基于窄带物联网技术的电量监控系统设计

发布时间：2020-12-12 21:08

　　针对现有电力仪表存在信号采集精度低,数据传输方式落后的特点,开发了一款集成无线通信功能的电力仪表;该仪表的硬件由供电电源、电量采集与计量单元、通信单元、控制与存储单元等组成;采用主控芯片STM32F030和新型数字式多功能计量芯片V9203,实现数据采集处理与本地存储;MCU通过窄带物联网（Narrow Band Internet of Things,NB-IoT）无线通信模块将仪表采集到的数据上传到OneNET云平台,实现用户在远程情况下随时通过前端网页登录系统查看每块仪表电量采集信息,便于监测与管理;经实验测试证明,此款电力仪表能够高效、准确地采集到电流、电压、有功功率和功率因数,并将这些数据实时上传至云平台。 

【文章来源】：计算机测量与控制. 2020年08期

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

智能电力仪表硬件结构图

此芯片电流电压采集测量管脚能够承受最大电压差为±200mV，通过配置控制寄存器模拟增益与数字增益使得传感器输出信号与ADC满量程信号匹配。模拟信号转换为数字信号后，通过调整延时改变电流电压信号之间的相位差。V9203采用计算瞬时功率平均值获得有功功率。通过将采集到的电压信号做-90°相移再计算瞬时功率平均值获得无功功率。有功、无功电能计量采用电能累加模式，是通过芯片内电能累加寄存器获得[3]。电能累加即将计算得到的数值和寄存器中的电能值相加，新的值存到寄存器中。1.2.1 电力仪表电流采样

电力仪表A路电流互感器电流信号采样电路如图3所示，B、C相同理。采用的电流互感器为ZMCT103Z，额定输入电流5A，额定输出电流5mA，支持1.2倍长时间输入，线性度为0.2%，精度为0.4%。A相电流通过电流互感器耦合为对应比例的二次侧电流小信号，经过负载电阻R39、R42转换为mV信号，再经过阻容低通滤波电路处理后接入到计量芯片管脚。

【参考文献】：
期刊论文
[1]智能电网实施的紧迫性和长期性[J]. 余贻鑫.  电力系统保护与控制. 2019(17)
[2]多基准数据生成器的智能电表平台性能分析[J]. 王兆军,朱珂,矫真,郭红霞,李骁.  计算机工程与设计. 2019(07)
[3]基于NB-IoT的分布式光伏电站漏电监测系统[J]. 谢志远,张子忠,黄怡然,陈文.  现代电子技术. 2019(13)
[4]基于改进SPM的海上NB-IoT覆盖研究[J]. 胡正,陈褒丹,任佳,樊雨沛,汪炼.  通信学报. 2019(04)
[5]窄带物联网覆盖类别更新机制性能分析与优化[J]. 简鑫,刘钰芩,韦一笑,宋健,王芳,付澍,谭晓衡.  通信学报. 2018(11)
[6]基于OneNET平台的环境监测系统设计与实现[J]. 丁飞,吴飞,艾成万,张登银,童恩,张庆.  南京邮电大学学报(自然科学版). 2018(04)
[7]基于总线的多功能电力仪表组网技术研究[J]. 张雯,王长瑞.  电测与仪表. 2014(09)
[8]一种带电子互感器数字接口的多功能电力仪表[J]. 冯建勤,乔智,陈志武,王庆铭.  电力系统保护与控制. 2009(17)
[9]基于DDS技术的精密电力仪表校准源设计与实现[J]. 陈砚圃,杜佳,程荣贵.  电测与仪表. 2007(02)

硕士论文
[1]基于NB-IoT的物联网应用研究[D]. 许剑剑.北京邮电大学 2017



本文编号：2913278