一种智能电参数监控仪的制作方法
【专利摘要】本实用新型一种智能电参数监控仪，属于供电线路电参数监控装置【技术领域】；解决的技术问题是：提供一种方便能够实时监测并具有远程通讯功能的智能电参数监控仪；采用的技术方案是：一种智能电参数监控仪，包括：单片机、三相电能计量芯片、CT电流采集模块、PT电压采集模块、温度传感器、开关量传感器、信号开关控制模块、GPRS通讯模块、Wi-Fi通讯模块、UART模块、EEPROM模块、LCD显示屏、LED状态指示灯、功能按键和电源模块；本实用新型适用于电力部门。
【专利说明】一种智能电参数监控仪
【技术领域】
[0001]本实用新型一种智能电参数监控仪，具体涉及一种在线实时监控供电线路电参数及故障的装置。
【背景技术】
[0002]随着社会数字化的进程，国防、工业、民用等领域对电能质量的监测需求越来越严格，电网经济、可靠、高效地运行与国民总体经济实力和人民生活水平密切相关，对电能的使用情况已成为衡量一个国家工业发展水平的标准。
[0003]近几年，随着用电量的突增，各大电厂的建立并网、全国联网、特高压电网的建设、家庭电网的优化等等，都迫切的需要知道电能质量，需要更加精确、高效的电能计量，同时面对越来越复杂的电网，快速、准确的查找故障源和发现故障隐患具有十分重要的意义，因此实时的、精确的、高效的获得电参数并快速、准确的传输和处理数据成为电表技术的一个重要指标。
[0004]随着电表设备的需求量突增，市面上出现了很多产品，然其仍存在一些不足:①设备模块化程度低，仪器笨重、不便于运输和安装；②手持式设备，不能实时在线检测，需要人为操作和分析！③数据不能回传或使用RS485、RJ45、RS232等消耗大量线材的传输方式，未能很好的做到分布式采集，集约化处理，降低了工作效率，浪费了大量资源；④供电方式单一，不利于在多种环境下使用，降低了其适用性；⑤不具备环境温度监测和重要设备温度监测功能；⑥不能远程改变参数、读取数据和过程控制；⑦不能在线实时检测由短路，断路等引起的供电线路故障；⑧只能监测一相或三相供电线路的电参数，不仅增加了成本还加大了安装和维护的难度。
[0005]综上所述，随着工业化社会的发展，对高质量的电力需求日益严峻，研制一套能实时监控供电线路运行状态，并自动监测、智能分析电能计量的分布式监测、集约化处理的在线监测设备有着重要的意义。
实用新型内容
[0006]本实用新型克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题是:提供一种方便能够实时监测并具有远程通讯功能的智能电参数监控仪。
[0007]为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是:一种智能电参数监控仪，包括:单片机、三相电能计量芯片、CT电流采集模块、PT电压采集模块、温度传感器、开关量传感器、信号开关控制模块、GPRS通讯模块、W1-Fi通讯模块、UART模块、EEPROM模块、IXD显示屏、LED状态指示灯、功能按键和电源模块；
[0008]所述单片机分别与三相电能计量芯片、温度传感器、开关量传感器、信号开关控制模块、GPRS通讯模块、W1-Fi通讯模块、UART模块、EEPROM模块、IXD显示屏、LED状态指示灯和功能按键相连，所述CT电流采集模块和PT电压采集模块的信号输出端分别与三相电能计量芯片的信号输入端口相连，所述三相电能计量芯片的SPI端口与上述EEPROM模块相连；所述电源模块为整个智能电参数监控仪供电。
[0009]所述UART模块连接有RJ45接口模块、RS232接口模块、RS485接口模块和USB接口模块。
[0010]所述电源模块包括市电模块和蓄电池模块。
[0011]所述单片机采用型号为PLC16F1937的单片机。
[0012]所述三相电能计量芯片采用型号为ATI7022的电能计量芯片。
[0013]所述EEPROM模块的型号为AT24C32。
[0014]本实用新型与现有技术相比具有的有益效果是:本实用新型采用设备模块化程度高，能够实现实时的、自动的监控功能，具有监测电能质量和监测线路故障的功能，并且通讯方式多样，能够实现远程的通信和控制；整体采用模块化的设计，依靠单片机控制，功能扩展方便，实用性强。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]下面结合附图对本实用新型做进一步详细的说明:
[0016]图1是本实用新型的电路结构示意图；
[0017]图中:1为单片机、2为三相电能计量芯片、3为CT电流采集模块、4为PT电压采集模块、5为温度传感器、6为开关量传感器、7为信号开关控制模块、8为GPRS通讯模块、9为W1-Fi通讯模块、10为UART模块、11为EEPROM模块、12为IXD显示屏、13为LED状态指示灯、14为功能按键、15为电源模块、16为RJ45接口模块、17为RS232接口模块、18为RS485接口模块、19为USB接口模块。
【具体实施方式】
[0018]如图1所示，本实用新型一种智能电参数监控仪，包括:单片机1、三相电能计量芯片2、CT电流采集模块3、PT电压采集模块4、温度传感器5、开关量传感器6、信号开关控制模块7、GPRS通讯模块8、W1-Fi通讯模块9、UART模块10、EEPROM模块11、LCD显示屏12、LED状态指示灯13、功能按键14和电源模块15。
[0019]所述单片机I分别与三相电能计量芯片2、温度传感器5、开关量传感器6、信号开关控制模块7、GPRS通讯模块8、W1-Fi通讯模块9、UART模块10、EEPROM模块11、LCD显示屏12、LED状态指示灯13和功能按键14相连，所述CT电流采集模块3和PT电压采集模块4的信号输出端分别与三相电能计量芯片2的信号输入端口相连，所述三相电能计量芯片2的SPI端口与上述EEPROM模块11相连；所述电源模块15为整个智能电参数监控仪供电。
[0020]上述CT电流采集模块3和PT电压采集模块4可以有多个，分别采集供电线路的电流和电压信息，并将采集的信息发送至三相电能计量芯片2，所述三相电能计量芯片2输出电参数和电能计量给单片机I ;所述温度传感器5和开关量传感器6有多个，采集温度和监测设备开关状态，并将信息发送至单片机I ;所述单片机I内有时钟计时，当整定时间到来或接收到读取数据的指令时，单片机I读取EEPROM模块11的数据并上传到上位机或本地显示，单片机I通过采集的供电线路信息，判断误动还是故障，以及故障相线和类型，并将故障信息上传和本地显示；所述功能按键14有功能/确认键和方向键组成，功能/确认键滚动切换本机地址设置、三相三线与三相四线选择、亮度调节、时钟设置、电参数显示等功能，当切换下一功能及确认本功能设置，方向键滚动调节各变量加/减，并通过长/短按键实现快/慢调节。
[0021]所述UART模块10连接有RJ45接口模块16、RS232接口模块17、RS485接口模块18和USB接口模块19，上述智能电参数监控仪可以通过多种通讯方式将采集的信息发送至监控终端；所述电源模块15包括市电模块和蓄电池模块，采用双电源供电，当供电线路出现故障断电后，蓄电池开始供电，用以支持设备正常工作，以便设备能够正常本地显示故障和读取数据；所述单片机I采用型号为PLC16F1937的单片机，所述三相电能计量芯片2采用型号为ATI7022的电能计量芯片，所述EEPROM模块11的型号为AT24C32。
[0022]使用时将本实用新型加装在易于操作和维修的地方，将CT电流采集模块3和PT电压采集模块4安装在对应的电力线路上，将温度传感器5紧固在需要监控的设备上，将开关量传感器6接在需要监控的设备上，插装通信模块；上电启动，手动设置本机地址、所监测电力线路接线方式、调节LCD显示屏12背光亮度、同时按下左右按键两秒进入自检模式，自动测试数据采集、传输、状态指示等各功能模块是否运行正常，自检结束后同时按下功能/确认键和左右按键两秒复位，开始正常工作，同时上述自检、复位操作也可通过通信模块远程控制。
[0023]当线路运行正常时，上述CT电流采集模块3和PT电压采集模块4在线实时采集供电线路的电流值和电压值，输入三相电能计量芯片2相应的信号输入端，三相电能计量芯片2根据所采集信号分析计算各电参数和电能计量，通过SPI输入到EEPROM模块11等待单片机I读取，单片机I在整定时间到来，可以设定为实时不间断读取，或接受到读取数据的指令后读取EEPROM模块11内的数据，若是按键指令则通过IXD显示屏12本地显示，若是整定时间到来或上位机指令则将数据通过通信模块上传到上位机。
[0024]当供电线路出现故障时，上述CT电流采集模块3和PT电压采集模块4采集的数值会发生突变；单片机I开始实时读取电参数，并分析计算该信号是误动还是故障原因，若为故障则确定故障出现的相线和故障类型，并将故障状态通过通信模块上传到上位机和本地显示，直到复位整定时间到后或手动复位后设备正常工作；在信号实时传输模式下(耗电量相对较大)，实时信号将带有单片机I的时钟时间，通过对比分析计算相邻两台设备的数据，也能实时获得故障信息。
[0025]本实用新型采用设备模块化程度高，能够实现实时的、自动的监控功能，具有监测电能质量和监测线路故障的功能，并且通讯方式多样，能够实现远程的通信和控制；整体采用模块化的设计，依靠单片机控制，功能扩展方便，实用性强。
【权利要求】
1.一种智能电参数监控仪，其特征在于:包括:单片机(I)、三相电能计量芯片(2)、CT电流采集模块(3)、PT电压采集模块(4)、温度传感器(5)、开关量传感器(6)、信号开关控制模块(7)、GPRS 通讯模块(8), W1-Fi 通讯模块(9)、UART 模块(10), EEPROM 模块(11), LCD显示屏(12)、LED状态指示灯(13)、功能按键(14)和电源模块(15)； 所述单片机(I)分别与三相电能计量芯片(2)、温度传感器(5)、开关量传感器(6)、信号开关控制模块(J)、GPRS通讯模块(8)、W1-Fi通讯模块(9)、UART模块(10)、EEPROM模块(11)、IXD显示屏(12)、LED状态指示灯(13)和功能按键(14)相连，所述CT电流采集模块(3)和PT电压采集模块(4)的信号输出端分别与三相电能计量芯片(2)的信号输入端口相连，所述三相电能计量芯片(2)的SPI端口与上述EEPROM模块(11)相连；所述电源模块(15)为整个智能电参数监控仪供电。
2.根据权利要求1所述的一种智能电参数监控仪，其特征在于:所述UART模块(10)连接有RJ45接口模块(16 )、RS232接口模块(17)、RS485接口模块(18 )和USB接口模块(19 )。
3.根据权利要求1或2所述的一种智能电参数监控仪，其特征在于:所述电源模块(15)包括市电模块和蓄电池模块。
4.根据权利要求3所述的一种智能电参数监控仪，其特征在于:所述单片机(I)采用型号为PLC16F1937的单片机。
5.根据权利要求3所述的一种智能电参数监控仪，其特征在于:所述三相电能计量芯片(2)采用型号为ATI7022的电能计量芯片。
6.根据权利要求3所述的一种智能电参数监控仪，其特征在于:所述EEPROM模块(11)的型号为AT24C32。
【文档编号】G01R22/10GK203414526SQ201320553747
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2013年9月6日 优先权日:2013年9月6日
【发明者】刘永刚, 石永彪, 景旭东, 冯伟, 张兴忠, 任丁卉 申请人:国家电网公司, 山西省电力公司吕梁供电公司, 山西鸿顺通科技有限公司