用于低压集抄系统的末级设备监测系统的制作方法

本实用新型涉及低压集抄设备技术领域，特别涉及一种用于低压集抄系统的末级设备监测系统。

背景技术：

目前，在对低压电网末级设备的通讯监测技术大多采用无线通讯或电力线载波通讯这两种模式，由于我国电力系统的管理模式，不论采用哪种通讯方式，都不能简便地融入到现有的低压电网通讯系统中去，需要独立建立通讯系统，因此需要寻找一种简便的通讯方式，可方便的实现对末级设备进行通讯监测，从而减少设备的重复投资，为社会创造丰厚的经济价值。

技术实现要素：

本实用新型提供一种用于低压集抄系统的末级设备监测系统，通过对电表内的现有载波模块的技术改进，在原有的基础上增加载波扩展模块，使载波模块不仅能对用户电表通讯，同时也实现对其它终端设备进行通讯的功能，实现以最简单的设备完成低压智能电网的建设。

为解决上述问题，本实用新型实施例提供一种用于低压集抄系统的末级设备监测系统，包括依次连接的主站服务器、台区集中器、电表以及终端设备，所述电表内设有可同时与电表和终端设备进行通讯的载波模块，所述载波模块包括标准载波模块和载波扩展模块，所述标准载波模块耦接电表，所述载波扩展模块包括TTL通讯接口电路、RS485通讯接口电路以及微控制器，TTL通讯接口电路耦接所述电表和微控制器，所述RS485通讯接口电路耦接所述终端设备和微控制器。

作为一种实施方式，所述RS485通讯接口电路包括与微控制器数据传输的数据接收端和数据发送端，所述数据接收端和数据发送端均设置有光电隔离器。

作为一种实施方式，所述RS485通讯接口电路还包括第一光隔离器件、第二光隔离器件、RS485芯片、瞬态抑制管以及保护PTC电阻，第一光隔离器件、第二光隔离器件、瞬态抑制管以及保护PTC电阻均耦接所述RS485芯片；所述第一光隔离器件设于所述数据接收端，所述第二光隔离器件设于所述数据发送端，所述RS485还包括与终端设备数据传输的通讯端，所述瞬态抑制管和所述保护PTC电阻设于所述通讯端。

作为一种实施方式，所述载波模块还包括用于给各个模块单独供电的隔离自生电源。

作为一种实施方式，所述隔离自生电源包括：

开关控制电路，包括开关管，所述开关管在控制信号的作用下导通或关断；

转换变压器，耦接外电源和所述开关管，在开关管导通到截止或截止到导通的转换过程当中，在转换变压器的副边产生感应电动势；

钳位电路，耦接转换变压器，用于使转换变压器原边产生的感应电动势不高于开关管的耐受电压；

整流滤波电路，耦接所述转换变压器，用于对转换变压器产生的感应电动势进行整理滤波并输出直流电压。

作为一种实施方式，所述钳位电路包括电容、二极管和电阻，电阻与电容并联，二极管的正极耦接开关管，负极耦接电容与电阻的连接节点。

作为一种实施方式，所述载波模块还包括用于将外部电源电压进行转换的DC-DC电源转换模块。

本实用新型相比于现有技术的有益效果在于：在现有成熟的集抄系统基础上，通过改进载波模块，使其具备和电表以外的设备进行通讯的功能，这样就可以用最简便方法来实现对整个低压电网进行监测。从而最小的投入实现低压电网的智能化建设，进而创造巨大的社会经济价值。考虑到对外通讯的电气安全性，载波模块对外通讯的硬件部分还具有隔离功能，即通讯部分具有独立的隔离自生电源和具有隔离效果的RS485通讯接口电路，使通讯部分在电气性能上完全独立，从而使该载波模块实现较高的电气安全性能。

附图说明

图1为本实用新型的用于低压集抄系统的末级设备监测系统的原理结构图；

图2为本实用新型的载波模块的模块连接图；

图3为本实用新型的载波模块的TTL通讯接口电路的电路图；

图4为本实用新型的载波模块的RS485通讯接口电路的电路图；

图5为本实用新型的载波模块的隔离自生电源的电路图；

图6为本实用新型的载波模块的DC-DC电源转换模块的电路图；

图7为本实用新型的载波模块的微控制器的电路图。

附图标注：1、主站服务器；2、台区集中器；3、电表；4、载波模块；41、标准载波模块；42、载波扩展模块；421、TTL通讯接口电路；422、RS485通讯接口电路；423、微控制器；43、隔离自生电源；44、DC-DC电源转换模块；5、终端设备。

具体实施方式

以下结合附图，对本实用新型上述的和另外的技术特征和优点进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的部分实施例，而不是全部实施例。

如1图所示，一种用于低压集抄系统的末级设备监测系统，包括依次连接的主站服务器1、台区集中器2、电表3以及终端设备5，电表3内设有可同时与电表3和终端设备5进行通讯的载波模块4，载波模块4包括标准载波模块41和载波扩展模块42，标准载波模块41耦接电表3，载波扩展模块42包括TTL通讯接口电路421、RS485通讯接口电路422以及微控制器423，TTL通讯接口电路421耦接电表3和微控制器423，RS485通讯接口电路422耦接终端设备5和微控制器423，本实用新型采用由标准载波模块41和载波扩展模块42组成一个特殊的载波模块4，该载波模块4插入标准的用户电表3接口上，通过TTL通讯接口电路421与用户电表3进行通讯，同时该载波模块4的扩展RS485通讯接口电路422连接到终端设备5上，根据应用不同可以连接1台终端设备5，也可以连接多台终端设备5。载波模块4通过低压电力线连接台区集中器2，这样载波模块4即可通过低压电力线，采用载波通讯的方式和上级管理设备通讯(台区集中器2和主站服务器1)，并且根据需要读取电表3和终端设备5的数据，或控制电表3和终端设备5，实现对电表3和终端设备5的智能化管理。在同一系统中，一个主站服务器1下可设置一个或多个台区集中器2，而一个台区集中器2下又可以设置一个或多个载波模块4。

如图2和3所示，载波模块4具体包括用户电表3接口J1、标准载波模块41、载波扩展模块42、隔离自生电源43以及DC-DC电源转换模块44，其中，用户电表3接口和低压供电线路连接，同时提供载波强电接口和弱电通讯接口及低压直流电源接口，该接口的+12V端口连接隔离自生电源43和DC-DC电源转换模块44。其中，载波模块4包括TTL通讯接口电路421、RS485通讯接口电路422以及微控制器423。

如图3所示，标准载波模块41包括接口J3和电阻R9～电阻R11。TTL通讯接口电路421包括电阻R2～电阻R6，电阻R4的两端分别耦接用户电表3接口J1的第8引脚和微控制器423的PAO/WKUP引脚作为METER_EVEV通路，电阻R5的两端分别耦接用户电表3接口J1的第5引脚和微控制器423的PA3/USART2_RX引脚作为METER_RXD通路，电阻R6的两端分别耦接用户电表3接口J1的第2引脚和微控制器423的PA2/USART2_TX引脚作为METER_TXD通路，电阻R2和电阻R3为METER_RXD通路和METER_TXD通路的上拉电阻，电阻R2的一端耦接电阻R5靠近用户电表3接口J1一侧，另一端耦接DC-DC电源转换模块44的输出端，电阻R3的一端耦接电阻R6靠近用户电表3接口J1一侧，另一端耦接DC-DC电源转换模块44的输出端。

如图4所示，RS485通讯接口电路422包括与微控制器423数据传输的数据接收端和数据发送端以及与终端设备5数据传输的通讯端，具体的，RS485通讯接口电路422包括第一光隔离器件OP1、第二光隔离器件OP2、RS485芯片U4、瞬态抑制管TVS_T以及保护PTC电阻F1，第一光隔离器件OP1设于数据接收端，数据接收端为RS485的数据接收通路，第一光隔离器件OP1的输入端耦接微控制器423的PA10/USART1_RX引脚和通过电阻R12耦接DC-DC电源转换模块44的输出端，第一光隔离器件OP1的输出端耦接RS485芯片和通过电阻R13耦接COM的3.5V电压信号，第二光隔离器件OP2的输入端耦接微控制器423的PA9/USART1_TX引脚和通过电阻R19耦接DC-DC电源转换模块44的输出端，第二光隔离器件OP2的输出端分别耦接RS485芯片和COM的3.5V电压信号，瞬态抑制管TVS_T和保护PTC电阻F1设于与终端设备5数据传输的通讯端，瞬态抑制管TVS_T与RS485芯片并联连接，RS485芯片的VCC引脚分别耦接保护PTC电阻F1、电容C11以及COM的3.5V电压信号，保护PTC电阻F1的输出端耦接通讯输出接口J4。

如图5所示，隔离自生电源43包括开关控制电路、钳位电路、转换变压器以及整流滤波电路，开关控制电路包括开关管，开关管Q1的控制极用于接收PWM控制信号，开关管Q1在PWM控制信号的作用下导通或关断；钳位电路耦接开关控制电路，用于使转换变压器原边产生的感应电动势不高于开关管的耐受电压；转换变压器在开关管Q1导通到截止或截止到导通的转换过程当中，在转换变压器的副边产生感应电动势；整流滤波电路耦接转换变压器，用于对转换变压器产生的感应电动势进行整理滤波并输出COM的3.5V电压信号。其中，钳位电路包括电容C9、二极管D2以及电阻R15，电阻R15与电容C11并联，二极管D2的正极耦接开关管Q1，负极耦接电容C11与电阻R15的连接节点。在开关管Q1从导通到截止的转换时，转换变压器T1的原边会产生较高的感应电动势，若这个感应电动势超过开关管Q1耐受电压，会损坏开关管Q1，因此钳位电路的作用就是在开关管Q1从导通到截止的转换时使转换变压器T1原边的感应电动势不高于开关管Q1耐受电压，从而保护开关管Q1，并且可在开关管Q1关断时，消除续流振荡。其中，电容C11和阻R15组成RC电路，可减小阻尼震荡。

如图6所示，DC-DC电源转换模块44由DC-DC转换芯片U3、电容C10、C15～18、电阻R16～电阻R18、二极管D4以及电感L1组成，DC-DC电源转换电路的+3.3V输出端连接微控制器423和RS485通讯接口电路422的电源输入端。

如图7所示，微控制器423包括芯片U2，芯片U2的外围还设有由电容C4、C5、晶振Y1组成的晶振电路以及由电容C1、电阻R1、复位芯片U1组成的复位电路，复位电路保证微控制器423在上电或非正常电源情况下的可靠复位。

本实用新型在现有成熟的集抄系统基础上，通过改进载波模块4，使其具备和电表3以外的设备进行通讯的功能，这样就可以用最简便方法来实现对整个低压电网进行监测。从而最小的投入实现低压电网的智能化建设，进而创造巨大的社会经济价值。低压集抄系统有严格的用户档案管理，本实用新型就是利用这套完善的用户档案系统，对其它设备的管理不需要单独的技术档案，这样就简化了对这些设备的装接管理，只要简单的装接其它设备即可，这种装接方式即简化了管理人员的工作，同时也把管理费用降到最低。本实用新型通过在原有的标准载波模块41基础上，增加载波扩展模块42，通过微控制对通讯数据进行判断，如果是电表3类的通讯数据，就直接用TTL电平的方式和电表3进行通讯，如果是对终端设备5的通讯数据，则通过RS485的通讯方式对这些终端设备5进行通讯。

以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明，应当理解，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限定本实用新型的保护范围。特别指出，对于本领域技术人员来说，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。