一種智能農(nóng)排表的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及自動(dòng)化控制領(lǐng)域，特別涉及農(nóng)業(yè)灌溉中電力抄表及自動(dòng)化控制裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]農(nóng)業(yè)灌溉現(xiàn)場(chǎng)機(jī)井的位置比較分散且大多數(shù)機(jī)井所處位置交通不便利，同時(shí)農(nóng)業(yè)排灌設(shè)備通常在環(huán)境復(fù)雜的地區(qū)安裝與使用，這給電力部門(mén)的用電信息采集與管理帶來(lái)很大的困難。目前，主要存在以下問(wèn)題:
[0003]1、通信問(wèn)題。隨著移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，使用移動(dòng)公網(wǎng)進(jìn)行信息傳遞的手段已經(jīng)被廣泛使用。農(nóng)業(yè)灌溉的現(xiàn)場(chǎng)機(jī)井位置有些處于邊遠(yuǎn)地區(qū)，公網(wǎng)覆蓋不到，因此采用該手段不能解決所有現(xiàn)場(chǎng)機(jī)井的通信問(wèn)題，抄表只能采用人工手持采集設(shè)備到現(xiàn)場(chǎng)逐個(gè)采集數(shù)據(jù)，再集中錄入的方式，人工采集隨著用戶(hù)數(shù)量迅速地增加而面臨諸多困難，增加大量的人工成本和管理成本，不能滿(mǎn)足國(guó)家電網(wǎng)公司對(duì)于用電信息采集系統(tǒng)提出的“全覆蓋、全采集、全預(yù)付費(fèi)”的建設(shè)目標(biāo)。同時(shí)混亂的現(xiàn)場(chǎng)用電情況及相應(yīng)的線損分析耗費(fèi)人力物力巨大，并且實(shí)時(shí)性嚴(yán)重滯后、準(zhǔn)確性嚴(yán)重不足。并且，即使公網(wǎng)可以覆蓋的地區(qū)，使用公網(wǎng)必然會(huì)涉及到通信費(fèi)用問(wèn)題。
[0004]使用電力線的載波通信也是目前廣泛采用的技術(shù)手段。農(nóng)排用電線路用電負(fù)載多為三相三線式平衡負(fù)載電動(dòng)機(jī)，為降低成本和減少施工難度，在邊遠(yuǎn)地區(qū)，大多數(shù)供電為3*380V三相三線制，三相三線中沒(méi)有N線，普通的載波通信無(wú)法進(jìn)行過(guò)零檢測(cè)，不能實(shí)現(xiàn)載波通信。
[0005]2、竊電問(wèn)題。社會(huì)上竊電問(wèn)題變得越來(lái)越突出，據(jù)保守估算，全國(guó)每年因電能被盜損失達(dá)200億元，這不單困擾供電企業(yè)的發(fā)展，也嚴(yán)重影響了國(guó)家的經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)的穩(wěn)定。目前，電能表一般安裝在專(zhuān)用計(jì)量箱內(nèi)，采用電纜經(jīng)管道進(jìn)、出線方式，計(jì)量箱用加鎖。近來(lái)出現(xiàn)一種用強(qiáng)磁鐵吸附在計(jì)量箱上靠近電能表的位置進(jìn)行竊電的現(xiàn)象，方法隱蔽，易于撤除，且有蔓延趨勢(shì)。其原理是:電表內(nèi)部的負(fù)荷開(kāi)關(guān)采用磁保持繼電器，由于磁保持繼電器為磁場(chǎng)敏感器件，通過(guò)外加磁場(chǎng)，來(lái)改變繼電器的開(kāi)合狀態(tài)，可影響繼電器的開(kāi)合動(dòng)作，達(dá)到竊電的目的。另外，電能表供電多為工頻變壓器，強(qiáng)磁場(chǎng)可以降低工頻變壓器的效率，使電能表功耗變大，變壓器無(wú)法提供足夠的電壓供電能表工作，造成電能表無(wú)法啟動(dòng)，不能計(jì)量。
[0006]目前，防強(qiáng)磁竊電的手段主要包括:
[0007]采用屏蔽方式:在電表外部加裝金屬屏蔽殼，以及在計(jì)量箱內(nèi)部將電能表抬高，使電能表距計(jì)量箱各方向都有一段距離。采用該方式，可承受300mT的恒定磁場(chǎng)攻擊，保證狀態(tài)不受影響。如果持續(xù)加大磁場(chǎng)強(qiáng)度，超過(guò)上限值后，屏蔽殼作用失效。
[0008]采用主動(dòng)斷電方式:加裝磁性觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)，當(dāng)感應(yīng)到強(qiáng)磁時(shí)，切斷供電回路。該技術(shù)在中國(guó)專(zhuān)利《CN 103149429 AK ((CN 203385773 U》均有描述。
[0009]采用繼電器狀態(tài)檢測(cè)方式:現(xiàn)有的繼電器檢測(cè)方式一般為:繼電器通過(guò)內(nèi)部的同步機(jī)構(gòu)，輸出開(kāi)關(guān)狀態(tài)節(jié)點(diǎn)，連接到處理器端口進(jìn)行檢測(cè)。這種檢測(cè)方式，檢測(cè)的并不是真實(shí)的電路通斷狀態(tài)，如果繼電器同步機(jī)構(gòu)出現(xiàn)問(wèn)題，將無(wú)法正確檢測(cè)繼電器狀態(tài)。
[0010]上述保護(hù)方式功能單一、效果有限，可靠性較差，不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)竊電行為，不能滿(mǎn)足防竊電的要求。
[0011]3、電能表電源故障檢測(cè)問(wèn)題。電能表供電多為工頻變壓器，強(qiáng)磁場(chǎng)可以降低工頻變壓器的效率，使電能表功耗變大，變壓器無(wú)法提供足夠的電壓供電能表工作，造成電能表無(wú)法啟動(dòng)，不能計(jì)量。如果電能表不能及時(shí)檢測(cè)到此類(lèi)故障，將會(huì)造成巨大的電費(fèi)損失?，F(xiàn)有的電能表電源故障檢測(cè)方式一般為:系統(tǒng)掉電后，通過(guò)備用電池給系統(tǒng)供電，處理器打開(kāi)計(jì)量芯片開(kāi)關(guān)，初始化計(jì)量芯片，從存儲(chǔ)器中讀取計(jì)量參數(shù)并下發(fā)到計(jì)量芯片中，等計(jì)量芯片正常運(yùn)行后，再讀取計(jì)量芯片內(nèi)的交流電壓值，來(lái)判斷外部供電是否正常。此過(guò)程需要計(jì)量芯片和存儲(chǔ)器上電工作，功耗較大且需要時(shí)間較長(zhǎng)，對(duì)電池電量帶來(lái)很大消耗。
[0012]4、電池鈍化問(wèn)題。電能表時(shí)鐘電池采用鋰亞電池，鋰亞電池雖然容量大，但使用時(shí)存在鈍化問(wèn)題。電池鈍化后短時(shí)間無(wú)法輸出足夠的電壓，造成電能表工作不正常，尤其會(huì)造成電能表時(shí)鐘失準(zhǔn)，嚴(yán)重影響電能表的功能。
[0013]現(xiàn)有電池防鈍化的技術(shù)主要有以下幾種:
[0014]一、電能儲(chǔ)能法:
[0015]將電池與超級(jí)電容并聯(lián)，在靜置階段電池對(duì)超級(jí)電容緩慢充電，待需要大電流脈沖時(shí)直接由超級(jí)電容供電。這個(gè)方法的弊端主要是成本和自放電的問(wèn)題，超級(jí)電容的價(jià)格接近甚至超過(guò)電池本身的價(jià)格，大大提高了成本，另外超級(jí)電容存在較大的漏電流，增加了自放電率，電池的使用壽命減短。不能滿(mǎn)足電能表壽命10年，電池供電5年的要求。
[0016]二、平衡電流法
[0017]讓電池始終保持一個(gè)較為合理的放電電流，這個(gè)電流的大小剛好能夠及時(shí)均勻的消除生產(chǎn)的鈍化層。電池鈍化速度受溫度的影響，電能表的運(yùn)行溫度范圍為-40到70度，采用固定的平衡電流無(wú)法根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，若電流過(guò)小不足以消除鈍化，若電流過(guò)大會(huì)減小電池壽命。
[0018]三、定時(shí)激活法
[0019]定時(shí)將電池進(jìn)行一次較大電池的脈沖放電，將剛剛生成的鈍化膜擊穿。由于無(wú)法確定電池鈍化的程度，同樣存在激活不足或激活過(guò)量的問(wèn)題。
[0020]當(dāng)前技術(shù)雖然在一定程度上都可以起到防止電池鈍化的作用，但對(duì)于電能表來(lái)說(shuō)，壽命時(shí)間長(zhǎng)，溫度范圍大，且在室外運(yùn)行，以上特點(diǎn)決定了電能表不適合采用上述開(kāi)環(huán)方式來(lái)防止電池鈍化。
[0021]5、電機(jī)的保護(hù)問(wèn)題。在邊遠(yuǎn)地區(qū)，大多數(shù)供電為3*380V三相三線制，如果繼電器因?yàn)楸旧砉收匣蚱渌脑蛟斐衫^電器的三相開(kāi)關(guān)狀態(tài)不一致，會(huì)造成缺相故障。農(nóng)業(yè)排灌用電最主要的設(shè)備為三相電動(dòng)機(jī)，缺相故障將會(huì)對(duì)農(nóng)排用電設(shè)備造成嚴(yán)重影響，甚至直接燒毀電動(dòng)機(jī)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0022]本實(shí)用新型的目的是提供一種智能農(nóng)排表以解決現(xiàn)有技術(shù)的上述問(wèn)題。
[0023]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:一種智能農(nóng)排表，結(jié)構(gòu)中包括CPU,與CPU連接的數(shù)據(jù)采集單元、遠(yuǎn)程通信單元、顯示單元、存儲(chǔ)單元、磁場(chǎng)檢測(cè)單元、電池，關(guān)鍵在于:所述遠(yuǎn)程通信單元中設(shè)置移動(dòng)公網(wǎng)通信模塊或電力載波通信模塊，所述磁場(chǎng)檢測(cè)單元設(shè)置三組，結(jié)構(gòu)中還包括繼電器檢測(cè)單元。
[0024]優(yōu)選方案:所述的電力載波通信模塊在強(qiáng)電接口處，將B相接至N相接線柱，原B相接線柱懸空。
[0025]優(yōu)選方案:所述的繼電器檢測(cè)單元設(shè)置三組，分別連接ABC三相；繼電器檢測(cè)單元包括分壓電路，控制開(kāi)關(guān)電路，強(qiáng)弱電隔離電路，上拉電阻和脈沖檢測(cè)電路。
[0026]進(jìn)一步地，還包括電池防鈍化單元。
[0027]采用本申請(qǐng)?zhí)岢龅募夹g(shù)方案:
[0028]1、可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況使用公網(wǎng)通信模塊或電力載波通信模塊進(jìn)行與遠(yuǎn)端的通信，解決了遠(yuǎn)程通信及通信手段單一的問(wèn)題，特別是采用基于三相三線的電力載波通信方式，克服了邊遠(yuǎn)地區(qū)現(xiàn)場(chǎng)條件惡劣，無(wú)法進(jìn)行通信的問(wèn)題。
[0029]2、通過(guò)檢測(cè)三相線路上繼電器的實(shí)際開(kāi)關(guān)狀態(tài)，可以在發(fā)生竊電時(shí)及時(shí)發(fā)現(xiàn)并上報(bào)，減少損失，同時(shí)也可以據(jù)此判斷電源故障，保證電表正常運(yùn)行。
[0030]3、通過(guò)電池防鈍化單元，可以準(zhǔn)確檢測(cè)電池鈍化程度，并根據(jù)鈍化程度采取不用的放電方式，及時(shí)消除電池鈍化膜，有效地防止了在消除鈍化的過(guò)程中電池放電不足或放電過(guò)量的情況。
[0031]4、農(nóng)排表繼電器檢測(cè)電路還可對(duì)各相電壓進(jìn)行監(jiān)測(cè)，如檢測(cè)到供電線路出現(xiàn)缺相故障，繼電器斷開(kāi)保護(hù)電機(jī)。農(nóng)排表通過(guò)計(jì)量芯片，實(shí)時(shí)檢測(cè)電壓電流功率功率因數(shù)等參數(shù)，當(dāng)電壓不平衡、電流不平衡、功率超限、功率因數(shù)激增等情況時(shí)，及時(shí)斷開(kāi)繼電器，保護(hù)用戶(hù)電機(jī)，并向主站進(jìn)行報(bào)警，主站向農(nóng)排用戶(hù)發(fā)送通知，排除故障后方可正常運(yùn)行，保護(hù)農(nóng)排用戶(hù)的固定資產(chǎn)免受損失。
【附圖說(shuō)明】
[0032]圖1是農(nóng)排表工作原理及組成示意圖，
[0033]圖2是繼電器檢測(cè)單元功能框圖，
[0034]圖3是繼電器檢測(cè)單元原理圖，
[0035]圖4是電池防鈍化單元功能框圖，
[0036]圖5是電池防鈍化單元原理圖，
[0037]圖6磁場(chǎng)檢測(cè)單元在農(nóng)排表中的安裝位置示意圖，
[0038]圖7是磁場(chǎng)檢測(cè)單元的電壓選擇電路原理圖，
[0039]圖8是線性霍爾傳感器安裝布局示意圖。
[0040]圖7中，I是農(nóng)排表，2是磁場(chǎng)檢測(cè)單元安裝位置示意。
【具體實(shí)施方式】
[0041]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0042]參看圖1，一種智能農(nóng)排表結(jié)構(gòu)中包括CPU，與CPU連接的數(shù)據(jù)采集單元、遠(yuǎn)程通信單元、顯示單元、存儲(chǔ)單元、磁場(chǎng)檢測(cè)單元、費(fèi)控單元、電池防鈍化單元、電池、繼電器檢測(cè)單元以及電源及管理模塊等。
[0043]農(nóng)業(yè)排灌表的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用環(huán)境復(fù)雜，電力載波通信模塊受距離及高頻干擾影響，無(wú)線公網(wǎng)模塊受基站信號(hào)強(qiáng)弱影響。本實(shí)用新型中，遠(yuǎn)程通信單元中設(shè)置移動(dòng)公網(wǎng)通信模塊或電力載波通信模塊，實(shí)際應(yīng)用中，工作人員根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況選擇更適合的通信方式。
[0044]傳統(tǒng)的載波通信模塊都是在三相四線制的基礎(chǔ)上應(yīng)用，對(duì)應(yīng)有四個(gè)接線柱，分別接A相、B相、C相和N相。農(nóng)排用電線路用電負(fù)載多為三相三線式平衡負(fù)載電動(dòng)機(jī)，為降低成本和減少施工難度，大多數(shù)供電為3*380V三相三線制，三相三線中沒(méi)有N線，普通的載波通信方式無(wú)法進(jìn)行過(guò)零檢測(cè)，不能進(jìn)行載波通信。
[0045]本實(shí)用新型針對(duì)載波通信的過(guò)零檢測(cè)電路設(shè)計(jì)了三相三線的收發(fā)電路，可在沒(méi)有零線的線路中實(shí)現(xiàn)載波通信。以B相為參考，A、C相的波形頻率仍為50Hz，在載波模塊的強(qiáng)電接口處，將B相接至N相的位置，原B相位置懸空，用AB間和CB間的波形變化來(lái)進(jìn)行過(guò)零檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)三相三線電力線載波的通信。本實(shí)