[发明专利]基于Zigbee无线局域网的风电场数字指针式电流表

说明书

基于Zigbee无线局域网的风电场数字指针式电流表，其要点在于：本发明将步进电机组件、指针、电流预处理模块和面板封装在由前框、中框和后盖所包围的空间中，内置的电流预处理模块可直接将电流测量值转化为数字指针驱动组件所需要的步进角串行数据，内置的步进电机组件可将该串行数据转换为带动指针转动轴所需的偏转量，同时步进电机组件还可以将当前指示的电流数据通过Zigbee无线局域网上传到云数据中心，其工作寿命长，特别适合分布式风电场、光伏发电系统和局域物联网的集中巡查，其意想不到的效果是填补了网络化指针式数字电流表的空白，特别适合网络仪表及高端仪表的数字化指示，其应用前景相当广阔。

技术领域

本发明涉及一款基于Zigbee无线局域网的风电场数字指针式电流表，主要应用于分布式风能发电系统、光伏发电系统、网络化数字仪表以及工业自动化控制领域。

背景技术

将风能转换为电能的分布式风能发电系统，其运行方式多以用户端自发自用为主、剩余电量上网，且在配电网系统平衡调节为特征的发电设施或有电力输出的能量综合梯级利用多联供设施。分布式发电系统通常要求发电量质保不低于25年，至于附件和逆变器，均要求质保5年，质保到期之后再通过延保至25年。

电流表是分布式风能发电系统的实时测量仪表。电流表有指针式电流表和LCD显示表，LCD显示器功耗小无辐射，不足之处是LCD显示器的核心部件是由液晶层与上下的两片偏振片以及背光组件组成，背光组件的主要部件是背光灯管和导光板两个部分，决定寿命的主要是背光灯管的寿命，在达到一定时间期限后，背光灯管自然会出现老化，亮度随之降低，当灯管亮度衰减到50%时的使用时间即定义为灯管寿命。LCD的标称使用寿命通常为2～3万小时,如果一天24小时开机，只可以使用833～1250天，只有不到 3.5年的使用寿命，而且在使用过程中，LCD的亮度会逐渐减弱。

采用传统指针式直流电流表均采用磁电式原理驱动的毫安表头或微安表头，俗称模拟直流电流表。被测电流经过分流器后，即指针机构在载流线圈互相作用下产生安培力矩，该力矩克服游丝阻尼部件的扭转力矩后，推动指针偏转，扭转力矩的大小由通过表头线圈电流的大小决定，其指针的偏转角度特别容易受到材料、环境温度和湿度、制造工艺等综合因素的影响。

为了改善电磁模拟指针表与生俱来就存在的怕震动、故障率高、指示精度低的缺点，本发明采用了一个“基于Zigbee无线局域网的数字指针驱动组件”技术，该组件将ZigBee和仪用步进电机技术结合在一起，内置仪用步进电机本体、PCB电路板、ARM芯片、微步距细分驱动芯片、无线信号接口芯片、信号路由器、协调器，外置2.4GHz天线，可以将测量后的串行数据或者通过Zigbee无线传输方式采集到的信息直接转变成数字指针当前的角位移量，用以指示被测物的物理量。

尽管ZigBee和仪用步进电机本来就属于两个风牛马不相及的技术和产品，但是将一种基于Zigbee无线局域网的数字指针驱动组件应用于直流电流表是本发明一大创新，这意味着，基础性的直流电流测量仪器除了具有测量和指示功能之外，还可以通过无线组网、路由的方式向控制中心上传实时测量的电流数据，而且是自行搭建的Zigbee无线局域网，免收入网费。特别要紧的是，为了满足电流表长寿命工作的要求，仪用步进电机中的传动齿轮组采用了耐磨的尼龙66材料。

除此之外，本发明内置的电流预处理模块是一个高性能的混合信号模块，它保证了所述的电流预处理模块可以直接将当前的电流测量值转化为数字指针驱动组件所需要的步进角串行数据，该串行数据送到基于Zigbee无线局域网的数字指针驱动组件中后，即为带动指针转动轴所需的偏转量，同时将当前指示的电流数据通过Zigbee无线局域网上传到云数据中心。

发明内容

据此，本发明独辟蹊径，提出了一种完全不同于传统技术思路的基于Zigbee无线局域网的风电场数字指针式电流表设计方案，为方便计，所述的“基于Zigbee无线局域网的数字指针驱动组件”简称为“步进电机组件”，具体内容如下：