一种智能电表的电能质量监测系统技术方案

本发明专利技术公开了一种智能电表的电能质量监测系统，包括：电能采集终端、云服务器、人机交互系统；所述电能采集终端通过基站与云服务器通信，所述云服务器与人机交互系统直接通信；所述电能采集终端包括：核心板、扩展板和外接传感器；其中，扩展板通过GEC接口连接核心板，扩展板通过通用接口连接外接传感器；所述核心板包括MCU及与所述MCU通过固定接口连接的通讯模组；所述扩展板包括光敏传感器、热敏传感器、程序下载接口、电源接口、和工作指示灯；外接传感器包括LCD显示器和电网数据采样传感器。能够快速搭建电能质量监测人机交互系统，提高嵌入式系统开发效率。本发明专利技术的智能电表的电能质量监测系统能够接收多种数据，并利用图形化界面将指定数据高效的展示给用户。

A power quality monitoring system for intelligent electricity meter

【技术实现步骤摘要】
一种智能电表的电能质量监测系统
本专利技术涉及智能电表
，具体涉及一种智能电表的电能质量监测系统。
技术介绍
我国电能表技术发展至今，已有70多年的历史。1952年上海和成电器厂开始专业生产电能表，当时以仿制国外感应系电能表为主。60年代初，我国开始自行设计电能表。70年代中后期，开始引进国外先进电能表的制造技术。90年代初，国产电子式电能表研制成功。近些年，电网资产和业务不断数据化，物联网技术正逐渐与电力设备感知技术深度融合，电网设备物联网系统开始出现，信息开始互联互通。智能电表是智能电网的智能终端，智能电表除了具备传统电能表基本用电量的计量功能以外，为了适应智能电网和新能源的使用还具有双向多种费率计量功能、用户端控制功能、多种数据传输模式的双向数据通信功能、防窃电功能等智能化的功能，智能电表代表着未来节能型智能电网最终用户智能化终端的发展方向。现有的智能电表，电能的质量监测往往依靠人工定期巡查来实现，尚没有智能的自动化监测方式。
技术实现思路
本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的。本专利技术提供了一种智能电表的电能质量监测系统，包括：电能采集终端、云服务器、人机交互系统；所述电能采集终端通过基站与云服务器通信，所述云服务器与人机交互系统直接通信；所述电能采集终端包括：核心板、扩展板和外接传感器；其中，扩展板通过GEC接口连接核心板，扩展板通过通用接口连接外接传感器；所述核心板包括MCU及与所述MCU通过固定接口连接的通讯模组；所述扩展板包括光敏传感器、热敏传感器、程序下载接口、电源接口、和工作指示灯；外接传感器包括LCD显示器和电网数据采样传感器。进一步地，所述电网数据采样传感器采用HT7036计量芯片。进一步地，所述MCU采用STM32L431芯片。进一步地，所述通讯模组采用ME3616通讯模组。进一步地，所述电能采集终端的数据包括U2、U3、U4、U5命令帧。进一步地，所述U2命令帧将设备运行状态、电能质量、计费数据同时展示。进一步地，所述U3命令帧用于展示2～38次谐波。进一步地，所述U4命令帧用于展示电流、电压、视在功率、视在电能进一步地，所述U5命令帧上传电能质量指标，有功、无功、视在功率及电能数据。进一步地，所述电能质量监测系统使用的数据帧格式为：帧头、数据长度、IMSI、有效数据、校验和、以及帧尾。本专利技术的优点在于：能够快速搭建电能质量监测人机交互系统，提高嵌入式系统开发效率。本专利技术的智能电表的电能质量监测系统能够接收多种数据，并利用图形化界面将指定数据高效的展示给用户。附图说明通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本专利技术的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：附图1示出了根据本专利技术实施方式的电能质量监测系统框架示意图。附图2示出了根据本专利技术实施方式的电能采集终端硬件构成及基本功能示意图。附图3示出了电能质量监测系统数据帧格式示意图。附图4示出了电网基础信息界面示意图。附图5示出了电网谐波信息界面示意图。附图6示出了U3命令帧数据界面示意图。附图7示出了HT7036上传2～38次谐波信息展示界面示意图。附图8示出了U4命令帧数据界面示意图。附图9示出了U5命令帧数据界面示意图。附图10示出了U4命令帧对应计费数据界面示意图。附图11示出了U5命令帧对应数据界面示意图。具体实施方式下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。本专利技术先对电能质量监测系统进行总体分析，厘清人机交互系统数据处理逻辑、数据接收逻辑。再以AHLNB-IoT人机交互系统为基础，快速搭建电能质量人机交互系统，并对电能质量系统的云服务器、网页设计等进行详细介绍，并给出人机交互系统的主要功能界面。1电能质量监测系统总体分析电能质量监测系统复用AHLNB-IoT架构人机交互软件，电能质量监测系统框架如下图1所示，包括：电能采集终端、云服务器、人机交互系统；所述电能采集终端通过基站与云服务器通信，所述云服务器与人机交互系统直接通信。如图2所示，本专利技术的电能采集终端，包括：核心板、扩展板和外接传感器；其中，扩展板通过GEC接口连接核心板，扩展板通过通用接口连接外接传感器；所述核心板包括MCU及与所述MCU通过固定接口连接的通讯模组；所述扩展板包括光敏传感器、热敏传感器、程序下载接口、电源接口、和工作指示灯；外接传感器包括LCD显示器和电网数据采样传感器。所述电网数据采样传感器采用HT7036计量芯片。所述MCU采用STM32L431芯片。所述通讯模组采用ME3616通讯模组。为进行快速开发，电能质量采集终端增加U2、U3、U4、U5命令帧，上传电网质量信息。U2命令帧上传的信息最为详细，U2命令帧包含U4、U5命令帧的全部字段，U3命令帧主要用于展示2～38次谐波，U4命令帧主要用于展示电流、电压、视在功率、视在电能，可用于电能计费。U5命令帧上传电能质量指标，有功、无功、视在功率及电能数据。有功、无功数据的上传，可用于判断被测电力设备是否正常工作，电能质量指标可用于判断电网质量。U2命令帧则将设备运行状态、电能质量、计费数据同时展示。为接收U2～U5命令帧，云服务器需增加<command></command>键值对，<frame></frame>标签需增加电网数据字段标签，网页无需改变。数据处理时，云服务器数据接收界面增加谐波数据显示区域，云服务器调用createLabel方法时，记录谐波字段后，在指定区域添加折线图。网页端onmessage事件处理方法，与此类似。电能数据采集主要依靠外接传感器实现，外接传感器在进行电压采样时，使用分压电路，并联接入三相电网。进行电流数据采集时，使用0.2级精度的电流互感器。相对于电压互感器，分压电路的成本较低。直接接入式电流采样需使用串联方式，接入难度大，因此选择了电流互感器进行采样。使用窄带将数据上传到云服务器，用户通过网页直接访问云端数据。使用窄带通信方式，降低了线路成本。用户通过网页访问云端数据，避免安装客户端程序，有利于系统的推广。2电能质量系统云服务器设计电能质量云服务器以AHLNB-IoT架构为基础，增加U2、U3，U4命令帧，用以上传电网质量信息。电能质量监测系统使用的数据帧格式为：帧头(2字节)、数据长度(2字节)、IMSI(15字节)、有效数据(n字节)、校验和(2字节)、帧尾(2字节本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种智能电表的电能质量监测系统，其特征在于，包括：/n电能采集终端、云服务器、人机交互系统；所述电能采集终端通过基站与云服务器通信，所述云服务器与人机交互系统直接通信；/n所述电能采集终端包括：核心板、扩展板和外接传感器；其中，扩展板通过GEC接口连接核心板，扩展板通过通用接口连接外接传感器；所述核心板包括MCU及与所述MCU通过固定接口连接的通讯模组；所述扩展板包括光敏传感器、热敏传感器、程序下载接口、电源接口、和工作指示灯；外接传感器包括LCD显示器和电网数据采样传感器。/n

【技术特征摘要】
1.一种智能电表的电能质量监测系统，其特征在于，包括：
电能采集终端、云服务器、人机交互系统；所述电能采集终端通过基站与云服务器通信，所述云服务器与人机交互系统直接通信；
所述电能采集终端包括：核心板、扩展板和外接传感器；其中，扩展板通过GEC接口连接核心板，扩展板通过通用接口连接外接传感器；所述核心板包括MCU及与所述MCU通过固定接口连接的通讯模组；所述扩展板包括光敏传感器、热敏传感器、程序下载接口、电源接口、和工作指示灯；外接传感器包括LCD显示器和电网数据采样传感器。


2.根据权利要求1所述的一种电能质量监测系统，其特征在于，
所述电网数据采样传感器采用HT7036计量芯片。


3.根据权利要求1所述的一种电能质量监测系统，其特征在于，
所述MCU采用STM32L431芯片。


4.根据权利要求1所述的一种电能质量监测系统，其特征在于，
所述通讯模组采用ME3616通讯模组。

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【专利技术属性】
技术研发人员：王宜怀，史洪玮，施连敏，喻炳政，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32