專(zhuān)利名稱(chēng)：一種三相用電檢查儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于用電稽查領(lǐng)域，尤其涉及一種用于用戶用電情況稽查的用電檢查 裝置。
背景技術(shù)：
反竊電對(duì)維護(hù)供電秩序、保障電力安全、保護(hù)國(guó)家和供電公司的正當(dāng)收益具有重要意義；同時(shí)，由于竊電的隱蔽性和分散性，反竊電也是長(zhǎng)期困擾供電企業(yè)的一個(gè)難題。近年來(lái)，市電力公司開(kāi)始實(shí)施線損精細(xì)化工作，對(duì)低壓臺(tái)區(qū)，通過(guò)比對(duì)負(fù)荷測(cè)錄儀量測(cè)的臺(tái)區(qū)供電量和臺(tái)區(qū)同期總售電量獲得臺(tái)區(qū)線損率，進(jìn)而根據(jù)線損率高低判斷竊電高發(fā)臺(tái)區(qū)，由此可縮小用電稽查范圍，顯著提高了用電稽查效率。用電稽查中的竊電舉證離不開(kāi)有效的輔助工具。目前用電稽查主要使用鉗形電流表判斷用戶竊電方式，這種傳統(tǒng)的工具對(duì)具有專(zhuān)業(yè)知識(shí)的稽查人員雖然是有效的，但作為舉證工具仍存在如下不足:I)對(duì)用電檢查人員的專(zhuān)業(yè)素質(zhì)要求很高，當(dāng)稽查人員工作經(jīng)驗(yàn)不足或用戶竊電方式及其隱蔽時(shí)，僅憑對(duì)三相電流的量測(cè)值可能無(wú)法判斷出某些竊電類(lèi)型(如一相同相、兩相相序交叉的情況);2)不具有外場(chǎng)檢查數(shù)據(jù)自動(dòng)記錄功能，雖然絕大多數(shù)用電稽查人員是忠于職守的，但依靠人工記錄和上報(bào)竊電數(shù)據(jù)為營(yíng)私舞弊提供了可能性；3)不具有外場(chǎng)量測(cè)數(shù)據(jù)無(wú)線回傳功能，限制了用電稽查的時(shí)效性，尤其當(dāng)外場(chǎng)檢查人員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)復(fù)雜情況難以判斷時(shí)，無(wú)法將現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)及時(shí)傳遞給公司內(nèi)部有經(jīng)驗(yàn)的專(zhuān)家，以獲得專(zhuān)家指導(dǎo)和幫助。因此，有必要研發(fā)和使用能量測(cè)更豐富參量的、且?guī)в袛?shù)據(jù)自動(dòng)記錄和回傳功能的用電檢查儀，以確保外場(chǎng)檢查數(shù)據(jù)的真實(shí)可靠性、提升舉證的可信性、及時(shí)性。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種三相用電檢查儀，其采用高性能的DSP、FPGA芯片和6通道16位Σ-ΛΑ/D轉(zhuǎn)換器組成倍頻鎖相同步整周期均勻采樣的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)、測(cè)量、記錄和數(shù)據(jù)上傳。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:提供一種三相用電檢查儀，包括微控制單元MCU，其特征是:設(shè)置一無(wú)線通信模塊電路GPRS ;所述的微控制單元MCU經(jīng)過(guò)電平轉(zhuǎn)換單元與無(wú)線通信模塊電路GPRS進(jìn)行連接；其所述的電平轉(zhuǎn)換單元為光電耦合器電路。進(jìn)一步的，所述微控制單元MCU的串行通信接口 UART，經(jīng)過(guò)光電耦合器電路與無(wú)線通信模塊電路GPRS的RS232接口進(jìn)行連接。具體的，所述的光電稱(chēng)合器電路包括第一、第二光電稱(chēng)合器TLP-1、TLP-2、第一至第四電阻Rl R4和反相器U6 ;其中，所述微控制單元MCU的TXD管腳經(jīng)第一電阻Rl與第一光電耦合器TLP-1的正極連接；所述微控制單元MCU的RXD管腳第與二光電耦合器TLP-2的發(fā)射極連接，并經(jīng)第二電阻R2接地；所述第一光電耦合器TLP-1的負(fù)極接地；所述第二光電耦合器TLP-2的集電極接-5V電源端；所述無(wú)線通信模塊電路GPRS的TTL_RXD1管腳接地，并經(jīng)第三電阻R3與第一光電耦合器TLP-1的負(fù)極連接；所述無(wú)線通信模塊電路GPRS的TTL_TXD1管腳與反相器的輸入端連接，所述反相器的輸出端與第二光電耦合器TLP-2的負(fù)極連接；所述第一光電耦合器TLP-1的集電極接3.3V電源端，所述第二光電耦合器TLP-2的正極經(jīng)第四電阻R4接地。與現(xiàn)有技術(shù)比較，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是:1.用電檢查儀采用AVR單片機(jī)和Motorola G20模塊組成GPRS數(shù)據(jù)終端，使得用電檢查儀具有了數(shù)據(jù)回傳功能，2.增設(shè)無(wú)線通信模塊，使得用電檢查儀在得到各種電參量的測(cè)量值后，除了輸出顯示之外，還可將測(cè)量值傳送給上位機(jī)處理，增強(qiáng)了用電稽查的時(shí)效性。

圖1是本實(shí)用新型的系統(tǒng)模塊構(gòu)成示意圖；圖2是本實(shí)用新型電平轉(zhuǎn)換單元的硬件結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實(shí)用新型電平轉(zhuǎn)換單元實(shí)施例的線路圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說(shuō)明。圖1中，本實(shí)用新型提供了一種三相用電檢查儀，其包括數(shù)據(jù)采集電路、倍頻鎖相電路、現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列電路FPGA(Field — Programmable Gate Array)、數(shù)字信號(hào)處理器電路DSP (Digital Signal Processing)、微控制單兀電路MCU和顯不電路LCD。該系統(tǒng)采用高性能的DSP、FPGA芯片和6通道16位Σ - Λ A/D轉(zhuǎn)換器組成倍頻鎖相同步整周期均勻采樣的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)、測(cè)量、記錄和數(shù)據(jù)上傳。微控制單元(MCU)在整個(gè)系統(tǒng)中負(fù)責(zé)控制液晶顯示器、鍵盤(pán)、串行E2PR0M、檔位切換及與上位機(jī)交換數(shù)據(jù)等。MCU可采用ATmegal6L，它是美國(guó)ATEML公司最新推出的內(nèi)含16KB nash的低功耗、低價(jià)格的8位單片機(jī)，其內(nèi)部集成了豐富的硬件資源，從而可簡(jiǎn)化外圍電路設(shè)計(jì)。ATmegal6L采用先進(jìn)的RISC精簡(jiǎn)指令集，運(yùn)行速度是普通單片機(jī)的幾十倍。具體實(shí)現(xiàn)采用MCU通用的控制方法,此處不再細(xì)述。系統(tǒng)還可使用A7nnegal6L內(nèi)部的看門(mén)狗電路增強(qiáng)裝置的抗干擾能力。FPGA 采用 XILINX 公司的 SPARTAN2 系列的 xc2s30tql44— 6，配合 DSP 產(chǎn)生 A/D 控制時(shí)序并完成頻率、相位測(cè)量。該系統(tǒng)的工作原理是:三相電壓(O 480V)、三相電流(直接輸入:5A，100A ;嵌表輸入:5 1000A)分別經(jīng)精密電阻分壓、精密電流互感器變換和高性能程控增益量程切換后轉(zhuǎn)換為適合ADC輸入要求的交流信號(hào)；數(shù)據(jù)采集電路在倍頻鎖相電路、高速DSP和FPGA控制下，以精確的時(shí)序，按每周期128次的采樣速率對(duì)6路交流電壓、電流信號(hào)進(jìn)行整周期同步均勻采樣，并轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)送入DSP芯片:DSP按照特定的數(shù)值算法對(duì)采集到的數(shù)字化的交流信號(hào)進(jìn)行分析、運(yùn)算和處理，得到各種電參量的測(cè)量值并輸出顯示。圖2中，本技術(shù)方案在系統(tǒng)中設(shè)置了一個(gè)無(wú)線通信模塊電路GPRS (圖中以G20表示，下同);所述的微控制單元MCU (圖中以ATmegaie表示，下同)經(jīng)過(guò)電平轉(zhuǎn)換單元與無(wú)線通信模塊電路GPRS進(jìn)行連接；其所述的電平轉(zhuǎn)換單元為光電耦合器電路。進(jìn)一步的，所述微控制單元MCU的串行通信接口 UART，經(jīng)過(guò)光電耦合器電路與無(wú)線通信模塊電路GPRS的RS232接口進(jìn)行連接。由于ATmegaie和G20模塊的I/O操作電壓范圍不相同，所以兩者的串行VI之間需經(jīng)過(guò)電平轉(zhuǎn)換才能確保穩(wěn)定通信，這里采用光電耦合器件TLP521進(jìn)行5V和3.3V之間的電平轉(zhuǎn)換。ATmegal6的I/O驅(qū)動(dòng)能力較強(qiáng)(最大輸出40mA電流)，可以直接驅(qū)動(dòng)TLP521。G20模塊的I/O驅(qū)動(dòng)能力較弱，需加一級(jí)驅(qū)動(dòng)緩沖器(7406反相驅(qū)動(dòng)緩沖器)才能驅(qū)動(dòng) TLP521。圖3中，所述的光電I禹合器電路包括第一、第二光電I禹合器TLP-1、TLP-2、第一至第四電阻Rl R4和反相器U6 ;其中，所述微控制單元MCU的TXD管腳經(jīng)第一電阻Rl與第一光電耦合器TLP-1的正極連接；所述微控制單元MCU的RXD管腳第與二光電耦合器TLP-2的發(fā)射極連接，并經(jīng)第二電阻R2接地；所述第一光電耦合器TLP-1的負(fù)極接地；所述第二光電耦合器TLP-2的集電極接-5V電源端；所述無(wú)線通信模塊電路GPRS的TTL_RXD1管腳接地，并經(jīng)第三電阻R3與第一光電耦合器TLP-1的負(fù)極連接；所述無(wú)線通信模塊電路GPRS的TTL_TXD1管腳與反相器的輸入端連接，所述反相器的輸出端與第二光電耦合器TLP-2的負(fù)極連接；所述第一光電耦合器TLP-1的集電極接3.3V電源端，所述第二光電耦合器TLP-2的正極經(jīng)第四電阻R4接地。ATmegal6具有I個(gè)功能完整的異步串行通信接口(UART)，在直流5V供電時(shí)，其I/O操作電壓范圍約為O 5V ；G20模塊提供一個(gè)用于接收控制命令和傳輸數(shù)據(jù)的異步串行通信接口，在直流3.3V供電時(shí) ，其I/O操作電壓范圍為O 3.3V，因此，可以將ATmegal6串行接口經(jīng)電平轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)接后與G20模塊的串行口相連，進(jìn)行異步串行數(shù)據(jù)交換。實(shí)際實(shí)施時(shí)，ATmegaie采用直流5V供電，5V電源經(jīng)過(guò)由低壓差線性穩(wěn)壓集成電路LMl 117-3.3組成的穩(wěn)壓電路將電壓轉(zhuǎn)換成3.3V后給G20模塊供電。由于本實(shí)用新型通過(guò)設(shè)置無(wú)線通信模塊電路，使得用電檢查儀具有了數(shù)據(jù)回傳功能，有助于確保外場(chǎng)檢查數(shù)據(jù)的真實(shí)可靠性、提升舉證的可信性、及時(shí)性，還可將測(cè)量值傳送給上位機(jī)處理，增強(qiáng)了用電稽查的時(shí)效性。本實(shí)用新型可廣泛用于供電管理和稽查領(lǐng)域。
權(quán)利要求1.一種三相用電檢查儀，包括微控制單元MCU，其特征是: 設(shè)置一無(wú)線通信模塊電路GPRS ； 所述的微控制單元MCU經(jīng)過(guò)電平轉(zhuǎn)換單元與無(wú)線通信模塊電路GPRS進(jìn)行連接； 其所述的電平轉(zhuǎn)換單元為光電耦合器電路。
2.按照權(quán)利要求1所述的三相用電檢查儀，其特征是所述微控制單元MCU的串行通信接口 UART，經(jīng)過(guò)光電耦合器電路與無(wú)線通信模塊電路GPRS的RS232接口進(jìn)行連接。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的三相用電檢查儀，其特征是所述的光電耦合器電路包括第一、第二光電耦合器TLP-l、TLP-2、第一至第四電阻Rl R4和反相器U6 ;其中， 所述微控制單元MCU的TXD管腳經(jīng)第一電阻Rl與第一光電耦合器TLP-1的正極連接；所述微控制單元MCU的RXD管腳第與二光電耦合器TLP-2的發(fā)射極連接，并經(jīng)第二電阻R2接地； 所述第一光電耦合器TLP-1的負(fù)極接地； 所述第二光電耦合器TLP-2的集電極接-5V電源端； 所述無(wú)線通信模塊電路GPRS的TTL_RXD1管腳接地，并經(jīng)第三電阻R3與第一光電耦合器TLP-1的負(fù)極連接； 所述無(wú)線通信模塊電路GPRS的TTL_TXD1管腳與反相器的輸入端連接，所述反相器的輸出端與第二光電耦合器TLP-2的負(fù)極連接； 所述第一光電耦合器TLP-1的集電極接3.3V電源端，所述第二光電耦合器TLP-2的正極經(jīng)第四電阻R4接地?！?br> 專(zhuān)利摘要一種三相用電檢查儀，屬用電稽查領(lǐng)域。包括微控制單元MCU，其特征是設(shè)置一無(wú)線通信模塊電路GPRS；所述的微控制單元MCU經(jīng)過(guò)電平轉(zhuǎn)換單元與無(wú)線通信模塊電路GPRS進(jìn)行連接；其所述的電平轉(zhuǎn)換單元為光電耦合器電路。本技術(shù)方案使得用電檢查儀具有了數(shù)據(jù)回傳功能，有助于確保外場(chǎng)檢查數(shù)據(jù)的真實(shí)可靠性、提升舉證的可信性、及時(shí)性，還可將測(cè)量值傳送給上位機(jī)處理，增強(qiáng)了用電稽查的時(shí)效性。本實(shí)用新型可廣泛用于供電管理和稽查領(lǐng)域。
文檔編號(hào)G01R22/10GK203133159SQ20132015471
公開(kāi)日2013年8月14日 申請(qǐng)日期2013年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月31日
發(fā)明者夏正侃, 史濤, 李昕, 沈忠晴, 沈勤良, 管玉忠 申請(qǐng)人:國(guó)家電網(wǎng)公司, 上海市電力公司