一种多用途的电力能效监测终端的制作方法

本实用新型属于光机电一体化相关技术领域，具体涉及一种多用途的电力能效监测终端。

背景技术：

光机电一体化技术是由机械技术与激光－微电子等技术揉合融汇在一起的新兴技术，它与传统的机械产品比较，有很大的不同，光机电一体化是一门跨学科的边缘科学，它是激光技术、微电子技术、计算机技术、信息技术与机械技术结合而成的综合性高技术，其各个组成部分如机械技术、微电子技术、自动控制技术、信息技术、传感技术、电力电子技术、接口技术、模拟量与数字量交换技术以及软件技术等在综合成一个完整的系统中相互配合有严格的要求，这就需要取长补短，不断向理想化方向发展。

现有的监测终端技术存在以下问题：供电电网规模的不断扩大，点网站结构日趋复杂，对不同区域和不同负荷配电运行的实时信息，运行的参数，运营的质量，需要及时的了解和监控，对实时性要求越来越高，也对电力自动化测控提出了更高的要求，到目前为止，电力电网的效能监测监控自动化系统，尽管已有部分大型的设施和负荷已在逐步使用各种不同的方式实现自动监测、监控和调节功能，但是对于适合一些中小型的区域和负荷，配电用电情况，仍处于自然运行状态，通常无法监测供电质量的优劣、电网运行参数的大小，以及给用电管理部门分析电力配电的效能使用情况，尤其是一些电力用户，对于用电因为超负荷运行或电缆连接松动引起的温度过高，导致长期存在火灾隐患，或三相供电负荷严重不平衡、甚至存在漏电流过大等隐患，缺乏监控和测量。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种多用途的电力能效监测终端，以解决上述背景技术中提出的供电电网规模的不断扩大，点网站结构日趋复杂，对不同区域和不同负荷配电运行的实时信息，运行的参数，运营的质量，需要及时的了解和监控，对实时性要求越来越高，也对电力自动化测控提出了更高的要求，到目前为止，电力电网的效能监测监控自动化系统，尽管已有部分大型的设施和负荷已在逐步使用各种不同的方式实现自动监测、监控和调节功能，但是对于适合一些中小型的区域和负荷，配电用电情况，仍处于自然运行状态，通常无法监测供电质量的优劣、电网运行参数的大小，以及给用电管理部门分析电力配电的效能使用情况，尤其是一些电力用户，对于用电因为超负荷运行或电缆连接松动引起的温度过高，导致长期存在火灾隐患，或三相供电负荷严重不平衡、甚至存在漏电流过大等隐患，缺乏监控和测量的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种多用途的电力能效监测终端，包括电源输入和电流取样模块，所述电源输入的输出端分别为电流取样模块和电压取样模块，所述电流取样模块和电压取样模块输出端均为电能计量模块，所述电能计量模块的一组输入端为漏电检测模块，所述电能计量模块另一组输入端为微处理器，所述微处理器和电能计量模块之间互为输入输出端，所述电能计量模块和微处理器的共同输入端为电源供应模块，所述微处理器的另几组输入输出端分别为多路温度检测模块、其他模式通讯模块、数据存储模块和lora无线通讯模块。

优选的，所述微处理器对电能计量模块的数据信号进行处理和交换，所述的电流取样模块和电压取样模块对电能计量模块的电网数据信号进行采集。

优选的，所述漏电检测模块通过电能计量模块与微处理器进行电性连接。

优选的，所述电能计量模块将电流取样模块和电压取样模块的取样数据以及漏电检测模块的检测数据经过运算处理后，传送到微处理器中。

优选的，所述微处理器与多路温度检测模块、其他模式通讯模块、数据存储模块和lora无线通讯模块之间为双向连接方式，所述微处理器可将命令数据传递至多路温度检测模块、其他模式通讯模块、数据存储模块和lora无线通讯模块处，所述多路温度检测模块、其他模式通讯模块、数据存储模块和lora无线通讯模块可将反馈数据传递至微处理器处。

优选的，所述电能计量模块和微处理器通过电源供应模块进行独立电源供应，所述微处理器和电能计量模块之间为双向连接关系。

优选的，所述多路温度检测模块、其他模式通讯模块、数据存储模块和电源供应模块之间无数据连接关系。

与现有技术相比，本实用新型提供了一种多用途的电力能效监测终端，具备以下有益效果：

1、目前国内电力配电系统的用电设备管理上，采用远距离通信方式，实现低功耗低速率的智能化操作与控制，本实用新型除了具备上述功能功能之外，还能够对电力用户用电设备关键部位工作温度过高(例如电缆接头、电动机等)，或供电线路的漏电流大小进行监控，将电能计量、电网参数监测、电缆温度监测、剩余电流监测等功能集成一体，它能够实现不停电安装、电能计量、电网参数测量、温度监测、漏电流监测，并能够实时上报异常数据，有效对用电火灾、漏电等安全隐患进行预警和排除。

2、运用电力能效监测系统的测量功能，可以直接观察用电设备运行的各种电量参数，以及多个现场实时的温度和三相漏电流情况。

3、运用电力能效监测系统的计量功能，直接观察用电设备当前总、各费率电能的组合有功电能，正、反向有功电能，分相的正、反向有功电能以及组合、分相的无功电量，定时冻结和保存的历史数据，记录电网发生的历史事件。

4、方便用户掌握用电状况，合理利用峰、谷供电条件，调配电器设备使用，温升情况，漏电流大小等，提高用电效率，总体来看节约了能源消耗，提高了社会效益。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制，在附图中：

图1为本实用新型提出的一种多用途的电力能效监测终端的整体流程示意图；

图2-1至2-2是本实用新型主控制器电路(包括主控电路cpu，数据存储电路)；

图3-1至3-3是本实用新型的电能计量电路，电流采样和电压采样电路，外接采样电路；

图4-1至4-2是本实用新型的数据通讯电路，rs-485通信电路，gprs无线通讯电路；

图5为本实用新型的电源供应电路。

图中：1、微处理器；2、电能计量模块；3、电流取样模块；4、电压取样模块；5、漏电检测模块；6、多路温度检测模块；7、其他模式通讯模块；8、数据存储模块；9、电源供应模块；10、lora无线通讯模块；11、电源输入。

具体实施方式

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。

请参阅图1-5，本实用新型提供一种多用途的电力能效监测终端技术方案：

一种多用途的电力能效监测终端，电源输入11的输出端分别为电流取样模块3和电压取样模块4，电流取样模块3和电压取样模块4输出端均为电能计量模块2，电能计量模块2的一组输入端为漏电检测模块5，电能计量模块2另一组输入端为微处理器1，soc芯片ht5019作为微处理器1，是一颗低功耗、高性能的单相电能计量soc芯片，片内集成32-bitarm内核、128kflash、8ksram，支持断相防窃电功能的硬件emu模块，其带有温度自补偿功能的高准确度rtc模块，并具有lcd驱动等功能，微处理器1和电能计量模块2之间互为输入输出端，电能计量模块2和微处理器1的共同输入端为电源供应模块9，微处理器1的另几组输入输出端分别为多路温度检测模块6、其他模式通讯模块7、数据存储模块8和lora无线通讯模块10。

一种多用途的电力能效监测终端，所述微处理器1对电能计量模块2的数据信号进行处理和交换，电流取样模块3和电压取样模块4对电能计量模块2的电网数据信号进行采集，漏电检测模块5通过电能计量模块2与微处理器1进行电性连接，电能计量模块2将电流取样模块3和电压取样模块4的取样数据以及漏电检测模块5的检测数据经运算处理后传递至微处理器1中，微处理器1与多路温度检测模块6、其他模式通讯模块7、数据存储模块8和lora无线通讯模块10之间为双向连接方式，微处理器1可将命令数据传递至多路温度检测模块6、其他模式通讯模块7、数据存储模块8和lora无线通讯模块10处，多路温度检测模块6、其他模式通讯模块7、数据存储模块8和lora无线通讯模块10可将反馈数据传递至微处理器1处，电能计量模块2和微处理器1通过电源供应模块9进行独立电源供应，微处理器1和电能计量模块2之间为双向连接关系，多路温度检测模块6、其他模式通讯模块7、数据存储模块8都由电源供应模块9供应电源。

本实用新型的工作原理及使用流程：

1.本实用新型前端的电流取样模块3，由a、b、c三相电流互感器分别接入，电阻r39～r43和电容c23、c24组成a相电流采样电路，同理由电阻、电容组成b相、c相的电流采样模块组成，分别接入电能计量模块2的电流输入端，电压取样模块4由电阻r44、r45和电容c25、c26组成的a相电压采样模块，同理由r、c电路组成的b、c相电压采样分别接入电能计量模块2的电压输入端，电能计量模块2采用soc芯片ht7022，soc芯片ht7022具有7路数据采集通道，其中3路对电源输入11的三相电流信号进行取样采集，还有3路对电源输入11的三相电压信号进行取样采集，还有最后1路连接由电流互感器、r4、r10等电阻和c6、c7电容组成的漏电检测模块5，本实用新型的漏电检测模块5，在三相电路的出线上环绕安装三相漏电流互感器(剩余电流互感器)，并将监测到信号传输到前端的中soc芯片ht7022中，对电源输入11进行数据采集，并将其量化并转换为数字信号(即实用新型中的电能计量模块2)，电流取样模块3和电压取样模块4均电性连接有所述电能计量模块2，并将计量数据传输到微处理器1中。

2.电能计量模块2主要功能是实现基于微处理器1soc芯片ht7022的智能表的计量单元，数字信号处理部分完成有功功率与有功电能、无功功率与无功电能、视在功率与视在电能、电压有效值、电流有效值及频率计算等计量功能，通过特殊功能数据存储模块8寄存和中断的方式可以对数字信号处理部分进行校表参数配置和计量参数读取，数据存储模块8由两块at24c256及相关阻容元件组成，计量的结果还可通过pf/qf/sf引脚输出，也即校表脉冲输出，可以直接接到标准表进行误差对比。

3.通过相应的数学计算完成对电参数测量、电能量累计等工作及脉冲输出，输入到微处理器1中，通过微处理器1soc芯片ht5019内部集成的lcd驱动器驱动外部液晶显示模块显示电表的相关状态信息及用户需要的电参数数据，微处理器1内部有三个串口，完全满足射频通信、近红外通信等通信接口的要求(即本实用新型中其他模式通讯模块7，rs-485通讯模块由集成电路u4与相关的电阻、电容、光耦u、u7、u8组成，红外通讯由u9、u10、u11和相关电阻组成，由m6312和相关阻容元件组成gprs无线通信)把这些参数发送到监测主站和其它管理者的显示设备，可以随时读取用户电量变化的即时值，并且同时也可进行红外通讯和无线通讯，进而真正实现三方同时通讯而互不干扰，同时内嵌入了lora模块f8l10d(本实用新型的lora无线通讯模块10)，并将此数据通过lora无线网络汇总到f8916-lgprs网关，然后f8916-l将lora无线数据转化成tcp/ip网络数据，再通过gprs运营商2g网络和internet公网，最终将数据传送到远端云服务器，由存储模块(即本实用新型中的数据存储模块8)存储电表配置参数、电量数据、负荷曲线与事件记录信息，通过微处理器内1部丰富的普通输入输出口和中断资源完成编程按键查询、开盖检测、预警输入和背光控制以及发光二极管脉冲输出等功能，电源供应模块9则负责整个装置的电力供应，且可以用来支持停电显示功能。

4.电源供给模块9由u1cn1611及相关电阻、电容、二极和管和变压器l1等组成开关电源电路，t1、d1、ic378l05及相应阻容元件组成5v输出电压，t1、d7及相应阻容元件组成7v输出电压，t1、d8、ic178l05及相应阻容元件组成供rs-485通讯5v输出电压，7v通过cn2020组成模块转换电路生成4v源输出，这样供给了本设备所需的各种电源电压的要求，采用微处理器1内部集成的rtc模块实现时钟日历功能，在rtc模块中内置了rtc温度曲线数字补偿系数，可在全温度范围内对误差进行补偿，多路温度检测模块6在外部安装温度传感器，采用型号wzp-02d规格pt100的温度传感器，采集电缆上的温度数据传输至微处理器1中，其他模式通讯模块7采用微处理器1内部的uart3作为射频通信的接口，uart4作为近红外通信的接口，uart5作为rs485通信的接口，uart6作为无线通信的接口，将其中的两个gpio口模拟为内部集成电路通信接口，其他模式通讯模块7采用微处理器1内部的uart3作为射频通信的接口，uart4作为近红外通信的接口，uart5作为rs485通信的接口，uart6作为无线通信的接口，将其中的两个gpio口模拟为内部集成电路通信接口，微处理器1内嵌入了lora模块f8l10d(本实用新型的lora无线通讯模块10)，并将此数据通过lora无线网络汇总到f8916-lgprs网关，然后f8916-l将lora无线数据转化成tcp/ip网络数据，再通过gprs运营商2g网络和internet公网，最终将数据传送到远端云服务器。

5.本实用新型设有两套费率时段表，可在约定的时刻自动转换，每套时段表支持4个费率、8个时段，设有日历、时钟，全年可设置2个时区，在24h内可以任意编程8个时段，时段的最小间隔为15min，时段可跨越零点设置，并能支持通过红外、rs485通信接口修改时区表、时段表，具有防止非授权人操作的安全措施。

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。