一种基于5G通讯的线路数据采集装置的制作方法

一种基于5g通讯的线路数据采集装置
技术领域
1.本实用新型涉及电网负荷监测技术领域，具体为一种基于5g通讯的线路数据采集装置。


背景技术：

2.目前电网发展日新月异，城市10kv配网线路逐渐智能化方向发展，各行各业对电能质量的要求也越来越高，对线路运行的可靠性及智能控制的要求更加严格。精准的数据采集与负荷监测是整个电力系统安全与经济运行的基础。因此对10kv配网线路的实时监测有着广泛的应用需求。如何精准的进行线路数据采集与发送，并保证装置长期稳定运行，是目前实现10kv配网线路负荷监测的一个亟需解决的问题。


技术实现要素：

3.(一)解决的技术问题
4.针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种基于5g通讯的线路数据采集装置，解决了如何精准的进行线路数据采集与发送，并保证装置长期稳定运行的问题。
5.(二)技术方案
6.为实现以上目的，本实用新型通过以下技术方案予以实现：一种基于5g通讯的线路数据采集装置，包括电流互感器采样电路和单片机主控单元，包括5g通讯模块、取能电路，所述电流互感器采样电路与取能电路电性连接，所述取能电路与单片机主控单元电性连接，所述5g通讯模块与单片机主控单元电性连接。
7.优选的，所述电流互感器采样电路包括电流互感器、tvs瞬态抑制二极管、采样电阻，所述电流互感器的副边与tvs瞬态抑制二极管电性连接，所述tvs瞬态抑制二极管与采样电阻的输入端电性连接，所述采样电阻的输出端与单片机主控单元电性连接。
8.优选的，所述取能电路包括桥式整流电路、电压比较器和电容缓冲器，所述采样电阻的输出端与桥式整流电路的输入端电性连接，所述桥式整流电路的输出端分别与电容缓冲器的输入端和电压比较器的输入端电性连接。
9.优选的，包括备用电源智能充放电电路，所述电容缓冲器的输出端分别与备用电源智能充放电电路的输入端和单片机主控单元的输入端电性连接。
10.优选的，包括usb模块，所述单片机主控单元与usb模块电性连接。
11.优选的，所述电流互感器与电流互感器采样电路可拆卸链接。
12.优选的，所述电流互感器通过插头组件与电流互感器采样电路可拆卸链接。
13.优选的，所述输电线路，所述电流互感器的主边设置在输电线路上。
14.优选的，所述单片机主控单元为stm32f103c8t6芯片,5g通讯模块型号为gm800 5g通讯模组。
15.优选的，所述桥式整流电路，包括第一二极管、第二二极管、第一mos管、第二mos管、第四电阻；
16.所述第一二极管的阳极同时与电流互感器副边的一端、第一tvs二极管的一端以及第一mos管的漏极相连，第一二极管的的阴极同时与第二二极管的阴极以及电容缓冲器的一端相连，第二二极管的阳极同时与第一采样电阻、第二采样电阻、第三采样电阻的另一端以及第二mos管的漏极相连，第一mos管的栅极同时与第二mos管的栅极、第四电阻的一端以及电压比较器相连，第一mos管的源极同时与第二mos管的源极、第四电阻的另一端以及地相连。
17.优选的，所述电压比较器，包括第一电压比较器、第三二极管、第四二极管；
18.所述第一电压比较器的第一引脚与第三二极管的阳极相连，第三二极管的阴极同时与第四二极管的阴极以及桥式整流电路相连，第四二极管的阳极与单片机主控单元的信号输出端口cssync相连，第一电压比较器的第二引脚与桥式整流电路的输出端相连，第一电压比较器的第三引脚与地相连，第一电压比较器的第四引脚和第五引脚悬空。
19.优选的，所述电容缓冲器包括第一电容、第二电容；
20.所述第一电容的正极与第二电容的一端以及备用电源智能充放电电路的输入端相连，第一电容的负极与第二电容的另一端以及单片机主控单元的采样输入端口csn相连；
21.所述第一电容为2200μf的电解电容。
22.优选的，所述备用电源智能充放电电路包括第三电容、第四电容、第五电容、第六电容、第七电容、第八电容、第九电容、第十电容、第十一电容、第十二电容、第十三电容、第十四电容、第十五电容、第十六电容、第十七电容、第十八电容、第十九电容、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第一电感、第二电源芯片、第三电源芯片、第四电源芯片、锂电池；所述第三电容的正极同时与第四电容的正极、第五电容的正极、第六电容的正极、锂电池的正极、第四电阻的一端、第七电容的一端、第八电容的一端、第九电容的一端、第五电阻的一端、第二电源芯片的第十二引脚以及第二电源芯片的第十三引脚相连，第三电容的负极同时与第四电容的负极、第五电容的负极、第六电容的负极、锂电池的负极、第六电阻的一端、第七电容的另一端、第十一电容的一端、第八电容的另一端、第九电容的另一端、第十电容的一端、第二电源芯片的第十五引脚、第二电源芯片的第四引脚、第二电源芯片的第十引脚、第二电源芯片的第六引脚、第九电阻的一端、第十七电容的一端、第三电源芯片的第二引脚、第十九电容的一端、第十二电容的一端、第十三电容的一端、第十四电容的一端、第十五电容的一端、第四电源芯片的第一引脚、第十六电容的一端以及地相连，第六电阻的另一端同时与第四电阻的另一端、第十一电容的另一端以及单片机主控单元的电池电量监测端口vsbatt相连，第五电阻的另一端同时与第二电源芯片的第一引脚和第二电源芯片的第十四引脚相连，第十电容的另一端与第二电源芯片的第三引脚相连，第九电阻的另一端同时与第二电源芯片的第五引脚和第八电阻的一端相连，第十七电容的另一端同时与第三电源芯片的第三引脚、第三电源芯片的第四引脚、第十二电容的另一端、第二电源芯片的第七引脚、第二电源芯片的第八引脚、第七电阻的一端、第八电阻的另一端、第十三电容的另一端、第十四电容的另一端、第十五电容的另一端、第四电源芯片的第二引脚相连，第七电阻的另一端与第二电源芯片的第二引脚相连，第四电源芯片的第三引脚与第十六电容的另一端相连，第十九电容的另一端与第三电源芯片的第一引脚相连，第三电源芯片的第五引脚与第十八电容的一端相连，第十八电容的另一端与第三电源芯片的第六引脚相连，第二电源芯片的第九引脚与第一电感的一端相连，第一电感的另一
端与第二电源芯片的第十一引脚相连。
23.优选的，所述第三电容、第四电容、第五电容、第六电容为电解电容。
24.优选的，所述锂电池为18650锂电池。
25.优选的，所述第二电源芯片为tps63070开关电源芯片，当输入电压高低变换时，均能稳定输出4.2v直流电。
26.优选的，所述第三电源芯片型号为lm2276，输出
‑
4.2v直流电。
27.优选的，所述第四电源芯片型号为mcp1700t
‑
3302e/mb输出3.3v直流电。
28.(三)有益效果
29.本实用新型提供了一种基于5g通讯的线路数据采集装置。具备以下有益效果：
30.(1)、该基于5g通讯的线路数据采集装置，通过可拆卸电流互感器来监测输电线路上的负荷数据，电流互感器通过插头安装在装置上，可根据现场实际需求选择不同型号的电流互感器，极大的提升了装置的适用性。同时利用电流互感器取能电路构成恒流源在线取能提供给装置内部备用电源，并通过装置内部备用电源智能充放电电路进行电源管理。装置设定采集时间，定时发出采集信号，采集数据到装置内部的单片机主控单元，并通过5g通讯模块发送出去。
31.(2)本实用新型具有安装方便、造价低、检修维护便捷的优点，在线取能，电源工作时间长，同时装置可以通过5g通讯模块远程发送数据，并且留有usb模块，现场提取数据，双重模式更加可靠。
附图说明
32.图1为本实用新型一种实施方式的基于5g通讯的线路数据采集装置的结构框图；
33.图2为本实用新型一种实施方式的电流互感器采样电路的电路原理图；
34.图3为本实用新型一种实施方式的桥式整流电路的电路原理图；
35.图4为本实用新型一种实施方式的电压比较器的电路原理图；
36.图5为本实用新型一种实施方式的取能电路的电路原理图；
37.图6为本实用新型一种实施方式的电流互感器采样取能电路的整体电路原理图；
38.图7为本实用新型一种实施方式的备用电源智能充放电电路的电路原理图。
39.图中：1、电流互感器采样电路；2、取能电路；3、插头组件。
具体实施方式
40.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
41.实施例
42.一种基于5g通讯的线路数据采集装置，装在10kv线路上，如图1所示，包括电流互感器、tvs瞬态抑制二极管、采样电阻、桥式整流电路、电容缓冲器、备用电源智能充放电电路、电压比较器、备用电源、5g通讯模块、usb模块。
43.本实施方式中，电流互感器的原边装在10kv线路上，电流互感器的副边与tvs瞬态
抑制二极管相连，tvs瞬态抑制二极管与采样电阻的输入端相连，采样电阻的输出端同时与桥式整流电路的输入端和单片机主控单元的采样输入端相连，桥式整流电路的输入端同时与单片机主控单元的输出端和电压比较器的输出端相连，桥式整流电路的输出端同时电容缓冲器的输入端和电压比较器的输入端相连，电容缓冲器的输出端同时与备用电源智能充放电电路的输入端和单片机主控单元的输入端相连，备用电源电源智能充放电电路的输出端同时与电压比较器的输入端和备用电源的输入端相连，备用电源的输出端与备用电源智能充放电电路的输入端相连，usb模块的输入端与单片机主控单元的输出端相连，usb模块的输出端与单片机主控单元的输入端相连。
44.本实施方式中，电流互感器通过插头与装置主体连接，负责监测10kv线路负荷数据和备用电源取能。
45.本实施方式中，单片机主控单元通过5g通讯模块与后台数据远程连接。
46.本实施方式中，单片机主控单元为stm32f103c8t6芯片。
47.本实施方式中，5g通讯模块型号为gm800 5g通讯模组。
48.本实施方式中，单片机主控单元定期发送数据采集信号，将桥式整流电路关断，电流互感器副边短路，线路负荷数据通过采样电阻传输到单片机主控单元当中，单片机主控单元将负荷数据存储打包，通过5g通讯模块定期发送到负荷监测后台供技术人员进行数据分析。单片机主控单元采集数据完成后撤回数据采集信号，桥式整流电路开通，电流互感器副边开路，输出电压到电容缓冲器中，当电压低于电压比较器内部基准参考电压时，电压比较器输出低电平，桥式整流电路整流输出给电容缓冲器充电，当电容缓冲器的电压高于电压比较器背部基准参考电压时，电压比较器输出高电平，关断桥式整流电路，电流互感器副边短路，电容缓冲器放电到备用电源智能充放电电路当中，给备用电源以及芯片供电。
49.本实施方式中，电压比较器为bd5346g。
50.本实施方式中，备用电源为18650锂电池。
51.本实施方式中，电流互感器采样电路，如图2所示，包括电流互感器ct1、插头、第一瞬态抑制二极管vp1、第一采样电阻r1、第二采样电阻r2、第三采样电阻r3。所述电流互感器ct1的原边装在10kv线路上，电流互感器ct2副边的一端同时与第一tvs瞬态抑制二极管vp1的一端以及桥式整流电路的输入端相连，所述电流互感器ct2副边的另一端同时与第一tvs瞬态抑制二极管vp1的另一端、第一采样电阻r1的一端、第二采样电阻r2的一端、第三采样电阻r3的一端以及单片机主控单元的采样输入端口csn相连。
52.本实施方式中，桥式整流电路如图3所示，包括第一二极管d1、第二二极管d2、第一mos管q1、第二mos管q2、第四电阻r4。所述第一二极管d1的阳极同时与电流互感器ct1副边的一端、第一tvs瞬态抑制二极管vp1的一端以及第一mos管q1的漏极相连，第一二极管d1的的阴极同时与第二二极管d2的阴极以及电容缓冲器的一端相连，第二二极管d2的阳极同时与第一采样电阻r1、第二采样电阻r2、第三采样电阻r3的另一端以及第二mos管q2的漏极相连，第一mos管q1的栅极同时与第二mos管q2的栅极、第四电阻r4的一端以及第一电压比较器u1相连，第一mos管q1的源极同时与第二mos管q2的源极、第四电阻r4的另一端以及地相连。
53.本实施方式中，电压比较器如图4所示，包括第一电压比较器u1、第三二极管d3、第四二极管d4。所述第一电压比较器u1的第一引脚与第三二极管d3的阳极相连，第三二极管
d3的阴极同时与第四二极管d4的阴极以及桥式整流电路相连，第四二极管d4的阳极与单片机主控单元的信号输出端口cssync相连，第一电压比较器u1的第二引脚与桥式整流电路的输出端相连，第一电压比较器u1的第三引脚与地相连，第一电压比较器u1的第四引脚和第五引脚悬空。
54.所述电容缓冲器包括第一电容c1、第二电容c2；
55.所述第一电容c1的正极与第二电容c2的一端以及备用电源智能充放电电路的输入端相连，第一电容c1的负极与第二电容c2的另一端以及单片机主控单元的采样输入端口csn相连。
56.所述第一电容为2200μf的电解电容。
57.本实施方式中，备用电源智能充放电电路如图7所示，包括第三电容c3、第四电容c4、第五电容c5、第六电容c6、第七电容c7、第八电容c8、第九电容c9、第十电容c10、第十一电容c11、第十二电容c12、第十三电容c13、第十四电容c14、第十五电容c15、第十六电容c16、第十七电容c17、第十八电容c18、第十九电容c19、第四电阻r4、第五电阻r5、第六电阻r6、第七电阻r7、第八电阻r8、第九电阻r9、第一电感l1、第二电源芯片u2、第三电源芯片u3、第四电源芯片u4、锂电池。
58.所述第三电容的c3正极同时与第四电容c4的正极、第五电容c5的正极、第六电容c6的正极、锂电池bt1的正极、第四电阻r4的一端、第七电容c7的一端、第八电容c8的一端、第九电容c9的一端、第五电阻r5的一端、第二电源芯片u2的第十二引脚以及第二电源芯片u2的第十三引脚相连，第三电容c3的负极同时与第四电容c4的负极、第五电容c5的负极、第六电容c6的负极、锂电池bt1的负极、第六电阻r6的一端、第七电容c7的另一端、第十一电容c11的一端、第八电容c8的另一端、第九电容c9的另一端、第十电容c10的一端、第二电源芯片u2的第十五引脚、第二电源芯片u2的第四引脚、第二电源芯片u2的第十引脚、第二电源芯片u2的第六引脚、第九电阻r9的一端、第十七电容c17的一端、第三电源芯片u3的第二引脚、第十九电容c19的一端、第十二电容c12的一端、第十三电容c13的一端、第十四电容c14的一端、第十五电容c15的一端、第四电源芯片u4的第一引脚、第十六电容c16的一端以及地相连，第六电阻r6的另一端同时与第四电阻r4的另一端、第十一电容c11的另一端以及单片机主控单元的电池电量监测端口vsbatt相连，第五电阻r5的另一端同时与第二电源芯片u2的第一引脚和第二电源芯片u2的第十四引脚相连，第十电容c10的另一端与第二电源芯片u2的第三引脚相连，第九电阻r9的另一端同时与第二电源芯片u2的第五引脚和第八电阻r8的一端相连，第十七电容c17的另一端同时与第三电源芯片u3的第三引脚、第三电源芯片u3的第四引脚、第十二电容c12的另一端、第二电源芯片u2的第七引脚、第二电源芯片u2的第八引脚、第七电阻r7的一端、第八电阻r8的另一端、第十三电容c13的另一端、第十四电容c14的另一端、第十五电容c15的另一端、第四电源芯片u4的第二引脚相连，第七电阻r7的另一端与第二电源芯片u2的第二引脚相连，第四电源芯片u4的第三引脚与第十六电容c16的另一端相连，第十九电容c19的另一端与第三电源芯片u3的第一引脚相连，第三电源芯片u3的第五引脚与第十八电容c18的一端相连，第十八电容c18的另一端与第三电源芯片u3的第六引脚相连，第二电源芯片u2的第九引脚与第一电感l1的一端相连，第一电感l1的另一端与第二电源芯片u2的第十一引脚相连。
59.所述第三电容c3、第四电容c4、第五电容c5、第六电容c6为电解电容。
60.所述锂电池为18650锂电池。
61.所述第二电源芯片为tps63070开关电源芯片，当输入电压高低变换时，均能稳定输出4.2v直流电。
62.所述第三电源芯片型号为lm2276，输出
‑
4.2v直流电。
63.所述第四电源芯片型号为mcp1700t
‑
3302e/mb输出3.3v直流电。
64.通过可拆卸电流互感器来监测10kv线路上的负荷数据，电流互感器通过插头安装在装置上，可根据现场实际需求选择不同型号的电流互感器，极大的提升了装置的适用性。同时利用电流互感器取能电路构成恒流源在线取能提供给装置内部备用电源，并通过装置内部备用电源智能充放电电路进行电源管理。装置设定采集时间，定时发出采集信号，采集数据到装置内部的单片机主控单元，并通过5g通讯模块发送出去。
65.综上所述，该基于5g通讯的线路数据采集装置，极大的提升了装置的适用性。同时利用电流互感器取能电路构成恒流源在线取能提供给装置内部备用电源，并通过装置内部备用电源智能充放电电路进行电源管理。装置设定采集时间，定时发出采集信号，采集数据到装置内部的单片机主控单元，并通过5g通讯模块发送出去，本基于5g通讯的线路数据采集装置具有安装方便、造价低、检修维护便捷的优点，在线取能，电源工作时间长，同时装置可以通过5g通讯模块远程发送数据，并且留有usb模块，现场提取数据，双重模式更加可靠。
66.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
67.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。