多功能電表的原理及設(shè)計(jì)

今天為大家介紹一項(xiàng)國(guó)家發(fā)明專利——多功能電表。該專利由中國(guó)石油天然氣股份有限公司申請(qǐng)，并于2019年1月8日獲得授權(quán)公告。

內(nèi)容說(shuō)明

本發(fā)明涉及工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種在三相電機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中采用的多功能電表。

發(fā)明背景

在大功率三相電機(jī)的運(yùn)行環(huán)境中，普遍需要架設(shè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，用來(lái)監(jiān)測(cè)和控制生產(chǎn)設(shè)備的運(yùn)行，以提高設(shè)備穩(wěn)定性、降低運(yùn)營(yíng)成本、提高人身安全等。在三相電機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，很多場(chǎng)合都存在成本敏感、架設(shè)有線網(wǎng)絡(luò)困難、架設(shè)高頻寬帶無(wú)線網(wǎng)絡(luò)穿透性不夠或覆蓋范圍不夠等問(wèn)題，所以，很多系統(tǒng)采用低成本的中低頻窄帶無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。

很多三相電機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)需要采集電功圖（三相電流和功率+位移或時(shí)間），來(lái)分析電機(jī)的運(yùn)行狀況。而采集電功圖有著較大的突發(fā)數(shù)據(jù)量（4KByte以上，根據(jù)采集頻率有所不同），這對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)帶寬有著較高的要求，因此，通信網(wǎng)絡(luò)帶寬的高要求與通信網(wǎng)絡(luò)的架設(shè)成本形成了矛盾。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種多功能電表，以解決通信網(wǎng)絡(luò)帶寬的高要求與通信網(wǎng)絡(luò)的架設(shè)成本之間的矛盾。

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種多功能電表，包括：電源模塊，用于將三相電壓轉(zhuǎn)換為所述多功能電表的工作電壓；電壓互感器，用于將所述三相電壓的信號(hào)轉(zhuǎn)換為弱電壓信號(hào)；電流互感器，用于將一次電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為弱電流信號(hào)；計(jì)量芯片，用于實(shí)時(shí)采樣所述弱電壓信號(hào)和所述弱電流信號(hào)，并輸出計(jì)量參數(shù)，所述計(jì)量參數(shù)包括電流有效值和有功功率；微控制單元，與所述計(jì)量芯片連接，包括：電功圖生成模塊，用于根據(jù)所述電流有效值及所述有功功率生成初始電功圖數(shù)據(jù)；電功圖壓縮模塊，用于利用電功圖壓縮方法對(duì)所述初始電功圖數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮，生成壓縮后的電功圖數(shù)據(jù)；通信模塊，與所述微控制單元連接，用于發(fā)送壓縮后的電功圖數(shù)據(jù)。

其中，所述電功圖壓縮方法包括：計(jì)算所述初始電功圖數(shù)據(jù)的序列中相距設(shè)定位置距離的各兩個(gè)數(shù)據(jù)的差值，得到差值序列和基準(zhǔn)值；從所述差值序列中提取大于第一正常差值最大值的差值數(shù)據(jù)，得到第一特殊差值序列；所述第一正常差值最大值是根據(jù)第一正常差值寬度確定；所述第一特殊差值序列的每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)包括數(shù)據(jù)位置和二進(jìn)制表示的數(shù)據(jù)值；根據(jù)所述第一特殊差值序列的長(zhǎng)度和第一正常差值序列的長(zhǎng)度計(jì)算得到第一壓縮率；所述第一正常差值序列為所述差值序列與所述第一特殊差值序列的差集，包含二進(jìn)制表示的數(shù)據(jù)值；將所述第一壓縮率與設(shè)定壓縮率閾值進(jìn)行比較，在所述第一壓縮率大于所述設(shè)定壓縮率閾值的情況下，根據(jù)所述基準(zhǔn)值、所述第一正常差值寬度、所述第一特殊差值序列及所述第一正常差值序列，得到壓縮后的電功圖數(shù)據(jù)。

本發(fā)明的多功能電表，通過(guò)微控制單元中的電功圖生成模塊可以實(shí)現(xiàn)生成電功圖的功能，通過(guò)微控制單元中的電功圖壓縮模塊可以減少傳輸電功圖的數(shù)據(jù)量，適應(yīng)中低頻窄帶無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，兼顧低成本和傳輸速度的要求。