[实用新型]井场电机测控单元

说明书

技术领域

本实用新型涉及井场电机的电压、电流等参数的测控装置。

背景技术

在油田的采油现场，一个采油站，有很多的抽油机在同时进行采油作业，而这些抽油机全是电机驱动的。电网的运行状态，电机的稳定运行，是采油作业的稳定保证。电机的电压、电流等参数随着驴头的运行，其数值的大小反映抽油机的运行状态。同时，需要人为的手动或者自动的实现电机的启停操作，为了安全考虑，还要实现报警。而人为的时不时的去抽油机旁边测量电压、电流电气参数，不太方便，也不太安全，更无法实现许多抽油机的电气智能化测控。

发明内容

本实用新型的目的是提供井场电机测控单元，体积小，功耗低，量程宽，可靠性高，可以实时监控网络用电情况和电网状态，具备实用价值。

本实用新型的技术方案是：井场电机测控单元，包括电源模块，电参采集模块，MCU模块，RS232通信模块，Zigbee无线网络模块，语音报警模块，其特征是电参采集模块将采集的电参信号传入MCU模块，MCU和Zigbee无线网络模块之间实现数据的无线传输。

其中电压数据通过线缆直接接入电参采集模块的电压采集端子，然后通过隔离互感器，将电压信号传入MCU。

电流信号首先通过电流互感器进行变比，然后再接到电参采集模块的电流采集端子，将电流信号传入MCU。

本款测控单元，对抽油机电机的三相电参的数据进行综合采集，并且能控制和监控电机启停，同时还能声音报警。通过Zigbee无线网络和RTU通信，实现电参数据采集和各种人机交互控制操作。人坐在电脑面前，就能知道数据采集的情况，并且能进行启停操作等。同时，还能便捷快速的把本站点的数据送到更高一级的数据中心，便于全局整体系统的监测和控制。

多次的实验结果表明，本款测控单元，性能稳定，各项指标符合国家对多智能电表的技术标准要求，满足了抽油机现场的电参数据测量和电网的监控，以及启停电机的功能和声音报警的功能。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是本实用新型的电原理图。

具体实施方式

如图1所示，整个硬件系统包括电源模块，电参采集模块，MCU模块，RS232通信模块，Zigbee无线网络模块，语音报警模块等。采用DC24V电源作为工作电源。本测控单元采用高精度高频的电参采集芯片进行电参数据采集和处理，通过ARM系列的MCU微控制处理器和电参采集芯片间的快速数据传递和数据处理，将数据进行打包。MCU和Zigbee之间实现数据的无线传输。而Zigbee网络之间可以实现自动组网。

电压数据通过线缆直接接入电参采集模块的采集端子，然后通过隔离互感器，将电压信号传入MCU，电流信号同样通过电流互感器传入MCU，通过专门的电参计量芯片进行电参数据处理，而人机交互和数据通信等功能则都集中于ARM系统里面。使整个系统体积小，功耗低，量程宽，可靠性高，具备实用价值。

如图2所示，三相的电压可以直接接在本测控单元的电压采集端子（0～1000V　AC）,三相电流由于电机的载荷电流比较大，必须通过变比是X/5 的电流互感器，将电流变比到最大为5安培的交流电流才能接到电流采集端子(0～5A  AC)。

声音报警部分，可以实现声音的喇叭报警。

数字量输出部分，可以实现两路无源的高低电平输出。

数字量输入部分，可以实现两路无源的高低电平输入。

本测控单元采用无线数据组网和数据传输，每个测控单元上都有一个Zigbee模块，这个模块可以和井场的RTU之间进行通信。而井场RTU则可以通过以太网络，将数据传给上位机，实现数据上传。当上位机需要数据时，通过MODBUS协议，向RTU要数据，RTU则向下面的测控单元要数据。而这些数据里面，就包含有一些电参数据和控制操作等数据。

Zigbee无线天线，主要是NP模块，可以和RTU上面的AP模块进行自动组网和通信。在电机测控单元上，通过串口软件，进入“AT”命令模式，就可以进行配置电机测控单元的设备地址和无线网络的信道，以便自动组网和数据通信。Zigbee组网成功后，则按照MODBUS协议，进行数据传输。

本测控单元的一个创新点是，基于Zigbee无线数据组网和NP-AP的逐级数据传输，可以自动屏蔽非当前通信地址和信道的干扰数据，可是实现实时网络监控用电情况和电网状态。操作人员坐在电脑面前，就可以知道几十个抽油机的各种运行状态和电机的三相电参参数以及电网情况。