专利名称：用电监控系统的制作方法
技术领域：
本发明属于用电监控技术领域，具体涉及一种监控用户用电情况的系统。
背景技术：
随着城市、农村电网的发展和用电户的迅速增多，迫切需要提高用电的经济性和电能质量，尤其是其中用电的电压质量，以保证用电设备的经济技术效益和使用寿命。因此，有必要对用电网络的用电情况和电能质量进行监控，使其具备下述功能第一、监测用户端的电压质量是否在规定范围内。目前我国是采用380/220伏的用电网供电，根据我国有关用电规程规定，用电设备插口处的电压质量标准只能在380/220伏的+7.5～-10％的范围内波动，如果超出了该范围，则需采取相应措施。
第二、监测用户用电量与所缴费用是否一致。即将用户用电的千瓦小时数与电费经管系统相接，便于有关管理部门定时核对电能计量的正确性，纠正用户缴纳电费与用电量的偏差，也便于供电部门及时发现漏电和窃电现象，保证供电部门的经济效益。
第三、实时统计380/220伏用电网的网损情况，找出网损的原因，以便采取降低网损的相应措施。
第四、对于安装有高次谐波源设备的用户，监测其高次谐波的含量，以便采取措施减少电网谐波污染。
第五、监测用电的安全如跳闸等情况，及时处理故障。
第六、根据用电单位的特殊要求，满足其需要等。
但目前国内尚无具备上述功能的用电监控系统，因而不能满足社会需求。
发明内容
本发明的任务是满足社会需求，提供一种能监控用电网络的用电情况和电能质量的系统。
本发明提供的用电监控系统由用户监控终端，通讯机构和集中监控站构成。每个用户监控终端和集中监控站之间通过通讯机构连接并完成信息的收发。
其中每个用户监控终端由数据采集变送器，单片微型计算机和综合调压滤波器构成。综合调压滤波器的控制输入端与单片微型计算机相连。数据采集变送器可分为电流数据采集变送器、电压数据采集变送器，功率因数数据采集变送器和电度量数据变送器，它们的输出端分别与单片微型计算机相连。综合调压滤波器由开关、电容和调压用变压器组成，其中一个开关与调压用变压器相连，另一个开关与电容相接，并相互并联在主电路上。集中监控站由工业控制微型计算机组成。每个通讯机构由两对通信机和通信导线组成，其中一对通信机位于用户监控终端，与单片微型计算机相连，另一对通信机位于集中监控站，直接与工业控制微型计算机相连。
本发明的用户监控终端的数据采集变送器装设在大用户(如某单位或某企业)、居民小区等的电源入口处，而对于分散的小用户，则采用多户装一台的合适地点。当数据采集变送器将用户端的三相电流、三相电压、功率因素和电度量的数据采集后输给单片微型计算机，单片微型计算机即刻按内设的软件程序进行发送顺序的加工处理，并将加工处理后的信息通过与之相连的通信机中的发信机送往集中监控站。集中监控站一端的通信接收机接收并传给与之直接相连的工业控制微型计算机。工业控制微型计算机根据预先设计安装的软件程序，对收到的信息依次进行分析并判断各用户监控终端处的用电指标是否正常。如果某处的电压值偏离太大，则通过与之相连的通信发信机向用户监控终端的单片微型机下发遥控命令，与单片微型计算机相连的通信接收机接收命令后，单片微型计算机即刻执行投切调压用变压器，电压高，控制调压用变压器的开关断开降压；电压低，开关合上升压，从而保持所要求的电压。如果某处电压过高，在控制调压用度压器的开关断开的同时，还可断另一个开关使电容退出工作，就能使过高的电压下降。另外，如果某处有高次谐波污染，综合调压滤波器中的电容和调压用变压器的次级共同构成的谐波污染滤波电路又可减少对电网的谐波污染。又如某处用电量与实际有差别，或线路损耗超标，或某处跳闸等则向上一级主控站报送有关情况，以便采取措施处理。
四
图1为本发明的系统结构示意框图；图2为本发明用户监控终端和相连的通信机的结构示意框图；图3为本发明集中监控站和相连的通信机的结构示意框图；图4为本发明综合调压滤波器的电路结构图；图5为本发明电流和电压数据采集变送器的电路结构图；图6为本发明功率因数数据采集变送器的电路结构图。
五具体实施例方式
下面结合附图给出实施例，以对本发明作进一步说明。但所给出的实施例不能理解为对本发明保护范围的限制，因而该领域的技术人员根据上述本发明内容所作出的一些非本质的改进和调整也应属于本发明保护范围之例。
本实施例中的用电监控系统，其结构如图1所示，是由用户监控终端UTU、通讯机构COM和集中监控站CMC构成，用户监控终端UTU为二个或二个以上，每个用户监控终端UTU和集中监控站CMC之间都是通过匹配的通讯机构COM连接并完成信息的收发。每个用户监控终端UTU都是由数据采集变送器1、单片微型计算机M.C和综合调压滤波器2组成，见图2所示。综合调压滤波器2的输入端与单片微型计算机M.C相连，数据采集变送器1的输出端与单片微型计算机M.C相连。数据采集变送器1又分为电流数据采集变送器I、电压数据采集变送器V、功率因数数据采集变送器P/Pf和电度量数据采集变送器A。其中电流数据采集变送器I和电压数据采集变送器V的电路结构，本实施例设计为相同的，均包括隔离变量器B2、负载电阻R、全波整流电路4、滤波电路6和反馈输出放大器7，并依次相连，见图5。隔离变量器B2原边接入电压V或电流I，次级与负载电阻R相接。负载电阻的阻值为800～100Ω。为了提高隔离变量器B2的工作精度，在负载电阻R与全波整流电路4之间还设有一跟随器3，该跟随器3是由一运算放大器F1接成跟随器形式构成。全波整流电路4是由二个运算放大器F2、F3和与之配合连接的二极管D1～D4和电阻R1～R5构成。滤波电路6则是由电阻R6～R9和电容C1连接形成的π形滤波电路。为了保证不受过电压的侵害，在全波整流电路4和滤波电路6之间还设置有二极管5限幅。反馈输出放大器7是由运算放大器F4与电阻R10、R11连接构成。而功率因数数据采集变送器P/Pf则包括双输入端矢量加法器9、全波整流电路10、滤波电路12和反馈输出放大器13，并依次相连，见图6。但为了提高整个电路的精度，本实施例还在双输入端矢量加法器9前设置有二个跟随器8，该跟随器8也是各由一运算放大器F5、F6分别接成跟随器形式构成，其输入端分别与电流数据采集变送器I和电压数据采集变送器V的跟随器3的输出结点Z相连。功率因数数据采集变送器P/Pf中的双输出端矢量加法器9由一运算放大器F7和电阻R12～R15连接构成；全波整流电路10是由二个运算放大器F8、F9和与之配合连接的二极管D5～D8及电阻R16～R20构成；滤波电路12为由电阻R21～R24和电容C2连接形成的π形滤波电路；反馈输出放大器13是由运算放大器F10与电阻R25、R26连接构成。另外，在全波整流电路10与滤波电路12之间还设置有二极管11限幅。而对于电度量数据采集变送器A，由于现有的电度表上已具备数据采集功能，本发明只需将导线接在其电度表的输出端即可。
综合调压滤波器2由开关K1、K2、电容C和调压用变压器B1组成，如图4所示。其中开关K1与调压用变压器B1相连，开关K2与电容C相接，并相互并联在主电路上，且调压用变压器B1的初级N1接在用电电路上，次级N2串联在线路上。
本实施例的集中监控站CMC由工业控制微型计算机组成。而与用户监控终端UTU匹配的每个通讯机构COM则是由两对通信机CR1、CT1、CR2、CT2和中间连接的通信导线组成，其中一对通信机CR1、CT1位于用户监控终端，与单片微型计算机M.C相连，见图2，另一对CR2、CT2位于集中监控站，直接与工业控制微型计算机CMC相连，见图3。
以上实施例中所用的单片微型计算机M.C型号为SFPT-1型，工业控制微型计算机CMC型号为P-IV型，运算放大器的型号为LM358，二极管则采用IN41～48都行。
本发明具有以下优点1、由于已有技术尚无满足社会需求的多功能用电监控系统，因而本发明填补了该技术的空白。
2、本发明具备的监控功能多，不仅能监测电压质量，用电量、网损情况、高次谐波含量，安全用电情况，还能调控电压和消除高次谐波对环境的污染。
3、本发明所设计的数据采集变送器成本低，性能价格比和精度高，使之能够更容易为用户所接受。
权利要求
1.一种用电监控系统，其特征在于该系统由用户监控终端UTU、通讯机构COM和集中监控站CMC构成，用户监控终端UTU为二个或二个以上，每个用户监控终端UTU和集中监控站CMC之间都是通过匹配的通讯机构COM连接并完成信息的收发。
2.根据权利要求1所述的用电监控系统，其特征在于1)每个用户监控终端UTU都是由数据采集变送器(1)、单片微型计算机M.C和综合调压滤波器(2)组成，综合调压滤波器(2)的输入端与单片微型计算机M.C相连，数据采集变送器(1)的输出端与单片微型计算机M.C相连；2)集中监控站CMC由工业控制微型计算机组成；3)每个通讯机构COM由两对通信机CR1、CT1、CR2、CT2和通信导线组成，一对通信机CR1、CT1位于用户监控终端UTU，与单片微型计算机M.C相连，另一对CR2、CT2位于集中监控站，直接与工业控制微型计算机CMC相连。
3.根据权利要求2所述的用电监控系统，其特征在于1)数据采集变送器(1)可分为电流数据采集变送器I、电压数据采集变送器V、功率因数数据采集变送器P/Pf和电度量数据采集变送器A，它们分别与单片微型计算机M.C相连；2)综合调压滤波器(2)由开关K1、K2、电容C和调压用变压器B1组成，开关K1与调压用变压器B1相连，开关K2与电容C相接，并相互并联在主电路上。
4.根据权利要求3所述的用电监控系统，其特征在于电流数据采集变送器I和电压数据采集变送器V的电路结构相同，均包括隔离变量器B2、负载电阻R、全波整流电路(4)、滤波电路(6)和反馈输出放大器(7)，并依次相连。
5.根据权利要求3所述的用电监控系统，其特征在于功率因数数据采集变送器P/Pf包括双输入端矢量加法器(9)、全波整流电路(10)、滤波电路(12)和反馈输出放大器(13)，并依次相连。
6.根据权利要求4所述的用电监控系统，其特征在于在负载电阻R与全波整流电路(10)之间还设有一跟随器(3)；在全波整流电路(4)与滤波电路(6)之间还设置有二极管(5)限幅。
7.根据权利要求5所述的用电监控系统，其特征在于在双输入端矢量加法器(9)前还并联设置有二个跟随器(8)，跟随器(8)的输入端分别与电流数据采集变送器I和电压数据采集变送器V的跟随器(3)的输出结点Z相连；在全波整流电路(10)与滤波电路(12)之间还设置有二极管(11)限幅。
8.根据权利要求4或5或6或7所述的用电监控系统，其特征在于全波整流电路(4、10)各由二个运算放大器F2、F3、F8、F9和与之配合连接的二极管D1～D8和电阻R1～R5、R16～R20构成；滤波电路(6、12)各为由电阻R6～R9、R21～R24和电容C1、C2连接形成的π形滤路电路；反馈输出放大器(7、13)是由运算放大器F4、F10与电阻R10、R11、R25、R26连接构成。
9.根据权利要求5或7所述的用电监控系统，其特征在于双输出端矢量加法器(9)由一运算放大器F7和电阻R12～R15连接构成。
10.根据权利要求6或7所述的用电监控系统，其特征在于跟随器(3、8)是由运算放大器F1、F5、F6接成构成。
全文摘要
本发明公开的用电监控系统是由用户监控终端，通讯机构和集中监控站构成，用户监控终端为二个或二个以上，每个用户监控终端和集中监控站之间都是通过匹配的通讯机构连接并完成信息的收发，且每个用户监控终端的数据采集变送器可以同时采集变送用户端的电压、电流、功率因数和电度量等信息，监控电压质量、高次谐波污染、网损情况和用电的安全以及用户用电量与所缴费用是否一致等情况。本发明功能多，成本低，监测精度高，性能价格比好，具有较大的社会效益和经济效益。
文档编号G08C19/00GK1466107SQ0211382
公开日2004年1月7日 申请日期2002年6月4日 优先权日2002年6月4日
发明者滕福生 申请人:滕福生