专利名称：多路负荷管理终端装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于电力系统的配变监控终端装置，特别涉及一种在配变监控终端上，采用多路分路负荷采集模块，可同时采集多路分路负荷参数量，实现同时采集多路分路负荷的多路负荷管理终端装置。
背景技术：
自20世纪卯年代中国开始引入需求侧管理以来，负荷管理做为需求侧管理的一个重要组成部分也得到了大力发展，从最初的单向控制到双向采控，从单纯的遥控功能发展到集遥控、遥信、遥测等多项功能于一体的较为完善的用户侧网络，它为推动需求侧管理迈向现代高效提供了强大的技术支持。特别是在20世纪卯年代中期的初始阶段，得到了大力发展，为合理安排负荷、平滑负荷曲线、催收电费(许多地方当时把这当作最主要的功能来使用)起到了较好的作用。通过有效的负荷管理，可以有效控制高峰负荷、移峰填谷、缓解曰益扩大的"峰谷差"所带来的低用电效率，也对提高电力负荷的经济运行、减少电力供应侧的运行成本、解决大面积的电荒问题都具有现实和长远的好处。
目前，国内已有相当多的配变实时监控、谐波分析和无功补偿等方面配网自动化产品，但是功能大都比较相似。做为负荷管理终端最为基础的功能，负荷的控制和数据采集，对电压、电流、功率、谐波等的测量都已经发展得比较成熟。但是，目前箱式变电站内安装的都是只能采集1路负荷的配变监控终端装置，而在实际使用过程中往往需要采集多路分路负荷，如果要同时采集多路分路负荷，需要配变监控终端及采集多路负荷的电能表配合使用，这样仪表众多，不仅增加了设备的投入，而且由于箱式变电站结构紧凑，也加大了布线的工作量，增加了维护的工作量。发明内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种适用于电力的多路 负荷管理终端装置，采用该多路负荷管理终端装置不仅能实现对总负荷电参量 的采集，还能分别采集多路分路负荷的电参量，以实现对负荷主干和各分支更 好的控制。
为此，本实用新型采用的技术方案如下
一种多路负荷管理终端装置，其特征在于包括中央处理器、总负荷采样模 块、DSP数字信号处理模块、通讯模块、存储模块、人机界面模块，进一步还包 括多路分路负荷采集模块；所述存储模块、人机界面模块分别与中央处理器连 接，且受控于中央处理器；所述多路分路负荷采集模块、通讯模块连接中央处 理器的串行接口；总负荷采样模块的输入端与电流互感器相连，输出端与DSP 数字信号处理模块相连，DSP数字信号处理模块再连接到中央处理器的串行接 □。
所述多路分路负荷采集模块包括分压电路、抗混叠滤波电路、计量模块， 输入的信号经过信号转换电路，再经抗混叠滤波电路，然后送入到计量模块。 优选的，所述计量模块采用电能计量芯片。
所述DSP数字信号处理模块采用I/O 口模拟数据总线的方式对总负荷采样 的数据进行处理。
所述总负荷采样模块包括交流信号放大电路、抗混叠滤波电路、同步采样 电路，输入的三相电压电流通过电流互感器，再经交流信号放大电路，然后进 行抗混叠滤波后，送入到同步采样电路。
进一步的，所述总负荷采样模块还包括N线电流采样电路，输入的N线电 流通过交流互感器，再经交流信号放大电路、抗混叠滤波电路后，作为DSP内 ADC通道的输入部分；DSP内部含有用于采样N线电流的ADC通道。
进一歩的，所述总负荷采样模块还包括频率测量电路，输入的三相电压经 电流互感器后和交流信号放大电路后，送往频率测量电路，再送往DSP进行电 网频率测量；DSP内部含有用于测量电网频率的CAP通道。
4与现有技术相比，本实用新型的有益效果是
在一种多路分路负荷管理终端装置上，采用多路分路负荷采集模块，能采集多路分路负荷的电能参数，实现分别建立各自的负荷结构类型，实现对每个负荷分路进行单独分析预测，并单独控制预测误差。总负荷采样模块采集的数据，可经髙效DSP进行前端数字信号处理，再传给中央处理器进行后端信号处理及界面显示。
图1为本实用新型一种实施例系统框图；图2为一种6路分路负荷采集模块实施例的示意图；图3为一种总负荷采样模块实施例的电路示意图；图4为一种DSP数字信号处理模块实施例的电路示意图；图5为一种实施例的总负荷采样模块、DSP数字信号处理模块、中央处理器连接示意图。
具体实施方式
下面，以6路负荷管理终端装置为例，对该具体实施例做进一步说明。如图1所示，本实施例的6路负荷管理终端装置包括以下部件
中央处理器l、 6路分路负荷采集模块2、总负荷采样模块3、 DSP数字信号处理模块4、通讯模块5、电源模块6、存储模块7和人机界面模块8。其中，存储模块7、人^^界面模块8分别与中央处理器1连接，且受控于中央处理器1，6路分路负荷采集模块2、通讯模块5连接中央处理器的串行接口，总负荷采样模块3连接到DSP数字信号处理模块4， DSP数字信号处理模块再连接到中央处理器的串行接口，电源模块6提供整个装置的工作电源。
所述的各模块大致连接如下6路分路负荷采集模块2的各分路输入的三相电压、电流经分压电路和抗混叠滤波后，送入电能芯片ATT7022实时采集各分路的电能参数，并通过SPI接口与中央处理器CPU1进行数据交互；所述的总负荷采样模块3接受总负荷的电压电流经过电流互感器后的信号，进行高精度模 数转换，并将转换结果传送给所述的DSP数字信号处理模块4完成全部电能参 数的计算，最终将结果通过UART发送至所述的中央处理器CPU1;所述的通讯 模块5用于现场及远程通讯；所述的存储模块.7进行临时数据的交换以及历史 数据的存储；人机界面模块8采用轻触按键和大规模点阵显示液晶屏，用于数 据显示和参数设置。
如图2所示，本实施例中的6路分路负荷模块采用6个电能芯片ATT7022 分别采集各分路输入的三相电流及电压。电能芯片ATT7022片内集成了 6个16 位的ADC，采用双端差分信号输入，最大输入差模电压是土1.5V。各分路输入的 三相电流IA1 IA6、 IB1 IB6、 IC1 IC6分别经康铜丝转变成电压信号，再经 由电阻电容组成的抗混叠滤波电路进行低通滤波后，送入各电能芯片ATT7022
的3个电流ADC通道。各分路输入的三相电压UA、 UB、 UC分别经电阻分压电路， 再经由电阻电容组成的抗混叠滤波电路进行低通滤波后，送入各ATT7022的3 个电压ADC通道。各电能芯片ATT7022内部通过数字信号处理流程得到各种所 需的参数，包括频率、各相电流及电压有效值、功率因数、相角及基波、谐波 和全波的有功功率、无功功率、视在功率、有功电量、无功电量等。
电能芯片ATT7022通过SPI接口与中央处理器CPU1进行数据交互，SPI接 口之间采用高效光耦进行隔离。电能芯片ATT7022的Refout管脚为交流信号提 供2.4V的直流偏置，Reset是复位控制信号。
如图3所示，总负荷采样模块的输入分别连接到6个电流互感器。输入的 三相电压UA、 UB、 UC及输入的总负荷电流IA、 IB、 IC分别经过6个电流互感 器，再通过由单电源运算放大器LM2904和精密电阻组成的交流信号放大电路进 行放大，以及由单电源运算放大器LM2904组成的抗混叠滤波电路进行低通滤波， 送入同步采样电路ADS8364。同步采样电路ADS8364具有6个模拟输入通道，6 个通道可以同时进行同步采样和转换，采样后的数据通过数据总线送往DSP数 字信号处理模块，完成电压、电流、功率因数、有功功率、无功功率、电量等 各项参数的计算。其中经过电流互感器和交,》文大电路后的U1、 U2、 U3还同时送往由单电源运算放大器LM2904组成的频率测量电路，将信号转换为相同频率的方波CAPin,送入DSP的CAP捕获器进行电网频率测量。输入的N线电流IN经过电流互感器，再经交流放大电路和抗混叠滤波电路后的采样输入信号IN1，送入DSP内部的ADC通道进行采样。
如图4所示，DSP数字信号处理模块4是采用TI公司具有闪存的32位DSPTMS320F2802，以模拟数据总线的方式，与总负荷采样模块进行数据交互，对其采样后的数据进行前端数字信f号处理。该DSPTMS320F2802内部含有多个通道的12位ADC转换器，其中1个通道，用来采样N线电流采样信号IN1。该DSP TMS320F2802内部具有32位的CAP捕获定时器，电网频率测量信号CAPin作为输入，以测量电网频率。根据实时测量的电网频率，控制同步采样电路对滤波后的6路交流输入量进行同步采样。
本实施例中，通讯模块5是监控中心与多路负荷管理终端装置之间数据传输的桥梁。监控中心通过GPRS通信网络，就可与监控箱式变压器现场电力参数的多路负荷管理终端装置进行远程通信。通过GPRS网络使现场变压器的相关参数能够及时传送到监控中心计算机中。同时监控中心的查询命令或控制命令也可以通过GPRS网络发送到通讯模块，再由通讯模块通过串行接口传送给中央处理器，对相应的采集模块等进行控制操作。
本实施例中，中央处理器同时控制数据通讯、人机界面及处理一些相关数据等任务。
权利要求1、一种多路负荷管理终端装置，其特征在于包括中央处理器、总负荷采样模块、DSP数字信号处理模块、通讯模块、存储模块、人机界面模块，进一步还包括多路分路负荷采集模块；所述存储模块、人机界面模块分别与中央处理器连接，且受控于中央处理器；所述多路分路负荷采集模块、通讯模块连接中央处理器的串行接口；总负荷采样模块的输入端与电流互感器相连，输出端与DSP数字信号处理模块相连，DSP数字信号处理模块的另一端与中央处理器的串行接口相连。
2、 如权利要求1所述的多路负荷管理终端装置，其特征在于所述多路分 路负荷采集模块的每一分路包括信号转换电路、抗混叠滤波电路和计量模块， 输入的信号分别经过信号转换电路，再经抗混叠滤波电路，然后送入到计量模 块。
3、 如权利要求2所述的多路负荷管理终端装置，其特征在于所述计量模 块采用电能计量芯片。
4、 如权利要求3所述的多路负荷管理终端装置，其特征在于所述DSP数 字信号处理模块采用I/O 口模拟数据总线的方式对总负荷采样的数据进行处理。
5、 如权利要求1或2或3或4所述的多路负荷管理终端装置，其特征在于-所述总负荷采样模块包括交流信号放大电路、抗混叠滤波电路、同步采样电路， 输入的三相电压电流通过电流互感器，再经交流信号放大电路，然后进行抗混 叠滤波后，送入到同步采样电路。
6、 如权利要求5所述的多路负荷管理终端装置，其特征在于所述总负荷 采样模块还包括N线电流采样电路，输入的N线电流通过交流互感器，再经交 流信号放大电路、抗混叠滤波电路后，作为DSP内ADC通道的输入部分；DSP内 部含有用于采样N线电流的ADC通道。
7、如权利要求5所述的多路负荷管理终端装置，其特征在于所述总负荷 采样模块还包括频率测量电路，输入的三相电压经电流互感器后和交流信号放 大电路后，送往频率测量电路，再送往DSP进行电网频率测量；DSP内部含有用 于测量电网频率的捕获定时器。
专利摘要本实用新型公开了一种多路负荷管理终端装置，它包括中央处理器、总负荷采样模块、DSP数字信号处理模块、通讯模块、存储模块、人机界面模块和多路分路负荷采集模块；所述存储模块、人机界面模块分别与中央处理器连接，且受控于中央处理器；所述多路分路负荷采集模块、通讯模块连接中央处理器的串行接口；总负荷采样模块的输入端与电流互感器相连，输出端与DSP数字信号处理模块相连，DSP数字信号处理模块再连接到中央处理器的串行接口。采用该多路负荷管理终端装置不仅能实现对总负荷电参量的采集，还能分别采集多路分路负荷的电参量，以实现对负荷主干和各分支更好的控制。
文档编号H02J13/00GK201270433SQ200820163530
公开日2009年7月8日 申请日期2008年9月4日 优先权日2008年9月4日
发明者周爱武, 伟 孙, 帆 张 申请人:杭州大有科技发展有限公司