專利名稱：多功能電力綜合測控終端的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及測控技術領域，特別涉及一種多功能電力綜合測控終端。
背景技術：
現(xiàn)有的電力綜合測控終端由電源單元、CPU處理器單元、測量單元、外圍電路單元 以及人機界面等組成。多功能電力綜合測控終端普遍存在著測控功能相對單一、工作不可 靠、 電力綜合測控終端整機功耗大、測控終端斷電后不能正常進行數(shù)據(jù)保存及上傳、不具備 防盜監(jiān)控功能等缺陷。由于電力綜合測控終端功能相對單一，造成了配變二次側測控儀表 增多，增加了二次側電源損耗，給管理維護人員帶來不便。許多電力綜合測控終端的電源 單元采用了模擬電源，使得電力綜合測控終端功耗增大，電源線性調(diào)整率較低，帶負載能力 差。電力綜合測控終端還存在著工作可靠性差，穩(wěn)定性不高，電源管理系統(tǒng)工作可靠性差， 造成電力測控終端失電后不能正常工作，數(shù)據(jù)不能保存、上傳。
實用新型內(nèi)容(一)要解決的技術問題本實用新型的目的是提供一種多功能電力綜合測控終端，以解決現(xiàn)有技術中的電 力綜合測控終端存在的功能相對單一、可靠性差、整機功耗較大等缺陷。
實用新型內(nèi)容為此，本實用新型提供了一種多功能電力綜合測控終端，包括三相同步采樣模塊，用于對同步接收到的三相電壓電流信號進行處理并進行模數(shù) 轉換，然后將數(shù)模轉換后得到的數(shù)字化的電壓電流信號發(fā)送至CPU處理模塊；所述CPU處理模塊，與所述三相同步采樣模塊相連接，用于接收所述數(shù)字化的電 壓電流信號，對所述數(shù)字化的電壓電流信號進行處理并計算得到電能質(zhì)量參數(shù)；漏電保護模塊，與所述CPU處理模塊相連接，用于將接收到的零序電流信號進行 處理，將處理后的零序電流信號發(fā)送至所述CPU處理模塊進行漏電保護操作；外圍電路模塊，與所述CPU處理模塊相連接，用于實現(xiàn)所述多功能電力綜合測控 終端的數(shù)據(jù)保存，各類通訊功能。電源模塊，與所述三相同步采樣模塊、CPU處理模塊、漏電保護模塊以及外圍電路 模塊相連接，用于給所述多功能電力綜合測控終端提供供電電壓。其中，所述三相同步采樣模塊包括電壓電流互感器單元，用于對接收到的三相電壓電流信號的大小進行轉換并發(fā) 送；電壓電流調(diào)理單元，用于對調(diào)整后的電壓電流信號進行采樣并發(fā)送；第一模數(shù)轉換單元，用于對采樣后的電壓電流信號進行模數(shù)轉換，得到數(shù)字化的 電壓電流信號并發(fā)送至CPU處理模塊進行處理。所述CPU處理模塊包括[0017]DSP處理單元，用于對接收到的所述數(shù)字化的電壓電流信號進行DSP處理，并計算 得到電能質(zhì)量參數(shù)并發(fā)送；ARM處理單元，用于對所述多功能電力綜合測控終端進行管理。所述漏電保護模塊包括 漏電流傳感器單元，用于對接收到的零序電流信號進行轉換并發(fā)送；第二模數(shù)轉換單元，用于對轉換后的零序電流信號進行模數(shù)轉換，得到數(shù)字化的 零序電流信號并發(fā)送；漏電調(diào)理單元，用于對所述數(shù)字化的零序電流信號進行放大和比較并發(fā)送。所述外圍電路模塊包括SD卡數(shù)據(jù)處理單元、IXD顯示單元、按鍵觸摸屏處理單 元、通訊接口、數(shù)字信號處理單元、開關量數(shù)字處理單元、報警LED蜂鳴單元、狀態(tài)指示LED 單元以及電能脈沖輸出單元中的一種或幾種的組合。所述通訊接口包括10/100M自適應網(wǎng)絡接口單元、GPRS接口單元、RS232接口單 元、RS485接口單元、USB接口單元、紅外接口單元、藍牙接口單元及CAN通訊接口單元中的 一種或幾種的組合。所述電源模塊包括三相四線全波整流開關電源單元、智能電源管理單元以及可充 電鋰離子電池，所述智能電源管理單元用于對所述可充電鋰離子電池進行充放電管理。所述外圍電路模塊還用于實現(xiàn)所述多功能電力綜合測控終端的人機界面、音視頻 處理、開入開出、狀態(tài)指示以及蜂鳴報警功能。(三)有益效果本實用新型的多功能電力綜合測控終端集電能質(zhì)量、配變監(jiān)測、漏電保護、防盜監(jiān) 控、無功補償、遙信、遙控、遙測、遠程通信等眾多功能于一體，便于管理、有效減小配變二次 側表計功耗；由于采用了 16位DSP和32位ARM的雙核構架的CPU處理模塊，提高了信號 處理速度，增強了升級能力，且能提供豐富的功能支持；另外本實用新型對輸入信號進行同 步A/D轉換，提高了測量速度和精度，能夠高精度測量小電流信號；而且本實用新型多功能 電力綜合測控終端中電源模塊采用三相四線全波整流開關電源有效減小多功能電力綜合 測控終端的功耗，設計了智能電源管理電路單元有效管理電源模塊，確保多功能電力綜合 測控終端在交流失電后利用內(nèi)部電池繼續(xù)運行，為多功能電力綜合測控終端提供可靠的工 作電源。此外，本實用新型具有豐富的硬件接口資源，具有USB、藍牙、GPRS、RS485、紅外、 10M/100M自適應網(wǎng)絡等通訊接口 ；外圍電路也很豐富，包括SD卡數(shù)據(jù)處理單元、IXD顯示單 元、按鍵觸摸屏處理單元、數(shù)字信號處理單元、開關量數(shù)字處理單元、報警LED蜂鳴單元以 及狀態(tài)指示LED單元等等，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲、觸摸屏、報警、還具備防盜監(jiān)控等功能。
圖1是本實用新型多功能電力綜合測控終端實施例一結構示意圖；圖2是本實用新型多功能電力綜合測控終端實施例二結構示意圖；圖3是圖2中的通訊接口結構示意圖。其中，1 三相同步采樣模塊；2 :CPU處理模塊；3 漏電保護模塊；4 外圍電路模 塊；5 電源模塊；11 電壓電流互感器單元；12 電壓電流調(diào)理單元；13 第一模數(shù)轉換單 元；21 =DSP處理單元；22 =ARM處理單元；31 漏電流傳感器單元；32 第二模數(shù)轉換單元；33 漏電調(diào)理單元；41 =SD卡數(shù)據(jù)處理單元；42 :IXD顯示單元；43 按鍵觸摸屏處理單元； 44 通訊接口 ；45 數(shù)字信號處理單元；46 開關量處理單元；47 報警LED蜂鳴單元；48 狀 態(tài)指示LED單元；49 電能脈沖輸出單元；441 自適應網(wǎng)絡接口單元；442 :GPRS接口單元； 443 :RS232接口單元；445 :RS485接口單元；446 :USB接口單元；447 紅外接口單元；448 藍牙接口單元；449 :CAN通訊接口單元。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例，對本實用新型的具體實施方式
作進一步詳細描述。以下 實施例用于說明本實用新型，但不用來限制本實用新型的范圍。如圖1所示，為本實用新型多功能電力綜合測控終端實施例一結構示意圖，本實 施例包括三相同步采樣模塊1，CPU處理模塊2，漏電保護模塊3，外圍電路模塊4以及電源 模塊5。其中，三相同步采樣模塊1用于對同步接收到的三相電壓電流信號進行處理并進 行模數(shù)轉換，然后將數(shù)模轉換后得到的數(shù)字化的電壓電流信號發(fā)送給CPU處理模塊2 ；CPU 處理模塊2與三相同步采樣模塊1相連接，用于接收數(shù)字化的電壓電流信號，對該數(shù)字化的 電壓電流信號進行數(shù)字信號處理(Digital Signal Processing，簡稱DSP)處理并計算得到 電能質(zhì)量參數(shù)；漏電保護模塊3與CPU處理模塊2相連接，用于將接收到的電流信號進行處 理，將處理后的電流信號發(fā)送至CPU處理模塊進行漏電保護；外圍電路模塊4與CPU處理模 塊2相連接，用于實現(xiàn)多功能電力綜合測控終端的數(shù)據(jù)保存、人機界面、各類通訊、音視頻 處理、開入開出、狀態(tài)指示、蜂鳴報警等功能；電源模塊5與三相同步采樣模塊1、CPU處理模 塊2、漏電保護模塊3、外圍電路模塊4相連接，用于給本實施例多功能電力綜合測控終端提 供供電電壓。如圖2所示，為本實用新型多功能電力綜合測控終端實施例二結構示意圖，本實 施例與實施例一的區(qū)別在于，本實施例的三相同步采樣模塊1包括電壓電流互感器單元 11、電壓電流調(diào)理單元12和第一模數(shù)轉換單元13。其中電壓電流互感器單元11用于對同 步接收到的三相電壓電流信號的大小進行轉換并發(fā)送；電壓電流調(diào)理單元12用于接收電 壓電流互感器單元11發(fā)送的調(diào)整后的電壓電流信號，對該電壓電流信號進行采樣并發(fā)送， 第一模數(shù)轉換單元13用于接收電壓電流調(diào)理單元12發(fā)送的采樣后的電壓電流信號，并對 該電壓電流信號進行同步模擬數(shù)字轉換處理，得到數(shù)字化的電壓電流信號并發(fā)送至CPU處 理模塊2進行處理。本實施例的三相電壓電流六路輸入信號由于采用同步A/D轉換，因此測量速度 快，精度高，且電流帶增益控制，能夠高精度測量小電流信號。本實施例的CPU處理模塊2包括16位的高速定點DSP處理單元21和 ARM (Advanced RISC Machines)處理單元22。DSP處理單元21用于對接收到的數(shù)字化的電 壓電流信號進行處理，并計算得到電能質(zhì)量參數(shù)并發(fā)送；ARM處理單元22，用于對本實用新 型多功能電力綜合測控終端進行管理；CPU處理模塊2的外圍電路由微存儲器、NAND存儲 器、SDRAM存儲器、NOR存儲器、實時時鐘、看門狗等電路組成。本實施例的漏電保護模塊3包括漏電流傳感器單元31、第二模數(shù)轉換單元32和 漏電調(diào)理單元33。其中漏電流傳感器單元31用于對接收到的零序電流信號進行轉換并發(fā)送；第二模數(shù)轉換單元32用于對轉換后的零序電流信號進行模數(shù)轉換，得到數(shù)字化的零序 電流信號并發(fā)送；漏電調(diào)理單元33用于對數(shù)字化的零序電流信號進行放大、比較，并發(fā)送 給CPU處理模塊2。當系統(tǒng)發(fā)生人身觸電或設備外殼帶電時，或出現(xiàn)較大剩余電流，漏電保 護模塊3會通過檢測和處理剩余電流，進而可靠的動作，切斷電源。
本實施例的電壓電流互感器單元11和漏電流傳感器單元31均采用電磁電轉換互 感器，將電路與電網(wǎng)隔離，安全程度較高。本實施例的外圍電路模塊4包括SD卡數(shù)據(jù)處理單元41可以用于存儲多功能電 力綜合測控終端的電能質(zhì)量參數(shù)，液晶顯示器(LiquidCrystal Display，簡稱IXD)顯示單 元42用于多功能電力綜合測控終端的人機界面顯示，按鍵觸摸屏處理單元43用于多功能 電力綜合測控終端的參數(shù)設置，通訊接口 44用于提供豐富的硬件接口資源，數(shù)字信號處理 單元45用于對視頻輸入以及音頻輸入進行處理，開關量處理單元46用于多功能電力綜合 測控終端的開入開出設置，報警發(fā)光二極管(Light Emitting Diode，簡稱LED)蜂鳴單元 47用于多功能電力綜合測控終端的報警指示，狀態(tài)指示LED單元48用于多功能電力綜合 測控終端的通用分組無線服務技術(General Packet RadioService，簡稱GPRS)通訊以及 RS232、RS485通訊指示以及電能脈沖輸出單元49用于多功能電力綜合測控終端出廠校準； 外圍電路模塊4可以包括上述單元電路中的一種或幾種的組合。再如圖3所示，為圖2中的通訊接口結構示意圖，本實施例的通訊接口 44可以包 括10M/100M的自適應網(wǎng)絡接口單元441、GPRS接口單元442、RS232接口單元443、RS485 接口單元445、USB接口單元446、紅外接口單元447、藍牙接口單元448及CAN通訊接口單 元449中的一種或幾種的組合，用于實現(xiàn)網(wǎng)口、GPRS、RS232、RS485、USB、紅外、藍牙、CAN總 線等通訊接口功能。本實施例的電源模塊5包括三相四線全波整流開關電源單元51、智能電源管理電 路單元52以及可充電鋰離子電池單元53，其中智能電源管理電路單元52能夠?qū)崿F(xiàn)交直流 無擾動切換工作，還能對可充電鋰離子電池單元53進行充放電管理，當多功能電力綜合測 控終端外部輸入電壓掉電時，智能電源管理電路單元52將可充電鋰離子電池單元53接入， 提供多功能電力綜合測控終端工作電源，使得多功能電力綜合測控終端能繼續(xù)工作，以便 數(shù)據(jù)保存和通訊。三相四線全波整流開關電源單元51，能夠保證當電網(wǎng)任一相或兩相，或任 一線或兩線斷開的情況下，本實施例的多功能電力綜合測控終端均能正常工作。本實施例多功能電力綜合測控終端的工作原理為三相同步采樣模塊1接收外界 輸入的三相電壓電流信號，首先由電壓電流互感器單元11對三相電壓電流信號進行處理， 經(jīng)電壓電流調(diào)理單元12對處理后的電壓電流信號進行采樣，由第一模數(shù)轉換單元13對采 樣后的電壓電流信號進行模數(shù)轉換，得到數(shù)字化的電壓電流信號并發(fā)送至CPU處理模塊2。 CPU處理模塊2的DSP處理單元21將接收到的數(shù)字化的電壓電流信號進行處理，得到相應 的電能質(zhì)量參數(shù)，ARM處理單元22對多功能電力綜合測控終端進行系統(tǒng)管理。其中，CPU處 理模塊2包括16位高速DSP處理單元21和32位ARM處理單元22。DSP處理單元21采用 嵌入式實時操作系統(tǒng)，ARM處理單元22采用LINUX操作系統(tǒng)；DSP處理單元21通過雙向高 速串口與ARM處理單元22進行通訊。漏電保護模塊3的漏電流傳感器單元31接收輸入的零序電流信號，由漏電流傳感 器單元31對零序電流信號進行處理，由第二模數(shù)轉換單元32對處理后的零序電流信號進行模數(shù)轉換，得到數(shù)字化的零序電流信號，然后經(jīng)過漏電調(diào)理單元33對數(shù)字化的零序電流 信號進行比較、放大處理，發(fā)送到CPU處理模塊2的DSP處理單元21，通過DSP信號處理單 元21進行整定計算，執(zhí)行相應的漏電保護動作。本實用新型多功能電力綜合測控終端的所有對外端口均采用光電隔離，以增強現(xiàn) 場抗干擾程度。 本實用新型的多功能電力綜合測控終端，由于采用了 16位DSP和32位ARM的雙核 構架的CPU處理模塊，提高了信號處理速度，增強了升級能力，且能提供豐富的功能支持； 另外本實用新型對輸入信號進行同步A/D轉換，提高了測量速度和精度，能夠高精度測量 小電流信號；而且本實用新型提供的電源管理電路能夠交直流無擾動切換工作，并在交流 失電后利用內(nèi)部電池繼續(xù)運行，為電力綜合測控終端提供可靠的工作電源；此外，本實用新 型具有豐富的硬件接口資源，具有USB、藍牙、GraS、RS485、紅外、10M/100M自適應網(wǎng)絡等通 訊接口 ；外圍電路也很豐富，包括SD卡數(shù)據(jù)處理單元、LCD顯示單元、按鍵觸摸屏處理單元、 數(shù)字信號處理單元、開關量數(shù)字處理單元、報警LED蜂鳴單元以及狀態(tài)指示LED單元等等， 能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲、觸摸屏、報警等功能。以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技 術人員來說，在不脫離本實用新型技術原理的前提下，還可以做出若干改進和變型，這些改 進和變型也應視為本實用新型的保護范圍。
權利要求一種多功能電力綜合測控終端，其特征在于，包括三相同步采樣模塊，用于對同步接收到的三相電壓電流信號進行處理并進行模數(shù)轉換，然后將數(shù)模轉換后得到的數(shù)字化的電壓電流信號發(fā)送至CPU處理模塊；所述CPU處理模塊，與所述三相同步采樣模塊相連接，用于接收所述數(shù)字化的電壓電流信號，對所述數(shù)字化的電壓電流信號進行處理并計算得到電能質(zhì)量參數(shù)；漏電保護模塊，與所述CPU處理模塊相連接，用于將接收到的零序電流信號進行處理，將處理后的零序電流信號發(fā)送至所述CPU處理模塊進行漏電保護操作；外圍電路模塊，所述CPU處理模塊相連接，用于實現(xiàn)所述多功能電力綜合測控終端的數(shù)據(jù)保存，各類通訊功能。電源模塊，與所述三相同步采樣模塊、CPU處理模塊、漏電保護模塊以及外圍電路模塊相連接，用于給所述多功能電力綜合測控終端提供供電電壓。
2.如權利要求1所述的多功能電力綜合測控終端，其特征在于，所述三相同步采樣模 塊包括電壓電流互感器單元，用于對接收到的三相電壓電流信號的大小進行轉換并發(fā)送； 電壓電流調(diào)理單元，用于對調(diào)整后的電壓電流信號進行采樣并發(fā)送； 第一模數(shù)轉換單元，用于對采樣后的電壓電流信號進行模數(shù)轉換，得到數(shù)字化的電壓 電流信號并發(fā)送至CPU處理模塊進行處理。
3.如權利要求1所述的多功能電力綜合測控終端，其特征在于，所述CPU處理模塊包括DSP處理單元，用于對接收到的所述數(shù)字化的電壓電流信號進行處理，并計算得到電能 質(zhì)量參數(shù)并發(fā)送；ARM處理單元，用于對所述多功能電力綜合測控終端進行管理。
4.如權利要求1所述的多功能電力綜合測控終端，其特征在于，所述漏電保護模塊包括漏電流傳感器單元，用于對接收到的零序電流信號進行轉換并發(fā)送； 第二模數(shù)轉換單元，用于對轉換后的零序電流信號進行模數(shù)轉換，得到數(shù)字化的零序 電流信號并發(fā)送；漏電調(diào)理單元，用于對所述數(shù)字化的零序電流信號進行放大和比較并發(fā)送。
5.如權利要求1所述的多功能電力綜合測控終端，其特征在于，所述外圍電路模塊包 括SD卡數(shù)據(jù)處理單元、IXD顯示單元、按鍵觸摸屏處理單元、通訊接口、數(shù)字信號處理單 元、開關量處理單元、報警LED蜂鳴單元、狀態(tài)指示LED單元以及電能脈沖輸出單元中的一 種或幾種的組合。
6.如權利要求5所述的多功能電力綜合測控終端，其特征在于，所述通訊接口包括自 適應網(wǎng)絡接口單元、GPRS接口單元、RS232接口單元、RS485接口單元、USB接口單元、紅外 接口單元、藍牙接口單元及CAN通訊接口單元中的一種或幾種的組合。
7.如權利要求1所述的多功能電力綜合測控終端，其特征在于，所述電源模塊包括三 相四線全波整流開關電源單元、智能電源管理單元以及可充電鋰離子電池，所述智能電源 管理單元用于對所述可充電鋰離子電池進行充放電管理。
8.如權利要求1所述的多功能電力綜合測控終端，其特征在于，所述外圍電路模塊還用于實現(xiàn)所 述多功能電力綜合測控終端的人機界面、音視頻處理、開入開出、狀態(tài)指示以及 蜂鳴報警功能。
專利摘要本實用新型公開了一種多功能電力綜合測控終端，包括三相同步采樣模塊，用于對同步接收到的三相電壓電流信號進行處理并進行模數(shù)轉換，然后將模數(shù)轉換后得到的數(shù)字化的電壓電流信號發(fā)送；CPU處理模塊，與三相同步采樣模塊相連接，用于接收所述數(shù)字化的電壓電流信號，對數(shù)字化的電壓電流信號進行DSP處理并計算得到電能質(zhì)量參數(shù)；漏電保護模塊，與所述CPU處理模塊相連接，用于將接收到的電流信號進行處理，將處理后的電流信號發(fā)送至CPU處理模塊進行相應漏電保護操作；外圍電路模塊及電源模塊。本實用新型多功能電力綜合測控終端對信號的處理速度快，測量精度高，電路與電網(wǎng)隔離，提高了多功能電力綜合測控終端的可靠性和安全程度。
文檔編號H02J13/00GK201611801SQ20102013481
公開日2010年10月20日 申請日期2010年3月17日 優(yōu)先權日2010年3月17日
發(fā)明者張建, 楊仁剛, 王光磊, 王文成, 王江波, 陳奎陽 申請人:中國農(nóng)業(yè)大學