專利名稱：一種智能儀表及其應用方法
技術領域：
本發(fā)明涉及數(shù)字儀表技術領域，尤其涉及ー種智能儀表及其應用方法。
背景技術：
隨著電子技術的發(fā)展，電氣設備在電子技術上也得到了長足的發(fā)展，現(xiàn)有的變電站以及電カ領域在電子技術上也向數(shù)字化的方向快速發(fā)展。在電氣設備領域，常規(guī)電磁儀表或數(shù)顯儀表通常采用模擬量采集的方式進行測量，這越來越不適應現(xiàn)有的數(shù)字化的電氣設備領域。盡管現(xiàn)有技術中，數(shù)字式的測量儀表也在快速發(fā)展中，但是通常的儀表僅只有一項或幾項功能，不能隨意擴展。在數(shù)字化電氣設備領域，這種數(shù)字式的儀表由于功能擴展的限制也不能適應現(xiàn)有的電氣設備在數(shù)據(jù)傳輸方式發(fā)生的根本性變化。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術存在的問題，本發(fā)明的目的是構(gòu)建ー種智能儀表，克服現(xiàn)有技術中電氣儀表不能受擴展能力的限制不能適用現(xiàn)有數(shù)字化電氣設備領域情況變化的技術問題。本發(fā)明提出ー種智能儀表，包括中心處理單元和通訊單元，所述中心處理單元用于接收及處理數(shù)據(jù)；所述通訊単元與所述中心處理單元點連接，用于傳輸數(shù)據(jù)；還包括處理所述中心處理單元接收的電力數(shù)據(jù)的儀表構(gòu)建單元，所述儀表構(gòu)建單元包括將接收的電力數(shù)據(jù)構(gòu)建數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)庫構(gòu)建模塊、構(gòu)建虛擬儀表的儀表構(gòu)建模塊，所述儀表構(gòu)建模塊根據(jù)所述數(shù)據(jù)庫構(gòu)建模塊構(gòu)建的數(shù)據(jù)庫中的電カ數(shù)據(jù)構(gòu)建虛擬儀表的功能模塊。本發(fā)明的進ー步技術方案是所述通信単元包括通信接ロ，所述中心處理單元通過所述通信接ロ連接過程總線，所述通信接ロ為串行通信接ロ。本發(fā)明的進ー步技術方案是所述通信単元包括參數(shù)配置模塊，所述參數(shù)配置模塊用于配置通信參數(shù)以適用多種不同參數(shù)的通信設備。本發(fā)明的進ー步技術方案是所述中心處理單元通過所述通信單元獲取指定地址設備的采樣數(shù)據(jù)報文。本發(fā)明的進ー步技術方案是所述數(shù)據(jù)庫構(gòu)建模塊將接收的電力數(shù)據(jù)按三相電流和三相電壓構(gòu)建數(shù)據(jù)庫。本發(fā)明的進ー步技術方案是所述儀表構(gòu)建模塊構(gòu)建的功能模塊包括電流波形模塊、電流電壓模塊、電能模塊、頻率模塊、諧波測量模塊、功率模塊。本發(fā)明的進ー步技術方案是所述通信單元還包括維護通信接ロ，所述維護通信接ロ用于維護所述智能儀表的參數(shù)或更新升級。本發(fā)明的技術方案是提供ー種智能儀表的應用方法，包括如下步驟所述中心處理單元通過所述通信単元獲取電カ數(shù)據(jù)；所述數(shù)據(jù)庫構(gòu)建模塊構(gòu)建數(shù)據(jù)庫；所述儀表構(gòu)建模塊構(gòu)建虛擬儀表功能模塊；運行所述虛擬儀表功能模塊。本發(fā)明的進ー步技術方案是所述運行所述儀表構(gòu)建模塊構(gòu)建的虛擬儀表功能模塊步驟中還包括虛擬儀表功能模塊運行結(jié)果的輸出。本發(fā)明的進ー步技術方案是所述運行所述儀表構(gòu)建模塊構(gòu)建的虛擬儀表功能模塊步驟中還包括運行參數(shù)的設置。另ー方面，本發(fā)明還提出了一種應用上述智能儀表的方法，包括如下步驟所述中心處理單元通過所述通信単元獲取電カ數(shù)據(jù)；所述數(shù)據(jù)庫構(gòu)建模塊構(gòu)建數(shù)據(jù)庫；所述儀表構(gòu)建模塊構(gòu)建虛擬儀表功能模塊； 運行所述儀表構(gòu)建模塊構(gòu)建的虛擬儀表功能模塊。在進ー步地技術方案中，優(yōu)選地，所述運行所述儀表構(gòu)建模塊構(gòu)建的虛擬儀表功能模塊步驟中還包括虛擬儀表功能模塊運行結(jié)果的輸出。在進ー步地技術方案中，優(yōu)選地，所述運行所述儀表構(gòu)建模塊構(gòu)建的虛擬儀表功能模塊步驟中還包括運行參數(shù)的設置。本發(fā)明的技術效果是通過儀表構(gòu)建單元中的數(shù)據(jù)庫構(gòu)建模塊構(gòu)建電カ數(shù)據(jù)庫以及儀表構(gòu)建模塊根據(jù)電カ數(shù)據(jù)構(gòu)建虛擬儀表的功能模塊。本發(fā)明構(gòu)建的智能儀表可以根據(jù)數(shù)據(jù)庫中的電カ數(shù)據(jù)擴展儀表功能，適應數(shù)字化電氣設備變化的需要。


圖1為本發(fā)明實施例提供的智能儀表的結(jié)構(gòu)框圖。圖2為本發(fā)明實施例提供的智能儀表的功能框圖。圖3為本發(fā)明實施例提供的智能儀表的應用方法的流程圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施例進行詳細說明。如圖1所示，本發(fā)明的具體實施方式
是構(gòu)建ー種智能儀表，包括用于接收信息及處理數(shù)據(jù)的中心處理單元1，連接所述中心處理單元I并傳輸數(shù)據(jù)的通信単元2，還包括處理所述中心處理單元I接收的電力數(shù)據(jù)的儀表構(gòu)建單元5,所述儀表構(gòu)建單元5包括將接收的電力數(shù)據(jù)構(gòu)建數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)庫構(gòu)建模塊51、構(gòu)建虛擬儀表的儀表構(gòu)建模塊52，所述儀表構(gòu)建模塊52根據(jù)所述數(shù)據(jù)庫構(gòu)建模塊51構(gòu)建的數(shù)據(jù)庫中的電カ數(shù)據(jù)構(gòu)建虛擬儀表的功能模塊53。本發(fā)明智能儀表的具體實施過程如下所述中心處理單元I接收電カ數(shù)據(jù)，這些電カ數(shù)據(jù)通過通信単元2傳輸獲得。所述數(shù)據(jù)庫構(gòu)建模塊51將所述中心處理單元I接收的所述通信単元2傳輸?shù)碾姤珨?shù)據(jù)構(gòu)建數(shù)據(jù)庫，本發(fā)明的具體實施例中，所述數(shù)據(jù)庫構(gòu)建模塊52將接收的電カ數(shù)據(jù)按三相電流和三相電壓構(gòu)建數(shù)據(jù)庫。儀表構(gòu)建模塊51根據(jù)數(shù)據(jù)庫構(gòu)建模塊52構(gòu)建的數(shù)據(jù)庫中的電カ數(shù)據(jù)構(gòu)建虛擬儀表的功能模塊。儀表構(gòu)建模塊51在構(gòu)建功能模塊時，首先接收構(gòu)建功能模塊的指令，提取數(shù)據(jù)庫構(gòu)建模塊52構(gòu)建的數(shù)據(jù)庫中的相關電カ數(shù)據(jù)，經(jīng)過對相關電カ數(shù)據(jù)的相應儀表功能的算法處理，獲得相應儀表功能算法處理的結(jié)果，通過與中心處理單元連接的顯示模塊4將相應儀表功能算法處理的結(jié)果顯示出來，即為虛擬儀表的相應功能結(jié)果顯示。本發(fā)明根據(jù)電氣設備數(shù)字化的需要，可擴展相應的儀表功能，擴展虛擬儀表功能時，通過擴展儀表功能的相應算法以及相應儀表功能算法的結(jié)果顯示即可實現(xiàn)虛擬儀表的功能擴展。相對于固定的數(shù)字化儀表而言，構(gòu)建這種智能儀表可以適應電カ設備的多種儀表功能變化，大大方便儀表的使用以及儀表功能的擴展。如圖1所示，本發(fā)明的優(yōu)選實施方式是在中心處理單元I與所述通信単元2連接中，所述通信単元包括通信接ロ 22，所述中心處理單元I與通信単元的連接方式為微處理器単元I通過程總線獲取電カ數(shù)據(jù)，中心處理單元I通過通信接ロ 22與過程總線連接，通過過程總線獲取電カ數(shù)據(jù)，具體來說，中心處理單元I通過通信接ロ 22獲取電力數(shù)據(jù)時，微處理器単元I通過通信接ロ 22發(fā)出獲取指定地址電氣設備的電カ數(shù)據(jù)，通信接ロ 22將中心處理單元I的指令傳輸?shù)竭^程總線，通過過程總線獲取與過程總線連接的智能電子設備中的電カ數(shù)據(jù)若其它與過程總線連接的電子設備的電力數(shù)據(jù)。本實施例中，所述通信接ロ為串行通信接ロ。如圖1所示，本發(fā)明的優(yōu)選實施方式是本發(fā)明所述通信単元包括參數(shù)配置模塊21，所述參數(shù)配置模塊21用于配置通信參數(shù)以適用多種不同參數(shù)的通信設備。參數(shù)配置模塊21配置參數(shù)的具體實施過程為人機界面操作單元6通過中心處理單元I向參數(shù)配置模塊21發(fā)布參數(shù)配置指令，參數(shù)配置模塊21接收到參數(shù)配置指令后按人機界面操作単元6的指令進行相應的參數(shù)配置，以適應所配置參數(shù)的通信設備。本發(fā)明的中參數(shù)配置模塊21可以在不改動接線的情況下，通過參數(shù)配置使本發(fā)明智能儀表可以成為網(wǎng)絡上多種接點設備某種特定功能的智能儀表。如圖1、圖2所示，本發(fā)明的優(yōu)選實施方式是所述儀表構(gòu)建模塊52構(gòu)建的功能模塊53包括電流波形模塊、電流電壓模塊、電能模塊、頻率模塊、諧波測量模塊、功率模塊。本技術方式的實施方式為所述中心處理單元I獲取相應電氣設備的電カ數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)庫構(gòu)建模塊52構(gòu)建數(shù)據(jù)庫，儀表構(gòu)建模塊51根據(jù)數(shù)據(jù)庫中電力數(shù)據(jù)構(gòu)建智能儀表的功能模塊53，然后通過對功能模塊53進行功能執(zhí)行，以實現(xiàn)智能儀表運行。本實施例中僅例舉出以上幾種功能模塊，本發(fā)明構(gòu)建的智能儀表并不以上述幾種功能模塊為限，可以根據(jù)具體需要擴展相應功能模塊。這幾種功能模塊具體構(gòu)建過程如下電流波形模塊，通過采集的電流數(shù)據(jù)生成波形，包括觸發(fā)、記錄、分析三個過程。觸發(fā)包括突變量觸發(fā)模式，突變量觸發(fā)是對數(shù)據(jù)庫中電流采樣瞬時值進行計算或分析，如用本周波采樣數(shù)據(jù)減除上ー個周波相同采樣點的采樣數(shù)據(jù)，當采樣數(shù)據(jù)連續(xù)多次發(fā)生異常時，如大于設置的門檻值，即觸發(fā)錄波。記錄當裝置觸發(fā)錄波后，開始按照某種固定的格式記錄錄波數(shù)據(jù)，并單獨作為ー個事件保存。如記錄觸發(fā)前3個周波和觸發(fā)后20周波的數(shù)據(jù)，錄波數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)庫中選擇性的獲取，如每周波錄波數(shù)據(jù)設置為64點，此時，數(shù)據(jù)庫中采樣值需為此數(shù)據(jù)的整數(shù)倍數(shù)，如128點或256點，這些數(shù)據(jù)可以按特定的格式提供給顯示單元4和打印単元進行顯示或打印。分析得到錄波數(shù)據(jù)后，從錄波數(shù)據(jù)中通過算法計算出接地點到本虛擬儀表裝置的電氣距離，或者計算從觸發(fā)時刻開始到電流變?yōu)榱愠掷m(xù)的故障切除時間。通過上述三個過程生成電流波形。電流電壓模塊，即對某時刻電流電壓的獲取，還包括電流電壓的計算、統(tǒng)計等功能。從數(shù)據(jù)庫中獲取電流/電壓某個周波所有采樣點數(shù)據(jù)，進行有效值計算、峰值計算、序分量計算，將所有計算所得數(shù)據(jù)進行排列。在某個設定的統(tǒng)計周期內(nèi)對這些數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計計算，得到95%置信度值、統(tǒng)計平均值等，通過這些值進行電流電壓的顯示、計算以及統(tǒng)計功能。
功率模塊即對電氣設備功率的獲取。通過數(shù)據(jù)庫中相應電氣設備的電カ數(shù)據(jù),得出電氣設備的功率，還包括計算分相和總的四個象限的有功功率和無功功率。電能模塊即對電氣設備電能的獲取。通過數(shù)據(jù)庫中相應電氣設備的電カ數(shù)據(jù)，得出電氣設備的電能，還包括累計正向和反向有功電能、基波電能以及累積計算四個象限的無功電能等。頻率模塊即對電氣設備電流頻率的獲取。通過數(shù)據(jù)庫中相應電氣設備的電カ數(shù)據(jù)，得出電氣設備的電流頻率，還包括實時計算頻率值和頻率變化值。諧波測量模塊即對電氣設備電流或電壓諧波的獲取。通過數(shù)據(jù)庫中相應電氣設備的電カ數(shù)據(jù)，得出電氣設備的電流或電壓諧波，還包括數(shù)據(jù)庫中調(diào)每周波數(shù)據(jù)按FFT算法計算出電流和電壓各次諧波，諧波次數(shù)由配置設定，如31次。如圖1所示，本發(fā)明的優(yōu)選實施方式是所述通信単元2還包括維護通信接ロ 23，所述維護通信接ロ 23用于維護所述智能儀表的參數(shù)或更新升級。如圖1、圖3所示，本發(fā)明的具體實施方式
是提供ー種智能儀表的應用方法，包括如下步驟步驟100 :所述中心處理單元I通過所述通信単元獲取電力數(shù)據(jù)。具體過程和方式如下中心處理單元I通過程總線獲取電カ數(shù)據(jù)，中心處理單元I通過通信接ロ 22與過程總線連接，通過過程總線獲取電カ數(shù)據(jù)，具體來說，中心處理單元I通過通信接ロ 22獲取電カ數(shù)據(jù)時，中心處理單元I通過通信接ロ 22發(fā)出獲取指定地址電氣設備的電カ數(shù)據(jù)，通信接ロ 22將中心處理單元I的指令傳輸?shù)竭^程總線，通過過程總線獲取與過程總線連接的智能電子設備中的電カ數(shù)據(jù)若其它與過程總線連接的電子設備的電力數(shù)據(jù)。本實施例中，所述通信接ロ為串行通信接ロ。步驟200 :所述數(shù)據(jù)庫構(gòu)建模塊51構(gòu)建數(shù)據(jù)庫。所述數(shù)據(jù)庫構(gòu)建模塊51將所述中心處理單元I接收的所述通信単元2傳輸?shù)碾姤珨?shù)據(jù)構(gòu)建數(shù)據(jù)庫，本發(fā)明的具體實施例中，所述數(shù)據(jù)庫構(gòu)建模塊52將接收的電カ數(shù)據(jù)按三相電流和三相電壓構(gòu)建數(shù)據(jù)庫。步驟300 :所述儀表構(gòu)建模塊52構(gòu)建虛擬儀表功能模塊。儀表構(gòu)建模塊51根據(jù)數(shù)據(jù)庫構(gòu)建模塊52構(gòu)建的數(shù)據(jù)庫中的電カ數(shù)據(jù)構(gòu)建虛擬儀表的功能模塊。儀表構(gòu)建模塊51在構(gòu)建功能模塊吋，首先接收構(gòu)建功能模塊51的指令，提取數(shù)據(jù)庫構(gòu)建模塊52構(gòu)建的數(shù)據(jù)庫中的相關電カ數(shù)據(jù)，經(jīng)過對相關電カ數(shù)據(jù)的相應儀表功能的算法處理，獲得相應儀表功能算法處理的結(jié)果，通過與中心處理單元連接的顯示模塊4將相應儀表功能算法處理的結(jié)果顯示出來，即為虛擬儀表的相應功能結(jié)果顯示。步驟400 :運行虛擬儀表功能模塊53，即運行所述儀表構(gòu)建模塊51構(gòu)建的虛擬儀表功能模塊53。本發(fā)明智能儀表通過人機界面操作単元6向智能儀表發(fā)布運行指令運行功能模塊53。在運行功能模塊53時，首先選擇要運行的具體功能模塊53，然后進行運行參數(shù)的設置，設置好運行參數(shù)后，運行所選擇的功能模塊53。功能模塊53運行結(jié)束后，將功能模塊53的運行結(jié)果通過顯示模塊4顯示出來，還可以將運行結(jié)果進行輸出，其輸出方式包括數(shù)據(jù)傳輸和打印。上面對本發(fā)明進行了示例性的描述，顯然本發(fā)明的實現(xiàn)并不受上述方式的限制，只要采用了發(fā)明的方法構(gòu)思和技術方案進行的各種改進，或未經(jīng)改進將發(fā)明的構(gòu)思和技術方案直接應用于其它場合的，均在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
權利要求
1.一種智能儀表，包括中心處理單元和通訊單元，所述中心處理單元用于接收及處理數(shù)據(jù)；所述通訊單元與所述中心處理單元點連接，用于傳輸數(shù)據(jù)；其特征在于，還包括處理所述中心處理單元接收的電力數(shù)據(jù)的儀表構(gòu)建單元，所述儀表構(gòu)建單元包括將接收的電力數(shù)據(jù)構(gòu)建數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)庫構(gòu)建模塊、構(gòu)建虛擬儀表的儀表構(gòu)建模塊，所述儀表構(gòu)建模塊根據(jù)所述數(shù)據(jù)庫構(gòu)建模塊構(gòu)建的數(shù)據(jù)庫中的電力數(shù)據(jù)構(gòu)建虛擬儀表的功能模塊。
2.根據(jù)權利要求1所述智能儀表，其特征在于，所述通信單元包括通信接口，所述中心處理單元通過所述通信接口連接過程總線，所述通信接口為串行通信接口。
3.根據(jù)權利要求1所述智能儀表，其特征在于，所述中心處理單元通過所述通信單元獲取指定地址設備的采樣數(shù)據(jù)報文。
4.根據(jù)權利要求1所述智能儀表，其特征在于，所述通信單元包括參數(shù)配置模塊，所述參數(shù)配置模塊用于配置通信參數(shù)以適用多種不同參數(shù)的通信設備。
5.根據(jù)權利要求1所述智能儀表，其特征在于，所述數(shù)據(jù)庫構(gòu)建模塊將接收的電力數(shù)據(jù)按三相電流和三相電壓構(gòu)建數(shù)據(jù)庫。
6.根據(jù)權利要求1所述智能儀表，其特征在于，所述儀表構(gòu)建模塊構(gòu)建的功能模塊包括電流波形模塊、電流電壓模塊、電能模塊、頻率模塊、諧波測量模塊、功率模塊。
7.根據(jù)權利要求1所述智能儀表，其特征在于，所述通信單元還包括維護通信接口，所述維護通信接口用于維護所述智能儀表的參數(shù)或更新升級。
8.一種應用權利要求1至7任一項所述智能儀表的應用方法，包括如下步驟 所述中心處理單元通過所述通信單元獲取電力數(shù)據(jù)； 所述數(shù)據(jù)庫構(gòu)建模塊構(gòu)建數(shù)據(jù)庫； 所述儀表構(gòu)建模塊構(gòu)建虛擬儀表功能模塊； 運行所述儀表構(gòu)建模塊構(gòu)建的虛擬儀表功能模塊。
9.根據(jù)權利要求8所述的智能儀表應用方法，其特征在于，所述運行所述儀表構(gòu)建模塊構(gòu)建的虛擬儀表功能模塊步驟中還包括虛擬儀表功能模塊運行結(jié)果的輸出。
10.根據(jù)權利要求8所述的智能儀表應用方法，其特征在于，所述運行所述儀表構(gòu)建模塊構(gòu)建的虛擬儀表功能模塊步驟中還包括運行參數(shù)的設置。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種智能儀表，包括中心處理單元和通訊單元，所述中心處理單元用于接收及處理數(shù)據(jù)；所述通訊單元與所述中心處理單元點連接，用于傳輸數(shù)據(jù)；該智能儀表還包括處理所述中心處理單元接收的電力數(shù)據(jù)的儀表構(gòu)建單元，所述儀表構(gòu)建單元包括將接收的電力數(shù)據(jù)構(gòu)建數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)庫構(gòu)建模塊、構(gòu)建虛擬儀表的儀表構(gòu)建模塊，所述儀表構(gòu)建模塊根據(jù)所述數(shù)據(jù)庫構(gòu)建模塊構(gòu)建的數(shù)據(jù)庫中的電力數(shù)據(jù)構(gòu)建虛擬儀表的功能模塊。
文檔編號G01R15/12GK103048510SQ20121049912
公開日2013年4月17日 申請日期2012年11月29日 優(yōu)先權日2012年11月29日
發(fā)明者張元船, 華齊東 申請人:安徽徽寧電器儀表集團有限公司