CN2420652Y - 电能计量装置异常运行检测记录仪 - Google Patents
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Abstract
电能计量装置异常运行检测记录仪,由信号取样、信号转换、存储器、实时时钟、信号处理、状态显示、停电检测、电压信号、电流信号、异常状态、数据显示等软件模块组成,可自动识别和判断电压相序的反正、电流相位的反正、电流回路分流、电压回路失压、电流互感器输出极性的反正、短路与断路等各种异常用电状态,并能实时在线准确记录各种异常用电状态的发生时间、相位、电流值。可单独与现行各类高、低压电能计量柜配套安装使用。
Description
本实用新型属于电力系统电能计量检测装置，特别是涉及一种电力系统高低压配电电网电能计量装置异常运行的实时在线检测记录仪。
现有技术中的电能计量异常运行检测装置，一般仅对电压或电流的异常状态进行检测。它们通常只根据电网电压的高低来判断电能计量装置是否失压，或根据电网电流的大小来判断电能计量装置是否失流，这种检测方式，只能记录异常运行时间等数据。对于电能计量装置中的错误接线、电流互感器开路或断路、表前用电等故障或异常现象则无法判断、检测与记录。此外，现有的电能计量异常运行检测装置，其使用功能单一，精度较低，不能准确完整地实时在线检测和记录电能计量装置的异常运行状态。
本实用新型的目的在于避免上述技术的不足而提供一种实时在线检测电网电压高低、电流大小、电压电流相序及相位的电能计量装置异常运行检测记录仪。
本实用新型通过以下技术方案来加以实现：电能计量装置异常运行检测记录仪由信号取样部分、信号转换部分、存储器部分、实时时钟部分、信号处理部分、状态显示部分、停电检测部分等组成，其中：信号取样部分包括电压信号变换器(1)、检测电流信号变换器(2)、计量电流信号变换器(3)；信号转换部分包括电压信号模-数转换器(4)、检测电流信号模-数转换器(5)、计量电流信号模-数转换器(6)、电压信号波形转换整形器(7)、检测电流信号波形转换整形器(8)、计量电流信号波形转换整形器(9)；存储器部分包括数据存储器(10)、异常状态存储器(11)；实时时钟部分包括实时时钟发生器(12)；信号处理部分包括中央处理器CPU(13)、程序存储器(14)；状态显示部分包括汉字发生器(15)、液晶显示器(16)；停电检测部分包括低电压比较器(17)。电压信号变换器(1)的输出端分别与电压信号模-数转换器(4)的输入端与电压信号波形转换整形器(7)的输入端以及低电压比较器(17)的输入端分别相连，检测电流信号变换器(2)的输出端分别与检测电流信号模-数转换器(5)的输入端与检测电流信号波形转换整形器(8)的输入端相连，计量电流信号变换器(3)的输出端分别与计量电流信号模-数转换器(6)的输入端、计量电流信号波形转换整形器(9)的输入端相连。中央处理器CPU(13)将信号处理结果分别输给数据存储器(10)和异常状态存储器(11)。实时时钟发生器(12)经中央处理器CPU(13)将时钟信号输给数据存储器(10)，数据存储器(10)与异常状态存储器(11)经中央处理器CPU(13)将异常状态信号输给汉字发生器(15)转换处理后，由液晶显示器(16)显示出电压高低、电流大小、电压电流相序及相位、表前用电等状态信息。
本实用新型的软件模块由电压信号数据处理部分、电流信号数据处理部分、异常状态数据处理部分、状态显示部分等组成，其中：电压信号处理部分包括三相电压相位检测模块(21)、三相电压幅值检测模块(22)；电流信号数据处理部分包括三相电流相位检测模块(23)、三相检测电流幅值检测模块(24)、三相计量电流幅值检测模块(25)、三相电流互感器故障检测模块(26)；异常状态数据处理部分包括异常状态识别模块(27)、异常数据处理模块(28)、异常数据记录模块(29)、数据输出模块(30)；状态显示部分包括汉字处理模块(31)、液晶显示模块(32)。三相电压相位检测模块(21)、三相电流相位检测模块(23)与三相电流互感器故障检测模块(26)分别与异常状态识别模块(27)相连，三相电压幅值检测模块(22)、三相检测电流幅值检测模块(24)与三相计量电流幅值检测模块(25)分别与异常数据处理模块(28)相连，异常状态识别模块(27)与异常数据处理模块(28)分别输出状态识别信号给异常数据记录模块(29)作记录，数据输出模块(30)与汉字处理模块(31)将异常运行状态信号输给液晶显示模块(32)后显示出检测与记录结果。
本实用新型的电路工作过程如下：电压信号变换器(1)将来自电网上的高电压信号转换成低电压信号，电压信号模-数转换器(4)将电压模拟信号转换成电压数字信号，电压信号波形转换整形器(7)将电压正统弦波信号转换成电压方波信号，低电压比较器(17)检测低电压信号，实时时钟发生器(12)将时钟信号输给数据存储器(10)。中央处理器CPU(13)在电压数字信号、电压方波信号、低电压信号的共同作用下，经三相电压相位检测模块(21)与三相电压幅值检测模块(22)计算出电压幅值的高低，并判断出相应电压相序的反正。异常状态识别模块(27)与异常数据处理模块(28)经异常数据记录模块(29)，将计算结果输给数据存储器(10)，并将判断结果输出异常状态存储器(11)。中央处理器CPU(13)、汉字发生器(15)经数据输出模块(30)、汉字处理模块(31)、液晶显示模块(32)将状态信息输给液晶显示器(16)后显示电压幅值是否正常、电压相序的反正及异常状态发生时间等状态信息。
检测电流信号变换器(2)将来自电网上的检测电流大信号转换成检测电流小信号，检测电流信号模-数转换器(5)将检测到的电流模拟信号转换成检测电流数字信号；检测电流信号波形转换整形器(8)将检测到的电流正弦波信号转换成检测电流方波信号。计量电流信号变换器(3)将来自电网上的计量电流大信号转换成计量电流小信号，计量电流信号模一数转换器(6)将计量电流模拟信号转换成计量电流数字信号，计量电流信号波形转换整形器(9)将计量电流正弦波信号转换成计量电流方波信号，实时时钟发生器(12)将时钟信号输给数据存储器(10)。中央处理器CPU(13)在检测电流数字信号、计量电流数字信号、检测电流方波信号、计量电流方波信号、电压数字信号、电压方波信号的共同作用下，经三相电流相位检测模块(23)、三相检测电流幅值检测模块(24)、三相计量电流幅值检测模块(25)、三相电流互感器故障检测模块(26)，分别计算出检测电流幅值的高低、计量电流幅值的高低、并判断出检测电流相位的反正、计量电流相位的反正。异常状态识别模块(27)、异常数据处理模块(28)经异常数据记录模块(29)将计算结果输给数据存储器(10)，并将判断结果输给异常状态存储器(11)。中央处理器CPU(13)、汉字发生器(15)经数据输出模块(30)、汉字处理模块(31)、液晶显示模块(32)将状态信息输给液晶显示器(16)后显示电流幅值、电流相位、电流互感器输出是否反相以及异常状态发生时间等状态信息。
以下结合附图对本方案作进一步详细说明。
附图1为电能计量装置异常运行检测记录仪的系统方框图。
附图2为电能计量装置异常运行检测记录仪的软件模块方框图。
附图3为电能计量装置异常运行检测记录仪的电路图。
附图1中，(1)为的电压信号变换器，(2)为检测电流信号变换器，(3)为计量电流信号变换器，(4)为电压信号模一数转换器，(5)为检测电流信号模一数转换器，(6)为计量电流信号模一数转换器，(7)为电压信号波形转换整形器，(8)为检测电流信号波形转换整形器，(9)为计量电流信号波形转换整形器，(10)为数据存储器，(11)为异常状态存储器，(12)为实时时钟发生器，(13)为中央处理器CPU，(14)为程序存储器，(15)为汉字发生器，(16)为液晶显示器，(17)为低电压比较器。
附图2中，(21)为三相电压相位检测模块，(22)为三相电压幅值检测模块，(23)为三相电流相位检测模块，(24)为三相检测电流幅值检测模块，(25)为三相计量电流幅值检测模块，(26)为三相电流互感器故障检测模块，(27)为异常状态识别模块，(28)为异常数据处理模块，(29)为异常数据记录模块，(30)为数据输出模块，(31)为汉字处理模块，(32)为液晶显示模块。
附图3中，电压信号变换器(1)由电压互感器T2、T3、T4、取样电阻R7、R8、R9和模拟开关U3等组成，U3作用于T2、T3、T4，它们分别将电网A相中的高电压信号、B相中的高电压信号、C相中的高电压信号分别变换成低电压信号。电压信号波形转换整形器(7)由电阻R22、R23和比较器U20组成，它们分别将交流电压信号转换成与交流电压同相、同频率的对称方波电压信号。低电压比较器(17)由电阻R20、R21、R31、电容C5和比较器U14组成，电阻R20、R21调节比较器U14的阈值，当电网的电压低于阈值时，低电压比较器(17)输出低电压信号。电压信号模-数转换器(4)由电阻R24、R25、R26、R29、电压比较器U8、基准稳压器Z1、电阻R30和多通道A-D转换器U9组成，它们将电压模拟信号转换成电压数字信号后输出。
检测电流信号变换器(2)由电流互感器T10、T9、T8，取样电阻R1、R2、和模拟开关U1等组成，U1作用于T10、T9、T8，它们分别将电网A相中的检测电流信号、B相中的检测电流信号、C相中的检测电流信号、变换成电压型小电流信号。检测电流信号波形转换整形器(8)由电阻R10、R11和比较器U4组成，将交流检测电流信号转换成与交流电流同相、同频率的对称方波电流信号。检测电流信号模-数转换器(5)由电阻R12、R13、R14、R27、比较器U6、基准稳压器Z1、R30和多通道A-D转换器U9组成，它们将检测到的电流模拟信号转换成检测电流数字信号后输出。
计量电流信号变换器(3)由电流互感器T5、T6、T7，取样电阻R4、R5、R6和模拟开关U2组成，U2作用于T5、T6、T7，将电网中的A相计量电流信号、B相计量电流信号、C相计量电流信号，分别变换成电压型小电流信号。计量电流信号波形转换整形器(9)由电阻R15、R16和比较器U5等组成，它们将交流计量电流信号转换成与交流计量电流同相、同频率的对称方波电流信号。计量电流信号模-数转换器(6)由电阻R17、R18、R19、R28、比较器U7、基准稳压器Z1、R30和多通道A-D转换器U9组成，它们将计量电流模拟信号转换成计量电流数字信号后输出。
数据存储器(10)由存储电路U16组成，异常状态存储器(11)由存储电路U17组成。中央处理器CPU(13)由微处理芯片U18、存储器U21、数据转换器U15和电容C7、C6、晶体振荡器X1组成，计算并处理电压数字信号、检测电流数字信号、计量电流数字信号，并将计算和处理结果输给数据存储器(10)与异常状态存储器(11)存储。实时时钟发生器(12)由时钟电路U19、电阻R32和电容C8组成，经中央处理器CPU(13)将时钟信号输给数据存储器(10)。汉字发生器(15)由存储器U21、多路数据选择器U11组成，液晶显示器(16)由液晶电路LCD、多路数据选择器U10组成。数据存储器(10)与异常状态存储器(11)经中央处理器CPU(13)，将异常状态与数据输给汉字发生器(15)并由液晶显示器(16)显示出电压高低、电流大小、电压电流相序及相位、表前用电等状态信息。
低电压比较器(17)由比较器U14、电阻R20、R21、R31、电容C5组成，R20与R21调节比较器U14的阈值，并由电压信号变换器(1)输出的电压信号进行比较并判断电网是否停电，并将判断结果输给中央处理器CPU(13)处理。
本装置采用的主要元器件，其型号为：
U1、U2、U3为CD4052，U4、U5、U14、U20为LM339，U6、U7、U8为OP07，U9为TLC1453，U10、U11为74HC573，U12为7805，U13为7905，U15为74LS373，U16、U17为62256，U18为89C51，U19为DS12887，U21为27128。
本实用新型与现有的电能计量异常运行检测装置相比，具有以下优点：可自动识别和判断电压相序的反正、电流相位的反正、电流回路分流、电压回路失压、电流互感器输出极性的反正、短路与断路等各种异常用电状态，并能实时在线准确记录各种异常用电状态的发生时间、相位、电流值；特别是采用的高精度的模一数转换电路和软件模块，可精确计算出异常用电状态发生时的电流值。此外，本方案由于采用了汉字液晶显示，使电路软件模块操作更加简单、方便，状态显示清晰、直观；采用的具有断电保护功能的数据存储器和异常状态存储器，数据保持时间长，可做到永不丢失。
本实用新型的电能计量装置异常运行检测记录仪，其结构紧凑、成本低、体积小、适用性与通用性强、安装方便，可单独与现行各种类型的高、低压电能计量柜配套安装使用，既适用于新建户又方便对原有用户进行更新改造，可有效地强化用电管理和防止非法窃电。该装置可广泛用于额定电压380伏及以上的高、低压工矿企事业单位等电力用户，具有广阔的市场应用前景。
Claims (2)
1．一种电能计量装置异常运行检测记录仪，它由信号取样部分、信号转换部分、存储器部分、实时时钟部分、信号处理部分、状态显示部分、停电检测部分等组成，其中：信号取样部分包括电压信号变换器(1)、检测电流信号变换器(2)、计量电流信号变换器(3)，信号转换部分包括电压信号模-数转换器(4)、检测电流信号模-数转换器(5)、计量电流信号模-数转换器(6)、电压信号波形转换整形器(7)、检测电流信号波形转换整形器(8)、计量电流信号波形转换整形器(9)，存储器部分包括数据存储器(10)、异常状态存储器(11)，实时时钟部分包括实时时钟发生器(12)，信号处理部分包括中央处理器CPU(13)、程序存储器(14)，状态显示部分包括汉字发生器(15)、液晶显示器(16)，停电检测部分包括低电压比较器(17)，其特征在于电压信号变换器(1)的输出端分别与电压信号模-数转换器(4)的输入端与电压信号波形转换整形器(7)的输入端以及低电压比较器(17)的输入端分别相连，检测电流信号变换器(2)的输出端分别与检测电流信号模-数转换器(5)的输入端与检测电流信号波形转换整形器(8)的输入端相连，计量电流信号变换器(3)的输出端分别与计量电流信号模-数转换器(6)的输入端、计量电流信号波形转换整形器(9)的输入端相连，中央处理器CPU(13)将信号处理结果分别输给数据存储器(10)和异常状态存储器(11)，实时时钟发生器(12)经中央处理器CPU(13)将时钟信号输给数据存储器(10)，数据存储器(10)与异常状态存储器(11)经中央处理器CPU(13)将异常状态信号输给汉字发生器(15)转换处理后，由液晶显示器(16)显示电压高低、电流大小、电压电流相序及相位、表前用电等状态信息。
2．根据权利要求1所述的电能计量装置异常运行检测记录仪，其特征在于检测记录仪的软件模块由电压信号数据处理部分、电流信号数据处理部分、异常状态数据处理部分、状态显示部分等组成，其中：电压信号处理部分包括三相电压相位检测模块(21)、三相电压幅值检测模块(22)，电流信号数据处理部分包括三相电流相位检测模块(23)、三相检测电流幅值检测模块(24)、三相计量电流幅值检测模块(25)、三相电流互感器故障检测模块(26)，异常状态数据处理部分包括异常状态识别模块(27)、异常数据处理模块(28)、异常数据记录模块(29)、数据输出模块(30)，状态显示部分包括汉字处理模块(31)、液晶显示模块(32)，三相电压相位检测模块(21)、三相电流相位检测模块(23)与三相电流互感器故障检测模块(26)分别与异常状态识别模块(27)相连，三相电压幅值检测模块(22)、三相检测电流幅值检测模块(24)与三相计量电流幅值检测模块(25)分别与异常数据处理模块(28)相连，异常状态识别模块(27)与异常数据处理模块(28)分别输出状态识别信号给异常数据记录模块(29)作记录，数据输出模块(30)、汉字处理模块(31)、液晶显示模块(32)将状态信息输给液晶显示器(16)后显示电流幅值、电流相位、电流互感器输出是否反相以及异常状态发生时间等状态信息。
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Granted publication date: 20010221 |
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