一种基于服务器的三相电能采集板的制作方法

1.本实用新型属于电能采集技术领域，具体涉及一种基于服务器的三相电能采集板。


背景技术：

2.电表一般被用于检测电路中的电压和电流数据，比如授权公告号为cn210109285u的实用新型公开了一种用于三相电源的检测电路及电能表，包括晶振模块、分压模块、电压采样模块、电流采样模块、零线检测模块以及计量模块，通过对三相电源输出的三相电压信号分别进行分压处理后对其进行采样，获取三相电压参数，并对三相电源输出的三相电流信号进行采样获取三相电流参数，以及对三相电源的零线电流信号进行采样获取零线电流参数，最后计量模块根据晶振模块输出的时钟信号，对三相电压参数、三相电流参数以及零线电流参数进行计量并输出判断结果。
3.然而，随着储能行业的日益发展，对电表的要求越来越高，不仅要检测到三相电压及三相电流的数据，还要把数据经过处理，直接上传至服务器，方便后续的查询，及对电站运行状态的监控。
4.所以，现有电表用在储能电站上时，若要查询电量，还需去电表位置查询，浪费了人力精力。


技术实现要素：

5.本实用新型针对现有技术中电表数据查询不方便的问题，提供了一种基于服务器的三相电能采集板。
6.一种基于服务器的三相电能采集板，三相电包括火线a相、b相和c相，以及零线n相，所述三相电能采集板包括：
7.采集模块，包括分别检测a相、b相和c相电流大小的三个电流互感器；分别检测a相、b相和c相电压大小的三个电压互感器；
8.计量模块，用于对采集模块采集到的三相电压、电流数据进行处理与运算；
9.通信模块，用于接收计量模块的数据并上传至服务器；
10.电源模块，通过接入其中一相火线和零线获得输入电压，并将输入电压降压后向计量模块供电，以及在通信模块需要供电时也同时向通信模块供电。
11.所述电流互感器可以采用开口式，安装更方便，无需拆母线，亦可带电操作，不影响客户正常用电，且能减少采集板的面积。
12.优选的，采集模块还包括：
13.三个与电流互感器一一对应、用于接收电流互感器数据的电流检测用2pin端子；
14.两个用于接收三相电压的电压检测用2pin端子，其中一个电压检测用2pin端子接入其中两相火线，另一个电压检测用2pin端子接入第三相火线及零线n相，三个电压互感器的其中一个交流侧引脚分别接电压检测用2pin端子上对应的a相、b相和c相，另一个交流侧
引脚分别接电压检测用2pin端子上对应的n相。
15.优选的，所述采集模块采集的三相电压数据各自接入一个电压差分电路后再接入所述计量模块；所述采集模块采集的三相电流数据各自接入一个电流差分电路后再接入所述计量模块。采集电路采用差分电路将采集到的三相电压及三相电流传输至计量模块，差分电路相对于单端电路来说，具有更好的抗干扰性。
16.计量模块包括计量芯片，可以采用rn7302三相电能计量芯片，该芯片是一款多功能高精度的三相计量专用芯片，可以测量各相及合相有功、无功功率，并提供7路有效值、功率因数等参数。具有很高的实用性。
17.优选的，所述通信模块的通信方式为无线网络通信，包括用于接收计量模块数据的无线网络通信芯片、用于无线通信的sim卡模块及天线。无线网络通信芯片可以是4g芯片，比如采用air724芯片，配合sim卡模块及天线，即可将数据通过4g网络直接传输至服务器。sim卡模块中包括物联网卡。
18.更优选的，所述基于服务器的三相电能采集板，还包括电平转换模块，所述电平转换模块用于将计量模块的输出通信电压转换为无线网络通信芯片的输入通信电压。
19.更优选的，所述电源模块将220v输入电压降压为4.2v输出电压后向所述通信模块供电，同时再经降压模块降压到3.3v后向计量模块供电。
20.电平转换模块可以采用txs0108epwr双向电压电平转换器芯片，该芯片可将计量芯片3.3v电压转为1.8v电压给无线网络通信芯片的通信部分供电，并能够通过spi将数据从计量芯片传输至无线网络通信芯片。
21.更优选的，所述通信模块还包括usb接口模块。usb接口模块用于at命令传送、数据传输、软件调试和软件升级等。
22.优选的，所述通信模块的通信方式为有线网络通信，所述三相电能采集板还包括以太网模块，所述计量模块通过以太网模块将数据上传至服务器。以太网模块包括实现网线有线通信的端口，采用网线实现采集板与服务器之间的数据传输。
23.本实用新型基于服务器的三相电能采集板，在三相电压和三相电流被采集模块采集后，把数据经过初步处理传输给计量模块，计量模块可以计算出多种参数，处理好的参数可以通过通信模块传输至服务器，最终在云平台中显现，给数据的收集查看提供了极大的便利。
附图说明
24.图1为本实用新型基于服务器的三相电能采集板的系统示意图。
25.图2为交流电压互感器与电压差分电路的电路原理图。
26.图3为电流差分电路的电路原理图。
具体实施方式
27.如图1所示为本实用新型基于服务器的三相电能采集板的系统示意图，其中给出了通信模块的通信方式为无线网络通信和有线网络通信两种方式，实际产品中可以两种通信方式选择其中一种。
28.如图1中，三相电包括火线a相、b相和c相，以及零线n相，本实用新型基于服务器的
三相电能采集板包括：采集模块、计量模块18、通信模块和电源模块15。
29.采集模块包括分别检测a相、b相和c相电流大小的三个电流互感器，电流互感器为交流电流互感器，型号可以是dl-ct1005apl[引线款]；以及分别检测a相、b相和c相电压大小的三个电压互感器，电压互感器为交流电压互感器6、交流电压互感器7、交流电压互感器8，三个交流电压互感器型号可以是dl-pt202ea。电流互感器可以采用开口式，安装更方便，无需拆母线，亦可带电操作，不影响客户正常用电，且能减少采集板的面积。
[0030]
采集模块还包括三个与电流互感器一一对应、用于接收电流互感器数据的电流检测用2pin端子，分别为端子3、端子4和端子5，端子3接入a相的电流互感器，接收的为a相的电流；端子4接入b相的电流互感器，接收的为b相的电流；端子5接入c相的电流互感器，接收的为c相的电流。
[0031]
采集模块还包括两个用于接收三相电压的电压检测用2pin端子，分别为端子1和端子2。端子1接入a相、b相，端子2接入c相、n相。
[0032]
交流电压互感器6的交流侧引脚接端子1的a相及端子2的n相，交流电压互感器7的交流侧引脚接端子1的b相及端子2的n相，交流电压互感器8的交流侧引脚接端子2的c相及端子2的n相。
[0033]
采集模块采集的三相电压数据各自接入一个电压差分电路后再接入计量模块18；采集模块采集的三相电流数据各自接入一个电流差分电路后再接入计量模块18。三个电流差分电路即为图1中a相电流差分电路9、b相电流差分电路10、c相电流差分电路11。三个电压差分电路即为a相电压差分电路12、b相电压差分电路13、c相电压差分电路14。采集电路采用差分电路将采集到的三相电压及三相电流传输至计量模块18，差分电路相对于单端电路来说，具有更好的抗干扰性。
[0034]
图2为交流电压互感器与电压差分电路的电路原理图。图2中j1和j2分别表示端子1和端子2。t1、t2和t3分别表示交流电压互感器6、交流电压互感器7和交流电压互感器8，每个交流电压互感器右侧部分电路即为电压差分电路。三个电压差分电路结构相同，其中r1～r6分别表示电阻，大小可以是1k欧姆；c1～c6分别表示电容，大小可以是33nf。vap、vbp、vcp、van、vbn、vcn分别接入计量模块18，gnd表示接地端。
[0035]
图3为接a相的电流差分电路的电路原理图，左侧长方形框表示2pin端子，r7～r10分别表示电阻，其中r7和r8大小为5欧姆，r9和r10大小为1k欧姆；c7和c8分别表示电容，大小可以是33nf。iap和ian分别接入计量模块18，gnd表示接地端。b相和c相的电流差分电路与a相的相同。
[0036]
计量模块18用于对采集模块采集到的三相电压、电流数据进行处理与运算。计量模块18包括计量芯片，可以采用rn7302三相电能计量芯片，该芯片是一款多功能高精度的三相计量专用芯片，可以测量各相及合相有功、无功功率，并提供7路有效值、功率因数等参数。具有很高的实用性。计量芯片可以外接一个晶振，使芯片工作在稳定的频率范围内。
[0037]
通信模块用于接收计量模块18的数据并上传至服务器23。通信模块的通信方式可以是无线网络通信也可以是有线网络通信。
[0038]
在一种实施方式中，通信模块的通信方式为无线网络通信，包括用于接收计量模块18数据的无线网络通信芯片、用于无线通信的sim卡模块21及天线。无线网络通信芯片可以是4g芯片16，比如采用air724芯片，配合sim卡模块21及天线，即可将数据通过4g网络直
接传输至服务器23。通信模块还包括usb接口模块20。usb接口模块20用于at命令传送、数据传输、软件调试和软件升级等。usb接口模块20可以使用型号usb-micro-dip。sim卡模块21包括了卡槽和sim卡，卡槽可以使用6p micro sim翻盖卡槽，sim卡可以使用物联网卡。天线可以使用型号为sma-kwe弯头的天线。
[0039]
电源模块15通过接入其中一相火线和零线获得输入电压，图1中所示为接入了a相和n相，获得220v的输入电压。电源模块15使用220v转4.2v ac-dc降压模块。然后将220v输入电压降压后一方面向计量模块18供电，另一方面向通信模块供电。具体为，电源模块15将220v输入电压降压为4.2v输出电压后向通信模块供电，同时再经降压模块17降压到3.3v后向计量模块18供电。降压模块17使用降压芯片，型号可以是rt9193。
[0040]
使用无线网络通信时，基于服务器的三相电能采集板还包括电平转换模块19，电平转换模块19用于将计量模块18的输出通信电压转换为无线网络通信芯片的输入通信电压。电平转换模块19可以使用8位双向电压电平转换器，比如型号为txs0108epwr的双向电压电平转换器芯片，可以将计量模块18的计量芯片提供的3.3v电压转换为1.8v电压给4g芯片16供电，同时，将计量模块18的数据通过spi传输给4g芯片16，从而实现计量模块18和4g芯片16之间的通信。
[0041]
在另一种实施方式中，通信模块的通信方式为有线网络通信，使用有线网络通信时，三相电能采集板还包括以太网模块22，计量模块18通过以太网模块22将数据上传至服务器23。以太网模块22包括实现网线有线通信的端口，采用网线实现采集板与服务器23之间的数据传输。
[0042]
数据传输至服务器23后，可以进一步上传至云平台进行实时、准确的显示。

技术特征：
1.一种基于服务器的三相电能采集板，三相电包括火线a相、b相和c相，以及零线n相，其特征在于，所述三相电能采集板包括：采集模块，包括分别检测a相、b相和c相电流大小的三个电流互感器；分别检测a相、b相和c相电压大小的三个电压互感器；计量模块，用于对采集模块采集到的三相电压、电流数据进行处理与运算；通信模块，用于接收计量模块的数据并上传至服务器；电源模块，通过接入其中一相火线和零线获得输入电压，并将输入电压降压后向计量模块供电，以及在通信模块需要供电时也同时向通信模块供电。2.根据权利要求1所述基于服务器的三相电能采集板，其特征在于，采集模块还包括：三个与电流互感器一一对应、用于接收电流互感器数据的电流检测用2pin端子；两个用于接收三相电压的电压检测用2pin端子，其中一个电压检测用2pin端子接入其中两相火线，另一个电压检测用2pin端子接入第三相火线及零线n相，三个电压互感器的其中一个交流侧引脚分别接电压检测用2pin端子上对应的a相、b相和c相，另一个交流侧引脚分别接电压检测用2pin端子上对应的n相。3.根据权利要求1所述基于服务器的三相电能采集板，其特征在于，所述采集模块采集的三相电压数据各自接入一个电压差分电路后再接入所述计量模块；所述采集模块采集的三相电流数据各自接入一个电流差分电路后再接入所述计量模块。4.根据权利要求1所述基于服务器的三相电能采集板，其特征在于，所述通信模块的通信方式为无线网络通信，包括用于接收计量模块数据的无线网络通信芯片、用于无线通信的sim卡模块及天线。5.根据权利要求4所述基于服务器的三相电能采集板，其特征在于，还包括电平转换模块，所述电平转换模块用于将计量模块的输出通信电压转换为无线网络通信芯片的输入通信电压。6.根据权利要求4所述基于服务器的三相电能采集板，其特征在于，所述电源模块将220v输入电压降压为4.2v输出电压后向所述通信模块供电，同时再经降压模块降压到3.3v后向计量模块供电。7.根据权利要求4所述基于服务器的三相电能采集板，其特征在于，所述通信模块还包括usb接口模块。8.根据权利要求1所述基于服务器的三相电能采集板，其特征在于，所述通信模块的通信方式为有线网络通信，所述三相电能采集板还包括以太网模块，所述计量模块通过以太网模块将数据上传至服务器。

技术总结
本实用新型公开了一种基于服务器的三相电能采集板，包括采集模块，计量模块，通信模块和电源模块。本实用新型基于服务器的三相电能采集板，在三相电压和三相电流被采集模块采集后，把数据经过初步处理传输给计量模块，计量模块可以计算出多种参数，处理好的参数可以通过通信模块传输至服务器，最终在云平台中显现，给数据的收集查看提供了极大的便利。给数据的收集查看提供了极大的便利。给数据的收集查看提供了极大的便利。


技术研发人员：张贺明 钱舜尧 袁关锐 程昆昆 贾国良 陈国锋 赵超 俞惠江 丁冠文 刘双硕
受保护的技术使用者：浙江天旺智慧能源有限公司
技术研发日：2023.05.05
技术公布日：2023/10/20