專利名稱：零平衡法計量故障監(jiān)測無線遠程數(shù)傳報警抄表終端和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬電能計量監(jiān)測無線報警應(yīng)用領(lǐng)域，為應(yīng)用本發(fā)明的“零平衡法計量故障 監(jiān)測原理”和實施電路研制成的計量故障監(jiān)測電能表和無線報警電路，加數(shù)字溫度監(jiān)測報 警、防盜監(jiān)測報警、其它報警(如開箱報警)監(jiān)測電路，熔為一體的多功能計量故障監(jiān)測無 線數(shù)傳報警電表終端，與中心收發(fā)主機構(gòu)成的無線遠程數(shù)傳報警抄表終端和系統(tǒng)。主要應(yīng) 用于IOkv線路配電臺區(qū)。
背景技術(shù)：
目前農(nóng)村變壓器臺區(qū)計量故障、竊電問題時常出現(xiàn)，人工查找計量故障隱患浪費 人力且效果不佳，無有效的計量故障實時監(jiān)測報警終端和系統(tǒng)。計量故障監(jiān)測方面，本發(fā)明人早年國內(nèi)首創(chuàng)研制成“自動數(shù)碼型電能計量在線檢 測儀”獲國家專利，專利申請日1990年10月26日，申請?zhí)?90222674. 6，證書號:68612號; 進一步提高精度研制成“電能計量裝置整體運行檢驗儀”獲國家專利，專利申請日1998年 5月29日，專利號ZL98214920.4，開劈國內(nèi)電能計量故障不停電、不拆線、現(xiàn)場在線檢測和 檢驗新手段，解決了計量故障隱患人工查找難的問題，推廣應(yīng)用后現(xiàn)已是查找計量故障隱 患不可缺少的工具。但還需人工攜帶儀器逐個臺區(qū)巡檢測出故障存在，不能及時自動發(fā)現(xiàn) 計量故障隱患。近些年有電能表增加了防竊電功能，但主要是單相電子式電能表。其原理是單相 表增加零線電流輸入信號，將火線電流線與零線電流線同時接入電能表，當火線上有電流 分流竊電時(電流線在表外短路，部分電流不流經(jīng)表內(nèi))，火線電流輸入信號幅度與零線電 流信號輸入幅度就會不同，表內(nèi)電能計量芯片用的是防竊電功能芯片，芯片上有兩路信號 輸入端，芯片內(nèi)累計電能量自動按副度大的計算，防止分流少計電量。而三相四線電能表卻 不能用此方法檢測分流竊電故障，因正常情況下零線電流和三相火線電流幅度不相等，通 常三相四線制三相火線(380V)電流不一定相等，零線電流不確定，有時差別很大。零線電 流在三相火線電流相等時可能為零，在三相電流不平衡時零線電流較大，有時比某個火線 電流還大，而某相電流無故障情況下也可能為零。所以三相電表二次回路和外分流竊電等 故障檢測較困難，目前尚無有效的監(jiān)測方法和產(chǎn)品，只有判別三相電壓幅度，檢測失壓。至 于電流回路故障，有的測三相電流幅度，判別三相電流不平衡度，但都不能有效判定有無二 次回路故障和電流分流故障。目前有的多功能電能表可測出電壓缺相、三相電流不平衡度、電壓電流相序接錯 問題，而對電流互感器變比錯、內(nèi)分流、二次回路接觸不良、短路、斷路、分流竊電等引起的 計量故障，目前也不能測出。若將已有的計量檢測儀核心電路加裝到計量箱，成本高不可行，故需研究出新的 監(jiān)測原理方法和實施電路，加入計量箱或電能表內(nèi)，能實時監(jiān)測計量故障報警方可及時發(fā) 現(xiàn)計量故障隱患。目前供電系統(tǒng)變電所下各IOKV線路配電臺區(qū)配電自動化尚未發(fā)展，原因是情況復(fù)雜，沒有好的發(fā)展模式。本發(fā)明附加的變壓器防盜、超溫報警方面的目前現(xiàn)狀是農(nóng)排臺區(qū)排灌時送電，農(nóng) 閑時停電，此期間經(jīng)常出現(xiàn)變壓器被盜事件，沒有建全的監(jiān)測報警保護系統(tǒng)，變壓器防盜報 警系統(tǒng)雖有部分線路應(yīng)用，但未能推廣應(yīng)用，原因是功能單一，實用性小，性價比低，組網(wǎng)費 用高難以推行；變壓器超溫超負荷燒壞常有發(fā)生，有人試制溫度監(jiān)測報警系統(tǒng)，但也未能推 行應(yīng)用，原因如同防盜報警；人工抄表浪費人力，無線遠程抄表近年有應(yīng)用實例，但也未能 很好在IOKV線路推行應(yīng)用，原因仍是功能單一，費用高，性價比低，未能推行應(yīng)用。有專家 認為ιοκν線路查降線損，節(jié)能降損是發(fā)展應(yīng)用的主導(dǎo)，有待于功能完善的IOKV配電線路 自動化無線監(jiān)測網(wǎng)發(fā)展模式應(yīng)用成功后，這些防盜、超溫、抄表作為附加功能解決。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明人總結(jié)近年電能計量檢驗儀推廣應(yīng)用經(jīng)驗和現(xiàn)場應(yīng)用經(jīng)歷，進一步研究提 出了“零平衡法計量故障監(jiān)測原理”，研試出實施電路，加裝于計量箱或電能表內(nèi)，增加零 線電流互感器，能有效監(jiān)測電流互感器變比錯、內(nèi)部短路分流、二次回路接觸不良、短路、斷 路、分流竊電等引起的計量故障，也可監(jiān)測電能表內(nèi)部微型電流互感器及變流電路故障。用 “零平衡法計量故障監(jiān)測原理”研制的實施電路加入電能表，構(gòu)成本發(fā)明的“零平衡法計量 故障監(jiān)測電能表”，再加入“無線數(shù)字傳送報警和數(shù)據(jù)的收發(fā)器”(也可傳送電表數(shù)據(jù)，簡稱 無線數(shù)傳報警收發(fā)器)，構(gòu)成“零平衡法計量故障監(jiān)測無線遠程數(shù)傳報警電能表終端”，與中 心無線收發(fā)主機和天線組成“零平衡法計量故障監(jiān)測無線遠程數(shù)傳報警抄表監(jiān)控系統(tǒng)”；無 線數(shù)傳報警收發(fā)器也可不加入電能表，單獨裝入一個殼體稱為無線遠程數(shù)傳報警抄表監(jiān) 控終端，與電能表并裝于計量箱內(nèi)。下文分別闡述各部分原理、結(jié)構(gòu)及實施方法。本發(fā)明提出的“零平衡法計量故障監(jiān)測原理”其實質(zhì)是提出了三相電流的矢量和 等于負向零線電流矢量的規(guī)律，并根據(jù)此規(guī)律提出判別三相電流計量故障的方法，原理公 式Ia+Ib+Ic =-IO ；或Ia+Ib+Ic+ΙΟ = 0 ;Ia，lb, Ic, IO為帶相位角的電流矢量，由電流 幅度和相位角組成，判別方法零平衡矢量原理見附圖4說明，正常情況下一次電流經(jīng)電流 互感器變換成二次電流后總矢量和仍為零，若電流互感器無內(nèi)部漏電或短路等故障，且三 相電流互感器變比一致，進入三相電能表的三相二次電流矢量加零線電流矢量應(yīng)保持零平 衡，若接入電能表的二次電流有分流、短路、斷路、接觸不良、相位接錯等故障，就會打破三 相電流加零相電流的零平衡規(guī)律，據(jù)總矢量和的幅度和相位判別分流或漏電流大小及所在 相線。用此原理方法，研制出的計量故障監(jiān)測電路，可無效監(jiān)測計量回路三相電流分流、短 路、斷路、結(jié)觸不良、相位接錯等計量故障，矢量原理圖解見附圖4說明。本發(fā)明所述的零平衡法計量故障監(jiān)測電路，結(jié)構(gòu)原理見附圖2，其由三相電流信號 放大器和模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路ZA、ZB、ZC ；零線電流信號變換、放大、模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路ZO ；電流矢 量處理電路YS ；計量故障判別電路PB ；I2C通信端口 ；所組成，通過I2C接口從電表計量單 片機獲取三相電壓故障判別信號，計量故障判別電路PB根據(jù)零平衡法計量故障監(jiān)測原理 判別三相電流故障，經(jīng)端口 IG端輸出電流故障信號，端口 UG端輸出電壓故障信號，其聯(lián)結(jié) 關(guān)系是電流信號放大器和模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路ZA、ZB、ZC輸入信號IA、IB、IC分別并聯(lián)連接電 能表三相計量信號端，ZO輸入信號IO聯(lián)接零線電流互感器HO輸出的二次電流IO ；?，F(xiàn)場應(yīng)用原理見附圖3所示，其與過去普通二次回路裝置不同之處是增加了零線電流互感器。根據(jù)本發(fā)明的“零平衡法計量故障監(jiān)測原理”和研試成的監(jiān)測電路，加裝與普通電 子電能表，研制成零平衡法計量故障監(jiān)測電能表，替換現(xiàn)有普通電能表，可實時監(jiān)測計量裝 置故障類型，并通過無線遠程數(shù)傳報警抄表終端，將臺區(qū)號和故障類型編碼傳送到報警中 心，中心收發(fā)主機解碼出故障類型、臺區(qū)號送電腦顯示記錄，并短信和電話通知責任人，及 時帶已推行的“電能計量裝置在線檢測儀或檢驗儀”現(xiàn)場復(fù)核確認處理。本發(fā)明的“零平衡法計量故障監(jiān)測無線遠程數(shù)傳報警抄表終端和系統(tǒng)”，系統(tǒng) 原理如圖5，其主要是由零平衡法計量故障監(jiān)測電能表；無線遠程數(shù)傳報警抄表監(jiān)控終 端；中心收發(fā)主機及天線所組成，其工作原理是本發(fā)明的零平衡法計量故障監(jiān)測電能表 DBl. . . DBn上電工作后，實時監(jiān)測三相電流和零線電流矢量的平衡情況，判別是否有計量故 障，若有則分析故障類型，經(jīng)接口傳送到無線數(shù)傳報警抄表監(jiān)控終端，經(jīng)內(nèi)部編碼和無線收 發(fā)電路送天線ATC1. . . ATCn發(fā)射無線電信號；中心天線ATZ接收信號送中心收發(fā)主機ZJ， 解調(diào)解碼出終端號和故障編碼類型，過天線發(fā)報警信號，同時送電腦顯示、存儲；無故障情 況下每天定時發(fā)一次測試信號，表示終端監(jiān)測傳送正常，利用發(fā)測試信號可傳回電表當前 表碼數(shù)據(jù)或其它數(shù)據(jù)，如表碼、溫度、功率等，實現(xiàn)線損統(tǒng)計。其聯(lián)接關(guān)系是電流故障監(jiān)測 電能表經(jīng)聯(lián)接口或端子與無線遠程數(shù)傳報警抄表監(jiān)控終端聯(lián)接，無線遠程數(shù)傳報警抄表監(jiān) 控終端聯(lián)接天線，中心天線經(jīng)饋線聯(lián)接中心收發(fā)主機，多個結(jié)構(gòu)相同的計量故障監(jiān)測電能 表和無線遠程數(shù)傳報警抄表監(jiān)控終端經(jīng)天線，通過無線電信號聯(lián)結(jié)中心收發(fā)主機。終端熔 入已有技術(shù)，有變壓器防盜和超溫監(jiān)測輸入接口，有盜情及時發(fā)報警信號，結(jié)構(gòu)精煉，性價 比高，適合臺區(qū)實用。本發(fā)明的零平衡法計量故障監(jiān)測無線遠程數(shù)傳報警抄表終端和系統(tǒng)。其無線遠程 數(shù)傳報警抄表監(jiān)控終端部分綜合精煉熔入變壓器防盜監(jiān)測、變壓器溫度監(jiān)測監(jiān)測、計量箱 開箱監(jiān)測、變壓器臺區(qū)電參數(shù)數(shù)據(jù)傳輸、驅(qū)動控制等功能接口電路，將報警和數(shù)據(jù)無線傳送 到中心主機，功能完善性價比高，形成IOKV配電線路自動化發(fā)展模式供選用。上述故障監(jiān) 測電表終端定時上報電參數(shù)包括電壓、電流、功率、功率因數(shù)、有功電能、無功電能，凍結(jié)有 功電能、凍結(jié)無功電能等參數(shù)，為定期線損統(tǒng)計提供數(shù)據(jù)。本發(fā)明的零平衡法計量故障監(jiān)測無線遠程數(shù)傳報警抄表終端和系統(tǒng)，現(xiàn)場應(yīng)用 中，農(nóng)業(yè)排灌期間臺區(qū)農(nóng)閑長期停電，為能正常監(jiān)測報警，加裝有太陽能電池和蓄電瓶，有 動力供電和太陽能供電自動切換，停電后仍可長期監(jiān)測報警和定是上傳測試信號及數(shù)據(jù)， 保證線損統(tǒng)計準確性；停電期間有于休眠節(jié)電功能和無線喚醒查看當前表碼。本發(fā)明的無線遠程數(shù)字傳送系統(tǒng)的通信信道采用GSM/GPRS/RF組合式無線通信 網(wǎng)，中距離采用RF射頻傳送(此不同于近距無線遙控喚醒)，遠距離采用移動短信GSM或無 線上網(wǎng)GPRS傳送。本發(fā)明所述的無線遠程數(shù)傳報警抄表監(jiān)控終端，結(jié)構(gòu)原理如圖6，其特征是由無 線遠程收發(fā)板CSFB ；近距離遙控接收板XJSB ；無線遙控器XYKQ ；單片機程序控制器KZQ ； 電流和電壓故障報警輸入端子IG、UG ；數(shù)據(jù)通信端A、B ；報警監(jiān)測輸入端口 Bi. . . Bn ；控制 輸出端口 Kl. . . Kn ；直流電源；收發(fā)天線；電源輸入接插口 ；儲能電瓶；電瓶輸入接插口 ；太 陽能電池板；內(nèi)部直流穩(wěn)壓電路；機殼所構(gòu)成。其連接方試是直流電源連接電源輸入接插 口，報警監(jiān)測輸入端口 Bi. . . Bn分別接單片機程序制器對應(yīng)輸入端；控制輸出端口 Kl. . . Kn分別接單片機程序制器對應(yīng)的開關(guān)控制輸出端；RS485數(shù)據(jù)通信端A、B經(jīng)RS485芯片接單 片機程序控制器；近距離遙控接收板輸出端接單片機程序控制器輸入口 ；無線遠程收發(fā)板 輸入輸出端分別接單片機程序控制器輸出輸入端，內(nèi)部直流穩(wěn)壓電路輸出接各部分電源輸 入端，高頻信號輸入輸出端接收發(fā)天線；太陽能電池板接電瓶，電瓶經(jīng)聯(lián)接線和插頭接電瓶 插座；無線遙控器和外置式直流電源獨立安放在機殼外，其余各部分安裝于機殼內(nèi)，構(gòu)成無 線遠程數(shù)傳報警抄表監(jiān)控終端。本發(fā)明所述的零平衡法計量故障監(jiān)測電能表部分，電路原理如圖1，其特征是由 三相四線電壓輸入端子UA、UB、UC、10;三相電流輸入端子IA、IB、IC;零線電流輸入端子 101、102 ；電流電壓隔離變換器和電能計量芯片及按鍵顯示電路部分；增加的電流故障報 警輸出端子IG及指示燈LI ；電壓故障報警輸出端子UG及指示燈LU ；零平衡法計量故障監(jiān) 測電路所構(gòu)成。其聯(lián)接關(guān)系是三相電流和三相電壓通過隔離變換器輸出的電流和電壓信號 分別接計量芯片輸入端，同時分別接電流故障監(jiān)測電路對應(yīng)的輸入端，兩個零線電流輸入 端子101、102接故障監(jiān)測電路零線電流輸入端10，電流故障監(jiān)測電路輸出的故障信號OUT 接電流故障指示燈，同時經(jīng)隔離輸出器件輸出電流故障信號接電流故障報警輸出端子IG; 計量芯片判別輸出的失壓故障信號接電壓故障指示燈，同時經(jīng)隔離輸出器件輸出電壓故障 信號接電壓故障報警輸出端子UG。其結(jié)構(gòu)形式是在普通三相電子式電能表上加零平衡法計 量故障監(jiān)測板和兩個零(相)線電流輸入端子和故障報警輸出端子，RS485接口及故障報 警指示燈，構(gòu)成零平衡法計量故障監(jiān)測電能表。本發(fā)明所述的中心收發(fā)主機部分，電路原理如圖7，其特征是由無線遠程收發(fā)板 ZSFB ；單片機程序控制器JMKZQ ；RS232數(shù)據(jù)通信接口或USB接口 ；直流電源WDC ；內(nèi)部穩(wěn)壓 電路DCWYQ ；收發(fā)天線AT ；電源輸入接插口 ZCl ；機殼所構(gòu)成。其連接方試是直流電源聯(lián)接 電源輸入接插口，RS232數(shù)據(jù)通信接口經(jīng)TTL電平轉(zhuǎn)換塊接單片機程序控制器；無線遠程收 發(fā)板輸入輸出端分別接單片機程序控制器輸出輸入端，無線遠程收發(fā)板高頻收發(fā)信號經(jīng)高 頻饋線聯(lián)接收發(fā)天線，內(nèi)部直流穩(wěn)壓電路輸出接各部分電源輸入端；直流電源有內(nèi)置式和 外置式兩種接構(gòu)，外置式直流電源獨立在機殼外，其余各部分安裝于機殼內(nèi)；RS232數(shù)據(jù)通 信接口或USB接口聯(lián)接通用電腦。本發(fā)明所述的計量故障監(jiān)測電能表與無線遠程數(shù)傳報警抄表監(jiān)控終端組裝于一 個殼體內(nèi)，構(gòu)成的“零平衡法計量故障監(jiān)測無線遠程數(shù)傳報警電能表終端”，簡稱故障監(jiān)測 電表終端，其特征是所述的零平衡法計量故障監(jiān)測電能表擴大殼體，將所述的無線遠程數(shù) 傳報警抄表監(jiān)控終端部分組裝于一個殼體內(nèi)，聯(lián)接關(guān)系是將兩部分之間的聯(lián)接端子去掉， 改用接插件聯(lián)接或電路板上直接聯(lián)接，兩部分內(nèi)部組成和其它結(jié)構(gòu)不變，電路原理仍如圖 1(a)。


附圖1中圖1(a)為一體化的電表終端整體電路結(jié)構(gòu)原理圖，圖1(b)為零平衡法 計量故障監(jiān)測電能表和無線數(shù)傳報警收發(fā)器分兩體的示意圖，圖1(b)中虛線框Jl內(nèi)為零 平衡法計量故障監(jiān)測電能表電路部分；虛線框J2內(nèi)為無線遠程數(shù)傳報警抄表監(jiān)控終端部 分，其由無線數(shù)傳報警收發(fā)器電路部分U2，加接線端子，分體機殼構(gòu)成。U2部分內(nèi)部結(jié)構(gòu)見 附圖6所示。
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圖1中說、皿、肌、皿為三相四線電壓輸入端子；IA、IB、IC為三相電流輸入端子； 101、102為零線(相)電流輸入端子；Ul為電能計量芯片和按鍵顯示電路部分；U3為三相 電流故障監(jiān)測電路部分；U2為無線遠程數(shù)傳報警收發(fā)器部分；UG為三相電壓失壓故障輸出 端子；IG為三相電流故障監(jiān)測輸出端子；LU、LI分別為電壓和電流故障指示燈；Bi. . . Bn為 高溫、防盜震動信號、紅外探測信號等外接報警輸入端，根據(jù)不同現(xiàn)場要求和不同機型外報 警輸入端子可多可少；Kl. . . Kn為遠程開關(guān)控制信號輸出端，根據(jù)應(yīng)用要求輸出端子可多 可少；AT為收發(fā)天線；A、B為串行通信接口端子。附圖2為零平衡法計量故障監(jiān)測電路原理結(jié)構(gòu)框圖，圖2中，IA、IB、IC分別為從 互感器輸入的A、B、C三相二次電流，IO為從零線電流互感器輸入的二次電流；ZA、ZB、ZC、 ZO分別為帶相位角的模/數(shù)矢量轉(zhuǎn)換器；YS矢量運算器；PB為故障識別部分；IG為電流故 障輸出端，UG為電壓故障輸出端。附圖3為三相電流和零線電流互感器接線原理圖，圖3中HA、HB、HC為原有的A、 B、C三相電流互感器，HO為零平衡法計量故障監(jiān)測增加的零線電流互感器，DIA、DIB、DIC為
A、B、C三相動力一次電流線；DIO為零線一次電流線；IO為零線二次電流；IA、IB、Ic為A、
B、C三相二次電流。圖4為零平衡法計量故障監(jiān)測原理矢量分析圖，圖4中IA、IB、IC分別為經(jīng)表內(nèi)微 型互感器變換過的三相電流矢量；IO和零線電流矢量；IE為誤差矢量，等IA+IB+IC+I0的 矢量和。圖4分四種情況分析其原理，圖4a為三相電流平衡無故障情況下的電流矢量圖， IO = 0，矢量和IE = 0，判無故障；圖4b為三相電流平衡，IA有分流&IA故障情況下的電流 矢量圖，IO = 0,ΙΕ = -$IA，判A相有電流故障；圖4c為三相電流不平衡，無分流故障情況 下的電流矢量圖，IO不等零，矢量和IE = 0，判無故障；圖4b為三相電流不平衡B相二次電 流有漏電或分流&IB情況下的電流矢量圖，IO不等0，IE = -&IB，判有故障在B相。由此原 理圖說明不管三相電流是否平衡，若無互感器變比問題或二次電流短路、斷路、分流問題， 不會判別有故障，若有互感器變比問題或二次電流短路、斷路、分流問題，就會有IE矢量不 等零，根據(jù)矢量IE的相位和幅度可判別是哪相計量電流故障和故障嚴重程度。圖5為終端和中心主機組成無線數(shù)傳報警系統(tǒng)的整體原理框圖。圖中DBl. . . DBn 為若干個零平衡法計量故障監(jiān)測電能表；ZDl. . . ZDn為若干個無線數(shù)傳報警抄表終端； ATC1. . . ATCn為對應(yīng)的若干個終端天線，ATZ為主機天線；ZJ為中心收發(fā)機。圖6是圖1的無線遠程數(shù)傳報警抄表監(jiān)控終端U2中的電路結(jié)構(gòu)原理圖，圖6中 Bi. . . Bn為防盜、超溫、開箱等其它報警輸入端子；Kl. . . Kn為控制輸出端子；A、B為RS485 數(shù)據(jù)接口端子；IG、UG為電流、電壓故障輸入端子；SFDL為串口數(shù)據(jù)控制電路；KZQ為報警 監(jiān)測、編碼、數(shù)據(jù)收發(fā)識別控制電路；CSFB為無線收發(fā)電路；XJSB近距無線遙控喚醒接收 板；XYKQ為近距無線遙控手柄；DCWYQ為終端內(nèi)部直流穩(wěn)壓電源；DP為可充電電池或電瓶； ⑶KZQ為充電控制器，充足自動停充；GVDY為太陽能光伏電池；WDC為隔離式直流電源，初級 接交流經(jīng)隔離變換成低壓直流供終端用電。圖7為中心無線收發(fā)主機結(jié)構(gòu)原理圖。圖7中AT為天線；ZSPB為中心高頻收發(fā) 電路；PDKZ頻道自動切換控制電路JMKZQ中心機解碼編碼主控制器；RS232為接口電路； XSJL為顯示、存儲電腦；DCWYQ為內(nèi)部穩(wěn)壓電源；WDC為交流隔離變換直流電源塊；CZl為外 接電源插座；CZ2外電源插頭。
具體實施例方式應(yīng)用本發(fā)明的“零平衡法計量故障監(jiān)測原理”研制出實施電路，加裝于普通三相電 子電能表內(nèi)，構(gòu)成零平衡法計量故障監(jiān)測電能表安裝于計量箱內(nèi)，應(yīng)用中外加一個零線電 流互感器，多個結(jié)構(gòu)相同的電流故障監(jiān)測電能表和無線遠程數(shù)傳報警抄表監(jiān)控終端(或無 線遠程數(shù)傳報警收發(fā)器)，與中心收發(fā)主機和上位機電腦組成零平衡法計量故障監(jiān)測無線 遠程數(shù)傳報警抄表系統(tǒng)，其系統(tǒng)組成原理如附圖5，整體化的電流故障監(jiān)測電能表和無線遠 程數(shù)傳報警抄表監(jiān)控終端實施電路結(jié)構(gòu)如附圖1 (a)，其聯(lián)接關(guān)系是電能表上的計量故障 監(jiān)測信號輸出端子IG、UG和RS485通信端口 A，B端，通過聯(lián)接線分別聯(lián)接無線遠程數(shù)傳報 警抄表監(jiān)控終端的對應(yīng)端子；線遠程數(shù)傳報警抄表監(jiān)控終端的輸入接口端子Bi. . . Bn接現(xiàn) 場各報警監(jiān)測傳感器件；其輸出接口端子Kl. . . Kn聯(lián)接現(xiàn)場控制繼電器或開關(guān)點；收發(fā)器 射頻天線接同軸天線饋線，經(jīng)饋線聯(lián)接箱外的收發(fā)天線AT。中心收發(fā)主機帶射頻天線接口 和信號輸入輸出接口 ；其射頻天線接口經(jīng)高頻饋線聯(lián)接收發(fā)天線AT，其信號輸入輸出接口 經(jīng)通信線聯(lián)接用于顯示存儲電腦的串行口或USB 口，用于顯示存儲的電腦用通用PC機電腦 或可靠性高的工控機，機內(nèi)安裝配套的監(jiān)控顯示和記錄存儲軟件。分體式的無線遠程數(shù)傳報警抄表監(jiān)控終端，電路結(jié)構(gòu)如圖6，其結(jié)構(gòu)特征是由無 線遠程收發(fā)板CSFB ；近距遙控接收板XJSB ；無線遙控器XYKQ ；單片機程序倥制器KZQ ；電 流、電壓故障報警輸入端子IG、UG ；數(shù)據(jù)通信端A、B ；監(jiān)測報警輸入端口 Bi. . . Bn ；控制輸出 端口 Kl. ..Kn ；直流電源WDC ；發(fā)射天線AT ；電源接插件CZl、CZ2 ；直流儲能電瓶DP ；太陽 能電池板GVDY ；內(nèi)部直流穩(wěn)壓電路DCWYQ ；機殼所構(gòu)成。其連接方試是直流電源接電源輸 入接插口，開關(guān)報警監(jiān)測輸入端口 Bi. . . Bn分別接單片機程序倥制器各對應(yīng)輸入端；控制 輸出端口 Kl. . . Kn分別接單片機程序倥制器對應(yīng)的開關(guān)控制點；RS485數(shù)據(jù)通信端A、B經(jīng) RS485接單片機程序倥制器；近距遙控接收板輸出端接單片機程序倥制器輸入口 ；無線遠 程收發(fā)板輸入輸出端分別接單片機程序倥制器輸出輸入端，內(nèi)部直流穩(wěn)壓電路輸出接各部 分電源輸入端；太陽能電池板接經(jīng)充電控制器接電瓶，電瓶經(jīng)聯(lián)接線和插頭接內(nèi)部穩(wěn)壓器； 無線遙控器和外置式直流電源獨立在機殼外，其余各部分安裝于機殼內(nèi)，構(gòu)成無線遠程數(shù) 傳報警抄表監(jiān)控終端。PDKZ頻道自動切換控制電路JMKZQ中心機解碼編碼主控制器；RS232為接口電 路；XSJL為顯示、存儲電腦；DCWYQ為內(nèi)部穩(wěn)壓電源；WDC為交流隔離變換直流電源塊；CZl 為外接電源插座；CZ2外電源插頭。本發(fā)明所述的中心收發(fā)主機，其實施電路結(jié)構(gòu)原理如圖7，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)是由發(fā)射 天線AT ；中心高頻收發(fā)電路板ZSFB ；頻道自動切換控制電路PDKZ 中心機解碼編碼主控制 器JMKZQ ；數(shù)據(jù)通信接口電路RS232或USB接口 ；直流電源塊WDC ；內(nèi)部穩(wěn)壓電源DCWYQ ；電 源輸入插件CZ1、CZ2 ；機殼所構(gòu)成。其連接方試是直流電源接電源輸入接插件，RS232數(shù) 據(jù)通信接口經(jīng)TTL電平轉(zhuǎn)換塊接單片機程序倥制器；無線遠程收發(fā)板輸入輸出信號端接中 心機解碼編碼主控制器JMKZQ，內(nèi)部直流穩(wěn)壓電源DCWYQ輸出接各部分電源輸入端；隔離 式直流電源WDC有內(nèi)置式和外置式兩種接構(gòu)，外置式直流電源獨立在機殼外經(jīng)聯(lián)接器CZl、 CZ2接內(nèi)部穩(wěn)壓器，其余各部分安裝于機殼內(nèi)，構(gòu)成無線遠程數(shù)傳報警抄表監(jiān)控終端系統(tǒng)的中心收發(fā)主機。本發(fā)明的計量故障監(jiān)測電能表，其實施電路結(jié)構(gòu)原理如圖1，其特征是由三相電壓 輸入端子UA、UB、UC ；三相電流輸入端子IA、IB、IC ；電流電壓隔離變換器和電能計量芯片 及按鍵顯示電路部分；增加的電流故障報警輸出端子IG及指示燈LI ；電壓故障報警輸出端 子UG及指示燈LU ；兩個零線(相)電流輸入端子101、102 ；三相電流故障監(jiān)測電路部分所 構(gòu)成。其聯(lián)接關(guān)系是三相電流和三相電壓通過隔離變換器輸出的電流和電壓信號分別接計 量芯片輸入端，同時分別接三相電流故障監(jiān)測電路對應(yīng)的輸入端，兩個零線(相)電流輸入 端子101、102接三相電流故障監(jiān)測電路零線電流輸入端，三相電流故障監(jiān)測電路輸出的電 流故障信號接電流故障指示燈，同時經(jīng)隔離輸出器件輸出電流故障信號接電流故障報警輸 出端子IG ；計量芯片判別輸出的失壓故障信號經(jīng)三相電流故障監(jiān)測電路，接電壓故障指示 燈，同時經(jīng)隔離輸出器件輸出電壓故障信號，接電壓故障報警輸出端子UG。其結(jié)構(gòu)形式是在 原有的普通三相電子式電能表上加零平衡法計量故障監(jiān)測電路U3和兩個零線電流輸入端 子101、102和故障報警輸出端子IG、UG，RS485接口端子A、B及故障報警指示燈。本發(fā)明的無線遠程數(shù)傳報警抄表監(jiān)控終端和系統(tǒng)的計量故障監(jiān)測電能表與無線 遠程數(shù)傳報警抄表監(jiān)控終端一體化安裝于一個箱體(或表殼)內(nèi)，構(gòu)成結(jié)構(gòu)簡煉的“無線 遠程數(shù)傳監(jiān)控報警電表終端”。其結(jié)構(gòu)是由上述的無線遠程數(shù)傳報警抄表監(jiān)控終端擴大殼 體，將普通電能表電路，計量鼓障監(jiān)測電路，電壓電流輸入端子和零線電流輸入端子安裝于 殼內(nèi)，去掉分體式的計量故障報警外聯(lián)接線端子和RS485通信聯(lián)接端子及監(jiān)控終端電源輸 入插座，所構(gòu)成。計量故障監(jiān)測電能表的485接口線直接連接無線遠程數(shù)傳報警抄表監(jiān)控 終端的單片機程序控制器通信串口，故障監(jiān)測電路輸出輸出直接連接程序控制器故障輸入 口。其結(jié)構(gòu)特征是由三相四線電壓輸入端子UA、UB、UC、U0 ；電流電壓隔離變換器和電能計 量芯片電路；按鍵顯示屏電路；按鍵顯示屏；三相電流輸入端子IA、IB、IC ；兩個零線(相) 電流輸入端子101、102 ；計量故障報警輸出端子IG及指示燈LI及三相電流故障監(jiān)測電路 部分；報警監(jiān)測輸入端口 Bi. . . Bn ；控制輸出端口 Kl. . . Kn ；直流電源；發(fā)射天線；電瓶輸入 接插口 ；無線遠程收發(fā)板；近距遙控接收板；無線遙控器；單片機程序倥制器；內(nèi)部直流穩(wěn) 壓電路；直流儲能電瓶；太陽能電池板所組成。本發(fā)明的計量故障監(jiān)測電能表，其主要特征之一是改變了原三相電子式電能表 的電路結(jié)構(gòu)，增加了零相電流輸入端子，電流故障報警指示燈和輸出端子，電壓故障報警指 示燈和輸出端子，三相電流分流或二次回路電流故障監(jiān)測電路，組成帶電流故障監(jiān)測的電 能表，能有效監(jiān)測出二次回路和分流等電流故障。其主要特征二是增加遠程無線數(shù)傳報 警收發(fā)器，可將電流故障和電壓故障信號及時通過無線遠程數(shù)字傳送收發(fā)器傳送到報警中 心。其整體結(jié)構(gòu)是由已有三相電子式電能表、和增加的零相電流輸入端子、三相電流故障 監(jiān)測電路板、電流故障報警輸出端子及指示燈、電壓故障報警輸出端子及指示燈、無線遠程 數(shù)傳報警收發(fā)器所組成，其電路原理如附圖1。遠程無線數(shù)傳報警收發(fā)器與帶電流故障監(jiān)測 的電能表安裝于一個箱內(nèi)(也可分體安裝)。為方便用戶維修更換某部分，無線遠程數(shù)傳報 警收發(fā)器與電流故障監(jiān)測電能表分體安裝，通過聯(lián)接線將電能表內(nèi)的電流故障監(jiān)測信號和 RS485數(shù)據(jù)通信接口與無線遠程數(shù)傳報警收發(fā)器聯(lián)接，結(jié)構(gòu)原理如附圖1(b)所示?，F(xiàn)場使用中各配變臺區(qū)計量箱中加裝此零平衡法計量故障監(jiān)測電能表終端，為無 線信號穩(wěn)靠，天線置于表箱外。中心配置無線收發(fā)主機，聯(lián)接天線，和顯示存儲電腦，即可構(gòu)成監(jiān)測報警抄表系統(tǒng)，若中心用RF自選頻道通信，可架高天線減省通信費用，用高頻饋線 聯(lián)接天線和主機。根據(jù)需要各終端可增配防盜傳感裝置和油溫傳感頭，超溫報警傳感片，實 現(xiàn)附加功能。經(jīng)一年多試點試用，終端和系統(tǒng)無線數(shù)傳性能穩(wěn)靠，工作穩(wěn)靠。本發(fā)明的零平衡法計量故障監(jiān)測無線遠程數(shù)傳報警抄表終端和系統(tǒng)的主要創(chuàng)新 點通過河南省信息研究院科技查新成立，2008年11月通過河南省科技成果鑒定，鑒定委員 會專家評定為國內(nèi)領(lǐng)先水平，參見其它證明文件的科技成果鑒定證書和河南省信研院查新 報告復(fù)印件。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明的零平衡法計量故障監(jiān)測無線遠程數(shù)傳報警抄表監(jiān)控 終端和系統(tǒng)，可及時監(jiān)測計量故障，數(shù)字傳送故障類型，是電流分流故障還是某相電壓失壓 故障可有效分辯，報警控制器還有其它報警輸入口，可傳變壓器超溫報警信號和變壓器被 盜報警信號，和人體靠近變壓器時的紅外報警識別信號，同時將電表RS485通信接口聯(lián)接 數(shù)傳報警控制器，無線傳送電表數(shù)據(jù)，兼有無線遠程抄表作用，實現(xiàn)遠程抄表自動化，為發(fā) 展IOKV線路配電自動化提供經(jīng)濟可行的無線數(shù)傳終端單元。對提高電管自動化水平，減省 巡查計量隱患人力浪費，查降供電損耗提供新的監(jiān)測手段。本發(fā)明的社會經(jīng)濟效益和實用意義本發(fā)明的零平衡法計量故障監(jiān)測無線遠程數(shù) 傳報警抄表監(jiān)端和系統(tǒng)，能及時監(jiān)測電能計量故障和其它故障，免人工巡查計量故障的浪 費，對防竊電防被盜，降線損，有較大的實用意義，推廣應(yīng)用將發(fā)揮有較大的社會經(jīng)濟效益， 無線電表終端綜合功能強，安裝方便，穩(wěn)定可靠，綜合利用程度高，性價比高，對發(fā)展IOKV 配電線路自動化有較大實用意義。
權(quán)利要求
零平衡法計量故障監(jiān)測無線遠程數(shù)傳報警抄表監(jiān)控終端和系統(tǒng)。其特征是由應(yīng)用本“零平衡法計量故障監(jiān)測原理”研制的計量故障監(jiān)測電路，加入普通電子電能表，構(gòu)成零平衡法計量故障監(jiān)測電能表；無線遠程數(shù)傳報警抄表監(jiān)控終端；中心收發(fā)主機及天線所組成，其聯(lián)接關(guān)系是電流故障監(jiān)測電能表經(jīng)聯(lián)接口或端子與無線遠程數(shù)傳報警抄表監(jiān)控終端聯(lián)接，無線遠程數(shù)傳報警抄表監(jiān)控終端聯(lián)接天線，中心天線經(jīng)饋線聯(lián)接中心收發(fā)主機，多個結(jié)構(gòu)相同的計量故障監(jiān)測電能表和無線遠程數(shù)傳報警抄表監(jiān)控終端經(jīng)天線，通過無線電信號聯(lián)結(jié)中心收發(fā)主機，組成無線遠程數(shù)傳報警抄表監(jiān)控系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的零平衡法計量故障監(jiān)測無線遠程數(shù)傳報警抄表監(jiān)控終端和 系統(tǒng)，所述的“零平衡法計量故障監(jiān)測原理”研制的計量故障監(jiān)測電路，其特征是由三相 電流信號放大器和模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路ZA、ZB、ZC ；零線電流信號變換、放大、模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路 ZO ；電流矢量處理電路YS ；計量故障判別電路PB ；電流故障輸出斷子IG ；電壓故障輸出端 子UG ；三相電流信號輸入端IA、IB、IC ；零線電流信號輸入端IO ；三相電壓采集數(shù)據(jù)輸入端 口 I2C所組成，聯(lián)結(jié)關(guān)系是計量故障判別電路PB根據(jù)零平衡法計量故障監(jiān)測原理判別出 的三相電流故障故障信號接IG輸出；電流信號放大器和模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路ZA、ZB、ZC輸入信 號IA、IB、IC分別并聯(lián)連接電能表三相計量信號端，輸出接矢量和電路YS ；ZO輸入信號IO 聯(lián)接零線電流互感器HO輸出的二次電流10，ZO輸出信號接矢量和電路YS，矢量和電路YS 輸出接PB輸入，現(xiàn)場應(yīng)用中增加有零線電流互感器提供IO信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的零平衡法計量故障監(jiān)測無線遠程數(shù)傳報警抄表監(jiān)控終 端和系統(tǒng)，所述的零平衡法計量故障監(jiān)測電能表，其特征是由三相四線電壓輸入端子UA、 UB、UC、IO ；三相電流輸入端子IA、IB、IC ；零線電流輸入端子101、102 ；電流電壓隔離變換 器和電能計量芯片及按鍵顯示電路部分；增加的電流故障報警輸出端子IG及指示燈LI ；電 壓故障報警輸出端子UG及指示燈LU ；零平衡法計量故障監(jiān)測電路所構(gòu)成。其聯(lián)接關(guān)系是三 相電流和三相電壓通過隔離變換器輸出的電流和電壓信號分別接計量芯片輸入端，同時分 別接電流故障監(jiān)測電路對應(yīng)的輸入端，兩個零線電流輸入端子101、102接故障監(jiān)測電路零 線電流輸入端10，電流故障監(jiān)測電路輸出的故障信號OUT接電流故障指示燈，同時經(jīng)隔離 輸出器件輸出電流故障信號接電流故障報警輸出端子IG ；計量芯片判別輸出的失壓故障 信號接電壓故障指示燈，同時經(jīng)隔離輸出器件輸出電壓故障信號接電壓故障報警輸出端子 UG。其結(jié)構(gòu)形式是在普通三相電子式電能表上加零平衡法計量故障監(jiān)測板和兩個零(相) 線電流輸入端子和故障報警輸出端子，RS485接口及故障報警指示燈，構(gòu)成零平衡法計量故 障監(jiān)測電能表，其與過去普通電子電能表不同之處是增加零線電流輸入端子101、102和權(quán) 利要求2所述的零平衡法計量故障監(jiān)測電路，應(yīng)用中若三相電流用電流互感器應(yīng)增加有零 線電流互感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的零平衡法計量故障監(jiān)測無線遠程數(shù)傳報警抄表監(jiān)控終端和 系統(tǒng)，所述的無線遠程數(shù)傳報警抄表監(jiān)控終端，其特征是由無線遠程收發(fā)板；近距離遙控 接收板；無線遙控器；單片機程序控制器；電流和電壓故障報警輸入端；數(shù)據(jù)通信端A、B ； 報警監(jiān)測輸入端口β 1...勘；控制輸出端口 Kl. . . Kn ；直流電源；收發(fā)天線；電源輸入接插 口 ；直流儲能電瓶；電瓶輸入接插口 ；太陽能電池板；內(nèi)部直流穩(wěn)壓電路；機殼所構(gòu)成。其 連接方試是直流電源連接電源輸入接插口，報警監(jiān)測輸入端子Bi. . . Bn分別接單片機程 序制器對應(yīng)輸入端；控制輸出端子Kl. . . Kn分別接單片機程序制器對應(yīng)的開關(guān)控制輸出端；RS485數(shù)據(jù)通信端A、B經(jīng)RS485芯片接單片機程序控制器；近距離遙控接收板輸出端接 單片機程序控制器輸入口 ；無線遠程收發(fā)板輸入輸出端分別接單片機程序控制器輸出輸入 端，內(nèi)部直流穩(wěn)壓電路輸出接各部分電源輸入端，高頻信號輸入輸出端接收發(fā)天線；太陽能 電池板接電瓶，電瓶經(jīng)聯(lián)接線和插頭接電瓶插座；無線遙控器和外置式直流電源獨立安放 在機殼外，其余各部分安裝于機殼內(nèi)，構(gòu)成無線遠程數(shù)傳報警抄表監(jiān)控終端。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的零平衡法計量故障監(jiān)測無線遠程數(shù)傳報警抄表監(jiān)控終端和 系統(tǒng)，所述的中心收發(fā)主機，其特征是由無線遠程收發(fā)板；單片機程序控制器；RS232數(shù) 據(jù)通信接口或USB接口；直流電源；內(nèi)部穩(wěn)壓電路；收發(fā)天線；電源輸入接插口 ；電瓶輸入 接插口 ；內(nèi)部直流穩(wěn)壓電路；機殼所構(gòu)成。其連接方試是直流電源聯(lián)接電源輸入接插口， RS232數(shù)據(jù)通信接口經(jīng)TTL電平轉(zhuǎn)換塊接單片機程序控制器；無線遠程收發(fā)板輸入輸出端 分別接單片機程序控制器輸出輸入端，無線遠程收發(fā)板高頻收發(fā)信號經(jīng)高頻饋線聯(lián)接收發(fā) 天線，內(nèi)部直流穩(wěn)壓電路輸出接各部分電源輸入端；直流電源有內(nèi)置式和外置式兩種接構(gòu)， 外置式直流電源獨立在機殼外，其余各部分安裝于機殼內(nèi)；RS232數(shù)據(jù)通信接口或USB接口 聯(lián)接通用電腦。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的零平衡法計量故障監(jiān)測無線遠程數(shù)傳報警抄表 監(jiān)控終端和系統(tǒng)，所述的計量故障監(jiān)測電能表與無線遠程數(shù)傳報警抄表監(jiān)控終端組裝于一 個殼體內(nèi)，構(gòu)成的“零平衡法計量故障監(jiān)測無線遠程數(shù)傳報警抄表電能表終端”，其特征是 由權(quán)利要求2所述的零平衡法計量故障監(jiān)測電能表擴大殼體，將權(quán)利要求2所述的無線遠 程數(shù)傳報警抄表監(jiān)控終端部分組裝于一個殼體內(nèi)，聯(lián)接關(guān)系是將兩部分之間的聯(lián)接端子去 掉，改用接插件聯(lián)接或電路板上直接聯(lián)接，兩部分內(nèi)部組成和其它結(jié)構(gòu)不變。
全文摘要
零平衡法電能計量故障監(jiān)測無線遠程數(shù)傳報警抄表終端和系統(tǒng)，由無線遠程數(shù)傳報警抄表終端U2；零平衡法計量故障監(jiān)測電能表U1、U3；和中心收發(fā)主機所組成，計量故障監(jiān)測電能表由普通電表U1增加零平衡法計量故障監(jiān)測電路U3構(gòu)成，用本發(fā)明的零平衡法計量故障監(jiān)測原理判別二次回路接觸不良分流竊電等故障，U1、U3與U2組成電能表終端原理見摘要附圖1，集計量故障監(jiān)測、防盜、超溫報警和數(shù)傳抄表于一體，適用10kV線路臺區(qū)自動化。
文檔編號G01R22/06GK101907646SQ20091020319
公開日2010年12月8日 申請日期2009年6月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月2日
發(fā)明者鄭五星 申請人:鄭五星