一種智能農(nóng)排表制造技術(shù)

一種智能農(nóng)排表，涉及自動化控制領域，特別涉及農(nóng)業(yè)灌溉中電力抄表及自動化控制裝置，用于電力部門的用電信息采集與管理。結(jié)構(gòu)中包括CPU，與CPU連接的數(shù)據(jù)采集單元、遠程通信單元、顯示單元、存儲單元、磁場檢測單元、費控單元、電池，所述遠程通信單元中設置移動公網(wǎng)通信模塊或電力載波通信模塊，所述磁場檢測單元設置三個，結(jié)構(gòu)中還包括繼電器檢測單元。采用此方案，可以解決邊遠地區(qū)農(nóng)排表的通信問題、竊電問題及電機的保護和電池的優(yōu)化使用。（*該技術(shù)在2024年保護過期，可自由使用*）

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本技術(shù)涉及自動化控制領域，特別涉及農(nóng)業(yè)灌溉中電力抄表及自動化控制裝置。
技術(shù)介紹
農(nóng)業(yè)灌溉現(xiàn)場機井的位置比較分散且大多數(shù)機井所處位置交通不便利，同時農(nóng)業(yè)排灌設備通常在環(huán)境復雜的地區(qū)安裝與使用，這給電力部門的用電信息采集與管理帶來很大的困難。目前，主要存在以下問題:1、通信問題。隨著移動通信網(wǎng)絡的發(fā)展，使用移動公網(wǎng)進行信息傳遞的手段已經(jīng)被廣泛使用。農(nóng)業(yè)灌溉的現(xiàn)場機井位置有些處于邊遠地區(qū)，公網(wǎng)覆蓋不到，因此采用該手段不能解決所有現(xiàn)場機井的通信問題，抄表只能采用人工手持采集設備到現(xiàn)場逐個采集數(shù)據(jù)，再集中錄入的方式，人工采集隨著用戶數(shù)量迅速地增加而面臨諸多困難，增加大量的人工成本和管理成本，不能滿足國家電網(wǎng)公司對于用電信息采集系統(tǒng)提出的“全覆蓋、全采集、全預付費”的建設目標。同時混亂的現(xiàn)場用電情況及相應的線損分析耗費人力物力巨大，并且實時性嚴重滯后、準確性嚴重不足。并且，即使公網(wǎng)可以覆蓋的地區(qū)，使用公網(wǎng)必然會涉及到通信費用問題。使用電力線的載波通信也是目前廣泛采用的技術(shù)手段。農(nóng)排用電線路用電負載多為三相三線式平衡負載電動機，為降低成本和減少施工難度，在邊遠地區(qū)，大多數(shù)供電為3*380V三相三線制，三相三線中沒有N線，普通的載波通信無法進行過零檢測，不能實現(xiàn)載波通信。2、竊電問題。社會上竊電問題變得越來越突出，據(jù)保守估算，全國每年因電能被盜損失達200億元，這不單困擾供電企業(yè)的發(fā)展，也嚴重影響了國家的經(jīng)濟建設和社會的穩(wěn)定。目前，電能表一般安裝在專用計量箱內(nèi)，采用電纜經(jīng)管道進、出線方式，計量箱用加鎖。近來出現(xiàn)一種用強磁鐵吸附在計量箱上靠近電能表的位置進行竊電的現(xiàn)象，方法隱蔽，易于撤除，且有蔓延趨勢。其原理是:電表內(nèi)部的負荷開關(guān)采用磁保持繼電器，由于磁保持繼電器為磁場敏感器件，通過外加磁場，來改變繼電器的開合狀態(tài)，可影響繼電器的開合動作，達到竊電的目的。另外，電能表供電多為工頻變壓器，強磁場可以降低工頻變壓器的效率，使電能表功耗變大，變壓器無法提供足夠的電壓供電能表工作，造成電能表無法啟動，不能計量。目前，防強磁竊電的手段主要包括:采用屏蔽方式:在電表外部加裝金屬屏蔽殼，以及在計量箱內(nèi)部將電能表抬高，使電能表距計量箱各方向都有一段距離。采用該方式，可承受300mT的恒定磁場攻擊，保證狀態(tài)不受影響。如果持續(xù)加大磁場強度，超過上限值后，屏蔽殼作用失效。采用主動斷電方式:加裝磁性觸點開關(guān)，當感應到強磁時，切斷供電回路。該技術(shù)在中國專利《CN 103149429 AK ((CN 203385773 U》均有描述。采用繼電器狀態(tài)檢測方式:現(xiàn)有的繼電器檢測方式一般為:繼電器通過內(nèi)部的同步機構(gòu)，輸出開關(guān)狀態(tài)節(jié)點，連接到處理器端口進行檢測。這種檢測方式，檢測的并不是真實的電路通斷狀態(tài)，如果繼電器同步機構(gòu)出現(xiàn)問題，將無法正確檢測繼電器狀態(tài)。上述保護方式功能單一、效果有限，可靠性較差，不能及時發(fā)現(xiàn)竊電行為，不能滿足防竊電的要求。3、電能表電源故障檢測問題。電能表供電多為工頻變壓器，強磁場可以降低工頻變壓器的效率，使電能表功耗變大，變壓器無法提供足夠的電壓供電能表工作，造成電能表無法啟動，不能計量。如果電能表不能及時檢測到此類故障，將會造成巨大的電費損失。現(xiàn)有的電能表電源故障檢測方式一般為:系統(tǒng)掉電后，通過備用電池給系統(tǒng)供電，處理器打開計量芯片開關(guān)，初始化計量芯片，從存儲器中讀取計量參數(shù)并下發(fā)到計量芯片中，等計量芯片正常運行后，再讀取計量芯片內(nèi)的交流電壓值，來判斷外部供電是否正常。此過程需要計量芯片和存儲器上電工作，功耗較大且需要時間較長，對電池電量帶來很大消耗。4、電池鈍化問題。電能表時鐘電池采用鋰亞電池，鋰亞電池雖然容量大，但使用時存在鈍化問題。電池鈍化后短時間無法輸出足夠的電壓，造成電能表工作不正常，尤其會造成電能表時鐘失準，嚴重影響電能表的功能。現(xiàn)有電池防鈍化的技術(shù)主要有以下幾種:一、電能儲能法:將電池與超級電容并聯(lián)，在靜置階段電池對超級電容緩慢充電，待需要大電流脈沖時直接由超級電容供電。這個方法的弊端主要是成本和自放電的問題，超級電容的價格接近甚至超過電池本身的價格，大大提高了成本，另外超級電容存在較大的漏電流，增加了自放電率，電池的使用壽命減短。不能滿足電能表壽命10年，電池供電5年的要求。二、平衡電流法讓電池始終保持一個較為合理的放電電流，這個電流的大小剛好能夠及時均勻的消除生產(chǎn)的鈍化層。電池鈍化速度受溫度的影響，電能表的運行溫度范圍為-40到70度，采用固定的平衡電流無法根據(jù)現(xiàn)場的溫度進行調(diào)節(jié)，若電流過小不足以消除鈍化，若電流過大會減小電池壽命。三、定時激活法定時將電池進行一次較大電池的脈沖放電，將剛剛生成的鈍化膜擊穿。由于無法確定電池鈍化的程度，同樣存在激活不足或激活過量的問題。當前技術(shù)雖然在一定程度上都可以起到防止電池鈍化的作用，但對于電能表來說，壽命時間長，溫度范圍大，且在室外運行，以上特點決定了電能表不適合采用上述開環(huán)方式來防止電池鈍化。5、電機的保護問題。在邊遠地區(qū)，大多數(shù)供電為3*380V三相三線制，如果繼電器因為本身故障或其他的原因造成繼電器的三相開關(guān)狀態(tài)不一致，會造成缺相故障。農(nóng)業(yè)排灌用電最主要的設備為三相電動機，缺相故障將會對農(nóng)排用電設備造成嚴重影響，甚至直接燒毀電動機。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本技術(shù)的目的是提供一種智能農(nóng)排表以解決現(xiàn)有技術(shù)的上述問題。為實現(xiàn)上述目的，本技術(shù)采用的技術(shù)方案是:一種智能農(nóng)排表，結(jié)構(gòu)中包括CPU,與CPU連接的數(shù)據(jù)采集單元、遠程通信單元、顯示單元、存儲單元、磁場檢測單元、電池，關(guān)鍵在于:所述遠程通信單元中設置移動公網(wǎng)通信模塊或電力載波通信模塊，所述磁場檢測單元設置三組，結(jié)構(gòu)中還包括繼電器檢測單元。優(yōu)選方案:所述的電力載波通信模塊在強電接口處，將B相接至N相接線柱，原B相接線柱懸空。優(yōu)選方案:所述的繼電器檢測單元設置三組，分別連接ABC三相；繼電器檢測單元包括分壓電路，控制開關(guān)電路，強弱電隔離電路，上拉電阻和脈沖檢測電路。進一步地，還包括電池防鈍化單元。采用本申請?zhí)岢龅募夹g(shù)方案:1、可以根據(jù)現(xiàn)場情況使用公網(wǎng)通信模塊或電力載波通信模塊進行與遠端的通信，解決了遠程通信及通信手段單一的問題，特別是采用基于三相三線的電力載波通信方式，克服了邊遠地區(qū)現(xiàn)場條件惡劣，無法進行通信的問題。2、通過檢測三相線路上繼電器的實際開關(guān)狀態(tài)，可以在發(fā)生竊電時及時發(fā)現(xiàn)并上報，減少損失，同時也可以據(jù)此判斷電源故障，保證電表正常運行。3、通過電池防鈍化單元，可以準確檢測電池鈍化程度，并根據(jù)鈍化程度采取不用的放電方式，及時消除電池鈍化膜，有效地防止了在消除鈍化的過程中電池放電不足或放電過量的情況。4、農(nóng)排表繼電器檢測電路還可對各相電壓進行監(jiān)測，如檢測到供電線路出現(xiàn)缺相故障，繼電器斷開保護電機。農(nóng)排表通過計量芯片，實時檢測電壓電流功率功率因數(shù)等參數(shù)，當電壓不平衡、電流不平衡、功率超限、功率因數(shù)激增等情況時，及時斷開繼電器，保護用戶電機，并向主站進行報警，主站向農(nóng)排用戶發(fā)送通知，排除故障后方可正常運行，保護農(nóng)排用戶的固定資產(chǎn)免受損失。【附圖說明】圖1是農(nóng)排表工作原理及組成示意圖，圖2是繼電器檢測單元功能框圖，圖3是繼電器檢測單元原理圖，圖4是電池防鈍化單元功能框圖，圖5是電池防鈍化單元原本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種智能農(nóng)排表，結(jié)構(gòu)中包括CPU，與CPU連接的數(shù)據(jù)采集單元、遠程通信單元、顯示單元、存儲單元、磁場檢測單元、費控單元、電池，其特征在于：所述遠程通信單元中設置移動公網(wǎng)通信模塊或電力載波通信模塊，所述磁場檢測單元設置三個，結(jié)構(gòu)中還包括繼電器檢測單元。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：陳洪雨，侯志衛(wèi)，李崢，趙宏杰，張權(quán)，郝立佳，屈國旺，陳賀，白明，郭紅梅，張向平，張奎仲，李偉，張輝，賈曉萌，
申請(專利權(quán))人：石家莊科林電氣股份有限公司，
類型：新型
國別省市：河北;13