一种基于NB-IOT技术的配变监测无功补偿控制器的制作方法

本实用新型涉及一种无功补偿控制器技术领域，具体涉及一种基于nb-iot技术的配变监测无功补偿控制器。

背景技术：

无功补偿，全称无功功率补偿，是一种在电力供电系统中起提高电网的功率因数的作用，降低供电变压器及输送线路的损耗，提高供电效率，改善供电环境的技术。所以无功功率补偿装置在电力供电系统中处在一个不可缺少的非常重要的位置。

无功补偿控制器是无功补偿装置的核心部件，随着电气智能化，市面上的无功补偿控制器逐渐出现了搭载了485通信接口，而不具备直接的物联网通信功能，也不具备保存历史数据的功能、wifi通信功能和短距离无线通信功能。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

为解决上述问题，本实用新型提出了一种具有485通信功能，能保存历史数据，具备wifi通信功能，具备短距离无线通信功能的基于nb-iot通信技术的无功补偿控制器。

(二)技术方案

本实用新型的一种基于nb-iot技术的配变监测无功补偿控制器，包括实时时钟模块，液晶点阵模块，存储器模块，主控处理器，usb接口，电池管理模块，按键输入模块，交流采样模块，rs485通信模块，nb-iot通信模块，红外通信模块，以太网通信模块，wifi模块和433mhz无线通信模块。

在一些实施例中，所述交流采样模块，存储器模块和以太网通信模块通过spi总线与主控处理器连接。以使无功补偿控制器具有存储历史数据和上传数据的功能。

在一些实施例中，所述wifi模块，433mhz无线通信模块，nb-iot通信模块，485总线通信模块和红外通信模块均通过串行总线与处理器进行通信。nb-iot通信比普通的2g、4g覆盖性更强，且兼容2g、4g，更加节约成本和降低了功耗。

在一些实施例中，所述主控处理器通过io接口连接按键输入模块和电池管理模块。

在一些实施例中，所述交流采样模块包括前端输入采样电路和计量集成芯片电路。前端输入采样电路在于将电压电流的电信号转化为模拟信号以传递给计量集成芯片进行数据处理。

(三)有益效果

本实用新型与现有技术相比较，其具有以下有益效果：主控处理器通过连接了rs485通信模块，wifi模块，433mhz无线通信模块，存储器模块，实现了能够进行历史数据保存，wifi通信，短距离无线通信和485通信功能，且相较于市面上485通信，b-iot通信方式具有覆盖范围广，功耗低，成本低等特点，并可以兼容2g，4g网络，实现了平滑升级。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型一种基于nb-iot技术的配变监测无功补偿控制器的结构框架示意图。

图2是本实用新型一种基于nb-iot技术的配变监测无功补偿控制器的主控处理器电路原理结构示意图。

图3是本实用新型一种基于nb-iot技术的配变监测无功补偿控制器的交流采样前端输入采样电路原理结构示意图。

图4是本实用新型一种基于nb-iot技术的配变监测无功补偿控制器的交流采样模块计量集成芯片电路原理结构示意图。

图5是本实用新型一种基于nb-iot技术的配变监测无功补偿控制器的nb-iot通信模块电路原理结构示意图。

图6是本实用新型一种基于nb-iot技术的配变监测无功补偿控制器的wifi模块电路原理结构示意图。

图7是本实用新型一种基于nb-iot技术的配变监测无功补偿控制器的433mhz无线通信模块电路原理结构示意图。

图8是本实用新型一种基于nb-iot技术的配变监测无功补偿控制器的电池管理模块电路原理结构示意图。

1、主控处理器，2、usb接口，3、液晶点阵模块，4、实时时钟模块，5、存储器模块，6、以太网通信模块，7、交流采样模块，8、按键输入模块，9、电池管理模块，10、红外通信模块，11、wifi模块，12、433mhz无线通信模块，13、nb-iot通信模块，14、485总线通信模块，15、无功控制输出模块。

具体实施方式

现在参照附图，详细描述根据本实用新型的具体实施方式。要指出的是，该描述仅仅是根据本实用新型的优选实施方式，本领域技术人员可以在所述实施方式的基础上想到能够实现本实用新型的其他方式，而不应局限于在此描述的优选实施方式，且所述其他方式同样落入本实用新型的范围。

下面根据图1-8来详细说明，如图1一种基于nb-iot技术的配变监测无功补偿控制器的结构框架示意图所示，所述无功补偿控制器包括实时时钟模块4，液晶点阵模块3，存储器模块5，主控处理器1，usb接口2，电池管理模块9，按键输入模块8，交流采样模块7，rs485通信模块，nb-iot通信模块13，红外通信模块10，以太网通信模块6，wifi模块11和433mhz无线通信模块12。

在该实施例中，如图2所示，所述主控处理器1的型号为stm32f207vet6，该处理器采用了cortex-m3微处理器架构核心，设有内置闪存和sram内存能实现最高120mhz的频率执行工作，且具有串口总线，spi总线，usb总线,i2c总线等一系列外设，接口丰富，对数据处理能力强。

在该实施例中，如图3-4所示，交流采样模块7主要是由交流采样前端输入采样电路和计量集成芯片电路构成，其中a、b、c三相为对称式(即三相的电压、电流采样每相都是相同的电压电流值)。前端输入采样电路负责将输入的电压和电流值从电信号隔离转化为可被计量集成芯片接收的模拟信号，然后由计量集成芯片进行采样。

进一步地，对a相电压来说，相线va串联有电阻r141-r146这6个三万六千欧的大电阻、滤波电容c68和互感器l5的一组线圈。互感器l5的另一组线圈与采样电阻r126并联，其中并联的两端分别通过r133和r134串联后接入计量集成芯片电路的电压信号采样端，其中c61与c62为滤波电容，b相和c相同理。

进一步地，对a相电流来说，互感器l2两端并联有电阻r123，再分别串联有r124和r125，接入计量集成芯片电流信号采样端，c55与c56同样作为滤波电容，然后计量集成芯片将处理过的模拟信号转化为数字信号，通过spi总线接至主控处理器1的spi总线接口端，进行输入，再由主控处理器1进行处理，其中计量集成芯片的型号为rn8302b。

在本实施例中，如图5所示，nb-iot通信模块13主要由型号为m5313的nb-iot通信组件构成。nb-iot通信组件通过串口txd，rxd与主控处理器1进行信号传递，并且由主控处理通过io接口pwekey控制其电源的启动和关闭等动作。与普通的2g或4g相比，nb-iot通信方式具有覆盖范围广，功耗低，成本低等特点，并可以兼容2g，4g网络，从而使得该系统具有了物联网通信功能。

在本实施例中，如图6所示，wifi模块11采用了esp-12f的单片机芯片，通过串口uart_tx，uart2_rx与主控处理器1连接进行通信，主控处理器1可通过io输入wifi_rst信号管理模块复位，确保wifi模块11的正常运行。且该wifi模块11可与绝大部分手机等具有wifi功能的电子产品进行通信，使得该系统的物联网通信能力得到提升。

在本实施例中，如图7所示所述的433mhz无线通信模块12为采用了si4432方案的工业级无线收发一体化模块通过spi总线与主控处理器1的spi1_mosi，spi1_miso，spi1_sck，spi1_nss进行通信，同时可以通过wl_rst管脚对其进行复位操作，从而提高实用性。

在本实施例中，如图8所示，电池管理模块9是控制器系统在掉电情况下保持正常运行的关键，所述电池管理模块9主要有u15xr1151型号单片机构成，其单片机通过batv管脚采样电池电压，并进行模数转换计算出电池的实际电压值。处理器通过bat_en管脚控制电池的放电功能，在处理器检测到外部电源断开后，通过及时中断相应控制电池放电，从而达到保持系统正常运行的目的。

上面所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的构思和范围进行限定。在不脱离本实用新型设计构思的前提下，本领域普通人员对本实用新型的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入到本实用新型的保护范围，本实用新型请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。