CN215682518U - 一种用于用户侧负荷感知的电参量采集终端 - Google Patents

Abstract

本申请属于电气设备及电气工程技术领域，特别是涉及一种用于用户侧负荷感知的电参量采集终端。包括：内设置有采集系统的壳体，采集系统包括CPU控制器，CPU控制器分别连接控制单元、存储单元、通信单元、蓝牙单元和采集单元，采集单元连接有电压互感器和电流互感器；还包括电压接线端子、电流接线端子、状态指示灯、蓝牙指示灯、485接口和天线接口，电压互感器与电压接线端子连接，电流互感器与电流接线端子连接。本申请具有远程管理、配置系统、版本升级功能，同时具备方便部署、快速安装、即插即用、自适应接入等特点，可有效解决不仅能实现实现对企业用能情况实现精准测量，而且可基于远方采集的多种远程通讯方式采集，提高可靠性，减少出错率。

Description

一种用于用户侧负荷感知的电参量采集终端

技术领域

本申请属于电气设备及电气工程技术领域，特别是涉及一种用于用户侧负荷感知的电参量采集终端。

背景技术

目前，电力行业主流的电力能效采集终端采用了国网标准的电能表，通过GPRS/CDMA等无线传输方式来实现终端与远方后台的连接，使得远方后台能够获取现场终端所采集的电力能效数据。

随着能源消费的增加，清洁能源、分布式能源和需求侧响应的进入能源消费的领域。市场上出现了各种各样的采集终端，功能日益丰富。客户的要求也变得越加严苛，例如：在不增加额外成本的前提下，为应对用户的突发性要求，扩充终端的需求功能，以及能最大限度的降低采集终端的后期维护成本，使终端实现稳定可靠的远程升级功能。

因此，需要研制一种小型化、低功耗、感控一体化、易于安装调试的用于用户侧负荷感知的电参量采集终端。

实用新型内容

本申请的目的在于克服上述问题或者至少部分地解决或缓减解决上述问题。

根据本申请的一个方面，提供了一种用于用户侧负荷感知的电参量采集终端，包括：

壳体，所述壳体内设置有采集系统，所述采集系统包括CPU控制器，所述CPU控制器分别连接控制单元、存储单元、通信单元、蓝牙单元和采集单元，所述采集单元连接有电压互感器和电流互感器；

电压接线端子、电流接线端子、状态指示灯、蓝牙指示灯、485接口和天线接口，安装在所述壳体的表面或四个端面；

其中，所述电压互感器与电压接线端子连接，电流互感器与电流接线端子连接。

可选地，所述通信单元包括有线通信单元和无线通信单元，其中，所述无线通信单元与天线接口连接。

可选地，所述有线通信单元为485总线或PLC模块，所述无线通信单元包括载波通信单元、Zigbee通信单元、Lora通信单元和微功率无线通信单元。

可选地，所述状态指示灯包括电源指示灯、正常运行指示灯、通信传输指示灯和通信方式指示灯。

可选地，所述CPU控制器为STM32F103C8单片机，所述控制单元为具有Cortex-M内核的STM32型单片机，所述采集单元为HT7036采集模块，所述微功率无线通信单元为SX1278ZTR4无线模块，所述蓝牙单元为cc2541蓝牙模块。

可选地，所述壳体由多聚合物制成。

可选地，所述壳体内壁涂覆有电磁屏蔽层。

可选地，所述电磁屏蔽层由电高分子层制成，具体为聚苯胺、聚噻吩和聚对苯撑中的一种或多种。

本申请的一种用于用户侧负荷感知的电参量采集终端，具有远程管理、配置系统、版本升级功能，同时具备方便部署、快速安装、即插即用、自适应接入等特点，可有效解决不仅能实现实现对企业用能情况实现精准测量，而且可基于远方采集的多种远程通讯方式采集，实现终端的远程升级，提高可靠性，减少出错率。

根据下文结合附图对本申请的具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本申请的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本申请的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是本申请的一种用于用户侧负荷感知的电参量采集终端的结构示意图；

图2是图1中采集系统的电路连接框图；

图3是本申请的一种用于用户侧负荷感知的电参量采集终端的工作流程示意图。

附图标记：

1-壳体；2-采集系统；3-485接口；4-电流接线端子；5-蓝牙指示灯；6-状态指示灯；7-天线接口；8-电压接线端子；

21-CPU控制器；22-控制单元；23-存储单元；24-采集单元；25-电压互感器；26-电流互感器；27-通信单元；28-蓝牙单元。

具体实施方式

图1是本申请的一种用于用户侧负荷感知的电参量采集终端的结构示意图，图2是图1中采集系统的电路连接框图。参见图1-2，本申请实施例提供了一种用于用户侧负荷感知的电参量采集终端，包括：壳体1，所述壳体内设置有采集系统，所述采集系统包括CPU控制器21，所述CPU控制器21分别连接控制单元22、存储单元23、通信单元27、蓝牙单元28和采集单元24，所述采集单元24连接有电压互感器25和电流互感器26；其中，CPU控制器21通过SPI串行接口与采集单元24传输采集数据，与存储单元23通过并行数据接口进行数据存储和访问，蓝牙单元作为参数设置的维护接口；

电压接线端子8、电流接线端子4、状态指示灯6、蓝牙指示灯5、485接口3和天线接口7，安装在所述壳体1的表面或四个端面；其中，电压接线端子8共有4个，接入三相电压、中性线。电流接线端子4共有6个，接入三相电流互感器的连接线；其中，所述电压互感器25与电压接线端子8连接，电流互感器26与电流接线端子4连接。

可选地，所述通信单元27包括有线通信单元和无线通信单元，其中，所述无线通信单元与天线接口7连接。

可选地，所述有线通信单元为485总线或PLC模块，所述无线通信单元包括载波通信单元、Zigbee通信单元、Lora通信单元和微功率无线通信单元。其中，微功率无线通信单元和PLC模块设计成可插拔的扩展接口的形式，在装置上使用同一个接口标准，以便根据环境不同及成本使用相应通信模块。

可选地，所述状态指示灯6包括电源指示灯、正常运行指示灯、通信传输指示灯和通信方式指示灯(具体为何种通信方式，如载波通信、Zigbee通信、Lora通信、微功率无线通信、485总线通信)。

可选地，所述CPU控制器21为STM32F103C8单片机，所述控制单元22为具有Cortex-M内核的STM32型单片机，主要功能为输出控制脉冲信号，当本实用新型接收来自主站或智能网关的执行命令或者控制策略，结合采集的用能数据在控制单元22形成控制脉冲信号，对设备的控制器进行输入控制；所述采集单元24为HT7036采集模块，采集三相电压信号和三相电流信号，经过计算后得到电气量参数：相(线)电压、电流、频率、三相(单相)有/无功功率、功率因数、三相(单相)有/无功总电能、三相(单相)四象限无功总电能、当前需量六类数据项,数据将传输到CPU控制器21并存储在存储单元23；所述微功率无线通信单元为SX1278ZTR4无线模块，所述蓝牙单元28为cc2541蓝牙模块。

其中，SX1278ZTR4无线模块的规格为：频段410-525MHz，发射功率19±1dBm(max)，有效通讯距离5Km@250bps，采用LoRa调制方式，支持硬件跳频(FHSS)，低功耗接收电流≤13mA；睡眠电流≤2uA；

cc2541蓝牙模块的规格为：工作频段：2.4GHz；支持250-kbps，500-kbps，1Mbps，2Mbps数据速率；发射功率：18.2mA，接入功率：17.9mA，功率模式1(4-μs唤醒)：270μA，功率模式2(睡眠定时器打开)：1μA。支持高级加密标准(AES)安全协处理器，2个通用异步收发器(UART)，I2C接口等。

可选地，所述壳体1由多聚合物制成，其具有好的机械性能、热稳定性、阻燃性能。

可选地，所述壳体1内壁涂覆有电磁屏蔽层(图中未标识)。

可选地，所述电磁屏蔽层由电高分子层制成，具体为聚苯胺、聚噻吩和聚对苯撑中的一种或多种。

本申请的采集终端的尺寸可以为：长80mm 120mm，宽50mm至70mm，高50mm至80mm；最优选的尺寸为：长90mm，宽60mm，高60mm。

图3是本申请的一种用于用户侧负荷感知的电参量采集终端的工作流程示意图。参见图3，具体的工作流程为：在本申请的采集终端首次上电后，系统启动，从配置flash存储单元中取出预置的唯一物联编号作为采集终端的身份标识。物联编号依据电力资产编号规则在系统启动操作完成后，采集终端主动联系周围的智能网关，将包括ID身份标识在内的配置信息构建为具有预定格式的报文，然后将报文发送给智能网关。智能网关在接到采集终端的接入请求后，首先查询配置数据库是否包含该终端ID号。如果配置数据库中已包含终端ID，则建立连接。如果没有则将向云端的服务器发出查询采集终端身份的请求。在智能网关接到云端服务器确认加入采集终端的认证信息后，将采集终端报文的配置信息写入到智能网关的配置数据库中，实现采集终端的即插即用使用。如果智能网关收到云端服务器的拒绝接入信息，将在配置数据库中备注为非法终端，并抛弃采集终端的接入请求，不再响应。

采集终端和智能网关建立连接后，按照心跳方式保持通信在线握手。采集终端支持主动采集数据上传和轮询方式的数据上传。在智能网关或主站发出采集数据的命令后，采集终端上传采集的数据。否则采集终端根据预定的数据上传周期，自主发起数据传输任务。

本本身请结构简单，新颖独特，易安装使用，效果好，不仅能实现电力能效数据的远程采集，而且还可以基于远方采集的多种远程通讯方式，实现终端的远程升级。在CPU控制器的控制下，使通讯数据出错率减少到最低，大大提高了采集数据的可靠性，利于对用能终端的管理，有良好的经济和社会效益。

本申请通过智能采集单元进行数据测量，无需停电安装，接线少、调试简单，全部安装过程不影响企业的正常生产，测量精度较传统仪器测量更高，统计中引入了人工输入经验值的算法，从而提高了电气量量测计算的精确性。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域技术人员所理解的通常意义。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

以上所述，仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种用于用户侧负荷感知的电参量采集终端，其特征在于，包括：

壳体，所述壳体内设置有采集系统，所述采集系统包括CPU控制器，所述CPU控制器分别连接控制单元、存储单元、通信单元、蓝牙单元和采集单元，所述采集单元连接有电压互感器和电流互感器；

电压接线端子、电流接线端子、状态指示灯、蓝牙指示灯、485接口和天线接口，安装在所述壳体的表面或四个端面；

其中，所述电压互感器与电压接线端子连接，电流互感器与电流接线端子连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于用户侧负荷感知的电参量采集终端，其特征在于，所述通信单元包括有线通信单元和无线通信单元，其中，所述无线通信单元与天线接口连接。

3.根据权利要求2所述的一种用于用户侧负荷感知的电参量采集终端，其特征在于，所述有线通信单元为485总线或PLC模块，所述无线通信单元包括载波通信单元、Zigbee通信单元、Lora通信单元和微功率无线通信单元。

4.根据权利要求1所述的一种用于用户侧负荷感知的电参量采集终端，其特征在于，所述状态指示灯包括电源指示灯、正常运行指示灯、通信传输指示灯和通信方式指示灯。

5.根据权利要求3所述的一种用于用户侧负荷感知的电参量采集终端，其特征在于，所述CPU控制器为STM32F103C8单片机，所述控制单元为具有Cortex-M内核的STM32型单片机，所述采集单元为HT7036采集模块，所述微功率无线通信单元为SX1278ZTR4无线模块，所述蓝牙单元为cc2541蓝牙模块。

6.根据权利要求1所述的一种用于用户侧负荷感知的电参量采集终端，其特征在于，所述壳体由多聚合物制成。

7.根据权利要求1所述的一种用于用户侧负荷感知的电参量采集终端，其特征在于，所述壳体内壁涂覆有电磁屏蔽层。

8.根据权利要求7所述的一种用于用户侧负荷感知的电参量采集终端，其特征在于，所述电磁屏蔽层由电高分子层制成，具体为聚苯胺、聚噻吩和聚对苯撑中的一种或多种。

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