电力需求响应智能终端设备的制作方法

1.本实用新型涉及终端设备技术领域，尤其涉及电力需求响应智能终端设备。


背景技术：

2.在电力系统中普遍将用电需求作为一种刚性需求，为满足高峰用电负荷，确保电力供应充足和系统安全，需要实施电力主动需求响应，减少用电高峰负荷从而减少电力系统对发电容量的需求，而需求响应智能终端设备是供电企业为了了解用电企业的用电情况，以及用电量较大的企业进行用电管理的一种设备，以便了解用电情况并对用电进行控制。
3.现有的电力需求响应智能终端设备存在接线过程复杂，且供电场景单一，无法满足在不同情况下的使用。
4.因此，亟需一种可以克服上述问题的电力需求响应智能终端设备。


技术实现要素：

5.本实用新型实施例提供一种电力需求响应智能终端设备，用以实现电力需求响应，简化接线过程，满足不同情况下的使用，该电力需求响应智能终端设备包括：壳体，端子排，背板；其中，
6.所述端子排设置在壳体上，用于连接外部设备，所述外部设备包括：上级主站和用户负荷控制器；
7.所述背板设置在壳体内部，所述背板上采用接插件连接方式安装板件，所述板件包括：电源板，控制板，交采板，用采板，通讯板，遥信板；所述电源板用于为背板上的板件提供电源；所述控制板用于向板件发出控制指令；所述交采板包括：母线采集板和支线采集板，用于根据控制板发出的控制指令采集外部设备的多路电压信号和电流信号；所述用采板与所述交采板连接，用于与交采板进行数据交互；所述通讯板用于根据控制板发出的控制指令采集用户用能数据，将所述用户用能数据发送至上级主站，接收上级主站发送的负荷控制指令，将所述负荷控制指令发送至用户负荷控制器；所述遥信板用于根据控制板发出的控制指令采集无源开入信号。
8.本实用新型实施例提供的电力需求响应智能终端设备包括：壳体，端子排，背板；其中，所述端子排设置在壳体上，用于连接外部设备，所述外部设备包括：上级主站和用户负荷控制器；所述背板设置在壳体内部，所述背板上采用接插件连接方式安装板件，所述板件包括：电源板，控制板，交采板，用采板，通讯板，遥信板；所述电源板用于为背板上的板件提供电源；所述控制板用于向板件发出控制指令；所述交采板包括：母线采集板和支线采集板，用于根据控制板发出的控制指令采集外部设备的多路电压信号和电流信号；所述用采板与所述交采板连接，用于与交采板进行数据交互；所述通讯板用于根据控制板发出的控制指令采集用户用能数据，将所述用户用能数据发送至上级主站，接收上级主站发送的负荷控制指令，将所述负荷控制指令发送至用户负荷控制器；所述遥信板用于根据控制板发
出的控制指令采集无源开入信号。本实用新型实施例在壳体上设置端子排用于连接外部设备从而实现与外部设备的数据交互，接线简单可靠，便于操作人员进行接线，背板上采用接插件连接方式安装板件，交采板包括母线采集板和支线采集板，用于根据控制板发出的控制指令采集外部设备的多路电压信号和电流信号，从而实现多路电压供电，可以满足多种场合的使用。
附图说明
9.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。在附图中：
10.图1～图2为本实用新型实施例中电力需求响应智能终端设备图；
11.图3～图5为本实用新型具体实施例中电力需求响应智能终端设备图。
具体实施方式
12.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本实用新型实施例做进一步详细说明。在此，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。
13.如前所述，现有的电力需求响应智能终端设备存在接线过程复杂，且供电场景单一，无法满足在不同情况下的使用。申请人发现，对于现有的需求响应智能终端设备，在与外部设备进行连接时，操作人员不便于接线，接线过程较为复杂繁琐，另外在对设备进行供电时，只具有一路电压供电，无法满足在不同情况下的使用，
14.为了实现电力需求响应，简化接线过程，满足不同情况下的使用，本实用新型实施例提供一种电力需求响应智能终端设备，如图1～图2所示，该电力需求响应智能终端设备可以包括：壳体，端子排4，背板9；其中，
15.所述端子排4设置在壳体上，用于连接外部设备，所述外部设备包括：上级主站和用户负荷控制器；
16.所述背板9设置在壳体内部，所述背板9上采用接插件连接方式安装板件，所述板件包括：电源板16，控制板11，交采板10，用采板15，通讯板12，遥信板13；所述电源板16用于为背板9上的板件提供电源；所述控制板11用于向板件发出控制指令；所述交采板10包括：母线采集板和支线采集板，用于根据控制板11发出的控制指令采集外部设备的多路电压信号和电流信号；所述用采板15与所述交采板10连接，用于与交采板10 进行数据交互；所述通讯板12用于根据控制板11发出的控制指令采集用户用能数据，将所述用户用能数据发送至上级主站，接收上级主站发送的负荷控制指令，将所述负荷控制指令发送至用户负荷控制器；所述遥信板13用于根据控制板11发出的控制指令采集无源开入信号。
17.由图1～图2所示可以得知，本实用新型实施例提供的电力需求响应智能终端设备包括：壳体，端子排，背板；其中，所述端子排设置在壳体上，用于连接外部设备，所述外部设备包括：上级主站和用户负荷控制器；所述背板设置在壳体内部，所述背板上采用接插件连接方式安装板件，所述板件包括：电源板，控制板，交采板，用采板，通讯板，遥信板；所述电
源板用于为背板上的板件提供电源；所述控制板用于向板件发出控制指令；所述交采板包括：母线采集板和支线采集板，用于根据控制板发出的控制指令采集外部设备的多路电压信号和电流信号；所述用采板与所述交采板连接，用于与交采板进行数据交互；所述通讯板用于根据控制板发出的控制指令采集用户用能数据，将所述用户用能数据发送至上级主站，接收上级主站发送的负荷控制指令，将所述负荷控制指令发送至用户负荷控制器；所述遥信板用于根据控制板发出的控制指令采集无源开入信号。本实用新型实施例在壳体上设置端子排用于连接外部设备从而实现与外部设备的数据交互，接线简单可靠，便于操作人员进行接线，背板上采用接插件连接方式安装板件，交采板包括母线采集板和支线采集板，用于根据控制板发出的控制指令采集外部设备的多路电压信号和电流信号，从而实现多路电压供电，可以满足多种场合的使用。
18.实施例中，电力需求响应智能终端设备可以包括：壳体，端子排4，背板9；其中，所述端子排4设置在壳体上，用于连接外部设备，所述外部设备包括：上级主站和用户负荷控制器；所述背板9设置在壳体内部，所述背板9上采用接插件连接方式安装板件，所述板件包括：电源板16，控制板11，交采板10，用采板15，通讯板12，遥信板13；所述电源板16用于为背板9上的板件提供电源；所述控制板11用于向板件发出控制指令；所述交采板10包括：母线采集板和支线采集板，用于根据控制板11发出的控制指令采集外部设备的多路电压信号和电流信号；所述用采板15与所述交采板10连接，用于与交采板10进行数据交互；所述通讯板12用于根据控制板11发出的控制指令采集用户用能数据，将所述用户用能数据发送至上级主站，接收上级主站发送的负荷控制指令，将所述负荷控制指令发送至用户负荷控制器；所述遥信板13用于根据控制板11发出的控制指令采集无源开入信号。
19.图3～图5为电力需求响应智能终端设备的具体实施例。实施例中，所述壳体包括前盖 1和后壳2，所述后壳通过两侧边设置的连接卡块与所述前盖1呈卡放式连接。
20.实施例中，所述板件还包括：人机接口板14，用于根据控制板11发出的控制指令生成数据显示指令。电力需求响应智能终端设备还包括：设置在前盖1的触控屏3，与所述人机接口板14连接，用于根据所述人机接口板14生成的数据显示指令进行数据显示。
21.实施例中，背板的四角通过螺丝与后壳2内侧面设置的固定座8固定连接。电力需求响应智能终端设备还包括：设置在前盖1的散热槽6，用于对背板进行散热。
22.实施例中，所述端子排4为导轨式接线凤凰端子。
23.实施例中，所述控制板11设置有多组分合闸继电器，每组分合闸继电器设有指示灯。
24.实施例中，所述通讯板12具有以太网rj45接口，多路串口和usb接口，通讯板12 的外扩通讯方式包括：zigbee，gprs，rfid，wifi其中之一或任意组合。所述通讯板12 包括：核心板和接口板，所述核心板采用sam9x35的基于arm920t核处理器，核心板存储系统拓展64m的sdram，256m的nandflash，和2m的norflash，利用s3c2440 处理器形成的扩展接口包括：半双工的rs485接口，rs232接口，can通信模块接口，以太网通信模块接口，io数字量口输入接口，io口数字量输出接口其中之一或任意组合。
25.在本实施例中，电力需求响应智能终端设备包括壳体、触控屏3和背板9，所述壳体由前盖1和后壳2构成，所述后壳2通过两侧边设置的连接卡块7与前盖1呈卡放式连接，所述触控屏3安装在前盖1的正板面上端，所述前盖1的正板面下端开设有散热槽6，所述前盖1的
其中一侧边安装有端子排4，所述前盖1的两侧边下端设置有安置卡槽5，所述背板9设置在壳体内，且所述背板9的四角通过螺丝与后壳2内侧面设置的固定座8固定连接在一起，所述背板9上采用接插件连接方式呈并排状安装有交采板10、控制板11、通讯板12、遥信板13、人机接口板14、用采板15和电源板16。
26.本实施例中，通讯板12设置有通信模块与用户负荷控制器通信，获取用户用能数据上传给上级主站；与上级主站通信获取主站的负荷控制指令，并下发给用户负荷控制器执行，所述通信模块包含终端与用户负荷控制器之间的串口通信以及终端与主站的以太网或 gprs网络接口通信两部分。
27.本实施例中，控制板11设置有釆集功能模块、基本计算功能模块、远程通信功能模块、功率控制功能模块，所述釆集功能模块主要负责用电信息数据的自动釆集和任务管理，软件运行时完成内存共享、消息队列、自动采集任务启动等初始化准备工作，生成抄读任务队列和数据处理队列，依据自动釆集参数设定的釆集任务周期，进入采集任务主循环。主循环根据预设值判断当前是否到达采集任务开始时刻，若到达时间点，启动抄读数据任务并向rs485口发送dlt645和376.2规约报文，执行抄读操作，在结束一轮循环采集或者达到预设抄表时段后，由补抄采集流程进行失败测量点的补抄操作。在采集循环里，程序实时监控主站下发的临时抄表任务和透传数据命令请求，模块接收到主站命令时，通过执行中断操作，停止当前的自动采集任务，将临时抄表和透传数据命令任务发送给下行通讯模块。结束一轮采集周期所有任务后，查看测量点信息、抄表时段等采集参数是否发生变化，若有变化则重新初始化，幵始下一个定时采集任务周期。
28.本实施例中，基本计算功能模块负责测量点数据的初级计算分析，并对异常数据进行记录，并产生相应事件，任务中心服务采用自动竞争方式，获取系统的控制权，主服务按照客户的设置的不同处理数据处理方案定时产生数据处理任务，或接收用户的临时手动命令生成数据处理任务，系统根据高优先级任务优先执行策略，按照任务优先级的高低，依次派发给数据处理子服务等候执行。
29.本实施例中，数据处理子模块在软件实现方面利用多线程并行机制，采用线程池以及数据库连接池技术，充分利用的多任务处理特点，提升数据计算处理的效率。
30.本实施例中，远程通信功能模块接收并解析主站下发的数据釆集、远程控制、参数设置等指令，然后把处理结果反馈主站；终端可以根据参数设置的事件报警记录主动向主站发送异常事件，以及正常建立链接的登陆及信托报文。
31.本实施例中，功率控制功能模块能够进行保电剔除和通讯异常保护、就地闭环功率控制以及遥控跳合闸。其中，保电剔除和通讯异常保护包括：保电状态：当投入保电状态后，控制逻辑执行，但不输出跳闸信号(即不切除用户负荷)；剔除状态：当终端收到剔除投入命令后，对任何广播命令或终端组地址命令均不响应，直到收到剔除退出命令后；通讯异常：终端在通讯正常时，才允许控制出口。终端通讯中断超时后自动进入保电状态，通讯恢复后自动退出保电状态。
32.就地闭环功率控制包括：根据预设的用户负荷的实时功率，计算出监测窗口内的平均功率(滑差功率)，当超过负荷功率定值时，在预设的时段功率控、功率下浮控、厂休控、营业报停控等模式下，自动完成本地按轮次及延迟时间自动跳闸，实现负荷功率控制。控制方式：时段控、营业报停控、厂休控、当前功率下浮控等模式。优先次序为前者最低，后者最
高。在执行各类功率控制模式时，需先预设功控定值pr：即设定功率定值要先与保安定值pba比较，大于保安定值按设定功率定值pn执行，小于保安定值按保安定值执行。在修改参数、控制投入或退出、控制执行过程中，应有相应的告警通知用户。
33.遥控跳合闸包括：终端收到主站跳闸命令后，经延迟告警时间(延迟时间参数)后执行跳闸命令，控制相应轮次的负荷开关(轮次参数)。同时终端发告警通知用户，记录跳闸前后的负荷功率、跳闸时间等信息。终端发允许用户合闸命令或遥控限电时间(参数) 结束后，有告警通知用户，可以允许用户自行合闸。
34.本实施例中，端子排4用于将该智能终端的输入和输出信号或外部设备进行连接，且端子排4采用导轨式接线凤凰端子，接线简单可靠，便于操作人员进行接线，可以满足多种场合的使用。
35.本实施例中，交采板10设置有五块，且每块交采板10板件包括一块母线电压、电流采集板和四块支线电压、电流采集板；每块交采板10板件均可采集两路电压、电流信号。
36.本实施例中，控制板11设置有两块，且每块控制板11板件设有3组分合闸继电器输出，每个继电器动作均有相应的指示灯。
37.本实施例中，通讯板12由核心板和接口板组合而成，内部集成dsp芯片，与交采板 10和用采板15进行数据交互，且通讯板12具有1个以太网rj45接口、2路串口、1路 usb接口，可外扩zigbee、gprs、rfid、wifi等多种通信方式；其中，核心板的资源包括sam9x35的基于arm920t核的处理器，其内部集成多个外设，存储系统方面核心板上扩展了64m的sdram，256m的nandflash，以及2m的norflash，利用s3c2440 处理器上的功能模块，再加上外围电路，形成各种接口的扩展，其中包括有半双工的rs485、 rs232、can通信模块、以太网通信模块、io数字量口输入、io口数字量输出；rs485 总线接口设计：sam9x35片内集成的三路uart接口，uart接口通过电平转换芯片可以很方便地转换为485接口。uart0作为嵌入式linux的控制台(console)接口，uart1 用作rs485扩展，uart2作为rs232扩展。由于arm处理器的引脚电平和eia规定的电气标准不一样，所以必须要外接电平转换芯片，利用片内uart外接不同的转换芯片可以轻松地实现rs485或者rs232串行协议标准。rs485采用差分信号负逻辑，为了达到 rs485总线的电气特性标准，设计中用到的是analogdevices公司的半双工rs
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485隔离收发器。
38.sn65hvd3082是一款为rs
‑
485数据总线网络而设计的半双工收发器，总线端5v供电，供电电流极低，一般小于0.6ma，当处于不活动的关闭模式时，电流仅na，具有宽的共模抑制范围和高静电放电保护能力，允许多达256个收发器接入总线，最高传输速率为 200kb/s，逻辑端兼容3v/5v工作电源。
39.利用sam9x35中的uart1实现半双工的rs
‑
485总线时，其中的引脚re与de分别为接收使能和发送使能端，现在将其并联起来接到sam9x35的ncts0引脚，由该引脚的电平控制芯片数据的方向。要发送数据时要叫其置1，接收数据时要将其清0。
40.rs232接口的设计：rs232适于本地的设备之间的通信。利用sam9x35片内的uart 可以轻松地实现串行数据的传输，max232采用单电压5v供电，可以轻松地实现电平转换，特别是在没有12v电源的情况下。该芯片采用dip封装，集成了2个电压转换器，连线简单而方便使用。
41.以太网接口的设计：sam9x35片内嵌mac(以太网控制器)端口，网络物理层接口电
路采用dm9161aep快速以太网物理层收发器，通过可变电压的mii或rmii标准数字接口连接到mac层，dm9161aep是一款单口10m/100mb/s的高速以太网物理层接口器件，其主要功能包括：物理媒体附件、双绞线物理媒体子层、物理编码子层等。
42.本实施例中，dm9161aep起到编码、译码、输入及输出数据的作用。设计中本系统采用dm9161aep的rmii模式，即采用50mhz的晶振连接至xt2，并与sam9x35的 crs相连，用于接收的时钟同步。rmii是简化的mii接口，rmii接口采用50mhz的总线时钟，并且rmii比mii接口少了一半的信号线。rmii支持10mb/s和100mb/s的总线接口速度。
43.gprs接口的设计：gprs通信模块通信模块由egsm900/dcs1800双频工业级gprs 模块及电源稳压电路、保护电路和逻辑控制电路构成；工作温度
‑
40～+80摄氏度，提供短信和数据业务，20pin直插封装，小巧精致；sim卡电路采用专业esd防护器件，稳定可靠；天线壳釆用内置、外置7
‑
1dbi高增益天线灵活配置。
44.本实施例中，遥信板13每块板件分两组，每组可采集15路无源开入信号，每块板件计有30路开入，遥信板13的遥信电源为直流48v/110v/220v可选，且每路开入均带有开入接点接通指示灯。
45.本实施例中，人机接口板14提供液晶显示、指示灯显示、按键操控等信息，液晶显示采用现专变采集终端的点阵屏，同时预留设计可兼容彩屏的信号，并采用连接线方式与背板9连接，背板9预留有与通讯板12和用采板15的两路显示接口。
46.本实施例中，用采板15内部集成高性能mcu，与交采板10进行数据交互，且用采板15具备继电器控制输出功能，并具备指示灯对应各状态。
47.本实施例中，电源板16的电源输入为宽范围85～265v直流电源/交流电源，且电源板 16有5v、12v两路直流电源输出供给背板9，为该智能终端其他板件提供工作电源。
48.本实施例中，在使用该需求响应智能终端设备时，通过端子排4将该智能终端与外部设备进行连接，该智能终端通过电源板16对其他板件提供工作电源，并通过交采板10采集外部设备的电压与电流信号，所采集到的数据经由控制板11输送到上级主站，以实现实现供电企业与用电设备之间相互传输数据采用atmel公司新一代高性能arm作核心处理器开发设计；具备多路信号采集、多路控制输出、多种通讯接口、支持与远方主站以多种协议通讯等远传功能；支持通过调试接口应用调试配置工具软件实现对装置的内部信息及状态的监视、配置装载以及所有板件的固件升级；装置采用高性能dsp、内部高速总线、智能i/o，硬件和软件均采用模块化设计；配置灵活，具有插件、软件模块通用，易于扩展、易于维护的特点，可为用户带来应用灵活、备品备件种类少、更换方便的好处；装置采用一体化设计、全封闭上架式机箱，强弱电严格分开、抗干扰能力大大提高，电磁兼容各项标准均达到继电保护级的iec标准；支持图形化逻辑组态工具实现装置接口信号、逻辑、输出控制、及事故告警的现场组态、程序升级，具备可根据现场需求、用户可定制的特点。
49.综上所述，本实用新型实施例提供的电力需求响应智能终端设备包括：壳体，端子排，背板；其中，所述端子排设置在壳体上，用于连接外部设备，所述外部设备包括：上级主站和用户负荷控制器；所述背板设置在壳体内部，所述背板上采用接插件连接方式安装板件，所述板件包括：电源板，控制板，交采板，用采板，通讯板，遥信板；所述电源板用于为背板上的板件提供电源；所述控制板用于向板件发出控制指令；所述交采板包括：母线采集板和支线采集板，用于根据控制板发出的控制指令采集外部设备的多路电压信号和电流信
号；所述用采板与所述交采板连接，用于与交采板进行数据交互；所述通讯板用于根据控制板发出的控制指令采集用户用能数据，将所述用户用能数据发送至上级主站，接收上级主站发送的负荷控制指令，将所述负荷控制指令发送至用户负荷控制器；所述遥信板用于根据控制板发出的控制指令采集无源开入信号。本实用新型实施例在壳体上设置端子排用于连接外部设备从而实现与外部设备的数据交互，接线简单可靠，便于操作人员进行接线，背板上采用接插件连接方式安装板件，交采板包括母线采集板和支线采集板，用于根据控制板发出的控制指令采集外部设备的多路电压信号和电流信号，从而实现多路电压供电，可以满足多种场合的使用。
50.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详细说明，所应理解的是，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，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。