一種網絡化智能負載識別裝置的制造方法
【專利說明】一種網絡化智能負載識別裝置
[0001]本實用新型得到天津師范大學校級青年基金項目:非接觸式負載識別技術研宄(項目號:52XQ1401)支持。
技術領域
[0002]本實用新型屬于應用電子產品技術領域，涉及一種針對單項民用交流電負載設備的網絡化智能負載識別裝置，適用于需要對民用單項交流電負載進行識別的應用場合。
【背景技術】
[0003]目前針對民用交流電的負載識別主要分為兩種方法:總功率限定判別法和瞬時功率增量判別法。
[0004]總功率限定判別法，其原理是當單項電負載端用電功率增大，達到用電負荷設定的閾值時，由MCU控制繼電器或斷路器斷開單相電回路，起到大功率負載識別并切斷供電的目的。目前大部分負載識別的應用場合都采用這種方法進行控制，本方法可以初步識別大功率負載電器，但是對于功率在負荷閾值以下的負載則無法判斷。
[0005]瞬時功率增量判別法，其原理是以極小時間單位為間隔進行負載功率采樣，并保存功率數據，每次采樣過程結束后，利用當前采樣值與前一次采樣值進行作差比較，當作差結果較大時，表示負載功率有較大變化，即有較大功率負載接入，起到負載識別的目的。
[0006]目前基于如上識別方法的負載識別裝置，均不具有聯網功能，無法實時查看各識別單元的狀態，無法對識別單元進行遠程復位。且現有的識別裝置普遍采用接觸式連接方式，對負載的影響大。
【發明內容】
[0007]本實用新型針對上述現有技術中存在的技術問題，提供了一種網絡化智能負載識別裝置，該裝置在識別多種負載特征參數的基礎上，完成對用電負載類型的判別，并具備聯網功能，便于遠程集中系統控制。
[0008]本實用新型為解決這一問題所采取的技術方案是:
[0009]本實用新型的網絡化智能負載識別裝置，包括控制芯片、與控制芯片連接的電參數采集芯片CS5463和繼電器、以及電壓采集單元和電流采集單元；其特征在于:電參數采集芯片分別通過電壓采集單元、電流采集單元和AD轉換器與電力線連接，電流采集單元包括環繞電力線連接的電流互感器和第一低通濾波器，電壓采集單元包括環繞電力線連接的電壓互感器和第二低通濾波器；控制芯片通過RS485總線、轉換接口以及TCP/IP協議總線與集中控制平臺連接。
[0010]控制芯片還與IXD顯示器和撥碼開關連接。
[0011]控制芯片內的讀寫程序和控制程序都是常用的軟件程序，不是本實用新型要求保護的內容。
[0012]本實用新型具有的優點和積極效果是:
[0013]本實用新型采用電壓互感器和電流互感器，與負載之間進行非接觸式連接，對負載的影響很小；采用高性能處理器芯片和高精度電能采集芯片對民用單項電負載進行電參數采樣，采樣測量負載電參數詳細，為后續處理提供充分的數據支持。同時本裝置設計了RS485和TCPIP協議的轉換接口，用于與PC集中控制端進行聯網，實現設備聯網數據傳輸；RS485總線具備特定的數據格式和校驗方法，保證了數據可靠通信，使多機間具備組網功能，便于實現后臺集中控制。本實用新型基于多種電參數進行分析，綜合模型判別，極大地提高了負載識別準確率。
【附圖說明】
[0014]圖1是本實用新型的網絡化智能負載識別裝置的結構框圖；
[0015]圖2是本實用新型的智能負載識別裝置的網絡化連接圖。
【具體實施方式】
[0016]以下參照附圖對本實用新型的網絡化智能負載識別裝置進行詳細的說明。下面描述的具體實施例僅是本實用新型的最佳實施方式，而不能理解為對本實用新型的限制。
[0017]圖1是本實用新型的網絡化智能負載識別裝置的結構框圖；圖2是本實用新型的智能負載識別裝置的網絡化連接圖。如圖1和圖2所示，本實用新型的網絡化智能負載識別裝置，包括控制芯片、與控制芯片連接的電參數采集芯片和繼電器、以及電壓采集單元和電流采集單元；電參數采集芯片分別通過電壓采集單元、電流采集單元和AD轉換器與電力線連接，電流采集單元包括環繞電力線連接的電流互感器和第一低通濾波器，電壓采集單元包括環繞電力線連接的電壓互感器和第二低通濾波器；控制芯片通過RS485總線、轉換接口以及TCP/IP協議總線與集中控制平臺連接。
[0018]其中，電參數采集芯片采用CS5463芯片，可以自動完成一些列電參數的采樣測量，其中包括瞬時電壓、電流、功率、視在功率、有功功率、無功功率、有功基波、有功諧波、無功基波、功率因數、交流頻率。相對于一般的負載識別裝置，本實用新型裝置能夠獲得一些列電能參數，并對一些列電參數進行分析，最后綜合得出識別結果。
[0019]控制芯片采用MSP430F5438芯片，多個控制芯片可通過RS485總線、接口電路和TCP/IP協議總線與集中控制平臺連接，實現了設備聯網，支持擴展集中控制平臺，便于做出相應的用電策略，實現在時間短的靈活用電管理。設備聯網、集中控制管理功能是當前市面上負載識別裝置所欠缺的。
[0020]控制芯片還與IXD顯示器和撥碼開關連接。
[0021]本實用新型的網絡化智能負載識別裝置的工作過程如下:本裝置利用電壓互感器和電流互感器按一定比例互感從民用單項交流220V電力線上采樣得到交流電壓和交流電流，經過低通濾波器濾掉可能感應得到的高頻分量，保護芯片CS5463的采樣管腳，然后輸入到CS5463，由CS內部高位AD和DSP內核處理得到一些列點采樣參數，控制芯片最后得到負載電參數。
[0022]微處理器采樣得到電參數后，暫存于EEPR0M，其中電參數主要有其中包括瞬時電壓、電流、功率、視在功率、有功功率、無功功率、有功基波、有功諧波、無功基波、功率因數、交流頻率。
[0023]本實用新型的網絡化智能負載識別裝置具有以下幾個優點:
[0024]1、采樣測量負載電參數詳細，包括瞬時電壓、電流、功率、視在功率、有功功率、無功功率、有功基波、有功諧波、無功基波、功率因數、交流頻率，為后續處理提供充分的數據支持，極大提高了負載識別準確率；
[0025]2、提供RS485總線接口，具備特定的數據格式，和校驗方法，保證了數據可靠通信，使多機間具備組網功能，便于實現后臺集中控制；
[0026]3、硬件運算能力強，微處理器自帶的32位單周期乘法器，方便在程序中實現電流電壓的積分運算，FFT變換等，為算法實現提供了硬件基礎。
【主權項】
1.一種網絡化智能負載識別裝置，包括控制芯片、與控制芯片連接的電參數采集芯片CS5463和繼電器、以及電壓采集單元和電流采集單元；其特征在于:電參數采集芯片分別通過電壓采集單元、電流采集單元和AD轉換器與電力線連接，電流采集單元包括環繞電力線連接的電流互感器和第一低通濾波器，電壓采集單元包括環繞電力線連接的電壓互感器和第二低通濾波器；控制芯片通過RS485總線、轉換接口以及TCP/IP協議總線與集中控制平臺連接。
2.根據權利要求1所述的一種網絡化智能負載識別裝置，其特征在于:控制芯片與LCD顯示器和撥碼開關連接。
【專利摘要】本實用新型公開了一種網絡化智能負載識別裝置，該識別裝置采用高性能處理器芯片和高精度電能采集芯片對民用單項電負載進行電參數采樣，采樣測量負載電參數詳細，包括瞬時電壓、電流、功率、視在功率、有功功率、無功功率、有功基波、有功諧波、無功基波、功率因數、交流頻率，為后續處理提供充分的數據支持。同時本裝置設計了RS485和TCPIP協議轉換接口，用于與PC集中控制端進行聯網，實現設備聯網數據傳輸；RS485總線具備特定的數據格式和校驗方法，保證了數據可靠通信，使多機間具備組網功能，便于實現后臺集中控制。本實用新型基于多種電參數進行判別，極大提高了負載識別的準確率。
【IPC分類】G01R31-00
【公開號】CN204556746
【申請號】CN201520166718
【發明人】謝家祖, 柴進晉
【申請人】天津師范大學
【公開日】2015年8月12日
【申請日】2015年3月24日