专利名称：一种负荷监测仪用现场运行维护工具的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种维护工具，尤其涉及一种应用于负荷监测仪的可现场运行维护的工具。
背景技术：
随着线损精细化工作的深入开展，负荷监测仪已在各家电カ公司的各基层供电公司全面推广和使用。通过采集供电侧数据比对售电侧信息，为及时掌握变压器负载、控制台区线损、反窃电等工作起到积极意义。随着2007在所辖农村及城乡结合部试运行204台第一代负荷监测仪并取得成效。2008年试点工作得到全面推广和普及，实现杆、配变负荷监测装置的100%覆盖。通过运用负荷监测仪采集的供电侧数据比对售电侧信息，为控制台区线损、加快推进线损精细化管理工作步伐起到积极的意义。而随着负荷监测仪设备的广泛推广，使得负荷监测仪的日常维护工作量巨大，カロ上工作环境恶劣、通讯信号故障等诸多客观因素，杆、配变负荷监测仪维修数量逐渐增多。而现场维护工作往往需要登杆或进入配电室操作，对操作人员的工作资质有相关的规定和限制，同时还受到气候、工作环境等客观因素的影响，年平均处缺数量高达6000多台次。在现实的实际应用过程中我们发现，现有的负荷测录仪的维护工作已运用掌机，其通信方式一般是通过红外或其他有线连接，在有效距离及方便性上都有很大局限性，用掌机操作时往往仍需登杆或进入配电室等。而负荷监测仪生产厂家或运维单位操作人员不具备相关的电カ操作资格，致使现场能够及时处理的维护工作不得不拆卸后运回厂家维修，耗费大量时间、人力和财カ，甚至影响用户的正常用电。因此现迫切需要ー种新型的负荷监测仪用的现场维护工具，能改善工作环境，降低危险系数，并通过技术手段的提升，提高工作效率和经济效益。

发明内容
随着通信技术的发展，现在涌现出了很多种短距离无线的通信方式，这些通信方式的有效距离可以达到30米或更远，且不受方向等的限制，目前的负荷监测仪及掌机一般暂不支持这些通信方式，如果通过改造负荷监测仪及掌机通讯传输协议，就可以将此通信技术运用至维护工作，本发明通过上述理论，设计开发了一种负荷监测仪用现场运行维护工具，通过短距离无线通信技术互联，提高现场运行维护的安全系数及维护效率。以无线方式与负荷测录仪通信，从而判断或解决问题，达到节省登杆操作、电脑操作、人员操作等目的，本发明的具体如下所述:一种负荷监测仪用现场运行维护工具，包括安装设置在负荷检测仪上的无线通信模块、计量模块和电源电路模块:所述的无线通信模块采用了 ADI的射频无线通讯芯片ATT7022作为前端，采用了瑞萨的R8C单片机作为通讯链路层以及加密。
采用一片专用的计量芯片ATI7022来进行实现计量功能。它需要ABC三相的电压采样值和ABCN四线的电流信号采样输入来进行计算。电压采样通道用电阻分压的方式进行，每相对于N都有一系列的采样电阻串联组成。例如当电压为220V的时候采用12个62K的电阻和ー个1.2K的电阻串联，然后将1.2K电阻上的分压值给ATI7022。电压有效值的大小约为0.35V。电流采样通道用四个电流CT后接电阻来采样电流给ATT7022进行处理，电流采样电阻大小为20欧姆，温漂要求在IOOppm以内。CT的规格为1.5A/5mA，设电流大小为6A，那么采样的电压大小为6A*5mA*20/l.5A=0.4V。不管是电流通道还是电压通道，都要求采样端接抗混叠滤波器，抗混叠滤波器主要是由1.2K的电阻和IOnF的电容构成。同时，ATT7022有ー參考端输出，此參考端在谐波模块需要用到。ATT7022正常エ作需要提供ー个24.576MHZ的晶振，它可以通过SPI总线与MCUl进行通讯。并提供有功无功信号和脉冲输出。需要注意的是，ATT7022需要选择是3P3W还是3P4W，通过跳线3P3W可以选择，当跳线短路的时候，就选择了 3P3W，当跳线断开的时候，就选择了 3P4W。所述的计量模块包括电源电路、计量单元电路、频率检测电路、谐波处理、MCU核心电路、看门狗电路、数据存储及时钟电路、阻抗检测输出电路和485通讯电路。根据本发明的一种负荷监测仪用现场运行维护工具，其特征在干:所述的频率检测电路是通过ー个运放来实现的，ABC三项电压采样值经三倍放大后叠加，作为运放U3A的正输入端，在这里需要注意的是，三个电压接入运放正端前需要接上电阻，电阻阻值起码有一项与其他两项不同，因为如果取相同的电阻的话，三线四线制的ABC电压叠加结果为0，目前AB两项取10k，C项取100K。负输入端的參考接ATI7022输出的參考电压VREF，其中放大倍数为2M/1.2K。综上所述，频率检测电路的输出端是正端电压的饱和放大值。其实波形是ー个方波，通过理论推导可以知道方波的频率就是电网的频率。只要检测到这个频率就可以确定电网的频率了。这个设计不仅实现了只有一项电压的情況，而且满足了三相电压的情况。但是前提是三相电压的频率相同。根据本发明的一种负荷监测仪用现场运行维护工具，其特征在干:所述的谐波处理模块具体为三相电流和三相电压一共六组，该电路主要是将7022的电压电流信号经过处理得到适合NEC的AD采样的信号，经运放放大三倍然后给MCUl的AD ロ，用AD来采样其信号大小，并进行谐波分析。电压通道每路的电压大小约为0.4V，3倍放大后电压为1.2V，峰峰值约为3.4V，AD的參考电压AVee的大小为5V。所以在保证精度的同时，还要保证有一定的余量。电流通道运放采用3倍的放大系数也可以保证基波电流6A且30%的含量输入时nec的AD能够识别且不出现饱和削顶，并且精度足够大。运放的參考端用ATT7022的參考输出2.5V。根据本发明的一种负荷监测仪用现场运行维护工具，其特征在干:所述的无线通信模块所述的电源电路模块对整个负荷监测仪系统供电，且该电源电路模块具有三相四线制的电源输入，并带有过压保护装置。负荷监测仪中不同的模块所需的电源电压不尽相同，所以给不同模块供电，必须产生不同大小的电压。同时，要保证当只有一相电压的的时候也能为系统正常供电，同时要既能满足三相三线制的电源输入也能满足三相四线制的电源输入，有过压保护功能。使用本发明的一种负荷监测仪用现场运行维护工具获得了如下有益效果:1.本发明的一种负荷监测仪用现场运行维护工具提升了维护工作效率；2.本发明的一种负荷监测仪用现场运行维护工具节省了维护费用；3.本发明的一种负荷监测仪用现场运行维护工具提高维护工作安全系数；4.本发明的一种负荷监测仪用现场运行维护工具降低维护工作的技术难度、操作门槛；5.本发明的一种负荷监测仪用现场运行维护工具改善维护工作的工作环境；6.本发明的一种负荷监测仪用现场运行维护工具保障了供电侧数据计量的完整性、持续性；7.本发明的一种负荷监测仪用现场运行维护工具完善运维管理模式，促进线损精细化工作。


图1为本发明的一种负荷监测仪用现场运行维护工具的线路布局框图；图2为本发明的一种负荷监测仪用现场运行维护工具的频率检测电路的电路框图；图3为本发明的一种负荷监测仪用现场运行维护工具与其他设备连接的示意图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明的一种负荷监测仪用现场运行维护工具做进ー步的描述。实施例如图1所示，一种负荷监测仪用现场运行维护工具，包括安装设置在负荷检测仪上的无线通信模块、计量模块和电源电路模块。无线通信模块采用了 ADI的射频无线通讯芯片ATT7022作为前端，采用了瑞萨的R8C单片机作为通讯链路层以及加密。采用一片专用的计量芯片ATI7022来进行实现计量功能。它需要ABC三相的电压采样值和ABCN四线的电流信号采样输入来进行计算。电压采样通道用电阻分压的方式进行，每相对于N都有一系列的采样电阻串联组成。例如当电压为220V的时候采用12个62K的电阻和ー个1.2K的电阻串联，然后将1.2K电阻上的分压值给ATI7022。电压有效值的大小约为0.35V。电流采样通道用四个电流CT后接电阻来采样电流给ATT7022进行处理，电流采样电阻大小为20欧姆，温漂要求在IOOppm以内。CT的规格为1.5A/5mA，设电流大小为6A，那么采样的电压大小为6A*5mA*20/l.5A=0.4V。不管是电流通道还是电压通道，都要求采样端接抗混叠滤波器，抗混叠滤波器主要是由1.2K的电阻和IOnF的电容构成。同时，ATT7022有ー參考端输出，此參考端在谐波模块需要用到。ATT7022正常エ作需要提供ー个24.576MHZ的晶振，它可以通过SPI总线与MCUl进行通讯。并提供有功无功信号和脉冲输出。需要注意的是，ATT7022需要选择是3P3W还是3P4W，通过跳线3P3W可以选择，当跳线短路的时候，就选择了 3P3W，当跳线断开的时候，就选择了 3P4W。本实施例中各项性能指标为:调制方式:2_FSK工作频率:470MHz发射功率:彡IOdbm接收灵敏度:_120dBm(470MHz/2400bps)载波频率误差:土 5K-25 70 V发射电流:〈20mA —直处于发射状态接收电流:〈10mA —直处于接收状态睡眠电流:〈5uA模块进入低功耗状态可靠传输距离:l(T30m 计量模块包括电源电路、计量单元电路、频率检测电路、谐波处理、MCU核心电路、看门狗电路、数据存储及时钟电路、阻抗检测输出电路和485通讯电路。如图2所示，频率检测电路是通过一个运放来实现的，ABC三项电压采样值经三倍放大后叠加，作为运放U3A的正输入端，在这里需要注意的是，三个电压接入运放正端前需要接上电阻，电阻阻值起码有一项与其他两项不同，因为如果取相同的电阻的话，三线四线制的ABC电压叠加结果为0，目前AB两项取10k，C项取100K。负输入端的參考接ATI7022输出的參考电压VREF，其中放大倍数为2M/1.2K。综上所述，频率检测电路的输出端是正端电压的饱和放大值。其实波形是ー个方波，通过理论推导可以知道方波的频率就是电网的频率。只要检测到这个频率就可以确定电网的频率了。这个设计不仅实现了只有一项电压的情況，而且满足了三相电压的情况。但是前提是三相电压的频率相同。谐波处理模块具体为三相电流和三相电压一共六组，该电路主要是将7022的电压电流信号经过处理得到适合NEC的AD采样的信号，经运放放大三倍然后给MCUl的AD ロ，用AD来采样其信号大小，并进行谐波分析。电压通道每路的电压大小约为0.4V，3倍放大后电压为1.2V，峰峰值约为3.4V，AD的參考电压AVee的大小为5V。所以在保证精度的同时，还要保证有一定的余量。电流通道运放采用3倍的放大系数也可以保证基波电流6A且30%的含量输入时nec的AD能够识别且不出现饱和削顶，并且精度足够大。运放的參考端用ATT7022的參考输出2.5V。无线通信模块所述的电源电路模块对整个负荷监测仪系统供电，且该电源电路模块具有三相四线制的电源输入，并带有过压保护装置。负荷监测仪中不同的模块所需的电源电压不尽相同，所以给不同模块供电，必须产生不同大小的电压。同时，要保证当只有一相电压的的时候也能为系统正常供电，同时要既能满足三相三线制的电源输入也能满足三相四线制的电源输入，有过压保护功能。如图3所示，总而言之，本发明的一种负荷监测仪用现场运行维护工具可加载在负荷监测仪及掌机上，可以大大降低维护危险系数，提高维护效率。也可在维护工作时由ー个人在负荷监测仪上加装本设备，其他维护人员在安全或者工作环境好的地方进行维护操作。而且本发明的一种负荷监测仪用现场运行维护工具的无线通信转换装置的模式可以使老型号的产品轻松应用到新的通信技术，节省了设备改造、更新换代的费用。本发明的一种负荷监测仪用现场运行维护工具适用于各种负荷监测仪现场运行维护领域。
权利要求
1.一种负荷监测仪用现场运行维护工具，包括安装设置在负荷检测仪上的无线通信模块、计量模块和电源电路模块: 所述的无线通信模块采用了 ADI的射频无线通讯芯片ATT7022作为前端，采用了瑞萨的R8C单片机作为通讯链路层以及加密； 所述的计量模块包括电源电路、计量单元电路、频率检测电路、谐波处理模块、MCU核心电路、看门狗电路、数据存储及时钟电路、阻抗检测输出电路和485通讯电路。
2.按权利要求1所述的一种负荷监测仪用现场运行维护工具，其特征在于:所述的频率检测电路是通过一个运放来实现的，ABC三项电压采样值经三倍放大后叠加，作为运放U3A的正输入端，在这里需要注意的是，三个电压接入运放正端前需要接上电阻，电阻阻值起码有一项与其他两项不同，因为如果取相同的电阻的话，三线四线制的ABC电压叠加结果为O，目前AB两项取10k，C项取100K。负输入端的参考接ATT7022输出的参考电压VREF，其中放大倍数为2M/1.2K。
3.按权利要求4所述的一种负荷监测仪用现场运行维护工具，其特征在于:所述的谐波处理模块具体为三相电流和三相电压一共六组，该电路主要是将7022的电压电流信号经过处理得到适合NEC的AD采样的信号，经运放放大三倍然后给MCUl的AD 口，用AD来采样其信号大小，并进行谐波分析。电压通道每路的电压大小约为0.4V, 3倍放大后电压为1.2V，峰峰值约为3.4V，AD的参考电压AVee的大小为5V。
4.按权利要求1所述的一种负荷监测仪用现场运行维护工具，其特征在于:所述的电源电路模块对整个负荷监测仪系统供电，且该电源电路模块具有三相四线制的电源输入，并带有过压保护装置。
全文摘要
一种负荷监测仪用现场运行维护工具，本发明可加载在负荷监测仪及掌机上，可以大大降低维护危险系数，提高维护效率。也可在维护工作时由一个人在负荷监测仪上加装本设备，其他维护人员在安全或者工作环境好的地方进行维护操作。而且本发明的一种负荷监测仪用现场运行维护工具的无线通信转换装置的模式可以使老型号的产品轻松应用到新的通信技术，节省了设备改造、更新换代的费用。本发明的一种负荷监测仪用现场运行维护工具适用于各种负荷监测仪现场运行维护领域。
文档编号G01R31/00GK103091575SQ20121035651
公开日2013年5月8日 申请日期2012年9月21日 优先权日2012年9月21日
发明者张一彦 申请人:上海市电力公司, 国家电网公司