CN102593951B - 具有预付费功能的单用户用电现场智能管理装置 - Google Patents

Abstract

本发明为一种具有预付费功能的单用户用电现场智能管理装置，其包括电力线进线接口、电力线出线接口、电源单元、检测单元、控制单元和执行单元。执行单元的控制端连接控制单元，执行单元的受控端串接在电力线进线接口和电力线出线接口之间。其中检测单元用于检测电路中是否出现异常，若检测到出现异常，则产生相应的电信号，并将其传输至控制单元；控制单元根据来自检测单元的电信号而控制执行单元相应地动作，以切断所在线路的电力供应；还包括：一预付费数据输入单元，用于输入预付费数据，并将该数据传输至控制单元。本发明提供的具有预付费功能的单用户用电现场智能管理装置能够有效地防止窃电，并且其结构较为紧凑、体积较小。

Description

具有预付费功能的单用户用电现场智能管理装置

本申请基于2007年4月18日提交的申请号为200710093761.6的中国专利申请作为母案进行的分案，上述母案要求的是于2006年4月18日提交的申请号为200610018817.7的中国专利申请优先权。

技术领域

本发明涉及机电领域，尤其涉及一种应用于电力系统的管理装置。

背景技术

目前，在电网管理中常常需要配置具有一定管理功能的用电现场管理装置。所谓管理功能可以包括计量、抄表、远程数据传输等功能，也可以包括诸如欠费停电等功能。现有技术中就存在这样一种具有欠费停电功能的管理装置。该管理装置包括外壳、置于外壳内的相关功能模块，并且该管理装置的进线口和出线口位于同一侧，也就是说，该装置可以采用从该管理装置的上侧进线、上侧出线(即上进上出)的方式，也可以采用从该管理装置的下侧进线、下侧出线(即下进下出)的方式。尽管这样的管理装置能够实现一定的管理功能，然而在实际应用中，这样的进线出线方式不仅为不法人员窃电提供了便利，而且还不利于管理装置内部的走线和各功能模块的布局，因而，势必会导致该装置内部的空间利用率较低，从而使得该装置的结构较为松散、体积较大。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种具有预付费功能的单用户用电现场智能管理装置，其能够有效地防止窃电，并且其结构较为紧凑、体积较小。

为此，本发明的技术方案为：提供一种用户用电现场智能管理装置，电力线进线接口、电力线出线接口、电源单元、检测单元、控制单元和执行单元，所述执行单元的控制端连接所述控制单元，所述执行单元的受控端串接在所述电力线进线接口和电力线出线接口之间；其中

所述电源单元用于为检测单元、控制单元和执行单元提供工作电压；

所述检测单元用于检测其所在的电路中是否出现异常，若检测到出现异常，则产生表示出现异常的电信号，并将其传输至控制单元；

所述控制单元根据来自检测单元的电信号产生控制信号，并将该控制信号传输至执行单元；

所述执行单元根据所述控制信号而动作，以切断所在线路的电力供应；

还包括：一预付费数据输入单元，用于输入预付费数据，并将该数据传输至控制单元，在所述控制单元的控制下，将所述预付费数据通过所述显示单元显示输出和/或将所述预付费数据存储于存储单元和/或将所述预付费数据传输至管理终端。

其中，所述电力线进线接口包括相线进线接口和零线进线接口，所述电力线出线接口包括相线出线接口和零线出线接口，所述执行单元串接在相线进线接口和相线出线接口之间和/或串接在所述零线进线接口和零线出线接口之间。

本发明提供的具有预付费功能的单用户用电现场智能管理装置还包括计量模块，所述计量模块包括：电流信号采集单元，用于实时采集电路中的电流信号；电压信号采集单元，用于实时采集电路中的电压信号；运算和处理单元，用于将来自所述电流信号采集单元的电流信号和来自所述电压信号采集单元的电压信号相乘而得到瞬时参量，并对瞬时参量进行累计得到相应的电能值，然后输出频率与电能成正比关系的脉冲信号；显示单元，用于根据来自运算和处理单元的脉冲信号而显示电能值；和/或脉冲信号输出单元，用于将来自运算单元的电能值以脉冲的形式向外输出，以进行校表。

其中，所述瞬时参量为有功功率和/或无功功率，通过对所述有功功率和/或无功功率进行积分，以获得对应于所述积分时间的累计电能值。

其中，所述显示单元包括LCD显示器及其驱动电路，LCD驱动电路根据所述脉冲信号而驱动LCD显示器显示所述电能值；或者所述显示单元包括步进电机及机械计度器，所述步进电机根据所述脉冲信号而带动机械计度器显示所述电能值。

其中，所述检测单元包括动封检测单元，用于检测电子封的封体是否被松动，若检测到所述封体被松动，则产生表示所述封体被松动的电信号，并将其传输至控制单元；所述控制单元根据来自动封检测单元的电信号产生相应的控制信号，并将所述控制信号传输至执行单元；所述执行单元根据所述控制信号而动作，以切断所在线路的电力线连接。

优选地，所述动封检测单元包括压力传感器或常开开关，其中所述压力传感器检测到来自封体的压力小于设定值时，便产生表示所述封体被松动的动封电信号，并将其传输至控制单元；所述常开开关在所述封体未被松动时，其动触点在封体的压迫下与静触点接触，常开开关处于闭合状态；当所述封体被松动时，所述动触点与静触点分离，常开开关处于断开状态，便产生表示所述封体被松动的动封电信号，并将其传输至控制单元。

优选地，所述检测单元包括电压异常检测单元，用于检测电路中的电压是否出现异常，若检测到所述电压出现异常，则产生表示电压出现异常的电信号，并将其传输至控制单元。

优选地，所述检测单元包括电流平衡检测单元，所述电流平衡检测单元包括电流平衡检测元件和比较器，所述电流平衡检测元件包括零序电流互感器或成对设置的锰铜片，其中，所述零序电流互感器套在被测电路的火线和零线上，当火线电流和零线电流之间失去平衡时，所述零序电流互感器的线圈感应出相应的电压信号，并将其传输至比较器的同相输入端，所述比较器将所述电压信号与输入到其反相输入端的预定的第一基准电压值进行比较，并且当来自零序电流互感器的电压信号高于所述第一基准电压值时，所述比较器将表示电流失去平衡的高电平信号传输至所述控制单元；所述成对设置的一对锰铜片中的第一锰铜片和第二锰铜片分别串接在被测电路的火线中以及串接在被测电路的零线中，对应于流过所述锰铜片的电流，所述第一锰铜片的两端产生第一电压差，所述第二锰铜片产生第二电压差，所述第一电压差和第二电压差经过放大后，再分别通过对应的信号隔离电路而隔离传输至所述比较器的同相输入端和反相输入端，并且当所述第一电压差和第二电压差不相等时，所述比较器将表示电流失去平衡的高电平信号传输至所述控制单元。

优选地，所述检测单元包括负载电流检测单元，所述负载电流检测单元包括负载电流检测元件和比较器，所述负载电流检测元件包括负载电流互感器和锰铜片。其中，所述负载电流互感器套在被测电路的火线上，对应于流经所述火线的电流，所述负载电流互感器的线圈感应出相应的电压信号，并将其传输至比较器的同相输入端，所述比较器将所述电压信号与输入到其反相输入端的预定的第二基准电压值进行比较，当来自负载电流互感器线圈电压信号高于所述第二基准电压值时，所述比较器将表示负载过大的高电平信号传输至所述控制单元；所述锰铜片串接在被测电路的火线中，对应于流过所述锰铜片的火线电流，所述锰铜片产生相应的电压信号，并将其传输至所述比较器的同相输入端，所述比较器将所述电压信号与输入到其反相输入端的预定的第二基准电压值进行比较，当来自负载电流互感器线圈电压信号高于所述第二基准电压值时，所述比较器将表示负载过大的高电平信号传输至所述控制单元。

优选地，本发明提供的具有预付费功能的单用户用电现场智能管理装置还包括数据接收单元、解码单元和译码单元，其中，所述红外信号接收单元用于接收来自所述装置外部的红外信号，并将接收到的红外信号传输至解码单元；所述解码单元用于将来自红外信号接收单元的红外信号进行解码，以获得相应的数字信号，并将其传输至译码单元；所述译码单元用于对来自解码单元的信息进行解析，以获得所述外来信号中所包含的指令信息。

其中，所述外来信号包括解锁信号和/或抄表信号，由所述红外信号接收单元接收到的所述外来信号经解码单元解码、译码单元译码后，传输至所述控制单元，由所述控制单元控制相应的执行单元进行解锁，即恢复被断开的相线进线和相线出线之间的电连接和/或零线进线和零线出线之间的电连接；或者由所述控制单元控制对相应的计量模块进行抄表操作。

本发明提供的具有预付费功能的单用户用电现场智能管理装置还包括数据采集单元和数据传输单元，其中，所述数据采集单元用于采集计量模块的电能值，并将其传输至数据传输单元；所述数据传输单元用于将来自所述数据采集单元的电能值通过有线传输方式或无线传输方式传输至管理终端，并且所述无线传输方式包括载波传输方式或红外传输方式或GPRS或GSM或CDMA传输方式或者通过电话网路的传输方式。

本发明提供的具有预付费功能的单用户用电现场智能管理装置还包括外壳，所述电源单元、检测单元、控制单元和执行单元置于所述外壳内，所述进线接口位于所述外壳的一侧面，所述出线接口位于外壳上的与所述进线接口所在侧面相对的侧面上。

优选地，所述运算和处理单元同所述控制单元共用一个CPU。

相对于现有技术，本发明的有益效果为：由于本发明提供的具有预付费功能的单用户用电现场智能管理装置的电力线进线接口和电力线出线接口位于该装置上的相对的两个侧面，即电力线进线从一个侧面进入该装置，而电力线出线从相对的一个侧面引出该装置。这样，将不便于针对位于相对侧面的距离较大的电力线进线和电力线出线而进行的窃电。因此，本发明提供的具有预付费功能的单用户用电现场智能管理装置能够有效地防止窃电。

此外，由于本发明提供的具有预付费功能的单用户用电现场智能管理装置包括检测单元、控制单元和执行单元，其中，检测单元可以对诸如是否存在电压异常现象、电流异常现象、松动电子封的封体等异常情况进行检测，还可以对是否有欠费停电信号、遥控解锁信号等情况进行监测。当检测单元检测到电路中存在异常或者有外来信号时，控制单元便产生控制信号以使执行单元相应地动作，以便切断或者恢复所述零线进线接口和零线出线接口之间和/或所述相线进线接口和相线出线接口之间的电连接。因此，本发明提供的用电现场智能管理装置具有针对电压异常现象和/或电流异常现象和/或松动电子封的封体等异常情况和/或欠费停电和/或遥控解锁等多种情况的管理功能。

再有，在本发明的一个优选实施方式中，具有预付费功能的单用户用电现场智能管理装置还包括计量模块。因此，本发明提供的具有预付费功能的单用户用电现场智能管理装置还具有计量功能。

附图说明

图1为本发明第一实施例的具有预付费功能的单用户用电现场智能管理装置的机械结构分解示意图；

图2为图1所示具有预付费功能的单用户用电现场智能管理装置的箱体上盖背面的结构示意图；

图3为本发明第二实施例的具有预付费功能的单用户用电现场智能管理装置的机械结构分解示意图；

图4为图3所示具有预付费功能的单用户用电现场智能管理装置的箱体上盖背面的结构示意图；

图5为本发明具有预付费功能的单用户用电现场智能管理装置的一个具体实施例的原理框图；

图6为图5所示框图的部分实现电路图；

图7为图5所示框图的计量模块的实现电路图。

具体实施方式

为使本技术领域的人员更好地理解本发明的方案，下面结合附图对本发明提供的具有预付费功能的单用户用电现场智能管理装置进行详细描述。

请参阅图1至图2，本发明第一实施例的具有预付费功能的单用户用电现场智能管理装置为针对1个终端用户进行管理的用电现场管理装置。

本实施例的具有预付费功能的单用户用电现场智能管理装置包括：带有底板的箱体本体430、箱体上盖460、第一电路板420、第二电路板440和第三电路板490。其中，第一电路板420、第二电路板440和第三电路板490置于由带有底板的箱体本体430和箱体上盖460所形成的箱体内。

在第二电路板440上设置有4个状态指示灯447，分别指示下述状态：电源接通、接收遥控信号、有人动封以及正常停电，也就是说，当接通电源时，表示电源接通的指示灯亮；当接收到遥控信号时，表示接收遥控信号的指示灯亮；当有人松动电子封的封体时，表示有人动封的指示灯亮；当因欠费等原因而正常停电时，表示正常停电的指示灯亮。

在状态指示灯447的左侧设置有红外信号接收单元467，用于接收来自外部的红外信号。在红外信号接收单元467的左侧设置有电子封的检测单元466，用于检测是否有人松动电子封的封体，当有人动封时，便产生动封信号，并将其传输至控制单元，控制单元产生相应的控制信号，并将该控制信号传输至执行单元，即控制单元控制继电器446和/或继电器445动作，以断开相应线路的电力线连接。

在第二电路板440的下部大致中央位置处设置有电路板连接插针465，用于与设置在第一电路板420上的电路板连接插座421进行配合连接。

第三电路板490用作功能扩展电路板。其上可以设置对应于预付费功能、抄表功能的电路。在第三电路板490的右上角设置有带有插孔的插座491，用于同外界进行数据通信。类似于电路板连接插针465，在第三电路板490的下部大致中央位置处设置电路板连接插针492，用于与设置在第一电路板420上的电路板连接插座421进行配合连接。

在第一电路板420上的电力线进线一侧设置有继电器446，在与之相对的另一侧设置有继电器445。在第一电路板420上的另外两个相对侧分别设置电路板连接插座421，以与第二电路板的连接插针465或第三电路板的连接插针492相配合。

该用电现场管理装置具有电力线进线接线框座485和电力线出线接线框座486。对应于本实施例中一火一地的走线方式，该电力线进线接线框座485和电力线出线接线框座486分别具有两个接线框的安装位置，用以分别安装零线进线接线框456、火线进线接线框458、零线出线接线框450和火线出线接线框451。对应于零线进线接线框456、火线进线接线框458、零线出线接线框450和火线出线接线框451，而在电力线进线接线框座485和电力线出线接线框座486开设相应的走线口。并且，对应于零线进线接线框456、火线进线接线框458、零线出线接线框450和火线出线接线框451，分别设置零线进线连接片457、火线进线连接片459、零线出线连接片436和火线出线连接片437。各个连接片的一端伸入相应的接线框内，另一端弯成倒“U”形以卡在接线框座485或486上。上述接线框的结构和工作形式类似于空气开关的接线框。

用电现场管理装置外部的零线和火线通过零线进线接线框456和火线进线接线框458引入该装置。在该装置内部，从火线进线连接片459引出的火线首先连接到继电器446的第一受控端(电力线进线端)，经继电器446的第二受控端(电力线出线端)后相继穿过零序电流互感器455和相线电流互感器448后，连接到火线出线连接片437，再由火线出线接线框451引出该用电现场管理装置。类似地，在该装置内部，从零线进线连接片457引出的零线首先穿过零序电流互感器455，然后连接到继电器445的第一受控端(电力线进线端)，经继电器445的第二受控端(电力线出线端)连接到零线出线连接片436，再由零线出线接线框450引出该用电现场管理装置。

在箱体本体430内，对应于电力线进线接线框座485和电力线出线接线框座486的预定安装位置，而分别设置用于固定电力线进线接线框座485和电力线出线接线框座486的固定槽434，电力线进线接线框座485和电力线出线接线框座486便分别置于相应的固定槽434内，以对其进行固定。对应于电力线进线接线框座485的走线口，而在箱体本体430上开设有2个电力线进线孔431，以通过它们将用电现场管理装置外部的零线和火线对应地连接到零线进线接线框456和火线进线接线框458。对应于电力线出线接线框座486上的走线口，而在箱体本体430上开设有2个电力线出线孔432，以将来自零线出线接线框450和火线出线接线框451的零线和火线分别通过它们而引出该装置，从而为该管理装置下游的电量表等器件供电。

箱体上盖460与箱体本体430相配合，以从上方盖住该用电现场管理装置的箱体。对应于设置于箱体内部的显示器，而在在箱体上盖460上开设显示窗口479。通过该显示窗口479可以使计量模块的显示屏上的电能值等信息显露出来。对应于4个状态指示灯447的设置位置，而在箱体上盖460上开设4个指示灯孔474。对应于红外接收单元467的设置位置，而在箱体上盖460上开设红外线接收孔477。对应于电子封的检测单元的设置位置，而在箱体上盖460上开设电子封孔476。对应于零线进线接线框456、火线进线接线框458、零线出线接线框450和火线出线接线框451上的螺钉的设置位置，而在箱体上盖460上开设4个螺钉孔463。对应于零线进线连接片457、火线进线连接片459、零线出线连接片436和火线出线连接片437的设置位置，而在箱体上盖460的背面(内表面)设置分别与它们对应的压紧块478。这样，当箱体上盖460安装到箱体本体430上后，4个压紧块478便分别紧密地压在零线进线连接片457、火线进线连接片459、零线出线连接片436和火线出线连接片437上，从而更好地保证了零线进线连接片457、火线进线连接片459、零线出线连接片436和火线出线连接片437的牢固地装配到接线框座485或486上。

在箱体上盖460的背面设置4个固定钩475，以与箱体本体430上开设的4个钩槽(图未示)相互配合。这样，当箱体上盖460盖在箱体本体430上时，4个固定钩475能够牢固的钩住4个钩槽而不脱落，从而实现箱体上盖460与箱体本体430的牢固结合。

在箱体本体430前后两个侧面的下边缘处分别设置一个带有孔的突耳414，通过使螺钉等紧固件穿过突耳414上的孔而将该具有预付费功能的单用户用电现场智能管理装置安装于预定的安装位置，例如，安装在电网中的管理箱内或电量表箱内。

可以理解，对于具有预付费功能的单用户用电现场智能管理装置，零线进线接线框456和零线出线接线框450，以及火线进线接线框458和火线出线接线框451的安装位置可以居于同一层，也可以错层设置。

请参阅图3和图4，本发明第二实施例中的具有预付费功能的单用户用电现场智能管理装置的结构与图1和图2所示第一实施例的结构类似。

本发明第二实施例的具有预付费功能的单用户用电现场智能管理装置包括：带有底板的箱体本体1和箱体上盖14。电路板2、电力线进线端子4、电力线出线端子3位于箱体本体1和箱体上盖14所形成的箱体内。

电路板2包括大致相互垂直的两块电路板。在大致水平的电路板上设置有串接在零线上的继电器23，以及串接在火线上的继电器23。相线和零线同时穿过零序电流互感器21，并且相线还穿过相线电流互感器22。在大致竖直的电路板上设置有实现各种功能的各种元器件25。

箱体上盖14上的指示灯孔141、电子封孔143、红外线接收孔142、4个压紧块以及4个螺钉孔146的设置位置类似于第一实施例，在此不再赘述。在本实施例中未表示出显示窗口，然而在实际应用中，如果需要开设该显示窗口，则可以根据实际需要在箱体上盖14上对应于箱体内部的计量模块的显示器而相应地开设显示窗口。

设置在箱体上盖14的背面的4个固定钩147与设置在箱体本体1上的4个钩槽13相配合，当箱体上盖14盖在箱体本体1上时，4个固定钩147能够牢固的钩住4个钩槽而不脱落，从而实现箱体上盖14与箱体本体1的牢固结合。

至于电力线进线端子4和电力线出线端子3的装配形式和安装位置类似于第一实施例，在此亦不再赘述。

请参阅图5，为本发明具有预付费功能的单用户用电现场智能管理装置的一个具体实施例的原理框图。本发明具有预付费功能的单用户用电现场智能管理装置包括：电源单元(图未示)、电流信号采集电路501、电压信号采集电路502、乘法电路、积分电路、U/f转换、分频电路503、显示驱动504、脉冲信号输出电路505、红外接收电路506、解码电路511、译码电路516、动封检测电路507、动封信号比较器512、电流平衡检测电路508、电流平衡比较器513、负载电流检测电路509、负载电流比较器514、电压异常检测电路510、电压异常比较器515、控制电路517和执行电路518。

其中，电源单元用于为各个电路501至517提供工作电压。该电源单元可以是将电网中的相线(火线)电压经过降压、整流滤波后，转变为各个电路所需的工作电压；也可以是直流电压源(例如，+5V的电源)。

本实施例的具有预付费功能的单用户用电现场智能管理装置可以具有计量模块、红外数据接收模块、动封管理模块、电流异常管理模块、电压异常管理模块。

在计量模块中，电流信号采集电路501和电压信号采集电路502分别实时采集电路中的电流信号和电压信号，并将它们传输到乘法电路、积分电路、U/f转换(电压/频率转换)、分频电路503中。在电路503中，进行乘法计算、积分处理、电压/频率转换，从而将相应的电压信号转换为对应的频率信号，然后再进行分频。经过分频后的信号传输至显示驱动504，以显示计量的电能值。另外，也可以将分频后的信号传输至脉冲信号输出电路505，由脉冲信号输出电路505将该电能值通过有线、无线等方式向外传输，这样便可以实现远程抄表功能。

在红外数据接收模块中，红外接收电路506接收到来自该装置外部的以红外方式传输而来的信号，并将其传输至解码电路511，由解码电路511对该信号进行解码，以确定外来信号的最终发送对象，即确定该外来信号是发往哪一个用户的，并将解码后的相应信息传输至译码电路516。该译码电路516用于对来自解码电路511的信息进行解析，以确定外来红外信号指示其最终发送对象完成何种操作，例如，解锁操作、抄表操作。

在动封管理模块中，动封检测电路507用于检测电子封的封体是否被松动。如果检测到该封体被松动，则将相应的电信号传输至动封信号比较器512。动封信号比较器512将来自动封检测电路507的电信号同基准电信号进行比较，并且当来自动封检测电路507的电信号大于基准电信号时，输出表示该封体被松动的电信号至控制电路517。控制电路517根据来自动封信号比较器512的表示该封体被松动的电信号产生相应的控制信号，并将该控制信号传输至执行电路518。执行电路518根据来自控制电路517的控制信号而动作，以切断电子封所对应线路的电力线连接(即切断电子封所对应线路的相线连接和/或零线连接等)。这样，当有人动封进行窃电时，本实施例的具有预付费功能的单用户用电现场智能管理装置能够切断相应的电力供应，从而保证电力部门的电力财产不受损失。

电流异常管理模块包括电流平衡管理模块和负载电流管理模块。

其中，在电流平衡管理模块中，电流平衡检测电路508用于检测被测电路中的电流是否平衡。电流平衡检测电路508中的检测元件可以为零序电流互感器。实际应用中，该零序电流互感器套在被测电路的火线和零线上。当火线电流和零线电流之间失去平衡时，该零序电流互感器的线圈感应出相应的电压信号，并将其传输至电流平衡比较器513的同相输入端。电流平衡比较器513将来自零序电流互感器的电压信号同输入到其反相输入端的预定的第一基准电压值进行比较，并且当来自零序电流互感器的电压信号高于第一基准电压值时，该电流平衡比较器513将表示电流失去平衡的高电平信号传输至控制电路517。控制电路517根据来自电流平衡比较器513的表示被测电路的电流失衡的电信号而产生相应的控制信号，并将该控制信号传输至执行电路518。执行电路518根据来自控制电路517的控制信号而动作，以切断电流平衡检测电路508所对应线路的电力线连接(即，切断电流平衡检测电路508所对应线路的相线连接和/或零线连接)。这样，当被测电路的电流失衡时，本实施例的具有预付费功能的单用户用电现场智能管理装置能够切断相应的电力供应，从而保证电力部门和/或用户的电力财产不受损失。

当然，电流平衡检测电路508中的检测元件也可以为成对设置的锰铜片。成对锰铜片中的第一锰铜片和第二锰铜片分别串接在被测电路的火线中以及串接在被测电路的零线中，对应于流过所述锰铜片的电流，第一锰铜片的两端产生第一电压差，第二锰铜片产生第二电压差。由于这样产生的第一电压差和第二电压差的值较小，因此，电流平衡检测电路508中需要设置信号放大器。并且为了不使放大后的信号影响下游电路，电流平衡检测电路508中还需要设置隔离电路。于是，第一电压差和第二电压差经过放大后，再分别通过对应的信号隔离电路而隔离传输至电流平衡比较器513的同相输入端和反相输入端，并且当第一电压差和第二电压差不相等时，该电流平衡比较器513将表示电流失去平衡的高电平信号传输至控制电路517。控制电路517根据来自电流平衡比较器513的表示被测电路的电流失衡的电信号而产生相应的控制信号，并将该控制信号传输至执行电路518。执行电路518根据来自控制电路517的控制信号而动作，以切断电流平衡检测电路508所对应线路的电力线连接。

在负载电流管理模块中，负载电流检测电路509用于检测电路中的负载是否过大。负载电流检测电路509中的负载电流检测元件可以为负载电流互感器。实际应用中，该负载电流互感器套在被测电路的火线上。对应于流经所述火线的电流，该负载电流互感器的线圈感应出相应的电压信号，并将其传输至负载电流比较器514的同相输入端。负载电流比较器514将所述电压信号与输入到其反相输入端的预定的第二基准电压值进行比较。当来自负载电流互感器线圈的电压信号高于第二基准电压值时，负载电流比较器514将表示负载过大的高电平信号传输至控制电路517。控制电路517根据来自负载电流比较器514的表示负载电流过大的电信号而产生相应的控制信号，并将该控制信号传输至执行电路518。执行电路518根据来自控制电路517的控制信号而动作，以切断负载电流检测电路509所对应线路的电力线连接(即切断负载电流检测电路509所对应线路的相线连接和/或零线连接)。这样，当被测电路的负载过大时，本实施例的具有预付费功能的单用户用电现场智能管理装置能够切断相应的电力供应，从而保证电力部门和/或用户的电力财产不受损失。

当然，负载电流检测电路509中的负载电流检测元件也可以为锰铜片，其被串接在被测电路的火线中。对应于流过该锰铜片的火线电流，该锰铜片产生相应的电压信号，并将其传输至负载电流比较器514的同相输入端。负载电流比较器514将来自锰铜片的电压信号与输入到其反相输入端的预定的第二基准电压值进行比较，当来自锰铜片的电压信号高于所述第二基准电压值时，负载电流比较器514将表示负载过大的高电平信号传输至控制电路517。控制电路517根据来自负载电流比较器514的表示负载电流过大的电信号而产生相应的控制信号，并将该控制信号传输至执行电路518。执行电路518根据来自控制电路517的控制信号而动作，以切断负载电流检测电路509所对应线路的电力线连接。

在电压异常管理模块中，电压异常检测电路510用于检测电路中的电压是否出现异常。若检测到所述电压出现异常，则将相应的电信号传输至电压异常比较器515。电压异常比较器515将来自电压异常检测电路510的电信号同基准电信号进行比较，并且当来自电压异常检测电路510的电信号大于基准电信号时，输出表示电压出现异常的电信号至控制电路517。控制电路517根据来自电压异常比较器515的表示电压出现异常的电信号而产生相应的控制信号，并将该控制信号传输至执行电路518。执行电路518根据来自控制电路517的控制信号而动作，以切断电压异常检测电路510所对应线路的电力线连接(即切断电压异常检测电路510所对应线路的相线连接和/或零线连接)。这样，当被测电路的电压出现异常时，本实施例的具有预付费功能的单用户用电现场智能管理装置能够切断相应的电力供应，从而保证电力部门和/或用户的电力财产和/或生命财产不受损失。

请参阅图6，为图5所示框图的具体实现电路图。

其中，电源电路包括：电阻1R50、1R16、1R46、1R42～1R44，电容1C24、1C23、1C13～1C16，二极管1D13～1D16，发光二极管1LED2，稳压二极管1DW2以及三极管1V5。

红外接收电路506包括：集成电路1IC4，电阻1R17～1R21，发光二极管1LED3以及三极管1V1和1V2。

动封检测电路507及动封信号比较器512包括：开关K1，电阻1R27～1R30，二极管1D6、1D7，发光二极管1LED5，电容1C18以及集成电路1IC7-2。

电压异常检测电路510和电压异常比较器515包括：电阻1R52、1R51、1R48、1R49、1R38～1R40，电容1C25，二极管1D17～1D20，集成电路1IC8以及二极管1D12。

电流平衡检测电路508和电流平衡比较器513包括电流互感器CT1，二极管1D11、1D10，电阻1R35～1R37，集成电路1IC7-4以及电容1C21。

负载电流检测电路509和负载电流比较器514包括：电流互感器CT2，二极管1D8、1D9，电阻1R31～1R34以及电容1C20。

解码电路511包括集成电路1IC5和电阻1R22。

译码电路516包括集成电路1IC6、1IC7-1，二极管1D2～1D5，发光二极管1LED4，电阻1R23～1R26以及电容1C17。

控制电路517和执行电路518包括：电阻1R41、1R45、1R47，电容1C22，三极管1V4、1V6、1V7，二极管1D21以及继电器1J1、1J2。

下面说明红外数据接收模块、动封管理模块、电流异常管理模块、电压异常管理模块、计量模块的工作原理及流程。

首先，说明动封管理模块的工作原理及流程。当电子封的检测元件，即微动开关1K1断开时，1C点电位变高，该高电位信号经二极管1D7、电阻1R30输入到比较器1IC7-2的同相输入端，比较器1IC7-2将该高电位信号与输入其反相输入端的基准电压进行比较。当该高电位信号大于该基准电压时，比较器1IC7-2输出高电位。比较器1IC7-2输出的高电位经发光二极管1LED5、电阻1R41而输入到三极管1V4的基极，于是，该三极管1V4导通，三极管1V6、1V7相应地截止，这样便使得继电器1J1、1J2执行断路操作，以切断电力供应。

其次说明电压异常管理模块的工作原理和工作流程。当电压异常时，电阻1R51、1R52的分压点的电压经二极管1D17-1D20桥式整流、滤波，并经电阻1R48、1R49分压后，再经电阻1R39输入到比较器1IC8的同相输入端。比较器1IC8将输入到同相输入端的电压与输入到反相输入端的基准电压进行比较。当输入到同相输入端的电压高于基准电压时，比较器1IC8输出高电位。该高电位信号经二极管1D12、电阻1R41而输入到三极管1V4的基极，于是，该三极管1V4导通，三极管1V6、1V7相应地截止，这样便使得继电器1J1、1J2执行断路操作，以切断电力供应。

再次，说明电流平衡管理模块的工作原理和工作流程。当零线、火线电流不平衡时，零序电流互感器CT1感应出电压信号，并且该电压信号经二极管1D11整流后输入到比较器1IC7-4的同相输入端。比较器1IC7-4将输入到其同相输入端的电压信号与基准电压进行比较。当输入到其同相输入端的电压信号高于基准电压时，该比较器1IC7-4输出高电位。该高电位经二极管1D10、电阻1R41而输入到三极管1V4的基极，于是，该三极管1V4导通，三极管1V6、1V7相应地截止，这样便使得继电器1J1、1J2执行断路操作，以切断电力供应。

接下来，说明负载电流管理模块的工作原理和工作流程。负载电流互感器CT2感应出的电压信号经二极管1D9整流，并经电阻1R33输入到比较器1IC7-3的同相输入端。比较器1IC7-3将输入到其同相输入端与输入到其反相输入端的基准电压进行比较，当输入到其同相输入端的电压信号高于基准电压时，比较器1IC7-3输出高电位。该高电位经二极管1D8、电阻1R41而输入到三极管1V4的基极，于是，该三极管1V4导通，三极管1V6、1V7相应地截止，这样便使得继电器1J1、1J2执行断路操作，以切断电力供应。

然后，再说明红外数据接收模块的工作原理和工作流程。当红外接收集成电路1IC4接收到遥控器发出的指令，集成电路1IC4的管脚3输出相应的信号。该信号经电阻1R17、1R20、三极管1V2放大后，再经电阻1R21输送到解码集成电路1IC5的输入端。集成电路1IC5解出相应的数字信号，并将其传输至译码集成电路1IC6。译码集成电路1IC6译出相应的指令，例如译出的是停电的指令，则译码集成电路1IC6的管脚14输出高电位。该高电位信号经二极管1D2，电阻1R26输入到比较器1IC7-1的同相输入端。比较器1IC7-1将输入到其同相输入端的信号与输入到其反相输入端的基准电压进行比较，当输入到其同相输入端的信号高于基准电压时，该比较器1IC7-1输出高电位。该高电位信号经发光二极管1LED4、电阻1R41而输入到三极管1V4的基极，于是，该三极管1V4导通，三极管1V6、1V7相应地截止，这样便使得继电器1J1、1J2执行断路操作，以切断电力供应。

最后，结合图7说明计量模块的工作原理和工作流程。

如图7所示，电压信号采集电路502包括：电阻1R3～1R6、1R10～1R12，可变电阻1W以及电容1C18。电流信号采集电路501包括锰铜片电阻1R7，电阻1R8、1R9以及电容1C3。乘法电路、积分电路、U/f转换、分频电路503包括：集成电路1IC3，晶体振荡器XT，电容1C1、1C2，其中集成电路1IC3即为计量模块的运算和处理单元，其完成相应的乘法运算、积分运算电路、U/f转换、分频等功能。脉冲信号输出电路505包括：电阻1R15，发光二极管1LED1，集成电路1IC2以及插头JP。显示驱动504包括步进电机以及计数器1M。电源电路包括：电阻1R12、1R14，电容1C1、1C2、1C6、1C7，二极管1D1、稳压二极管1DW1以及集成电路1IC1。

当有电流流过锰铜片电阻1R7时，锰铜片电阻1R7的1A、1B两点产生电压差与电压信号相乘得出有功功率。该有功功率被输送到电压/频率转换电路而将电压转换为频率信号，再由分频电路对该频率信号进行分频，然后输出相应的信号来驱动步进电机1M计度器以累计电量度数。并且，输出的脉冲信号经集成电路1IC2隔离输出，以供校表使用。

需要指出，本发明提供的用电现场智能管理装置包括抄表模块，该抄表模块包括数据采集单元和数据发送单元，所述数据采集单元用于采集来自计量模块的电能值，并将其传输至数据发送单元；所述数据发送单元用于将来自数据采集单元的电能值通过有线传输方式或红外传输方式或无线传输方式传输至管理终端，并且所述无线传输方式包括载波传输方式或GPRS或GSM或CDMA传输方式或者借助于电话网络的传输方式。上述技术可以采用公知的技术，在此不再赘述。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种具有预付费功能的单用户用电现场智能管理装置，其特征在于包括：电力线进线接口、电力线出线接口、电源单元、检测单元、控制单元和执行单元，所述执行单元的控制端连接所述控制单元，所述执行单元的受控端串接在所述电力线进线接口和电力线出线接口之间；其中 

所述电源单元用于为检测单元、控制单元和执行单元提供工作电压； 

所述检测单元用于检测其所在的电路中是否出现异常，若检测到出现异常，则产生表示出现异常的电信号，并将其传输至控制单元； 

所述控制单元根据来自检测单元的电信号产生控制信号，并将该控制信号传输至执行单元； 

所述执行单元根据所述控制信号而动作，以切断所在线路的电力供应； 

还包括：一预付费数据输入单元，用于输入预付费数据，并将该数据传输至控制单元，在所述控制单元的控制下，将所述预付费数据通过显示单元显示输出和／或将所述预付费数据存储于存储单元和／或将所述预付费数据传输至管理终端； 

还包括外壳，所述电源单元、检测单元、控制单元和执行单元置于所述外壳内，所述进线接口位于所述外壳的一侧面，所述出线接口位于外壳上的与所述进线接口所在侧面相对的侧面上。 

2.如权利要求1所述的具有预付费功能的单用户用电现场智能管理装置，其特征在于：所述电力线进线接口包括相线进线接口和零线进线接口，所述电力线出线接口包括相线出线接口和零线出线接口，所述执行单元串接在相线进线接口和相线出线接口之间和／或串接在所述零线进线接口和零线出线接口之间。 

3.如权利要求1所述的具有预付费功能的单用户用电现场智能管理装置，其特征在于：所述检测单元包括电压异常检测单元，用于检测电路中的电压是否出现异常，若检测到所述电压出现异常，则产生表示电压出现异常的电信号，并将其传输至控制单元。 

4.如权利要求1所述的具有预付费功能的单用户用电现场智能管理装置，其特征在于：所述检测单元包括负载电流检测单元，所述负载电流检测单元包括负载电流检测元件和比较器，所述负载电流检测元件包括负载电流互感器和锰铜片，其中 

所述负载电流互感器套在被测电路的火线上，对应于流经所述火线的电流，所述负载电流互感器的线圈感应出相应的电压信号，并将其传输至比较器的同相输入端，所述比较器将所述电压信号与输入到其反相输入端的预定的第二基准电压值进行比较，当来自负载电流互感器线圈电压信号高于所述第二基准电压值时，所述比较器将表示负载过大的高电平信号传输至所述控制单元； 

所述锰铜片串接在被测电路的火线中，对应于流过所述锰铜片的火线电流，所述锰铜片产生相应的电压信号，并将其传输至所述比较器的同相输入端，所述比较器将所述电压信号与输入到其反相输入端的预定的第二基准电压值进行比较，当来自负载电流互感器线圈电压信号高于所述第二基准电压值时，所述比较器将表示负载过大的高电平信号传输至所述控制单元。 

5.如权利要求1所述的具有预付费功能单用户用电现场智能管理装置，其特征在于：所述预付费数据输入单元包括IC卡读取单元和／或条形码读取单元和／或键盘式数据输入单元和／或触摸屏式数据输入单元。 

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