本實(shí)用新型一種基于多通道的無(wú)線電力運(yùn)行參數(shù)采集裝置涉及電網(wǎng)線路的采集檢測(cè)系統(tǒng)及其工作方法，能夠廣泛用于低壓線路的信號(hào)采集及檢測(cè)。

背景技術(shù)：

伴隨著基礎(chǔ)設(shè)施的高速發(fā)展，尤其是房地產(chǎn)的大規(guī)模開(kāi)發(fā)，國(guó)民經(jīng)濟(jì)對(duì)電力的需求越來(lái)越高，對(duì)電網(wǎng)的調(diào)控也提出了越來(lái)越高的要求，很多時(shí)候電網(wǎng)一旦出現(xiàn)故障不能及時(shí)排除，會(huì)觸發(fā)連鎖反應(yīng)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失，但現(xiàn)有的監(jiān)控設(shè)備通常為大型的樞紐式監(jiān)控設(shè)備，通過(guò)接入高壓電網(wǎng)，對(duì)骨干線路進(jìn)行監(jiān)控，這類設(shè)備的采購(gòu)運(yùn)行成本均較高，且通常用于高壓線路的檢測(cè)，對(duì)低壓的線路網(wǎng)往往心有余而力不足，精細(xì)化程度不夠，對(duì)小區(qū)、工業(yè)園等具體用電的場(chǎng)所監(jiān)測(cè)往往存在盲點(diǎn)，不能夠深入重點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行精細(xì)化檢測(cè)，所以有必要設(shè)計(jì)出一種檢測(cè)設(shè)備來(lái)實(shí)時(shí)監(jiān)控低壓電網(wǎng)的運(yùn)行狀況，滿足實(shí)際的使用需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型針對(duì)上述不足之處提供了一種基于多通道的無(wú)線電力運(yùn)行參數(shù)采集裝置，通過(guò)對(duì)三相線路中的電壓、電流等運(yùn)行數(shù)據(jù)采集，系統(tǒng)分析線路的狀況，并在發(fā)生異常情況時(shí)能夠自動(dòng)報(bào)警，具有優(yōu)良的使用推廣價(jià)值。

一種基于多通道的無(wú)線電力運(yùn)行參數(shù)采集裝置由電量采集裝置、通訊電源裝置組成；電量采集裝置通過(guò)通信總線與通訊電源裝置連接；

所述的電量采集裝置具有殼體一；殼體一表面設(shè)置有通信總線接口、手動(dòng)編碼開(kāi)關(guān)；在殼體一內(nèi)設(shè)置有電流信號(hào)采集接口、溫度信號(hào)采集接口、可編程增益放大器(PGA)、數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換器(二階sigma-deltaADC)、精密基準(zhǔn)源、濾波模塊、計(jì)量模塊、精密時(shí)鐘和通訊模塊；

通信總線能夠?yàn)殡娏坎杉b置供電并進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；

在接入三相電路中，設(shè)置有電流信號(hào)采集接口；電流信號(hào)采集接口通過(guò)數(shù)據(jù)線連接到可編程增益放大器(PGA)、數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換器(二階sigma-deltaADC)和濾波模塊，所有的濾波模塊均通過(guò)各自的數(shù)據(jù)線連接到計(jì)量模塊上；同時(shí)，由通訊電源裝置經(jīng)通信總線接口提供的電壓采樣信號(hào)通過(guò)數(shù)據(jù)線連接到可編程增益放大器(PGA)、數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換器(二階sigma-deltaADC)和濾波模塊，所有的濾波模塊均通過(guò)各自的數(shù)據(jù)線連接到計(jì)量模塊上；計(jì)量模塊對(duì)采集到的電流信號(hào)、電壓信號(hào)進(jìn)行計(jì)算處理，計(jì)量模塊通過(guò)數(shù)據(jù)線連接到通訊模塊上，并將處理好的電量數(shù)據(jù)傳輸?shù)酵ㄓ嵞K上，通訊模塊通過(guò)通信總線連接到通訊電源裝置上；通信總線的一端與通訊電源裝置接口連接，通信總線的另一端對(duì)應(yīng)的接到電量采集裝置上，通訊電源裝置的處理單元接收電量采集裝置計(jì)算處理后的電量數(shù)據(jù)；

所述的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換器(二階sigma-deltaADC)還通過(guò)數(shù)據(jù)線單獨(dú)連接到精密基準(zhǔn)源上，通過(guò)精密基準(zhǔn)源用于準(zhǔn)確測(cè)量輸入的電壓或電流，所述的計(jì)量模塊還連接有精密時(shí)鐘，用于提供精準(zhǔn)的采樣周期，確保電量計(jì)算準(zhǔn)確。

通訊模塊還通過(guò)數(shù)據(jù)線與手動(dòng)編碼開(kāi)關(guān)連接，手動(dòng)編碼開(kāi)關(guān)通過(guò)兩組開(kāi)關(guān)分別設(shè)置為0或1的狀態(tài)，能夠根據(jù)需要編成4個(gè)不同的編碼。

所述的精密基準(zhǔn)源為漂移低于10ppm的精密帶隙電壓基準(zhǔn)源。

所述的精密時(shí)鐘為漂移低于20ppm的精密時(shí)鐘。

所述的電量采集裝置上還設(shè)置有溫度信號(hào)采集接口，溫度采集接口通過(guò)數(shù)據(jù)線連接到可編程增益放大器(PGA)，可編程增益放大器(PGA)與數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換器(sigma-deltaADC)連接，數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換器(sigma-deltaADC)與計(jì)量模塊連接。

所述的溫度信號(hào)采集接口上能夠外接熱敏電阻Rr，

所述的殼體一上還設(shè)置有多個(gè)指示燈，每個(gè)指示燈分別與計(jì)量模塊連接用以顯示各種設(shè)備的工作狀態(tài)。

所述的殼體一表面還設(shè)置有提手。

所述的電量采集裝置設(shè)置有兩組電流信號(hào)采集接口、兩組溫度信號(hào)采集接口，能夠同時(shí)采集并計(jì)算出兩組三相線路的工作參數(shù)。

所述的殼體一上還設(shè)置有滑軌，滑軌能夠在配電柜內(nèi)安裝的軌道上滑動(dòng)安裝。

通訊電源裝置具有殼體二，在殼體二上設(shè)置有通信總線接口、RS485通訊端口、無(wú)線2.4G數(shù)據(jù)接收天線、無(wú)線433M數(shù)據(jù)發(fā)送天線、有線網(wǎng)接口、主電壓采集接口、備份電壓采集接口和手動(dòng)編碼開(kāi)關(guān)；

在殼體二內(nèi)設(shè)置有信號(hào)放大/濾波模塊、電壓檢測(cè)模塊、差分/緩沖電路、整流電路、寬范圍AC/DC電源模塊、處理單元、2.4G無(wú)線通信模塊、433M遠(yuǎn)距離通信模塊、RS485通信模塊、以太網(wǎng)接入模塊；

在通訊電源裝置中，無(wú)線2.4G數(shù)據(jù)接收天線與2.4G無(wú)線通信模塊連接；無(wú)線433M數(shù)據(jù)發(fā)送天線與433M遠(yuǎn)距離通信模塊連接；RS485通訊端口與RS485通信模塊連接；

2.4G無(wú)線通信模塊、433M遠(yuǎn)距離通信模塊、RS485通信模塊、以太網(wǎng)接入模塊分別與處理器連接；

在接入三相電路中分別有3個(gè)主電壓采集接口UA、UB、UC；3個(gè)備份電壓采集接口Ua、Ub、Uc，每個(gè)主電壓采集接口或備份電壓采集接口分別依次連接有對(duì)應(yīng)的信號(hào)放大/濾波模塊，通過(guò)信號(hào)放大/濾波模塊再連接到電壓檢測(cè)模塊，切換選擇后的三相電壓信號(hào)經(jīng)差分/緩沖電路后送至通信總線接口，通過(guò)通信總線提供給電量采集裝置計(jì)算使用；同時(shí)，主電壓或備份電壓采集后分別進(jìn)行三相整流送至寬范圍AC/DC電源模塊；處理單元同時(shí)接收電量采集裝置和貼片式電壓采集裝置傳送過(guò)來(lái)的電量數(shù)據(jù)，分時(shí)計(jì)算和篩選，再通過(guò)有線網(wǎng)或無(wú)線數(shù)據(jù)發(fā)送天線發(fā)送到通訊管理機(jī)上。

所述的處理單元為Cortex系列CPU。

所述的RS485通信模塊能夠接收帶有RS485通信接口的設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)。

所述的433M通信模塊能夠無(wú)線遠(yuǎn)距離的將數(shù)據(jù)傳送至通信管理機(jī)。

所述的殼體二上還設(shè)置有多個(gè)指示燈，每個(gè)指示燈分別與計(jì)量模塊連接用以顯示各種設(shè)備的工作狀態(tài)。

所述的殼體二表面還設(shè)置有提手。

所述的通訊電源裝置上的手動(dòng)編碼開(kāi)關(guān)有多組，每組開(kāi)關(guān)分別設(shè)置為0或1的狀態(tài)，手動(dòng)編碼開(kāi)關(guān)為10組時(shí)，第1-5組編碼開(kāi)關(guān)表示通訊電源裝置編號(hào)，第6-7組為備用編碼開(kāi)關(guān)，第8-10組為頻道選取編碼開(kāi)關(guān)，能夠根據(jù)需要編成多個(gè)不同的編碼。

單個(gè)通訊電源裝置上的通信總線能夠連接的電量采集裝置數(shù)量為1-4個(gè)。

工作原理

一.將電量采集裝置、通訊電源裝置按照需要分別接入對(duì)應(yīng)的線路：

(1)將通訊電源裝置接入到需要監(jiān)測(cè)的380V三相線路上；

(2)將電量采集裝置通過(guò)通信總線與通訊電源裝置相連；

二.電量采集裝置、通訊電源裝置分別采集對(duì)應(yīng)的信號(hào)：

(1)電量采集裝置采集線路的電流信號(hào)以及線路的溫度信號(hào)；

(2)通訊電源裝置采集線路的電壓信號(hào)；

三、電量采集裝置、通訊電源裝置分別對(duì)采集到的信號(hào)進(jìn)行放大：

(1)通訊電源裝置采集線路的電壓信號(hào)通過(guò)可編程增益放大器(PGA)進(jìn)行放大；

(2)電量采集裝置采集線路的電流信號(hào)以及線路的溫度信號(hào)通過(guò)可編程增益放大器(PGA)進(jìn)行放大；

四、電量采集裝置、通訊電源裝置分別對(duì)放大的信號(hào)進(jìn)行濾波處理：

(1)通訊電源裝置采集線路的電壓信號(hào)進(jìn)行濾波，高通濾波，濾除直流漂移；低通濾波，濾除高頻干擾。

(2)電量采集裝置采集線路的電流信號(hào)以及線路的溫度信號(hào)進(jìn)行濾波。

五.通訊電源裝置采集三相電壓的同時(shí)，還為電量采集裝置提供數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)和計(jì)算支持，通訊電源裝置先將采樣電壓和工作電壓分別通過(guò)通信總線發(fā)送給所連接的電量采集裝置；電量采集裝置通過(guò)采集到的電流、電壓信號(hào)通過(guò)全數(shù)字域的增益計(jì)算，相位校正，將測(cè)量計(jì)算的有功、無(wú)功、電度、功率因數(shù)、頻率、相角、視在功率、無(wú)功電能、畸變率等數(shù)據(jù)信號(hào)，通過(guò)通信總線傳輸給通訊電源裝置。通訊電源裝置同時(shí)接收電量采集裝置傳送過(guò)來(lái)的電量數(shù)據(jù)，分時(shí)計(jì)算并保存至相應(yīng)存儲(chǔ)器，再通過(guò)有線網(wǎng)或無(wú)線數(shù)據(jù)發(fā)送天線發(fā)送到通訊管理機(jī)上。

六.通過(guò)本實(shí)用新型一種基于多通道的無(wú)線電力運(yùn)行參數(shù)采集裝置能夠遠(yuǎn)距離實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)相關(guān)線路的運(yùn)行狀況，如果線路狀況異常，能夠自動(dòng)顯示并報(bào)警提示，并能夠快速找出故障線路并進(jìn)行處理。

本實(shí)用新型構(gòu)思巧妙，使用簡(jiǎn)單，能夠有效的對(duì)小區(qū)或工廠內(nèi)的三相電網(wǎng)以及交流電路進(jìn)行實(shí)時(shí)有效的檢測(cè)，具有安全性好、布設(shè)方便的優(yōu)點(diǎn)，具有良好的使用推廣價(jià)值。

附圖說(shuō)明

以下將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明：

圖1是本實(shí)用新型一種基于多通道的無(wú)線電力運(yùn)行參數(shù)采集裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本實(shí)用新型一種基于多通道的無(wú)線電力運(yùn)行參數(shù)采集裝置中的電量采集裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本實(shí)用新型一種基于多通道的無(wú)線電力運(yùn)行參數(shù)采集裝置中的電量采集裝置的流程結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是本實(shí)用新型一種基于多通道的無(wú)線電力運(yùn)行參數(shù)采集裝置中的通訊電源裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5是本實(shí)用新型一種基于多通道的無(wú)線電力運(yùn)行參數(shù)采集裝置中的通訊電源裝置的流程示意圖。

具體實(shí)施方式

參照附圖1-5，一種基于多通道的無(wú)線電力運(yùn)行參數(shù)采集裝置由電量采集裝置、通訊電源裝置組成；電量采集裝置通過(guò)通信總線與通訊電源裝置連接；

所述的電量采集裝置具有殼體一1；殼體一1表面設(shè)置有通信總線接口2、手動(dòng)編碼開(kāi)關(guān)3；在殼體一1內(nèi)設(shè)置有電流信號(hào)采集接口、溫度信號(hào)采集接口、可編程增益放大器(PGA)、數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換器(二階sigma-deltaADC)、精密基準(zhǔn)源、濾波模塊、計(jì)量模塊、精密時(shí)鐘和通訊模塊；

通信總線能夠?yàn)殡娏坎杉b置供電并進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；

在接入三相電路中，設(shè)置有電流信號(hào)采集接口6；電流信號(hào)采集接口6通過(guò)數(shù)據(jù)線連接到可編程增益放大器(PGA)、數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換器(二階sigma-deltaADC)和濾波模塊，所有的濾波模塊均通過(guò)各自的數(shù)據(jù)線連接到計(jì)量模塊上；同時(shí)，由通訊電源裝置經(jīng)通信總線接口2提供的電壓采樣信號(hào)通過(guò)數(shù)據(jù)線連接到可編程增益放大器(PGA)、數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換器(二階sigma-deltaADC)和濾波模塊，所有的濾波模塊均通過(guò)各自的數(shù)據(jù)線連接到計(jì)量模塊上；計(jì)量模塊對(duì)采集到的電流信號(hào)、電壓信號(hào)進(jìn)行計(jì)算處理，計(jì)量模塊通過(guò)數(shù)據(jù)線連接到通訊模塊上，并將處理好的電量數(shù)據(jù)傳輸?shù)酵ㄓ嵞K上，通訊模塊通過(guò)通信總線連接到通訊電源裝置上；通信總線的一端與通訊電源裝置接口連接，通信總線的另一端對(duì)應(yīng)的接到電量采集裝置上，通訊電源裝置的處理單元接收電量采集裝置計(jì)算處理后的電量數(shù)據(jù)；

所述的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換器(二階sigma-deltaADC)還通過(guò)數(shù)據(jù)線單獨(dú)連接到精密基準(zhǔn)源上，通過(guò)精密基準(zhǔn)源用于準(zhǔn)確測(cè)量輸入的電壓或電流，所述的計(jì)量模塊還連接有精密時(shí)鐘，用于提供精準(zhǔn)的采樣周期，確保電量計(jì)算準(zhǔn)確。

通訊模塊還通過(guò)數(shù)據(jù)線與手動(dòng)編碼開(kāi)關(guān)連接，手動(dòng)編碼開(kāi)關(guān)通過(guò)兩組開(kāi)關(guān)分別設(shè)置為0或1的狀態(tài)，能夠根據(jù)需要編成4個(gè)不同的編碼。

所述的精密基準(zhǔn)源為漂移低于10ppm的精密帶隙電壓基準(zhǔn)源。

所述的精密時(shí)鐘為漂移低于20ppm的精密時(shí)鐘。

所述的電量采集裝置上還設(shè)置有溫度信號(hào)采集接口，溫度采集接口通過(guò)數(shù)據(jù)線連接到可編程增益放大器(PGA)，可編程增益放大器(PGA)與數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換器(sigma-deltaADC)連接，數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換器(sigma-deltaADC)與計(jì)量模塊連接。

所述的溫度信號(hào)采集接口上能夠外接熱敏電阻Rr，

所述的殼體一1上還設(shè)置有多個(gè)指示燈4，每個(gè)指示燈4分別與計(jì)量模塊連接用以顯示各種設(shè)備的工作狀態(tài)。

所述的殼體一1表面還設(shè)置有提手5。

所述的電量采集裝置設(shè)置有兩組電流信號(hào)采集接口6、兩組溫度信號(hào)采集接口7，能夠同時(shí)采集并計(jì)算出兩組三相線路的工作參數(shù)。

所述的殼體一1上還設(shè)置有滑軌，滑軌能夠在配電柜內(nèi)安裝的軌道上滑動(dòng)安裝。

通訊電源裝置具有殼體二8，在殼體二8上設(shè)置有通信總線接口9、RS485通訊端口10、無(wú)線2.4G數(shù)據(jù)接收天線11、無(wú)線433M數(shù)據(jù)發(fā)送天線12、有線網(wǎng)接口13、主電壓采集接口14、備份電壓采集接口15和手動(dòng)編碼開(kāi)關(guān)16；

在殼體二8內(nèi)設(shè)置有信號(hào)放大/濾波模塊、電壓檢測(cè)模塊、差分/緩沖電路、整流電路、寬范圍AC/DC電源模塊、處理單元、2.4G無(wú)線通信模塊、433M遠(yuǎn)距離通信模塊、RS485通信模塊、以太網(wǎng)接入模塊；

在通訊電源裝置中，無(wú)線2.4G數(shù)據(jù)接收天線11與2.4G無(wú)線通信模塊連接；無(wú)線433M數(shù)據(jù)發(fā)送天線12與433M遠(yuǎn)距離通信模塊連接；RS485通訊端口10與RS485通信模塊連接；

2.4G無(wú)線通信模塊、433M遠(yuǎn)距離通信模塊、RS485通信模塊、以太網(wǎng)接入模塊分別與處理器連接；

在接入三相電路中分別有3個(gè)主電壓采集接口UA、UB、UC；3個(gè)備份電壓采集接口Ua、Ub、Uc，每個(gè)主電壓采集接口或備份電壓采集接口分別依次連接有對(duì)應(yīng)的信號(hào)放大/濾波模塊，通過(guò)信號(hào)放大/濾波模塊再連接到電壓檢測(cè)模塊，切換選擇后的三相電壓信號(hào)經(jīng)差分/緩沖電路后送至通信總線接口，通過(guò)通信總線提供給電量采集裝置計(jì)算使用；同時(shí)，主電壓或備份電壓采集后分別進(jìn)行三相整流送至寬范圍AC/DC電源模塊；處理單元同時(shí)接收電量采集裝置和貼片式電壓采集裝置傳送過(guò)來(lái)的電量數(shù)據(jù)，分時(shí)計(jì)算和篩選，再通過(guò)有線網(wǎng)或無(wú)線數(shù)據(jù)發(fā)送天線發(fā)送到通訊管理機(jī)上。

所述的處理單元為Cortex系列CPU。

所述的RS485通信模塊能夠接收帶有RS485通信接口10的設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)。

所述的433M通信模塊能夠無(wú)線遠(yuǎn)距離的將數(shù)據(jù)傳送至通信管理機(jī)。

所述的殼體二8上還設(shè)置有多個(gè)指示燈17，每個(gè)指示燈17分別與計(jì)量模塊連接用以顯示各種設(shè)備的工作狀態(tài)。

所述的殼體二8表面還設(shè)置有提手18。

所述的通訊電源裝置上的手動(dòng)編碼開(kāi)關(guān)16有多組，每組開(kāi)關(guān)分別設(shè)置為0或1的狀態(tài)，手動(dòng)編碼開(kāi)關(guān)為10組時(shí)，第1-5組編碼開(kāi)關(guān)表示通訊電源裝置編號(hào)，第6-7組為備用編碼開(kāi)關(guān)，第8-10組為頻道選取編碼開(kāi)關(guān)，能夠根據(jù)需要編成多個(gè)不同的編碼。

單個(gè)通訊電源裝置上的通信總線能夠連接的電量采集裝置數(shù)量為1-4個(gè)。

工作原理

一.將電量采集裝置、通訊電源裝置按照需要分別接入對(duì)應(yīng)的線路：

(1)將通訊電源裝置接入到需要監(jiān)測(cè)的380V三相線路上；

(2)將電量采集裝置通過(guò)通信總線與通訊電源裝置相連。

二.電量采集裝置、通訊電源裝置分別采集對(duì)應(yīng)的信號(hào)：

(1)電量采集裝置采集線路的電流信號(hào)以及線路的溫度信號(hào)；

(2)通訊電源裝置采集線路的電壓信號(hào)。

三、電量采集裝置、通訊電源裝置分別對(duì)采集到的信號(hào)進(jìn)行放大：

(1)通訊電源裝置采集線路的電壓信號(hào)通過(guò)可編程增益放大器(PGA)進(jìn)行放大；

(2)電量采集裝置采集線路的電流信號(hào)以及線路的溫度信號(hào)通過(guò)可編程增益放大器(PGA)進(jìn)行放大。

四、電量采集裝置、通訊電源裝置分別對(duì)放大的信號(hào)進(jìn)行濾波處理：

(1)通訊電源裝置采集線路的電壓信號(hào)進(jìn)行濾波，高通濾波，濾除直流漂移；低通濾波，濾除高頻干擾。

(2)電量采集裝置采集線路的電流信號(hào)以及線路的溫度信號(hào)進(jìn)行濾波。

五.通訊電源裝置采集三相電壓的同時(shí)，還為電量采集裝置提供數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)和計(jì)算支持，通訊電源裝置先將采樣電壓和工作電壓分別通過(guò)通信總線發(fā)送給所連接的電量采集裝置；電量采集裝置通過(guò)采集到的電流、電壓信號(hào)通過(guò)全數(shù)字域的增益計(jì)算，相位校正，將測(cè)量計(jì)算的有功、無(wú)功、電度、功率因數(shù)、頻率、相角、視在功率、無(wú)功電能、畸變率等數(shù)據(jù)信號(hào)，通過(guò)通信總線傳輸給通訊電源裝置。通訊電源裝置同時(shí)接收電量采集裝置傳送過(guò)來(lái)的電量數(shù)據(jù)，分時(shí)計(jì)算并保存至相應(yīng)存儲(chǔ)器，再通過(guò)有線網(wǎng)或無(wú)線數(shù)據(jù)發(fā)送天線發(fā)送到通訊管理機(jī)上。

六.通過(guò)本實(shí)用新型一種基于多通道的無(wú)線電力運(yùn)行參數(shù)采集裝置能夠遠(yuǎn)距離實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)相關(guān)線路的運(yùn)行狀況，如果線路狀況異常，能夠自動(dòng)顯示并報(bào)警提示，并能夠快速找出故障線路并進(jìn)行處理。