一种在线电压监测装置及系统的制作方法

1.本实用新型涉及电力监测领域，尤其涉及一种在线电压监测装置及系统。


背景技术：

2.随着我国居民生活水平的日益提高，对于供电质量的要求也在日渐增长。供电电压的质量，是评价供电电能质量的关键性指标之一。为了提高供电质量，有必要在供配电环节的关键节点进行不间断的电压监测，以便监督、管理、提高供电水平。为此，目前统一部署安装了大量的智能电压采集终端用于供电电压质量的监督考核管理。
3.但是，在实际应用过程中，这些智能电压采集终端存在种种不足，因此，亟需一种能够满足现有需求的新型电压监测设备。


技术实现要素：

4.本实用新型要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本实用新型提供一种在线电压监测装置及系统，能够有效的满足实际应用中的需求。
5.为解决上述技术问题，本实用新型提出的技术方案为：
6.一种在线电压监测装置，包括处理器模块、电压测量模块、滤波模块、数据加密模块、通讯模块和数据存储模块，所述电压测量模块通过滤波模块和处理器模块连接，所述处理器模块的数据输出端和数据加密模块的数据输入端连接，且处理器模块的加密数据输入端和数据加密模块的加密数据输出端连接，所述处理器模块和数据存储模块连接，且所述处理器模块通过通讯模块和监控中心连接。
7.可选的，还包括信息显示模块，所述信息显示模块和处理器模块连接。
8.可选的，所述信息显示模块为液晶显示器。
9.可选的，还包括电源模块，所述电源模块包括备用电源单元、工作电源单元和通断控制单元，所述处理器模块、电压测量模块、滤波模块、数据加密模块、通讯模块和数据存储模块的供电端均和工作电源单元连接，且通过通断控制单元和备用电源单元连接，所述工作电源单元和通断控制单元的控制端连接。
10.可选的，所述通断控制单元为继电器，所述备用电源单元连接继电器的常开触点，所述电源模块还包括比较器，所述比较器的输入端和继电器输出端、工作电源单元输出端分别连接，所述比较器的输出端通过处理器模块、通讯模块和监控中心连接。
11.可选的，所述数据存储模块包括至少2个数据存储芯片。
12.可选的，所述电压测量模块采用电流互感器，所述滤波模块包括第一放大器和第二放大器，所述电流互感器的输出端和第一放大器的正输入端连接，所述第一放大器的负输入端接地，所述第二放大器的正输入端和第一放大器的输出端连接，所述第二放大器的输出端连接第二放大器的负输入端且和处理器模块连接。
13.可选的，所述通讯模块包括定位单元和4g通讯单元，所述定位单元的输出端和处理器模块连接，且所述处理器模块通过4g通讯单元和监控中心连接。
14.本实用新型还提出一种在线电压监测系统，包括监控中心和任一所述的在线电压监测装置，所述在线电压监测装置的通讯模块和监控中心连接。
15.可选的，还包括短信发送模块，所述监控中心和短信发送模块连接。
16.与现有技术相比，本实用新型的优点在于：
17.1.装置设置电压测量模块，能够实时采集电压数据，还设置通信模块和数据加密模块，能够实时将电压数据加密后上传，使得管理人员能够实时查看电压情况，提高供电电压管理水平。
18.2.增加信息显示模块，始终准确显示有效信息，并且支持显示信息内容的统一修改，不会发生遗漏。
19.3.通讯模块增加定位单元，便于查找设备安装位置。
20.4.电源模块增加备用电源，能够停电时为各功能模块供电，并且可以上送停电和恢复供电信息，从而减轻现场维护工作量。
21.5.新增短信发送模块，能够及时通过短信形式将有关信息发送给管理人员，以及时提醒问题。
22.6.数据存储模块包括至少两个存储芯片，有效的扩充了存储容量，可以更好地满足现场历史数据查看需求。
附图说明
23.图1为本实用新型实施例的在线电压监测装置结构框图。
24.图2为本实用新型实施例的处理器模块电路图。
25.图3为本实用新型实施例的电压测量模块电路图。
26.图4为本实用新型实施例的滤波模块电路图。
27.图5为本实用新型实施例的数据加密模块电路图。
28.图6为本实用新型实施例的通讯模块电路图。
29.图7为本实用新型实施例的电源模块电路图。
30.图8为本实用新型实施例的电源模块中工作电源单元电路图。
31.图9为本实用新型实施例的电源模块中备用电源单元电路图。
32.图10为本实用新型实施例的信息显示模块电路图。
33.图11为本实用新型实施例的数据存储模块电路图。
34.图例说明：1-处理器模块、2-电压测量模块、3-滤波模块、4-数据加密模块、5-通讯模块、6-数据存储模块、7-信息显示模块、8-电源模块、81-备用电源单元、82-工作电源单元、83-通断控制单元、84-比较器。
具体实施方式
35.以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本实用新型作进一步描述，但并不因此而限制本实用新型的保护范围。
36.目前智能电压采集终端存在着以下问题：
37.存储容量不足：目前的智能电压采集终端存储容量有限，仅能够存储45天的历史数据，但是在实际工作中，经常需要回溯近两个月的数据，因此无法满足历史数据查看的要
求；
38.信息显示功能不足：智能电压采集终端主要安装于配电台区的首端与末端，安装点多且管理难度较大。目前的台帐管理要求将安装点信息及管理人员信息写在标贴纸上，并粘贴于智能电压采集终端正面。由于现场监测环境复杂，上述信息标贴往往存在日久脱落、字迹模糊的现象，不便于进行现场管理；
39.定位功能缺失：由于智能电压采集终端安装点多，且深入各居民点，因此存在找不到现场终端安装位置的情况，为现场终端管理工作带来很多困扰；
40.报警功能缺失：依据目前的电压管理流程，管理人员只能在第二天查看前日的供电电压质量数据，在供电电压越上限或越下限时无法第一时间知道，难以更好地提高供电电压质量；
41.无实时数据召测功能：如前所述，目前的电压管理模式，管理人员只能查看前日的供电质量数据，无法查看当前监测点的供电电压情况，不便于现场供电质量的实时管理；
42.无备用电源：智能电压采集终端安装于台区现场，通过移动、联通等无线网络与主站系统进行通讯。当出现终端故障、通讯卡故障、流量欠费等情况时，相应测点就会离线，按照管理要求，相关管理人员需立即去现场进行离线整改。但是有很多监测点离线是由于现场停电导致的，只需恢复供电即可继续上线。如果管理人员无法判断离线原因，就会导致因停电造成的离线情况也需要去现场进行整改，增大了工作量。
43.为了解决上述问题，如图1所示，本实施例提出一种在线电压监测装置，包括处理器模块1、电压测量模块2、滤波模块3、数据加密模块4、通讯模块5和数据存储模块6，所述电压测量模块2通过滤波模块3和处理器模块1连接，所述处理器模块1的数据输出端和数据加密模块4的数据输入端连接，且处理器模块1的加密数据输入端和数据加密模块4的加密数据输出端连接，所述处理器模块1和数据存储模块6连接，且所述处理器模块1通过通讯模块5和监控中心6连接。
44.通过上述结构，电压测量模块2实时的测量电压数据，所测量的电压数据经过滤波模块3滤除杂散信息后，经处理器模块1送入数据加密模块4加密后，由处理器模块1送入数据存储模块6进行保存，同时送入通讯模块5上传给监控中心。监控中心的管理人员即可实时的远程召测、查看所有在线电压监测装置安装点的当前电压情况，可显著提高供电电压管理水平。同时，在线电压监测装置所上传给监控中心的数据均为加密数据，因此确保了数据安全性，保证用户权限和安全管理。
45.本实施例的在线电压监测装置还包括信息显示模块7，所述信息显示模块7和处理器模块1连接。信息显示模块7可以作为电子铭牌，管理人员在监控中心填写安装点及管理人员信息后，可以远程下发至在线电压监测装置，并在信息显示模块7显示相关信息，以便于在现场随时调用查看这些信息。若需要修改所显示的这些信息，管理人员只需在在监控中心更新信息并重新下发即可，极大地提高了现场终端管理水平。
46.本实施例的在线电压监测装置还包括电源模块8，如图2所示，电源模块8包括备用电源单元81、工作电源单元82和通断控制单元83，其中备用电源单元81为充电电池，可以支持在线电压监测装置在停电情况下持续工作一定时间，处理器模块1、电压测量模块2、滤波模块3、数据加密模块4、通讯模块5、数据存储模块6和信息显示单元7的供电端均和工作电源单元82连接，且通过通断控制单元83和备用电源单元81连接，工作电源单元82和通断控
制单元83的控制端连接。
47.作为一种具体的实施例，通断控制单元83可以为继电器，备用电源单元81连接继电器的常开触点，工作电源单元82的输出端连接继电器的供电端，因此，在未停电的情况下，备用电源单元81的供电通道断开，在停电的情况下，备用电源单元81的供电通道连通，从而实现对于在线电压监测装置内部各功能模块的不间断供电。
48.此外，本实施例的电源模块还包括比较器84，比较器84的输入端和继电器输出端、工作电源单元82输出端分别连接，其中工作电源单元82输出端电压作为基准电压，所述比较器的输出端通过处理器模块1、通讯模块5和监控中心连接。因此，在未停电的情况下，由于继电器输出端电压小于基准电压，因此比较器84输出第一类信号，如低电平，在停电的情况下，由于继电器输出端电压大于基准电压，因此比较器84输出第二类信号，如高电平，比较器84所输出的高低电平即可作为停电和恢复供电的标记，处理器模块1将比较器所输出的高低电平信号通过通讯模块5发送给监控中心作为停电和恢复供电信号，管理人员发现在线电压监测装置离线时，可先检查是否有上传的停电信号以判断离线是否由于停电导致，大大减轻了现场维护工作量。
49.本实施例的在线电压监测装置中所述通讯模块5包括定位单元和4g通讯单元，定位单元的输出端和处理器模块1连接，且所述处理器模块通过4g通讯单元和监控中心连接，因此处理器模块1可以获取定位单元的位置信号之后，通过4g通讯单元发送给监控中心，管理人员能够远程召测在线电压监测装置安装的地理坐标，实现了精确定位管理。
50.本实施例还提出一种在线电压监测系统，包括监控中心和本实施例的在线电压监测装置，在线电压监测装置的通讯模块5和监控中心连接，管理人员通过监控中心即可远程召测、查看所有在线电压监测装置安装点的当前电压情况，可显著提高供电电压管理水平。
51.此外，本实施例的在线电压监测系统还包括短信发送模块，监控中心和短信发送模块连接，当在线电压监测装置监测到当前电压水平超出阈值时，立即将报警信息上送至监控中心，监控中心可当即将此信息通过短信发送模块，以短信的形式发送给相应的管理人员，或者，监控中心跟据在线电压监测装置实时上传的电压监测数据并发现超出阈值时，可以将相关信息通过短信发送模块，以短信的形式发送给相应的管理人员，以便在供电电压出现问题时第一时间解决，更好地提高供电质量。
52.下面对于本实施例的各功能模块进行进一步说明。
53.如图2所示，本实施例的处理器模块1采用32位arm微控制器stm32f103zdt6-lofp144，基于专为要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用专门设计的arm cortex-m3内核。
54.如图3所示，本实施例的电压测量模块2采用毫安级精密电流互感器spt204a，具有体积小、高隔离、耐冲击的特性，该芯片的1号引脚通过210kω的限流电阻r8接入c相电流uc，使额定输入和输出电流为2ma，2号引脚接入c相电流ucn，3号引脚和4号引脚之间连接有150ω电阻r12，使得互感器次级输出交换电压信号。
55.如图4所示，本实施例的滤波模块3包括由第一放大器和第二放大器组成的差分放大电路，电流互感器的输出端通过输入电阻r7和第一放大器的正输入端连接，所述第一放大器的负输入端通过输入电阻r5接地，并通过反馈电阻r6和第一放大器的输出端连接，所述第二放大器的正输入端通过电阻r13、电容c26、电容c27组成的rc滤波电路和第一放大器
的输出端连接，所述第二放大器的输出端连接第二放大器的负输入端且和处理器模块连接，上述差分放大电路具有降噪、滤波处理的功能，能够对输入信号放大，电路两个输入端在差模信号电压放大倍数越大时，抑制共模信号的能力越强，具有有效减少温漂和抑制共模干扰信号的特性。
56.如图5所示，本实施例的数据加密模块4采用et100安全芯片，通过证书验证，数据上传平台，能够确保数据安全性，所有参数使用密码权限来设置，保证用户权限和安全管理。该芯片中，spi通讯方式连接引脚中的mosi、miso、ss、sck以及数据引脚线中的isodata、isorst、isoclk分别连接图2中stm32f103zdt6-lofp144的对应引脚。
57.本实施例的通讯模块5包括4g gprs通讯模块和gps模块，gps模块采用北斗芯片，具有较高的定位精度。如图6所示，4g gprs通讯模块可使用4g物联网卡与监控中心通讯传输数据，以满足数据通讯要求，该芯片中，串口通讯方式引脚rxd3与txd3分别连接图2中stm32f103zdt6-lofp144的对应引脚。
58.如图7所示，本实施例的电源模块8中，工作电源单元82输入端接入交流电源，交流电源经过降压器被降压为15v交流电，然后通过整流桥和开关稳压集成电路lm2576输出稳定的+5v电压，上述结构使得工作电源单元82额定电压为ac 100v、220v、380v，且在其额定电压
±
20％内连续正常工作不损坏。如图8所示，本实施例中，备用电源单元81包括+4v充电电池和充电管理芯片ln2045，由充电管理芯片ln2045来管理充电电池的充放电。充电管理芯片ln2045中，1号引脚通过电阻r10和led灯连接工作电源单元输出端，2号引脚接地，3号引脚通过电容c44接地，且连接充电电池，4号引脚连接工作电源单元输出端，并通过电容c43接地，5号引脚通过电阻r11接地。
59.如图9所示，本实施例的信息显示模块7采用大屏幕128
×
64液晶显示器，使数据显示更加清晰；低功耗设计，背光60秒自动关断，降低整机功耗；所有菜单采用汉字方式，人机对话更友好，通信状况一目了然。该液晶显示器接口的通讯方式采用8位并行方式，引脚lcd_d0至lcd_d7分别连接图2中stm32f103zdt6-lofp144的对应引脚，此外，该液晶显示器接口的左右屏选择引脚lcd_cs1、lcd_cs2，以及读写位引脚lcd_rw、lcd_rs、lcd_e分别连接图2中stm32f103zdt6-lofp144的对应引脚。
60.如图10所示，本实施例的数据存储模块6包括2个数据存储芯片，分别为fm24c128和at24c1024，能够记录12个月的月数据(本月数据、历史月数据)及62日的日数据；断电数据保存时间大于1年，可以更好地满足现场历史数据查看需求，这些存储芯片接口中，引脚scl_f和sda_f分别与图2中stm32f103zdt6-lofp144的对应引脚连接，通讯方式为iic。
61.上述只是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何形式上的限制。虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本实用新型技术方案保护的范围内。