电表装置、用电数据监测系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种电表装置及用电数据监测系统，所述电表装置包括：调幅AM检波单元，用于获取无线电流互感器CT发送的高频AM调制信号并对其进行解调，得到第一交流电压小信号；电流调理单元，用于对调幅AM检波单元输出的第一交流电压小信号进行第一调理处理；电压调理单元，用于采集被测设备每一相供电线路的电压信号并进行第二调理处理；计量单元，用于依据电流调理单元输出的第一调理处理结果以及电压调理单元输出的第二调理处理结果对被测设备的用电情况进行计算。采用本实用新型，能够对被测设备的电流大小、电压大小进行采集，除此之外，还可以对被测设备的功率因数以及有功电能等重要数据进行计算。
【专利说明】电表装置、用电数据监测系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及动力与环境监控【技术领域】，具体而言，涉及一种电表装置及用电数据监测系统。
【背景技术】
[0002]当前，随着信息化技术的不断普及与发展，通讯网络的能源消耗也在相应地与日俱增，其中，尤其以通讯机房以及基站的用电消耗量最为可观。因此，为了实现对通讯网络的用电情况进行统一管理，达到节能减排的目的，在现实应用当中，对通讯机房以及基站中的众多设备的用电量数据进行有效的监控测量已成为了目前较为关键的一个环节。
[0003]传统的局站用电监测，主要用于有效地检测通讯机房以及基站中多个设备的用电情况，例如这些设备包括但不限于空调设备、通讯设备等等；以及，能够采用有效的通讯方式，将采集数据上送到监控中心，以便处于监控中心的管理人员能够及时的获知相应局站的用电量情况。
[0004]专利申请号为CN200420114221.3、实用新型名称为“具有无源无线传输功能的电流互感器”的中国专利文献公开了一通过具有无源无线传输功能的电流互感器进行用电信息监测的技术方案，该电流互感器包括:一个套装于大电流导线的感应线圈，感应线圈的输出连接一个电流变压器，所述电流变压器的输出连接一无源无线发射模块，无源无线发射模块由其发射天线发射出信号，一个有源无线接收模块由其接收天线接收信号，有源无线接收模块的输出连接监控中心。
[0005]通过上述技术方案可以看出，该专利技术将感应电流转换为电压，并采用压控振荡器的方式将所述电压信号转换为频率与电压成正比的调制波，然后通过振幅键控ASK调试方式，实现信息的无线传输。本发明人通过研究发现，这种方式只能获取电流的幅值信息，从而判断电流是否过载，但无法采集供电电路的电流与电压的相位关系，因此采用该专利技术提供的技术方案无法检测通讯机房或基站中各用电设备的所有用电信息。
实用新型内容
[0006]为了解决上述问题，本实用新型实施例的目的在于提供一种电表装置及用电数据监测系统。
[0007]为了达到上述目的，本实用新型实施例采用以下技术方案实现:
[0008]一种电表装置,其包括:
[0009]调幅AM检波单元，用于获取无线电流互感器CT发送的高频AM调制信号并对其进行解调，得到第一交流电压小信号，其中，无线电流互感器CT将被测设备每一相供电线路中的交流电流信号感应为交流电流小信号，在将所述交流电流小信号调理成第二交流电压小信号后，将所述第二交流电压小信号调制成高频AM调制信号并无线发送；
[0010]电流调理单元，用于对调幅AM检波单元输出的第一交流电压小信号进行第一调理处理；[0011]电压调理单元，用于采集被测设备每一相供电线路的电压信号并进行第二调理处理；
[0012]计量单元，用于依据电流调理单元输出的第一调理处理结果以及电压调理单元输出的第二调理处理结果对被测设备的用电情况进行计算。
[0013]优选地，每一个无线电流互感器CT用于采集被测设备每一相供电线路中的交流电流信号，并将其调理成交流电压小信号后，将所述交流电压小信号调制成高频AM调制信号。
[0014]优选地，所述电表装置还包括:
[0015]校准单元，用于对调幅AM检波单元输出的第一交流电压小信号进行校准处理，并将校准处理结果提供给电流调理单元。
[0016]优选地，所述无线电流互感器CT包括:
[0017]电流感应线圈，用于将被测设备每一相供电线路中的交流电流信号感应为交流电流小信号；
[0018]信号调理单元，用于将电流感应线圈输出的交流电流小信号调理成第二交流电压小信号；
[0019]AM调制单元，用于将信号调理单元输出的第二交流电压小信号调制成高频AM调制信号；
[0020]无线发送单元，用于将AM调制单元输出的高频AM调制信号无线发送出去。
[0021]一种无线电流互感器CT，其包括:
[0022]电流感应线圈，用于将被测设备每一相供电线路中的交流电流信号感应为交流电流小信号；
[0023]信号调理单元，用于将电流感应线圈输出的交流电流小信号调理成第二交流电压小信号；
[0024]AM调制单元，用于将信号调理单元输出的第二交流电压小信号调制成高频AM调制信号；
[0025]无线发送单元，用于将AM调制单元输出的高频AM调制信号无线发送至相应的电表装置。
[0026]一种用电数据监测系统，其包括:
[0027]无线电流互感器CT，用于将被测设备每一相供电线路中的交流电流信号感应为交流电流小信号，在将所述交流电流小信号调理成第二交流电压小信号后，将所述第二交流电压小信号调制成高频AM调制信号并无线发送；
[0028]电表装置，用于获取无线电流互感器CT发送的高频AM调制信号并对其进行解调，得到第一交流电压小信号，并对所述第一交流电压小信号进行第一调理处理；进一步用于采集被测设备每一相供电线路的电压信号并进行第二调理处理；以及，进一步用于依据电流调理单元输出的第一调理处理结果以及电压调理单元输出的第二调理处理结果对被测设备的用电情况进行计算。
[0029]优选地，每一个无线电流互感器CT用于采集被测设备每一相供电线路中的交流电流信号，并将其调理成交流电压小信号后，将所述交流电压小信号调制成高频AM调制信号。[0030]优选地，所述电表装置包括:
[0031]调幅AM检波单元，用于获取无线发送单元发送的高频AM调制信号并对其进行解调，得到第一交流电压小信号；
[0032]电流调理单元，用于对调幅AM检波单元输出的第一交流电压小信号进行第一调理处理；
[0033]电压调理单元，用于采集被测设备每一相供电线路的电压信号并进行第二调理处理；
[0034]计量单元，用于依据电流调理单元输出的第一调理处理结果以及电压调理单元输出的第二调理处理结果对被测设备的用电情况进行计算。
[0035]优选地，所述电表装置还包括:
[0036]校准单元，用于对调幅AM检波单元输出的第一交流电压小信号进行校准处理，并将校准处理结果提供给电流调理单元。
[0037]优选地，所述无线电流互感器CT包括:
[0038]电流感应线圈，用于将被测设备每一相供电线路中的交流电流信号感应为交流电流小信号；
[0039]信号调理单元，用于将电流感应线圈输出的交流电流小信号调理成第二交流电压小信号；
[0040]AM调制单元，用于将信号调理单元输出的第二交流电压小信号调制成高频AM调制信号；
[0041 ] 无线发送单元，用于将AM调制单元输出的高频AM调制信号无线发送至相应的电表装置。
[0042]本实用新型提供的电表装置，通过获取无线电流互感器CT发送的高频AM调制信号并对其解析，并将所述解析结果会同采集的被测设备每一相供电线路的电压信号计算出被测设备的用电情况，采用本实用新型，能够对被测设备的电流大小、电压大小进行采集，除此之外，还可以对被测设备的功率因数以及有功电能等重要数据进行计算。
【专利附图】
【附图说明】
[0043]图1为本实用新型实施例提供的一种电表装置的功能结构示意图；
[0044]图2为本实用新型实施例提供的无线电流互感器CT的功能结构示意图；
[0045]图3为本实用新型实施例提供的用电数据监测系统的结构示意图。
[0046]本实用新型目的的实现、功能特点及优异效果，下面将结合具体实施例以及附图做进一步的说明。
【具体实施方式】
[0047]下面结合附图和具体实施例对本实用新型所述技术方案作进一步的详细描述，以使本领域的技术人员可以更好的理解本实用新型并能予以实施，但所举实施例不作为对本实用新型的限定。
[0048]如图1所示，本实用新型实施例提供了 一种电表装置100，其包括:
[0049]调幅AM检波单元10，用于获取无线电流互感器CT200发送的高频AM调制信号并对其进行解调，得到第一交流电压小信号，其中，无线电流互感器CT200将被测设备每一相供电线路中的交流电流信号感应为交流电流小信号，在将所述交流电流小信号调理成第二交流电压小信号后，将所述第二交流电压小信号调制成高频AM调制信号并无线发送；
[0050]电流调理单元20，用于对调幅AM检波单元10输出的第一交流电压小信号进行第一调理处理；
[0051]电压调理单元30，用于采集被测设备每一相供电线路的电压信号并进行第二调理处理；
[0052]计量单元40，用于依据电流调理单元20输出的第一调理处理结果以及电压调理单元30输出的第二调理处理结果对被测设备的用电情况进行计算。
[0053]其中，每一个无线电流互感器CT200用于采集被测设备每一相供电线路中的交流电流信号，并将其调理成交流电压小信号后，将所述交流电压小信号调制成高频AM调制信号。例如，被测设备共有三相电压输入，在实际的实施过程中，则需要对该三相电压输入分别采用单独的无线电流互感器CT200进行信号采集。
[0054]在本实施例中，所述无线电流互感器CT200采用AM调制方式进行信号的无线传输，在较为理想的状态下，所述第一交流电压小信号和第二交流电压小信号的相位可以几乎完全相同，其幅值则为正比关系，所述计量单元40可依据所述第一交流电压小信号的相位以及幅值信息进行被测设备的用电情况的具体计算，其中，所述计算方法为本领域的技术人员所共知，这里对此不做细述。
[0055]但在实际应用中，所述第一交流电压小信号和第二交流电压小信号的相位可能因为传输过程中的失真因素导致两者存在微小的误差，因此在本实用新型的一优选实施方式中，可以通过校准单元50来对所述第一交流电压小信号进行修正补偿。
[0056]具体地，所述电表装置100还包括:
[0057]校准单元50，用于对调幅AM检波单元10输出的第一交流电压小信号进行校准处理，并将校准处理结果提供给电流调理单元20。
[0058]例如,在某个具体实施例中，如图3所示,所述计量单元40为MAX3180电力计量芯片，则所述校准单元50采用以源校表的软件校表方式，对从A相采集的第一交流电压小信号进行校准的过程为:
[0059]1、通过动环监控单元SPTU向三相交流标准源发送命令，设定输出为:
[0060]A相电流幅值:IA=20A ；
[0061]A相电流相角:PiA=0° ;
[0062]2、通过RS485通讯口读取调幅AM检波单元10提供的第一交流电压小信号的电流幅值信息IAl和角度信息PiAl ；
[0063]3、采用如下式子计算幅值误差变比A:
[0064]A=IA/IA1，并将幅值误差变比A写入寄存器。
[0065]则:校准单元50对AM检波单元输出的第一交流电压小信号进行校准处理后的第一交流电压小信号幅值=调幅AM检波单元10输出的第一交流电压小信号幅值X幅值误差变比A。
[0066]4、采用如下式子计算相角误差B:
[0067]B=PiA-PiAl,并将相角误差B写入寄存器。[0068]则:校准单元50对AM检波单元输出的第一交流电压小信号进行校准处理后的第一交流电压小信号相角值=调幅AM检波单元10输出的第一交流电压小信号相角值+相角误差B。
[0069]本实施例中，如图2所示,所述无线电流互感器CT200包括:
[0070]电流感应线圈60，用于将被测设备每一相供电线路中的交流电流信号感应为交流电流小信号；
[0071]信号调理单元70，用于将电流感应线圈60输出的交流电流小信号调理成第二交流电压小信号；
[0072]AM调制单元80，用于将信号调理单元70输出的第二交流电压小信号调制成高频AM调制信号；
[0073]无线发送单元90，用于将AM调制单元80输出的高频AM调制信号无线发送出去。
[0074]例如，具体实施时，所述电流感应线圈60可以套设在被测设备单相的供电线路之上，用于将被测设备每一相供电线路中的交流电流信号感应为交流电流小信号。无线电流互感器CT200的AM调制单元80可以选用集成模拟乘法器，如MC1495，采用所述MC1495对信号调理单元70输出的第二交流电压小信号进行调制时，其同时将高频载波信号与第二交流电压小信号输入到MC1495中，通过MC1495内部的信号处理(该信号处理方法为已知技术)，即可以输出高频AM调制信号，在高频载波信号的选择方面，本实施例中，优先选择在45kHz?IOOkHz之间，采用该频率范围的高频载波信号可以得到调制效果较好的高频AM调制信号。
[0075]继续参考图3所示，针对所述两个被测设备I以及被测设备2而言，由于其均对应三相电压输入(A/B/C三相支路)，因此在每个被测设备的每相供电线路中都部署一个无线电流互感器CT200，在具体实施时，所述6个无线电流互感器CT200在采集到每路供电线路的第二交流电压小信号之后，分别可以选取频率为50kHz/55kHz/60kHz/65kHz/70kHz/75kHz的高频载波信号进行高频AM调制信号的调制。
[0076]继续参考图2所示，本实用新型实施例还提供了 一种无线电流互感器CT200，其包括:
[0077]电流感应线圈60，用于将被测设备每一相供电线路中的交流电流信号感应为交流电流小信号；
[0078]信号调理单元70，用于将电流感应线圈60输出的交流电流小信号调理成第二交流电压小信号；
[0079]AM调制单元80，用于将信号调理单元70输出的第二交流电压小信号调制成高频AM调制信号；
[0080]无线发送单元90，用于将AM调制单元80输出的高频AM调制信号无线发送至相应的电表装置100。
[0081]对于所述无线电流互感器CT200的详细介绍可参考上文所述，此处不再赘述。
[0082]在实际应用当中，所述无线电流互感器CT200可以配合上述实施例所述的电表装置100进行被测设备的实际用电情况监测，也可以用于其他的可接收其输出的高频AM调制信号的信息处理设备。
[0083]继续参考图3，本实用新型实施例还提供了一种用电数据监测系统，其包括:[0084]无线电流互感器CT200，用于将被测设备每一相供电线路中的交流电流信号感应为交流电流小信号，在将所述交流电流小信号调理成第二交流电压小信号后，将所述第二交流电压小信号调制成高频AM调制信号并无线发送；
[0085]电表装置100，用于获取无线电流互感器CT200发送的高频AM调制信号并对其进行解调，得到第一交流电压小信号，并对所述第一交流电压小信号进行第一调理处理；进一步用于采集被测设备每一相供电线路的电压信号并进行第二调理处理；以及，进一步用于依据电流调理单元20输出的第一调理处理结果以及电压调理单元30输出的第二调理处理结果对被测设备的用电情况进行计算。
[0086]具体地，每一个无线电流互感器CT200用于采集被测设备每一相供电线路中的交流电流信号，并将其调理成交流电压小信号后，将所述交流电压小信号调制成高频AM调制信号。
[0087]具体地，所述电表装置100包括:
[0088]调幅AM检波单元10，用于获取无线发送单元90发送的高频AM调制信号并对其进行解调，得到第一交流电压小信号；
[0089]电流调理单元20，用于对调幅AM检波单元10输出的第一交流电压小信号进行第一调理处理；
[0090]电压调理单元30，用于采集被测设备每一相供电线路的电压信号并进行第二调理处理；
[0091]计量单元40，用于依据电流调理单元20输出的第一调理处理结果以及电压调理单元30输出的第二调理处理结果对被测设备的用电情况进行计算。
[0092]具体地，所述电表装置100还包括:
[0093]校准单元50，用于对调幅AM检波单元10输出的第一交流电压小信号进行校准处理，并将校准处理结果提供给电流调理单元20。
[0094]优选地，所述无线电流互感器CT200包括:
[0095]电流感应线圈60，用于将被测设备每一相供电线路中的交流电流信号感应为交流电流小信号；
[0096]信号调理单元70，用于将电流感应线圈60输出的交流电流小信号调理成第二交流电压小信号；
[0097]AM调制单元80，用于将信号调理单元70输出的第二交流电压小信号调制成高频AM调制信号；
[0098]无线发送单元90，用于将AM调制单元80输出的高频AM调制信号无线发送至相应的电表装置100。
[0099]以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的【技术领域】，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
【权利要求】
1.一种电表装置,其特征在于,包括: 调幅AM检波单元，用于获取无线电流互感器CT发送的高频AM调制信号并对其进行解调，得到第一交流电压小信号，其中，无线电流互感器CT将被测设备每一相供电线路中的交流电流信号感应为交流电流小信号，在将所述交流电流小信号调理成第二交流电压小信号后，将所述第二交流电压小信号调制成高频AM调制信号并无线发送； 电流调理单元，用于对调幅AM检波单元输出的第一交流电压小信号进行第一调理处理； 电压调理单元，用于采集被测设备每一相供电线路的电压信号并进行第二调理处理；计量单元，用于依据电流调理单元输出的第一调理处理结果以及电压调理单元输出的第二调理处理结果对被测设备的用电情况进行计算。
2.如权利要求1所述的电表装置，其特征在于，每一个无线电流互感器CT用于采集被测设备每一相供电线路中的交流电流信号，并将其调理成交流电压小信号后，将所述交流电压小信号调制成高频AM调制信号。
3.如权利要求1所述的电表装置，其特征在于，还包括: 校准单元，用于对调幅AM检波单元输出的第一交流电压小信号进行校准处理，并将校准处理结果提供给电流 调理单元。
4.如权利要求1所述的电表装置，其特征在于，所述无线电流互感器CT包括: 电流感应线圈，用于将被测设备每一相供电线路中的交流电流信号感应为交流电流小信号; 信号调理单元，用于将电流感应线圈输出的交流电流小信号调理成第二交流电压小信号; AM调制单元，用于将信号调理单元输出的第二交流电压小信号调制成高频AM调制信号; 无线发送单元，用于将AM调制单元输出的高频AM调制信号无线发送出去。
5.一种无线电流互感器CT，其特征在于，包括: 电流感应线圈，用于将被测设备每一相供电线路中的交流电流信号感应为交流电流小信号; 信号调理单元，用于将电流感应线圈输出的交流电流小信号调理成第二交流电压小信号; AM调制单元，用于将信号调理单元输出的第二交流电压小信号调制成高频AM调制信号; 无线发送单元，用于将AM调制单元输出的高频AM调制信号无线发送至相应的电表装置。
6.一种用电数据监测系统，其特征在于，包括: 无线电流互感器CT，用于将被测设备每一相供电线路中的交流电流信号感应为交流电流小信号，在将所述交流电流小信号调理成第二交流电压小信号后，将所述第二交流电压小信号调制成高频AM调制信号并无线发送； 电表装置，用于获取无线电流互感器CT发送的高频AM调制信号并对其进行解调，得到第一交流电压小信号，并对所述第一交流电压小信号进行第一调理处理；进一步用于采集被测设备每一相供电线路的电压信号并进行第二调理处理；以及，进一步用于依据电流调理单元输出的第一调理处理结果以及电压调理单元输出的第二调理处理结果对被测设备的用电情况进行计算。
7.如权利要去6所述的用电数据监测系统，其特征在于，每一个无线电流互感器CT用于采集被测设备每一相供电线路中的交流电流信号，并将其调理成交流电压小信号后，将所述交流电压小信号调制成高频AM调制信号。
8.如权利要去6所述的用电数据监测系统，其特征在于，所述电表装置包括: 调幅AM检波单元，用于获取无线发送单元发送的高频AM调制信号并对其进行解调，得到第一交流电压小信号； 电流调理单元，用于对调幅AM检波单元输出的第一交流电压小信号进行第一调理处理； 电压调理单元，用于采集被测设备每一相供电线路的电压信号并进行第二调理处理；计量单元，用于依据电流调理单元输出的第一调理处理结果以及电压调理单元输出的第二调理处理结果对被测设备的用电情况进行计算。
9.如权利要去8所述的用电数据监测系统，其特征在于，所述电表装置还包括: 校准单元，用于对调幅AM检波单元输出的第一交流电压小信号进行校准处理，并将校准处理结果提供给电流调理单元。
10.如权利要去6所述的用电数据监测系统，其特征在于，所述无线电流互感器CT包括: 电流感应线圈，用于将被测设备每一相供电线路中的交流电流信号感应为交流电流小信号; 信号调理单元，用于将电流感应线圈输出的交流电流小信号调理成第二交流电压小信号; AM调制单元，用于将信号调理单元输出的第二交流电压小信号调制成高频AM调制信号; 无线发送单元，用于将AM调制单元输出的高频AM调制信号无线发送至相应的电表装置。
【文档编号】G01R22/06GK203705543SQ201320870435
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2013年12月26日 优先权日:2013年12月26日
【发明者】尹红斌 申请人:深圳中兴力维技术有限公司