一種用電負(fù)荷監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種用電負(fù)荷監(jiān)測系統(tǒng)，包括：電流監(jiān)測模塊、無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊、多功能電表、負(fù)控管理終端和遠(yuǎn)程系統(tǒng)主站，多功能電表與負(fù)控管理終端相連；用于采集電力變壓器高壓側(cè)用電信息的電流監(jiān)測模塊將高壓側(cè)用電信息上傳給無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊；用于采集電力變壓器低壓側(cè)用電信息的多功能電表將低壓側(cè)用電信息上傳給負(fù)控管理終端；無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊和負(fù)控管理終端通過無線電力專網(wǎng)TD-LTE230M將用電信息上傳至遠(yuǎn)程系統(tǒng)主站。根據(jù)本實(shí)用新型提供的用電負(fù)荷監(jiān)測系統(tǒng)，可以解決采用GPRS公網(wǎng)傳輸電力信息時(shí)存在電力信息易被竊取的問題。
【專利說明】—種用電負(fù)荷監(jiān)測系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電力設(shè)備領(lǐng)域，特別涉及一種用電負(fù)荷監(jiān)測系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著經(jīng)濟(jì)的高速增長和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，我國的竊電現(xiàn)象呈現(xiàn)出高發(fā)和上升勢態(tài)，竊電問題比以往更為嚴(yán)重；主要表現(xiàn)為竊電手段高科技化、竊電過程隱蔽化、竊電數(shù)量大額化。以往傳統(tǒng)的用電方法，例如人工排查、傳統(tǒng)的用電管理終端、高供高計(jì)等仍然存在很大不足。對(duì)此，一些電力設(shè)備制造商開發(fā)出各種用電裝置和系統(tǒng)；供電企業(yè)也建立了包含系統(tǒng)主站、傳輸信道、采集設(shè)備以及智能電表在內(nèi)的用電信息采集系統(tǒng)。在現(xiàn)有的用電系統(tǒng)架構(gòu)中，從現(xiàn)場采集的用電數(shù)據(jù)通常是通過點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的無線通信方式進(jìn)行傳輸，最終傳送給后臺(tái)主站。例如，通過在變壓器的一次側(cè)安裝數(shù)據(jù)采集裝置來測量用電信息，然后通過無線通訊方式將采集裝置采集的數(shù)據(jù)傳送給數(shù)據(jù)接收器。
[0003]雖然這種防竊電系統(tǒng)運(yùn)行方式能夠?qū)崿F(xiàn)應(yīng)有的功能，但是負(fù)控終端與主站的數(shù)據(jù)傳輸主要采用無線公網(wǎng)GPRS的方式進(jìn)行，其具有明顯的缺點(diǎn)和不足。主要表現(xiàn)在:
[0004]( I)系統(tǒng)可靠性方面:
[0005]由于移動(dòng)公司對(duì)其GPRS網(wǎng)的設(shè)計(jì)依據(jù)是采用不飽和運(yùn)行設(shè)計(jì)，移動(dòng)公司采取將15分鐘未發(fā)生數(shù)據(jù)通信的在線手機(jī)脫離GPRS網(wǎng)的技術(shù)手段，以便其充分利用信道。為此GPRS終端必須始終檢測自身是否在線，一旦離線終端必須立即重新上線，上線后必須立即將自身新的IP地址上報(bào)主站，否則就有可能錯(cuò)過主站此時(shí)下發(fā)的停、送電指令。由于上述原因，如果某一時(shí)段GPRS用戶在線率很高，終端就有可能在此時(shí)段無法登錄GPRS網(wǎng)，從而錯(cuò)失主站此時(shí)下發(fā)的停、送電指令。因此利用GPRS無線公網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃允芟抻诮K端的在線率。
[0006](2)運(yùn)行費(fèi)用相對(duì)較高:
[0007]GPRS按流量計(jì)費(fèi)，每臺(tái)終端每月最低需5M，按終端計(jì)費(fèi)為20?100元。GPRS信道終端設(shè)備長期掛在網(wǎng)上，只要不發(fā)生數(shù)據(jù)通信就不會(huì)發(fā)生費(fèi)用。但終端設(shè)備必須隨時(shí)監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)狀況，一旦發(fā)現(xiàn)掉網(wǎng)現(xiàn)象需要馬上重新連接上網(wǎng)并同時(shí)將自己新的IP地址上報(bào)主站，從而增加了數(shù)據(jù)流量，而此部分流量費(fèi)用也需由用戶支付。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，電力企業(yè)每年需向中國移動(dòng)公司繳納幾億元的通訊費(fèi)用。
[0008](3)主控權(quán):
[0009]與GSM網(wǎng)一樣，由于利用移動(dòng)公司的無線網(wǎng)絡(luò),如GPRS網(wǎng)絡(luò)(例如基站等)出現(xiàn)故障，由于無法對(duì)其進(jìn)行維護(hù)只能等待移動(dòng)公司恢復(fù)，因此失去了對(duì)系統(tǒng)通信的主控權(quán)。
[0010](4)信息安全性:
[0011]由于GPRS網(wǎng)絡(luò)屬于無線公網(wǎng)，對(duì)用戶具有很大程度的開放性，在具有開放性的同時(shí)，也給不法分子竊取公網(wǎng)信息的機(jī)會(huì)，因此，對(duì)于用電系統(tǒng)使用無線公網(wǎng)傳輸用電信息極不安全。實(shí)用新型內(nèi)容
[0012]本實(shí)用新型的目的是公開一種用電負(fù)荷監(jiān)測系統(tǒng)，以解決采用GPRS公網(wǎng)傳輸電力信息時(shí)存在電力信息易被竊取的問題。
[0013]本實(shí)用新型提供的一種用電負(fù)荷監(jiān)測系統(tǒng)，包括:電流監(jiān)測模塊、無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊、多功能電表、負(fù)控管理終端和遠(yuǎn)程系統(tǒng)主站，多功能電表與負(fù)控管理終端相連；用于采集電力變壓器高壓側(cè)用電信息的電流監(jiān)測模塊將高壓側(cè)用電信息上傳給無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊；用于采集電力變壓器低壓側(cè)用電信息的多功能電表將低壓側(cè)用電信息上傳給負(fù)控管理終端；無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊和負(fù)控管理終端通過無線電力專網(wǎng)TD-LTE230M將用電信息上傳至遠(yuǎn)程系統(tǒng)主站。
[0014]優(yōu)選的，用電負(fù)荷監(jiān)測系統(tǒng)還包括:便攜式系統(tǒng)主站；無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊和負(fù)控管理終端還通過無線電力專網(wǎng)TD-LTE230M將用電信息上傳至便攜式系統(tǒng)主站。
[0015]優(yōu)選的，電流監(jiān)測模塊包括:電流傳感單元、信號(hào)處理及A/D轉(zhuǎn)換單元、第一中央處理單元、第一時(shí)鐘鐵電存儲(chǔ)單元、第一看門狗及掉電保護(hù)單元和第一射頻通信單元；第一中央處理單元與信號(hào)處理及A/D轉(zhuǎn)換單元、第一時(shí)鐘鐵電存儲(chǔ)單元、第一看門狗及掉電保護(hù)單元、第一射頻通信單元相連；電流傳感單元與信號(hào)處理及A/D轉(zhuǎn)換單元相連，電流傳感單元獲取高壓側(cè)用電信息并將高壓側(cè)用電信息發(fā)送給信號(hào)處理及A/D轉(zhuǎn)換單元。
[0016]優(yōu)選的，無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊包括:第一 485通信單元，第一 485通信單元與負(fù)控管理終端相連；第一 485通信單元將高壓側(cè)用電信息發(fā)送給負(fù)控管理終端；負(fù)控管理終端還通過無線電力專網(wǎng)TD-LTE230M將高壓側(cè)用電信息上傳至遠(yuǎn)程系統(tǒng)主站。
[0017]優(yōu)選的，無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊還包括:第二射頻通信單元、第二中央處理單元、第一230M無線電力專網(wǎng)傳輸單元、第二看門狗及掉電保護(hù)單元、第二時(shí)鐘鐵電存儲(chǔ)單元和片外存儲(chǔ)器單元；第二中央處理單元與第二射頻通信單元、第一 230M無線電力專網(wǎng)傳輸單元、第二看門狗及掉電保護(hù)單元、第二時(shí)鐘鐵電存儲(chǔ)單元、片外存儲(chǔ)器單元相連。
[0018]優(yōu)選的，無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊還包括:磁場檢測單元；磁場檢測單元與第二中央處理單元相連。
[0019]優(yōu)選的，負(fù)控管理終端包括:第二 485通信單元、專用計(jì)量采樣單元、第三中央處理單元、存儲(chǔ)單元、第二 230M無線電力專網(wǎng)傳輸單元、顯示單元和紅外通信單元；第三中央處理單元與第二 485通信單元、專用計(jì)量采樣單元、存儲(chǔ)單元、第二 230M無線電力專網(wǎng)傳輸單元、顯示單元、紅外通信單元相連；第二 485通信單元與多功能電表相連。
[0020]優(yōu)選的，當(dāng)無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊包括第一 485通信單元時(shí)，第二 485通信單元還與第一 485通信單元相連。
[0021]優(yōu)選的，電流監(jiān)測模塊通過無線微功耗信道將高壓側(cè)用電信息上傳給無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊；多功能電表通過RS485通信信道將低壓側(cè)用電信息上傳給負(fù)控管理終端。
[0022]本實(shí)用新型的提供的一種用電負(fù)荷監(jiān)測系統(tǒng)，通過無線電力專網(wǎng)TD-LTE230M將高壓側(cè)用電信息和低壓側(cè)用電信息上傳至系統(tǒng)主站，根據(jù)分析兩組數(shù)據(jù)的重合度可以確定是否存在竊電嫌疑。利用TD-LTE230M無線通信技術(shù)保證遠(yuǎn)程通信數(shù)據(jù)的安全性、可靠性及實(shí)時(shí)性，同時(shí)可以降低電力企業(yè)的成本。通過便攜式系統(tǒng)主站接收用電信息,可以更加方便地對(duì)用戶用電信息進(jìn)行管理?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0023]圖1是本實(shí)用新型中第一種用電負(fù)荷監(jiān)測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；
[0024]圖2是本實(shí)用新型中第二種用電負(fù)荷監(jiān)測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；
[0025]圖3是本實(shí)用新型中電流監(jiān)測模塊的結(jié)構(gòu)圖；
[0026]圖4是本實(shí)用新型中信號(hào)處理及A/D采樣單元的原理圖；
[0027]圖5是本實(shí)用新型中第一中央處理單元的原理圖；
[0028]圖6是本實(shí)用新型中第一時(shí)鐘鐵電存儲(chǔ)單元的原理圖；
[0029]圖7是本實(shí)用新型中第一看門狗及掉電保護(hù)單元的原理圖；
[0030]圖8是本實(shí)用新型中第一射頻通信單元的原理圖；
[0031]圖9是本實(shí)用新型中電源電池控制模塊的原理圖；
[0032]圖10是本實(shí)用新型中無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊的結(jié)構(gòu)圖；
[0033]圖11是本實(shí)用新型中第一 230M無線電力專網(wǎng)傳輸單元的原理圖；
[0034]圖12是本實(shí)用新型中負(fù)控管理終端的結(jié)構(gòu)圖。
[0035]結(jié)合附圖在其上標(biāo)記以下附圖標(biāo)記:
[0036]101-電流監(jiān)測模塊、102-無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊、103-多功能電表、104-負(fù)控管理終端、105-遠(yuǎn)程系統(tǒng)主站、106-便攜式系統(tǒng)主站、107-電源電池控制模塊；
[0037]1011-電流傳感單元、1012-信號(hào)處理及A/D轉(zhuǎn)換單元、1013-第一中央處理單元、1014-第一時(shí)鐘鐵電存儲(chǔ)單元、1015-第一看門狗及掉電保護(hù)單元、1016-第一射頻通信單元、1017-第一磁場檢測單元；
[0038]1021-第二射頻通信單元、1022-第一 485通信單元、1023-第二中央處理單元、1024-第一 230M無線電力專網(wǎng)傳輸單元、1025-第二看門狗及掉電保護(hù)單元、1026-第二時(shí)鐘鐵電存儲(chǔ)單元、1027-片外存儲(chǔ)器單元、1028-第二磁場檢測單元；
[0039]1041-第二 485通信單元、1042-專用計(jì)量采樣單元、1043-第三中央處理單元、1044-存儲(chǔ)單元、1045-第二 230M無線電力專網(wǎng)傳輸單元、1046-顯示單元、1047-紅外通信單元。
【具體實(shí)施方式】
[0040]下面結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型的幾個(gè)【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)描述，但應(yīng)當(dāng)理解本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不受【具體實(shí)施方式】的限制。
[0041]TD-LTE230M是受到國家無線電管理委員會(huì)批準(zhǔn)并保護(hù)專供電力管理系統(tǒng)使用的一個(gè)無線電力專網(wǎng)頻段，該頻段一共有十五對(duì)雙工頻點(diǎn)和十個(gè)單工頻點(diǎn)，是最早運(yùn)用于用電信息采集的通信組網(wǎng)方式。主要適用于大、中型專變用戶終端的用電信息采集的上報(bào)。由于其使用權(quán)全部歸屬電力企業(yè)，因此具有極好的獨(dú)占式通訊資源。而且TD-LTE230M無線電力專網(wǎng)運(yùn)行費(fèi)用主要是無線電管理委員會(huì)收取的頻道占用費(fèi)，因此經(jīng)濟(jì)成本不高。
[0042]如圖1所示，本實(shí)用新型提供的一種用電負(fù)荷監(jiān)測系統(tǒng)，包括:電流監(jiān)測模塊101、無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊102、多功能電表103、負(fù)控管理終端104和遠(yuǎn)程系統(tǒng)主站105，其中:
[0043]用于采集電力變壓器高壓側(cè)用電信息的電流監(jiān)測模塊101，通過無線微功耗信道將高壓側(cè)用電信息上傳給無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊102 ；
[0044]用于采集電力變壓器低壓側(cè)用電信息的多功能電表103，通過RS485通信信道將低壓側(cè)用電信息上傳給負(fù)控管理終端104 ；
[0045]無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊102和負(fù)控管理終端104通過無線電力專網(wǎng)TD-LTE230M將用電信息上傳至遠(yuǎn)程系統(tǒng)主站105。
[0046]本實(shí)用新型實(shí)施例中，電流監(jiān)測模塊101具體可以通過電流互感器實(shí)現(xiàn)。電流監(jiān)測模塊101裝設(shè)在電力變壓器的高壓側(cè)，測量電力變壓器高壓側(cè)A、B、C三相的電流，并通過無線微功耗信道將用電信息上傳給無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊102 ;無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊102通過內(nèi)部的一系列處理，通過無線電力專網(wǎng)TD-LTE230M將接收到的高壓側(cè)用電信息上傳至遠(yuǎn)程系統(tǒng)主站105 ;同時(shí)，多功能電表103也把所采集到的電力變壓器低壓側(cè)的用電信息通過RS485通信信道上傳給負(fù)控管理終端104，然后負(fù)控管理終端104通過無線電力專網(wǎng)TD-LTE230M將低壓側(cè)用電信息上傳至遠(yuǎn)程系統(tǒng)主站105 ;遠(yuǎn)程系統(tǒng)主站105內(nèi)部集成用電分析模塊，用電分析模塊對(duì)比上述高壓側(cè)用電信息和低壓側(cè)用電信息，通過對(duì)比兩組數(shù)據(jù)的重合程度判斷是否存在竊電嫌疑。倘若數(shù)據(jù)重合程度較好，說明該用戶用電良好，沒有竊電嫌疑，反之，說明該用戶有竊電嫌疑。
[0047]無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊102在上傳高壓側(cè)用電信息時(shí)，也可以將接收到的高壓側(cè)用電信息發(fā)送至負(fù)控管理終端104，由負(fù)控管理終端104統(tǒng)一通過無線電力專網(wǎng)TD-LTE230M將高壓側(cè)用電信息和低壓側(cè)用電信息上傳至遠(yuǎn)程系統(tǒng)主站105。
[0048]本實(shí)施例中，負(fù)控管理終端104主要用于采集現(xiàn)場用電信息，具體包括對(duì)無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊102的數(shù)據(jù)采集、多功能電表103的數(shù)據(jù)采集等；采集的數(shù)據(jù)可以包括三相電流、三相電壓、有功功率、無功功率、狀態(tài)量、脈沖量等。負(fù)控管理終端104通過安全、穩(wěn)定以及可靠的TD-LTE230M數(shù)據(jù)通道，將采集的用電信息上傳至遠(yuǎn)程系統(tǒng)主站105并接收遠(yuǎn)程系統(tǒng)主站105下發(fā)的命令，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的控制功能。
[0049]遠(yuǎn)程系統(tǒng)主站105是一個(gè)實(shí)時(shí)和離線管理相結(jié)合的系統(tǒng),遠(yuǎn)程系統(tǒng)主站105將電網(wǎng)設(shè)備數(shù)據(jù)和用戶數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)、電網(wǎng)接線圖和地理信息圖、圖形與數(shù)據(jù)結(jié)合在一起，具有很高的安全性和集成性。遠(yuǎn)程系統(tǒng)主站105不僅具備數(shù)據(jù)采集(遙信、遙測)、報(bào)警、時(shí)間順序記錄、事故追憶、遠(yuǎn)方控制(遙控)、遠(yuǎn)方調(diào)節(jié)(遙調(diào))、計(jì)算、趨勢曲線、歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和制表打印、時(shí)間記錄等常規(guī) SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition,監(jiān)視控制與數(shù)據(jù)采集)功能，還具有配電網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行、控制、故障診斷、故障隔離、網(wǎng)絡(luò)重組等功能，支持無人值班變電站接口，實(shí)現(xiàn)饋線保護(hù)的遠(yuǎn)方投切、定值的遠(yuǎn)方設(shè)置和修改、線路的動(dòng)態(tài)著色、AM/FM/GIS等功能。遠(yuǎn)程系統(tǒng)主站105的技術(shù)已經(jīng)成熟，此處不做詳述。
[0050]優(yōu)選的，參見圖2所示，本實(shí)用新型提供的一種用電負(fù)荷監(jiān)測系統(tǒng)還包括:便攜式系統(tǒng)主站106。無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊102和負(fù)控管理終端104還用于通過無線電力專網(wǎng)TD-LTE230M將用電信息上傳至便攜式系統(tǒng)主站106，便攜式系統(tǒng)主站106與遠(yuǎn)程系統(tǒng)主站105功能相同。便攜式系統(tǒng)主站106具體可以為手機(jī)、平板電腦或PC等便攜式裝置。
[0051]下面通過實(shí)施例一詳細(xì)描述用電負(fù)荷監(jiān)測系統(tǒng)的各個(gè)組成部分。
[0052]實(shí)施例一
[0053]實(shí)施例一提供的一種用電負(fù)荷監(jiān)測系統(tǒng)，包括:電流監(jiān)測模塊101、無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊102、多功能電表103、負(fù)控管理終端104和遠(yuǎn)程系統(tǒng)主站105。
[0054]參見圖3所示，電流監(jiān)測模塊101由電源電池控制模塊107供電，電流監(jiān)測模塊101包括:電流傳感單元1011、信號(hào)處理及A/D轉(zhuǎn)換單元1012、第一中央處理單元1013、第一時(shí)鐘鐵電存儲(chǔ)單元1014、第一看門狗及掉電保護(hù)單元1015、第一射頻通信單元1016和第一磁場檢測單元1017。其中:
[0055]電流傳感單元1011為帶有磁芯的電流互感器，負(fù)責(zé)從中高壓電力線提取中高壓電力線的電流以及進(jìn)行電場抽能。具體的，電流互感器由鐵芯以及纏繞在鐵芯上的線圈組成，線圈用來進(jìn)行電流采樣以及電場抽能，其所采樣的感應(yīng)電流用于向信號(hào)處理及A/D轉(zhuǎn)換單元1012提供采樣電流，所抽取的能量用來給電流監(jiān)測模塊101供電。電流互感器的結(jié)構(gòu)為現(xiàn)有技術(shù)，此處不做詳述。
[0056]信號(hào)處理及A/D轉(zhuǎn)換單元1012主要用來處理由電流傳感單元1011提供的采樣電流信息，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后，把采樣電流信息轉(zhuǎn)換成第一中央處理單元1013可識(shí)別的數(shù)字信號(hào)。信號(hào)處理及A/D采樣單元1012的原理圖參見圖4所示。
[0057]第一中央處理單元1013用于數(shù)據(jù)處理。根據(jù)信號(hào)處理及A/D轉(zhuǎn)換單元1012發(fā)送的電流信息，第一中央處理單元1013計(jì)算瞬時(shí)功率，并控制第一射頻通信單元1016將計(jì)算出的瞬時(shí)功率以無線的形式發(fā)送出去；同時(shí)，第一中央處理單元1013還用于接收并處理第一磁場檢測單元1017發(fā)送的數(shù)據(jù)，以此判斷周圍磁場是否為干擾磁場，并做出相應(yīng)的一系列告警動(dòng)作。第一中央處理單元1013的原理圖如圖5所示。
[0058]第一時(shí)鐘鐵電存儲(chǔ)單元1014為第一中央處理單元1013提供精準(zhǔn)時(shí)鐘，保證收發(fā)對(duì)時(shí)的精準(zhǔn)性。實(shí)施例一中，第一時(shí)鐘鐵電存儲(chǔ)單元1014的時(shí)鐘功能由RX8025T芯片實(shí)現(xiàn)。RX8025T芯片是一款擁有I2C接口和溫度補(bǔ)償功能的新型實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片，內(nèi)部集成高穩(wěn)定度的32.768KHZ溫度補(bǔ)償晶體振蕩器，可用于各種需要高精度時(shí)鐘的場合。通過設(shè)置相應(yīng)補(bǔ)償?shù)目刂莆?，可以?shí)現(xiàn)不同間隔的溫度補(bǔ)償功能，從而大大提高了時(shí)鐘的精度。芯片可設(shè)置四種不同的時(shí)段進(jìn)行溫度補(bǔ)償，默認(rèn)設(shè)置是2S補(bǔ)償。該芯片采用C-MOS工藝生產(chǎn)，具有極低的功能消耗，可長期使用電池供電。RX8025T芯片支持I2C總線的高速模式(400K)，具有定時(shí)報(bào)警功能(可設(shè)定:天’日期，小時(shí)，分鐘)，寬范圍接口電壓:2.2V到5.5V，低電流功耗:0.8uA/3V(Typ.)，工作溫度:_45°C~85 °C，日計(jì)時(shí)誤差±ls/d。
[0059]同時(shí)，由于第一中央處理單元1013程序龐大，僅使用其內(nèi)部的存儲(chǔ)單元無法滿足龐大的程序存儲(chǔ)，因此需要使用外擴(kuò)的第一時(shí)鐘鐵電存儲(chǔ)單元1014來完成程序存儲(chǔ)。在實(shí)施例一中，第一時(shí)鐘鐵電存儲(chǔ)單元1014可采用64K位非易失性鐵電存儲(chǔ)器FM24CL64，但不限于此，可根據(jù)需求選擇其它芯片。第一時(shí)鐘鐵電存儲(chǔ)單元1014的原理圖如圖6所示。
[0060]第一看門狗及掉電保護(hù)單元1015用于確保電流監(jiān)測模塊101不會(huì)因?yàn)槌绦蚺茱w而死機(jī)，確保電流監(jiān)測模塊101能夠從由外部原因?qū)е碌漠惓Ｖ袕?fù)位，并確保在電壓降低到設(shè)定閾值時(shí)，能夠使系統(tǒng)復(fù)位。第一看門狗及掉電保護(hù)單元1015原理圖如圖7所示。
[0061]第一射頻通信單元1016用于將電力變壓器的高壓側(cè)用電信息上傳至無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊102，實(shí)現(xiàn)電流監(jiān)測模塊101與無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊102之間的通信，通信方式主要以射頻通信的方式進(jìn)行，通信頻率可以采用433MHz或915MHz。第一射頻通信單元1016的原理圖如圖8所示。
[0062]第一磁場檢測單元1017用于檢測電流監(jiān)測模塊101周圍的磁場強(qiáng)度。第一磁場檢測單元1017主要由模擬霍爾位置傳感器SS490和運(yùn)算放大器LM358組成。模擬霍爾位置傳感器SS490采用5V供電方式，當(dāng)周圍沒有磁場時(shí)，模擬霍爾位置傳感器SS490輸出2.5V電壓；當(dāng)周圍有磁場時(shí)，其輸出與所檢測的磁場強(qiáng)度成正比的電壓值。運(yùn)算放大器LM358的作用是驅(qū)動(dòng)模擬霍爾位置傳感器SS490。模擬霍爾位置傳感器SS490的輸出電壓通過運(yùn)算放大器LM358后輸入給第一中央處理單元1013的AD 口，第一中央處理單元1013通過檢測此電壓信號(hào)，并做相應(yīng)的處理；當(dāng)檢測到的磁場強(qiáng)度超出預(yù)設(shè)閾值時(shí)，隨即通過射頻的方式發(fā)出報(bào)警信息，提示某一高壓電力線的電流監(jiān)測模塊101周圍存在強(qiáng)磁場干擾。
[0063]電源電池控制模塊107主要以電流傳感單元1011中的電流互感器線圈電場抽能的方式為電流監(jiān)測模塊101供電。具體的，在電流互感器線圈的后端接有兩個(gè)LDO電源芯片，分別輸出5V、3.3V電壓?？紤]到電壓輸入輸出特性，LDO芯片可采用78L05和LM1117MPX-3.3。電源電池控制模塊107的原理圖如圖9所示。此處需要說明的是，供電部分不限于此，也可使用鋰電池進(jìn)行供電，同樣，芯片可以選擇其他芯片。
[0064]參見圖10所示，無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊102包括:第二射頻通信單元1021、第一 485通信單元1022、第二中央處理單元1023、第一 230M無線電力專網(wǎng)傳輸單元1024、第二看門狗及掉電保護(hù)單元1025、第二時(shí)鐘鐵電存儲(chǔ)單元1026、片外存儲(chǔ)器單元1027和第二磁場檢測單元1028。
[0065]第二射頻通信單元1021用于接收電流監(jiān)測模塊101的第一射頻通信單元1016上傳的電力變壓器高壓側(cè)用電信息，并將該用電信息發(fā)送給第二中央處理單元1023，實(shí)現(xiàn)電流監(jiān)測模塊101與無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊102之間的通信。具體的，第二射頻通信單元1021通信頻率可以采用433MHz或915MHz，通信頻率與第一射頻通信單元1016相同；第二射頻通信單元1021的核心芯片采用NRF905。該芯片片內(nèi)集成了電源管理、晶體振蕩器、低噪聲放大器、頻率合成器功率放大器等組件，曼徹斯特編碼/解碼由片內(nèi)硬件完成，無需用戶對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行曼徹斯特編碼，使用非常方便。
[0066]第一 485通信單元1022用于將高壓側(cè)用電信息發(fā)送給負(fù)控管理終端104，實(shí)現(xiàn)無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊102與負(fù)控管理終端104之間通信，保證負(fù)控管理終端104可以讀取瞬時(shí)功率及其他所需數(shù)據(jù)。第一 485通信單元1022可以設(shè)兩路485通信電路，一路用于與負(fù)控管理終端104進(jìn)行通信，另一路為備用電路；此時(shí)由于兩路485通信電路需要隔離，需要兩路帶有隔離輸出的電源供電，同時(shí)考慮到無線電力專網(wǎng)TD-LTE230M功耗比較大，因此采用可以提供較大功率的電源。實(shí)施例一中，無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊102的供電電壓主要有3.3V,5V,其電源部分采用MSHOro-OroC-DC模塊，輸入范圍在DC56V-DC650V，雙路輸出5V，總功率輸出5W。3.3V使用TI公司的LMl117-3.3。
[0067]當(dāng)無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊102通過無線電力專網(wǎng)TD-LTE230M將高壓側(cè)用電信息上傳至遠(yuǎn)程系統(tǒng)主站105時(shí)，第一 485通信單元1022與負(fù)控管理終端104之間不存在數(shù)據(jù)傳輸?；诎逍统叽绱笮〉目紤]、同時(shí)為保證滿足系統(tǒng)隔離度、傳輸速率以及低功耗的要求，第一485通信單元1022的光耦采用TLP781。485通信技術(shù)已經(jīng)成熟，此處不做詳述。
[0068]第二中央處理單元1023用于數(shù)據(jù)處理以及控制無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊102的工作過程。第二中央處理單元1023接收第二射頻通信單元1021發(fā)送的的電力變壓器高壓側(cè)用電信息，同時(shí)控制第一 230M無線電力專網(wǎng)傳輸單元1024將上述用電信息發(fā)送給遠(yuǎn)程系統(tǒng)主站105 ;第二中央處理單元1023還接收并處理第二磁場檢測單元1028發(fā)送的數(shù)據(jù)，以此判斷周圍磁場是否為干擾磁場，并做出相應(yīng)的告警的一系列動(dòng)作。
[0069]第一 230M無線電力專網(wǎng)傳輸單元1024用于將高壓側(cè)用電信息通過無線電力專網(wǎng)TD-LTE230M發(fā)送給遠(yuǎn)程系統(tǒng)主站105。TD-LTE230M電力無線通信技術(shù)具有低成本廣覆蓋、系統(tǒng)兼容性好、安全性強(qiáng)、海量實(shí)時(shí)在線終端用戶等特點(diǎn)，避免了原有使用GPRS傳輸用電信息時(shí)所發(fā)生的容易受到攻擊、易丟失數(shù)據(jù)、安全性低、誤動(dòng)作危險(xiǎn)高等缺點(diǎn)。第一 230M無線電力專網(wǎng)傳輸單元1024原理圖如圖11所示。
[0070]第二看門狗及掉電保護(hù)單元1025用于確保無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊102不會(huì)因?yàn)槌绦蚺茱w而死機(jī)，確保無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊102能夠從由外部原因?qū)е碌漠惓Ｖ袕?fù)位，并確保在電壓降低到設(shè)定閾值時(shí)，能夠使系統(tǒng)復(fù)位。
[0071]第二時(shí)鐘鐵電存儲(chǔ)單元1026為第二中央處理單元1023提供精準(zhǔn)時(shí)鐘，保證收發(fā)對(duì)時(shí)的精準(zhǔn)性。實(shí)施例一中，第二時(shí)鐘鐵電存儲(chǔ)單元1026的時(shí)鐘功能由RX8025T芯片實(shí)現(xiàn)，RX8025T芯片的結(jié)構(gòu)和功能已經(jīng)做過介紹，此處不做詳述。同時(shí)，由于第二中央處理單元1023程序龐大，僅使用其內(nèi)部的存儲(chǔ)單元無法滿足龐大的程序存儲(chǔ)，因此需要使用外擴(kuò)的第二時(shí)鐘鐵電存儲(chǔ)單元1026來完成程序存儲(chǔ)。在實(shí)施例一中，第二時(shí)鐘鐵電存儲(chǔ)單元1026可采用64K位非易失性鐵電存儲(chǔ)器FM24CL64，但不限于此，可根據(jù)需求選擇其它芯片。
[0072]片外存儲(chǔ)器單元1027用于為第二中央處理單元1023提供擴(kuò)展存儲(chǔ)空間。由于用戶用電信息通常都是海量數(shù)據(jù)，因此單靠第二中央處理單元1023的存儲(chǔ)器是不能滿足存儲(chǔ)容量的，因此必須外擴(kuò)存儲(chǔ)器單元來滿足海量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。
[0073]第二磁場檢測單元1028用于檢測裝置周圍的磁場強(qiáng)度。第二磁場檢測單元1028主要由模擬霍爾位置傳感器SS490和運(yùn)算放大器LM358組成，模擬霍爾位置傳感器SS490采用5V供電方式。當(dāng)周圍沒有磁場時(shí)，模擬霍爾位置傳感器SS490輸出2.5V電壓；當(dāng)周圍有磁場時(shí)，其輸出與所檢測的磁場強(qiáng)度成正比的電壓值。運(yùn)算放大器LM358的作用是驅(qū)動(dòng)模擬霍爾位置傳感器SS490。模擬霍爾位置傳感器SS490的輸出電壓通過運(yùn)算放大器LM358后輸入給第二中央處理單元1023的AD 口，第二中央處理單元1023通過檢測此電壓信號(hào)，并做相應(yīng)的處理；當(dāng)檢測到的磁場強(qiáng)度超出預(yù)設(shè)閾值時(shí)，隨即通過射頻的方式發(fā)出報(bào)警信息，提示無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊102周圍存在強(qiáng)磁場干擾。
[0074]參見圖12所示，負(fù)控管理終端104包括:第二 485通信單元1041、專用計(jì)量采樣單元1042、第三中央處理單元1043、存儲(chǔ)單元1044、第二 230M無線電力專網(wǎng)傳輸單元1045、顯示單元1046和紅外通信單元1047。其中:
[0075]第二 485通信單元1041用來接收無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊102和多功能電表103通過485通信信道發(fā)送的用電信息，并將此用電信息傳輸?shù)降谌醒胩幚韱卧?043進(jìn)行處理。
[0076]專用計(jì)量采樣單元1042用于采集計(jì)量數(shù)據(jù)和諧波數(shù)據(jù)。
[0077]第三中央處理單元1043用于通過與各通訊口進(jìn)行通訊，完成與外設(shè)數(shù)據(jù)的交換；并且對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析；同時(shí)將設(shè)置數(shù)據(jù)、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)及計(jì)算數(shù)據(jù)等保存在存儲(chǔ)單元1044中；通過遙信/脈沖接入口，獲取無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊102或多功能電表103的用電信息。
[0078]存儲(chǔ)單元1044用于存儲(chǔ)用戶的用電信息，具體可以為FLASH、FRAM、SRAM等。
[0079]第二 230M無線電力專網(wǎng)傳輸單元1045用于把接收到的用電信息通過TD-LTE230M技術(shù)以安全、穩(wěn)定，以及可靠的方式上傳至遠(yuǎn)程系統(tǒng)主站105，同時(shí)接收遠(yuǎn)程系統(tǒng)主站105下發(fā)的命令，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的控制功能。
[0080]顯示單元1046用于顯示負(fù)控管理終端104的狀態(tài)信息，實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互功能。
[0081]紅外通信單元1047用于接收外部配置信息，通過該外部配置信息可以對(duì)負(fù)控管理終端104進(jìn)行配置。[0082]遠(yuǎn)程系統(tǒng)主站105包括配電網(wǎng)SCADA子系統(tǒng)、自動(dòng)制圖/設(shè)備管理/地理信息子系統(tǒng)(AM/FM/GIS)、配網(wǎng)自動(dòng)化模塊(完整的配網(wǎng)自動(dòng)化功能包括變、配電站自動(dòng)化和饋線自動(dòng)化)、配電管理系統(tǒng)和配網(wǎng)高級(jí)分析軟件。遠(yuǎn)程系統(tǒng)主站105和多功能電表103都為現(xiàn)有技術(shù),此處不做詳述。
[0083]本實(shí)用新型提供的一種用電負(fù)荷監(jiān)測系統(tǒng)，通過無線電力專網(wǎng)TD-LTE230M將高壓側(cè)用電信息和低壓側(cè)用電信息上傳至系統(tǒng)主站，根據(jù)分析兩組數(shù)據(jù)的重合度可以確定是否存在竊電嫌疑。利用TD-LTE230M無線通信技術(shù)保證遠(yuǎn)程通信數(shù)據(jù)的安全性、可靠性及實(shí)時(shí)性，同時(shí)可以降低電力企業(yè)的成本。通過便攜式系統(tǒng)主站接收用電信息,可以更加方便地對(duì)用戶用電信息進(jìn)行管理。
[0084]以上公開的僅為本實(shí)用新型的幾個(gè)具體實(shí)施例，但是，本實(shí)用新型并非局限于此，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員能思之的變化都應(yīng)落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種用電負(fù)荷監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，包括:電流監(jiān)測模塊、無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊、多功能電表、負(fù)控管理終端和遠(yuǎn)程系統(tǒng)主站，所述多功能電表與所述負(fù)控管理終端相連； 用于采集電力變壓器高壓側(cè)用電信息的所述電流監(jiān)測模塊將高壓側(cè)用電信息上傳給所述無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊； 用于采集電力變壓器低壓側(cè)用電信息的所述多功能電表將低壓側(cè)用電信息上傳給所述負(fù)控管理終端； 所述無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊和所述負(fù)控管理終端通過無線電力專網(wǎng)TD-LTE230M將用電信息上傳至所述遠(yuǎn)程系統(tǒng)主站。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用電負(fù)荷監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，還包括:便攜式系統(tǒng)主站； 所述無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊和所述負(fù)控管理終端還通過無線電力專網(wǎng)TD-LTE230M將用電信息上傳至所述便攜式系統(tǒng)主站。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用電負(fù)荷監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述電流監(jiān)測模塊包括:電流傳感單元、信號(hào)處理及A/D轉(zhuǎn)換單元、第一中央處理單元、第一時(shí)鐘鐵電存儲(chǔ)單元、第一看門狗及掉電保護(hù)單元和第一射頻通信單元； 所述第一中央處理單元與所述信號(hào)處理及A/D轉(zhuǎn)換單元、所述第一時(shí)鐘鐵電存儲(chǔ)單元、所述第一看門狗及掉電保護(hù)單元、所述第一射頻通信單元相連； 所述電流傳感單元與所述信號(hào)處理及A/D轉(zhuǎn)換單元相連，所述電流傳感單元獲取高壓側(cè)用電信息并將所述高壓側(cè)用電信息發(fā)送給所述信號(hào)處理及A/D轉(zhuǎn)換單元。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用電負(fù)荷監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊包括:第一 485通信單元，所述第一 485通信單元與所述負(fù)控管理終端相連；` 所述第一 485通信單元將高壓側(cè)用電信息發(fā)送給所述負(fù)控管理終端； 所述負(fù)控管理終端還通過無線電力專網(wǎng)TD-LTE230M將高壓側(cè)用電信息上傳至所述遠(yuǎn)程系統(tǒng)主站。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的用電負(fù)荷監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊還包括:第二射頻通信單元、第二中央處理單元、第一 230M無線電力專網(wǎng)傳輸單元、第二看門狗及掉電保護(hù)單元、第二時(shí)鐘鐵電存儲(chǔ)單元和片外存儲(chǔ)器單元； 所述第二中央處理單元與所述第二射頻通信單元、所述第一 230M無線電力專網(wǎng)傳輸單元、所述第二看門狗及掉電保護(hù)單元、所述第二時(shí)鐘鐵電存儲(chǔ)單元、所述片外存儲(chǔ)器單元相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用電負(fù)荷監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊還包括:磁場檢測單元； 所述磁場檢測單元與所述第二中央處理單元相連。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用電負(fù)荷監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述負(fù)控管理終端包括:第二 485通信單元、專用計(jì)量采樣單元、第三中央處理單元、存儲(chǔ)單元、第二 230M無線電力專網(wǎng)傳輸單元、顯示單元和紅外通信單元； 所述第三中央處理單元與所述第二 485通信單元、所述專用計(jì)量采樣單元、所述存儲(chǔ)單元、所述第二 230M無線電力專網(wǎng)傳輸單元、所述顯示單元、所述紅外通信單元相連； 所述第二 485通信單元與所述多功能電表相連。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用電負(fù)荷監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)所述無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊包括第一 485通信單元時(shí),所述第二 485通信單元還與所述第一 485通信單元相連。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用電負(fù)荷監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于， 所述電流監(jiān)測模塊通過無線微功耗信道將高壓側(cè)用電信息上傳給所述無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊； 所述多功能電表通過RS485通信信道將低壓側(cè)用電信息上傳給所述負(fù)控管理終端。
【文檔編號(hào)】G01R11/54GK203522340SQ201320727729
【公開日】2014年4月2日 申請(qǐng)日期:2013年11月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月18日
【發(fā)明者】殷樹剛, 侯克男, 謝志勇, 宮臣, 丁賀蘋, 郭正雄 申請(qǐng)人:國家電網(wǎng)公司, 北京南瑞智芯微電子科技有限公司