一种用于用电信息采集系统的回路状态巡检仪论文和设计

全文摘要

本实用新型提供了一种用于用电信息采集系统的回路状态巡检仪。该巡检仪包括电源单元、显示单元、处理单元、转接单元、接口单元、通信单元、巡检单元和交流采样单元，其中，显示单元、接口单元、通信单元、巡检单元和交流采样单元分别与转接单元连接，转接单元与处理单元连接；电源单元为转接单元、接口单元和通信单元直接供电。本实用新型的回路状态巡检仪，具有极强的抗干扰能力、超大容量内存和全面的功能配置，能够大大提高数据存储密度、全面实现需求侧管理，且便携式、小型化，安装维护更为便捷。

主设计要求

1.一种用于用电信息采集系统的回路状态巡检仪，其特征在于，包括电源单元、显示单元、处理单元、转接单元、接口单元、通信单元、巡检单元和交流采样单元，其中，所述显示单元、接口单元、通信单元、巡检单元和交流采样单元分别与转接单元连接，所述转接单元与处理单元连接；所述电源单元为转接单元、接口单元和通信单元直接供电。

设计方案

2.根据权利要求1所述的一种用于用电信息采集系统的回路状态巡检仪，其特征在于，所述处理单元包括CPU，以及与CPU连接的SDRAM、NANDFLASH、EEPROM、看门狗电路和逻辑门电路。

3.根据权利要求1所述的一种用于用电信息采集系统的回路状态巡检仪，其特征在于，所述通信单元包括电台电路和调制解调器电路，所述电台电路与调制解调器电路连接，所述电台电路和调制解调器电路均与转接单元连接。

4.根据权利要求1所述的一种用于用电信息采集系统的回路状态巡检仪，其特征在于，所述显示单元包括指示灯、按键、液晶屏以及告警单元。

5.根据权利要求1所述的一种用于用电信息采集系统的回路状态巡检仪，其特征在于，所述接口单元采用隔离电路。

6.根据权利要求1所述的一种用于用电信息采集系统的回路状态巡检仪，其特征在于，所述电源单元的输入电压为80VAC~300VAC，所述电源单元的输出包括三组，三组输出的电压均为+12V。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于加强采集系统在互感器计量二次回路方面的在线监测技术，是新一代专变采集终端，属于用电信息采集设备领域。

背景技术

当前用电信息采集系统二次回路尤其是电流互感器二次回路由于缺乏有效的技术手段，长期存在监测困难的问题。对于电流互感器二次回路中手段隐蔽、科技含量高的窃电行为，缺少直接的稽查辅助工具。

经市场调研，目前市场上针对用电信息采集系统的回路状态巡检仪产品种类较少，当前产品多监测温度和设备。而且，传统的专变采集终端对于电流互感器二次回路也缺乏更准确的手段。虽然单独的回路状态巡检仪安全模块可实现回路状态监测，但功能较为单一。

实用新型内容

针对以上现有技术存在的缺陷，本实用新型的目的是深化用电信息采集系统功能应用，进一步加强采集系统在互感器计量二次回路方面的监测技术手段，提供一种巡检仪，来读取用电信息采集系统的回路状态信息，满足电力需求侧管理终端要求。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种用于用电信息采集系统的回路状态巡检仪，包括电源单元、显示单元、处理单元、转接单元、接口单元、通信单元、巡检单元和交流采样单元，其中，所述显示单元、接口单元、通信单元、巡检单元和交流采样单元分别与转接单元连接，所述转接单元与处理单元连接；所述电源单元为转接单元、接口单元和通信单元直接供电。

进一步地，所述处理单元包括CPU，以及与CPU连接的SDRAM、NANDFLASH、EEPROM、看门狗电路和逻辑门电路。

进一步地，所述通信单元包括电台电路和调制解调器电路，所述电台电路与调制解调器电路连接，所述电台电路和调制解调器电路均与转接单元连接。

进一步地，所述显示单元包括指示灯、按键、液晶屏以及告警单元。

进一步地，所述接口单元采用隔离电路。

进一步地，所述电源单元的输入电压为80VAC~300VAC，所述电源单元的输出包括三组，三组输出的电压均为+12V。

本实用新型的回路状态巡检仪，具有极强的抗干扰能力、超大容量内存和全面的功能配置，能够大大提高数据存储密度、全面实现需求侧管理，且便携式、小型化，安装维护更为便捷。由于本实用新型的巡检仪可获得回路状态信息，通过本地和远程通讯实现数据上传和抄读，能够对采集终端二次回路的正常连接、开路、短路、一次短接等状态实时监测，实现对二次回路状态的准确实时监测，因此，本实用新型的回路状态巡检仪的应用可有效识别和治理异常用电行为，为开展计量装置在线监测、故障诊断提供可靠直接的数据，实现营销计量业务数据多维度、多视角的深度价值挖掘，在采集系统深化应用、用电质量分析和防窃电方面具有重要意义。

附图说明

图1是本实用新型的系统架构框图；

图2是本实用新型的电源单元原理方框图；

图3是本实用新型的处理单元结构框图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型的技术方案进行进一步说明。

如图1，本实施例的巡检仪包括电源单元、显示单元、处理单元、转接单元、接口单元、通信单元、巡检单元和交流采样单元。显示单元、接口单元、通信单元、巡检单元和交流采样单元分别与转接单元连接，转接单元与处理单元连接。转接单元与处理单元连接实现设备数据处理；转接单元与显示单元连接实现设备界面显示和报警；转接单元与巡检单元连接实现巡检信号采集处理；转接单元与交采单元连接实现交采信号采集；转接单元与通信单元连接实现通信功能；转接单元与接口单元连接实现信号隔离。电源单元为转接单元、接口单元、通信单元直接供电。

电源单元是巡检仪的动力保障，它负责给整机供电，电源单元输入为80VAC~ 300VAC，输出包括3组+12V，其中一组+12V为通信单元供电、一组+12V为接口单元供电、一组 +12V为显示单元、处理单元和转接单元供电。如图2，本电源由整流输入、开关变换控制系统和整流输出三部分组成。整流输入部分可分为输入滤波器和一次整流滤波两部分。输入滤波器是将交流电网中各种杂波信号、瞬态脉冲群等干扰滤除掉。

显示单元是用以显示终端的运行状态及中文菜单。本实施例的显示单元包括10个指示灯、6个按键、240X128点阵液晶以及告警单元。通过独立的数据总线和控制信号线实现 LCD的正确显示与指示灯的显示。告警单元包括喇叭。

如图3，处理单元包括ATMEL 32位CPU、SDRAM、NANDFLASH、EEPROM、看门狗电路、逻辑门等电路。处理单元对终端采集的数据进行处理和存储，并通过显示单元将数据信息进行本地显示，并可通过无线公网（GPRS、CDMA）、无线专网（230M）、有线等通信方式与主台进行数据交互。转接单元实现处理单元与显示单元、通信单元、接口单元等的信号转换与传递。

音频信号产生：处理单元引至转接单元的IIS总线数据，将交流采样单元采集的数据经过CS4334KS数模转换芯片产生音频信号，然后通过功放进行模拟信号放大，最终产生清晰的音频信号。

通信单元信号处理：处理单元与通信单元为两个相隔离的系统，转接单元通过光隔对信号进行隔离与逻辑转换，所用隔离器件为高速光隔6N137，以满足高速率通信需求。

USB接口：转接单元将处理单元USB总线引出，装有USB-HOST接口，并在硬件上具有 USB接口过流保护，防止USB设备的损坏。

接口单元：通过几条IIC总线实现遥信、脉冲、遥控等接口的控制与采集。

时钟：转接板具有时钟芯片8025T，并由转接板中的3.6V电池供电，断电情况下时钟数据不丢失。

串口：处理单元的串口功能包括：无线公网通信口、无线专网通信口、本地RS232通信口、两个RS485抄表口。

本实施例中，接口单元配置了8路控制输出接口、16路遥信状态输入接口、8路脉冲输入接口、两路标准的RS485接口、3路+12V直流电源输出、一路告警输出、2路标准的CAN接口。这些接口都采用了隔离元件（继电器、光隔），有效地防止了外界干扰。控制输出电路采用I ^{2<\/sup>C总线操作，增加预动电路有效杜绝了一些干扰引起的误操作。遥信输入和脉冲输入都采用光隔进行隔离，可有效地保护终端设备。两路标准的RS485接口采用专用485芯片，具有很强的驱动能力和抗干扰能力，RS485接口可承受接触放电±8KV无损坏，承受380VAC交流电压历时5分钟不损坏。}

通信单元负责主站与终端之间的通信，通信单元包括电台电路和调制解调器电路，电台电路与调制解调器电路连接。调制解调器电路负责数字信号与音频信号之间的相互转换，电台电路负责接收和发射音频信号。

巡检单元和交流采样单元采集用电数据，发给转接单元处理。交流采样单元是采用专用交采芯片ATT7022E而设计开发的电路，该芯片是精度高且功能强的多功能防窃电三相电能专用计量芯片，它集成了七路二阶sigma-delta ADC，其中三路用于三相电压采样，三路用于三相电流采样，还有一路可用于零线电流或其他防窃电参数的采样，输出采样数据和有效值，使用十分方便，该芯片适用于三相三线和三相四线应用。巡检单元采用北京智芯微电子提供的的回路状态巡检仪安全模块，该模块用于识别电流互感器二次回路连接状态，能够对电流互感器二次回路开路，短路（分流），一次旁路，回路整流，并可辅助巡检仪主机判断回路磁场状态异常，短接电能表，更换电流互感器变比等信息。

上述巡检仪终端提供点阵液晶显示，按键操作驱动，支持远程中文信息发布。用户可根据状态指示灯知道终端当前控制状态，终端还配置语音告警喇叭可提示用户。终端的功能包括：数据采集，参数整定和查询功能，控制功能，抄表功能，保电功能，剔除功能，终端交流采样数据，告警功能，数据转发，提供中文信息功能，通话功能，密码确认功能。

设计图

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主设计要求

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