專利名稱：用電監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
專利說明
一、技術(shù)領(lǐng)域本實(shí)用新型屬于用電監(jiān)控技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種監(jiān)控用戶用電情況的系統(tǒng)。
二背景技術(shù)：
隨著城市、農(nóng)村電網(wǎng)的發(fā)展和用電戶的迅速增多，迫切需要提高用電的經(jīng)濟(jì)性和電能質(zhì)量，尤其是其中用電的電壓質(zhì)量，以保證用電設(shè)備的經(jīng)濟(jì)技術(shù)效益和使用壽命。因此，有必要對(duì)用電網(wǎng)絡(luò)的用電情況和電能質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)控，使其具備下述功能第一、監(jiān)測用戶端的電壓質(zhì)量是否在規(guī)定范圍內(nèi)。目前我國是采用380/220伏的用電網(wǎng)供電，根據(jù)我國有關(guān)用電規(guī)程規(guī)定，用電設(shè)備插口處的電壓質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)只能在380/220伏的+7.5～-10％的范圍內(nèi)波動(dòng)，如果超出了該范圍，則需采取相應(yīng)措施。
第二、監(jiān)測用戶用電量與所繳費(fèi)用是否一致。即將用戶用電的千瓦小時(shí)數(shù)與電費(fèi)經(jīng)管系統(tǒng)相接，便于有關(guān)管理部門定時(shí)核對(duì)電能計(jì)量的正確性，糾正用戶繳納電費(fèi)與用電量的偏差，也便于供電部門及時(shí)發(fā)現(xiàn)漏電和竊電現(xiàn)象，保證供電部門的經(jīng)濟(jì)效益。
第三、實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)380/220伏用電網(wǎng)的網(wǎng)損情況，找出網(wǎng)損的原因，以便采取降低網(wǎng)損的相應(yīng)措施。
第四、對(duì)于安裝有高次諧波源設(shè)備的用戶，監(jiān)測其高次諧波的含量，以便采取措施減少電網(wǎng)諧波污染。
第五、監(jiān)測用電的安全如跳閘等情況，及時(shí)處理故障。
第六、根據(jù)用電單位的特殊要求，滿足其需要等。
但目前國內(nèi)尚無具備上述功能的用電監(jiān)控系統(tǒng)，因而不能滿足社會(huì)需求。
三
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的任務(wù)是滿足社會(huì)需求，提供一種能監(jiān)控用電網(wǎng)絡(luò)的用電情況和電能質(zhì)量的系統(tǒng)。
本實(shí)用新型提供的用電監(jiān)控系統(tǒng)由用戶監(jiān)控終端，通訊機(jī)構(gòu)和集中監(jiān)控站構(gòu)成。每個(gè)用戶監(jiān)控終端和集中監(jiān)控站之間通過通訊機(jī)構(gòu)連接并完成信息的收發(fā)。
其中每個(gè)用戶監(jiān)控終端由數(shù)據(jù)采集變送器，單片微型計(jì)算機(jī)和綜合調(diào)壓濾波器構(gòu)成。綜合調(diào)壓濾波器的控制輸入端與單片微型計(jì)算機(jī)相連。數(shù)據(jù)采集變送器可分為電流數(shù)據(jù)采集變送器、電壓數(shù)據(jù)采集變送器，功率因數(shù)數(shù)據(jù)采集變送器和電度量數(shù)據(jù)變送器，它們的輸出端分別與單片微型計(jì)算機(jī)相連。綜合調(diào)壓濾波器由開關(guān)、電容和調(diào)壓用變壓器組成，其中一個(gè)開關(guān)與調(diào)壓用變壓器相連，另一個(gè)開關(guān)與電容相接，并相互并聯(lián)在主電路上。集中監(jiān)控站由工業(yè)控制微型計(jì)算機(jī)組成。每個(gè)通訊機(jī)構(gòu)由兩對(duì)通信機(jī)和通信導(dǎo)線組成，其中一對(duì)通信機(jī)位于用戶監(jiān)控終端，與單片微型計(jì)算機(jī)相連，另一對(duì)通信機(jī)位于集中監(jiān)控站，直接與工業(yè)控制微型計(jì)算機(jī)相連。
本實(shí)用新型的用戶監(jiān)控終端的數(shù)據(jù)采集變送器裝設(shè)在大用戶(如某單位或某企業(yè))、居民小區(qū)等的電源入口處，而對(duì)于分散的小用戶，則采用多戶裝一臺(tái)的合適地點(diǎn)。當(dāng)數(shù)據(jù)采集變送器將用戶端的三相電流、三相電壓、功率因素和電度量的數(shù)據(jù)采集后輸給單片微型計(jì)算機(jī)，單片微型計(jì)算機(jī)即刻按內(nèi)設(shè)的軟件程序進(jìn)行發(fā)送順序的加工處理，并將加工處理后的信息通過與之相連的通信機(jī)中的發(fā)信機(jī)送往集中監(jiān)控站。集中監(jiān)控站一端的通信接收機(jī)接收并傳給與之直接相連的工業(yè)控制微型計(jì)算機(jī)。工業(yè)控制微型計(jì)算機(jī)根據(jù)預(yù)先設(shè)計(jì)安裝的軟件程序，對(duì)收到的信息依次進(jìn)行分析并判斷各用戶監(jiān)控終端處的用電指標(biāo)是否正常。如果某處的電壓值偏離太大，則通過與之相連的通信發(fā)信機(jī)向用戶監(jiān)控終端的單片微型機(jī)下發(fā)遙控命令，與單片微型計(jì)算機(jī)相連的通信接收機(jī)接收命令后，單片微型計(jì)算機(jī)即刻執(zhí)行投切調(diào)壓用變壓器，電壓高，控制調(diào)壓用變壓器的開關(guān)斷開降壓；電壓低，開關(guān)合上升壓，從而保持所要求的電壓。如果某處電壓過高，在控制調(diào)壓用度壓器的開關(guān)斷開的同時(shí)，還可斷另一個(gè)開關(guān)使電容退出工作，就能使過高的電壓下降。另外，如果某處有高次諧波污染，綜合調(diào)壓濾波器中的電容和調(diào)壓用變壓器的次級(jí)共同構(gòu)成的諧波污染濾波電路又可減少對(duì)電網(wǎng)的諧波污染。又如某處用電量與實(shí)際有差別，或線路損耗超標(biāo)，或某處跳閘等則向上一級(jí)主控站報(bào)送有關(guān)情況，以便采取措施處理。
四

圖1為本實(shí)用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意框圖；圖2為本實(shí)用新型用戶監(jiān)控終端和相連的通信機(jī)的結(jié)構(gòu)示意框圖；圖3為本實(shí)用新型集中監(jiān)控站和相連的通信機(jī)的結(jié)構(gòu)示意框圖；圖4為本實(shí)用新型綜合調(diào)壓濾波器的電路結(jié)構(gòu)圖；圖5為本實(shí)用新型電流和電壓數(shù)據(jù)采集變送器的電路結(jié)構(gòu)圖；圖6為本實(shí)用新型功率因數(shù)數(shù)據(jù)采集變送器的電路結(jié)構(gòu)圖。
五具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖給出實(shí)施例，以對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。但所給出的實(shí)施例不能理解為對(duì)本實(shí)用新型保護(hù)范圍的限制，因而該領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)上述本實(shí)用新型內(nèi)容所作出的一些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整也應(yīng)屬于本實(shí)用新型保護(hù)范圍之例。
本實(shí)施例中的用電監(jiān)控系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，是由用戶監(jiān)控終端UTU、通訊機(jī)構(gòu)COM和集中監(jiān)控站CMC構(gòu)成，用戶監(jiān)控終端UTU為二個(gè)或二個(gè)以上，每個(gè)用戶監(jiān)控終端UTU和集中監(jiān)控站CMC之間都是通過匹配的通訊機(jī)構(gòu)COM連接并完成信息的收發(fā)。每個(gè)用戶監(jiān)控終端UTU都是由數(shù)據(jù)采集變送器1、單片微型計(jì)算機(jī)M.C和綜合調(diào)壓濾波器2組成，見圖2所示。綜合調(diào)壓濾波器2的輸入端與單片微型計(jì)算機(jī)M.C相連，數(shù)據(jù)采集變送器1的輸出端與單片微型計(jì)算機(jī)M.C相連。數(shù)據(jù)采集變送器1又分為電流數(shù)據(jù)采集變送器I、電壓數(shù)據(jù)采集變送器V、功率因數(shù)數(shù)據(jù)采集變送器P/Pf和電度量數(shù)據(jù)采集變送器A。其中電流數(shù)據(jù)采集變送器I和電壓數(shù)據(jù)采集變送器V的電路結(jié)構(gòu)，本實(shí)施例設(shè)計(jì)為相同的，均包括隔離變量器B2、負(fù)載電阻R、全波整流電路4、濾波電路6和反饋輸出放大器7，并依次相連，見圖5。隔離變量器B2原邊接入電壓V或電流I，次級(jí)與負(fù)載電阻R相接。負(fù)載電阻的阻值為800～100Ω。為了提高隔離變量器B2的工作精度，在負(fù)載電阻R與全波整流電路4之間還設(shè)有一跟隨器3，該跟隨器3是由一運(yùn)算放大器F1接成跟隨器形式構(gòu)成。全波整流電路4是由二個(gè)運(yùn)算放大器F2、F3和與之配合連接的二極管D1～D4和電阻R1～R5構(gòu)成。濾波電路6則是由電阻R6～R9和電容C1連接形成的π形濾波電路。為了保證不受過電壓的侵害，在全波整流電路4和濾波電路6之間還設(shè)置有二極管5限幅。反饋輸出放大器7是由運(yùn)算放大器F4與電阻R10、R11連接構(gòu)成。而功率因數(shù)數(shù)據(jù)采集變送器P/Pf則包括雙輸入端矢量加法器9、全波整流電路10、濾波電路12和反饋輸出放大器13，并依次相連，見圖6。但為了提高整個(gè)電路的精度，本實(shí)施例還在雙輸入端矢量加法器9前設(shè)置有二個(gè)跟隨器8，該跟隨器8也是各由一運(yùn)算放大器F5、F6分別接成跟隨器形式構(gòu)成，其輸入端分別與電流數(shù)據(jù)采集變送器I和電壓數(shù)據(jù)采集變送器V的跟隨器3的輸出結(jié)點(diǎn)Z相連。功率因數(shù)數(shù)據(jù)采集變送器P/Pf中的雙輸出端矢量加法器9由一運(yùn)算放大器F7和電阻R12～R15連接構(gòu)成；全波整流電路10是由二個(gè)運(yùn)算放大器F8、F9和與之配合連接的二極管D5～D8及電阻R16～R20構(gòu)成；濾波電路12為由電阻R21～R24和電容C2連接形成的π形濾波電路；反饋輸出放大器13是由運(yùn)算放大器F10與電阻R25、R26連接構(gòu)成。另外，在全波整流電路10與濾波電路12之間還設(shè)置有二極管11限幅。而對(duì)于電度量數(shù)據(jù)采集變送器A，由于現(xiàn)有的電度表上已具備數(shù)據(jù)采集功能，本實(shí)用新型只需將導(dǎo)線接在其電度表的輸出端即可。
綜合調(diào)壓濾波器2由開關(guān)K1、K2、電容C和調(diào)壓用變壓器B1組成，如圖4所示。其中開關(guān)K1與調(diào)壓用變壓器B1相連，開關(guān)K2與電容C相接，并相互并聯(lián)在主電路上，且調(diào)壓用變壓器B1的初級(jí)N1接在用電電路上，次級(jí)N2串聯(lián)在線路上。
本實(shí)施例的集中監(jiān)控站CMC由工業(yè)控制微型計(jì)算機(jī)組成。而與用戶監(jiān)控終端UTU匹配的每個(gè)通訊機(jī)構(gòu)COM則是由兩對(duì)通信機(jī)CR1、CT1、CR2、CT2和中間連接的通信導(dǎo)線組成，其中一對(duì)通信機(jī)CR1、CT1位于用戶監(jiān)控終端，與單片微型計(jì)算機(jī)M.C相連，見圖2，另一對(duì)CR2、CT2位于集中監(jiān)控站，直接與工業(yè)控制微型計(jì)算機(jī)CMC相連，見圖3。
以上實(shí)施例中所用的單片微型計(jì)算機(jī)M.C型號(hào)為SFPT-1型，工業(yè)控制微型計(jì)算機(jī)CMC型號(hào)為P-IV型，運(yùn)算放大器的型號(hào)為LM358，二極管則采用IN41～48都行。
本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)1、由于已有技術(shù)尚無滿足社會(huì)需求的多功能用電監(jiān)控系統(tǒng)，因而本實(shí)用新型填補(bǔ)了該技術(shù)的空白。
2、本實(shí)用新型具備的監(jiān)控功能多，不僅能監(jiān)測電壓質(zhì)量，用電量、網(wǎng)損情況、高次諧波含量，安全用電情況，還能調(diào)控電壓和消除高次諧波對(duì)環(huán)境的污染。
3、本實(shí)用新型所設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)采集變送器成本低，性能價(jià)格比和精度高，使之能夠更容易為用戶所接受。
權(quán)利要求1.一種用電監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)由用戶監(jiān)控終端UTU、通訊機(jī)構(gòu)COM和集中監(jiān)控站CMC構(gòu)成，用戶監(jiān)控終端UTU為二個(gè)或二個(gè)以上，每個(gè)用戶監(jiān)控終端UTU和集中監(jiān)控站CMC之間都是通過匹配的通訊機(jī)構(gòu)COM連接并完成信息的收發(fā)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用電監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于1)每個(gè)用戶監(jiān)控終端UTU都是由數(shù)據(jù)采集變送器(1)、單片微型計(jì)算機(jī)M.C和綜合調(diào)壓濾波器(2)組成，綜合調(diào)壓濾波器(2)的輸入端與單片微型計(jì)算機(jī)M.C相連，數(shù)據(jù)采集變送器(1)的輸出端與單片微型計(jì)算機(jī)M.C相連；2)集中監(jiān)控站CMC由工業(yè)控制微型計(jì)算機(jī)組成；3)每個(gè)通訊機(jī)構(gòu)COM由兩對(duì)通信機(jī)CR1、CT1、CR2、CT2和通信導(dǎo)線組成，一對(duì)通信機(jī)CR1、CT1位于用戶監(jiān)控終端UTU，與單片微型計(jì)算機(jī)M.C相連，另一對(duì)CR2、CT2位于集中監(jiān)控站，直接與工業(yè)控制微型計(jì)算機(jī)CMC相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用電監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于1)數(shù)據(jù)采集變送器(1)可分為電流數(shù)據(jù)采集變送器I、電壓數(shù)據(jù)采集變送器V、功率因數(shù)數(shù)據(jù)采集變送器P/Pf和電度量數(shù)據(jù)采集變送器A，它們分別與單片微型計(jì)算機(jī)M.C相連；2)綜合調(diào)壓濾波器(2)由開關(guān)K1、K2、電容C和調(diào)壓用變壓器B1組成，開關(guān)K1與調(diào)壓用變壓器B1相連，開關(guān)K2與電容C相接，并相互并聯(lián)在主電路上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用電監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于電流數(shù)據(jù)采集變送器I和電壓數(shù)據(jù)采集變送器V的電路結(jié)構(gòu)相同，均包括隔離變量器B2、負(fù)載電阻R、全波整流電路(4)、濾波電路(6)和反饋輸出放大器(7)，并依次相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用電監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于功率因數(shù)數(shù)據(jù)采集變送器P/Pf包括雙輸入端矢量加法器(9)、全波整流電路(10)、濾波電路(12)和反饋輸出放大器(13)，并依次相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用電監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于在負(fù)載電阻R與全波整流電路(4)之間還設(shè)有一跟隨器(3)；在全波整流電路(4)與濾波電路(6)之間還設(shè)置有二極管(5)限幅。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用電監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于在雙輸入端矢量加法器(9)前還并聯(lián)設(shè)置有二個(gè)跟隨器(8)，跟隨器(8)的輸入端分別與電流數(shù)據(jù)采集變送器I和電壓數(shù)據(jù)采集變送器V的跟隨器(3)的輸出結(jié)點(diǎn)Z相連；在全波整流電路(10)與濾波電路(12)之間還設(shè)置有二極管(11)限幅。
8.根據(jù)權(quán)利要求4或5或6或7所述的用電監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于全波整流電路(4、10)各由二個(gè)運(yùn)算放大器F2、F3、F8、F9和與之配合連接的二極管D1～D8和電阻R1～R5、R16～R20構(gòu)成；濾波電路(6、12)各為由電阻R6～R9、R21～R24和電容C1、C2連接形成的π形濾路電路；反饋輸出放大器(7、13)是由運(yùn)算放大器F4、F10與電阻R10、R11、R25、R26連接構(gòu)成。
9.根據(jù)權(quán)利要求5或7所述的用電監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于雙輸出端矢量加法器(9)由一運(yùn)算放大器F7和電阻R12～R15連接構(gòu)成。
10.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的用電監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于跟隨器(3、8)是由運(yùn)算放大器F1、F5、F6接成構(gòu)成。
專利摘要本實(shí)用新型公開的用電監(jiān)控系統(tǒng)是由用戶監(jiān)控終端，通訊機(jī)構(gòu)和集中監(jiān)控站構(gòu)成，用戶監(jiān)控終端為二個(gè)或二個(gè)以上，每個(gè)用戶監(jiān)控終端和集中監(jiān)控站之間都是通過匹配的通訊機(jī)構(gòu)連接并完成信息的收發(fā)，且每個(gè)用戶監(jiān)控終端的數(shù)據(jù)采集變送器可以同時(shí)采集變送用戶端的電壓、電流、功率因數(shù)和電度量等信息，監(jiān)控電壓質(zhì)量、高次諧波污染、網(wǎng)損情況和用電的安全以及用戶用電量與所繳費(fèi)用是否一致等情況。本實(shí)用新型功能多，成本低，監(jiān)測精度高，性能價(jià)格比好，具有較大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
文檔編號(hào)H02J3/00GK2549641SQ0222283
公開日2003年5月7日 申請(qǐng)日期2002年6月4日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月4日
發(fā)明者滕福生 申請(qǐng)人:滕福生