专利名称：专变采集终端的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电力控制装置，特别是指一种专变采集终端。
背景技术：
现在远程电力抄表系统为电力部门管理、分析、处理各种电量数据的一种重要选择措施。该系统一般包括用户端专变采集终端、集中器和后台管理系统三个部分组成。现有该类系统的一般工作原理为，集中器接受后台管理系统的控制命令，然后将用户端电度表采集的信息保存并传送到集中器，再由各集中器上传数据到后台管理系统的活动。现该类系统已经广泛利用嵌入式技术方案来实现该系统的运转，现有技术中，用户终端是该系统的重要部分。在现有技术中该系统虽然已经在通信等方面实现了网络化运`行。但该系统所具有的仅为集抄低压用户电表数据功能，仅能对电力部门提供电量的管理、分析和处理数据。在现电力管理部门所有的工作任务中，电量管理、分析和处理电量数据仅是其工作任务的一个方面，配电监测也是电力管理部门的工作任务之一。而现阶段，电力管理部门只能通过两套或两套以上装置方能完成其上述工作任务，这不仅增加了投入的成本也加大了各电力部门的工作量和维护费用，为了能有效地降低费用，提高工作效率，在实现工作任务的同时减少工作装置是本实用新型的目的之一。因此，开发一种集通信、计算机、测量技术于一身。支持GPRS/CDMA无线公网、230MHz专网等网络技术，实现远程用电监测、自动抄表、用电异常报警、加强了电力部门技术防窃电能力；生成多项管理数据、分析曲线、报表等，为电力部门精细化管理提供科学、先进的技术手段，可广泛应用于厂矿、企业、宾馆等用户的采集终端是本专利的主要目的。

实用新型内容本实用新型的目的是开发一种支持GPRS/CDMA无线公网、230MHz专网等网络技术，实现远程用电监测、自动抄表、用电异常报警、加强了电力部门技术防窃电能力；生成多项管理数据、分析曲线、报表等，为电力部门精细化管理提供科学、先进的技术手段，可广泛应用于厂矿、企业、宾馆等用户的采集终端。本实用新型是通过以下技术方案实现的一种专变采集终端，包括有表壳，显示屏，指示灯，主板，所述主板上嵌入高速32位微处理器philips ARM7TDMI和ucosll操作系统，模块化设计，包括采样模块、处理模块、通信模块、按键处理模块、电源模块、显示模块及一些外围的硬件接口完成了终端的全部功能；在专变采集终端面板上还包括有显示板，电池盒，扩展接口，RS232接口，编程按键，复位键，通信模块，SIM卡接口，天线接口，红外窗口 ；所述电源模块同采样模块、处理模块和显示模块电连接为其提供电源；所述采样模块同处理模块相连接，所述处理模块同通信模块、按键处理模块、显示模块、扩展接口、RS232接口及遥信输入相连接；所述采集终端还包括有采样芯片和FLASH存储芯片；终端采用自带字库的160*160点阵液晶模块点阵汉字显示，当地显示当前时间、日期、软件版本信息、用电情况、抄表数据、终端参数、维护信息、地址、电能表连接状况；终端通过终端“编程”按键，再按“复位”按键，就可当地设置通讯参数，测量点参数；主站远程通过通信模块将实时、历史数据召回；无线公网信道的通信模块，终端主控板具有控制通信模块热启动和冷启动也就是断/开电源的自恢复；终端通过同一RS-485通信接口至少能够同时抄读8只不同规约的电能表。所述数据采集模块包括有电能表数据采集模块，状态量/脉冲量采集模块和交流模拟量采集模块。所述数据处理模块包括有实时和当前数据处理模块，历史日数据处理模块，抄表日数据处理模块，历史月数据处理模块，电能运行状态监测模块，电能质量数据统计模块。所述参数设置与查询模块包括有时钟召测和对时模块，TA变比、TV变比和电能表 常数模块，限值参数处理模块，功率控制参数处理模块，预付费控制参数处理模块，终端参 数处理模块，抄表参数处理模块。所述控制模块包括有功率定值控制模块，电能量控制模块，保电和剔除模块，远方控制模块。所述的显示屏为大屏幕点阵式液晶显示屏。本实用新型的有益效果是1，采用高速32位嵌入式微处理器philips ARM7TDMI和嵌入式ucosll操作系统；2，内部采用高速高精度采样芯片，实时电能计算，在负荷波动大、谐波含量高的状况下也能保证采样和电能精度；3，大容量的FLASH存储芯片保证各种数据的存储；4，大屏幕点阵式液晶显示，用电管理终端的工作状态和测量值显示更加直观；5，宽电压工作范围设计，且终端任意断两相电压的条件下，交流电源能维持终端正常工作；6，与主站的通信规约支持Q/GDW 376. 1-2009《电力用户用电信息采集系统通信协议第一部分主站与采集终端通信协议》；终端与电能表的数据通信规约兼容支持DL/T645-2007、DL/T645-1997、鄂电司营销[2003] 2号《湖北电网电能表通信规约VI. O》、IEC1107、威胜、ABB、EDMI、兰吉尔/西门子B/D表等常用表计规约；并支持远程升级终端电能表规约库7，电磁兼容性能优异，能抵御外界的传导性瞬变脉冲群、磁场、静电、雷击浪涌等干扰，符合Q/GDW379. 2-2009《电力用户用电信息采集系统检验技术规范第二部分专变采集终端检验技术规范》的相关要求；8,米用阻燃非金属外壳，CDMA模块与GPRS模块可互换,体积轻巧,安装方便。

图1，专变采集终端原理图；图2，专变采集终端主视图；图3，专变采集终端后视图；图4，专变采集终端侧视图。[0028]I表壳2显示板3显示屏4电池盒5扩展接口6下盖7 RS232接口8编程按键9复位键10通信模块11 SM卡接12天线接口13红外窗14指示灯
具体实施方式下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或相似功能的元件。下面通过附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能解释为对本申请的限制。本申请的实施例是通过以下技术实现的一种专变采集终端，包括有表壳1，显示屏3，指示灯14，主板，所述主板上嵌入高速32位微处理器philips ARM7TDMI和ucosll操作系统；所述主板还包括有数据采集模块，数据处理模块，参数设置与查询模块，控制模块，事件记录模块，设置功能模块，自检自恢复模块，电源模块。所述所述采集终端还包括有采样芯片和FLASH存储芯片。在专变采集终端面板上还包括有显示板2，电池盒4，扩展接口 5，RS232接口，编程按键8，复位键9，通信模块10，SM卡接口 11，天线接口 12，红外窗口 13，指示灯14.所述数据采集模块包括有电能表数据采集模块，状态量/脉冲量采集模块和交流模拟量采集模块。所述数据处理模块包括有实时和当前数据处理模块，历史日数据处理模块，抄表日数据处理模块，历史月数据处理模块，电能运行状态监测模块，电能质量数据统计模块。所述参数设置与查询模块包括有时钟召测和对时模块，TA变比、TV变比和电能表常数模块，限值参数处理模块，功率控制参数处理模块，预付费控制参数处理模块，终端参数处理模块，抄表参数处理模块。所述控制模块包括有功率定值控制模块，电能量控制模块，保电和剔除模块，远方控制模块。所述的显示屏为大屏幕点阵式液晶显示屏。本申请的各部份模块的主要功能是一、数据采集模块I)电能表数据采集模块终端能按设定的终端抄表日或定时采集时间间隔对电能表数据进行采集、存储，并在主站召测时发送给主站。终端通过同一 RS-485通信接口至少能够同时抄读8只不同规约(通信波特率可能不一致)的电能表。2)状态量/脉冲量采集模块当终端选择配置状态量采集功能时，终端实时采集位置状态和其它状态信息，发生变位时将记入内存并在最近一次主站查询时向其发送该变位信号或终端主动上报。状态量采集周期为Is。当终端选择配置脉冲量采集功能时，终端能接收电能表输出的脉冲，并根据电能表脉冲常数Kp (imp/kWh或imp/kvarh)、TV变比Κτν、ΤΑ变比Kta计算Imin平均功率,并记录当日、当月功率最大值和出现时间。脉冲采集计算周期为lmin，脉冲输入累计误差不大于I个脉冲。功率的转换误差在±1%范围内。3)交流模拟量采集模块终端应配置有电压、电流等模拟量采集功能，测量电压、电流、功率、功率因数等，测量准确度见表(2)。终端具有电压监测越限统计功能，其电压准确度等级为O. 5。二、数据处理模块I)实时和当前处理模块。2)历史日数据模块 终端将采集的数据在日末(次日零点)形成各种历史日数据，并保存最近30天日数据。3)抄表日数据终端可以按照设定的冻结间隔(15min、30min、45min、60min)形成各类冻结曲线
数据，并保存最近30天曲线数据。4)历史月数据终端将采集的数据在月末零点(每月I日零点)生成各种历史月数据，并保存最近12个月的月数据。5)电能运行状态监测终端能够监测电能表运行状况，可监测的主要电能表运行状况有电能表参数变更、电能表时间超差、电表故障信息、电能表示度下降、电能量超差、电能表飞走、电能表停走等。6)电能质量数据统计A、电压监测越限统计专变采集终端具有电压偏差监测及电压合格率统计的功能。对被监测电压采用有效值采样，其采样周期每秒I次，并作为预处理值贮存。Imin作为一个统计单元，取Imin内电压预处理值的平均值，作为被监测点电压测量值。具有按月统计功能，按照设定的允许电压上、下限值，能够保存最近12个月的统计数据。B、功率因数越限统计按设置的功率因数分段限值对监测点的功率因数进行分析统计，记录每月功率因数越限值发生在各区段的累计时间。能够保存最近12个月的统计数据。二、参数设置与查询模块I)时钟召测和对时模块终端能够接收主站的时钟召测和对时命令,对时误差不超过5s。终端时钟24h内走时误差小于O. 5s。2) TA变比、TV变比和电能表常数模块有脉冲输入的终端应能由主站或在当地设置和查询TV变比Κτν、TA变比Kta以及电能表脉冲常数Kp (imp/kWh或imp/kvarh)。3)限值参数模块终端能由主站设置和查询电压及电流越限值、功率因数分段限值等。[0074]4)功率控制参数模块终端能由主站设置和查询功控各时段和相应控制定值、定值浮动系数等时段功控参数以及厂休功控、营业报停功控和当前功率下浮控参数，控制轮次及告警时间等。改变定值时具有蜂鸣指示。5)预付费控制参数模块终端能由主站设置和查询预付电费值、报警门限值、跳闸门限值等预付费控制参数。设置参数时具有蜂鸣指示。6)终端参数模块终端能由主站设置和查询终端组地址、终端配置及配置参数、通信参数等，并能查询终端工D。 7)抄表参数模块终端能由主站设置和查询抄表日、抄表时间、抄表间隔等抄表参数。四、控制模块终端抄表不成功不允许继电器动作，但能够接收主站的控制命令。抄表成功后，自动进入正常状态。终端控制功能分为遥控和本地闭环控，遥控优先级要高于本地闭环控，且多个总加组都能实现控制功能。A、功率定值控制模块主站向终端下发功率控制投入命令及参数，终端在所定限值范围内监测实时功率，当不在保电状态时，功率达到限值则自动执行功率定值闭环控制功能，执行跳闸。功率定值控制解除或控制时段结束后，终端允许用户合上由于功率定值控制引起的跳闸开关。功率定值闭环控制根据控制参数不同分为时段功控、厂休功控、营业报停功控和当前功率下浮控等控制类型。控制的优先级由高到低是当前功率下浮控、营业报停功控、厂休功控、时段功控。若多种功率控制类型同时投入，只执行优先级最高的功率控制类型。在参数设置、控制投入或解除以及控制执行时具有蜂鸣告警通知用户。各类功率控制定值先要和保安定值比较，如大于保安定值就按功率控制定值执行，小于保安定值就按保安定值执行。I)自动控制功能a)在控制时间段、功率定值都符合要求的条件下，经过告警时间后，终端发出第I轮跳闸命令，形成事件记录并上报控制信息。b)当跳闸后测量值小于定值时，允许合闸；如跳闸后测量值仍然大于定值，根据配置的轮次重复a)过程。2)时段功控a)主站依次向专变采集终端下发功控时段、功率定值、定值浮动系数、告警时间、控制轮次等参数，终端收到这些命令后设置相应参数。b)主站向专变采集终端下发时段功控投入命令，终端收到该命令后显示“时段功控投入”状态，当不在保电状态时，终端在功控时段内监测实时功率，自动执行功率定值控制功能。控制过程中应在显示屏上显示定值、控制对象、执行结果等。c)控制时段结束或时段功控解除后，允许客户合上由于时段功控引起的跳闸开关。3)厂休功控a)主站向专变采集终端下发厂休功控参数(功率定值、控制延续时问等)以及控制轮次等，终端收到这些命令后设置相应参数。b)主站向专变采集终端下发厂休功控投入命令，终端收到该命令后显示“厂休功控投入”状态，当不在保电状态时，终端在厂休日监测实时功率，自动执行功率定值控制功能。控制过程中应在显示屏上显示定值、控制对象、执行结果等信息。c)控制时段结束或厂休功控解除后，允许客户合上由于厂休功控引起的跳闸开
关。 4)营业报停功控a)根据客户申请营业报停起、止时间，主站向专变采集终端下发营业报停功控参数，终端收到这些命令后设置相应参数。b)主站向专变采集终端下发营业报停功控投入命令，终端收到该命令后显示“营业报停功控投入”状态，当不在保电状态时，终端在报停时间内监测实时功率，自动执行功率定值控制功能，并在显示屏上显示相应信息。c)营业报停时间结束或营业报停功控解除后，允许客户合上由于营业报停功控弓I起的跳闸开关。5)当前功率下浮控a)主站向专变采集终端下发功率下浮控的功率计算滑差时间M(min)、定值下浮系数K%等参数。终端收到这些参数后计算当前功率定值。b)专变采集终端收到当前功率下浮控制投入命令后，显示“当前功率下浮控投入”状态，终端不在保电状态时，自动执行功率定值控制功能，直至实时功率在当前定值之下。c)当前功率下浮控解除或控制时段结束后，允许客户合上由于当前功率下浮控引起的跳闸开关。6)功率控制的投入或解除专变采集终端能由主站远方投入时有蜂鸣指示告警通知客户，解除其功率定值闭环控制的功能，在显示屏上显示状态。功控解除，自动撤消由功率定值闭环控制引起的跳闸控制。当专变采集终端处于保电状态时，不执行功率定值闭环控制的跳闸。B、电能量控制模块I)月电控a)主站依次向专变采集终端下发月电能量定值、浮动系数及控制轮次等参数设置命令，专变采集终端收到这些命令后设置月电能量定值、浮动系数及控制轮次等相应参数，并有蜂鸣指示告警通知客户。b)主站向专变采集终端下发月电控投入命令，终端收到该命令后显示“月电控投入”状态，监测月电能量，当终端采集当月累计有功总电量达到或者超过当月电量限值时，进行声光报警，自动执行月电能量定值闭环控制功能，闭环控制的过程中应在显示屏上显示定值、控制对象、执行结果等信息。c)月电控解除或月末24时，终端允许客户合上由于月电控引起的跳闸开关。2)购电控[0115]a)主站向专变采集终端下发购电量(费)控参数设置命令，包括购电单号、购电量(费)值、报警门限值、跳闸门限值、各费率时段的费率等参数，终端收到这些参数设置命令后设置相应参数，并有蜂鸣指示告警通知客户。b)主站向专变采集终端下发购电量(费)控投入命令，终端收到该命令后显示“购电控投入”状态，自动执行购电量(费)闭环控制功能。终端监测剩余电能量，如剩余电能量(或电费)小于设定的告警门限值，应能发出音响告警信号；进入购电控报警状态后，终端在每个整点音响(或语音)报警I次，报警I分钟；剩余电能量(或电费)小于设定的跳闸门限值时，按投入轮次动作输出继电器，控制相应的被控负荷开关。c)专变采集终端自动执行购电量(费)定值闭环控制的过程中将在显示屏上显示剩余电能量、控制对象、执行结果等信息。d)购电量(费)控解除或重新购电使剩余电能量(或电费)大于跳闸门限时，专变采集终端允许客户合上由于购电量(费)控引起的跳闸开关。`[0119]3)催费告警a)主站向专变采集终端下发催费告警参数设置命令，终端收到这些参数设置命令后设置相应参数，并有蜂鸣指示告警通知客户。b)主站向专变采集终端下发催费告警投入命令，终端收到该命令后自动执行催费告警功能。终端在告警时间内发出蜂鸣指示告警通知客户。当客户重新交费后，主站向终端下发催费告警解除命令，终止催费告警信号。C、保电和剔除模块终端接收到主站下发的保电投入命令后，进入保电状态，自动解除原有控制状态，并在任何情况下均不执行跳闸命令。终端接收到主站的保电解除命令，恢复正常执行控制命令。在终端上电或与主站通信持续不能连接时，终端自动进入保电状态，待终端与主站恢复通信连接后，终端自动恢复到断线前的控制状态。终端接收到主站下发的剔除投入命令后，除对时命令外，对其它任何广播命令或终端组地址控制命令均不响应。终端收到主站的剔除解除命令，恢复到正常通信状态。D、远方控制模块终端接收主站的跳闸控制命令后，按设定的告警延迟时间、限电时间和控制轮次动作输出继电器，控制相应被控负荷开关；同时终端应有蜂鸣指示告警通知用户，并记录跳闸时间、跳闸轮次、跳闸前功率、跳闸后2min功率等，显示屏应显示执行结果。终端接收到主站的允许合闸控制命令后，应有蜂鸣指示告警通知用户，允许用户合闸。五、事件记录模块终端根据主站设置的事件属性按照重要事件和一般事件分类记录。每条记录的内容包括事件类型、发生时间及相关情况。对于主站设置的重要事件，当事件发生后终端实时刷新重要事件计数器内容，记为记录，并可以通过主站请求访问召测事件记录，对于采用平衡传输信道的终端应直接将重要事件主动及时上报主站。对于主站设置的一般事件，当事件发生后终端实时刷新一般事件计数器内容，记为事件记录，等待主站查询。终端能够记录参数变更、终端停/上电等事件。六、当地显示、设置功能模块[0130]终端采用采用自带字库的160*160点阵液晶模块点阵汉字显示，可以当地显示当前时间、日期、软件版本信息、用电情况、抄表数据、终端参数、维护信息(地址、电能表连接状况)等；终端可以通过终端“编程”按键，再按“返回”按键，液晶显示的主菜单会出现8.参数设置，9.系统管理，就可当地设置通讯参数，测量点参数等。七、自检自恢复模块终端具有自测试、自诊断功能，发现终端的部件工作异常将记录。终端可记录每日自恢复次数。采用无线公网信道的通信模块，终端主控板具有控制通信模块热启动和冷启动(断/开电源)的自恢复功能。本申请的工件原理专变采集终端采用高速32位嵌入式微处理器系统，模块化设计；包括采样模块、处理模块、通信模块、按键处理模块、电源模块、显示模块及一些外围的硬件接口完成了终端的全部功能。电源模块给其它所有的模块提供所需的直流电源，并实现交流信号输入到直流工作模块的电气隔离，保证各个模块的工作安全；通过采样模块里专用芯片完成二次侧电压、电流、功率、频率的转换送到处理模块完成分析、运算并存储起来，处理模块是最核心的部分，采用功能强大、抗干扰能力好的philips ARM7DTI芯片完成；主站可以远程通过通信模块将实时、历史等数据召回；同时也可以通过按键当地查看终端多项数据显示的内容。以上所述仅是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这样的改进和润饰也应视为本申请的保护范围。
权利要求1.一种专变采集终端，包括有表壳，显示屏，指示灯，主板，其特征在于所述主板上嵌入高速32位微处理器philips ARM7TDMI和ucosll操作系统，模块化设计，包括采样模块、处理模块、通信模块、按键处理模块、电源模块、显示模块及一些外围的硬件接口完成了终端的全部功能；在专变采集终端面板上还包括有显示板，电池盒，扩展接口，RS232接口，编程按键，复位键，通信模块，SIM卡接口，天线接口，红外窗口 ；所述电源模块同采样模块、处理模块和显示模块电连接为其提供电源；所述采样模块同处理模块相连接，所述处理模块同通信模块、按键处理模块、显示模块、扩展接口、RS232接口及遥信输入相连接；所述采集终端还包括有采样芯片和FLASH存储芯片；终端采用自带字库的160*160点阵液晶模块点阵汉字显示，当地显示当前时间、日期、软件版本信息、用电情况、抄表数据、终端参数、维护信息、地址、电能表连接状况；终端通过终端“编程”按键，再按“复位”按键，就可当地设置通讯参数，测量点参数；主站远程通过通信模块将实时、历史数据召回；无线公网信道的通信模块，终端主控板具有控制通信模块热启动和冷启动也就是断/开电源的自恢复；终端通过同一 RS-485通信接口至少能够同时抄读8只不同规约的电能表。
2.根据权利要求I所述的专变采集终端，其特征在于所述的显示屏为大屏幕点阵式液晶显示屏。
专利摘要本实用新型涉及一种专变采集终端，包括有表壳，显示屏，指示灯，主板，所述主板上嵌入高速32位微处理器philips ARM7TDMI和ucosII操作系统；所述主板还包括有数据采集模块，数据处理模块，参数设置与查询模块，控制模块，事件记录模块，设置功能模块，自检自恢复模块，电源模块。所述所述采集终端还包括有采样芯片和FLASH存储芯片。
文档编号G01R11/00GK202649265SQ20112041095
公开日2013年1月2日 申请日期2011年10月24日 优先权日2011年10月24日
发明者秦万民, 李程, 李守水, 邓宇, 卫光前 申请人:青岛世泽电子仪表有限公司