CN220526215U - 一种专变采集终端功能扩展模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型适用于电能计量及电力负荷管理技术领域，涉及一种专变采集终端功能扩展模块，包括：通信连接的接口功能板单元和计量功能板单元；接口功能板单元包括用于控制和实现多功能的主控制器芯片最小系统电路和用于与外部设备进行信息交互的外部接口功能电路，计量功能板单元包括用于采集电能数据的计量电路、用于电压转换的一级电源转换电路和二级电源转换电路；计量功能板单元通过SPI接口与接口功能板单元通讯，外部交流电压经计量功能板单元的一级电源转换电路和二级电源转换电路后输出两路直流电压给计量功能板单元和接口功能板单元供电。本实用新型结构简单、功能多样，解决了现有专变采集终端功能较为单一的问题。

Description

一种专变采集终端功能扩展模块

技术领域

本实用新型属于电能计量及电力负荷管理技术领域，尤其涉及一种专变采集终端功能扩展模块。

背景技术

目前对于电能的需求呈现逐年增长的趋势，人们也越来越关注供电质量，为满足居民、企业需求，国家电网也加大投入建设智能电网，让电网结构更为合理，更智能化，为了实现用电信息采集和电力负荷管理，专变采集终端在电力领域得到了大量应用。

专变采集终端是对专变用户用电信息进行采集的设备，可以实现电能表数据的采集、电能计量设备工况和供电电能质量监测，以及客户用电负荷和电能量的监控，并对采集数据进行管理和双向传输。现有的专变采集终端接口少，导致其所能实现的功能也较为单一，无法满足用户对电能数据多方面采集的要求。公开号为CN206099517U的专利提供了一种使用双电源供电的专变采集终端，所述专变采集终端上设置有用于与外接电源相连接的强电端子座，强电端子座上设置端子连接铜条，主供电电源和辅助电源相互隔离，所述专变采集终端内还设置有电源模块以及中央处理器模块，电源模块与强电端子座连接用以将主供电电源和辅助电源接入的电流转换成专变采集终端系统所需电流，中央处理器模块连接电源模块用于专控制变采集终端的主供电电源和辅助电源切换。此专利是通过主供电电源和辅助电源之间的切换，从而保证专变采集终端进行连续工作，然后这个专变采集终端所实现的也只是现有专变采集终端的基本功能，对于如何拓展和实现更多功能并未给出相关技术方案。

因此，如何解决现有专变采集终端功能较为单一的问题，是本技术领域人员重点研究的方向。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型的目的是提供一种专变采集终端功能扩展模块，以解决现有技术中专变采集终端功能较为单一的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用了如下的技术方案：

本实用新型提供了一种专变采集终端功能扩展模块，包括：

通信连接的接口功能板单元和计量功能板单元；所述接口功能板单元包括用于控制和实现多功能的主控制器芯片最小系统电路和用于与外部设备进行信息交互的外部接口功能电路，所述计量功能板单元包括用于采集电能数据的计量电路、用于电压转换的一级电源转换电路和二级电源转换电路；所述计量功能板单元通过SPI接口与所述接口功能板单元通讯，外部交流电压经所述计量功能板单元的一级电源转换电路和二级电源转换电路后输出两路直流电压给所述计量功能板单元和接口功能板单元供电。

进一步的，所述主控制器芯片最小系统电路包括时钟电路、指示灯电路、看门狗电路、串口电路、升级口电路、外部存储器电路，所述时钟电路、指示灯电路、看门狗电路、串口电路、升级口电路、外部存储器电路分别与所述接口功能板单元的主控芯片通信连接。

进一步的，所述外部接口功能电路包括分闸电路及其检测电路、合闸电路及其检测电路、遥信电路、RS485电路、接口电路、加密电路、电源转换电路，所述分闸电路及其检测电路、合闸电路及其检测电路、遥信电路、RS485电路、接口电路、加密电路、电源转换电路分别与所述接口功能板单元的主控芯片通信连接。

进一步的，所述计量电路包括电压采样电路、电流采样电路、计量芯片外围电路，所述电压采样电路与电流采样电路分别与所述计量芯片外围电路通信连接。

进一步的，还包括壳体，所述接口功能板单元和计量功能板单元均设置在所述壳体内。

本实用新型提供的专变采集终端功能扩展模块与现有技术相比，至少具有如下有益效果：

现有的专变采集终端接口少，导致其所能实现的功能也较为单一，无法满足用户对电能数据多方面采集的要求。本实用新型结构简单、功能多样，在接口功能板单元上设置有多种电路用于实现不同的功能，具备分闸控制输出、合闸控制输出、遥信输入等功能接口，具备单路控制输出，支持RS485通信及线路负荷测量功能，实现了专变采集终端的功能升级，大大提高了专变采集终端的实用性。。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的方案，下面将对实施例描述中所需要使用的图作一个简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种专变采集终端功能扩展模块的结构框图；

图2为本实用新型实施例提供的一种专变采集终端功能扩展模块的电路板结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的一种专变采集终端功能扩展模块的壳体结构示意图；

附图标记：10-接口功能板单元；20-计量功能板单元；30-壳体。

具体实施方式

除非另有定义，本文所使用的所有技术和科学术语与属于本实用新型技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文在说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型，例如，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置为基于附图所示的方位或位置，仅是便于描述，不能理解为对本技术方案的限制。

本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含；本实用新型的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图说明中，当元件被称为“固定于”或“安装于”或“设置于”或“连接于”另一个元件上，它可以是直接或间接位于该另一个元件上。例如，当一个元件被称为“连接于”另一个元件上，它可以是直接或间接连接到该另一个元件上。

此外，在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本实用新型的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

本实用新型提供了一种专变采集终端功能扩展模块，应用于用电信息采集和电力负荷管理工作过程中，专变采集终端功能扩展模块包括：

通信连接的接口功能板单元和计量功能板单元；

接口功能板单元包括用于控制和实现多功能的主控制器芯片最小系统电路和用于与外部设备进行信息交互的外部接口功能电路，计量功能板单元包括用于采集电能数据的计量电路、用于电压转换的一级电源转换电路和二级电源转换电路；

计量功能板单元通过SPI接口与接口功能板单元通讯，外部交流电压经计量功能板单元的一级电源转换电路和二级电源转换电路后输出两路直流电压给计量功能板单元和接口功能板单元供电。

本实用新型结构简单、功能多样，解决了现有专变采集终端功能较为单一的问题。

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

本实用新型提供了一种专变采集终端功能扩展模块，应用于用电信息采集和电力负荷管理工作过程中，结合图1至图3，本实施例中，所述专变采集终端功能扩展模块包括：

通信连接的接口功能板单元10和计量功能板单元20；接口功能板单元10包括用于控制和实现多功能的主控制器芯片最小系统电路和用于与外部设备进行信息交互的外部接口功能电路，主控制器芯片最小系统电路采用新唐处理器(NUVOTON)作为主控芯片，计量功能板单元20包括用于采集电能数据的计量电路、用于电压转换的一级电源转换电路和二级电源转换电路；计量功能板单元20通过SPI接口与接口功能板单元10通讯，外部交流电压经计量功能板单元20的一级电源转换电路和二级电源转换电路后输出两路直流电压给计量功能板单元20和接口功能板单元10供电。

进一步的，本实施例中，主控制器芯片最小系统电路包括时钟电路、指示灯电路、看门狗电路、串口电路、升级口电路、外部存储器电路，时钟电路、指示灯电路、看门狗电路、串口电路、升级口电路、外部存储器电路分别与接口功能板单元10的主控芯片通信连接。

具体地，时钟电路具备准确的计时功能；指示灯电路包括运行状态指示灯、RS485通信指示灯、分闸指示灯、合闸指示灯，模块上电后运行指示灯为红绿双色且上电时指示灯会根据三相的接线状态给出不同的闪烁状态，待系统启动完成后运行指示灯为绿灯常亮状态，当外部输入电压超过系统设计的输入范围时，运行状态指示灯显示红色，RS485通信指示灯为红绿双色，红灯闪烁表示当前系统在接收数据，绿灯闪烁表示当前系统在发送数据，分闸指示灯为红绿双色，显示红灯表示外部电路处于拉闸状态，显示绿灯表示外部电路具备了跳闸的条件，红灯和绿灯交替闪烁时代表外部电路出现异常，合闸指示灯为红灯，红灯常亮表示处于合闸操作状态；看门狗电路主要用于程序跑飞或者系统奔溃时进行硬件复位；串口电路主要用于查看系统信息或系统调试；升级口电路为USB升级口电路，主要用于接口功能板最小系统程序安装和升级；外部存储器电路主要用于存储系统文件。

进一步的，本实施例中，外部接口功能电路包括分闸电路及其检测电路、合闸电路及其检测电路、遥信电路、RS485电路、接口电路、加密电路、电源转换电路，分闸电路及其检测电路、合闸电路及其检测电路、遥信电路、RS485电路、接口电路、加密电路、电源转换电路分别与接口功能板单元10的主控芯片通信连接。

具体地，外部接口功能电路中的分闸电路和合闸电路主要用于控制回路的分合闸，检测电路用于检测控制回路是否处于断线开路状态，判断开关是否正常接入；专变采集终端功能扩展模块与载波模块的接口电路主要用于外部载波模块接入时实现扩展模块的载波功能；加密电路为设备的安全认证模块，提供安全的硬件平台，模块内置加密算法，可以实现数据的加密、解密、权限控制等多种功能，保证了模块数据的安全性。

进一步的，本实施例中，计量电路包括电压采样电路、电流采样电路、计量芯片外围电路，电压采样电路与电流采样电路分别与计量芯片外围电路通信连接。

具体地，计量电路主要实现交流模拟量采集，计量电路包括电压采样电路、电流采样电路、计量芯片外围电路；计量功能板单元20的一级电源转换电路主要将外部220V电压转换为两路12V电压；计量功能板单元20的二级电源转换电路主要将一级电源转换电路输出的一路12V电压转换为计量电路所需电压；计量功能板单元20通过SPI接口与接口功能板单元10通讯；接口功能板单元10的电源转换电路可以将计量功能板单元20的第二路12V电压转换为接口功能板各功能电路所需电压。

进一步的，本实施例中，还包括起保护作用的壳体30，接口功能板单元10和计量功能板单元20均设置在壳体30内。

上述实施例中的所述专变采集终端功能扩展模块，与现有技术相比，现有的专变采集终端接口少，导致其所能实现的功能也较为单一，无法满足用户对电能数据多方面采集的要求。本实用新型结构简单、功能多样，在接口功能板单元上设置有多种电路用于实现不同的功能，具备分闸控制输出、合闸控制输出、遥信输入等功能接口，具备单路控制输出，支持RS485通信及线路负荷测量功能，实现了专变采集终端的功能升级，大大提高了专变采集终端的实用性。

显然，以上所描述的实施例仅仅是本实用新型较佳实施例，而不是全部的实施例，附图中给出了本实用新型的较佳实施例，但并不限制本实用新型的专利范围。本实用新型可以以许多不同的形式来实现，相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来而言，其依然可以对前述各具体实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等效替换。凡是利用本实用新型说明书及附图内容所做的等效结构，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理在本实用新型专利保护范围之内。

Claims (5)

1.一种专变采集终端功能扩展模块，其特征在于，包括：

通信连接的接口功能板单元和计量功能板单元；

所述接口功能板单元包括用于控制和实现多功能的主控制器芯片最小系统电路和用于与外部设备进行信息交互的外部接口功能电路，所述计量功能板单元包括用于采集电能数据的计量电路、用于电压转换的一级电源转换电路和二级电源转换电路；

所述计量功能板单元通过SPI接口与所述接口功能板单元通讯，外部交流电压经所述计量功能板单元的一级电源转换电路和二级电源转换电路后输出两路直流电压给所述计量功能板单元和接口功能板单元供电。

2.根据权利要求1所述的一种专变采集终端功能扩展模块，其特征在于，所述主控制器芯片最小系统电路包括时钟电路、指示灯电路、看门狗电路、串口电路、升级口电路、外部存储器电路，所述时钟电路、指示灯电路、看门狗电路、串口电路、升级口电路、外部存储器电路分别与所述接口功能板单元的主控芯片通信连接。

3.根据权利要求2所述的一种专变采集终端功能扩展模块，其特征在于，所述外部接口功能电路包括分闸电路及其检测电路、合闸电路及其检测电路、遥信电路、RS485电路、接口电路、加密电路、电源转换电路，所述分闸电路及其检测电路、合闸电路及其检测电路、遥信电路、RS485电路、接口电路、加密电路、电源转换电路分别与所述接口功能板单元的主控芯片通信连接。

4.根据权利要求1所述的一种专变采集终端功能扩展模块，其特征在于，所述计量电路包括电压采样电路、电流采样电路、计量芯片外围电路，所述电压采样电路与电流采样电路分别与所述计量芯片外围电路通信连接。

5.根据权利要求1所述的一种专变采集终端功能扩展模块，其特征在于，还包括壳体，所述接口功能板单元和计量功能板单元均设置在所述壳体内。