智能测控保护装置制造方法
【专利摘要】本实用新型提供一种智能测控保护装置，包括至少两路电网信息采集器、至少两个以上的计量模块、时钟模块、控制模块、通信模块以及至少两个以上的误差测试模块。计量模块与电网信息采集器一一对应设置，且每一计量模块均包括电量计算单元、谐波检测单元以及校准单元，电量计算单元的输入端以及谐波检测单元的输入端分别电性连接电网信息采集器，电量计算单元的输出端以及谐波检测单元的输出端分别电性连接校准单元。时钟模块为控制模块提供高精度的时钟信号。控制模块根据时钟信号接收至少两个以上的计量模块的输出信号。通信模块电性连接控制模块的输出端，通信模块包括多个通信接口。
【专利说明】智能测控保护装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及测控领域，且特别涉及一种智能测控保护装置。
【背景技术】
[0002]随着经济的不断发展，电力供应需求越来越大，高峰负荷也越来越大。为进一步缓解供电紧张问题，供电部门在加大电网建设的同时，通过算计机技术对已有的电网进行监控，并对监控信号进行分析，已实现优化电网管理，提高供电利用率以及供电能力。
[0003]尽管，现有的电网检测装置可实现电流、电压、频率、功率因素、功率以及电能等基本参数的监控以及计量。但一个检测装置只能检测一路供电网络，当存在多路供电网络时，这类检测装置存在布线繁琐，安装困难以及安装成本高等问题。且进一步的，尽管现有的检测装置可以实现几乎所有的电量检测，但是由于受使用现场的限制，与其相配套的监控系统因结构以及通信方式单一，很难与其相配套。因此很多时候仍需人工到现场进行干预，无法实现远距离的数据采集以及监控。
[0004]此外，随着用电设备的逐渐增加，非线性的用电设备会使得电网中的基波信号发生畸变，从而产生谐波。谐波会增加发、输、供和用电设备的附加损耗，使设备过热，降低设备的效率和利用率。现有的检测装置中无法对谐波进行有效的分析以及抑制。
实用新型内容
[0005]本实用新型为了克服现有技术的不足，提供一种智能测控保护装置。
[0006]为了实现上述目的，本实用新型提供一种智能测控保护装置，包括至少两路电网信息采集器、至少两个以上的计量模块、时钟模块、控制模块、通信模块以及至少两个以上的误差测试模块。每一路电网信息采集器均包括三相电流采集器、三相电压采集器、零线电流采集器，以及分别与三相电流采集器、三相电压采集器和零线电流采集器电性连接的模数转换器。计量模块的数量与电网信息采集器的数量相等，计量模块与电网信息采集器一一对应设置，且每一计量模块均包括电量计算单元、谐波检测单元以及校准单元，电量计算单元的输入端以及谐波检测单元的输入端分别电性连接电网信息采集器，电量计算单元的输出端以及谐波检测单元的输出端分别电性连接校准单元。
[0007]时钟模块为控制模块提供高精度的时钟信号。控制模块的输入端分别电性连接计量模块的输出端以及时钟模块的输出端，控制模块根据时钟信号接收至少两个以上的计量模块的输出信号。通信模块电性连接控制模块的输出端，通信模块包括至少一路以太网接口，至少两路光纤接口以及至少一路RS-485本地通信接口。每个误差测试模块的输入端与每个计量模块的输出端一一对应设置。
[0008]于本实用新型一实施例中，智能测控保护装置还包括至少两路以上的温度检测模块，且每一路的温度检测模块均包括型号为PTlOO的温度传感器。
[0009]于本实用新型一实施例中，智能测控保护装置还包括至少两路4_20mA的模拟量输入模块以及至少两路4-20mA的模拟量输出模块。
[0010]于本实用新型一实施例中，智能测控保护装置还包括多路开关量检测输入模块。
[0011]于本实用新型一实施例中，智能测控保护装置还包括多路继电器控制输出。
[0012]于本实用新型一实施例中，智能测控保护装置还包括与供电电网相连接的供电电源以及备用电池。
[0013]于本实用新型一实施例中，智能测控保护装置还包括至少两个以上的线路板，至少两路电网信息采集器独立设置在其中一线路板上。
[0014]于本实用新型一实施例中，智能测控保护装置还包括安装外壳，安装外壳其中两个相对的内侧壁上设置有多个安装线路板的安装轨。
[0015]综上所述，本实用新型所提供的智能测控保护装置与现有技术相比，具有以下优占-
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[0016]通过设置至少两路以上相互独立的电网信息采集器以及计量模块，本智能测控保护装置可以同时测量多个供电线路的电网信息。与传统的只能测量单一供电线路电网信息的电网检测装置相比，具有布线简单、安装方便等优点。通过设置具有三路不同通信协议的通信模块，用户可以根据数据传输距离以及现场的使用环境选择更加适合的通信方式。通过设置谐波检测单元，通过检测电网的谐波含量来校准计量模块的输出，进一步的提高计量模块的计量精度。且通过设置误差测试模块，计量模块可实现与外部标准件进行校准。
[0017]此外，通过设置包括PT100的温度传感器来实时检测周围电气设备的工作温度，并将该温度值经通信模块反馈到远程控制端，实现远程监控。且由于电网信息属于高压信号，而计量模块以及控制模块等器件的工作电压均为低压，因此将至少两路电网信息采集器独立设置在其中一线路板上可减小高压信号对低压信号的干扰，进一步提高计量模块以及控制模块的精度。同时在安装外壳上不设置显示模块，封闭式的安装外壳可适用更严苛的适用环境。
[0018]为让本实用新型的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1所示为本实用新型一实施例提供的智能测控保护装置的电路原理框图。
[0020]图2所示为本实用新型一实施例提供的智能测控保护装置的安装外壳的结构示意图。
【具体实施方式】
[0021]图1所示为本实用新型一实施例提供的智能测控保护装置的电路原理框图。图2所示为本实用新型一实施例提供的智能测控保护装置的安装外壳的结构示意图。请一并参阅图1至图2。
[0022]如图1所示，本实施例提供的智能测控保护装置包括至少两路电网信息采集器1、至少两个以上的计量模块2、时钟模块3、控制模块4、通信模块5以及至少两个以上的误差测试模块6。每一路电网信息采集器I均包括三相电流采集器11、三相电压采集器12、零线电流采集器14，以及分别与三相电流采集器11、三相电压采集器12和零线电流采集器14电性连接的模数转换器13。计量模块2的数量与电网信息采集器I的数量相等，计量模块2与电网信息采集器I 一一对应设置，且每一计量模块2均包括电量计算单元21、谐波检测单元22以及校准单元23，电量计算单元21的输入端以及谐波检测单元22的输入端分别电性连接电网信息采集器1，电量计算单元21的输出端以及谐波检测单元22的输出端分别电性连接校准单元23。
[0023]时钟模块3为控制模块4提供高精度的时钟信号。控制模块4的输入端分别电性连接计量模块2的输出端以及时钟模块4的输出端。控制模块4根据时钟信号接收至少两个以上的计量模块2的输出信号。通信模块5电性连接控制模块4的输出端，通信模块5包括一路以太网接口 51，两路光纤接口 52以及一路RS-485本地通信接口 53。每个误差测试模块6的输入端与每个计量模块2的输出端一一对应设置。
[0024]每一路电网信息采集器I分别采集与其相连接的电网路线的三相电流值、三相电压值以及零线电流值。由于电网信息为高压大电流信号，而计量模块2以及控制模块4均为低压的小电流信号。于本实施例中，设置三相电流采集器11以及零线电流采集器14均包括电流互感器，三相电压采集器12包括电压互感器。
[0025]且进一步的，为避免高压大电流信号对低压信号的影响，设置智能测控保护装置包括至少两个以上的线路板100，且设置至少两路电网信息采集器I独立设置在其中一线路板100上。
[0026]每一计量模块2内的电量计算单元21接收与其相连接的电网信息采集器I所采集的三相电流值、三相电压值以及零线电流值，并根据三相电流值、三相电压值以及零线电流值计算该供电线路的频率、有功功率、无功功率以及电能等电量参数。并将计算所得的参数以及三相电流值、电压值和零线电流值输出。
[0027]谐波检测单元22接收电网信息采集器I所采集的三相电流值、三相电压值以及零线电流值，检测三相电流值、三相电压值以及零线电流值内所含的谐波信号，并将检测所得的谐波信息输送到校准单元23。校准单元23根据检测到的谐波信息校准由电量计算单元22输出的电量参数，降低谐波信号对计量精度的影响，提高电量参数的计量精度。
[0028]于本实施例中，电网信息采集器I的数量为两个，相应的，与其电性连接的计量模块2以及误差测试模块6的数量也为两个，且三者一一对应设置。时钟模块3与控制模块4电性连接。控制模块4根据时钟模块3输出的时序选择接收两个计量模块2的输出信号，实现两路独立的供电网络的测控保护，具有安装方便以及布线简单等优点。然而，本实用新型对电网信息采集器1、计量模块2以及误差测试模块6的数量不作任何限定。
[0029]由于受供电电网的布线限制，电网测控设备通常需设置在室外或环境较恶劣的地方。于本实施例中，为实现远程监控，设置智能测控保护装置包括通信模块5，且通信模块5包括至少一路以太网接口 51，至少两路光纤接口 52以及至少一路RS-485本地通信接口53。以太网接口 51采用ffiC60870-5-104通信协议，光纤接口 52采用Q/GDW376.1-2012通信协议，而RS-485本地通信接口 53则采用M0DBUS-RTU通信协议。用户在现场使用时可以根据不同需求(譬如数据传输距离、数据传输速度等)选择不同的通信接口以及相对应的通信协议将本智能测控保护装置接入不同的规约系统，大大提高本智能测控保护装置的通用性。
[0030]由于电能的计量直接影响到用电情况的统计，因此检验计量数据的准确性是非常必要的，于本实施例中，通过设置智能测控保护装置包括数量与计量模块2的数量相等的误差测试模块6。于本实施例中，误差测试模块6为发光二极管。计量模块2将计量信号以脉冲的形式点亮发光二极管。外部检测装置通过检测发光二极管的发光频率来实现检验计量信号的准确性。然而，本实用新型对此不作任何限定。
[0031]且进一步的，在电网供电现场具有很多的电气设备，且这些设备的工况直接影响电网的运行情况。而设备的运行工况监控可以通过检测设备运行情况下的温度值来实现。
[0032]于本实施例中，为进一步提高本智能测控保护装置的功能，设置智能测控保护装置还包括与至少两路以上的与计量模块2 —一对应设置的，数量为至少两路以上的温度检测模块7，且每一路的温度检测模块7均包括由型号为PT100的温度传感器。于本实施例中，温度检测模块7的数量与计量模块2的数量相等，均为两路。然而，本实用新型对此不作任何限定。PT100的温度传感器可以外接较长的导线，其长度可达15米，因此其可以采集半径在15米范内的任意位置的电气设备的温度。采集到的温度信号经控制模块4以及通信模块5传送到远程的控制端，实现远程实时监控。
[0033]此外，为进一步提高被智能测控保护装置在现场的应用性能，于本实施例中智能测控保护装置还包括至少两路4-20mA的模拟量输入模块8、至少两路4-20mA的模拟量输出模块9、多路开关量检测输入模块10以及多路继电器控制输出模块11。于本实施例中，模拟量输入模块8以及模拟量输出模块9的数量均为两路，而开关量检测输入模块10的数量为二十四路，继电器控制输出模块11的数量为八路。然而，本实用新型对此不作任何限定。于其它实施例中，用户可以根据现场使用环境需求，增加上述元件的数量。
[0034]于本实施例中，为装置供电的电源包括与电网相连接的供电电源12以及备用电池13。备用电池13的设置是为了防止在供电电网断电的情况下，智能测控保护装置仍可正常运行，避免因断电而引起的数据丢失。
[0035]受地理位置的限制，较多时候电网测控装置需工作在非常严格的环境下(譬如温度在-40摄氏度以下)，在这类环境中，传统的开放式结构的电网检测装置，暴露在安装外壳表面上的显示装置通常无法正常工作，进一步的甚至会连带着影响设置在安装外壳内的其它器件，从而大大的影响计量精度。
[0036]于本实施例中，设置安装外壳200为封闭式结构,安装外壳200的表面上不设置显示装置，数据的显示通过通信模块5实现远程数据读取。工作人员无需到环境恶劣的现场读取数据，且封闭式的安装外壳200对内部的器件起到很好的保护作用，使得本智能测控保护装置可适用于更严苛的使用环境。
[0037]同时，为更好的实现安装，安装外壳200其中两个相对的内侧壁上设置有多个安装线路板的安装轨201。
[0038]综上所述，通过设置至少两路以上相互独立的电网信息采集器I以及计量模块2，本智能测控保护装置可以同时测量多个供电线路的电网信息。与传统的只能测量单一供电线路电网信息的电网检测装置相比，具有布线简单、安装方便等优点。通过设置具有三路不同通信协议的通信模块5，用户可以根据数据传输距离以及现场的使用环境选择更加适合的通信方式。通过设置谐波检测单元22，通过检测电网的谐波含量来校准计量模块的输出，进一步的提高计量模块2的计量精度。且通过设置误差测试模块6，计量模块2可实现与外部标准件进行校准。
[0039]此外，通过设置包括PT100的温度传感器来实时检测周围电气设备的工作温度，并将该温度值经通信模块反馈到远程控制端，实现远程监控。且由于电网信息属于高压信号，而计量模块2以及控制模块4等器件的工作电压均为低压，因此将至少两路电网信息采集器I独立设置在其中一线路板100上可减小高压信号对低压信号的干扰，进一步提高计量模块2以及控制模块4的精度。同时在安装外壳200上不设置显示模块，封闭式的安装外壳200可适用更严苛的适用环境。
[0040]虽然本实用新型已由较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟知此技艺者，在不脱离本实用新型的精神和范围内，可作些许的更动与润饰，因此本实用新型的保护范围当视权利要求书所要求保护的范围为准。
【权利要求】
1.一种智能测控保护装置，其特征在于，包括: 至少两路电网信息采集器，每一路电网信息采集器均包括三相电流采集器、三相电压采集器、零线电流采集器，以及分别与所述三相电流采集器、三相电压采集器以及零线电流采集器电性连接的模数转换器； 至少两个以上的计量模块，所述计量模块的数量与所述电网信息采集器的数量相等，所述计量模块与所述电网信息采集器一一对应设置，且每一所述计量模块均包括电量计算单元、谐波检测单元以及校准单元，所述电量计算单元的输入端以及谐波检测单元的输入端分别电性连接所述电网信息采集器，所述电量计算单元的输出端以及谐波检测单元的输出端分别电性连接所述校准单元； 时钟模块，为控制模块提供高精度的时钟信号； 控制模块，输入端分别电性连接所述计量模块的输出端以及时钟模块的输出端，所述控制模块根据时钟信号接收所述至少两个以上的计量模块的输出信号； 通信模块，电性连接所述控制模块的输出端，所述通信模块包括至少一路以太网接口，至少两路光纤接口以及至少一路RS-485本地通信接口 ； 至少两个以上的误差测试模块，每个所述误差测试模块的输入端与每个所述计量模块的输出端 对应设置。
2.根据权利要求1所述的智能测控保护装置，其特征在于，所述智能测控保护装置还包括至少两路以上的温度检测模块，且每一路所述的温度检测模块均包括型号为PTlOO的温度传感器。
3.根据权利要求1所述的智能测控保护装置，其特征在于，所述智能测控保护装置还包括至少两路4-20mA的模拟量输入模块以及至少两路4-20mA的模拟量输出模块。
4.根据权利要求1所述的智能测控保护装置，其特征在于，所述智能测控保护装置还包括多路开关量检测输入模块。
5.根据权利要求1所述的智能测控保护装置，其特征在于，所述智能测控保护装置还包括多路继电器控制输出。
6.根据权利要求1所述的智能测控保护装置，其特征在于，所述智能测控保护装置还包括与供电电网相连接的供电电源以及备用电池。
7.根据权利要求1所述的智能测控保护装置，其特征在于，所述智能测控保护装置还包括至少两个以上的线路板，所述至少两路电网信息采集器独立设置在其中一线路板上。
8.根据权利要求7所述的智能测控保护装置，其特征在于，所述智能测控保护装置还包括封闭式的安装外壳，所述安装外壳其中两个相对的内侧壁上设置有多个安装所述线路板的安装轨。
【文档编号】H02J13/00GK204089344SQ201420493075
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年8月28日 优先权日:2014年8月28日
【发明者】沈鑫, 鲍春江, 孙明明 申请人:杭州东环电气有限公司