專利名稱：理論線損監(jiān)測儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型是監(jiān)測10KV(含10KV)以下電力線傳輸網(wǎng)絡(luò)理論線損的一種智能儀器，特別是能不間斷的實時監(jiān)測的裝置。
背景技術(shù)：
眾所周知，在輸配電過程中，電能的傳送和電磁能量的轉(zhuǎn)換都是通過電流來實現(xiàn)的。電流通過導(dǎo)線時要產(chǎn)生損耗，此外，在電力的傳輸網(wǎng)絡(luò)中有大量的變壓器、開關(guān)、儀表等設(shè)備也會消耗一定的能量，以上的能量損耗在電力系統(tǒng)供電過程中稱為線損。
目前，線損的測算、考核、管理在電力企業(yè)供電有著重要的地位。供電企業(yè)在配電運行、經(jīng)營管理中普遍遇到的配電臺區(qū)運行參數(shù)不能實時掌握的情況；對于線損的測算方法，電力企業(yè)在10KV及10KV以下的配電臺區(qū)普遍采用臺區(qū)損耗率法估算和平均電流法等計算方法，低壓網(wǎng)絡(luò)線損計算不夠準(zhǔn)確，過程復(fù)雜，特別在代表日定時抄表中存在主觀誤差。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有線損的測算過程復(fù)雜、準(zhǔn)確性不夠、測算周期過長的不足，本實用新型提供一種安裝調(diào)試方便，能實時監(jiān)測、顯示線損量的儀器，簡化了測算過程，提高了準(zhǔn)確性，極大得縮短了測算周期。
本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是以單片微處理器為核心及其相應(yīng)接口組成的小型智能化監(jiān)測儀器。由電流互感器檢測出三相電流的大小，通過由放大器組成的信號調(diào)理單元，變換成能被模數(shù)轉(zhuǎn)換單元接受并與電流互感器一次側(cè)輸入電流成比例大小的電壓信號，經(jīng)單片微處理器的采集、模數(shù)轉(zhuǎn)換、特定的軟件計算處理得到所需要的數(shù)據(jù)，進一步送給顯示單元和串口通訊單元。本裝置能通過按鍵或串口取得計算所需要的參數(shù)，以適應(yīng)不同的電力傳輸網(wǎng)絡(luò)。


圖1為裝置外型簡圖。
圖2為裝置原理框圖。
圖3為原理圖。
圖4為信號調(diào)理單元放大圖。
圖5和6為單片微處理器軟件處理流程圖。
具體實施方式
現(xiàn)結(jié)合說明書附圖進一步說明本實用新型裝置圖1為儀器外型簡圖，長156cm，寬115cm，高36cm，儀器表面1有8位LED的數(shù)顯窗口；標(biāo)記2為3個LED指示燈窗口；標(biāo)記3為5個按鍵；標(biāo)記4為三相電流輸入端口和電源輸入端口；標(biāo)記5為RS232通信連接端口。
8位LED的數(shù)顯窗口顯示損耗能量，LED指示燈各為工作狀態(tài)燈，變壓器銅損和臺區(qū)損耗指示燈。5個按鍵作為輸入?yún)?shù)和查看各項損耗量之用。
圖2-1互感器單元，由3個高精度小型電流互感器組成，為信號拾取的前向通道，直接與變壓器二次側(cè)的電流互感器CT相連，同時也將裝置與高壓部分隔離，提高裝置的可靠性。在圖3中，三相CT電流分別從三對端口輸入，經(jīng)過3個小型電流互感器T1，T2，T3，在T1，T2，T3的輸出端得到成比例關(guān)系的弱電流信號，也完成信號拾取的功能。
圖2-2信號調(diào)理單元，由高性能的放大器組成，將互感器拾取的三相電流信號變換成適合模數(shù)轉(zhuǎn)換單元接受的并與要檢測的對應(yīng)相電流成比例的電壓信號，這個單元也能接受單片微處理器的控制信號改變增益，以適應(yīng)電網(wǎng)過載的大信號變換。
在圖4中描述了信號調(diào)理單元的細節(jié)。信號調(diào)理單元由4運放放大器U3(A，B，C，D)，4路模擬開關(guān)U10(A，B，C，D)和芯片外圍元器件組成。
以其中的一相說明，其余的兩相相同。
圖4中，從電流互感器T1的輸出端得到的弱電流信號經(jīng)過U3A組成的轉(zhuǎn)換電路，在U3A的正相輸入端疊加一個2.5V(Base Ref/2)的基準(zhǔn)電壓，使得交流電壓信號的零點抬高。正常狀態(tài)下U3A的輸出端1腳輸出0~+5V的交流電壓信號。
圖4中U10(A，B，C)模擬開關(guān)將三相電流信號輪流有規(guī)律切換到U3D的負(fù)相輸入端，達到分時的效果。
圖4中U3D和U10D組成可控放大電路將前級的信號放大成0~+5V的交流信號，在正常狀態(tài)下這級放大電路是增益是4倍，而在過載狀況下，通過單片微處理器對U10D的控制使增益下降到1倍。這樣一來在正常狀況下保證了精度，也能適應(yīng)過載的情況而不降低測量范圍和精度，達到了適合A/D處理的電壓要求。
圖2單片微處理器單元，由于半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，本實用新型采用功能強大的微處理器和特定的軟件，完成對信號采集、處理、計算、控制、顯示和通信。
圖3原理圖中U1和外圍的器件組成單片微處理器單元。
其軟件處理流程如圖5和6所示軟件處理分兩個主要模塊，定時采樣模塊和一般任務(wù)處理模塊。
圖5顯示了定時采樣模塊的工作流程，在定時采樣模塊中完成三相的信號采集，累加的流程。這個模塊和一般任務(wù)處理模塊是異步執(zhí)行，根據(jù)時間記數(shù)設(shè)置標(biāo)志位，以供一般任務(wù)處理模塊中的任務(wù)分步執(zhí)行。
模塊工作過程是對電流波形離散化，采樣頻率為15KSPS，取得的三相電流數(shù)據(jù)流，經(jīng)過平方、累加得到電流的瞬態(tài)功率原始值；當(dāng)完成16384次A/D轉(zhuǎn)換后，進一步設(shè)置標(biāo)志位和轉(zhuǎn)移原始值以供一般任務(wù)處理模塊處理。
圖6顯示了一般任務(wù)處理模塊的工作流程，一般任務(wù)處理模塊完成流圖6中的任務(wù)。
一般任務(wù)處理模塊是通過標(biāo)志位觸發(fā)，查詢執(zhí)行各項任務(wù)；每次計算完畢后或輸入處理后，顯示處理任務(wù)根據(jù)相應(yīng)的標(biāo)志位顯示不同的內(nèi)容。
輸入處理是針對按鍵和RS232的輸入做出相應(yīng)的處理。
通訊處理是和上位機聯(lián)系的程序，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的發(fā)送、命令參數(shù)的接受。
損耗能量的計算是將定時采樣模塊中得到的原始值進一步計算得目標(biāo)值。到其能量損耗計算是采用配電網(wǎng)等值電阻的數(shù)學(xué)模型。參數(shù)根據(jù)配電網(wǎng)絡(luò)計算得出后，通過通訊接口或按鍵輸入裝置。參數(shù)和計算依據(jù)中華人民共和國電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《電力網(wǎng)電能損耗計算導(dǎo)則》DL/T 686-1999，《農(nóng)村電網(wǎng)節(jié)電技術(shù)規(guī)程》DL/T738-2000。
存儲處理將參數(shù)、結(jié)果值，重要的中間值存儲在EEPROM，防止掉電后數(shù)據(jù)丟失。
圖2-6通訊單元，在圖3中由U2和外圍的元器件組成。串口采用RS-232通信，可直接和上位機聯(lián)機通訊，作為參數(shù)輸入和數(shù)據(jù)結(jié)果輸出的一個通道。
圖2-7電源部分，為一小開關(guān)電源模塊，可以在交流90V~260V下的電壓工作。
在具體實施中，將本裝置串入臺區(qū)供電變壓器(10KV或10KV以下)低壓側(cè)的電流互感器CT回路中，注意三相電流的連接方法和連接是否牢靠，該裝置不影響CT回路中其他儀表和儀器的正常使用。在對本裝置輸入接線方式、等值電阻等參數(shù)后，能自動地實時計算出電力線傳輸網(wǎng)絡(luò)的線損量，并以千瓦/小時的能量單位顯示。
權(quán)利要求1.一種理論線損監(jiān)測儀，包括電流互感器、信號調(diào)理單元、單元微處理器、顯示單元和串口通訊單元，其特征在于所述電流互感器由3個高精度小型電流互感器組成，為信號拾取的前向通道，直接與變壓器二次側(cè)的電流互感器CT相連，同時也將裝置與高壓部分隔離，三相CT電流分別從三對端口輸入；信號調(diào)理單元由高性能放大器組成；單元微處理器分為兩個主要模塊，定時模塊和一般任務(wù)處理模塊，串口通訊單元由U2和外圍元器件組成，串口采用RS-232通信，直接和上位機聯(lián)機，作為參數(shù)輸入和輸出的一個通道，顯示單元的儀器表面帶有8位LED數(shù)顯窗口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的理論線損監(jiān)測儀，其特征在于在儀器表面帶有3個LED指示燈窗口5個按鍵、三相電流輸入端口和電源輸入端口，還帶有RS-232通訊連結(jié)端口。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的理論線損監(jiān)測儀，其特征在于三相CT電流分別從三對端口輸入，經(jīng)過3個小型電流互感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的理論線損監(jiān)測儀，其特征在于信號調(diào)理單元由4個運放放大器U3，4路模擬開關(guān)U10和芯片外圍元器件組成。
專利摘要本實用新型公開了一種監(jiān)測電力線傳輸網(wǎng)絡(luò)的理論線損監(jiān)測儀。包括由電流互感器檢測出三相電流的大小，通過由放大器組成的信號調(diào)理單元，變換成能被模數(shù)轉(zhuǎn)換單元接受并與電流互感器一次側(cè)輸入電流成比例大小的電壓信號，經(jīng)單片微處理器的采集、模數(shù)轉(zhuǎn)換、特定的軟件計算處理得到所需要的數(shù)據(jù)，進一步送給顯示單元和串口通訊單元。該裝置簡化了測算過程，提高了準(zhǔn)確性，極大地縮短了測算周期。
文檔編號G01R19/25GK2731460SQ0320909
公開日2005年10月5日 申請日期2003年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月9日
發(fā)明者曹建凱, 孫曉東, 劉星華, 黃貴森 申請人:曹建凱, 孫曉東, 劉星華