[实用新型]一种用于非侵入式电力负荷测量的智能电表

说明书

本实用新型公开了一种用于非侵入式电力负荷测量的智能电表，包块其微控制器、采样模块、通信模块、存储模块、电源模块与其余零散电路。该智能电表通过在用户的入户电线设置传感器、直接采集的手法获得电流与电压的数据，经过一定处理后获得有功/功功率、谐波、电能、时间等可使用于非侵入式电力负荷监控与测量的参数数据，预制的软件部分能根据相应的算法获得用户用电设备的辨识数据。该用电设备辨识结果与电能计量的结果将通过RS‑485、电力光纤、无线通信等方式上传至上位的数据库及服务器以供供电企业使用。

技术领域

本发明涉及到ARM开发板，采用嵌入式开发技术，主要是面向非侵入式负荷监控与分解，该设备提供了较好的采样方案，并提供了编程模块，以供用电设备辨识算法上传及改进的需求。

背景技术

近年来，我国对于能耗监测工作的要求越来越高，加强能耗监测对于我国降低能源消耗与开支、提高能源利用率、实现可持续发展、建设节约型社会有着极为重要的现实意义，而非侵入式负荷监控则是实现该工作的有效方法。相比传统的侵入式电力负荷测量技术，非侵入式电力负荷测量技术无需“近负荷”安装传感设备，而仅通过电力负荷入口处的电流、电压等各类信息进行测量与分析，即可获取用户内部各类负荷类别、谐波、能耗等负荷特征。该技术是供电公司了解电力系统的负荷细节、构成和比重的重要来源，并成为实现以上工作的重要渠道，同时在用户侧安装相应设备能使用户详细了解用电情况，以合理购置用电设备与安排电器使用。

实现非侵入式负荷监控需要相应的数据采集设备，要能精准的测量用户电力负荷入口处的电流与电压信息，并通过计算得出有功功率、无功功率、时间、频率、谐波等参数，最后由非侵入式电力负荷分解装置得出用电情况分析。从用户采集来的电压电流需要经过预处理，以满足采集模块的输入范围，并需同时兼顾采样数据的准确性。经过采集的数据传经过还原处理，被DMA方式传输至存储模块等待进一步的传输，或直接由相应负荷分解及电器用电状态辨识算法所使用，得到的辨识结果。电能计量信息与用电设备辨识结果经过通信传输到供电企业，以便收费、分析与建立数据库。

实用新型内容

本发明主要是一个用于非侵入式负荷监控与分解的用电数据采集系统，能够有效的测量用户的电压与电流信息，经数据处理得出用于电能计费信息及非侵入式负荷监测与分解的特征集，传输到存储器中保存。特征集如电流/电压、无功/有功功率等因数将由预置的非侵入式负荷监测与分解的算法求得相应辨识结果，与上述电能计量信息一并传输至供电企业。为了实现该目标，本实用新型采用如下技术方案：

一种用于非侵入式电力负荷测量的智能电表，其特征在于：包括型号为LPC1751的MCU，以及同时与MCU连接的采集模块、基准电压及电源、编程模块、通信模块、看门狗电路、EEPROM8、状态显示电路。

在上述的一种用于非侵入式电力负荷测量的智能电表，所述的采集模块由电流采样处理电路、电压采样处理电路以及由电源提供的基准电压三个部分组成，电流采样处理电路1、电压采样处理电路3以及由电源提供的基准电压2同时与MCU连接；电压的采集直接来源于入户双线，并通过分压电路缩小到设定范围；电流的采集通过霍尔电流传感器，经过一次处理的两个输入量接入依次连接的两个放大器与一个由电源提供的偏置电压。

在上述的一种用于非侵入式电力负荷测量的智能电表，通信模块选用的芯片为ISO3082，输入端连接微控制器CortexM3的输出端，由独立的稳压源供应通信信号的电压。使用的通信方式为差分式RS-485方式。

采集模块电路，分为两个部分：电流采样部分1，使用霍尔电流传感器将电流进行一定比例的放缩，通过电流电压转换电路将电流信息转换为电压信息；电压采样部分3，使用分压电路，直接将输入电压进行一定比例的放缩。两种数据经过一定处理从而满足模数转换器的输入要求。所述设备使用了一种新式的采样处理，通过一个修正公式提高采样数值的可靠性，提高非侵入式负荷监控与分解的精准度。