能测量装置固定在被测电缆附近，所述非接触式电能测量装置包括非接触式电能测量传感器件、信号调理电路、单片机和隔离通信单元，所述非接触式电能测量传感器件用于感应能源互联网中电网的电场和磁场的变化并转换成相应的电压和电流值发送给信号调理电路，所述信号调理电路对非接触式电能测量传感器件发送来的电压和电流信号进行处理后发送至单片机，所述单片机将获得的电压电流信号进行加密处理后转化成数字信号通过隔离通信单元发送给能源互联网中的信息接收设备。

对上述技术方案的进一步限定，所述非接触式电能测量传感器件中包括用于对电网的电流进行监测的U相电流传感器、V相电流传感器、W相电流传感器，以及对电网的电压进行监测的U相电压传感器、V相电压传感器、W相电压传感器，所述信号调理电路包括电流处理电路、电压处理电路和AD处理芯片；所述U相电流传感器、V相电流传感器、W相电流传感器与电流处理电路连接并向其发送电流信号，所述电流处理电路对接收的电流信号处理后形成3相交流电流信号并发送给AD处理芯片；所述U相电压传感器、V相电压传感器、W相电压传感器与电压处理电路连接并向其发送电压信号，所述电压处理电路对接收的电压信号处理后形成3相电压信号并发送给AD处理芯片；所述AD处理芯片与单片机连接。

对上述技术方案的进一步限定，所述非接触式电能测量传感器件中还包括用于对电网的环境温度和湿度进行监测的温度传感器和湿度传感器，所述信号调理电路中还包括温度信号调理电路和湿度信号调理电路；所述温度传感器将监测的温度信号发送给温度信号调理电路，所述温度信号调理电路将温度信号转化成单片机可识别的电压信号后发送给单片机；所述湿度传感器将监测的湿度信号发送给湿度信号调理电路，所述湿度信号调理电路将湿度信号转换成单片机可识别的电压信号后发送给单片机；所述单片机将接收到的温度湿度电压信号处理后转换成数字信号发送给能源互联网中的信息接收设备。

对上述技术方案的进一步限定，所述隔离通信单元包括隔离通信芯片，所述隔离通信芯片采用隔离RS485、以太网或wifi的隔离通信形式进行通信。

本实用新型与现有技术相比的优点：

本非接触式电能测量装置为涉及能源互联网中电网的非接触式电压与电流测量的装置，采用先进的高精度的非接触式测量电路对电能进行测量，并将测量到的电压电流信号经过处理后发送给单片机，通过单片机的先进的采样处理算法将电网的电能情况通过隔离通信发送给能源互联网端，本装置特别有利于强电等高电压等级测量应用场合的安全测量，解决了能源互联网中对电网的电流、电压非接触式测量的应用场合，测量接入点多，满足互联网电网电能测量要求，制造成本低。

附图说明

图1为本实用新型的系统图；

图2为本实用新型的控制硬件架构示意图；

图3为本实用新型的实施例中测量的相电压电流经调理电路后的波形图；

图4为本实用新型的实施例中通信波形图；

图5为本实用新型中的电流处理电路图；

图6为本实用新型中的电压处理电路图；

图7为本发明的控制流程图。

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。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下。由语句“包括一个......”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

请参阅图1-7，详述本实用新型的实施例。

适用于能源互联网的非接触式电能测量装置，如图1和2所示，所述非接触式电能测量装置包括非接触式电能测量传感器件1、信号调理电路2、单片机3和隔离通信单元4，所述非接触式电能测量传感器件1用于感应能源互联网中电网5的电场和磁场的变化并转换成相应的电压和电流值发送给信号调理电路2，所述信号调理电路2对非接触式电能测量传感器件1发送来的电压和电流信号进行处理后发送至单片机3，所述单片机3将获得的电压电流信号进行加密处理后转化成数字信号通过隔离通信单元4发送给能源互联网6中的信息接收设备。

所述非接触式电能测量装置通过卡扣等方式固定在被测电缆附近，测量非接触式电能测量传感器件1到电缆的距离，将测量的距离值经过通信端口下载到单片机3中。

更进一步的说明，所述非接触式电能测量传感器件1中包括用于对电网5的电流进行监测的U相电流传感器1-1、V相电流传感器1-2、W相电流传感器1-3，以及对电网5的电压进行监测的U相电压传感器1-4、V相电压传感器1-5、W相电压传感器1-6，所述信号调理电路2包括电流处理电路2-1、电压处理电路2-2和AD处理芯片2-3，所述电流处理电路2-1如图5所示，所述电压处理电路2-2如图6所示。所述U相电流传感器1-1、V相电流传感器1-2、W相电流传感器1-3与电流处理电路2-1连接并向其发送电流信号，所述电流处理电路2-1对接收的电流信号处理后形成3相交流电流信号并发送给AD处理芯片2-3；所述U相电压传感器1-4、V相电压传感器1-5、W相电压传感器1-6与电压处理电路2-2连接并向其发送电压信号，所述电压处理电路2-2对接收的电压信号处理后形成3相电压信号并发动给AD处理芯片2-3；所述AD处理芯片2-3与单片机3连接。

所述非接触式电能测量传感器件1中还包括用于对电网5的环境温度和湿度进行监测的温度传感器1-7和湿度传感器1-8，所述信号调理电路2中还包括温度信号调理电路2-4和湿度信号调理电路2-5；所述温度传感器1-7将监测的温度信号发送给温度信号调理电路2-4，所述温度信号调理电路2-4将温度信号转化成单片机3可识别的电压信号后发送给单片机3；所述湿度传感器1-8将监测的湿度信号发送给湿度信号调理电路2-5，所述湿度信号调理电路2-5将湿度信号转换成单片机3可识别的电压信号后发送给单片机3；所述单片机3将接收到的温度湿度电压信号处理后转换成数字信号发送给能源互联网6中的信息接收设备。

所述隔离通信单元4包括隔离通信芯片，所述隔离通信芯片采用隔离RS485、以太网或wifi的隔离通信形式进行通信。

本装置工作原理如下：如图7所示，当用电设备运行时，非接触式电能测量传感器件1通过其独特的物理结构，感应其周围的电场和磁场的变换。具体的，非接触式电能测量传感器件1中的U相电流传感器1-1、V相电流传感器1-2、W相电流传感器1-3通过感应电场与磁场的变化转化成相应的电流信号发动给电流处理电路2-1，所述电流处理电路2-1中的三相电流采样电路对接收的电流信号处理后形成3相交流电流信号并发送给AD处理芯片2-3。非接触式电能测量传感器件1中的U相电压传感器1-4、V相电压传感器1-5、W相电压传感器1-6通过感应电场与磁场的变化转化成相应的电压信号发送给电压处理电路2-2，所述电压处理电路2-2中的三相电压采集电路对接收的电压信号处理后形成3相电压信号发并发动给AD处理芯片2-3。所述AD处理芯片2-3经过对采样的信号进行处理后，通过通信的串口模式将有效的数据信息经过同步信号匹配后送至单片机3，等待下一步处理。其中，三相电流电压示波器图如图3所示。

本装置在对电网5的电压电流信号测量的同时，也通过温度传感器1-7和湿度传感器1-8对现场的温度与湿度工况进行测量，将温湿度传感器测量到的温湿度工况经对应的调理电路转换成单片机3可以识别的电压信号；经对应的调理电路处理后的温湿度的电压信号送至单片机3，单片机3将接受的电压信号转换成算法可用的数字信号，在经过算法对温湿度信号进行计算，获得的温湿度的值。然后单片机3通过现有的温湿度值对前面测量到的电压电流信号经过先进算法进行修正。获得修正后的电压与电流数据经过单片机3中软件算法进行数字化处理后，对数字化处理的数据进行加密，将被测到的电压与电流值经过加密算法转化成通信信号。

根据电能测量的现场工况选择合适的物理通信接口，通过隔离通信芯片如隔离RS485、以太网、wifi等隔离通信进行通信，将有效数据送至能源互联网6中进行云端处理，其中，通信波形图如图4所示。

本实用新型采用先进的高精度的非接触式测量电路对电能进行测量，并将测量到的电压电流信号经过处理后发送给单片机，通过单片机的先进的采样处理算法将电网的电能情况通过隔离通信发送给能源互联网端，本装置特别有利于强电等高电压等级测量应用场合的安全测量，解决了能源互联网中对电网的电流、电压非接触式测量的应用场合，测量接入点多，满足互联网电网电能测量要求，制造成本低。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (4)

1.适用于能源互联网的非接触式电能测量装置，其特征在于：所述非接触式电能测量装置固定在被测电缆附近，所述非接触式电能测量装置包括非接触式电能测量传感器件(1)、信号调理电路(2)、单片机(3)和隔离通信单元(4)，所述非接触式电能测量传感器件(1)用于感应能源互联网中电网(5)的电场和磁场的变化并转换成相应的电压和电流信号发送给信号调理电路(2)，所述信号调理电路(2)对非接触式电能测量传感器件(1)传输来的电压和电流信号进行处理后发送至单片机(3)，所述单片机(3)将获得的电压电流信号进行加密处理后转化成数字信号通过隔离通信单元(4)发送给能源互联网(6)中的信息接收设备。

2.根据权利要求1所述的适用于能源互联网的非接触式电能测量装置，其特征在于：所述非接触式电能测量传感器件(1)中包括用于对电网(5)的电流进行监测的U相电流传感器(1-1)、V相电流传感器(1-2)、W相电流传感器(1-3)，以及对电网(5)的电压进行监测的U相电压传感器(1-4)、V相电压传感器(1-5)、W相电压传感器(1-6)，所述信号调理电路(2)包括电流处理电路(2-1)、电压处理电路(2-2)和AD处理芯片(2-3)；所述U相电流传感器(1-1)、V相电流传感器(1-2)、W相电流传感器(1-3)与电流处理电路(2-1)连接并向其发送电流信号，所述电流处理电路(2-1)对接收的电流信号处理后形成3相交流电流信号并发送给AD处理芯片(2-3)；所述U相电压传感器(1-4)、V相电压传感器(1-5)、W相电压传感器(1-6)与电压处理电路(2-2)连接并向其发送电压信号，所述电压处理电路(2-2)对接收的电压信号处理后形成3相电压信号并发送给AD处理芯片(2-3)；所述AD处理芯片(2-3)与单片机(3)连接。

3.根据权利要求2所述的适用于能源互联网的非接触式电能测量装置，其特征在于：所述非接触式电能测量传感器件(1)中还包括用于对电网(5)的环境温度和湿度进行监测的温度传感器(1-7)和湿度传感器(1-8)，所述信号调理电路(2)中还包括温度信号调理电路(2-4)和湿度信号调理电路(2-5)；所述温度传感器(1-7)将监测的温度信号发送给温度信号调理电路(2-4)，所述温度信号调理电路(2-4)将温度信号转化成单片机(3)可识别的电压信号后发送给单片机(3)；所述湿度传感器(1-8)将监测的湿度信号发送给湿度信号调理电路(2-5)，所述湿度信号调理电路(2-5)将湿度信号转换成单片机(3)可识别的电压信号后发送给单片机(3)；所述单片机(3)将接收到的温度湿度电压信号处理后转换成数字信号发送给能源互联网(6)中的信息接收设备。

4.根据权利要求3所述的适用于能源互联网的非接触式电能测量装置，其特征在于：所述隔离通信单元(4)包括隔离通信芯片，所述隔离通信芯片采用隔离RS485、以太网或wifi的隔离通信形式进行通信。

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