专利名称：理论线损监测仪的制作方法
技术领域：
本实用新型是监测10KV(含10KV)以下电力线传输网络理论线损的一种智能仪器，特别是能不间断的实时监测的装置。
背景技术：
众所周知，在输配电过程中，电能的传送和电磁能量的转换都是通过电流来实现的。电流通过导线时要产生损耗，此外，在电力的传输网络中有大量的变压器、开关、仪表等设备也会消耗一定的能量，以上的能量损耗在电力系统供电过程中称为线损。
目前，线损的测算、考核、管理在电力企业供电有着重要的地位。供电企业在配电运行、经营管理中普遍遇到的配电台区运行参数不能实时掌握的情况；对于线损的测算方法，电力企业在10KV及10KV以下的配电台区普遍采用台区损耗率法估算和平均电流法等计算方法，低压网络线损计算不够准确，过程复杂，特别在代表日定时抄表中存在主观误差。

发明内容
为了克服现有线损的测算过程复杂、准确性不够、测算周期过长的不足，本实用新型提供一种安装调试方便，能实时监测、显示线损量的仪器，简化了测算过程，提高了准确性，极大得缩短了测算周期。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是以单片微处理器为核心及其相应接口组成的小型智能化监测仪器。由电流互感器检测出三相电流的大小，通过由放大器组成的信号调理单元，变换成能被模数转换单元接受并与电流互感器一次侧输入电流成比例大小的电压信号，经单片微处理器的采集、模数转换、特定的软件计算处理得到所需要的数据，进一步送给显示单元和串口通讯单元。本装置能通过按键或串口取得计算所需要的参数，以适应不同的电力传输网络。


图1为装置外型简图。
图2为装置原理框图。
图3为原理图。
图4为信号调理单元放大图。
图5和6为单片微处理器软件处理流程图。
具体实施方式
现结合说明书附图进一步说明本实用新型装置图1为仪器外型简图，长156cm，宽115cm，高36cm，仪器表面1有8位LED的数显窗口；标记2为3个LED指示灯窗口；标记3为5个按键；标记4为三相电流输入端口和电源输入端口；标记5为RS232通信连接端口。
8位LED的数显窗口显示损耗能量，LED指示灯各为工作状态灯，变压器铜损和台区损耗指示灯。5个按键作为输入参数和查看各项损耗量之用。
图2-1互感器单元，由3个高精度小型电流互感器组成，为信号拾取的前向通道，直接与变压器二次侧的电流互感器CT相连，同时也将装置与高压部分隔离，提高装置的可靠性。在图3中，三相CT电流分别从三对端口输入，经过3个小型电流互感器T1，T2，T3，在T1，T2，T3的输出端得到成比例关系的弱电流信号，也完成信号拾取的功能。
图2-2信号调理单元，由高性能的放大器组成，将互感器拾取的三相电流信号变换成适合模数转换单元接受的并与要检测的对应相电流成比例的电压信号，这个单元也能接受单片微处理器的控制信号改变增益，以适应电网过载的大信号变换。
在图4中描述了信号调理单元的细节。信号调理单元由4运放放大器U3(A，B，C，D)，4路模拟开关U10(A，B，C，D)和芯片外围元器件组成。
以其中的一相说明，其余的两相相同。
图4中，从电流互感器T1的输出端得到的弱电流信号经过U3A组成的转换电路，在U3A的正相输入端叠加一个2.5V(Base Ref/2)的基准电压，使得交流电压信号的零点抬高。正常状态下U3A的输出端1脚输出0~+5V的交流电压信号。
图4中U10(A，B，C)模拟开关将三相电流信号轮流有规律切换到U3D的负相输入端，达到分时的效果。
图4中U3D和U10D组成可控放大电路将前级的信号放大成0~+5V的交流信号，在正常状态下这级放大电路是增益是4倍，而在过载状况下，通过单片微处理器对U10D的控制使增益下降到1倍。这样一来在正常状况下保证了精度，也能适应过载的情况而不降低测量范围和精度，达到了适合A/D处理的电压要求。
图2单片微处理器单元，由于半导体产业的飞速发展，本实用新型采用功能强大的微处理器和特定的软件，完成对信号采集、处理、计算、控制、显示和通信。
图3原理图中U1和外围的器件组成单片微处理器单元。
其软件处理流程如图5和6所示软件处理分两个主要模块，定时采样模块和一般任务处理模块。
图5显示了定时采样模块的工作流程，在定时采样模块中完成三相的信号采集，累加的流程。这个模块和一般任务处理模块是异步执行，根据时间记数设置标志位，以供一般任务处理模块中的任务分步执行。
模块工作过程是对电流波形离散化，采样频率为15KSPS，取得的三相电流数据流，经过平方、累加得到电流的瞬态功率原始值；当完成16384次A/D转换后，进一步设置标志位和转移原始值以供一般任务处理模块处理。
图6显示了一般任务处理模块的工作流程，一般任务处理模块完成流图6中的任务。
一般任务处理模块是通过标志位触发，查询执行各项任务；每次计算完毕后或输入处理后，显示处理任务根据相应的标志位显示不同的内容。
输入处理是针对按键和RS232的输入做出相应的处理。
通讯处理是和上位机联系的程序，负责数据的发送、命令参数的接受。
损耗能量的计算是将定时采样模块中得到的原始值进一步计算得目标值。到其能量损耗计算是采用配电网等值电阻的数学模型。参数根据配电网络计算得出后，通过通讯接口或按键输入装置。参数和计算依据中华人民共和国电力行业标准《电力网电能损耗计算导则》DL/T 686-1999，《农村电网节电技术规程》DL/T738-2000。
存储处理将参数、结果值，重要的中间值存储在EEPROM，防止掉电后数据丢失。
图2-6通讯单元，在图3中由U2和外围的元器件组成。串口采用RS-232通信，可直接和上位机联机通讯，作为参数输入和数据结果输出的一个通道。
图2-7电源部分，为一小开关电源模块，可以在交流90V~260V下的电压工作。
在具体实施中，将本装置串入台区供电变压器(10KV或10KV以下)低压侧的电流互感器CT回路中，注意三相电流的连接方法和连接是否牢靠，该装置不影响CT回路中其他仪表和仪器的正常使用。在对本装置输入接线方式、等值电阻等参数后，能自动地实时计算出电力线传输网络的线损量，并以千瓦/小时的能量单位显示。
权利要求1.一种理论线损监测仪，包括电流互感器、信号调理单元、单元微处理器、显示单元和串口通讯单元，其特征在于所述电流互感器由3个高精度小型电流互感器组成，为信号拾取的前向通道，直接与变压器二次侧的电流互感器CT相连，同时也将装置与高压部分隔离，三相CT电流分别从三对端口输入；信号调理单元由高性能放大器组成；单元微处理器分为两个主要模块，定时模块和一般任务处理模块，串口通讯单元由U2和外围元器件组成，串口采用RS-232通信，直接和上位机联机，作为参数输入和输出的一个通道，显示单元的仪器表面带有8位LED数显窗口。
2.根据权利要求1所述的理论线损监测仪，其特征在于在仪器表面带有3个LED指示灯窗口5个按键、三相电流输入端口和电源输入端口，还带有RS-232通讯连结端口。
3.根据权利要求1所述的理论线损监测仪，其特征在于三相CT电流分别从三对端口输入，经过3个小型电流互感器。
4.根据权利要求1所述的理论线损监测仪，其特征在于信号调理单元由4个运放放大器U3，4路模拟开关U10和芯片外围元器件组成。
专利摘要本实用新型公开了一种监测电力线传输网络的理论线损监测仪。包括由电流互感器检测出三相电流的大小，通过由放大器组成的信号调理单元，变换成能被模数转换单元接受并与电流互感器一次侧输入电流成比例大小的电压信号，经单片微处理器的采集、模数转换、特定的软件计算处理得到所需要的数据，进一步送给显示单元和串口通讯单元。该装置简化了测算过程，提高了准确性，极大地缩短了测算周期。
文档编号G01R19/25GK2731460SQ0320909
公开日2005年10月5日 申请日期2003年9月9日 优先权日2003年9月9日
发明者曹建凯, 孙晓东, 刘星华, 黄贵森 申请人:曹建凯, 孙晓东, 刘星华