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CN114200201A - 一种基于hplc通信技术的小型化电能计量装置 - Google Patents

一种基于hplc通信技术的小型化电能计量装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于HPLC通信技术的小型化电能计量装置，属于电能计量的领域，包括电能采集终端，电能采集终端包括微控制单元、三相电能参数测量电路、输出设备和STA物联通信模组；三相电能参数测量电路用于接收三相电流互感器/单相电流互感器的信号，测量电压信息并将电压信息发送到微控制单元；微控制单元根据接收到的电压信息得到输出信号和拓扑网络识别信息；输出设备用于发送输出信号和拓扑网络识别信息；微控制单元通过STA物联通信模组与外部网关/中继器相连接；STA物联通信模组包括CT241H载波芯片、主动前端和Hash数据存储器。本发明能够兼容多种通信方式，同时实现体积小型化、安装便捷化。

Description

一种基于HPLC通信技术的小型化电能计量装置
技术领域
本发明属于电能计量的领域，具体涉及一种基于HPLC通信技术的小型化电能计量装置。
背景技术
HPLC是高速电力线载波，也称为宽带电力线载波，是在低压电力线上进行数据传输的宽带电力线载波技术。宽带电力线载波通信网络则是以电力线作为通信媒介，实现低压电力用户用电信息汇聚、传输、交互的通信网络。宽带电力线载波主要采用了正交频分复用(OFDM)技术，频段使用2MHz-12MHz。与传统的低速窄带电力线载波技术而言，HPLC技术具有带宽大、传输速率高，可以满足低压电力线载波通信更高的需求。
电力线宽带载波通信模块(简称HPLC模块)应用于集中器、采集器、电能表等产品中，在电力线的介质上通过载波通信的方式实现数据传输、数据抄读、信道管理、停电事件上报、网络拓扑识别等功能。
目前，市场上的三相电能计量装置大体可归为两大类产品：
1、具备HPLC通信功能的三相计量电表，此类型计量装置体积大、成本高、施工安装难度大，不适合应用在产线上空间狭小的负荷点、对用电设备进行点对点的精细化管理；
2、不带HPLC模块的三相导轨式计量电表，此类型计量装置体积小、成本低，但一般只能支持RS485通信，存在通信距离短、现场施工布线耗时耗力的缺陷。
因此，目前市面上还没有可同时兼容多种通信方式，功能齐全，同时实现体积小型化、安装便捷化的产品。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于HPLC通信技术的小型化电能计量装置，其能够兼容多种通信方式，同时实现体积小型化、安装便捷化。
为实现上述目的，本发明提供了一种基于HPLC通信技术的小型化电能计量装置，其应用于计量电表中，其包括电能采集终端，所述电能采集终端分别与三相电流互感器/单相电流互感器和外部网关/中继器相连；所述电能采集终端包括微控制单元、三相电能参数测量电路、输出设备和STA物联通信模组；所述三相电能参数测量电路用于接收所述三相电流互感器/单相电流互感器的信号，测量电压信息并将电压信息发送到所述微控制单元；所述微控制单元根据接收到的电压信息得到输出信号和拓扑网络识别信息；所述输出设备用于发送输出信号和拓扑网络识别信息；所述微控制单元通过所述STA物联通信模组与所述外部网关/中继器相连接；所述STA物联通信模组包括CT241H载波芯片、主动前端和Hash数据存储器。
在本发明的一实施方式中，所述输出设备能够与手持运维终端相连接，用于将微控制单元的输出信号发送给所述手持运维终端，并且接收所述手持运维终端发送的控制指令。
在本发明的一实施方式中，所述微控制单元的输出信号包括所述微控制单元的处理结果以及拓扑网络识别信息。
在本发明的一实施方式中，所述微控制单元还能够通过RS485串口与所述外部网关/中继器相连接。
在本发明的一实施方式中，所述SCT241H载波芯片利用电力线，通过HPLC通信方式将模拟或数字信号进行高速传输；所述主动前端与电力线相连并输出直流电压；所述Hash数据存储器用于存储所述STA物联通信模组的数据。
在本发明的一实施方式中，所述STA物联通信模组还包括TTL串口和LED灯。
在本发明的一实施方式中，所述电能采集终端还包括存储器、实时时钟、报警器和LED指示灯。
在本发明的一实施方式中，所述输出设备还包括微功率无线通讯模块，用于通过微功率无线通讯的方式与所述手持运维终端相连。
在本发明的一实施方式中，所述输出设备还包括蓝牙通讯模块，用于通过蓝牙的方式与所述手持运维终端相连。
与现有技术相比，根据本发明的一种基于HPLC通信技术的小型化电能计量装置具有以下优点：
1、本产品长×宽×高为160mm×65mm×70mm，体型小巧，体积约占市面上普通三相电表的三分之一，与导轨式三相电表的体积相当。
2、支持HPLC、RS485、红外、蓝牙、微功率等通信方式，支持多种不同应用场景下的施工安装。
3、通过拓扑识别功能的应用，可对网络中各个节点进行监控。
附图说明
图1是根据本发明一实施方式的一种基于HPLC通信技术的小型化电能计量装置的示意图；
图2是根据本发明一实施方式的一种基于HPLC通信技术的小型化电能计量装置的STA物联通信模组的示意图；
主要附图标记说明：
1-电能采集终端，101-微控制单元，102-三相电能参数测量电路，103-输出设备，104-STA物联通信模组，105-存储器，106-实时时钟，107-报警器，108-LED指示灯，1041-SCT241H载波芯片，1042-主动前端，1043-Hash数据存储器，1044-TTL串口，1045-LED灯，2-三相电流互感器/单相电流互感器，3-网关/中继器，4-手持运维终端。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
如图1所示，根据本发明优选实施方式的一种基于HPLC通信技术的小型化电能计量装置，包括电能采集终端1，其能够与三相电流互感器/单相电流互感器2相连，并且能够接收三相/单相电流信号，还能够与外部网关/中继器3相连，用于将处理后的信号发送到网关/中继器3中
具体地，电能采集终端1包括微控制单元(MCU)101、三相电能参数测量电路102、输出设备103和STA物联通信模组104。
三相电能参数测量电路102用于接收三相电流互感器/单相电流互感器2的信号，测量电压信息，之后将电压信息发送到微控制单元(MCU)101中。
微控制单元(MCU)101能够根据接收到的电压信息进行运算，得到输出信号，以完成拓扑识别。拓扑识别能够得到拓扑网络识别信息，根据新增拓扑变化信息和发现列表，结合标准协议功能网络拓扑信息和多网络信息，形成完整的拓扑网络变化，跟踪网络各节点信息及变化情况。微控制单元101的处理结果包括电能计量信息。三相电流互感器/单相电流互感器2能够得到电流信息，而根据测量的电压信息能够得到电能计量信息。
输出设备103能够与手持运维终端4相连接，用于将微控制单元101的输出信号发送给手持运维终端4，并且接收手持运维终端4发送的控制指令。微控制单元101的输出信号包括电能计量信息以及拓扑网络识别信息。手持运维终端4的控制指令为操作人员对整个电能采集终端1发送的控制指令。
其中，手持运维终端4可以为专用的手持移动设备，也可以为手机上的APP应用。
此外，输出设备103还可以包括微功率无线通讯模块，用于通过微功率无线通讯的方式与手持运维终端4相连，具有远距离、低功耗、多节点、成本较低的特性。输出设备103还可以包括蓝牙通讯模块，用于通过蓝牙的方式与手持运维终端4相连，具有低功率、价格低、低延时的特性。
微控制单元(MCU)101能够通过STA物联通信模组104与外部网关/中继器3相连接，用于发送微控制单元101的输出信号，以及接收外部的一切请求操作。该STA物联通信模组104支持波特率的自适应，在保留HPLC载波通信功能的前提下，最大限度缩小产品的体积。外部网关/中继器3能够接收该输出信号，并接收外部的中央控制器发送的用于控制计量电表的工作状态。
此外，微控制单元(MCU)101还能够通过RS485串口与外部网关/中继器3相连接。
其中，STA物联通信模组104的规格如下：
工作频段：0.7～12MHz(支持频段划分)；
调制方式：OFDM；
工作电压：DC 12V±1V DC 5V±1V；
功耗：静态功率≤0.6W动态功率≤1.5W；
工作温度：-40～70℃(C3级别)；
存储和工作湿度：≤95％(无凝露)
本发明中，STA物联通信模组104的结构图如图2所示，其包括SCT241H载波芯片1041、主动前端1042和Hash数据存储器1043。SCT241H载波芯片1041利用电力线，通过HPLC通信方式将模拟或数字信号进行高速传输。主动前端1042与电力线相连，从电网汲取正弦波交流电，经整流后输出直流电压，为STA物联通信模组104供电。Hash数据存储器1043用于存储STA物联通信模组104的数据。
STA物联通信模组104还包括TTL串口1044和LED灯1045。TTL串口1044用于与外部设备相连，LED灯1045用于显示STA物联通信模组104的工作状态。
电能采集终端1还包括存储器105、实时时钟106、报警器107和LED指示灯108。存储器105用于存储电能采集终端1处理和接收的信息，便于后续操作人员查找。实时时钟106能够提供时间同步。报警器107包括声光模块，能够在电能采集终端1发生异常情况时提供声音和光的报警。LED指示灯108能够显示电能采集终端1的工作状态，便于操作人员观察和操作。
本发明在进行操作时，三相电能参数测量电路102根据三相电流互感器/单相电流互感器2的信号，测量电压信息，并将电压信息发送到微控制单元(MCU)101中；微控制单元(MCU)101根据接收到的电压信息得到电能计量信息以及拓扑网络识别信息；之后，通过输出设备103发送到手持运维终端4共操作人员查看，并且通过STA物联通信模组104发送到外部网关/中继器3
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (9)

1.一种基于HPLC通信技术的小型化电能计量装置，其特征在于，包括电能采集终端，所述电能采集终端分别与三相电流互感器/单相电流互感器和外部网关/中继器相连；所述电能采集终端包括微控制单元、三相电能参数测量电路、输出设备和STA物联通信模组；所述三相电能参数测量电路用于接收所述三相电流互感器/单相电流互感器的信号，测量电压信息并将电压信息发送到所述微控制单元；所述微控制单元根据接收到的电压信息得到输出信号和拓扑网络识别信息；所述输出设备用于发送输出信号和拓扑网络识别信息；所述微控制单元通过所述STA物联通信模组与所述外部网关/中继器相连接；所述STA物联通信模组包括CT241H载波芯片、主动前端和Hash数据存储器。
2.如权利要求1所述的基于HPLC通信技术的小型化电能计量装置，其特征在于，所述输出设备能够与手持运维终端相连接，用于将微控制单元的输出信号发送给所述手持运维终端，并且接收所述手持运维终端发送的控制指令。
3.如权利要求1所述的基于HPLC通信技术的小型化电能计量装置，其特征在于，所述微控制单元的输出信号包括所述微控制单元的处理结果以及拓扑网络识别信息。
4.如权利要求1所述的基于HPLC通信技术的小型化电能计量装置，其特征在于，所述微控制单元还能够通过RS485串口与所述外部网关/中继器相连接。
5.如权利要求1所述的基于HPLC通信技术的小型化电能计量装置，其特征在于，所述SCT241H载波芯片利用电力线，通过HPLC通信方式将模拟或数字信号进行高速传输；所述主动前端与电力线相连并输出直流电压；所述Hash数据存储器用于存储所述STA物联通信模组的数据。
6.如权利要求1所述的基于HPLC通信技术的小型化电能计量装置，其特征在于，所述STA物联通信模组还包括TTL串口和LED灯。
7.如权利要求1所述的基于HPLC通信技术的小型化电能计量装置，其特征在于，所述电能采集终端还包括存储器、实时时钟、报警器和LED指示灯。
8.如权利要求1所述的基于HPLC通信技术的小型化电能计量装置，其特征在于，所述输出设备还包括微功率无线通讯模块，用于通过微功率无线通讯的方式与所述手持运维终端相连。
9.如权利要求1所述的基于HPLC通信技术的小型化电能计量装置，其特征在于，所述输出设备还包括蓝牙通讯模块，用于通过蓝牙的方式与所述手持运维终端相连。
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