专利名称：抽油机专用多功能电能表的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于抽油机井用电计量和示功图参数的综合采集与传输的 抽油机专用多功能电能表。
背景技术：
目前，在抽油机上应用的电能表的类型主要是三相感应机械式电能表和电子式电
會邑^。(1)三相感应机械式电能表如DT862，这类电能表只能计量抽油机电机的有电 量，对抽油机的发电量有些电能表会到转——对发电功率自动减掉；有些电能表对发电量 止逆——对发电功率既不加不减。没有数据的无线传输功能。(2)电子式电能表如DSS534，这类电能表既能抽油机电机的有功率进行计量，也 能对抽油机的无功功率进行计量，还具有数据无线远传功能，实现数据的无线传输。电子式电能表有三种不同的工作原理，分别是A.电表对发电功率不作任何处 理只计量输入功率，而对发电功率不做任何处理。与其他计量原理的电表相比累计电量 值居中。B.对发电功率与输入功率绝对值相加不仅计量电机的输入功率，而且把发电功 率与输入功率以绝对值的形式相加后累计电量。与其他计量原理的电表相比累计电量值最 大。C.对发电功率与输入功率以绝对值的形式相减把电机的输入功率和发电功率以绝对 值的形式相减后累计电量，与其他计量原理的电表相比累计电量值最小。存在问题是1、不同计量原理的电子式电能表计量结果相差大不同工作原理的电子式电能表，虽然在实验室校验准确度都合格，但是应用到机 采用电计量上，由于抽油机具有发电状态的特殊性，计量结果差别很大。目前油田在用的电子式电能表的测试原理是抽油机的输入功率和发电功率以绝 对值的形式相加，这类计量原理的电能表与输入功率和发电功率以绝对值相减类型的电能 表进行对比测试，结果是多计电量5%-10%，并且抽油机越不平衡，多计的电量越多。2、现有电能表对感性和容性无功功率无法实现单独计量目前，永磁电机正在胜利油田逐渐扩大应用范围，在中石化各油田也正在推广应 用。但永磁电机既可以呈感性负载运行，也可以呈容性负载状态运行，当定子电压高于永磁 同步电机的临界反电势时，呈感性负载运行；当定子电压低于永磁同步电机的临界反电势 时，永磁电机呈容性负载运行。这一特点在抽油机上特别有意义，对一台变压器拖动一台电 机的情况，电机的容性无功正好和变压器的感性无功相互补偿，在不加电容补偿的情况下， 可使变压器的一次测功率因数大于“0. 90”。该电机容性无功特点的发挥，每台抽油机每年 减少线路损耗约3500kW · h。由于传统的电能表不能对永磁电机实现感性无功和容性无功 的单独计量，所以，永磁电机容性无功的特点就很难充分的发挥。3、现有电能表不具有抽油机光杆载荷示功图参数采集功能传统的电子式电能表只是对电压、电流、相位参数的采集，根据这些参数累计有功电量和无功电量。当油井地下设备抽油杆断托、油泵充不满、油泵漏油、油泵气阻、油泵沙卡等问题 时，用眼睛是没有办法发现的。传统的办法是用示功仪进行测试诊断。a)具有远传功能的电能表作用没有充分发挥目前的电子式电能表已经具有数据远传功能模块，但在实际应用中只是对电量数 据的采集与无线传输。实际上还处在电能基础统计管理的层面，没有深入地为机采系统动 态监控分析提供应有的技术支持；更没有在节能方面提供应有的技术支持。所以传统的数 据远传功能单一，没有得到综合作用的发挥。b)三相感应机械式电能表功能单一传统的三相感应式电能表虽然可以实现对发电量的自动减掉，但是它只能计量有 功电量；既没有无功电量的计量功能，也没有数据远传功能。不能满足数字化油田发展的需要。

实用新型内容本实用新型的目的就是为解决上述问题，提供一种结构合理，使用方便，功能较 多，可有效减轻工作强度等优点的抽油机专用多功能电能表。为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案一种抽油机专用多功能电能表，它包括电压信号采集装置和电流信号采集装置， 两者与流/压变换电路输入端连接，流/压变换电路输出端与DSP芯片输入端连接，DSP芯 片输出端与单片机双向通信；单片机则分别与存储器、上位机双向同信，同时单片机还与显 示装置和输入装置连接。所述电压信号采集装置为电流型电压互感器。所述电流信号采集装置为电流互感器。所述流/压变换电路为AD73360芯片。所述DSP芯片为ADSP-BF532芯片。所述单片机为LPC2214芯片。所述输入装置键盘，所述输出装置IXD显示器。所述存储器为AT24C64芯片。本实用新型的工作原理为主要电路构成是电流电压变换(A/D)电路AD73360 和DSP高速数据处理器ADSP-BF532、LPC2214、AT24C64, KeyLCD、PC机；各部分的作用简 介A/D转换器AD73360和DSP高速数据处理器ADSP-BF532主要作用是AD73360和ADSP-BF532对各相电压、电流进行采样，通过相应的数学计算，由 ADSP-BF532部分完成对电参数测量、电能累计、谐波分析等一系列处理工作。LPC2214主要作用是主控CPU，完成对采样数据处理、通讯、显示、按键、系统维护等功能。AT24C16主要作用是存储器管理，如存储参数等。Key主要作用是[0037]按键查看数据，设置参数等。IXD主要作用是显示数据、无线信号、电量、参数等。PC机主要作用是 运行后台软件，对终端进行监控。AD73360可以使用低成本的分流器或互感器测量电流，使用分压电阻或电压互 感器测量电压。ADSP-BF532具有与微控制器通讯的双向串口，芯片的脉冲输出频率与有 功能量成正比。ADSP-BF532具有方便的片上AC/DC系统校准功能。“自引导”的特点使 ADSP-BF532能独自工作，在系统上电后自动初始化。在自引导模式中，ADSP-BF532从一个 外部EEPROM中读取校准数据和启动指令。使用该模式时，ADSP-BF532工作时不需要外加 微控制器，因此当电表用于大批量住宅电能测量时，可降低电表的成本。并且本芯片集成度 较高便于编程控制，故本设计采用此方案。本实用新型的有益效果是抽油机专用多功能电能表与传统的电能表增加了三个 功能一是通过修改现有电能表的内部程序实现4象限计量功能，这一功能可以对抽油机 电机的输入有功电量、发电有功电量分别计量，避免了不同计量原理的电能表在同一台抽 油机上计量结果差别很大现象的再次发生；二是实现了对感性无功电量和容性无功电量分 别计量，这一功能即可以很好的监视电动机功率因数高低，又能很好的监视永磁电机的工 作状态，为永磁电机容性无功特点的发挥提供技术支撑。三是增加了抽油机示功图监视无 线采集接口电路，实现对抽油机光杆示功图参数(载荷传感器和加速度传感器)的无线采 集与传输；这一功能取代了自成体系的油井示功图监视系统的GPRS远传系统，使抽油机数 据采集传输系统成本大幅下降。该电能表数据的采集和无线传输与后台分析软件的联合应 用既可以实现油井示功图的远程监视——降低采油工人的劳动强度，又可以实现抽油机 系统节能优化运行、生产异常的监督报警。该技术的研制成功为管理者提供了最现代化的技术管理手段，是挖潜增效的最有 效措施之一。

图1为本实用新型的结构图。其中，1电压信号采集装置，2电流信号采集装置，3流/压变换电路，4DSP芯片，5 单片机，6存储器，7上位机，8IXD显示器，9键盘。
具体实施方式
以下结合附图与实施例对本实用新型做进一步说明。图1中，它包括电压信号采集装置1和电流信号采集装置2，两者与流/压变换电 路3输入端连接，流/压变换电路3输出端与DSP芯片4输入端连接，DSP芯片4输出端与 单片机5双向通信；单片机5则分别与存储器6、上位机7双向同信，同时单片机5还与显 示装置和输入装置连接。所述电压信号采集装置1为电流型电压互感器。所述电流信号采集装置2为电流互感器。[0051 ]所述流/压变换电路3为AD73360芯片。所述DSP芯片4为ADSP-BF532芯片。所述单片机5为LPC2214芯片。所述输入装置键盘9，所述输出装置IXD显示器8。所述存储器6为AT24C64芯片。
权利要求1.一种抽油机专用多功能电能表，其特征是，它包括电压信号采集装置和电流信号采 集装置，两者与流/压变换电路输入端连接，流/压变换电路输出端与DSP芯片输入端连 接，DSP芯片输出端与单片机双向通信；单片机则分别与存储器、上位机双向同信，同时单 片机还与显示装置和输入装置连接。
2.如权利要求1所述的抽油机专用多功能电能表，其特征是，所述电压信号采集装置 为电流型电压互感器。
3.如权利要求1所述的抽油机专用多功能电能表，其特征是，所述电流信号采集装置 为电流互感器。
4.如权利要求1所述的抽油机专用多功能电能表，其特征是，所述流/压变换电路为 AD73360 芯片。
5.如权利要求1所述的抽油机专用多功能电能表，其特征是，所述DSP芯片为 ADSP-BF532 芯片。
6.如权利要求1所述的抽油机专用多功能电能表，其特征是，所述单片机为LPC2214芯片。
7.如权利要求1所述的抽油机专用多功能电能表，其特征是，所述输入装置键盘，所述 输出装置IXD显示器。
8.如权利要求1所述的抽油机专用多功能电能表，其特征是，所述存储器为AT24C64芯片。
专利摘要本实用新型涉及一种抽油机专用多功能电能表。它结构合理，使用方便，功能较多，可有效减轻工作强度。其结构为它包括电压信号采集装置和电流信号采集装置，两者与流/压变换电路输入端连接，流/压变换电路输出端与DSP芯片输入端连接，DSP芯片输出端与单片机双向通信；单片机则分别与存储器、上位机双向同信，同时单片机还与显示装置和输入装置连接。
文档编号G01R11/54GK201909803SQ20102060857
公开日2011年7月27日 申请日期2010年11月16日 优先权日2010年11月16日
发明者冯国栋, 吕德东, 周亮, 孙东, 徐红梅, 杜红勇, 江文军, 王涛, 王观军, 王贵生, 董明霞, 闫恩祥, 闫敬东, 陈丽娟, 韩磊, 齐光峰 申请人:中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司技术检测中心, 深圳浩宁达仪表股份有限公司