CN216904415U - 一种配网多终端融合监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种配网多终端融合监测装置，涉及配电自动化终端融合的技术领域，以主控制器作为中央核心处理器，以分控制器作为辅助，集成遥测遥信模块、通讯模块及电力载波模块，通过通讯模块实现与自动化主站上行、下行通信，扩展性强；通过计量芯片获取外部低压开关柜的三相电压、三相电流、零序电流、功率及电量，且实现对外部二次侧互感器的开、短路检测，基于RS485总线、电力载波模块、遥测遥信模块的配合，实现远程抄表以及对外部低压开关的控制、状态监测以及配电房环境监测，将“低压自动化、配变监测、低压集抄”多功能集成融合于一个监测装置上，互联互通性好，突破了现有分立式配电终端监测装置的功能局限性，且空间占用度少。

Description

一种配网多终端融合监测装置

技术领域

本实用新型涉及配电自动化终端融合的技术领域，更具体地，涉及一种配网多终端融合监测装置。

背景技术

当前我国正处于经济社会发展转型升级的关键时期，城市化进程不断加快，电力体制改革逐步深化，对配电网供电可靠性、电能质量和精益化管理提出了更高要求，有助于提升电网精益化管理水平，因此有必要加强相关技术研究与应用，增强技术保障力量，支撑配电网向智能化、物联化转型升级。但目前，配网设备的功能和种类越来越多，配网设备的增多以及种类的繁杂对日常运维和供电场所的空间利用造成了很大压力。

现有配电专用性强，但互联程度不高，通常连接多个不同主站，不利于数据整合和加密，且存在一定的重复建设问题。目前主流配电装置多为用于监控某一特定供电设施或线路，与其他设施或线路的互通性弱。如现有技术中公开了一种用于配电开关柜的智能监测装置，该方案通过设置一种远距离数据传输器，将监测装置所监测的数据结果远距离传输至计算机中，但这种分立式终端装置仅针对配电网开关柜监测，不利于对配网运行状态进行整体监控和保护，若为配网运行状态的整体监控和保护采用多个、具备若干种功能的终端装置配合，不同终端装置的功能之间可能存在重叠，再加上分散化布置，投资成本相对较高。

实用新型内容

为解决当前分立式配电网终端装置专用性强、互通性差，而多个配电终端装置配合分散布置则空间占用大、投资成本高的问题，本实用新型提出一种配网多终端融合监测装置，多功能集成融合，扩展性强，互通性更佳，降低了空间占用度。

为了达到上述技术效果，本实用新型的技术方案如下：

一种配网多终端融合监测装置，包括：壳体、设置于壳体内的电源模块、主控制器、分控制器、计量芯片、遥测遥信模块、通讯模块、电力载波模块，电源模块本身由外部三相或单相或两相交流电供电，电源模块为主控制器、分控制器、遥测遥信模块、通讯模块及电力载波模块供电，主控制器与分控制器CAN连接；

主控制器与通讯模块连接，通过通讯模块与外部自动化主站通信；主控制器连接电力载波模块的一端，电力载波模块的另一端连接外部电能表，实现远程抄表，还通过一路RS485总线连接电力载波模块的一端，电力载波模块的另一端连接外部分支开关、分支监测单元，对外部分支开关、分支监测单元进行状态采集；主控制器还连接遥测遥信模块，通过遥测遥信模块实现对外部低压开关的控制、状态监测以及配电房环境监测；所述分控制器连接计量芯片，通过计量芯片获取外部低压开关柜的三相电压、三相电流、零序电流、功率及电量，且实现对外部二次侧互感器的开、短路检测。

在本技术方案中，以主控制器作为中央核心处理器，以分控制器作为辅助，集成遥测遥信模块、通讯模块及电力载波模块，通过通讯模块实现与外部自动化主站上行、下行通信，通过计量芯片获取外部低压开关柜的三相电压、三相电流、零序电流、功率及电量，且实现对外部二次侧互感器的开、短路检测，基于RS485总线、电力载波模块、遥测遥信模块的配合，实现远程抄表以及对外部低压开关的控制、状态监测以及配电房环境监测，集成“低压自动化、配变监测、低压集抄”融合功能，上、下扩展性强，互联互通性好，突破了现有分立式配电终端监测装置的功能局限性。

优选地，所述电源模块包括对外隔离采集电源单元及对内控制电源单元，对外采集隔离电源单元的电压形式包括：隔离DC24V、隔离DC12V、隔离DC5V及隔离DC3.3V，对内控制电源单元的电压形式包括：DC12V、DC5V及DC3.3V，内外电气隔离以保证可靠性。

优选地，电源模块还会为分支监测单元供电，为分支监测单元供电时，对外隔离采集电源单元提供隔离24V的电压为分支监测单元供电时，对外隔离采集电源单元提供隔离24V的电压；电源模块为主控制器供电时，对外隔离采集电源单元提供隔离DC12V、隔离DC5V、隔离DC3.3V的电压，对内控制电源单元提供DC5V及DC3.3V的电压；电源模块为分控制器供电时，对外隔离采集电源单元提供隔离DC12V的电压，对内控制电源单元提供DC5V及DC3.3V的电压；在电源模块为遥测遥信模块供电时，对外隔离采集电源单元提供隔离DC12V的电压；在电源模块为电力载波模块供电时，对外隔离采集电源单元提供隔离DC12V、隔离DC5V、隔离DC3.3V的电压；所述通讯模块包括内置4G通讯模块及外置4G通讯模块，电源模块为内置4G通讯模块供电时，对内控制电源单元提供DC12V的电压；电源模块为外置4G通讯模块供电时，对内控制电源单元提供DC5V及DC3.3V的电压。

优选地，所述装置还包括为主控制器提供实时时间的第一实时时钟RTC及第一备用电池，所述第一备用电池为第一实时时钟RTC供电，主控制器通过I2C连接第一实时时钟RTC。

优选地，所述装置还包括用于本地维护的第一维护接口及第二维护接口，主控制器通过USB连接第一维护接口，主控制器通过UART连接第二维护接口，保证了装置的可靠性。

优选地，所述计量芯片为RN8302，分控制器通过SPI的方式连接计量芯片，RN8302，内置高精度ADC，可采集三相电压、电流，零序电流，可测量全波和基波有功、无功、视在功率，具有二次侧互感器开短路检测功能。

优选地，所述装置还包括为分控制器提供实时时间的第二实时时钟RTC及第二备用电池，所述第二备用电池为第二实时时钟RTC供电，分控制器通过I2C连接第二实时时钟RTC。

优选地，所述装置还包括遥测遥控模块，分控制器连接遥测遥控模块，通过遥测遥控模块实现对外部低压开关的分、合遥信及分、合遥测。

优选地，所述主控制器为ARM，以保证可扩展丰富的接口。

优选地，所述分控制器为单片机。

与现有技术相比，本实用新型技术方案的有益效果是：

本实用新型提出一种配网多终端融合监测装置，以主控制器作为中央核心处理器，以分控制器作为辅助，集成遥测遥信模块、通讯模块及电力载波模块，通过通讯模块实现与外部自动化主站上行、下行通信，上、下扩展性强；通过计量芯片获取外部低压开关柜的三相电压、三相电流、零序电流、功率及电量，且实现对外部二次侧互感器的开、短路检测，基于RS485总线、电力载波模块、遥测遥信模块的配合，实现远程抄表以及对外部低压开关的控制、状态监测以及配电房环境监测，将“低压自动化、配变监测、低压集抄”多功能集成融合于一个监测装置上，互联互通性好，突破了现有分立式配电终端监测装置的功能局限性，且空间占用度少。

附图说明

图1表示本实用新型实施例1中提出的配网多终端融合监测装置的一种整体结构示意图；

图2表示本实用新型实施例1中提出的电源模块提供不同形式电压进行供电的示意图；

图3表示本实用新型中提出的以主控制器为核心的配网多终端融合监测装置扩展结构示意图；

图4表示本实用新型实施例3中提出的基于分控制器的配网多终端融合监测装置扩展结构示意图。

其中，1.壳体；2.电源模块；21.外隔离采集电源单元；22.对内控制电源单元；3.主控制器；4.分控制器；5.计量芯片；6.遥测遥信模块；7.通讯模块；71.内置4G通讯模块；72.外置4G通讯模块；8.电力载波模块；9.第一实时时钟RTC；10.第一备用电池；11.第一维护接口；12.第二维护接口；13.第二实时时钟RTC；14.第二备用电池；15.遥测遥控模块。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型的技术方案做进一步的说明。

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

为了更好地说明本实施例，附图某些部位会有省略、放大或缩小，并不代表实际尺寸；

附图中描述位置关系的仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

对于本领域技术人员来说，附图中某些公知内容说明可能省略是可以理解的。

实施例1

配电侧存在配电房(设有低压开关柜、分支线路、分支检测单元、二次侧互感器)、用户侧电能表、低压智能开关等各路终端，且对于配电房自身的环境，也需要监测终端来监测，传统分立式终端监测装置(单一功能)专用性较强，很难同时监测低压开关柜三相电压、三相电流、零序电流、功率及电量，以及对外部二次侧互感器的开、短路检测，对分支线路、分支检测单元进行状态采集，且同时与配电自动化主站、计量自动化主站通信，为此，本实施例提出一种配网多终端融合监测装置，装置整体结构示意图参见图1，该装置包括：壳体1、设置于壳体1内的电源模块2、主控制器3、分控制器4、计量芯片5、遥测遥信模块6、通讯模块7及电力载波模块8，其中，壳体1采用标准壳体，并经过试验检验，符合行业标准，电源模块2本身可由外部三相或单相或两相交流电供电，即可以采用3*220V/380V供电，也支持单相和两相供电，主控制器3采用德州仪器公司的AM335x处理器的ARM，拥有800MHz主频的Cortex-A8内核，而且设有丰富的功能接口和扩展电路，可提供快速的数据处理和流畅的界面切换；分控制器4采用意法半导体有限公司的工业级Stm32系列芯片作为微处理器，具备极高的性能及可靠性。参见图1，电源模块2为主控制器3、分控制器4、遥测遥信模块6、通讯模块7及电力载波模块8供电，主控制器3与分控制器4之间采用CAN连接。

主控制器3与通讯模块7连接，通过通讯模块7与外部自动化主站(主要为配电自动化主站、计量自动化主站)通信，这里通过4G无线网络实现无线连接，实际情况下在进行4G无线网络无线连接时，可能需要借助智能网关。参见图1，主控制器3通过一路UART连接电力载波模块8的一端，电力载波模块8的另一端连接外部电能表，在主控制器3的控制下，通过电力载波模块8的配合，装置实现远程抄表，主控制器3还通过一路RS485总线直接连接电力载波模块8的一端，电力载波模块8的另一端连接外部分支开关、分支监测单元，在主控制器3的控制下，对外部分支开关、分支监测单元进行状态采集，在图1中利用“虚线”以作区分；主控制器3还连接遥测遥信模块6，在主控制器3的控制下，通过遥测遥信模块6实现对外部低压开关的控制、状态监测以及配电房环境监测，所述分控制器4连接计量芯片5，通过计量芯片5获取外部低压开关柜的三相电压、三相电流、零序电流、功率及电量，且实现对外部二次侧互感器的开、短路检测，以上功能基于选用的主控制器3与分控制器4、计量芯片5的固有性能功能实现，整体上融合“低压自动化、配变监测、低压集抄”功能，一种装置可完成传统三种装置的功能，且上下扩展性更强，互联互通性更好，支撑配电网向智能化、物联化转型升级。在具体实施时，所有测量量都具备校准功能，通过软件算法校准，进一步提升校准范围内的测量精度。

在本实施例中，电源模块2包括对外隔离采集电源单元21及对内控制电源单元22，对外采集隔离电源单元21的电压形式包括：隔离DC24V、隔离DC12V、隔离DC5V及隔离DC3.3V，对内控制电源单元22的电压形式包括：DC12V、DC5V及DC3.3V，内外电气隔离以保证可靠性。参见图2，电源模块2还会为分支监测单元供电，为分支监测单元供电时，对外隔离采集电源单元21提供隔离24V的电压；电源模块2为主控制器3供电时，对外隔离采集电源单元21提供隔离DC12V、隔离DC5V、隔离DC3.3V的电压，对内控制电源单元22提供DC5V及DC3.3V的电压；电源模块2为分控制器4供电时，对外隔离采集电源单元21提供隔离DC12V的电压，对内控制电源单元22提供DC5V及DC3.3V的电压；在电源模块2为遥测遥信模块6供电时，对外隔离采集电源单元21提供隔离DC12V的电压；在电源模块2为电力载波模块8供电时，对外隔离采集电源单元21提供隔离DC12V、隔离DC5V、隔离DC3.3V的电压；结合图3，通讯模块7包括了采用标准化接口的两路4G通讯模块，包括内置4G通讯模块71及外置4G通讯模块72，内置4G通讯模块71及外置4G通讯模块72配合实现装置与自动化主站的上下行通信，内置4G通讯模块71用于与自动化主站下行通讯，外置4G通讯模块72用于与主站上行通讯，主控制器3通过一路UART与内置4G通讯模块71连接，通过一路UART与外置4G通讯模块72连接。电源模块2为外置4G通讯模块72供电时，对内控制电源单元22提供DC12V的电压；电源模块2为内置4G通讯模块71供电时，对内控制电源单元22提供DC5V及DC3.3V的电压。

实施例2

以实施例1中所述的配网多终端融合监测装置为基础，本实施例提出以主控制器3为核心的配网多终端融合监测装置扩展结构，参见图3，配网多终端融合监测装置还包括为主控制器3提供实时时间的第一实时时钟RTC(图3中9表示第一实时时钟RTC)及第一备用电池10，第一备用电池10为第一实时时钟RTC供电，主控制器3通过I2C连接第一实时时钟RTC。

配网多终端融合监测装置还包括用于本地维护的第一维护接口11及第二维护接口12，主控制器3通过1路USB连接第一维护接口11，通过一路UART连接第二维护接口12，便于工作人员的检修，保证了装置的可靠性。

除此之外，还包括一些按键及液晶显示、LED灯等，分别主控制器3分别通过6*GPIO线、LCD控制器以及GPIO连接。

实施例3

以实施例1中所述的配网多终端融合监测装置为基础，本实施例提出了基于分控制器4的配网多终端融合监测装置扩展结构，参见图4，计量芯片5为RN8302，分控制器4通过SPI的方式连接计量芯片5，RN8302内置高精度ADC，可采集低压开关的三相电压、电流，零序电流，可测量全波和基波有功、无功、视在功率，具有二次侧互感器开短路检测功能。

配网多终端融合监测装置还包括为分控制器4提供实时时间的第二实时时钟RTC(图4中13表示第二实时时钟RTC)及第二备用电池14，第二备用电池14为第二实时时钟RTC供电，分控制器4通过一路I2C连接第二实时时钟RTC；所述装置还包括遥测遥控模块15，分控制器4连接遥测遥控模块15，通过遥测遥控模块15实现对外部低压开关的分、合遥信及分、合遥测。

显然，本实用新型的上述实施例仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种配网多终端融合监测装置，其特征在于，包括：壳体(1)、设置于壳体(1)内的电源模块(2)、主控制器(3)、分控制器(4)、计量芯片(5)、遥测遥信模块(6)、通讯模块(7)及电力载波模块(8)，电源模块(2)本身由外部三相或单相或两相交流电供电，电源模块(2)为主控制器(3)、分控制器(4)、遥测遥信模块(6)、通讯模块(7)及电力载波模块(8)供电，主控制器(3)与分控制器(4)CAN连接；

主控制器(3)与通讯模块(7)连接，通过通讯模块(7)与外部自动化主站通信；主控制器(3)连接电力载波模块(8)的一端，电力载波模块(8)的另一端连接外部电能表，实现远程抄表，还通过一路RS485总线连接电力载波模块(8)的一端，电力载波模块(8)的另一端连接外部分支开关、分支监测单元，对外部分支开关、分支监测单元进行状态采集；主控制器(3)还连接遥测遥信模块(6)，通过遥测遥信模块(6)实现对外部低压开关的控制、状态监测以及配电房环境监测；所述分控制器(4)连接计量芯片(5)，通过计量芯片(5)获取外部低压开关柜的三相电压、三相电流、零序电流、功率及电量，且实现对外部二次侧互感器的开、短路检测。

2.根据权利要求1所述的配网多终端融合监测装置，其特征在于，所述电源模块(2)包括对外隔离采集电源单元(21)及对内控制电源单元(22)，对外隔离采集电源单元(21)的电压形式包括：隔离DC24V、隔离DC12V、隔离DC5V及隔离DC3.3V，对内控制电源单元(22)的电压形式包括：DC12V、DC5V及DC3.3V。

3.根据权利要求2所述的配网多终端融合监测装置，其特征在于，电源模块(2)还会为分支监测单元供电，为分支监测单元供电时，对外隔离采集电源单元(21)提供隔离24V的电压；电源模块(2)为主控制器(3)供电时，对外隔离采集电源单元(21)提供隔离DC12V、隔离DC5V、隔离DC3.3V的电压，对内控制电源单元(22)提供DC5V及DC3.3V的电压；电源模块(2)为分控制器(4)供电时，对外隔离采集电源单元(21)提供隔离DC12V的电压，对内控制电源单元(22)提供DC5V及DC3.3V的电压；在电源模块(2)为遥测遥信模块(6)供电时，对外隔离采集电源单元(21)提供隔离DC12V的电压；在电源模块(2)为电力载波模块(8)供电时，对外隔离采集电源单元(21)提供隔离DC12V、隔离DC5V、隔离DC3.3V的电压；所述通讯模块(7)包括内置4G通讯模块(71)及外置4G通讯模块(72)，电源模块(2)为内置4G通讯模块(71)供电时，对内控制电源单元(22)提供DC12V的电压；电源模块(2)为外置4G通讯模块(72)供电时，对内控制电源单元(22)提供DC5V及DC3.3V的电压。

4.根据权利要求1所述的配网多终端融合监测装置，其特征在于，所述装置还包括为主控制器(3)提供实时时间的第一实时时钟RTC(9)及第一备用电池(10)，所述第一备用电池(10)为第一实时时钟RTC(9)供电，主控制器(3)通过I2C连接第一实时时钟RTC(9)。

5.根据权利要求4所述的配网多终端融合监测装置，其特征在于，所述装置还包括用于本地维护的第一维护接口(11)及第二维护接口(12)，主控制器(3)通过USB连接第一维护接口(11)，主控制器(3)通过UART连接第二维护接口(12)。

6.根据权利要求1所述的配网多终端融合监测装置，其特征在于，所述计量芯片(5)为RN8302，分控制器(4)通过SPI的方式连接计量芯片(5)。

7.根据权利要求6所述的配网多终端融合监测装置，其特征在于，所述装置还包括为分控制器(4)提供实时时间的第二实时时钟RTC(13)及第二备用电池(14)，所述第二备用电池(14)为第二实时时钟RTC(13)供电，分控制器(4)通过I2C连接第二实时时钟RTC(13)。

8.根据权利要求7所述的配网多终端融合监测装置，其特征在于，所述装置还包括遥测遥控模块(15)，分控制器(4)连接遥测遥控模块(15)，通过遥测遥控模块(15)实现对外部低压开关的分、合遥信及分、合遥测。

9.根据权利要求1～8任意一项所述的配网多终端融合监测装置，其特征在于，所述主控制器(3)为ARM。

10.根据权利要求1～8任意一项所述的配网多终端融合监测装置，其特征在于，所述分控制器(4)为单片机。

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