电压波动监测器的制作方法

本申请涉及电力监测技术领域，特别是涉及一种电压波动监测器。

背景技术：

随着经济建设的蓬勃发展，社会对电力的需求日益增长，用户对电能质量的要求也逐渐提高。电压波动是衡量电能质量的一个重要指标。电压波动越限会带来众多不利影响，例如增加工厂生产产品的次品率，减少用电设备的使用寿命等。

对电压波动的进行监测是电压波动管理的基础，目前电压波动的监测是通过远端主站采集电压数据来判断电压波动是否越限，并在越限时记录下电压波动越限事件以及发生时间。然而，在实现本实用新型的过程中，发明人发现上述传统电压波动的监测手段中，存在着精准度不高的问题。

技术实现要素：

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够大幅提高电压波动监测的精准度的电压波动监测器。

为实现上述目的，本发明实施例提供一种电压波动监测器，包括电能采样模组、监测模组、通信模块和对时模块，所述监测模组的测量输入端连接所述电能采样模组的输出端，所述监测模组的数据输出端连接所述通信模块的输入端，所述对时模块的时钟输出端连接所述监测模组的时钟输入端；

所述电能采样模组用于对目标供电回路进行电能采样，并将采样得到的电力信号输入所述监测模组；所述监测模组用于在所述电力信号对应的电压值越过设定电压限值时，生成电压波动记录并输出到所述通信模块；所述通信模块用于将所述电压波动记录发送到上级监测网络；所述对时模块用于向所述监测模组输出系统时钟。

在其中一个实施例中，所述电能采样模组包括采样电路和调理电路，所述采样电路的采样输入端用于连接至所述目标供电回路，所述采样电路的采样输出端连接所述调理电路的输入端，所述调理电路的输出端连接所述监测模组的测量输入端。

在其中一个实施例中，所述采样电路包括电压互感器或电流互感器。

在其中一个实施例中，还包括电源电路，所述电源电路的输出端分别连接所述监测模组的供电输入端，以及所述电能采样模组的供电输入端。

在其中一个实施例中，所述电源电路包括线性稳压器和开关电源，所述开关电源的输出端通过所述线性稳压器连接至所述监测模组的输入端，以及所述电能采样模组的供电输入端。

在其中一个实施例中，还包括用于存储所述设定电压限值的存储器，所述存储器的输出端连接所述监测模组的参数输入端。

在其中一个实施例中，所述调理电路为LPC824芯片。

在其中一个实施例中，所述监测模组为DSP处理器。

在其中一个实施例中，所述通信模块包括有线通信模块或无线通信模块。

在其中一个实施例中，所述无线通信模块包括wifi模块、Lora模块、4G模块或5G模块。

上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点和有益效果：

上述电压波动监测器，通过电能采样模组、监测模组、通信模块和对时模块的协同设计，可以就地实现用电用户所在目标供电回路的电压监测，在监测到的电压值越过设定电压限值时，也即产生电压波动，对应生成电压波动记录，而无需在远端主站进行电压数据采集，来进行电压波动的监测，大大提高电压波动监测的精准度。

附图说明

图1为一个实施例中电压波动监测器的结构框图；

图2为一个实施例中电压波动监测器的具体结构示意图；

图3为另一个实施例中电压波动监测器的具体结构示意图；

图4为再一个实施例中电压波动监测器的具体结构示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

请参阅图1，在一个实施例中，提供了一种电压波动监测器100，包括电能采样模组12、监测模组14、通信模块16和对时模块18。监测模组14的测量输入端连接电能采样模组12的输出端。监测模组14的数据输出端连接通信模块16的输入端。对时模块18的时钟输出端连接监测模组14的时钟输入端。电能采样模组12用于对目标供电回路30进行电能采样，并将采样得到的电力信号输入监测模组14。监测模组14用于在电力信号对应的电压值越过设定电压限值时，生成电压波动记录并输出到通信模块16。通信模块16用于将电压波动记录发送到上级监测网络。对时模块18用于向监测模组14输出系统时钟。

其中，目标供电回路30是用电用户所在的供电回路，用于给用电用户的各类电气设备进行电能输送。设定电压限值为预先设定的电压范围的阈值，例如电压的整定高值与整定低值，可以用于划定电压波动的安全范围。设定电压限值可以根据不同的电压大小级别、或不同的时间段分别进行整定。上级监测网络为对用电侧统一监视管理的管理系统网络，用于对区域范围内的各用户的用电管理。对时模块18可以是本领域各种常规的时钟芯片，只要能够用于提供芯片工作所需的系统时钟信号即可。监测模组14在工作过程中，所需的系统时钟可以通过对时模块18直接提供，从而确保监测模组14的时间校准能够正常完成，确保对目标供电回路30的电能需量调控的有效实现。

具体地，电能采样模组12的采样输入端可以接入到目标供电回路30，从目标供电回路30中进行电能采样，例如可以是电压信号采样，也可以是电流信号采样。电能采样模组12从目标供电回路30上采样得到电力信号后，向监测模组14输出该得到的电力信号。监测模组14从输入的电力信号通信常规的信号测量，得到电力信号对应的电压值。进而，监测模组14可以将电力信号对应的电压值与设定电压限值进行比较。在电压值越过设定电压限值时，例如电压值大于整定高值或者小于整定低值时，即为发生电压波动事件，监测模组14可以生成相应的电压波动记录，以记录该电压波动事件。电压波动记录例如可以包含电压波动事件发生的本地时间，电压波动大小(如电压值与设定电压限值之差的大小)，以及电压波动地点等记录信息。监测模组14将上述的电压波动记录输出到通信模块16。通信模块16进而可以将接收到的电压波动记录发送到上级监测网络，以便上级监测网络进行监视或采取运维措施。

上述电压波动监测器100中，通过电能采样模组12、监测模组14、通信模块16和对时模块18的协同设计，可以就地实现用电用户所在目标供电回路30的电压监测，在监测到的电压值越过设定电压限值时，也即产生电压波动，对应生成电压波动记录，而无需在远端主站进行电压数据采集，来进行电压波动的监测，大大提高电压波动监测的精准度。

在其中一个实施例中，对时模块18可以是UFirebird芯片。UFirebird芯片精度高且体积较小，通过UFirebird芯片向监测模组14提供系统时钟，可以大大提升监测模组14对电能需量数据与设定需量阈值的数据监测精度，提高对目标供电回路30的电能需量调控的精确度同时，可以有效缩小电压波动监测器100的整机体积。

请参阅图2，在其中一个实施例中，电能采样模组12包括采样电路122和调理电路124。采样电路122的采样输入端用于连接至目标供电回路30。采样电路122的采样输出端连接调理电路124的输入端。调理电路124的输出端连接监测模组14的测量输入端。采样电路122用于对目标供电回路30进行电能采样，并将得到的采样信号输入调理电路124。调理电路124用于对采样信号进行信号处理，得到电力信号并输出到监测模组。

可以理解，采样电路122优选的是电压采样电路122，也可以是电流采样电路122，具体可以根据调理电路124的信号处理需要来确定。从而，采样信号可以是电压信号，也可以是电流信号。调理电路124是对采样电路122输出的采样信号进行信号处理，得到用于直接输入监测模组14，并适于监测模组14进行电压测量等处理的电信号处理电路，例如用于对采样信号进行滤波、整流和/或信号除噪等的电路模块，如数字电路、模拟电路或者数字信号处理器等。

具体的，采样电路122在目标供电回路30上进行电信号采样，得到采样信号后输出到调理电路124。调理电路124对采样信号进行信号处理后，得到相应的电力信号并输出到监测模组14，以便监测模组14可以根据输入电力信号进行电压波动监测。

通过上述的采样电路122对目标供电回路30进行采样输出，以及调理电路124对所得的采样信号进行信号处理输出相应的电力信号到监测模组14，以便监测模组14有效实现电压波动的监测与记录。电力信号的采样输出效率高且成本低，技术成熟，从而可靠性较好，可以确保输入到监测模组14中的电力信号能够准确指示目标供电回路30的电压波动情况。

在其中一个实施例中，采样电路122包括电压互感器或电流互感器。优选的，如图2所示，采样电路122可以是电压互感器，如此，可以直接从目标供电回路30上进行电压信号采样，大大方便调理电路124等后级部件的信后处理，提高监测效率。采样电路122也可以是电流互感器，如此，可以从目标供电回路30上进行电流信号采样后，输出电流采样信号到调理电路124，调理电路124可以通过常规的电压电流换算，得到电压信号，或者是将整流和滤波等处理后的电流采样信号输出到监测模组14，监测模组14可以通过常规的电压电流换算来得到相应的电压值。

通过采用上述的电压互感器或者电流互感器，对目标供电回路30进行信号采样输出，采样效率高，成本低且可靠性好，可以有效提高电压波动的监测效率和精准度。

在其中一个实施例中，调理电路124为LPC824芯片。优选的，在本实施例中，上述的调理电路124可以是LPC单片机，例如LPC824芯片。LPC824芯片应用较广，芯片成本不高且技术可靠性高，信号处理功能强大，可以高效完成对采样信号的信号处理。通过采用LPC824芯片作为调理电路124来完成采样信号的信号处理，信号处理效率高，可以进一步提升对目标供电回路30的电压波动监测的精准度和效率。

在其中一个实施例中，监测模组14为DSP处理器。可以理解，上述实施例中的监测模组14可以是各种类型的数字信号处理电路、单片机或者微处理器，只要能够实现电压波动的监测与记录即可。优选的，在本实施例中，监测模组14可以是DSP处理器，例如TMS320F28335处理器。该型的DSP处理器对电力信号的处理能力较强，芯片成本不高且体积较小，可以有效提升信号处理效率，准确监测电压的波动同时，利于减小电压波动监测器100的整机体积和成本。

在其中一个实施例中，通信模块16包括有线通信模块或无线通信模块。可以理解，电压波动监测器100可以通过采用有线通信模块，来实现与上级监测网络的有线通信。例如通过采用网线接口模块，从而直接通过网线连接到上级监测网络，通信可靠性高。电压波动监测器100也可以通过采用无线通信模块，来实现与上级监测网络的无线通信，通信距离远且速率高。

在其中一个实施例中，上述的无线通信模块16包括wifi模块、Lora模块、4G模块或5G模块。可以理解，无线通信模块16可以是但不限于wifi模块、Lora模块、4G模块或5G模块。具体的，wifi模块、Lora模块和4G模块应用较广，技术较为成熟，通过采用wifi模块、Lora模块或4G模块作为无线通信模块16，可以提高电压波动监测器100与上级监测网络的通信效率。无线通信模块16还可以是将推广应用的5G模块，从而可以进一步提升通信效率。

请参阅图3，在其中一个实施例中，上述的电压波动监测器100还包括电源电路20，电源电路20的输出端分别连接监测模组14的供电输入端，以及电能采样模组12的供电输入端。可以理解，电源电路20用于向监测模组14和电能采样模组12提供工作电源。电源电路20可以是独立分别向监测模组14和电能采样模组12供电的电源。电源电路20也可以是电源转换电路模块，例如可以从外部取电后转换成监测模组14和电能采样模组12可用的工作电源后，向监测模组14和电能采样模组12进行供电。通过设置电源电路20，可以确保监测模组14和电能采样模组12的正常供电，无需外部电源供电，扩大电压波动监测器100的应用范围，提升运维效率。

在其中一个实施例中，电源电路20包括线性稳压器和开关电源。开关电源的输出端通过线性稳压器连接至监测模组14的输入端，以及电能采样模组12的供电输入端。可以理解，开关电源可以是本领域各种应用较为成熟的开关电源，用于向电能采样模组12和监测模组14提供芯片工作所需的电源，具体类型可以根据电能采样模组12和监测模组14的具体型号来选定。线性稳压器可以是本领域中各种应用较广且技术较为成熟的线性稳压器，具体的型号可以根据开关电源的具体型号、电能采样模组12和监测模组14的具体型号，或者电压波动监测器100的设计需要(如整机体积大小等)来选定。

具体的，电压波动监测器100工作过程中，开关电源可以通过线性稳压器向电能采样模组12和监测模组14提供低噪声电源输入，以使电能采样模组和12监控模组14能够稳定可靠地运行，确保对目标供电回路30的电能需量采样及调控的可靠性，提高电压波动监测器100整机运行的稳定性，降低故障率，从而可以降低运维成本。

请参阅图4，在其中一个实施例中，上述电压波动监测器100还包括用于存储设定电压限值的存储器22，存储器22的输出端连接监测模组14的参数输入端。可以理解，上述实施例中，可以通过外部输入的方式向监测模组14提供设定电压限值。在本实施例中，电压波动监测器100还可以设置有存储器22，来预先存储监测模组14进行电压波动监测及记录过程中所需的参数，例如设定电压限值。存储器22可以是本领域各类常规的存储器22件，具体类型可以根据电压波动监测器100的设计需要来选定，本说明书中不作限定。通过存储器22的应用，可以提高电压波动监测器100的集成度，从而提升电压波动监测器100的独立工作能力和电压波动监测效率。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。