一种低压配电柜用分布式参数采集系统的制作方法

1.本发明涉及电气信息采集领域。


背景技术：

2.现有的物业管理中的电力用户配电室运维系统应用越来越广泛，但是由于各配电室前期建设中对于高低压智能化监控要求的不一致，特别是低压配电部分，智能化水平差异较大，加装了智能仪表的低压配电柜，改造相对容易些，仅需以通讯的形式将低压配电柜的信息传输到集总单元，然后上传到运维系统，但没有加装智能仪表的低压配电柜的负荷电度，需要通过加装智能采集设备采集传输到运维系统，采用智能模块单元组网来取得一面低压开关柜的模拟量信号，通过母线取得三相电压信号，也就是低压配电柜的公共电压信号，都是一样的相位和幅值。取得每个支路的全电量信息，通过单元处理模块采集接入到其上的三相电流和电压信息，进行a/d变换，或输入到电度专用芯片，在cpu内进行算法运算，最后获得低压开关柜电流、电压、有功无功功率及电度或其他谐波信息。每个智能单元处理模块都会接入三相电压强电信号处理，但这样接线繁琐，或需停电施工且时间长；或不停电施工检修存在多处触电危险点；每个回路接入前都要经过熔断器端子或微断，然后再接入智能单元处理模块，对于具有多个支路的低压配电柜，就是有几十个熔断器端子接入，占用空间较大。此外如果一个智能处理设备把所有电流量和一个三相电压量处理电路集成在一起，设备灵活性差，只能按照回路的最大路数配置，导致多余的回路闲置。针对上述存在的问题，研究设计一种新型的低压配电柜用分布式参数采集系统，克服现有采集低压配电柜信息采集技术中所存在的问题是十分必要的。


技术实现要素：

3.为了解决现有的采集低压配电柜信息采集技术中存在的上述问题，本发明提供了一种低压配电柜用分布式参数采集系统。
4.本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种低压配电柜用分布式参数采集系统，包括直流供电单元、电压处理单元、电流处理单元、信息处理单元和信息存储单元；所述直流供电单元，用于为所述电压处理单元、电流处理单元、信息处理单元和信息存储单元供电；所述电压处理单元用于实时采集低压配电柜电压信息，并传输至所述信息处理单元，同时产生触发所述电流处理单元工作的同步信号；所述电流处理单元用于被所述同步信号触发后采集电流信息，并将所述电流信息传输至所述信息处理单元；所述信息处理单元用于整合所述电压信息和所述电流信息得到全电量信息，并传输至所述信息存储单元；所述信息存储单元用于存储所述全电量信息，并传输至配电运维管理系统。
5.优选的，所述直流供电单元用于把交流电压转换为低压直流电压后，为所述电压处理单元、电流处理单元、信息处理单元和信息存储单元进行供电。
6.优选的，所述电压处理单元包括电压采集模块、电压cpu模块、第一电压通信模块和第二电压通信模块；所述电压采集模块用于实时采集低压配电柜的三相交流电压信息并
存储；所述电压cpu模块用于为所述电压信息添加时间标志，并在达到预设条件时产生触发所述电流处理单元采集的同步信号；所述第一电压通信模块用于将所述同步信号高速传输至所述电流处理单元；所述第二电压通信模块用于在达到预设条件时将带有时间标志的所述电压信息传输至所述信息处理单元。
7.优选的，所述第一电压通信模块与第二电压通信模块均采用两线制通讯方式。
8.优选的，所述电流处理单元包括至少一个电流处理子单元。
9.优选的，所述电流处理子单元数量与低压配电柜出线支路对应，所述电流处理子单元设置于出线支路。
10.优选的，所述电流处理子单元包括第一电流通信子模块、电流采集子模块、电流cpu子模块和第二电流通信子模块；所述第一电流通信子模块用于接收所述同步信号；所述电流采集子模块用于被所述同步信号触发后采集电流信息并存储；所述电流cpu子模块用于为所述电流信息添加时间标志；所述第二电流通信子模块用于将带有时间标志的所述电流信息传输至所述信息处理单元。
11.优选的，所述第一电流通信子模块与第二电流通信子模块均采用两线制通讯方式。
12.优选的，所述信息处理单元根据所述时间标志对所述电压信息和所述电流信息进行同步处理，得到对应不同时刻的同步采集的电压信息和电流信息，并对处理后的信息进行计算得到所述全电量信息。
13.本发明的一种低压配电柜用分布式参数采集系统，结构简单，体积较小，成本低，采集系统的内部配置灵活性，减少了低压配电柜电压采集的回路数量，施工时接线少，提高了施工时的安全性，此外还优化了电压采集的处理方式，电压处理单元与电流处理单元间高速数据通讯保证信息采集的时效性，电压处理单元产生的同步触发信号保证了电流信息与电压信息的同步性，同时带有时间标志的电压信息和电流信息保证了全电量信息的准确性。
附图说明
14.图1是本发明实施例的低压配电柜用分布式参数采集系统结构图；
15.图2是本发明实施例的电压处理单元结构图；
16.图3是本发明实施例的电流处理单元结构图；
17.图4是本发明实施例的电流处理子单元结构图。
具体实施方式
18.下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
19.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情
况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
20.实施例1
21.本发明的一种低压配电柜用分布式参数采集系统如图1所示，包括直流供电单元、电压处理单元、电流处理单元、信息处理单元和信息存储单元；直流供电单元用于为电压处理单元、电流处理单元、信息处理单元和信息存储单元进行供电；电压处理单元用于实时的采集低压配电柜的三相交流电压信息，同时产生触发同步信号，触发同步信号产生的预设条件可根据情况来进行设定，可以为电压过零点，电压也可以为10v、20v、30v。同步信号可以采用硬件电路生成，如过零比较电路，也可以用软件计算来生成。并以此作为同步时钟，将采集到的低压配电柜的附带时间标志电压信息传输至信息处理单元，同时把此同步信号以通讯或硬件触发方式传输到一个回路的电流处理单元，触发电流处理单元开始采集电流信号和存储，并将带有时间标志电流信号传输至信息处理单元。信息处理单元根据时间标志对电压信息和电流信息进行处理，得到对应的不同时刻的同步采集的电压信息和电流信息，并对的电压信息和电流信息进行算法处理，得到回路的全电量信息后，将全电量信息传输至信息存储单元，信息存储单元用于存储全电量信息。
22.如图2所示，电压处理单元可以包括电压采集模块、电压cpu模块、第一电压通信模块和第二电压通信模块；电压采集模块用于实时采集和存储低压配电柜的电压信息，并将电压信息传输至电压cpu模块；电压cpu模块用于在达到预设条件时产生触发电流处理单元工作的同步信号，依此作为计时同步时钟，为电压信息添加时间标志，电压cpu模块将同步信号传输至第一电压通信模块，将带有时间标志的电压信息传输至第二电压通信模块；第一电压通信模块用于将电压cpu模块产生的同步信号高速传输至电流处理单元，第一电压通信模块的传输方式可以为通讯或硬件触发方式；第二电压通信模块用于在达到预设条件时将实时采集的低压配电柜的带有时间标志的电压信息高速传输至信息处理单元。触发电流处理单元工作的同步信号产生的预设条件可根据情况来进行设定，可以为电压过零点，电压也可以为10v、20v、30v。同步信号可以采用硬件电路生成，如过零比较电路，也可以用软件计算来生成。第一电压通信模块与第二电压通信模块均可以采用两线制通讯方式，以减少接线根数。
23.电流处理单元用于被同步信号触发后采集电流信息，并将电流信息传输至信息处理单元，如图3所示，电流处理单元可以包括至少一个电流处理子单元，电流处理子单元数量与低压配电柜出线支路对应，电流处理子单元设置于低压配电柜的出线支路，低压配电柜一般不超过12个出线支路，所以电流处理子单元数量一般小于12个。如图4所示，电流处理子单元可以包括第一电流通信子模块、电流采集子模块、电流cpu子模块和第二电流通信子模块；第一电流通信子模块用于接收电压处理单元产生的同步信号，并将同步信号传输至电流采集子模块；电流采集子模块用于被同步信号触发后采集和存储电流信息，并将采集到的电流信息传输至电流cpu子模块；电流cpu子模块用于为电流信息添加时间标志，并将带有时间标志的电流信息传输至第二电流通信子模块；第二电流通信子模块用于将带有时间标志的电流信息高速传输至信息处理单元。第一电流通信子模块与第二电流通信子模块均可以采用两线制通讯方式，以减少接线根数。
24.信息处理单元用于整合电压信息和电流信息得到全电量信息，并传输至信息存储
单元，优选的，电压信息和电流信息都是带有时间标志的，信息处理单元根据时间标志对电压信息和电流信息进行同步处理，就如同同时采集到电压信息和电流信息一样，得到对应不同时刻的同步采集的电压信息和电流信息，并对处理后的同步信息进行计算得到全电量信息，优选的全电量信息可以包括电流信息、电压信息、有功无功功率信息及电度信息或其他谐波信息。信息存储单元用于存储全电量信息，并传输至配电运维管理系统。
25.实施例2
26.本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于，可以由电流处理单元将带时间标志的电流信息传输至电压处理单元，电压处理单元对带时间标志的电流信息和电压信息进行处理后，得到各支路的全电量信息，并将全电量信息传送至信息处理单元，信息处理单元将得到全电量信息传输至信息存储单元，信息存储单元存储全电量信息，并传输至配电运维管理系统。
27.实施例3
28.本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于，电压处理单元将带时间标志的电压信息传输至电流处理单元，电流处理单元对带时间标志的电流信息和电压信息进行处理后，得到各支路的全电量信息，并将全电量信息传送至信息处理单元，信息处理单元将得到全电量信息传输至信息存储单元，信息存储单元存储全电量信息，并经无线物联网通讯的方式传输至配电运维管理系统，无线物联网通讯的方式可以采用蓝牙、wifi、lora、zigibee或nb-iot等。
29.本发明减少了低压配电柜电压采集的回路数量，优化了电压采集的处理方式，电压处理单元与电流处理单元间高速数据通讯保证信息采集的时效性，电压处理单元产生的同步信号保证了电流处理单元采集电流信息的同步性，同时带有时间标志的电压信息和电流信息保证了电压信息与电流信息的同步性及全电量计算正确。
30.本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

技术特征：
1.一种低压配电柜用分布式参数采集系统，其特征在于，包括直流供电单元、电压处理单元、电流处理单元、信息处理单元和信息存储单元；所述直流供电单元，用于为所述电压处理单元、电流处理单元、信息处理单元和信息存储单元供电；所述电压处理单元用于实时采集低压配电柜电压信息，并传输至所述信息处理单元，同时产生触发所述电流处理单元工作的同步信号；所述电流处理单元用于被所述同步信号触发后采集电流信息，并将所述电流信息传输至所述信息处理单元；所述信息处理单元用于整合所述电压信息和所述电流信息得到全电量信息，并传输至所述信息存储单元；所述信息存储单元用于存储所述全电量信息，并传输至配电运维管理系统。2.根据权利要求1所述的一种低压配电柜用分布式参数采集系统，其特征在于，所述直流供电单元用于把交流电压转换为低压直流电压后，为所述电压处理单元、电流处理单元、信息处理单元和信息存储单元进行供电。3.根据权利要求1所述的一种低压配电柜用分布式参数采集系统，其特征在于，所述电压处理单元包括电压采集模块、电压cpu模块、第一电压通信模块和第二电压通信模块；所述电压采集模块用于实时采集低压配电柜的三相交流电压信息并存储；所述电压cpu模块用于为所述电压信息添加时间标志，并在达到预设条件时产生触发所述电流处理单元采集的同步信号；所述第一电压通信模块用于将所述同步信号高速传输至所述电流处理单元；所述第二电压通信模块用于在达到预设条件时将带有时间标志的所述电压信息传输至所述信息处理单元。4.根据权利要求3所述的一种低压配电柜用分布式参数采集系统，其特征在于，所述第一电压通信模块与第二电压通信模块均采用两线制通讯方式。5.根据权利要求3所述的一种低压配电柜用分布式参数采集系统，其特征在于，所述电流处理单元包括至少一个电流处理子单元。6.根据权利要求5所述的一种低压配电柜用分布式参数采集系统，其特征在于，所述电流处理子单元数量与低压配电柜出线支路对应，所述电流处理子单元设置于出线支路。7.根据权利要求5所述的一种低压配电柜用分布式参数采集系统，其特征在于，所述电流处理子单元包括第一电流通信子模块、电流采集子模块、电流cpu子模块和第二电流通信子模块；所述第一电流通信子模块用于接收所述同步信号；所述电流采集子模块用于被所述同步信号触发后采集电流信息并存储；所述电流cpu子模块用于为所述电流信息添加时间标志；所述第二电流通信子模块用于将带有时间标志的所述电流信息传输至所述信息处理单元。8.根据权利要求7所述的一种低压配电柜用分布式参数采集系统，其特征在于，所述第一电流通信子模块与第二电流通信子模块均采用两线制通讯方式。9.根据权利要求7所述的一种低压配电柜用分布式参数采集系统，其特征在于，所述信息处理单元根据所述时间标志对所述电压信息和所述电流信息进行同步处理，得到对应不同时刻的同步采集的电压信息和电流信息，并对处理后的信息进行计算得到所述全电量信息。

技术总结
本发明涉及电气信息采集领域，具体公开了一种低压配电柜用分布式参数采集系统，直流供电单元，用于为电压处理单元、电流处理单元、信息处理单元和信息存储单元供电；电压处理单元用于实时采集低压配电柜电压信息，并传输至信息处理单元，同时产生触发电流处理单元工作的同步信号；电流处理单元用于被同步信号触发后采集电流信息，并将电流信息传输至信息处理单元；信息处理单元用于整合电压信息和电流信息得到全电量信息，并传输至信息存储单元；信息存储单元用于存储全电量信息，并传输至配电运维管理系统。本发明结构简单，体积较小，成本低，采集系统的内部配置灵活性，施工时接线少且安全性高。且安全性高。且安全性高。


技术研发人员：闫东豪 李传波 张治奎 宋洪宾 李国培
受保护的技术使用者：石家庄嘉硕电子技术有限公司
技术研发日：2021.12.06
技术公布日：2022/3/8