一种基于多通道的无线电力运行参数采集装置的制作方法

本实用新型一种基于多通道的无线电力运行参数采集装置涉及电网线路的采集检测系统及其工作方法，能够广泛用于低压线路的信号采集及检测。

背景技术：

伴随着基础设施的高速发展，尤其是房地产的大规模开发，国民经济对电力的需求越来越高，对电网的调控也提出了越来越高的要求，很多时候电网一旦出现故障不能及时排除，会触发连锁反应带来巨大的经济损失，但现有的监控设备通常为大型的枢纽式监控设备，通过接入高压电网，对骨干线路进行监控，这类设备的采购运行成本均较高，且通常用于高压线路的检测，对低压的线路网往往心有余而力不足，精细化程度不够，对小区、工业园等具体用电的场所监测往往存在盲点，不能够深入重点区域进行精细化检测，所以有必要设计出一种检测设备来实时监控低压电网的运行状况，满足实际的使用需求。

技术实现要素：

本实用新型针对上述不足之处提供了一种基于多通道的无线电力运行参数采集装置，通过对三相线路中的电压、电流等运行数据采集，系统分析线路的状况，并在发生异常情况时能够自动报警，具有优良的使用推广价值。

一种基于多通道的无线电力运行参数采集装置由电量采集装置、通讯电源装置组成；电量采集装置通过通信总线与通讯电源装置连接；

所述的电量采集装置具有壳体一；壳体一表面设置有通信总线接口、手动编码开关；在壳体一内设置有电流信号采集接口、温度信号采集接口、可编程增益放大器(PGA)、数字信号转换器(二阶sigma-deltaADC)、精密基准源、滤波模块、计量模块、精密时钟和通讯模块；

通信总线能够为电量采集装置供电并进行数据传输；

在接入三相电路中，设置有电流信号采集接口；电流信号采集接口通过数据线连接到可编程增益放大器(PGA)、数字信号转换器(二阶sigma-deltaADC)和滤波模块，所有的滤波模块均通过各自的数据线连接到计量模块上；同时，由通讯电源装置经通信总线接口提供的电压采样信号通过数据线连接到可编程增益放大器(PGA)、数字信号转换器(二阶sigma-deltaADC)和滤波模块，所有的滤波模块均通过各自的数据线连接到计量模块上；计量模块对采集到的电流信号、电压信号进行计算处理，计量模块通过数据线连接到通讯模块上，并将处理好的电量数据传输到通讯模块上，通讯模块通过通信总线连接到通讯电源装置上；通信总线的一端与通讯电源装置接口连接，通信总线的另一端对应的接到电量采集装置上，通讯电源装置的处理单元接收电量采集装置计算处理后的电量数据；

所述的数字信号转换器(二阶sigma-deltaADC)还通过数据线单独连接到精密基准源上，通过精密基准源用于准确测量输入的电压或电流，所述的计量模块还连接有精密时钟，用于提供精准的采样周期，确保电量计算准确。

通讯模块还通过数据线与手动编码开关连接，手动编码开关通过两组开关分别设置为0或1的状态，能够根据需要编成4个不同的编码。

所述的精密基准源为漂移低于10ppm的精密带隙电压基准源。

所述的精密时钟为漂移低于20ppm的精密时钟。

所述的电量采集装置上还设置有温度信号采集接口，温度采集接口通过数据线连接到可编程增益放大器(PGA)，可编程增益放大器(PGA)与数字信号转换器(sigma-deltaADC)连接，数字信号转换器(sigma-deltaADC)与计量模块连接。

所述的温度信号采集接口上能够外接热敏电阻Rr，

所述的壳体一上还设置有多个指示灯，每个指示灯分别与计量模块连接用以显示各种设备的工作状态。

所述的壳体一表面还设置有提手。

所述的电量采集装置设置有两组电流信号采集接口、两组温度信号采集接口，能够同时采集并计算出两组三相线路的工作参数。

所述的壳体一上还设置有滑轨，滑轨能够在配电柜内安装的轨道上滑动安装。

通讯电源装置具有壳体二，在壳体二上设置有通信总线接口、RS485通讯端口、无线2.4G数据接收天线、无线433M数据发送天线、有线网接口、主电压采集接口、备份电压采集接口和手动编码开关；

在壳体二内设置有信号放大/滤波模块、电压检测模块、差分/缓冲电路、整流电路、宽范围AC/DC电源模块、处理单元、2.4G无线通信模块、433M远距离通信模块、RS485通信模块、以太网接入模块；

在通讯电源装置中，无线2.4G数据接收天线与2.4G无线通信模块连接；无线433M数据发送天线与433M远距离通信模块连接；RS485通讯端口与RS485通信模块连接；

2.4G无线通信模块、433M远距离通信模块、RS485通信模块、以太网接入模块分别与处理器连接；

在接入三相电路中分别有3个主电压采集接口UA、UB、UC；3个备份电压采集接口Ua、Ub、Uc，每个主电压采集接口或备份电压采集接口分别依次连接有对应的信号放大/滤波模块，通过信号放大/滤波模块再连接到电压检测模块，切换选择后的三相电压信号经差分/缓冲电路后送至通信总线接口，通过通信总线提供给电量采集装置计算使用；同时，主电压或备份电压采集后分别进行三相整流送至宽范围AC/DC电源模块；处理单元同时接收电量采集装置和贴片式电压采集装置传送过来的电量数据，分时计算和筛选，再通过有线网或无线数据发送天线发送到通讯管理机上。

所述的处理单元为Cortex系列CPU。

所述的RS485通信模块能够接收带有RS485通信接口的设备运行数据。

所述的433M通信模块能够无线远距离的将数据传送至通信管理机。

所述的壳体二上还设置有多个指示灯，每个指示灯分别与计量模块连接用以显示各种设备的工作状态。

所述的壳体二表面还设置有提手。

所述的通讯电源装置上的手动编码开关有多组，每组开关分别设置为0或1的状态，手动编码开关为10组时，第1-5组编码开关表示通讯电源装置编号，第6-7组为备用编码开关，第8-10组为频道选取编码开关，能够根据需要编成多个不同的编码。

单个通讯电源装置上的通信总线能够连接的电量采集装置数量为1-4个。

工作原理

一.将电量采集装置、通讯电源装置按照需要分别接入对应的线路：

(1)将通讯电源装置接入到需要监测的380V三相线路上；

(2)将电量采集装置通过通信总线与通讯电源装置相连；

二.电量采集装置、通讯电源装置分别采集对应的信号：

(1)电量采集装置采集线路的电流信号以及线路的温度信号；

(2)通讯电源装置采集线路的电压信号；

三、电量采集装置、通讯电源装置分别对采集到的信号进行放大：

(1)通讯电源装置采集线路的电压信号通过可编程增益放大器(PGA)进行放大；

(2)电量采集装置采集线路的电流信号以及线路的温度信号通过可编程增益放大器(PGA)进行放大；

四、电量采集装置、通讯电源装置分别对放大的信号进行滤波处理：

(1)通讯电源装置采集线路的电压信号进行滤波，高通滤波，滤除直流漂移；低通滤波，滤除高频干扰。

(2)电量采集装置采集线路的电流信号以及线路的温度信号进行滤波。

五.通讯电源装置采集三相电压的同时，还为电量采集装置提供数据网关和计算支持，通讯电源装置先将采样电压和工作电压分别通过通信总线发送给所连接的电量采集装置；电量采集装置通过采集到的电流、电压信号通过全数字域的增益计算，相位校正，将测量计算的有功、无功、电度、功率因数、频率、相角、视在功率、无功电能、畸变率等数据信号，通过通信总线传输给通讯电源装置。通讯电源装置同时接收电量采集装置传送过来的电量数据，分时计算并保存至相应存储器，再通过有线网或无线数据发送天线发送到通讯管理机上。

六.通过本实用新型一种基于多通道的无线电力运行参数采集装置能够远距离实时监测相关线路的运行状况，如果线路状况异常，能够自动显示并报警提示，并能够快速找出故障线路并进行处理。

本实用新型构思巧妙，使用简单，能够有效的对小区或工厂内的三相电网以及交流电路进行实时有效的检测，具有安全性好、布设方便的优点，具有良好的使用推广价值。

附图说明

以下将结合附图对本实用新型作进一步说明：

图1是本实用新型一种基于多通道的无线电力运行参数采集装置的结构示意图。

图2是本实用新型一种基于多通道的无线电力运行参数采集装置中的电量采集装置的结构示意图。

图3是本实用新型一种基于多通道的无线电力运行参数采集装置中的电量采集装置的流程结构示意图。

图4是本实用新型一种基于多通道的无线电力运行参数采集装置中的通讯电源装置的结构示意图。

图5是本实用新型一种基于多通道的无线电力运行参数采集装置中的通讯电源装置的流程示意图。

具体实施方式

参照附图1-5，一种基于多通道的无线电力运行参数采集装置由电量采集装置、通讯电源装置组成；电量采集装置通过通信总线与通讯电源装置连接；

所述的电量采集装置具有壳体一1；壳体一1表面设置有通信总线接口2、手动编码开关3；在壳体一1内设置有电流信号采集接口、温度信号采集接口、可编程增益放大器(PGA)、数字信号转换器(二阶sigma-deltaADC)、精密基准源、滤波模块、计量模块、精密时钟和通讯模块；

通信总线能够为电量采集装置供电并进行数据传输；

在接入三相电路中，设置有电流信号采集接口6；电流信号采集接口6通过数据线连接到可编程增益放大器(PGA)、数字信号转换器(二阶sigma-deltaADC)和滤波模块，所有的滤波模块均通过各自的数据线连接到计量模块上；同时，由通讯电源装置经通信总线接口2提供的电压采样信号通过数据线连接到可编程增益放大器(PGA)、数字信号转换器(二阶sigma-deltaADC)和滤波模块，所有的滤波模块均通过各自的数据线连接到计量模块上；计量模块对采集到的电流信号、电压信号进行计算处理，计量模块通过数据线连接到通讯模块上，并将处理好的电量数据传输到通讯模块上，通讯模块通过通信总线连接到通讯电源装置上；通信总线的一端与通讯电源装置接口连接，通信总线的另一端对应的接到电量采集装置上，通讯电源装置的处理单元接收电量采集装置计算处理后的电量数据；

所述的数字信号转换器(二阶sigma-deltaADC)还通过数据线单独连接到精密基准源上，通过精密基准源用于准确测量输入的电压或电流，所述的计量模块还连接有精密时钟，用于提供精准的采样周期，确保电量计算准确。

通讯模块还通过数据线与手动编码开关连接，手动编码开关通过两组开关分别设置为0或1的状态，能够根据需要编成4个不同的编码。

所述的精密基准源为漂移低于10ppm的精密带隙电压基准源。

所述的精密时钟为漂移低于20ppm的精密时钟。

所述的电量采集装置上还设置有温度信号采集接口，温度采集接口通过数据线连接到可编程增益放大器(PGA)，可编程增益放大器(PGA)与数字信号转换器(sigma-deltaADC)连接，数字信号转换器(sigma-deltaADC)与计量模块连接。

所述的温度信号采集接口上能够外接热敏电阻Rr，

所述的壳体一1上还设置有多个指示灯4，每个指示灯4分别与计量模块连接用以显示各种设备的工作状态。

所述的壳体一1表面还设置有提手5。

所述的电量采集装置设置有两组电流信号采集接口6、两组温度信号采集接口7，能够同时采集并计算出两组三相线路的工作参数。

所述的壳体一1上还设置有滑轨，滑轨能够在配电柜内安装的轨道上滑动安装。

通讯电源装置具有壳体二8，在壳体二8上设置有通信总线接口9、RS485通讯端口10、无线2.4G数据接收天线11、无线433M数据发送天线12、有线网接口13、主电压采集接口14、备份电压采集接口15和手动编码开关16；

在壳体二8内设置有信号放大/滤波模块、电压检测模块、差分/缓冲电路、整流电路、宽范围AC/DC电源模块、处理单元、2.4G无线通信模块、433M远距离通信模块、RS485通信模块、以太网接入模块；

在通讯电源装置中，无线2.4G数据接收天线11与2.4G无线通信模块连接；无线433M数据发送天线12与433M远距离通信模块连接；RS485通讯端口10与RS485通信模块连接；

2.4G无线通信模块、433M远距离通信模块、RS485通信模块、以太网接入模块分别与处理器连接；

在接入三相电路中分别有3个主电压采集接口UA、UB、UC；3个备份电压采集接口Ua、Ub、Uc，每个主电压采集接口或备份电压采集接口分别依次连接有对应的信号放大/滤波模块，通过信号放大/滤波模块再连接到电压检测模块，切换选择后的三相电压信号经差分/缓冲电路后送至通信总线接口，通过通信总线提供给电量采集装置计算使用；同时，主电压或备份电压采集后分别进行三相整流送至宽范围AC/DC电源模块；处理单元同时接收电量采集装置和贴片式电压采集装置传送过来的电量数据，分时计算和筛选，再通过有线网或无线数据发送天线发送到通讯管理机上。

所述的处理单元为Cortex系列CPU。

所述的RS485通信模块能够接收带有RS485通信接口10的设备运行数据。

所述的433M通信模块能够无线远距离的将数据传送至通信管理机。

所述的壳体二8上还设置有多个指示灯17，每个指示灯17分别与计量模块连接用以显示各种设备的工作状态。

所述的壳体二8表面还设置有提手18。

所述的通讯电源装置上的手动编码开关16有多组，每组开关分别设置为0或1的状态，手动编码开关为10组时，第1-5组编码开关表示通讯电源装置编号，第6-7组为备用编码开关，第8-10组为频道选取编码开关，能够根据需要编成多个不同的编码。

单个通讯电源装置上的通信总线能够连接的电量采集装置数量为1-4个。

工作原理

一.将电量采集装置、通讯电源装置按照需要分别接入对应的线路：

(1)将通讯电源装置接入到需要监测的380V三相线路上；

(2)将电量采集装置通过通信总线与通讯电源装置相连。

二.电量采集装置、通讯电源装置分别采集对应的信号：

(1)电量采集装置采集线路的电流信号以及线路的温度信号；

(2)通讯电源装置采集线路的电压信号。

三、电量采集装置、通讯电源装置分别对采集到的信号进行放大：

(1)通讯电源装置采集线路的电压信号通过可编程增益放大器(PGA)进行放大；

(2)电量采集装置采集线路的电流信号以及线路的温度信号通过可编程增益放大器(PGA)进行放大。

四、电量采集装置、通讯电源装置分别对放大的信号进行滤波处理：

(1)通讯电源装置采集线路的电压信号进行滤波，高通滤波，滤除直流漂移；低通滤波，滤除高频干扰。

(2)电量采集装置采集线路的电流信号以及线路的温度信号进行滤波。

五.通讯电源装置采集三相电压的同时，还为电量采集装置提供数据网关和计算支持，通讯电源装置先将采样电压和工作电压分别通过通信总线发送给所连接的电量采集装置；电量采集装置通过采集到的电流、电压信号通过全数字域的增益计算，相位校正，将测量计算的有功、无功、电度、功率因数、频率、相角、视在功率、无功电能、畸变率等数据信号，通过通信总线传输给通讯电源装置。通讯电源装置同时接收电量采集装置传送过来的电量数据，分时计算并保存至相应存储器，再通过有线网或无线数据发送天线发送到通讯管理机上。

六.通过本实用新型一种基于多通道的无线电力运行参数采集装置能够远距离实时监测相关线路的运行状况，如果线路状况异常，能够自动显示并报警提示，并能够快速找出故障线路并进行处理。