專利名稱:移動(dòng)手持式電能質(zhì)量參數(shù)巡檢系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種移動(dòng)手持式電能質(zhì)量參數(shù)巡檢系統(tǒng)，包括節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)發(fā)送端和手持巡檢終端，節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)發(fā)送端安裝在待測(cè)電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)上，其包括第一電源模塊、三相電壓采樣輸入模塊、三相電流采樣輸入模塊、三相電數(shù)據(jù)處理模塊、第一MCU控制模塊和第一無(wú)線通信模塊；第一電源模塊與第一MCU控制模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和第一無(wú)線通信模塊連接，三相電壓采樣輸入模塊、三相電流采樣輸入模塊均與三相電數(shù)據(jù)處理模塊連接，三相電數(shù)據(jù)處理模塊與第一MCU控制模塊連接，第一MCU控制模塊與第一無(wú)線通信模塊連接；手持巡檢終端包括第二電源模塊、第二MCU控制模塊、第二無(wú)線通信模塊、鍵盤輸入模塊和顯示模塊。本實(shí)用新型提升工作效率、降低成本、消除安全隱患。
【專利說(shuō)明】移動(dòng)手持式電能質(zhì)量參數(shù)巡檢系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電力系統(tǒng)的監(jiān)控設(shè)備，尤其是一種電能質(zhì)量參數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著以石油為代表的化石能源資源的減少和燃用化石能源對(duì)氣候和生態(tài)環(huán)境負(fù)面影響的凸現(xiàn)，能源問(wèn)題日益成為制約國(guó)際社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的瓶頸。為了擺脫源短缺的困擾，開發(fā)清潔的可再生能源資源已經(jīng)成為世界各國(guó)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重要戰(zhàn)略。分布式發(fā)電技術(shù)是一種利用諸如風(fēng)能、太陽(yáng)能、潮汐能等可再生清潔能源的新型發(fā)電技術(shù)。它區(qū)別于傳統(tǒng)的集中式發(fā)電、遠(yuǎn)距離輸電、大互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)電形式，憑借投資節(jié)省、發(fā)電方式靈活、與環(huán)境兼容等優(yōu)勢(shì)得到了快速發(fā)展。然而隨著分布式發(fā)電的廣泛應(yīng)用，各種不利影響逐漸顯示出來(lái)。首先是對(duì)于電能質(zhì)量的影響，分布式發(fā)電技術(shù)運(yùn)用了大量的電力電子器件，各種非線性負(fù)載將會(huì)引起電網(wǎng)電壓、電流波形的畸變，出現(xiàn)諧波污染問(wèn)題。其次是電網(wǎng)的安全性問(wèn)題，由于分布式發(fā)電的接入，配電網(wǎng)絡(luò)從放射性結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)槎嚯娫催\(yùn)行方式，電力潮流的大小和方向均會(huì)發(fā)生較大的改變，由此帶來(lái)的電網(wǎng)穩(wěn)定性問(wèn)題較為嚴(yán)重。此外，分布式發(fā)電的加入使得電力系統(tǒng)對(duì)二次設(shè)備的要求提高。如因配網(wǎng)變化所引起的電網(wǎng)保護(hù)機(jī)理和定值的變化，需要各種繼電保護(hù)裝置的配合等。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了克服已有電能質(zhì)量參數(shù)檢測(cè)方式的工作效率較低、成本較高、存在安全隱患的不足，本實(shí)用新型提供一種提升工作效率、降低成本、消除安全隱患的移動(dòng)手持式電能質(zhì)量參數(shù)巡檢系統(tǒng)。
[0004]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:
[0005]一種移動(dòng)手持式電能質(zhì)量參數(shù)巡檢系統(tǒng)，包括節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)發(fā)送端和手持巡檢終端，其中，所述節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)發(fā)送端安裝在待測(cè)電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)上，所述節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)發(fā)送端包括:用于為第一MCU控制模塊、三相電數(shù)據(jù)處理模塊和第一無(wú)線通信模塊供電的第一電源模塊；用于采集電壓信號(hào)，并將采樣信號(hào)經(jīng)過(guò)分壓電路直接送入三相電數(shù)據(jù)處理模塊的三相電壓采樣輸入模塊；用于采集的電流信號(hào)經(jīng)過(guò)濾波電路直接送入三相電數(shù)據(jù)處理模塊的三相電流采樣輸入模塊；用于通過(guò)同步串行總線與MCU控制模塊相連的三相電數(shù)據(jù)處理模塊；用以控制電能質(zhì)量參數(shù)的測(cè)量的第一 MCU控制模塊；用于通過(guò)無(wú)線通信協(xié)議輸出命令或接受數(shù)據(jù)的第一無(wú)線通信模塊；
[0006]所述第一電源模塊與所述第一 MCU控制模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和第一無(wú)線通信模塊連接，所述三相電壓采樣輸入模塊、三相電流采樣輸入模塊均與所述三相電數(shù)據(jù)處理模塊連接，所述三相電數(shù)據(jù)處理模塊與所述第一 MCU控制模塊連接，所述第一 MCU控制模塊與所述第一無(wú)線通信模塊連接；
[0007]所述手持巡檢終端包括:用于為第二 MCU控制模塊、第二無(wú)線通信模塊、顯示模塊供電的第二電源模塊；用以接收按鍵指令啟動(dòng)電能質(zhì)量巡檢并控制顯示巡檢結(jié)果的第二MCU控制模塊；用于通過(guò)無(wú)線通信協(xié)議輸出命令或接受數(shù)據(jù)的第二無(wú)線通信模塊；用于通過(guò)I/O 口地址總線與第二 MCU控制模塊相連的鍵盤輸入模塊；用以通過(guò)同步串行外設(shè)接口總線與第二 MCU控制模塊相連的顯示模塊；
[0008]所述第二電源模塊與所述第二 MCU控制模塊、第二無(wú)線通信模塊、顯示模塊連接，所述第二 MCU控制模塊與所述第二無(wú)線通信模塊、按鍵輸入模塊和顯示模塊連接，所述第二無(wú)線通信模塊與所述第二無(wú)線通信模塊之間通信連接。
[0009]進(jìn)一步，所述手持巡檢終端還包括:用于通過(guò)同步串行外設(shè)接口總線與第二 MCU控制模塊相連的外設(shè)存儲(chǔ)模塊。
[0010]再進(jìn)一步，所述三相電壓采樣輸入模塊與所述第一電源模塊連接。
[0011]更進(jìn)一步，所述第二電源模塊為鋰電池。
[0012]所述第一 MCU控制模塊和第二 MCU控制模塊為低功耗高性能精簡(jiǎn)指令集單片機(jī)。
[0013]本實(shí)用新型的技術(shù)構(gòu)思為:固定于待測(cè)節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)發(fā)送端的第一 MCU控制模塊采用低功耗高性能精簡(jiǎn)指令集(RISC)單片機(jī)；所述第一電源模塊從所測(cè)電力對(duì)象中取電，經(jīng)過(guò)整流穩(wěn)壓為發(fā)送端供電；所述三相電壓采樣輸入模塊直接接入三相四線或三相三線的待測(cè)高壓信號(hào)，通過(guò)精密采樣電阻電路采樣電壓信號(hào)并輸入至三相電數(shù)據(jù)處理模塊，數(shù)據(jù)處理單元將采集的電壓信號(hào)數(shù)字化；所述待測(cè)三相電流通過(guò)電流互感器等效轉(zhuǎn)化成電流小信號(hào)，將互感器輸出小信號(hào)接入三相電流采樣輸入模塊，通過(guò)精密模擬電路濾波調(diào)整后采樣電流信號(hào)輸入至三相電數(shù)據(jù)處理模塊，數(shù)據(jù)處理單元將采集的電壓信號(hào)數(shù)字化，所述第一無(wú)線通信模塊采用嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)線通信協(xié)議發(fā)送所得到的電能質(zhì)量參數(shù)，同時(shí)接收外部設(shè)置命令，用于設(shè)置該綜合系統(tǒng)的工作條件，包括開啟/停止命令、采樣時(shí)間分辨率、諧波階次等參數(shù)。
[0014]所述手持巡檢終端的MCU控制模塊采用高檔低功耗高性能精簡(jiǎn)指令集(RISC)單片機(jī)；所述第二電源模塊采用鋰離子電池供電；所述鍵盤輸入模塊是按鍵與MCU的4個(gè)I/O 口組成4鍵輸入，分別為向左、向右、返回以及確認(rèn)功能；所述顯示模塊采用128X64分辨率的LCD顯示屏，用于顯示部分電能質(zhì)量參數(shù)當(dāng)前檢測(cè)值，同時(shí)可以用于設(shè)置該綜合系統(tǒng)的工作條件，包括開啟/停止命令、采樣時(shí)間分辨率、諧波階次等參數(shù)；所述外設(shè)存儲(chǔ)模塊采用外設(shè)存儲(chǔ)卡存儲(chǔ)模式，存儲(chǔ)卡可回收進(jìn)行后期數(shù)據(jù)分析以研宄電網(wǎng)控制策略。
[0015]本實(shí)用新型的有益效果主要表現(xiàn)在:
[0016]I)通過(guò)無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)信息交互的移動(dòng)手持式電能質(zhì)量參數(shù)巡檢系統(tǒng)，適用于各種分布式電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)或者現(xiàn)代電力系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)中電能質(zhì)量檢測(cè)，可檢測(cè)參數(shù)包括電壓、電流、頻率、功率等電力參數(shù)以及諧波、相位等電能質(zhì)量參數(shù)。
[0017]2)此移動(dòng)手持式電能質(zhì)量參數(shù)巡檢系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了電能質(zhì)量的實(shí)時(shí)在線檢測(cè)，具有時(shí)間分辨率高，實(shí)時(shí)性強(qiáng)的特點(diǎn)，能提高檢測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)行速度及決策的可靠性，提高監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的靈活性。
[0018]3)此移動(dòng)手持式電能質(zhì)量參數(shù)巡檢系統(tǒng)安裝和維護(hù)簡(jiǎn)單，操作靈活，能顯著提高工作效率；通過(guò)擺脫纜線束縛，避免了有線系統(tǒng)安裝成本高，維護(hù)成本高，價(jià)格不斷上升的問(wèn)題。另外，當(dāng)工作環(huán)境惡劣，涉及到操作人員人身安全的情況時(shí)，操作人員可以通過(guò)該手持式裝置進(jìn)行遠(yuǎn)端操作，避開惡劣的操作環(huán)境。
[0019]4)此移動(dòng)手持式電能質(zhì)量參數(shù)巡檢系統(tǒng)能有效滿足當(dāng)前分布式能源飛速發(fā)展中需要多節(jié)點(diǎn)，多層次，實(shí)時(shí)監(jiān)控電網(wǎng)系統(tǒng)的要求，為新能源發(fā)電系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行提供了保障，推動(dòng)新能源的普及和規(guī)?；?br>
【附圖說(shuō)明】

[0020]圖1是移動(dòng)手持式電能質(zhì)量參數(shù)巡檢系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)發(fā)送端的框圖。
[0021]圖2是移動(dòng)手持式電能質(zhì)量參數(shù)巡檢系統(tǒng)的手持巡檢終端的框圖。
[0022]圖3是移動(dòng)手持式電能質(zhì)量參數(shù)巡檢的流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述。
[0024]參照?qǐng)D1?圖3，一種移動(dòng)手持式電能質(zhì)量參數(shù)巡檢系統(tǒng)，包括節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)發(fā)送端和手持巡檢終端，所述節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)發(fā)送端包括第一 MCU控制模塊、第一電源模塊、三相電壓采樣輸入模塊、三相電流采樣輸入模塊、三相電數(shù)據(jù)處理模塊、第一無(wú)線通信模塊；所述手持巡檢終端包括第二 MCU控制模塊、第二電源模塊、鍵盤輸入模塊、顯示模塊、外設(shè)存儲(chǔ)模塊、第二無(wú)線通信模塊。在所述節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)發(fā)送端，所述第一電源模塊直接從待測(cè)電網(wǎng)中獲取電力，為第一 MCU控制模塊、三相電數(shù)據(jù)處理模塊和第一無(wú)線通信模塊供電；所述三相電壓采樣輸入模塊采樣信號(hào)經(jīng)過(guò)分壓電路直接送入三相電數(shù)據(jù)處理模塊；所述三相電流采樣輸入模塊的采樣信號(hào)經(jīng)過(guò)濾波電路直接送入三相電數(shù)據(jù)處理模塊；所述三相電數(shù)據(jù)處理模塊通過(guò)同步串行總線與第一 MCU控制模塊相連；第二無(wú)線通信模塊由單片射頻收發(fā)芯片以及外圍電路組成，所述第二無(wú)線通信模塊通過(guò)同步串行外設(shè)接口總線與第一 MCU控制模塊相連；所述第二無(wú)線通信模塊通過(guò)無(wú)線通信協(xié)議輸出數(shù)據(jù)或接收外部命令。
[0025]所述手持巡檢終端，第二電源模塊采用鋰離子電池供電；鍵盤輸入模塊通過(guò)I/O口地址總線與第二 MCU控制模塊相連；顯示模塊通過(guò)同步串行外設(shè)接口總線與第二 MCU控制模塊相連；外設(shè)存儲(chǔ)模塊通過(guò)同步串行外設(shè)接口總線與第二 MCU控制模塊相連；第二無(wú)線通信模塊由單片射頻收發(fā)芯片以及外圍設(shè)備組成；第二無(wú)線通信模塊通過(guò)同步串行外設(shè)接口總線與第二 MCU控制模塊相連；第二無(wú)線通信模塊通過(guò)無(wú)線通信協(xié)議輸出命令或接收數(shù)據(jù)。
[0026]所述固定于待測(cè)節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)發(fā)送端的第一 MCU控制模塊采用低功耗高性能精簡(jiǎn)指令集(RISC)單片機(jī)；所述第一電源模塊從所測(cè)電力對(duì)象中取電，經(jīng)過(guò)整流穩(wěn)壓為發(fā)送端供電；所述三相電壓采樣輸入模塊直接接入三相四線或三相三線的待測(cè)高壓信號(hào)，通過(guò)精密采樣電阻電路采樣電壓信號(hào)并輸入至三相電數(shù)據(jù)處理模塊，數(shù)據(jù)處理單元將采集的電壓信號(hào)數(shù)字化；所述待測(cè)三相電流通過(guò)電流互感器等效轉(zhuǎn)化成電流小信號(hào)，將互感器輸出小信號(hào)接入三相電流采樣輸入模塊，通過(guò)精密模擬電路濾波調(diào)整后采樣電流信號(hào)輸入至三相電數(shù)據(jù)處理模塊，數(shù)據(jù)處理單元將采集的電壓信號(hào)數(shù)字化，所述第一無(wú)線通信模塊采用嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)線通信協(xié)議發(fā)送所得到的電能質(zhì)量參數(shù)，同時(shí)接收外部設(shè)置命令，用于設(shè)置該綜合系統(tǒng)的工作條件，包括開啟/停止命令、采樣時(shí)間分辨率、諧波階次等參數(shù)。
[0027]所述手持巡檢終端的MCU控制模塊采用高檔低功耗高性能精簡(jiǎn)指令集(RISC)單片機(jī)；所述第二電源模塊采用鋰離子電池供電；所述鍵盤輸入模塊是按鍵與MCU的4個(gè)I/O 口組成4鍵輸入，分別為向左、向右、返回以及確認(rèn)功能；所述顯示模塊采用128X64分辨率的LCD顯示屏，用于顯示部分電能質(zhì)量參數(shù)當(dāng)前檢測(cè)值，同時(shí)可以用于設(shè)置該綜合系統(tǒng)的工作條件，包括開啟/停止命令、采樣時(shí)間分辨率、諧波階次等參數(shù)；所述外設(shè)存儲(chǔ)模塊采用外設(shè)存儲(chǔ)卡存儲(chǔ)模式，存儲(chǔ)卡可回收進(jìn)行后期數(shù)據(jù)分析以研宄電網(wǎng)控制策略。
[0028]此移動(dòng)手持式電能質(zhì)量參數(shù)巡檢系統(tǒng)安裝和維護(hù)簡(jiǎn)單，操作靈活，能顯著提高工作效率。此外，特別當(dāng)工作環(huán)境惡劣，涉及到操作人員人身安全的情況時(shí)，操作人員可以通過(guò)該手持式裝置進(jìn)行遠(yuǎn)端操作，避開惡劣的操作環(huán)境。此移動(dòng)手持式電能質(zhì)量參數(shù)巡檢系統(tǒng)可對(duì)微網(wǎng)實(shí)現(xiàn)及時(shí)有效的監(jiān)控，提高監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)行速度及決策的可靠性，提高監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的靈活性，有效滿足當(dāng)前分布式能源飛速發(fā)展中需要多節(jié)點(diǎn)，多層次，實(shí)時(shí)監(jiān)控電網(wǎng)系統(tǒng)的要求。
[0029]本實(shí)施例中，無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的使用，降低了鋪設(shè)線路帶來(lái)的成本，并通過(guò)制定嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)線通信協(xié)議，為數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確可靠傳輸提供了保證。此無(wú)線檢測(cè)裝置安裝和維護(hù)簡(jiǎn)單，操作靈活，能顯著提高工作效率；通過(guò)擺脫纜線束縛，避免了有線系統(tǒng)安裝成本高，維護(hù)成本高，價(jià)格不斷上升的問(wèn)題。此外，特別當(dāng)工作環(huán)境惡劣，涉及到操作人員人身安全的情況時(shí)，操作人員可以通過(guò)該手持式裝置進(jìn)行遠(yuǎn)端操作，避開惡劣的操作環(huán)境。
【權(quán)利要求】
1.一種移動(dòng)手持式電能質(zhì)量參數(shù)巡檢系統(tǒng)，其特征在于:包括節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)發(fā)送端和手持巡檢終端，其中，所述節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)發(fā)送端安裝在待測(cè)電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)上，所述節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)發(fā)送端包括:用于為第一 MCU控制模塊、三相電數(shù)據(jù)處理模塊和第一無(wú)線通信模塊供電的第一電源模塊；用于采集電壓信號(hào)，并將采樣信號(hào)經(jīng)過(guò)分壓電路直接送入三相電數(shù)據(jù)處理模塊的三相電壓采樣輸入模塊；用于采集的電流信號(hào)經(jīng)過(guò)濾波電路直接送入三相電數(shù)據(jù)處理模塊的三相電流采樣輸入模塊；用于通過(guò)同步串行總線與MCU控制模塊相連的三相電數(shù)據(jù)處理模塊；用以控制電能質(zhì)量參數(shù)的測(cè)量的第一 MCU控制模塊；用于通過(guò)無(wú)線通信協(xié)議輸出命令或接受數(shù)據(jù)的第一無(wú)線通信模塊； 所述第一電源模塊與所述第一 MCU控制模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和第一無(wú)線通信模塊連接，所述三相電壓采樣輸入模塊、三相電流采樣輸入模塊均與所述三相電數(shù)據(jù)處理模塊連接，所述三相電數(shù)據(jù)處理模塊與所述第一 MCU控制模塊連接，所述第一 MCU控制模塊與所述第一無(wú)線通信模塊連接； 所述手持巡檢終端包括:用于為第二 MCU控制模塊、第二無(wú)線通信模塊、顯示模塊供電的第二電源模塊；用以接收按鍵指令啟動(dòng)電能質(zhì)量巡檢并控制顯示巡檢結(jié)果的第二 MCU控制模塊；用于通過(guò)無(wú)線通信協(xié)議輸出命令或接受數(shù)據(jù)的第二無(wú)線通信模塊；用于通過(guò)I/O口地址總線與第二 MCU控制模塊相連的鍵盤輸入模塊；用以通過(guò)同步串行外設(shè)接口總線與第二 MCU控制模塊相連的顯示模塊； 所述第二電源模塊與所述第二 MCU控制模塊、第二無(wú)線通信模塊、顯示模塊連接，所述第二 MCU控制模塊與所述第二無(wú)線通信模塊、按鍵輸入模塊和顯示模塊連接，所述第二無(wú)線通信模塊與所述第二無(wú)線通信模塊之間通信連接。2.如權(quán)利要求1所述的移動(dòng)手持式電能質(zhì)量參數(shù)巡檢系統(tǒng)，其特征在于:所述手持巡檢終端還包括:用于通過(guò)同步串行外設(shè)接口總線與第二 MCU控制模塊相連的外設(shè)存儲(chǔ)模塊。3.如權(quán)利要求1或2所述的移動(dòng)手持式電能質(zhì)量參數(shù)巡檢系統(tǒng)，其特征在于:所述三相電壓采樣輸入模塊與所述第一電源模塊連接。4.如權(quán)利要求1或2所述的移動(dòng)手持式電能質(zhì)量參數(shù)巡檢系統(tǒng)，其特征在于:所述第二電源模塊為鋰電池。5.如權(quán)利要求1或2所述的移動(dòng)手持式電能質(zhì)量參數(shù)巡檢系統(tǒng)，其特征在于:所述第一 MCU控制模塊和第二 MCU控制模塊為低功耗高性能精簡(jiǎn)指令集單片機(jī)。
【文檔編號(hào)】G01R31-00GK204302408SQ201420716809
【發(fā)明者】潘國(guó)兵, 陳金鑫, 胥芳, 毛濤濤, 吳雄增 [申請(qǐng)人]浙江工業(yè)大學(xué)