专利名称：一种三相用电检查仪的制作方法
技术领域：
本实用新型属于用电稽查领域，尤其涉及一种用于用户用电情况稽查的用电检查 装置。
背景技术：
反窃电对维护供电秩序、保障电力安全、保护国家和供电公司的正当收益具有重要意义；同时，由于窃电的隐蔽性和分散性，反窃电也是长期困扰供电企业的一个难题。近年来，市电力公司开始实施线损精细化工作，对低压台区，通过比对负荷测录仪量测的台区供电量和台区同期总售电量获得台区线损率，进而根据线损率高低判断窃电高发台区，由此可缩小用电稽查范围，显著提高了用电稽查效率。用电稽查中的窃电举证离不开有效的辅助工具。目前用电稽查主要使用钳形电流表判断用户窃电方式，这种传统的工具对具有专业知识的稽查人员虽然是有效的，但作为举证工具仍存在如下不足:I)对用电检查人员的专业素质要求很高，当稽查人员工作经验不足或用户窃电方式及其隐蔽时，仅凭对三相电流的量测值可能无法判断出某些窃电类型(如一相同相、两相相序交叉的情况);2)不具有外场检查数据自动记录功能，虽然绝大多数用电稽查人员是忠于职守的，但依靠人工记录和上报窃电数据为营私舞弊提供了可能性；3)不具有外场量测数据无线回传功能，限制了用电稽查的时效性，尤其当外场检查人员对现场复杂情况难以判断时，无法将现场数据及时传递给公司内部有经验的专家，以获得专家指导和帮助。因此，有必要研发和使用能量测更丰富参量的、且带有数据自动记录和回传功能的用电检查仪，以确保外场检查数据的真实可靠性、提升举证的可信性、及时性。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种三相用电检查仪，其采用高性能的DSP、FPGA芯片和6通道16位Σ-ΛΑ/D转换器组成倍频锁相同步整周期均匀采样的数据采集系统，实现了现场校验、测量、记录和数据上传。本实用新型的技术方案是:提供一种三相用电检查仪，包括微控制单元MCU，其特征是:设置一无线通信模块电路GPRS ;所述的微控制单元MCU经过电平转换单元与无线通信模块电路GPRS进行连接；其所述的电平转换单元为光电耦合器电路。进一步的，所述微控制单元MCU的串行通信接口 UART，经过光电耦合器电路与无线通信模块电路GPRS的RS232接口进行连接。具体的，所述的光电稱合器电路包括第一、第二光电稱合器TLP-1、TLP-2、第一至第四电阻Rl R4和反相器U6 ;其中，所述微控制单元MCU的TXD管脚经第一电阻Rl与第一光电耦合器TLP-1的正极连接；所述微控制单元MCU的RXD管脚第与二光电耦合器TLP-2的发射极连接，并经第二电阻R2接地；所述第一光电耦合器TLP-1的负极接地；所述第二光电耦合器TLP-2的集电极接-5V电源端；所述无线通信模块电路GPRS的TTL_RXD1管脚接地，并经第三电阻R3与第一光电耦合器TLP-1的负极连接；所述无线通信模块电路GPRS的TTL_TXD1管脚与反相器的输入端连接，所述反相器的输出端与第二光电耦合器TLP-2的负极连接；所述第一光电耦合器TLP-1的集电极接3.3V电源端，所述第二光电耦合器TLP-2的正极经第四电阻R4接地。与现有技术比较，本实用新型的优点是:1.用电检查仪采用AVR单片机和Motorola G20模块组成GPRS数据终端，使得用电检查仪具有了数据回传功能，2.增设无线通信模块，使得用电检查仪在得到各种电参量的测量值后，除了输出显示之外，还可将测量值传送给上位机处理，增强了用电稽查的时效性。
图1是本实用新型的系统模块构成示意图；图2是本实用新型电平转换单元的硬件结构示意图；图3是本实用新型电平转换单元实施例的线路图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型做进一步说明。图1中，本实用新型提供了一种三相用电检查仪，其包括数据采集电路、倍频锁相电路、现场可编程门阵列电路FPGA(Field — Programmable Gate Array)、数字信号处理器电路DSP (Digital Signal Processing)、微控制单兀电路MCU和显不电路LCD。该系统采用高性能的DSP、FPGA芯片和6通道16位Σ - Λ A/D转换器组成倍频锁相同步整周期均匀采样的数据采集系统，实现现场校验、测量、记录和数据上传。微控制单元(MCU)在整个系统中负责控制液晶显示器、键盘、串行E2PR0M、档位切换及与上位机交换数据等。MCU可采用ATmegal6L，它是美国ATEML公司最新推出的内含16KB nash的低功耗、低价格的8位单片机，其内部集成了丰富的硬件资源，从而可简化外围电路设计。ATmegal6L采用先进的RISC精简指令集，运行速度是普通单片机的几十倍。具体实现采用MCU通用的控制方法,此处不再细述。系统还可使用A7nnegal6L内部的看门狗电路增强装置的抗干扰能力。FPGA 采用 XILINX 公司的 SPARTAN2 系列的 xc2s30tql44— 6，配合 DSP 产生 A/D 控制时序并完成频率、相位测量。该系统的工作原理是:三相电压(O 480V)、三相电流(直接输入:5A，100A ;嵌表输入:5 1000A)分别经精密电阻分压、精密电流互感器变换和高性能程控增益量程切换后转换为适合ADC输入要求的交流信号；数据采集电路在倍频锁相电路、高速DSP和FPGA控制下，以精确的时序，按每周期128次的采样速率对6路交流电压、电流信号进行整周期同步均匀采样，并转换为数字信号送入DSP芯片:DSP按照特定的数值算法对采集到的数字化的交流信号进行分析、运算和处理，得到各种电参量的测量值并输出显示。图2中，本技术方案在系统中设置了一个无线通信模块电路GPRS (图中以G20表示，下同);所述的微控制单元MCU (图中以ATmegaie表示，下同)经过电平转换单元与无线通信模块电路GPRS进行连接；其所述的电平转换单元为光电耦合器电路。进一步的，所述微控制单元MCU的串行通信接口 UART，经过光电耦合器电路与无线通信模块电路GPRS的RS232接口进行连接。由于ATmegaie和G20模块的I/O操作电压范围不相同，所以两者的串行VI之间需经过电平转换才能确保稳定通信，这里采用光电耦合器件TLP521进行5V和3.3V之间的电平转换。ATmegal6的I/O驱动能力较强(最大输出40mA电流)，可以直接驱动TLP521。G20模块的I/O驱动能力较弱，需加一级驱动缓冲器(7406反相驱动缓冲器)才能驱动 TLP521。图3中，所述的光电I禹合器电路包括第一、第二光电I禹合器TLP-1、TLP-2、第一至第四电阻Rl R4和反相器U6 ;其中，所述微控制单元MCU的TXD管脚经第一电阻Rl与第一光电耦合器TLP-1的正极连接；所述微控制单元MCU的RXD管脚第与二光电耦合器TLP-2的发射极连接，并经第二电阻R2接地；所述第一光电耦合器TLP-1的负极接地；所述第二光电耦合器TLP-2的集电极接-5V电源端；所述无线通信模块电路GPRS的TTL_RXD1管脚接地，并经第三电阻R3与第一光电耦合器TLP-1的负极连接；所述无线通信模块电路GPRS的TTL_TXD1管脚与反相器的输入端连接，所述反相器的输出端与第二光电耦合器TLP-2的负极连接；所述第一光电耦合器TLP-1的集电极接3.3V电源端，所述第二光电耦合器TLP-2的正极经第四电阻R4接地。ATmegal6具有I个功能完整的异步串行通信接口(UART)，在直流5V供电时，其I/O操作电压范围约为O 5V ；G20模块提供一个用于接收控制命令和传输数据的异步串行通信接口，在直流3.3V供电时 ，其I/O操作电压范围为O 3.3V，因此，可以将ATmegal6串行接口经电平转换电路转接后与G20模块的串行口相连，进行异步串行数据交换。实际实施时，ATmegaie采用直流5V供电，5V电源经过由低压差线性稳压集成电路LMl 117-3.3组成的稳压电路将电压转换成3.3V后给G20模块供电。由于本实用新型通过设置无线通信模块电路，使得用电检查仪具有了数据回传功能，有助于确保外场检查数据的真实可靠性、提升举证的可信性、及时性，还可将测量值传送给上位机处理，增强了用电稽查的时效性。本实用新型可广泛用于供电管理和稽查领域。
权利要求1.一种三相用电检查仪，包括微控制单元MCU，其特征是: 设置一无线通信模块电路GPRS ； 所述的微控制单元MCU经过电平转换单元与无线通信模块电路GPRS进行连接； 其所述的电平转换单元为光电耦合器电路。
2.按照权利要求1所述的三相用电检查仪，其特征是所述微控制单元MCU的串行通信接口 UART，经过光电耦合器电路与无线通信模块电路GPRS的RS232接口进行连接。
3.按照权利要求1或2所述的三相用电检查仪，其特征是所述的光电耦合器电路包括第一、第二光电耦合器TLP-l、TLP-2、第一至第四电阻Rl R4和反相器U6 ;其中， 所述微控制单元MCU的TXD管脚经第一电阻Rl与第一光电耦合器TLP-1的正极连接；所述微控制单元MCU的RXD管脚第与二光电耦合器TLP-2的发射极连接，并经第二电阻R2接地； 所述第一光电耦合器TLP-1的负极接地； 所述第二光电耦合器TLP-2的集电极接-5V电源端； 所述无线通信模块电路GPRS的TTL_RXD1管脚接地，并经第三电阻R3与第一光电耦合器TLP-1的负极连接； 所述无线通信模块电路GPRS的TTL_TXD1管脚与反相器的输入端连接，所述反相器的输出端与第二光电耦合器TLP-2的负极连接； 所述第一光电耦合器TLP-1的集电极接3.3V电源端，所述第二光电耦合器TLP-2的正极经第四电阻R4接地。·
专利摘要一种三相用电检查仪，属用电稽查领域。包括微控制单元MCU，其特征是设置一无线通信模块电路GPRS；所述的微控制单元MCU经过电平转换单元与无线通信模块电路GPRS进行连接；其所述的电平转换单元为光电耦合器电路。本技术方案使得用电检查仪具有了数据回传功能，有助于确保外场检查数据的真实可靠性、提升举证的可信性、及时性，还可将测量值传送给上位机处理，增强了用电稽查的时效性。本实用新型可广泛用于供电管理和稽查领域。
文档编号G01R22/10GK203133159SQ20132015471
公开日2013年8月14日 申请日期2013年3月31日 优先权日2013年3月31日
发明者夏正侃, 史涛, 李昕, 沈忠晴, 沈勤良, 管玉忠 申请人:国家电网公司, 上海市电力公司