CN216216887U - 一种在线电力宽带载波信息采集存储装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种在线电力宽带载波信息采集存储装置，属于电力宽带载波通信技术领域。本实用新型包括电压转换模块、载波信号耦合模块、信号接收模块、处理器模块、存储器模块和通信模块，其中，所述电压转换模块的输入端和载波信号耦合模块的输入端分别与供电线路相连，所述电压转换模块为各个模块供电，所述载波信号耦合模块的输出端与信号接收模块的输入端相连，所述信号接收模块的输出端与处理器模块的输入端相连，所述处理器模块分别与存储器模块和通信模块相连，用于将由供电线路解析出的数据存储在存储器模块，并通过通信模块与上位机通信。本实用新型的有益效果为：实现电力系统各部门的数据共享，有利于数据的管理与分析。

Description

一种在线电力宽带载波信息采集存储装置

技术领域

本实用新型涉及一种电力宽带载波通信技术，尤其涉及一种在线电力宽带载波信息采集存储装置。

背景技术

由于下列因素，导致问题分析困难，采集器厂家、通信模块厂家、电表厂家相互推诿。

1、由于电网公司配电部门与售电营销部门业务数据不能共享，导致台区配电管理困难，智能台区管理实施效果大打折扣；

2、电压电力抄表系统宽带载波通信目前是统一标准互联互通，但是各厂家通信模块以及电能表之间有部分内容标准规范不明确的地方，导致相互间的兼容问题，需要通信数据核实或者分析，由于数据由电网公司管理不可随意获得，目前在集中区网管端也没有数据流存储功能，对历史数据电网公司也无法提供。

针对以上两点技术问题的原因分析：

1.电力公司内部不同部门数据共享是可以协商解决，但是存在数据更新的延迟，会导致更大的数据错乱，各部门需求不一样，所需保存的数据也不一样。因此，数据共享推进较慢。另外，由于数据共享的复杂度高在现有的采集系统上很难实现，需要升级换代。在后期升级换代采集系统台区可以纳入，但是目前已完成的采集系统还需其他解决方式；

2.采集数据异常问题分析，往往需要历史数据留恢复分析，电力采集系统目前只解析所需要的数据并不保存完整的数据包，无法恢复历史数据包，查找分析问题困难重重，只能外加设备采集。

基于上述技术问题，目前急需要提供一种在电力通信过程中，同步存储通信信息的设备，从而实现各部门数据之间的同步，满足电力系统数据获取分析等需求。

实用新型内容

为解决现有技术中的问题，本实用新型提供一种在线电力宽带载波信息采集存储装置。

本实用新型包括电压转换模块、载波信号耦合模块、信号接收模块、处理器模块、存储器模块和通信模块，其中，所述电压转换模块的输入端和载波信号耦合模块的输入端分别与供电线路相连，所述电压转换模块为各个模块供电，所述载波信号耦合模块的输出端与信号接收模块的输入端相连，所述信号接收模块的输出端与处理器模块的输入端相连，所述处理器模块分别与存储器模块和通信模块相连，用于将由供电线路解析出的数据存储在存储器模块，并通过通信模块与上位机通信。

本实用新型作进一步改进，所述电压转换模块通过交流电接线端子接母线电缆，包括用于将交流电转为直流电的变压器电路及将变压器电路输出的电压二次处理的稳压电路，所述交流电接线端子引出四路信号，分别为母线三相信号及母线N相信号。

本实用新型作进一步改进，所述变压器电路包括根据电流流向依次设置的雷击浪涌保护单元、整流单元、降压单元和输出单元，所述输出单元输出两路5V电压，其中一路与通信模块相连，另一路与LDO稳压单元输入端相连。

本实用新型作进一步改进，所述雷击浪涌保护单元的输入端与交流电接线端子输出端相连，所述雷击浪涌保护单元包括设置在母线三相信号线上的串联的热敏电阻及分别并接在三相信号线与母线N相线之间的压敏电阻。

本实用新型作进一步改进，所述整流单元为设置在四路信号线上的若干个整流二极管或整流器。

本实用新型作进一步改进，所述稳压电路为两路LDO线性稳压电路，分别用于将所述变压器电路输出的5V电压转换为3.3V和.2V电压。

本实用新型作进一步改进，所述载波信号耦合模块用于将供电线路上的载波通信信号提取为安全的弱电信号，包括集成电路AT1，所述集成电路AT1的引脚5分别与三路母线三相信号线相连，引脚8接母线N相信号线，所述集成电路AT1的引脚3和引脚4输出安全的弱点信号。

本实用新型作进一步改进，所述信号接收模块用于去除干扰噪声，将有用的载波信号传输给处理器模块，包括TVS管保护电路、滤波器电路、钳位电路，其中，所述TVS管保护电路的输入端分别与集成电路AT1的输出引脚相连，所述TVS管保护电路的输出端与滤波器电路的输入端相连，所述滤波器电路的输出端与钳位电路的输入端相连，所述钳位电路输出端输出不超过芯片采集幅度的载波信号给处理器模块。

本实用新型作进一步改进，所述处理器模块采用宽带载波通信SPE7103芯片UA1，芯片UA1的引脚58、59接所述信号接收模块，引脚13、16、17、18分别用来接存储器UG1，用于数据的存取。

本实用新型作进一步改进，所述通信模块包括蓝牙模块电路和RS485通信电路，所述RS485通信电路的通信芯片U22采用隔离芯片，输入输出端分别设置隔离电源，输出端的5V电源由所述电压转换模块提供。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：实现电力载波通信过程中，数据的同步存储，保证电力系统各部门数据的一致性及实时性，为后期数据管理和分析功能提供数据基础，从而实现台区运行监控，保证台区稳定可靠运行；上位机能够通过该装置实时获取通信数据，从而能够通过对数据包分析，找出宽带载波采集通讯故障原因。

附图说明

图1为本实用新型结构框图；

图2为本实用新型处理器模块和存储模块电路原理图；

图3为变压器电路和载波信号耦合模块电路原理图；

图4为稳压电路原理图；

图5为信号接收模块电路原理图；

图6为通信模块电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步详细说明。

如图1所示，本实用新型在线电力宽带载波信息采集存储装置主要分为七部分：变压器模块、LDO稳压电源模块、485电路和蓝牙电路组成的通信模块、存储器模块、宽带载波SOC芯片电路模块、接收电路模块、载波耦合电路模块。

各个模块的具体工作为：

本装置工作电源及通信线路都是220V交流市电，将本装置接入供电局供电线路后，由变压器模块将220V交流市电转换为两路安全的5V直流弱电，一路为RS485电路提供电源，另一路为宽带载波SOC芯片电路、存储器、蓝牙模块供电。

其中，为了减少宽带载波SOC芯片电路、存储器、蓝牙模块电源的噪声，提高载波接收灵敏度，SOC芯片电路、存储器、蓝牙模块的电源由一路LDO线性稳压电路将5V电源转换为3.3V电源，宽带载波SOC芯片需要的1.2V电源由另外一路LDO线性稳压电路将5V电源转换为1.2V电源。

本例由载波信号耦合电路将供电线路上的载波通信信号提取为安全的弱电通信信号。弱电通信信号在经过信号接收滤波电路后去除干扰噪声，将有用的载波信号传输给宽带载波SOC芯片SPE7103,由SPE7103将载波信号解析为通信数据包。所采集的信号包括上行数据和下行数据，然后将采集的数据存储至存储器，或通过RS485电路和/或蓝牙发送给上位机进行后续分析处理。

本例在线电力宽带载波信息采集存储装置工作的原理如下：

携带通信数据的信号经信号接收滤波电路接收后，由宽带载波控制芯片解析出数据，电力采集通信协议一般DLT645和DLT689协议，上下行数据帧由根据协议包含地址、命令、数据，采集器将数据帧读取后增加时间戳作为历史通信数据流保存在存储器中，供后期调用。同时也可通过RS485或蓝牙通信上传给上位机，上位机根据协议内容解析出地址、命令、数据，并可根据时间戳还原通信过程用作分析通信异常，数据中的电压、电流、功率等是公开数据，未加密可供配电生产管理使用，而电能等加密信息则给特定的电力系统部分使用。

本实用新型提供了一种专门在电力通信过程中，实时存储数据的存储装置，为电网公司配电部门与售电营销部门等提供实时的、统一的数据源，为数据分析、电路故障等提供基础数据支持。

如图2所示，本例的处理器模块中的宽带载波SOC芯片UA1采用SPE7103芯片，处理器模块电路包含芯片系统工作的复位电路、电源去耦电容、信号采集的参考电压源电路、晶体振荡器G1、指示灯HL1、HL2、HL4和调试通信口UART1，宽带载波信号通过宽带载波控制芯片UA1的58、59引脚输入到芯片，指示灯用于指示处理器的工作状态。

本例的复位电路包括电阻R4、电容C8、C58，其中，所述电阻R4的一端接地，另一端分别与宽带载波控制芯片UA1的复位引脚6、电容C8、C58的一端相连，所述电容C8、C58的另一端接地。

本例的电源去耦电容是由若干个接地电容并联组成。所述信号采集的参考电压源电路包括多个串联的分压电阻，两路参考电压线一端分别接不同的分压电阻之间，另一端接宽带载波控制芯片UA1的64、65引脚。

本例存储器UG1是128M的存储器，存储器大小可根据实际需要使用更大的存储器，根据申请人测算验证在300户供电台区采集装置可存储7-10天数据，可满足大部分需要。

如图3所示，本例的变压器电路包括根据电流流向依次设置的雷击浪涌保护单元、整流单元、降压单元和输出单元，所述输出单元输出两路5V电压，其中一路与通信模块相连，另一路与LDO稳压单元输入端相连。

所述雷击浪涌保护单元的输入端与交流电接线端子输出端相连，所述雷击浪涌保护单元包括设置在母线三相信号线上的串联的热敏电阻RD1、RD2、RD3及分别并接在三相信号线与母线N相线之间的压敏电阻RZ1、RZ2、RZ3，从而保障装置接入供电线路工作的安全。J3为交流电接线端子，分别将交流电供给变压器电路及载波信号耦合电路。

二极管D1-D17构成三相整流电路将交流电整流为高压直流电后由U1降压模块变换出两路隔离的5V电源供装置工作使用。

本例的载波信号耦合模块包括集成电路AT1，所述集成电路AT1的引脚5分别通过电容AC1、AC2、AC3与三路母线三相信号线相连，引脚8接母线N相信号线，所述集成电路AT1的引脚3和引脚4输出安全的弱点信号。从而提取耦合在供电线路上的宽带载波信号。

如图4所示，本例的稳压电路由电源芯片UD1电路将变压器模块提供的第一路5V电源5V_A转为3.3V电源，由电源芯片UE1将5V_A转为1.2V电源。

如图5所示，本例的信号接收滤波电路中，TVS管(瞬态二极管)D22保护后端电路。电阻R44、R45、R47、R48将耦合电路提取出的电流信号转换为电压信号传输给后端滤波器电路，滤波器电路是一个0.7-12MHz的带通滤波器，符合电力宽带载波抄表通信带宽0.7-12MHz，双端二极管TS3、TS4提供信号电平钳位作用保证输入给宽带载波控制芯片信号幅度不超过芯片采集幅度，然后信号通过电容C49、C54电容输入给宽带载波控制芯片UA1。

如图6所示，本例的通信模块包括RS485通信电路和蓝牙模块电路，其中，RS485通信电路和蓝牙模块电路都是接到宽带载波控制芯片UA1的UART通信口，RS485通信电路接至宽带载波控制芯片UA1的19、20引脚，RS485通信芯片U22采用隔离芯片，保证外部通信接线安全无漏电风险，RS485通信芯片U22由变压器模块提供隔离的第二路5V电源5V_B。

以上所述之具体实施方式为本实用新型的较佳实施方式，并非以此限定本实用新型的具体实施范围，本实用新型的范围包括并不限于本具体实施方式，凡依照本实用新型所作的等效变化均在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种在线电力宽带载波信息采集存储装置，其特征在于：包括电压转换模块、载波信号耦合模块、信号接收模块、处理器模块、存储器模块和通信模块，其中，所述电压转换模块的输入端和载波信号耦合模块的输入端分别与供电线路相连，所述电压转换模块为各个模块供电，所述载波信号耦合模块的输出端与信号接收模块的输入端相连，所述信号接收模块的输出端与处理器模块的输入端相连，所述处理器模块分别与存储器模块和通信模块相连，用于将由供电线路解析出的数据存储在存储器模块，并通过通信模块与上位机通信。

2.根据权利要求1所述的在线电力宽带载波信息采集存储装置，其特征在于：所述电压转换模块通过交流电接线端子接母线电缆，包括用于将交流电转为直流电的变压器电路及将变压器电路输出的电压二次处理的稳压电路，所述交流电接线端子引出四路信号，分别为母线三相信号及母线N相信号。

3.根据权利要求2所述的在线电力宽带载波信息采集存储装置，其特征在于：所述变压器电路包括根据电流流向依次设置的雷击浪涌保护单元、整流单元、降压单元和输出单元，所述输出单元输出两路5V电压，其中一路与通信模块相连，另一路与LDO稳压单元输入端相连。

4.根据权利要求3所述的在线电力宽带载波信息采集存储装置，其特征在于：所述雷击浪涌保护单元的输入端与交流电接线端子输出端相连，所述雷击浪涌保护单元包括设置在母线三相信号线上的串联的热敏电阻及分别并接在三相信号线与母线N相线之间的压敏电阻。

5.根据权利要求4所述的在线电力宽带载波信息采集存储装置，其特征在于：所述整流单元为设置在四路信号线上的若干个整流二极管或整流器。

6.根据权利要求2所述的在线电力宽带载波信息采集存储装置，其特征在于：所述稳压电路为两路LDO线性稳压电路，分别用于将所述变压器电路输出的5V电压转换为3.3V和.2V电压。

7.根据权利要求2-6任一项所述的在线电力宽带载波信息采集存储装置，其特征在于：所述载波信号耦合模块用于将供电线路上的载波通信信号提取为安全的弱电信号，包括集成电路AT1，所述集成电路AT1的引脚5分别与三路母线三相信号线相连，引脚8接母线N相信号线，所述集成电路AT1的引脚3和引脚4输出安全的弱点信号。

8.根据权利要求7所述的在线电力宽带载波信息采集存储装置，其特征在于：所述信号接收模块用于去除干扰噪声，将有用的载波信号传输给处理器模块，包括TVS管保护电路、滤波器电路、钳位电路，其中，所述TVS管保护电路的输入端分别与集成电路AT1的输出引脚相连，所述TVS管保护电路的输出端与滤波器电路的输入端相连，所述滤波器电路的输出端与钳位电路的输入端相连，所述钳位电路输出端输出不超过芯片采集幅度的载波信号给处理器模块。

9.根据权利要求8所述的在线电力宽带载波信息采集存储装置，其特征在于：所述处理器模块采用宽带载波通信SPE7103芯片UA1，芯片UA1的引脚58、59接所述信号接收模块，引脚13、16、17、18分别用来接存储器UG1，用于数据的存取。

10.根据权利要求8所述的在线电力宽带载波信息采集存储装置，其特征在于：所述通信模块包括蓝牙模块电路和RS485通信电路，所述RS485通信电路的通信芯片U22采用隔离芯片，输入输出端分别设置隔离电源，输出端的5V电源由所述电压转换模块提供。

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