[实用新型]一种无线分布式监控设备和系统

摘要

本实用新型针对交流供配电设施设计了一种无线分布式监控设备和系统。本实用新型主要利用无线通讯的免布线优势，按照分布式模组设计的方法进行设计，实现交流供配电设施的远程智能无线管理、控制、测量等功能，实现交流供配电设施中的各个供电回路的开关供电，电压、电流、功率、电能的管理测量，各项电量参数的预警告警，设施中各个配电装置的工作状态监测，供电回路中的电能质量、供电谐波分量、浪涌雷击监测等，能够保证各种类型的交流供配电设施的可靠安全的供电和运行。

主权项

一种无线分布式监控设备，该监控设备包括：无线人机交互定位终端、无线远程定时控制开关、无线远程定时控制开关扩展装置、无线单相供电回路电能采集装置、无线三相供电回路电能采集装置、无线无源单回路电流采集装置、无线回路漏电检测装置、无线电能质量监测装置，共8个不同类型的装置组成，其特征在于：1）所述无线人机交互定位终端包括：DC11‑18V直流供电输入、DC7.0‑8.4V电池组、电池充放电模块、DC/DC 5.5V电源模块、DC/DC 3.3V电源模块、ARM CPU无线通讯核心模块、GPRS/4G无线通讯模块、GPS/北斗定位模块、四个SMA天线、HMI显示屏、按键输入、RS232通讯模块、RS485通讯模块、WIFI通讯模块、通讯接口切换模拟开关、RTC时钟；所述四个SMA天线分别用于GPS定位、高速无线通讯、低速无线通讯、GPRS/4G远距离通讯；所述无线人机交互定位终端用于完成交流供配电设施管理中的人机交互，通过该终端上的触摸屏和按键实现信息读取、故障信息显示、定时开关控制策略设置功能，无线人机交互定位终端还完成交流供配电设施维护车辆的跟踪定位，将车辆定位信息实时的发送到远程管理中心，实现远程的车辆定位跟踪和调度；其中，DC11‑18V直流供电输入、DC7.0‑8.4V电池组分别与电池充放电模块相连；电池充放电模块分别与ARM CPU无线通讯核心模块、DC/DC 5.5V电源模块相连；DC/DC 3.3V电源模块分别与RS232通讯模块、RS485通讯模块、WIFI通讯模块相连；ARM CPU无线通讯核心模块分别与HMI显示屏、通讯接口切换模块模拟开关、RTC时钟、GPRS/4G无线通讯模块、GPS/北斗定位模块以及四个SMA天线相连；通讯接口切换模块模拟开关分别与RS232通讯模块、RS485通讯模块、WIFI通讯模块相连；2）所述无线远程定时控制开关包括：三相电源供电输入、AC/DC 12V电源模块、DC11‑18V直流供电输入、DC12V合并供电、DC7.0‑8.4V电池组、电池供电短接端子、电池充放电模块、DC/DC 5.5V电源模块、DC/DC 3.3V电源模块、ARM CPU无线通讯核心模块、GPRS/4G无线通讯模块、三个SMA天线、RS232通讯接口、HMI显示屏、HMI显示屏供电开关、继电器驱动、双机备份检测、双机备份检测模拟开关、缺相掉电检测、缺相掉电检测模拟开关、开关量检测、开关量检测模拟开关、RS485通讯模块、RTC时钟；所述三个SMA天线，分别用于高速无线通讯、低速无线通讯、GPRS/4G远距离通讯；所述无线远程定时控制开关完成与远程管理中心服务器的通讯，接收远程管理中心服务器的各种控制及配置指令，并根据指令进行相应控制处理及应答，所述无线远程定时控制开关利用无线通讯模块完成和其它各个分布式装置的无线通讯及数据汇总管理，将远程管理中心服务器的控制和配置指令发送到各个分布式装置中，并将各个装置采集的数据和信息及时的传输给远程管理中心服务器；用于完成1组、2组或者4组回路负载供电开关的控制和状态监测任务；其中，三相电源供电输入、AC/DC 12V电源模块、DC11‑18V直流供电输入依次相连；AC/DC 12V电源模块和DC11‑18V直流供电输入分别与DC12V合并供电相连；DC12V合并供电分别与DC/DC 3.3V电源模块、继电器驱动、电池充放电模块以及开关量检测相连；DC/DC 3.3V电源模块分别与RS485通讯模块、开关量检测、缺相掉电检测、双机备份检测相连；电池供电短接端子分别与电池充放电模块、DC7.0‑8.4V电池组相连；DC/DC 5.5V电源模块分别与电池充放电模块、GPRS/4G无线通讯模块相连；ARM CPU无线通讯核心模块分别与RS485通讯模块、开关量检测模拟开关、缺相掉电检测模拟开关、双机备份检测模拟开关、继电器驱动、电池充放电模块、电池供电短接端子、GPRS/4G无线通讯模块、三个SMA天线、RS232通讯接口、HMI显示屏供电开关、RTC时钟相连，并通过TTL转RS232芯片与HMI显示屏相连；开关量检测通过开关量检测模拟开关与ARM CPU无线通讯核心模块相连、缺相掉电检测通过缺相掉电检测模拟开关与ARM CPU无线通讯核心模块相连、双机备份检测通过双机备份检测模拟开关与ARM CPU无线通讯核心模块相连；HMI显示屏、通讯接口切换模块模拟开关、RTC时钟、GPRS/4G无线通讯模块、GPS/北斗定位模块以及四个SMA天线相连；通讯接口切换模块模拟开关分别与RS232通讯模块、RS485通讯模块、WIFI通讯模块相连；3）所述无线远程定时控制开关扩展装置包括：电源供电输入、AC/DC 12V电源模块、DC6‑28V直流供电输入、DC12V合并供电、DC/DC 5V电源模块、DC/DC 3.3V电源模块、ARM CPU无线通讯核心模块、两个SMA天线、RS232接口、RS485接口、开关量检测、继电器驱动组成；所述两个SMA天线，分别用于高速无线通讯、低速无线通讯；所述无线远程定时控制开关扩展装置对无线远程定时控制开关管理回路路数的扩展，去掉了与远程管理中心服务器通讯的任务和备份控制管理的任务，用于完成4组或者8组回路负载供电开关的控制和状态监测任务；其中，电源供电输入、AC/DC 12V电源模块、DC12V合并供电、DC/DC 5V电源模块、DC/DC 3.3V电源模块依次相连；DC6‑28V直流供电输入和DC12V合并供电相连；DC12V合并供电分别与继电器驱动、开关量检测相连；DC/DC 3.3V电源模块分别与开关量检测、RS485接口相连；ARM CPU无线通讯核心模块分别与RS485通讯模块、开关量检测、继电器驱动、RS232接口以及两个SMA天线相连；4）所述无线单相供电回路电能采集装置包括：隔离电源供电模块、采样芯片供电模块、ARM CPU无线通讯核心模块、电能采样芯片、电流采样互感电路、电压采样分压电路、电流采样接线端子、单相供电接线端子、电能采样校正端子、一个SMA天线；所述无线单相供电回路电能采集装置用于在单相供电的交流供配电设施中完成回路负载的电能采集，用于完成单相电压和4个回路电流、4个回路耗电量的采集任务；其中，电能采样芯片分别与采样芯片供电模块、ARM CPU无线通讯核心模块、电能采样校正端子、电流采样互感电路、电压采样分压电路以及单相供电接线端子相连；单相供电接线端子分别与隔离电源供电模块、采样芯片供电模块、电压采样分压电路相连；ARM CPU无线通讯核心模块分别与隔离电源供电模块、电能采样芯片、SMA天线相连；5）所述无线三相供电回路电能采集装置包括：三相供电接线端子、三相供电转换模块、隔离电源供电模块、采样芯片供电模块、缺相隔离检测模块、ARM CPU无线通讯核心模块、电流采样接线端子、电流采样切换继电器、三相供电电压采样切换继电器、电流采样4‑16译码驱动、电压采样3‑8译码驱动、电流采样互感电路、电压采样分压电路、电能采样芯片、电能采样校正端子、RS232接口、RS485接口、一个SMA天线；所述无线三相供电回路电能采集装置用于在三相供电的交流供配电设施中完成回路负载的电能采集，用于完成三相电压和8个回路电流、8个回路耗电量的采集任务；其中，三相供电转换模块分别与隔离电源供电模块、采样芯片供电模块、缺相隔离检测模块相连，隔离电源供电模块、缺相隔离检测模块连接ARM CPU无线通讯核心模块，采样芯片供电模块连接电能采样芯片；电流采样接线端子与电流采样切换继电器相连；电能采样芯片分别与电流采样互感电路、电压采样分压电路、电能采样校正端子相连；三相供电接线端子分别与三相供电电压采样切换继电器、电能采样芯片、三相供电转换模块相连；ARM CPU无线通讯核心模块分别与RS232接口、RS485接口、SMA天线、电能采样芯片、电流采样4‑16译码驱动、电压采样3‑8译码驱动相连；6）所述无线无源单回路电流采集装置包括：DC4.3V蓄电池、电池充放电模块、DC/DC 3.3V电源模块、电流互感器、电流采样接线端子、电流自感应取电模块、电流采样互感电路、电流采样模块、ARM CPU无线通讯核心模块、一个SMA天线；所述无线无源单回路电流采集装置用于在不供电的方式下，利用交流互感器的自感应取电方式给装置内部的蓄电池充电，利用蓄电池给电流采集芯片供电，对负载回路的电流进行采集；其中，DC4.3V蓄电池分别与电池充放电模块、ARM CPU无线通讯核心模块相连；电池充放电模块分别与DC/DC 3.3V电源模块、电流自感应取电模块相连；DC/DC 3.3V电源模块分别与电流采样模块、ARM CPU无线通讯核心模块相连ARM CPU无线通讯核心模块分别与SMA天线、电流自感应取电模块、电流采样模块相连；电流采样接线端子通过电流采样互感电路与电流采样模块相连；7）所述无线回路漏电检测装置包括：三相供电接线端子、三相供电转换模块、隔离电源供电模块、采样芯片供电模块、缺相隔离检测模块、ARM CPU无线通讯核心模块、电流采样接线端子、回路漏电检测切换继电器、三相供电电压采样切换继电器、漏电检测3‑8译码驱动、电压采样3‑8译码驱动、火线电流采样互感电路和零线电流采样互感电路、电压采样分压电路、电能采样芯片、电能采样校正端子、RS232接口、RS485接口、一个SMA天线；所述无线回路漏电检测装置用于在交流供配电设施中完成负载回路电缆的漏电检测，采用高精度的电流采集传感器完成4个负载回路电缆火线和零线的电流检测及比较，根据比较结果判断负载回路电缆是否出现漏电故障；其中，三相供电转换模块