基於雙音多頻通信方式的電力參數遠程測控儀的製作方法
2023-12-04 14:33:41 2
專利名稱：基於雙音多頻通信方式的電力參數遠程測控儀的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電力參數遠程測控儀，尤其是一種用普通電話線作為通信媒介的基於雙音多頻通信方式的電力參數遠程測控儀。
背景技術：
在全國大部分有水力資源的地區，基本上都興建了小型水力發電廠。尤其是水力資源較多的地區，一個縣域的水力發電廠就多達幾百個。在供電相對緊張的今天，對當地的國民經濟發展發揮了巨大的作用。但長期以來，由於沒有一種有效的監控手段，這些水電廠幾乎是處在無監控的狀態之中。尤其是在小網運行時，水電廠成為調節頻率和電壓的主力軍，此時的小系統若處於無監控狀態，必然導致系統電源質量變壞，不能滿足供電標準，甚至會造成電力設備和家用電器的損壞。因此，安裝一套水電廠遠程測控系統顯得非常有必要。
目前的電力調度自動化系統，功能全面，技術先進，但普遍存在的問題是設備龐大、複雜、造價高、維護性差、可靠性不高。一套監控8個站點的縣調自動化系統，投資總額在400萬元以上，如要對全縣的幾十甚至幾百個水電廠實施有效監控，採用傳統方案，顯然不現實。究其原因，除了系統採用了大型的數據採集裝置造成價格過高以外，光纜、載波等通信設備及其維護同樣花費了大量的費用。
發明內容
本實用新型的目的就是提供一種結構簡單、實用、成本低、精度和穩定性高的用普通電話線作傳輸媒介的基於雙音多頻通信方式的電力參數遠程測控儀。
本實用新型的基於雙音多頻通信方式的電力參數遠程測控儀包括電壓變換模塊、電流變換模塊、A/D變換及計算模塊、CPU、不易揮發存儲器、RS-485通信模塊、液晶顯示模塊、電源模塊，其特點是它還包括有電話線通信接口模塊，電話線通信接口模塊分別與CPU和電信局程控交換機接口相連。
所述的「A/D變換及計算模塊」是在CPU的控制下，連續對電壓、電流變換模塊輸出的信號採樣、轉換成數位訊號並計算出初步結果；所述的CPU是用以計算各相電流、電壓、功率因素、有功功率、無功功率、正反有功電度、正反無功電度、電網頻率等參數；所述的「電話線通信接口模塊」用於當通信線路有振鈴信號來時，產生信號告訴CPU，使CPU能自動識別是數據傳輸信號還是通話信號，從而達到在一根電話線上數據傳輸和通話復用的目的。
本實用新型的基於雙音多頻通信方式的電力參數遠程測控儀屬電力監測與控制領域，適用於電力參數遠程監測與控制、電力線路損耗實時計算、電力負荷遠程控制，它可組成中小型水電廠電力調度及負荷監控系統，與現有技術相比具有如下優點1、連續對一條線路或一臺發電廠出口的電氣參數進行實時採集，並計算出各相電壓、電流、有功功率、無功功率、正反有功電度、正反無功電度，功率因素、頻率等數據，並存儲在不易揮發存儲器中；2、用普通電話線作數據傳輸媒介，使遠在山區的中小型水電廠的發電運行數據能在調度中心被監控到，從而使網上的發電狀況變得有序，用戶的用電質量能得到保證；3、由於是採用電話線而不是採用微波、載波、光纜等價格昂貴的設備作數據傳輸媒介，在起到同樣監控作用的情況下，大大地減少了投資費用；4、由於算出了正反有功電度、正反無功電度，使供電局的抄表人員不需每月到遠在山區的現場去抄表，不僅減輕了供電部門的抄表費用，還減輕了抄表人員的勞動力強度。
圖1為本實用新型的總原理框圖；圖2為本實用新型的電話通信接口電原理框圖；圖3為本實用新型的電話通信接口電路原理圖；圖4為本實用新型的電話通信接口中振鈴電路原理圖；具體實施方式
一種基於雙音多頻通信方式的電力參數遠程測控儀包括電壓變換模塊、電流變換模塊、A/D變換及計算模塊、CPU、不易揮發存儲器、RS-485通信模塊、液晶顯示模塊、電源模塊，其特點是CPU(STC89C58)通過電話線通信接口模塊與電信局程控交換機接口相連，實現電話線的數據傳輸。
交流採樣與計算(如圖1)從電流互感器(CT)、電壓互感器(PT)來的信號，經電流、電壓變換模塊變換成標準信號，進入「A/D變換及計算」模塊，該模塊在CPU(STC89C58)的控制下，連續對這些標準信號採樣，並計算出各相電壓、電流、系統頻率、有功電度、無功電度等轉換出的參數。CPU(STC89C58)從「A/D變換及計算」模塊讀出這些數據，從而計算出實際的各相電流、電壓、功率因素、有功功率、無功功率、正、負有功電度、正、負無功電度、電網頻率等參數，其結果保存在「不易揮發存儲器」中，並在「液晶顯示模塊」上循環顯示或定點顯示。
以下結合圖2、圖3及圖4進一步對「電話線通信接口模塊」作詳細說明
在水電廠，都安裝有電信局的普通電話，電話線先接入本實用新型中的電話線通信接口模塊，在正常工作時，繼電器J2處以動作狀態，即繼電器J2與外線電話不連接。當電信局發來鈴流信號時，鈴流信號經R7、C5隔直、D12-D14整流，整成直流脈衝後，驅動「槽形光電耦合器U1」模塊，「槽形光電耦合器U1」的輸出信號經T4放大後，對C6充電。CPU(STC89C58)通過U17的第3腳檢測到鈴流信號高電平後，立即啟動繼電器J1閉合，即自動摘機。T1、R5保持該電話線一個18-28ma的電流負載，程控交換機檢測到這個電流存在，即認為該機已摘機，立即接通主叫與被叫。CPU(STC89C58)在一個標準的延時後，命令U3發出一個握手信號，經U2、B1等元件往通信線路。如果是本系統採集數據，則後臺的「電力參數測控MODEM」檢測到該握手信號後，立即發出採集數據或遙控命令。
在一個有限的時間內，本實用新型的電力參數遠程測控儀不斷檢測U3的接收單元。若收到命令則認為是本系統在工作，CPU(STC89C58)立即把準備好的相關數據，通過U3，變換成DTMF(雙音多頻)的信號格式，經U2、B1等元件往通信線路發送數據。數據發送完畢並校驗無誤後，斷開繼電器J1，從而結束本次數據傳輸。在這個特定的時間內，若本實用新型的電力參數遠程測控儀沒收到命令，則把本次振鈴認為是普通電話。此時，本實用新型的電力參數遠程測控儀一方面通過圖4的J3，按標準振鈴佔空比啟動J3，使本地電話機振鈴；另一方面通過U4B、U2、B1等元件給電話主叫一個回鈴音。當在一定的時間內CPU通過U17的第6腳檢測到本地電話機摘機時，CPU立即釋放繼電器J2，接通主叫與被叫，同時釋放繼電器J1，完成主叫與被叫的通話功能。在主叫與被叫通話期間，當CPU通過U17的第4腳檢測到本地機已掛機時，立即接通繼電器J2，從而斷開主叫與被叫，本次通話結束。
在正常無數據通信時，裝於本實用新型的電力參數遠程測控儀上的電話機可以如正常電話機一樣使用，其工作原理是在正常狀況下，CPU不斷掃描U17的第6腳上的信號。當U17的第6腳上的信號變低時，意即有本地電話摘機，CPU立即釋放繼電器J2，從而接通主叫與被叫；當CPU檢測到U17的第4腳上的信號變高時，意即本地電話已掛機，CPU立即接通繼電器J2，斷開主叫與被叫，從而結束本次通話。
權利要求1.一種基於雙音多頻通信方式的電力參數遠程測控儀包括電壓變換模塊、電流變換模塊、A/D變換及計算模塊、CPU、不易揮發存儲器、RS-485通信模塊、液晶顯示模塊、電源模塊，其特徵在於它還包括有電話線通信接口模塊，電話線通信接口模塊分別與CPU和電信局程控交換機接口相連。
2.根據權利要求1所述的基於雙音多頻通信方式的電力參數遠程測控儀，其特徵在於所述的電話線通信接口模塊中採用槽形光電耦合器作為通信振鈴信號的隔離。
3.根據權利要求1所述的基於雙音多頻通信方式的電力參數遠程測控儀，其特徵在於所述的電話線通信接口模塊中採用高耐壓的音頻隔離變壓器作為通信信號的隔離。
專利摘要一種基於雙音多頻通信方式的電力參數遠程測控儀包括電壓變換模塊、電流變換模塊、A/D變換及計算模塊、CPU、RS－485通信模塊、液晶顯示模塊，其特點是它還包括有電話線通信接口模塊，電話線通信接口模塊分別與CPU和電信局程控交換機接口相連。所述的「電話線通信接口模塊」用於當通信線路有振鈴信號來時，產生信號通知CPU，使CPU能自動識別是數據傳輸信號還是通話信號，從而達到在一根電話線上數據傳輸和通話復用的目的。本實用新型適用於電力參數遠程監測與控制、電力線路損耗實時計算、電力負荷遠程控制，它能連續對一條線路或一臺發電廠出口的電氣參數進行實時採集，其結構簡單、實用、成本低、精度和穩定性高。
文檔編號H04M11/06GK2888768SQ20062009560
公開日2007年4月11日 申請日期2006年3月10日 優先權日2006年3月10日
發明者劉友仁, 陳善基 申請人:劉友仁, 陳善基