專利名稱：工業(yè)電能網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種工業(yè)電能網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)傳感器，屬電能監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集傳感器技術(shù) 領(lǐng)域。
技術(shù)背景在我國(guó)的工業(yè)生產(chǎn)實(shí)際過(guò)程中，存在著大量需要對(duì)電能進(jìn)行計(jì)量和監(jiān)測(cè)的場(chǎng)合。 如電能計(jì)量、電網(wǎng)質(zhì)量監(jiān)測(cè)、用電設(shè)備效率評(píng)估等。傳統(tǒng)的電能監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)大多采用工業(yè)計(jì)算機(jī)配備數(shù)據(jù)采集卡，來(lái)實(shí)現(xiàn)電能的數(shù)據(jù)采 集和分析，這些電能監(jiān)測(cè)設(shè)備主要存在以下一些不足1、由于采用各種計(jì)算機(jī)作為現(xiàn)場(chǎng)監(jiān) 測(cè)分析工具，導(dǎo)致設(shè)備成本偏高；2、設(shè)備配置的靈活性、通用性差，往往只能用于特定的操 作環(huán)境；3、遠(yuǎn)程通信能力有限，不易實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控、數(shù)據(jù)共享和長(zhǎng)期評(píng)估及預(yù)測(cè)；4、實(shí)時(shí)性 差，時(shí)頻分析手段落后，不具備對(duì)瞬時(shí)擾動(dòng)和暫態(tài)諧波的跟蹤和捕獲能力；5、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備不具 備實(shí)時(shí)分析能力，大量采樣數(shù)據(jù)都要傳送給專門的分析工具去處理，導(dǎo)致對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的存 儲(chǔ)容量要求很大。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于，提供一種制造成本低、通用性強(qiáng)、具有多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)輸入輸出 接口、能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和電能監(jiān)測(cè)點(diǎn)的自動(dòng)組網(wǎng)；使傳感器具有標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、系列化結(jié) 構(gòu)，能適應(yīng)各種應(yīng)用場(chǎng)合的工業(yè)電能網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)傳感器。本實(shí)用新型是通過(guò)如下的技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)上述目的的該工業(yè)電能網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)傳感器由傳感器殼體、三相電流傳感器、三相電壓傳感器、微 處理器、電源、接口電路和通訊接口構(gòu)成，其特征在于傳感器殼體內(nèi)裝有三相電流傳感器、 三相電壓傳感器、微處理器、電源及接口電路，傳感器殼體的側(cè)面裝有通訊接口 ；微處理器 的一側(cè)連接三相電流傳感器和三相電壓傳感器，微處理器的另一側(cè)連接接口電路，接口電 路通過(guò)連接線與通訊接口連接。所述的通訊接口為RS-232通訊接口、RS-485通訊接口和GPRS/CDMA模塊接口本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果在于1、通過(guò)把電能傳感技術(shù)和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)技術(shù)有機(jī)的結(jié)合，采用一體化集成設(shè)計(jì)方 法，使電能傳感器具備標(biāo)準(zhǔn)輸入輸出接口，通過(guò)內(nèi)置的嵌入式微處理器的計(jì)算處理，輸出符 合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求的各種監(jiān)測(cè)用電參數(shù)。集成標(biāo)準(zhǔn)通訊接口和無(wú)線通訊模塊接口，實(shí)現(xiàn)電能 監(jiān)測(cè)點(diǎn)的自動(dòng)組網(wǎng)，便于系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)。2、以傳感器能適應(yīng)各種應(yīng)用場(chǎng)合為目的，采用標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、系列化方法設(shè)計(jì)傳 感器的硬件和軟件結(jié)構(gòu)。傳感器系統(tǒng)能夠在核心任務(wù)調(diào)度模塊的控制下，按照設(shè)置的傳感 器配置參數(shù)，通過(guò)靈活配置模塊化的軟硬件，完成傳感器功能的選擇，使傳感器具備全參數(shù) 柔性設(shè)置功能，用戶僅需通過(guò)預(yù)先設(shè)定或遠(yuǎn)程修改傳感器的配置參數(shù)，就能構(gòu)建適應(yīng)自身 應(yīng)用場(chǎng)合和檢測(cè)要求的電能檢測(cè)點(diǎn)。


圖1為工業(yè)電能網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為工業(yè)電能網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)傳感器的電路方框圖；圖3為工業(yè)電能網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)傳感器的通訊接口接線端子圖。圖中1、三相電流傳感器，2、三相電壓傳感器，3、微處理器，4、電源，5、接口電路， 6、通訊接口，7、傳感器殼體。
具體實(shí)施方式
該工業(yè)電能網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)傳感器由傳感器殼體7、三相電流傳感器1、三相電壓傳感器 2、微處理器3、電源4、接口電路5和通訊接口 6構(gòu)成。傳感器殼體7內(nèi)的底部裝有三相電 流傳感器1、三相電壓傳感器2、微處理器3、電源4及接口電路5，微處理器3的一側(cè)連接三 相電流傳感器1和三相電壓傳感器2，微處理器3的另一側(cè)連接接口電路5，接口電路5通 過(guò)連接線與通訊接口 6連接。通訊接口 6裝在傳感器殼體7的側(cè)面，通訊接口 6為RS-232 通訊接口、RS-485通訊接口和GPRS/CDMA模塊接口(參見附圖1 2)。通訊接口 6的引腳定義及說(shuō)明如下(參見附圖3)(1)、GraS/CDMA DTU 發(fā)送端，(2)、GraS/CDMA DTU 接收端，(3)、GraS/CDMA DTU 地， (4)、RS-232 接口的 RXD 端，(5)、RS-232 接口的 TXD 端，(6)、RS-232 接口的 GND 端，(7)、 RS-485接口的B，(8)、RS-485接口的A，(9)、傳感器電源正，(10)、傳感器電源負(fù)，(11)、測(cè) 試電壓地線，(12)、待用，(13)、測(cè)試A電壓輸入，(14)、待用，(15)、測(cè)試B電壓輸入，(16)、 待用，(17)、測(cè)試C電壓輸入，(18)、待用，(19)、待用，(20)、待用，(21)、測(cè)試A電流正輸入， (22)、測(cè)試A電流負(fù)輸入，(23)、測(cè)試B電流正輸入，(24)、測(cè)試B電流負(fù)輸入，(25)、測(cè)試C 電流正輸入，(26)、測(cè)試C電流負(fù)輸入。該工業(yè)電能網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)傳感器應(yīng)用微處理器及接口電路組成一體化，傳感器殼體7 上只有接線端子。工作時(shí)，微處理器3將三相電流傳感器1和三相電壓傳感器2采集的電 流和電壓信號(hào)處理后，通過(guò)接口電路5由微處理器軟件分別送到RS-232通訊接口、RS-485 通訊接口和GPRS/CDMA模塊接口，再將信號(hào)傳送出去，該傳感器在現(xiàn)場(chǎng)可以組成電能測(cè)試 網(wǎng)絡(luò)。該傳感器工作原理如下測(cè)量方法采用三表法或者二表法，角型或者星型接法。交 流輸入包括A、B、C三相電壓和電流。電流是直接把線穿入小型電流互感器的圓孔；電壓則 采用4個(gè)端子，分別為UA，UB, UC和UN ；對(duì)于中性點(diǎn)不接地的系統(tǒng)，UA, UB, UC可以直接與電 網(wǎng)的A相、B相、C相連接，UN可以浮空或者在需要絕緣監(jiān)視的系統(tǒng)中直接接大地或者通過(guò) 一個(gè)高阻值電阻接入大地，這樣系統(tǒng)可以非常準(zhǔn)確的計(jì)算3U0。輸入的交流電壓信號(hào)通過(guò)小型的PT (電壓互感器)，變換為交流0. 5V的信號(hào)，經(jīng)過(guò) 濾波處理，濾除干擾信號(hào)，然后進(jìn)行電平平移，使得原來(lái)的交流信號(hào)，疊加1/2的VREF(參考 電壓)，直接送到微處理器的A/D轉(zhuǎn)換，進(jìn)行采樣。輸入的電流信號(hào)，通過(guò)導(dǎo)線穿入小CT(電流互感器)，CT的輸出接一個(gè)精密電阻， 變換成電壓信號(hào)，經(jīng)過(guò)濾波處理，濾除干擾信號(hào)，然后進(jìn)行電平平移，使得原來(lái)的交流信號(hào)， 疊加1/2的VREF (參考電壓)，直接送到微處理器的A/D轉(zhuǎn)換，進(jìn)行采樣，采樣好的信號(hào)存入微處理器的RAM中供軟件處理。在軟件中，每個(gè)周波采樣16個(gè)點(diǎn)，根據(jù)采樣定理，可以計(jì)算出輸入信號(hào)的8次諧 波。但是在應(yīng)用中對(duì)奇次諧波更為關(guān)心。在數(shù)字信號(hào)處理中，由于電網(wǎng)的頻率是在變化的， 如果采樣頻率不是電網(wǎng)頻率的整數(shù)倍，會(huì)有頻譜泄漏問(wèn)題。對(duì)于6路輸入信號(hào)，進(jìn)行FFT (付立葉)變換，得出各次諧波的幅值和相角，并且計(jì) 算零序電流和負(fù)序電流。計(jì)算的結(jié)果存入微處理器的RAM中，供通信程序、保護(hù)程序等其他 程序使用。用戶可以通過(guò)相應(yīng)的軟件得到這些數(shù)據(jù)。該工業(yè)電能網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)傳感器具備電能全參數(shù)(電壓、電流、有功、無(wú)功、功率因數(shù)、 電能、諧波等)的高速檢測(cè)功能，可以通過(guò)內(nèi)置的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)模塊，按照優(yōu)化的自適應(yīng)路由協(xié) 議，完成傳感器節(jié)點(diǎn)的自組網(wǎng)，從而構(gòu)建成本低廉，性能優(yōu)越的電能監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
權(quán)利要求一種工業(yè)電能網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)傳感器，它由傳感器殼體(7)、三相電流傳感器(1)、三相電壓傳感器(2)、微處理器(3)、電源(4)、接口電路(5)和通訊接口(6)構(gòu)成，其特征在于傳感器殼體(7)內(nèi)裝有三相電流傳感器(1)、三相電壓傳感器(2)、微處理器(3)、電源(4)及接口電路(5)，傳感器殼體(7)的側(cè)面裝有通訊接口(6)；微處理器(3)的一側(cè)連接三相電流傳感器(1)和三相電壓傳感器(2)，微處理器(3)的另一側(cè)連接接口電路(5)，接口電路(5)通過(guò)連接線與通訊接口(6)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工業(yè)電能網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)傳感器，其特征在于所述的通訊接口(6) 為RS-232通訊接口、RS-485通訊接口和GPRS/CDMA模塊接口。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種工業(yè)電能網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)傳感器，屬電能監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集傳感器技術(shù)領(lǐng)域。它由傳感器殼體、三相電流傳感器、三相電壓傳感器、微處理器、電源、接口電路和通訊接口構(gòu)成，微處理器的一側(cè)連接三相電流傳感器和三相電壓傳感器，另一側(cè)連接接口電路，接口電路通過(guò)連接線與通訊接口連接。本實(shí)用新型采用微處理器將三相電流傳感器和三相電壓傳感器采集的電流和電壓信號(hào)處理后，通過(guò)接口電路由微處理器軟件送到通訊接口將信號(hào)傳送出去，解決了現(xiàn)有電能網(wǎng)絡(luò)傳感器成本偏高，靈活性、通用性差，往往只能用于特定的操作環(huán)境，不易實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控、數(shù)據(jù)共享和長(zhǎng)期評(píng)估及預(yù)測(cè)，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備不具備實(shí)時(shí)分析能力的問(wèn)題。該傳感器在現(xiàn)場(chǎng)可以組成電能測(cè)試網(wǎng)絡(luò)。
文檔編號(hào)H04W88/02GK201697959SQ20102023989
公開日2011年1月5日 申請(qǐng)日期2010年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月13日
發(fā)明者李南春, 王雄, 袁伯利, 齊文東 申請(qǐng)人:荊州市微遠(yuǎn)網(wǎng)絡(luò)科技有限公司