智慧城市电力大数据信息采集系统转让专利
申请号 : CN202011589394.0
文献号 : CN112506113B
文献日 : 2021-08-10
发明人 : 张立 , 周静静
申请人 : 航天亮丽电气有限责任公司
摘要 :
权利要求 :
1.智慧城市电力大数据信息采集系统,包括前端采集模块、信号传输处理模块和上位机,其特征在于:所述前端采集模块包括用于采集电能数据的电量传感器,所述电量传感器的检测信号经A/D转换器转换成数字量信号后送入控制器;
所述信号传输处理模块包括调频降噪电路、反馈稳定电路、偏置隔离电路和无线传输单元,所述调频降噪电路包括运放器AR1、AR2,运放器AR1的反相输入端连接电阻R2的一端,并通过并联的电阻R3和电容C3连接运放器AR1的输出端,电阻R2的另一端通过电容C2连接MOS管Q1的源极,并通过电阻R4连接运放器AR2的反相输入端,MOS管Q1的栅极连接电阻R1、电容C1和电感L1的一端,电容C1和电感L1的另一端接地,MOS管Q1的漏极和电阻R1的另一端连接所述控制器,运放器AR1和AR2的同相输入端连接基准电压单元的供电端,运放器AR2的反相输入端通过电阻R5连接运放器AR1的输出端,并通过电阻R6连接运放器AR2的输出端,运放器AR2的输出端还连接电容C5和电感L2的一端,电容C5的另一端连接电容C6的一端,并通过电阻R12连接所述反馈稳定电路,电容C6和电感L2的另一端连接所述偏置隔离电路;
所述反馈稳定电路用于对所述调频降噪电路的带通过程进行深度反馈,并对所述调频降噪电路的陷波过程进行稳定调节;所述反馈稳定电路包括可调电阻RL1,可调电阻RL1的一端连接运放器AR1的输出端,可调电阻RL1的另一端连接运放器AR3的同相输入端、电阻R9的一端和三极管T3的集电极,运放器AR3的反相输入端连接电容C4的一端,运放器AR3的输出端连接电容C4的另一端,并通过电阻R10连接运放器AR1的反相输入端,电阻R9连接的另一端连接三极管T2的集电极和T3的基极,三极管T2的基极连接T3的发射极和电阻R11的一端,三极管T2的发射极和电阻R11的另一端连接电阻R12;所述偏置隔离电路将所述调频降噪电路的输出信号进行电流偏置和隔离后,通过所述无线传输单元将电能数据远程传输至所述上位机。
2.根据权利要求1所述智慧城市电力大数据信息采集系统,其特征在于:所述偏置隔离电路包括MOS管Q2,MOS管Q2的栅极通过电容C8连接电阻R13、电容C7的一端和所述调频降噪电路的输出端,并通过电阻R14接地,MOS管Q2的漏极和电阻R13的另一端连接+12V电源,电容C7的另一端接地,MOS管Q2的源极连接电阻R15的一端、稳压二极管DZ2的阴极和运放器AR4的同相输入端,电阻R15的另一端和稳压二极管DZ2的阳极接地,运放器AR4的反相输入端和输出端连接所述无线传输单元。
3.根据权利要求2所述智慧城市电力大数据信息采集系统,其特征在于:所述基准电压单元包括三极管T1,三极管T1的集电极连接电阻R7的一端和+12V电源,三极管T1的基极连接电阻R7的另一端和三端稳压器DZ1的引脚1,三极管T1的发射极连接三端稳压器DZ1的引脚3和电阻R8的一端,三端稳压器DZ1的引脚2和电阻R8的另一端连接运放器AR1、AR2的同相输入端。
4.根据权利要求1‑3任一所述智慧城市电力大数据信息采集系统,其特征在于:所述无线传输单元选用ZigBee无线传输模块。
说明书 :
智慧城市电力大数据信息采集系统
技术领域
背景技术
输、信息的吞吐处理、信息的交互能力,才能构建智慧能力的基础。目前,随着城市电力管网
的铺设完善,电力系统自动化程度不断提高,其主要依靠对电能数据的前端采集来获取电
力网各个节点的承载情况和健康状况,并利用无线传输技术来实现电力大数据的远程管控
诊断。然而在电能数据信息的远程传输过程中容易受到外界因素干扰,导致采集信号发送
过程中存在有害噪声侵入、频率失调等现象,使得上位机远程接收到的数据存在误差,严重
影响数据信息智慧管控精度。
发明内容
电量传感器的检测信号经A/D转换器转换成数字量信号后送入控制器;所述信号传输处理
模块包括调频降噪电路、反馈稳定电路、偏置隔离电路和无线传输单元,所述调频降噪电路
包括运放器AR1、AR2,运放器AR1的反相输入端连接电阻R2的一端,并通过并联的电阻R3和
电容C3连接运放器AR1的输出端,电阻R2的另一端通过电容C2连接MOS管Q1的源极,并通过
电阻R4连接运放器AR2的反相输入端,MOS管Q1的栅极连接电阻R1、电容C1和电感L1的一端,
电容C1和电感L1的另一端接地,MOS管Q1的漏极和电阻R1的另一端连接所述控制器,运放器
AR1和AR2的同相输入端连接基准电压单元的供电端,运放器AR2的反相输入端通过电阻R5
连接运放器AR1的输出端,并通过电阻R6连接运放器AR2的输出端,运放器AR2的输出端还连
接电容C5和电感L2的一端,电容C5的另一端连接电容C6的一端,并通过电阻R12连接所述反
馈稳定电路,电容C6和电感L2的另一端连接所述偏置隔离电路;所述反馈稳定电路用于对
所述调频降噪电路的带通过程进行深度反馈,并对所述调频降噪电路的陷波过程进行稳定
调节;所述偏置隔离电路将所述调频降噪电路的输出信号进行电流偏置和隔离后,通过所
述无线传输单元将电能数据远程传输至所述上位机。
的集电极,运放器AR3的反相输入端连接电容C4的一端,运放器AR3的输出端连接电容C4的
另一端,并通过电阻R10连接运放器AR1的反相输入端,电阻R9连接的另一端连接三极管T2
的集电极和T3的基极,三极管T2的基极连接T3的发射极和电阻R11的一端,三极管T2的发射
极和电阻R11的另一端连接电阻R12。
的另一端连接+12V电源,电容C7的另一端接地,MOS管Q2的源极连接电阻R15的一端、稳压二
极管DZ2的阴极和运放器AR4的同相输入端,电阻R15的另一端和稳压二极管DZ2的阳极接
地,运放器AR4的反相输入端和输出端连接所述无线传输单元。
发射极连接三端稳压器DZ1的引脚3和电阻R8的一端,三端稳压器DZ1的引脚2和电阻R8的另
一端连接运放器AR1、AR2的同相输入端。
生的有害噪声,极大地保证了采集信号传输过程的精度。
程的稳定性。
传输可靠性高,系统抗干扰能力强,有效提升了电力大数据信息智慧管控精度。
附图说明
具体实施方式
附图为参考。
信号经A/D转换器转换成数字量信号后送入控制器。其中,电量传感器可采用一个或多个来
对前端电力设备的运行状态数据进行实时采集,其采集到的模拟量信号经A/D转换器转换
成数字量信号,控制器对接收到的数字量信号进行识别处理后发送至信号传输处理模块。
的一端,并通过并联的电阻R3和电容C3连接运放器AR1的输出端,电阻R2的另一端通过电容
C2连接MOS管Q1的源极,并通过电阻R4连接运放器AR2的反相输入端,MOS管Q1的栅极连接电
阻R1、电容C1和电感L1的一端,电容C1和电感L1的另一端接地,MOS管Q1的漏极和电阻R1的
另一端连接控制器,运放器AR1和AR2的同相输入端连接基准电压单元的供电端,运放器AR2
的反相输入端通过电阻R5连接运放器AR1的输出端,并通过电阻R6连接运放器AR2的输出
端,运放器AR2的输出端还连接电容C5和电感L2的一端,电容C5的另一端连接电容C6的一
端,并通过电阻R12连接反馈稳定电路,电容C6和电感L2的另一端连接偏置隔离电路。
放大,电感L1与电容C1对MOS管Q1工作起到滤波稳定的作用,保证控制器信号输出的稳定
性。MOS管Q1的输出信号送入运放器AR1中进行次级放大,电容C2、C3和电阻R2、R3在运放过
程中形成二阶RC带通滤波网络对信号进行选频调节,运用带通滤波器原理对脉冲频率信号
进行精确选频,滤除其它频带杂波信号对电能数据信息传输造成干扰。同时,运放器AR2在
AR1的输出端充当陷波器作用,利用电容C5、C6、电感L1和电阻R12组成的T型谐振陷波可以
很好地消除系统内部产生的有害噪声。
源,三极管T1的基极连接电阻R7的另一端和三端稳压器DZ1的引脚1,三极管T1的发射极连
接三端稳压器DZ1的引脚3和电阻R8的一端,三端稳压器DZ1的引脚2和电阻R8的另一端连接
运放器AR1、AR2的同相输入端。其中,三端稳压器DZ1对三极管T1的工作过程起到基准稳压
作用,从而很好地保证提供基准电压的稳定性。
降噪电路的陷波过程进行稳定调节。反馈稳定电路的具体结构包括可调电阻RL1,可调电阻
RL1的一端连接运放器AR1的输出端,可调电阻RL1的另一端连接运放器AR3的同相输入端、
电阻R9的一端和三极管T3的集电极,运放器AR3的反相输入端连接电容C4的一端,运放器
AR3的输出端连接电容C4的另一端,并通过电阻R10连接运放器AR1的反相输入端,电阻R9连
接的另一端连接三极管T2的集电极和T3的基极,三极管T2的基极连接T3的发射极和电阻
R11的一端,三极管T2的发射极和电阻R11的另一端连接电阻R12。
通过程不易起振。同时,三极管T2、T3组成稳流组件对陷波过程进行稳定处理,其中T型谐振
陷波器作用稳流组件的负载,三极管T2充当T3的调节管对负载电流的变化加以放大,并通
过负载反馈来抑制该变化量,从而使T型谐振陷波器工作电流保持稳定,很好地抑制调频降
噪电路工作时信号产生的波动。
频降噪电路的输出端,并通过电阻R14接地,MOS管Q2的漏极和电阻R13的另一端连接+12V电
源,电容C7的另一端接地,MOS管Q2的源极连接电阻R15的一端、稳压二极管DZ2的阴极和运
放器AR4的同相输入端,电阻R15的另一端和稳压二极管DZ2的阳极接地,运放器AR4的反相
输入端和输出端连接无线传输单元。其中,+12V电源通过电阻R13对调频降噪电路的输出信
号进行偏置,然后通过RC高通滤波后送入MOS管Q2中进行放大处理,稳压二极管DZ2对MOS管
Q2输出信号起到幅值稳定的作用,消除纹波干扰。最后运放器AR4运用电压跟随器原理对信
号进行隔离输出,从而使信号处理过程与无线传输单元形成电气隔离,避免对无线传输过
程造成干扰。
输处理模块。其中,调频降噪电路运用带通滤波器原理对脉冲频率信号进行精确选频,滤除
其它频带杂波信号对电能数据信息传输造成干扰,同时利用谐振陷波可以很好地消除系统
内部产生的有害噪声,极大地保证了采集信号传输过程的精度。反馈稳定电路对调频降噪
电路的带通过程进行深度反馈,并对调频降噪电路的陷波过程进行稳定调节,有效抑制调
频降噪电路工作时信号产生的波动,保证信号传输过程的稳定性。偏置隔离电路将所述调
频降噪电路的输出信号进行电流偏置和隔离后,通过所述无线传输单元将电能数据远程传
输至所述上位机。具体设置时,无线传输单元可选用ZigBee无线传输模块,利用成熟的
ZigBee无线传输技术将电能数据远程传输至上位机,上位机利用大数据分析技术对各个前
端电力设备的运行状态数据进行比对分析,从而判断出各节点的电力承载情况和健康状
况。本发明对电能数据采集快速准确,数据传输可靠性高,系统抗干扰能力强,有效提升了
电力大数据信息智慧管控精度。
术方案思路前提下,所作的拓展以及操作方法、数据的替换,都应当落在本发明保护范围之
内。