CN2786855Y

CN2786855Y - 基于gsm网络的三相电力计量控制终端

Info

Publication number: CN2786855Y
Application number: CN 200520023805
Authority: CN
Inventors: 高庆辉; 杨金泉; 赵玉海
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-04-08
Filing date: 2005-04-08
Publication date: 2006-06-07
Anticipated expiration: 2015-04-08

Abstract

一种基于GSM网络的用于10KV及以下三相电力系统的电力计量控制终端。由主、从单片机及其扩展芯片构成的控制电路和输入输出电路、不锈钢隔热箱体、外部接线端子组成。以主单片机为核心，完成电力参数采集及监测、电能计量及存储、开关的合分闸及储能操作、开关状态及报警检测；以单片机作为MODEM与主单片机通信的桥梁，完成与主单片机的串行通信及MODEM模块的控制功能，在GSM网络的支持下，以WAP数据通信方式实现电力参数采集、远程抄表；以短消息方式实现开关合分闸、过压、欠压、过流、断相等报警信息的监测。该终端可及时了解用户的用电情况并可对线路损耗提供可靠依据，对于提高电力系统的自动化水平具有重要的意义。

Description

基于GSM网络的三相电力计量控制终端

技术领域

本实用新型涉及一种电力系统自动化的控制装置，特别是用于对10KV及以下高低压线路和用户进行远程监控、监测、电能计量的基于GSM网络的三相电力计量控制终端。

背景技术

目前，10千伏高压用户和380伏低压用户是城市供电网的主要供电用户。对于这些高低压用户，供电部门分别通过柱上开关和低压开关进行合分闸控制。对于一般中等城市要有数千个这样的电力设备，这些电力设备广泛地分布在城市的各个角落，而且随着城市的建设和发展这些设备还在逐年增加。为了提高电网运行质量及电力系统自动化水平，对它们进行可靠地远程监控监测一直是供电部门亟待解决的难题。通过实施远程监控，供电部门不仅可以及时了解高低压线路和电力设备的运行状况，而且对于线路损耗的计算及损耗的降低具有重要的指导作用。

发明内容

为了解决上述设备的远程控制及计量监测问题，本实用新型提供一种基于GSM网络的电力计量控制终端，该终端不仅可以对这些用电设施进行实时控制和监测，而且能实时对各用户的用电进行计量和监测，并且还能及时地监测高低压线路和电力设备的运行状况。如开关合分闸、电源断相、过流、过压、欠压等。

本实用新型为了解决其技术问题所采取的技术方案是：

一种基于GSM网络的三相电力计量控制终端，由单片机以及专用电能计量芯片、I²C串行存储器、日历时钟芯片、半导体温度传感器、GSM MODEM模块、继电器和交流电流互感器、交流电压互感器、电源组成输入输出电路，其特征是：采用主从单片机结构，主单片机通过其I/O口与电能计量、日历时钟及半导体温度传感器、I²C串行存储器、开关量输入状态检测、开关量输出控制电路相连，主单片机的串行口与从单片机的两个I/O口相连；从单片机的两个I/O口与主单片机的串行口相连，其串行口与GSM MODEM模块的串行口通过RS232接口相连。

以主单片机P89C58和从单片机P87LPC764为核心，扩充电能计量芯片ATT7022、I²C串行存储器AT24C512、日历时钟DS1302、半导体温度传感器DS1722、GSM MODEM模块Q2403。主单片机P89C58功能是：定时完成电能计量和交流电参数采集及存储、日历时钟及箱内温度采集、开关量输入状态检测、开关量输出控制、与从单片机P87LPC764的通信等任务；从单片机P87LPC764做为GSM MODEM模块与主单片机通信的桥梁，完成与主单片机的串行通信及对GSM MODEM模块的控制功能，从而使本实用新型能够在GSM网络的支持下，以WAP数据通信方式实现开关的合分闸操作、数据采集、远程抄表、远程校表；以短消息方式实现开关合分闸、过压、欠压、过流、断相等报警信息的监测。

本实用新型的有益效果是：采用本实用新型，供电部门可以对高低压用电设施进行实时地远程控制和监测、及时了解高低压线路和电力设备的运行状况，如开关合分闸、电源断相、过流、过压、欠压等状态。并且可以及时了解用户的用电情况并可对线路损耗提供可靠依据，对于提高电力系统的自动化水平具有重要的意义。

附图说明

图1是本实用新型的结构原理图

图2是本实用新型的电路原理图

在图2中，

1是单片机P89C58，内有32K字节的程序存储器，存有控制终端的监控程序。

2是三相电能计量芯片ATT7022，适用于三相三线和三相四线应用。ATT7022能够测量各相以及合相的有功功率、无功功率、视在功率、有功能量以及无功能量，有功测量满足0.5S/0.2S，支持IEC 687/1036，GB/T 17883-1999、无功测量满足2级、3级，支持IEC 1268，GB/T 17882-1999。同时还能测量各相电流、电压有效值、功率因数、相角、频率等参数。ATT7022支持全数字域的增益、相位校正，即纯软件校表。ATT7022提供一个SPI接口，方便与外部MCU之间进行计量参数以及校表参数的传递。所有计量参数都可以通过SPI接口读出。

3是温度传感器DS1722，具有SPI接口、分辨率0.0625℃、精度±2℃、测温范围-55～+120℃。

4是微处理器监控芯片MAX813L，提供上电复位及看门狗功能，保证单片机系统长期稳定运行。

5是实时日历时钟芯片DS1302，一种高性能、低功耗、带RAM的实时日历时钟芯片，它可以对秒、分、时、日、月、年进行计时，且具有闰年补偿功能。采用三线接口与单片机进行通信。可接备用充电电池具有涓流充电功能及31字节的非易失存储器。

6是串行存储器AT24C512，具有I²C接口的串行E²PROM存储器。具有64K字节的存储容量、高可靠、低功耗、ESD保护大于4000伏、可连续擦写10万次、数据保持40年等特点。

7是光电耦合器TLP521-4

8是RS232接口芯片MAX202E

9是GSM MODEM模块Q2403，是一种功能齐全的GSM/GPRS900/1800双波段手机模块。具有如下功能：

模块尺寸58.3×32.2×3.9mm[TBC]、

3.6伏电压下：ESGM/1800MHz无线电波段1瓦/2瓦发射功率、

3伏SIM卡接口、实时日历时钟、电池充电、RF接口、音频接口、UART接口、支持AT命令集、支持语音、传真、GPRS、WAP数据通信。

10是交流电流互感器。

11是交流电压互感器。

12是继电器，输出常开触点。

13是开关量输入。

14是从单片机87LPC764，内有4K字节的控制程序。

15是+5V直流电源。16是接线端子。

具体实施方式

在图2中，由主单片机P89C58 1、从单片机P87LPC76414、三相电能计量芯片ATT7022 2、半导体温度传感器DS1722 3、微处理器监控芯片MAX813L 4、实时日历时钟芯片DS1302 5、串行存储器AT24C512 6、光电耦合器TLP521-47、RS232接口芯片MAX202E 8、GSM手机模块Q2403 9组成的控制电路A和交流电流互感器10、交流电压互感器11、继电器12、+5V直流电源15及接线端子16组成的输入输出电路B构成，两种电路之间通过插针相连，外部输入输出信号通过接线端子16引入。参见图1，接线端子16与外部接线端子D连接，控制电路A及输入输出电路B置于不锈钢隔热箱体C内。

主单片机1通过其管脚1、2、3、4分别与ATT7022 2的引脚35、36、37、38相连，主单片机1的2、3、4、5分别与DS1722 3的引脚2、3、5、6相连。MAX813L 4的复位输出引脚7与主单片机1的复位输入引脚9相连，MAX813L 4的引脚6与主单片机1的引脚6相连，AT24C512 6通过其I²C接口引脚5、6与主单片机1的两个引脚7、8相连。主单片机1的24、25、26分别与实时日历时钟芯片DS1302 5的引脚5、6、7相连。

从单片机14的两个引脚2、3与主单片机1的串行口引脚10、11相连，从单片机其串行口引脚11、12与MAX202(8)的引脚12、11相连，MAX202 8的引脚13、14通过九针串口插座与GSM MODEM 9的9针串行接口的管脚2、3相连。

电流互感器10电压互感器11输入端与A、B、C三相交流电流(0-5A)和交流电压(0-300V)的输入端相连，它们的输出变换为0-1伏的交流小信号电压分别与ATT7022(2)对应模拟输入端引脚3、4、6、7、9、10、13、14、16、17、19、20相连。

主单片机1的引脚21、22、23经过三极管驱动后与光电耦合器TLP521-4 7的输入端引脚2、4、6相连，光电耦合器TLP521-4 7的输出端引脚16、14、12经三极管驱动后与3路继电器的线圈相连，3路继电器12的常开触点与接线端子16相连，通过接线端子16与高低压开关的合闸、分闸及储能线圈相连。开关量输入13也为光电隔离式，提供3路开关量输入端子通过接线端子16分别与高低压开关指示合闸、分闸、储能动作状态的辅助触点相连。

+5V直流电源15输出+5V直流电压分别与主单片机P89C58 1的引脚40、从单片机P87LPC764 14的引脚15、三相电能计量芯片ATT7022 2的引脚41、半导体温度传感器DS1722 3的引脚8、微处理器监控芯片MAX813L 4的引脚2、实时日历时钟芯片DS1302 5的引脚8、串行存储器AT24C5126的引脚8、RS232接口芯片MAX202E 8的引脚16、GSM MODEM模块9的电源输入端相连。

由主、从单片机、专用电能计量芯片、I²C串行存储器、日历时钟芯片、半导体温度传感器、GSM MODEM模块组成的控制电路和继电器、交流电流互感器、交流电压互感器、直流电源组成的输入输出电路制作成两种印刷线路板，两种线路板之间通过插针连接，外部输入输出信号通过接线端子引入。

本实用新型的工作过程：

本实用新型以主单片机为核心，完成电力参数采集及监测、电能计量及存储、开关的合分闸及储能操作、开关状态检测、报警检测；以单片机作为MODEM与主单片机通信的桥梁，完成与主单片机的串行通信及MODEM模块的控制功能，从而在GSM网络的支持下，以WAP数据通信方式实现电力参数采集、远程抄表；以短消息方式实现开关合分闸、过压、欠压、过流、断相等报警信息的监测。

Claims

1、一种基于GSM网络的电力计量控制终端，是由单片机以及专用电能计量芯片、I²C串行存储器、日历时钟芯片、半导体温度传感器、GSM MODEM模块、继电器和交流电流互感器、交流电压互感器、电源组成，其特征是：采用主从单片机结构，主单片机通过其I/O口与电能计量、日历时钟及半导体温度传感器、I²C串行存储器、开关量输入状态检测、开关量输出控制电路相连，主单片机的串行口与从单片机的两个I/O口相连；从单片机的两个I/O口与主单片机的串行口相连，其串行口与GSM MODEM模块的串行口通过RS232接口相连。

2、根据权利要求1所述的基于GSM网络的电力计量控制终端，其特征是：所述的主、从单片机结构的主单片机采用P89C58，从单片机采用P87LPC764。

3、根据权利要求1所述的基于GSM网络的电力计量控制终端，其特征是：专用电能计量芯片采用ATT7022。

4、根据权利要求1所述的基于GSM网络的电力计量控制终端，其特征是：GSM MODEM模块采用Q2403，。

5、根据权利要求1所述的基于GSM网络的电力计量控制终端，其特征是：日历时钟芯片采用DS1302。

6、根据权利要求1所述的基于GSM网络的电力计量控制终端，其特征是：I²C串行存储器采用AT24C512。

7、据权利要求1所述的基于GSM网络的电力计量控制终端，其特征是：半导体温度传感器采用DS1722。

8、根据权利要求1所述的基于GSM网络的电力计量控制终端，其特征是：控制电路和输入输出电路制作成的两种印刷线路板之间通过插针连接，外部输入输出信号通过接线端子引入。