CN220105268U

CN220105268U - 一种支持远程校验的物联网三相电能监测终端

Info

Publication number: CN220105268U
Application number: CN202321262586.XU
Authority: CN
Inventors: 魏岳; 秦子明; 严川; 王新; 荆峰; 高佩忠; 富豪; 高景栋; 曲桂亮; 姚金贞; 徐勇
Original assignee: Sinopec Group Shengli Petroleum Administration Co ltd; China Petrochemical Corp
Current assignee: Sinopec Group Shengli Petroleum Administration Co ltd; China Petrochemical Corp
Priority date: 2023-05-24
Filing date: 2023-05-24
Publication date: 2023-11-28
Anticipated expiration: 2033-05-24

Abstract

本实用新型涉及电能计量技术领域，特别涉及一种支持远程校验的物联网三相电能监测终端，包括计量模块，所述计量模块由计量芯片和处理器组成，其特征在于，所述计量芯片的计量信号输入端通过信号切换模块分别连接有模拟仿真模块和互感器，所述计量芯片的计量信号输出端与处理器通讯联接；所述信号切换模块和模拟仿真模块分别与处理器通讯控制联接；通过使用信号模拟和信号切换，并结合使用无线通讯模块，可以实现电能监测终端的远程校验。

Description

一种支持远程校验的物联网三相电能监测终端

技术领域

本实用新型涉及电能计量技术领域，特别涉及一种支持远程校验的物联网三相电能监测终端。

背景技术

随着我国经济的迅猛发展，用电量迅猛增加，电参数的准确、快速测量以及信息传递对于实现电网调度自动化，实现能耗监测与管理具有重要意义。

电力物联网是一种新型的信息传输技术，通过对电力系统各种参数的采集、分析、计算，建立电力系统运行状态监测与控制的智能化网络，实现电力系统的自动化、数字化、可视化。它的出现，不仅可以提高电力系统的安全性、经济性和可靠性，而且可以有效解决电力系统的实时性、动态性、灵活性和适应性等问题。

建设电力物联网平台的意义在于：

通过物联网技术，实现电力生产、消费、分配、管理等环节的全过程信息采集、传输、共享和交互，提高电力资源利用效率，降低能源消耗，减少污染排放，促进经济社会可持续发展。物联网技术的应用不仅可以有效解决电力供需矛盾，而且可以有效提高电力系统运行安全性、可靠性和灵活性，实现智能调度、智能管理、智能服务。因此，我国将加快推进物联网技术在电力行业的应用，促进电力生产、消费、分配、流通和社会治理各环节的信息化、智能化和绿色化发展。同时，要积极探索物联网技术在电力行业的创新应用，推动物联网技术与电力系统深度融合。

电力物联网平台的应用场景非常广泛，常用于智能电网、能源互联网、电力市场、电力交易等领域。目前，我国已建成全球最大的电力物联网平台，覆盖全国31个省、自治区、直辖市和新疆生产建设兵团，服务用户超过1.5亿户。

根据《JJG 596-2012 电子式电能表检定规程》第6.6条规定，0.2S级、0.5S级有功电能表，其检定周期一般不超过6年；1级、2级有功电能表，检定周期一般不超过8年，根据调研，工业现场安装的部分电能监测终端工作在较为恶劣的环境中，往往需要工作在高温、高湿和腐蚀性气体环境，在检定周期内容易发生故障，存在较大的计量误差，并且发生计量失真的电表存在一定的不确定性，因此无法采用抽检的方法消除计量误差。

电能表检定时需要拆除送到专业计量单位进行计量，不仅耗时较长，而且拆除期间影响正常的计量工作，拆除和安装需要耗费一定的人工，在计量结束重新运输安装时往往会带来新的故障和误差，因此亟需一种在线计量的方式，能够定期对电能监测终端进行在线计量，保证电能监测终端在整个检定周期内计量误差处于正常的计量误差范围内。需要设计一种能够实现远程自校验的电能监测终端，通过按照一定周期进行远程校验保证电表计量的准确性，并且要适用于对现场进行快速施工和加装的场合。

专利CN200610117136.6公开了一种电能计量装置远程校验监测系统。该系统由就地单元、就地计算机、远程计算机组成，就地显示单元和远程通讯单元与微处理器单元相联，就地计算机和远程计算机与远程通讯单元相联，电压互感器的二次侧电压和电流互感器的二次侧电流同时接入被检电度表和就地单元内部的标准电度表。本发明的有益效果：一是能够实现整个电能计量系统的全方位检测；二是实现了对电能计量装置的实时在线检测；三是具备远程通讯功能；四是能与任何厂家和型号的电能计量装置接口；五是可以准确掌握电力客户在电能计量工作中存在的问题。

上述专利通过电能计量装置远程校验监测系统能够实现对包括电流互感器、电压互感器、二次电缆线路和电度表在内的整个电能计量系统的全方位检测，对电能计量装置的性能评估更为全面、可靠；二是实现了对电能计量装置的实时在线检测，避免了检定周期长、无法及时发现电能计量装置故障和异常运行状态的不足；三是具备远程通讯功能，对于电能计量装置出现的故障和异常运行状态能够及时通知维护人员，有利于减少故障持续时间，避免故障纠纷，更好地保证电能计量的公平和公正；四是能与任何厂家和型号的电能计量装置接口，具有广泛的适用性；五是可以准确掌握电力客户在电能计量工作中存在的问题。

专利CN201520488110.7公开了一种电能计量装置远程自动监测校验系统，其特征在于：包括多个分站系统，多个分站系统通过光缆连接到主站系统上，分站系统包括关口电能计量装置，关口电能计量装置将采集的计量信息输送到数据采集系统内，数据采集系统将信息传送到特征提取系统内，特征提取系统实时测试关口电能计量装置的误差及监测互感器二次回路并将提取的特征信息传输到数据处理平台内，数据处理平台的数据信息通过外部通讯模块上传到主站，本实用新型的技术效果：能够对电能计量装置在运行过程中进行全方位在线测试、故障判断、记录、分析，并进行本地/远程诊断。

上述专利通过电能计量装置远程自动监测校验系统对电能计量装置在运行过程中进行全方位在线测试、故障判断、记录、分析，并进行本地/远程诊断。该系统监测范围包含了电能表、电流互感器、电压互感器、及其整个二次回路，它是集信号/数据采集与处理、数据库管理、现场电能表误差自动校验、二次回路状态监测、报警、集中抄表、通讯于一体的远程智能监测系统。它解决了目前在变电站、发电厂运行的计量装置不能有效、实时测试电能表误差及监测互感器二次回路工作状态的问题，同时，也便于现代化的数据管理，节省现场校表的费用和时间，及时的发现电能计量装置的故障问题。

专利CN201520862855.5公开了一种电能计量装置误差校验仪及远程在线校验系统，其中，误差校验仪包括采样电路、计量芯片、处理器和电源模块，采样电路用于采集三相三线或三相四线上的电压信号和电流信号；计量芯片具有采样端，采样端用于对电压信号和电流信号进行处理生成标准电能脉冲信号；处理器用于接收被测电能表输入的待测电能脉冲信号，并将待测电能脉冲信号与标准电能脉冲信号进行对比生成所述误差值。本实用新型可实现对被测电能表进行计量误差的在线远程监控。

上述专利通过电能计量装置误差校验仪，将采集的三相三线或三相四线上的电压信号和电流信号通过计量芯片处理形成标准电能脉冲信号，再将被测电能表输入的待测电能脉冲信号与该标准电能脉冲信号进行对比，从而得到误差值，针对该误差值即可实现对被测电能表进行计量误差的监测。

以上三件专利系统庞大、复杂，现场设备安装难度高，需要在现场配备降压设备，才能转换为电表可以使用的低压电。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有技术中的不足，提供一种支持远程校验的物联网三相电能监测终端。

解决现有电能监测终端一旦现场安装完毕无法针对计量误差实现实时评估的问题，提出了一种基于远程无线通讯的适用于快速安装的的自校验电能监测终端的实现方案，在远程校验时通过施加模拟采集信号保证电能监测终端测量误差始终处于设计允许的误差范围内，一旦出现测量误差超出设计允许范围的情形，能够及时通过无线通讯模块将校验的结果发送出去，提醒电能监测终端管理部门及时对电能监测终端进行更换。

其技术方案如下：

一种支持远程校验的物联网三相电能监测终端，包括计量模块，所述计量模块由计量芯片和处理器组成，所述计量芯片的计量信号输入端通过信号切换模块分别连接有模拟仿真模块和互感器，所述计量芯片的计量信号输出端与处理器通讯联接；所述信号切换模块和模拟仿真模块分别与处理器通讯控制联接。

进一步的，所述互感器包括电压互感器和电流互感器，用于获取被测线路每相的电压和电流信号。

进一步的，所述电压互感器为微型变压器。

进一步的，所述电流互感器为开合式互感器。

进一步的，所述模拟仿真模块包括一个设有四路带有十位数模转换的直接数字式频率合成器通道的频率合成器芯片，其中三路分别用于产生三相模拟电流信号，另外一路用于产生被测线路三相共用的模拟电压信号。

进一步的，所述信号切换模块包括两个模拟开关芯片；所述模拟开关芯片的每一路均设有两个独立的输入端，一个公共输出端和一个控制端；所述模拟开关芯片的输入端分别与模拟仿真模块和互感器相联，所述模拟开关芯片的公共输出端均与计量芯片相联，所述模拟开关芯片的控制端均与处理器相联。

进一步的，所述处理器通过无线通讯模块与物联网平台通讯控制联接。

进一步的，还包括与所述计量模块、信号切换模块、模拟仿真模块和无线通讯模块相联的供电模块。

进一步的，还包括与处理器相联的操作显示模块。

进一步的，所述计量模块、信号切换模块、模拟仿真模块、无线通讯模块、供电模块和操作显示模块设置于控制盒内，所述控制盒通过插拔式接线端子与互感器相联。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型提供的物联网三相电能监测终端，包括供电模块、核心控制模块、外置式电压互感器、外置式电流互感器、电能测量模块、信号模拟单元、无线数据传输模块、数据显示模块组成；通过使用外置式电压互感器和外置式电流互感器和快速插拔式接线端子，能够实现外置式电压互感器和外置式电流互感器的快速替换；通过使用信号模拟和信号切换，并结合使用无线通讯模块，可以实现电能监测终端的远程校验。

附图说明

图1实施例一整体示意图；

图2为系统的组成框图；

图3为信号模拟及切换框图；

图4为整个系统工作的流程图；

图5为电流互感器接线示意图；

图6电压互感器接线示意图；

图7为电压互感器线路示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本实用新型的范围。

此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本实用新型的概念。

实施例一：

如图1所示一种支持远程校验的物联网三相电能监测终端，通过测量三相电网的电压V_A、V_B、V_C以及电流I_A、I_B、I_C，来计量三相电网的电量，并发送到物联网平台。

电力物联网平台由三个部分组成：一是电力电子设备，包括变电站、配电网、发电厂、输电线路、电力调度自动化系统等；二是通信网络，包括光纤通信、无线通信、卫星通信、移动通信等；三是控制网络，包括计算机网络、广播网络、电视网络、互联网络等。

主要由互感器、模拟仿真模块、信号切换模块、计量模块、无线通讯模块、操作显示模块和供电模块组成。

互感器包括一个三相电压互感器和三个电流互感器，用于获取被测线路的测量信号，测量信号包括测量电压信号C_VA、C_VB、C_VC和测量电流信号C_IA、C_IB、C_IC。

三相电压互感器为电磁式电压互感器或电容式电压互感器；电流互感器为开合式互感器，例如钳形电流互感器。

电压互感器是一种把电网中的高电压转化为低压，便于监视和测量的高压设备。从结构上讲电压互感器是一种小容量、小体积、大电压比的降压变压器，基本原理与变压器相同，也是由一次和二次绕组、铁心、引出线，以及绝缘结构等构成。电磁式电压互感器的工作原理、构造和连接方法都与变压器相同。

电磁式电压互感器的一次绕组直接并联于一次回路中，一次绕组上的电压取决于一次回路上的电压；二次绕组与一次绕组无电的耦合，是通过磁耦合；二次绕组通常接的是一些仪表、仪器及保护装置，容量一般均在几十至几百VA，所以负载很小，而且是恒定的。所以电压互感器的一次侧可视为一个电压源，基本不受二次负载的影响；正常运行时，电压互感器二次侧由于负载较小，基本处于开路状态，电压互感器二次电压基本等于二次侧感应电动势，取决于一次系统电压。

电容式电压互感器（CVT）是由串联电容器分压，再经电磁式互感器降压和隔离，作为表计、继电保护等的一种电压互感器，电容式电压互感器还可以将载波频率耦合到输电线用于长途通信、远方测量、选择性的线路高频保护、遥控、电传打字等。

因此和常规的电磁式电压互感器相比，电容式电压互感器器除可防止因电压互感器铁芯饱和引起铁磁谐振外，在经济和安全上还有很多优越之处。

电容式电压互感器主要由电容分压器和中压变压器组成。

电容分压器由瓷套和装在其中的若干串联电容器组成，瓷套内充满保持0.1MPa正压的绝缘油，并用钢制波纹管平衡不同环境以保持油压，电容分压器可用作耦合电容器连接载波装置。

中压变压器由装在密封油箱内的变压器、补偿电抗器、避雷器和阻尼装置组成，油箱顶部的空间充氮。

一次绕组分为主绕组和微调绕组，一次侧和一次绕组间串联一个低损耗电抗器。由于电容式电压互感器的非线性阻抗和固有的电容有时会在电容式电压互感器内引起铁磁谐振，因而用阻尼装置抑制谐振，阻尼装置由电阻和电抗器组成，跨接在二次绕组上，正常情况下阻尼装置有很高的阻抗，当铁磁谐振引起过电压，在中压变压器受到影响前，电抗器已经饱和了只剩电阻负载，使振荡能量很快被降低。

模拟仿真模块包括一个设有四路带有十位数模转换的直接数字式频率合成器通道的频率合成器芯片，用于产生模拟信号，模拟信号包括模拟电流信号M_IA、M_IB、M_IC和模拟电压信号M_VA、M_VB、M_VC，其中三路为模拟电流信号通道，另外一路为模拟电压信号通道，通过一分三产生模拟电压信号M_VA、M_VB、M_VC。

频率合成技术起源于20世纪30年代，已有70多年的历史。

频率合成器的实现方法有3种：

直接模拟频率合成、间接频率合成和直接数字频率合成。根据出现的时间顺序，可将其分为3代。用高精度晶体振荡器作为基准，通过合成技术能产生一系列具有一定频率间隔的高清度频率源，分直接合成和锁相环合成两种。

直接数字式频率合成器（DDS）是将先进的数字处理理论与方法引入频率合成的一项新技术，DDS把一系列数字量形式的信号通过数/模转换器转换成模拟量形式的信号。

在本系统中，DDS的具体工作过程是由N位相位累加器、N位加法器和N位累加寄存器组成。

每来一个时钟脉冲，N位加法器将频率控制字K与N位累加寄存器输出的累加相位数据相加，并把相加后的结果送至累加寄存器的输入端。

累加寄存器一方面将上一时钟周期作用后所产生的新的相位数据反馈到加法器的输入端，使加法器在下一时钟的作用下继续与频率控制字K相加。

另一方面将这个值作为取样地址送入幅度/相位转换电路，幅度/相位转换电路根据这个地址输出相应的波形数据。

最后经D/A转换器和LPF将波形数据转换成所需要的模拟波形。

信号切换模块包括两个模拟开关芯片，其中一个模拟开关芯片为电压信号切换芯片，另一个为电流信号切换芯片；模拟开关芯片设有独立的三路引脚，分别为输入端、公共输出端和控制端，每一路均设有两个独立输入端，一个公共输出端和一个控制端。

模拟开关芯片是一种利用JFET或MOS的特性来控制信号通路的开关，主要用于完成信号链接连接或断开的转换功能。

由于其功耗低、速度快、无机械接触、体积小、使用寿命长。

电压信号切换芯片三路引脚分别为IN_CVA、IN_MVA、O_VA、K_VA、IN_CVB、IN_MVB、O_VB、K_VB、IN_CVC、IN_MVC、O_VC、K_VC；电流信号切换芯片的三路引脚分别为IN_CIA、IN_MIA、O_IA、K_IA、IN_CIB、IN_MIB、O_IB、K_IB、IN_CIC、IN_MIC、O_IC、K_IC。

计量模块由计量芯片和处理器组成；计量芯片设有计量信号输入端和通讯端T_O；计量信号输入端包括计量电压输入端IN_VA、IN_VB、IN_VC，和计量电流输入端IN_IA、IN_IB、IN_IC；计量芯片通过通讯端T_O与处理器相联，将计量信号输送到处理器。

三相电压互感器与电压信号切换芯片的IN_CVA、IN_CVB、IN_CVC相联，模拟仿真模块的模拟电压通道与电压信号切换芯片的IN_MVA、IN_MVB、IN_MVC相联；三个电流互感器分别与电流信号切换芯片的IN_CIA、IN_CIB、IN_CIC相联，模拟仿真模块的模拟电流通道与电流信号切换芯片的IN_MIA、IN_MIB、IN_MIC相联。

电压信号切换芯片的O_VA、O_VB、O_VC与计量芯片的IN_VA、IN_VB、IN_VC相联，电流信号切换芯片的O_IA、O_IB、O_IC与计量芯片的IN_IA、IN_IB、IN_IC相联。

电压信号切换芯片和电流切换芯片分别通过K_VA、K_VB、K_VC和K_IA、K_IB、K_IC与处理器通讯控制联接，通过处理器控制电压信号切换芯片和电流切换芯片在互感器输入和模拟仿真模块输入之间切换。

处理器还连接有无线通讯模块和操作显示模块；无线通讯模块用于建立与物联网平台的通讯控制联接，操作显示模块用于显示计量模块参数和功能设置。

无线通信模块广泛地运用在车辆监控、遥控、遥测、小型无线网络、无线抄表、门禁系统、小区传呼、工业数据采集系统、无线标签、身份识别、非接触RF智能卡、小型无线数据终端、安全防火系统、无线遥控系统、生物信号采集、水文气象监控、机器人控制、无线232数据通信、无线485/422数据通信、数字音频、数字图像传输等领域中。

供电模块与上述各模块相联，用于提供各模块工作所需电能。

计量模块、信号切换模块、模拟仿真模块、无线通讯模块、供电模块和操作显示模块设置于控制盒内，控制盒通过插拔式接线端子与互感器相联。

实施例二：

如图2~7所示一种支持远程校验的物联网三相电能监测终端，主要由供电单元1、核心控制单元2、外置式电压互感器3、外置式电流互感器4、信号切换单元5、计量单元6、信号模拟仿真单元7、无线数据传输模块8、操作显示单元9组成。

供电单元采用广州金升阳科技有限公司生产的新一代3W三相四线电能监测终端专用AC/DC电源LS03-16BxxSS系列作为核心，该电源具备90－528VAC宽电压输入范围，符合额定电压：3×220VAC/380VAC、任接两线工作的供电要求，输入电压范围：90～528VAC/100～745VDC。之后通过线性稳压模块将电压输出12V转化为5V和3.3V。线性稳压模块这里选用LM7805以及ASM1117-3.3V稳压芯片。

核心控制单元使用单片机N32G455RE作为控制的核心，单片机N32G455RE采用高性能32位ARM Cortex™-M4F内核，集成浮点运算单元（FPU）和数字信号处理（DSP），支持并行计算指令。最高工作主频144MHz，集成高达512KB加密存储Flash并支持多用户分区管理，最大144KBSRAM。提供丰富的高性能模拟接口，使得终端研制变得更加智能化。

外置式电压互感器和外置式电流互感器采用单独定制的模式，输入和输出均采用快速插拔式接线端子连接，其中电压互感器的输入信号为AC220V的情形下，输出信号为0.22V，电流互感器采用开合式电流互感器，精度等级为0.5级，根据测量的电流范围选择不同的电流变比，使得最大电流输出的电压小于电能计量单元芯片的最大输入量程。

计量单元6选用钜泉光电科技(上海)股份有限公司生产的ATT7022E专用计量芯片。ATT7022E是一款高精度三相电能专用计量芯片，适于三相四线和三相三线应用。ATT7022E采用了QFP封装，内部集成了多个适于电信号采集、变换、电能计算和SPI通讯的模块，芯片内部主要包括时钟控制电路、电流电压模块、温度传感器、电压电路、位模块、脉冲生成器、通讯接口、电源管理模块。

ATT7032支持纯软件校表，在不改变任何硬件电路的情况下，可以计算出校表数据后将校表数据写入到相应的校表寄存器中，实现对电能参数测量值的精确校正。

操作显示单元8采用的独立按键结合COG液晶显示模块，工作时功耗小于80uA，工作电压为3V，其中按键选择4路独立按键电路，并与单片机IO口连接，在设计中加入硬件和软件消抖电路。

无线通讯单元9选用深圳市有方科技股份有限公司出产的N306模块。N306是一款超小封装NB-IoT工业级无线通讯模块。N306模块支持以下功能接口：电源、UART、USIM、状态控制、RF等。模块供电典型值为3.6V，在信号发射状态典型电流功耗为160mA。单片机与N306模块之间的通讯通过串口实现。

图2为本实用新型实施例提供的信号模拟单元及切换单元的内部结构框图。

信号模拟单元内部的三相正弦信号的发生使用美国ADI公司的一款高集成度频率合成器芯片AD9958，内部含有四路带有10位数模转换的直接数字式频率合成器通道，可对4个内部同步输出通道进行独立编程。可通过内部寄存器设置产生四路一定幅值，120度相位差和50Hz的连续正弦信号。

如图2所示，AD9958的前三路分别产生A相/B相/C相模拟电流信号，第四路产生A相/B相/C相共用的模拟电压信号。

信号切换单元采用2片CD4053芯片，分别对应电压信号输入和电流信号输入切换。

CD4053芯片是一块带有公共使能输入控制位的3路二选一模拟开关电路。每一个多路选择开关都有两个独立的输入/输出(Y0和Y1)，一个公共的输入/输出端(Z)和选择输入(Sn)。

每一路都包含了两个双向模拟开关，开关的一边连接到独立输入/输出（Y0或Y1），另一边连接到公共输入/输出端（Z）。

在三相电能监测终正常工作时，通过选择输入端输出低电平，CD4053芯片的公共输入端信号分别接入3路电压互感器和3路电流互感器信号，当远程校验命令下达后，单片机获取远程校验指令后，给予CD4053芯片的选择输入端发出高电平信号，将电能计量单元的输入切换为信号模拟仿真单元输出的信号，并送入计量芯片进行计量。

图3为本实用新型实施例提供的软件流程框图。

单片机在进入启动后，首先进行初始化，建立与物联网平台的通讯，根据物联网平台的指令，确定电能监测终端的工作模式，确定整个系统进入计量模式还是校验模式，在计量模式下，系统通过计量单元采集电压互感器和电流互感器输出的信号，完成三相电网系统中所有常用的电量参数的准确测量。

在校验模式下，系统通过计量单元采集模拟仿真单元输出的信号，并送入计量芯片进行计量，得到电量参数。系统在得到电量参数后，按照设定的时间间隔完成数据的上传与显示。

电量参数的显示可通过按键进行切换。系统电量参数的显示通过系统与显示模块之间的通讯实现，

在检验模式下发生校验误差超出设定范围的情况，系统立即完成校验数据的上传和报警。

实施例三：

如图2~7所示一种支持远程校验的物联网三相电能监测终端，其中，供电单元1、核心控制单元2、信号切换单元5、计量单元6、信号模拟仿真单元7、无线数据传输模块8、操作显示单元9单独内置于一个终端控制盒内。

终端控制盒使用快速插拔接线端子进行对外信号连接。通过将快速插拔弯针座焊接于终端控制盒的内部电路板上，便于与插拔式标准接线端子进行对接。

外置式电压互感器和外置式电流互感器均采用成熟工业产品，输入和输出均采用外购的快速插拔式接线端子连接，其中电压互感器的输入信号为AC220V的情形下，输出信号为0.22V，电流互感器采用开合式电流互感器，精度等级为0.5级，根据测量的电流范围选择不同的电流变比，使得最大电流输出的电压小于电能计量单元芯片的最大输入量程。

在三相电能监测终正常工作时，通过选择输入端输出低电平，CD4053芯片的公共输入端信号经过采样电阻将输入3路电压互感器和3路电流互感器电流信号转化为电压信号后，接入计量芯片进行计量，当远程校验命令下达后，单片机获取远程校验指令后，给予CD4053芯片的选择输入端发出高电平信号，将电能计量单元的输入切换为信号模拟仿真单元输出的信号，并送入计量芯片进行计量。

信号模拟单元内部的三相正弦信号的发生使用美国ADI公司的一款高集成度频率合成器芯片AD9959，内部含有四路带有10位数模转换的直接数字式频率合成器通道，可对4个内部同步输出通道进行独立编程。可通过内部寄存器设置产生四路一定幅值，120度相位差和50Hz的连续正弦信号。

AD9959芯片为56脚芯片，其中30脚对应输出的A相电流信号，36脚对应输出的B相电流信号，9脚对应输出的C相电流信号，13脚产生A相/B相/C相共用的模拟电压信号。为了便于采样计量，将输出端接入对地采样电阻，将芯片输出的电流信号转换为电压小信号。芯片输出的电流信号范围为10-30mA，因此这里选用的采样电阻是20欧姆，经过电压转换后，输出信号的峰值为600 mA。

AD9959芯片对应电流模拟输出引脚分别产生A相/B相/C相模拟电流信号，电压模拟输出引脚产生A相/B相/C相共用的模拟电压信号。AD9959芯片内部为直接数字合成波形，输出有包括时钟频率在内的杂散频率干扰，在输出端设置RC低通滤波器，设置截止频率为1KHz，以有效滤除干扰的产生。

外置式电压互感器、外置式电流互感器置于电能监测终端的外部，其中外置式电流互感器采用开合式电流互感器，输出的信号性质为电交流小信号，经过采样电阻后最大输出电压小于0.7V，可直接与电能测量芯片连接，采集电压互感器和电流互感器输出的信号，计算得到相关参数。

外置式电压互感器和外置式电流互感器选用标准的微型变压器和开合式电流互感器，输出信号为毫安级电流信号，经过采样电阻后转化为毫伏级电压信号。

外置式电流互感器选用淄博同悦电子有限公司的TYKCT-YD系列开合式互感器。使用卡扣式开合结构，精度等级为1.0级以上。

外置式电压互感器放置于互感器电路盒中，电路盒的输入为A、B、C 三路火线电压信号和一路零线信号。输出为经过电压互感器调理后的信号。

外置式电压互感器选用淄博同悦电子有限公司的TYPT-H01CT电流型电压互感器产品，额定输入输出电流均为2mA，采用110欧姆限流电阻将采集的相电压信号转换为电流信号。

互感器电路盒内部包含三个电压互感器，采用限流电阻将采集的相电压信号转换为电流信号，这里的限流电阻选择阻值为110欧姆。

互感器电路盒的外形尺寸为30*25*20mm，前后各开一个8mm穿线孔，使用4芯绝缘电缆线通过穿线孔进行电源信号交换，穿线孔处安装橡胶防护套圈，起到保护电缆和密封的作用。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同限定。

Claims

1.一种支持远程校验的物联网三相电能监测终端，包括计量模块，所述计量模块由计量芯片和处理器组成，其特征在于，所述计量芯片的计量信号输入端通过信号切换模块分别连接有模拟仿真模块和互感器，所述计量芯片的计量信号输出端与处理器通讯联接；所述信号切换模块和模拟仿真模块分别与处理器通讯控制联接。

2.根据权利要求1所述的一种支持远程校验的物联网三相电能监测终端，其特征在于，所述互感器包括电压互感器和电流互感器，用于获取被测线路每相的电压和电流信号。

3.根据权利要求2所述的一种支持远程校验的物联网三相电能监测终端，其特征在于，所述电压互感器为微型变压器。

4.根据权利要求2所述的一种支持远程校验的物联网三相电能监测终端，其特征在于，所述电流互感器为开合式互感器。

5.根据权利要求1所述的一种支持远程校验的物联网三相电能监测终端，其特征在于，所述模拟仿真模块包括一个设有四路带有十位数模转换的直接数字式频率合成器通道的频率合成器芯片，其中三路分别用于产生三相模拟电流信号，另外一路用于产生被测线路三相共用的模拟电压信号。

6.根据权利要求1所述的一种支持远程校验的物联网三相电能监测终端，其特征在于，所述信号切换模块包括两个模拟开关芯片；所述模拟开关芯片的每一路均设有两个独立的输入端，一个公共输出端和一个控制端；所述模拟开关芯片的输入端分别与模拟仿真模块和互感器相联，所述模拟开关芯片的公共输出端均与计量芯片相联，所述模拟开关芯片的控制端均与处理器相联。

7.根据权利要求1~6任一所述的一种支持远程校验的物联网三相电能监测终端，其特征在于，所述处理器通过无线通讯模块与物联网平台通讯控制联接。

8.根据权利要求7所述的一种支持远程校验的物联网三相电能监测终端，其特征在于，还包括与所述计量模块、信号切换模块、模拟仿真模块和无线通讯模块相联的供电模块。

9.根据权利要求7所述的一种支持远程校验的物联网三相电能监测终端，其特征在于，还包括与处理器相联的操作显示模块。

10.根据权利要求8或9所述的一种支持远程校验的物联网三相电能监测终端，其特征在于，所述计量模块、信号切换模块、模拟仿真模块、无线通讯模块、供电模块和操作显示模块设置于控制盒内，所述控制盒通过插拔式接线端子与互感器相联。