一种三相数字式多功能仪表的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种三相数字式多功能仪表，包括测量模块、定值模块、控制模块、通讯模块和显示模块；所述测量模块与定值模块相互连接，测量模块和定值模块分别与控制模块、通讯模块和显示模块相连；所述显示模块分别与控制模块和通讯模块相连，控制模块和通讯模块相互连接。该多功能仪表基于无线传感器网络技术，成功地将处于高压端的断路器触头、母线以及柜内环境温湿度等各种数据信息传输到数据采集端，给高压开关状态检修提供了十分重要的设备运行状态数据。其具有触头测温功能，测温终端采用无线传输技术，读数准确，可靠性高；且安装方便，接线简单，工程量小。能够广泛用于变电站、配电网、工业自动化的配电盘、仪表盘和开关柜中。
【专利说明】一种三相数字式多功能仪表
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电气设备用三相数字式仪表，特别是一种广泛应用于变电站自动化、配电网自动化、小区电力监控、工业自动化、智能建筑的配电盘、仪表盘、开关柜中作为电量参数测量、控制部件的三相数字式多功能仪表。
【背景技术】
[0002]在电力系统中处于正常运行的电气设备，由于电路的损耗，一部分电能转化成热能，使电气设备发热。当电气设备发生缺陷如接触性能不良或故障时，缺陷部位或关键部位的温度将由于发热的增大而急剧上升。电气设备发热包括电阻损耗、介质损耗引起的发热、铁芯磁路故障引起的发热以及其它异常的发热。由P=I2R知道，接触电阻的增大会引起电路损耗的增大，从而是接触点的发热增加。设备的导电接点或触点，不论是松动还是接触压力降低都会引起接触电阻的增大。电阻的增大引起局部的过热，温度升高又会加速接触面金属的氧化，从而进一步增大接触电阻，这样就形成了一个恶性循环，使局部温度急剧升高造成事故。如果不及时诊断并排除故障，则这些故障会逐渐发展演变，最终恶化而形成事故或使设备损坏，从而影响整个电力系统的正常工作，甚至造成巨大损失。因此，及时、准确的测出电力系统设备内各个关键点的温度对于发现并排除系统的故障具有重大的意义。
实用新型内容
[0003]本实用新型的目的是提供一种三相数字式多功能仪表，该仪表主要包括全电气测量，电能质量，最值，定值越限，掉电不丢失，事件记录，复费率，波形捕捉，参数校准，通讯，DIDO, AIAO和触头测温等功能。
[0004]本实用新型的目的是通过下述技术方案来实现的。
[0005]一种三相数字式多功能仪表，包括测量模块、定值模块、控制模块、通讯模块和显示模块；
[0006]所述测量模块与定值模块相互连接，测量模块和定值模块分别与控制模块、通讯模块和显示模块相连；所述显示模块分别与控制模块和通讯模块相连，控制模块和通讯模块相互连接。
[0007]进一步地，所述测量模块与高压断路器的触头、母线以及柜内环境温湿度待测端相连。
[0008]进一步地，所述测量模块设有触头测温无线发射模块，触头测温无线发射模块上连接有供电装置，所述供电装置设有感应线圈或电池。
[0009]进一步地，所述控制模块采用Zigbee芯片，Zigbee芯片与测量模块触头测温无线发射模块相连。
[0010]进一步地，所述定值模块连接有非易失存储器，定值存储采用双份存储，并设置校验位。
[0011 ] 进一步地，所述控制模块设有输入输出开关。[0012]进一步地，所述显示模块与人机交互平台相连。
[0013]进一步地，所述通讯模块设有RS-485或者TTL通讯接口。
[0014]本实用新型采用了高端配置，高性能32位嵌入式微处理器、高精度AD采样、可直接或间接测量三相电网中的电压、电流、功率、功率因数和频率等，又能与工控设备连接，组成测控系统。本实用新型还具有开关柜触头测温功能，能够实时监测动触头与静触头之间的触点、柜内母线、电缆接头的故障趋势，提供故障部位和检修指导。测温模块采用无线传输技术作为数据传输的媒介，彻底杜绝了高压设备电器绝缘带来的麻烦，采用电池供电的供电模式，解决了测温电源问题；采用进口高精度数字温度传感器，使温度测量更精确，配有RS-485接口可方便组成网络。可广泛应用于变电站自动化、配电网自动化、小区电力监控、工业自动化、智能建筑、智能型配电盘、仪表盘、开关柜中作为电量参数测量、控制部件。
[0015]本实用新型与已有的技术相比具有以下特色:
[0016]1、本实用新型视窗界面十分美观、超清晰IXD显示、各种显示内容一目了然并随功能变换。
[0017]2、本实用新型基于无线传感器网络技术，成功的将处于高压端的断路器触头、母线以及柜内环境温湿度等各种数据信息传输到数据采集端，给高压开关状态检修提供了十分重要的设备运行状态数据。
[0018]3、本实用新型具有触头测温功能。本功能特别针对高压断路器手车结构中动、静触头之间存在的接触电阻由于老化和氧化等因素而增大，从而引起电力系统重大事故这一问题而开发的智能在线检测功能。该功能集在线监测、后台界面显示、即时报警和统计分析功能于一体，准确反映触头的温升和环境温度，从根本上杜绝温升隐患。
[0019]4、本实用新型测温终端采用国际先进的无线传输技术。解决了无线信号的互相干扰问题和数据传输纠错问题。读数准确，可靠性高。
[0020]5、本实用新型安装方便，接线简单，工程量小。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1是本实用新型三相数字式多功能仪表系统框图。
【具体实施方式】
[0022]如图1所示，该三相数字式多功能仪表，包括测量模块、定值模块、控制模块、通讯模块和显示模块。测量模块与定值模块相互连接，测量模块和定值模块分别与控制模块、通讯模块和显示模块相连；显示模块分别与控制模块和通讯模块相连，控制模块和通讯模块相互连接。
[0023]测量模块与高压断路器的触头、母线以及柜内环境温湿度待测端相连。测量模块根据定值系统参数、电能参数、校准参数、配置参数等将采样的原始数据转换为实际的电参数；本实用新型增加了触头测温功能，能及时、准确的测出电力系统设备内各个关键点的温度进而排除系统的故障。在测量模块中设了触头测温无线发射模块，触头测温无线发射模块上连接有供电装置，所述供电装置为线圈感应取电，或为电池取电。触头测温功能能够实时监测动触头与静触头之间的触点、柜内母线、电缆接头的故障趋势，提供故障部位和检修指导。[0024]控制模块设有输入输出开关量。控制模块根据测量参数和定值参数作出相应的开关量输出或者模拟量输出，并向显示和通讯模块提供越限、开关量、模拟量的状态；控制模块采用Zigbee芯片无线接收测量模块触头测温无线发射模块发射的温度值，避免了有线连接的布线困难，有效提高了系统的绝缘隔离性。
[0025]定值模块可以通过显示模块和通讯模块修改；定值模块连接有非易失存储器，定值存储采用双份存储，并设置校验位。双份存储可以保证写入过程中被打断后始终有一份数据是正确的，校验可用于判断存储数据是否完整。
[0026]显示模块与人机交互平台相连。显示模块除了显示和修改参数外，还可以显示通讯状态。
[0027]通讯模块设有RS-485或者TTL通讯接口，通讯模块除了显示和修改参数外，还具有遥控功能，远程控制开关量动作。
[0028]本实用新型采用标准RS485接口或者TTL通讯接口，采用Modbus-RTU协议。可带模拟量输出、继电器报警输出、开关量输入、开关量输出。根据不同要求，通过仪表面板按键，对变比、报警、通讯等参数进行设置和控制。
[0029]本实用新型是针对低压电力监控而研制的集遥测、遥信、遥控于一体的多功能三相数字式智能测控仪表。
[0030]该仪表具有全电气测量，电能质量，最值，定值越限，掉电不丢失，事件记录，复费率，波形捕捉，参数校准，通讯，DIDO，AIAO和触头测温等功能。
[0031]其中:
[0032]全电气测量，包括电压、电流、频率、有功、无功、视在、功率因数、电能。三相电接线方式分星型和角型两种方式，角型接线把B相作为工作地，测量线电压、线电流、总有功、总无功、总视在、总功率因数；无功算法分为真无功算法和广义无功算法，广义无功算法适用于谐波偏大的用电场合，视在等于电压和电流的乘积；电能计量可细分正反向有功电能，四象限无功电能测量。
[0033]电能质量，主要指电压电流矢量分析，不平衡和谐波分析，电能质量的计算基于傅氏算法。傅氏算法计算出的基波幅值和相角即为矢量；三相的负序分量与正序分量之比即为不平衡度；谐波分量与基波之比为谐波含有率，总谐波分量与基波之比为谐波总畸变。
[0034]最值，用于记录电参数的最大值和最小值及其发生时间。
[0035]定值越限，用于监控电参数是否超出正常范围，异常则进行报警。
[0036]掉电不丢失，主要利用EEPROM和NVRAM存储定值、事件、波形，定值的存储要保存双份并设置校验码。
[0037]事件记录，按照事件发生顺序记录，包括时间、事件、主要参数。
[0038]复费率，电能计量将一天划分为多个时段，分别计量电能和需量，一般分为尖峰平谷总。
[0039]波形捕捉，可将采集到的原始数据进行记录，以便在事故发生后分析事故发生的原因。
[0040]参数校准，主要用于纠正电路中元器件参数的异同。
[0041]通讯，是将系统参数按照一定的规约传送给上位机，采用标准RS485接口，使用标准的M0DBUS_RTU规约，也可使用DLT645-2007规约。[0042]DIDO是指输入输出开关信号量。
[0043]AIAO是指输入输出模拟信号量。
[0044]触头测温功能，能够实时监测动触头与静触头之间的触点、柜内母线、电缆接头的故障趋势，提供故障部位和检修指导。
[0045]尽管上面结合附图对本实用新型进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述【具体实施方式】，上述【具体实施方式】仅仅是示意性的，本领域的技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型的宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种三相数字式多功能仪表，其特征在于:包括测量模块、定值模块、控制模块、通讯模块和显示模块； 所述测量模块与定值模块相互连接，测量模块和定值模块分别与控制模块、通讯模块和显示模块相连；所述显示模块分别与控制模块和通讯模块相连，控制模块和通讯模块相互连接。
2.根据权利要求1所述的三相数字式多功能仪表，其特征在于:所述测量模块与高压断路器的触头、母线以及柜内环境温湿度待测端相连。
3.根据权利要求2所述的三相数字式多功能仪表，其特征在于:所述测量模块设有触头测温无线发射模块，触头测温无线发射模块上连接有供电装置，所述供电装置设有感应线圈或电池。
4.根据权利要求3所述的三相数字式多功能仪表，其特征在于:所述控制模块采用Zigbee芯片，Zigbee芯片与测量模块触头测温无线发射模块相连。
5.根据权利要求1所述的三相数字式多功能仪表，其特征在于:所述控制模块设有输入输出开关量。
6.根据权利要求1所述的三相数字式多功能仪表，其特征在于:所述定值模块连接有非易失存储器，定值存储采用双份存储，并设置校验位。
7.根据权利要求1所述的三相数字式多功能仪表，其特征在于:所述显示模块与人机交互平台相连。
8.根据权利要求1所述的三相数字式多功能仪表，其特征在于:所述通讯模块设有RS-485或者TTL通讯接口。
【文档编号】G01R15/12GK203688618SQ201320842903
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2013年12月19日 优先权日:2013年12月19日
【发明者】邢疆玲 申请人:西安众恒科技有限公司