CN108110899A - 一种支持停电事件上报的通信模块及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种支持停电事件上报的通信模块及系统。该通信模块的电源端子以及通信端子均与智能电表相连，所述通信模块的火线和零线端子分别与电力线路的火线和零线相连。所述通信模块包括：内部供电电路和停电事件判定及上报单元。所述内部供电电路用于在电力线路停电后给所述通信模块供电。所述停电事件判定及上报单元和内部供电电路相连接，用于停电事件判定以及停电事件上报。并且该通信模块独立于所述智能电表进行设置。本发明提供的支持停电事件上报的通信模块及系统，将停电事件上报功能在通信模块上实现，不用改造智能电表，无需断电就可铺设。而且该通信模块及系统采用多种方法同时检测停电事件，可以进行实时准确上报停电事件。

Description

一种支持停电事件上报的通信模块及系统
技术领域
本发明涉及电力线载波通信技术领域，特别涉及一种支持停电事件上报的通信模块及系统。
背景技术
长期以来，供电公司主要依据客户电话来确定低压配网故障位置，根据用户停电后打入的电话沟通来预判停电的位置，对停电规模、人员力量、抢修计划进行分析，确定抢修的计划方案。工作效率较低，甚至因为处理不及时而被投诉。我国现在已经基本实现了智能电表的全覆盖工作，而且用电信息采集系统也基本实现对所有智能电表的数据采集，如果能够利用智能电表和用电信息采集系统及时上报停电信息，在用户打电话之前就知道停电情况而及时进行停电抢修，提高服务质量。
现有的技术方案包括一种带停电事件上报功能的智能电表及应用系统，该方案在智能电表中增加储能法拉电容和升压DC/DC电路，停电后法拉电容和升压DC/DC电路为通信模块提供停电上报所需的供电，同时智能电表停电后发送停电事件状态字供模块查询，模块查询到停电事件后进行事件上报。该方案的缺点是需要修改智能表的硬件电路和软件固件，而对已规模使用的智能电表，更换或升级的工作量很大，升级时需要断电。
现有的技术方案还包括一种低压电力客户停电信息数据采集的方法，该方法利用智能电表自动采集和存储停电事件，集中器每天循环采集并存储台区下全部智能表的停电数据，主站每天采集集中器存储的低压停电数据并进行存储。该方案的缺点是只能在停电复电后通过用电信息采集系统进行事件采集，不能满足实时上报的要求。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种支持停电事件上报的通信模块及系统，将停电事件上报功能在通信模块上实现，不用改造智能电表，无需断电就可铺设所述的支持停电事件上报的通信模块及系统，而且该通信模块及系统采用多种方法同时检测停电事件，可以进行实时准确上报停电事件。
为实现上述目的，本发明提供了一种支持停电事件上报的通信模块。该通信模块的电源端子VIN、GND以及通信端子均与智能电表相连，所述通信模块的火线和零线端子分别与电力线路的火线和零线相连。所述通信模块包括：内部供电电路和停电事件判定及上报单元。所述内部供电电路用于在电力线路停电后给所述通信模块供电。所述停电事件判定及上报单元和内部供电电路相连接，用于停电事件判定以及停电事件上报。并且该通信模块独立于所述智能电表进行设置。
在一优选的实施方式中，过零检测电路连接在电力线路的火线和零线之间，所述过零检测电路的输出端与所述停电事件判定及上报单元的输入端相连，用于检测停电信号。
在一优选的实施方式中，掉电检测电路的输入端与电源端子VIN相连，所述掉电检测电路的输出端与所述停电事件判定及上报单元的输入端相连，用于检测停电信号。
在一优选的实施方式中，内部供电电路包括充电管理电路、第一二极管、储能电路、升压电路、第二二极管。充电管理电路的输入端与电源端子VIN相连；第一二极管的正极接所述充电管理电路的输入端，所述第一二极管的负极接电源端子VIN；储能电路的输入端与所述充电管理电路的输出端相连；升压电路的输入端与所述储能电路的输出端相连；第二二极管的正极接所述升压电路的输出端，所述第二二极管的负极接电源端子VIN。
在一优选的实施方式中，所述通信模块的通信端子以及火线和零线端子均位于所述停电事件判定及上报单元上，所述停电事件判定及上报单元的输入端与电源端子VIN相连，所述停电事件判定及上报单元的输出端与电源端子GND相连。
在一优选的实施方式中，所述停电事件判定及上报单元包括掉电检测模块、事件上报模块、基本通信模块。掉电检测模块与所述智能电表相连，用于判断是否为停电事件；事件上报模块与所述掉电检测模块相连，用于记录和上报所述停电事件的参数；以及基本通信模块与所述事件上报模块和所述智能电表相连，用于将停电事件上报。
在一优选的实施方式中，所述停电事件判定及上报单元包括掉电检测模块、事件上报模块、基本通信模块。掉电检测模块与所述过零检测电路相连，用于判断是否为停电事件；事件上报模块与所述掉电检测模块相连，用于记录和上报所述停电事件的参数；以及基本通信模块，与所述事件上报模块和所述智能电表相连，用于将停电事件上报。
在一优选的实施方式中，所述停电事件判定及上报单元包括掉电检测模块、事件上报模块、基本通信模块。掉电检测模块与所述掉电检测电路相连，用于判断是否为停电事件；事件上报模块与所述掉电检测模块相连，用于记录和上报所述停电事件的参数；基本通信模块与所述事件上报模块和所述智能电表相连，用于将停电事件上报。
为实现上述目的，本发明还提供了一种支持停电事件上报的系统，包括N个权利要求1所述的通信模块、N个智能电表、集中器、主站。N个权利要求1所述的通信模块用于检测停电事件并将停电事件上报；N个智能电表与所述N个通信模块一一对应连接，用于为所述通信模块提供供电和通信接口；集中器与所述N个智能电表均连接，用于收集并上报所有通信模块检测的停电事件；以及主站与集中器相连接，用于接收所述集中器收集的停电事件数据。
与现有技术相比，根据本发明的支持停电事件上报的通信模块及系统具有如下有益效果：
不用改造智能电表，无需断电就可铺设所述的支持停电事件上报的通信模块及系统，而且该通信模块及系统采用多种方法同时检测停电事件，可以进行实时准确上报停电事件。
附图说明
图1是根据本发明一实施方式的支持停电事件上报的系统的结构图。
图2是根据本发明一实施方式的支持停电事件上报的通信模块的结构图。
图3是根据本发明一实施方式的支持停电事件上报的通信模块中的充电管理电路。
图4是根据本发明一实施方式的支持停电事件上报的通信模块中的升压电路。
图5是根据本发明一实施方式的支持停电事件上报的通信模块中的过零检测电路。
图6是根据本发明一实施方式的支持停电事件上报的通信模块中的掉电检测电路。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
图1是根据本发明一实施方式的支持停电事件上报的系统的结构图。优选地，支持停电事件上报的系统包括N个通信模块、N个智能电表、集中器10、主站11。N个通信模块用于检测停电事件并将停电事件上报。N个智能电表与N个通信模块一一对应连接，用于为所述通信模块提供供电和通信接口。集中器10与所述N个智能电表均连接，用于收集并上报所有通信模块检测的停电事件。主站11与集中器10相连接，用于接收所述集中器10收集的停电事件数据。
图2是根据本发明一实施方式的支持停电事件上报的通信模块的结构图。优选地，所述支持停电事件上报的通信模块21包括充电管理电路21a、储能电路21b、升压电路21c、停电事件判定及上报单元21d、过零检测电路21e、掉电检测电路21f等。
支持停电事件上报的通信模块21的电源端子VIN、GND和智能电表相连，通过停电事件判定及上报单元21d上的UART_TXD通信端子、UART_RXD通信端子和智能电表相连，火线和零线端子分别和单相电力线路的火线和零线相联。
外部输入电源VIN和由充电管理电路21a、储能电路21b、升压电路21c三部分组成的内部供电电路采用二极管(D1和D2)并联为停电事件判定及上报单元21d在停电后供电。
过零检测电路21e连接在火线和零线之间，所述过零检测电路21e的输出端与所述停电事件判定及上报单元21d的输入端相连，用于检测停电信号。
掉电检测电路21f的输入端与电源端子VIN相连，所述掉电检测电路21f的输出端与所述停电事件判定及上报单元21d的输入端的相连，用于检测停电信号。
所述停电事件判定及上报单元21d包括掉电检测模块、事件上报模块和基本通信模块。
掉电检测模块的输入端与过零检测电路21e的输出端、掉电检测电路21f的输出端、智能电表20均相连，可以采用三种方法判定是否是停电事件。方法一是采用计数过零脉冲判断法，利用过零检测电路21e，在交流电正常时模块能检测到交流电的过零信号；当停电时，过零信号消失变成固定电平，模块根据这个区别对停电信号进行过零脉冲计数判断检测。方法二是掉电检测电路检测法，就是通过对通信模块12V电源的电压检测，识别掉电信号。具体作法是：12V电源经过电阻分压后接入处理器进行高低电平判断，为了防止误判，软件对掉电信号采样处理。方法三是读表法，就是当EVENT电平拉高或者检测到其他停电信号时，通信模块21对智能电表20进行事件抄读，当不能通信时，判断为电表停电。当其中一种及以上的方法检测到停电信号时，掉电检测模块判定停电事件发生。
事件上报模块用于记录和收集停电事件的参数，如时间点、停电次数等，并将停电事件组帧通过基本通信模块上报。
所述基本通信模块可以是窄带载波、宽带载波、微功率无线或者双模通信方式的基本通信模块。
图3是根据本发明一实施方式的支持停电事件上报的通信模块中的充电管理电路。所述充电管理电路包括稳压芯片、电阻R1、R2、R3。所述充电管理电路的输入端和VIN连接，输出端和储能电路连接，充电管理电路包括限流和限压充电两种功能，当储能电路电压较低时，采用限流充电方式，随着储能电路电压升高，逐渐进入限压充电方式。稳压芯片可以是三端LDO稳压芯片，如LM317。储能电容可以是超级电容或者充电电池。
充电电流当Vout＝0V时，Iout＝VREF/R1；当Iout＝0A时，
图4是根据本发明一实施方式的支持停电事件上报的通信模块中的升压电路。优选地，升压电路采用BOOST结构的DC/DC变换器开关电源芯片(IC1)，如ETA1611。IC1中VIN是输入管脚，SW是开关管脚，FB是反馈管脚，EN是使能管脚。所述升压电路还包括电容C1和C2、电感L1、二极管D3、电阻R4和R5。
图5是根据本发明一实施方式的支持停电事件上报的通信模块中的过零检测电路。过零检测电路连接在火线L和零线N之间，优选地，过零检测电路包括二极管D4、电阻R6、R7、R8、R9、光耦IC2、三极管Q1。过零检测电路采用光耦IC2进行隔离，采用三极管Q1对输出进行加速，确保准确识别过零点ZCROSS。
图6是根据本发明一实施方式的支持停电事件上报的通信模块中的掉电检测电路。优选地，掉电检测电路的输入端和VIN连接，通过电阻R10和R11分压得到反映VIN电压变化的电压信号。该电压信号通过电压比较器IC3和设定的VTH比较得到掉电检测信号DET。
综上所述，本发明提供的一种支持停电事件上报的通信模块及系统，将停电事件上报功能在通信模块上实现，不用改造智能电表，无需断电就可铺设所述的支持停电事件上报的通信模块及系统，而且该通信模块及系统采用多种方法同时检测停电事件，可以进行实时准确上报停电事件。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (9)

1.一种支持停电事件上报的通信模块，所述通信模块的电源端子VIN、GND以及通信端子均与智能电表相连，所述通信模块的火线和零线端子分别与电力线路的火线和零线相连，其特征在于，所述通信模块包括：
内部供电电路，用于在电力线路停电后给所述通信模块供电；以及
停电事件判定及上报单元，和内部供电电路相连接，用于停电事件判定以及停电事件上报，
其中该通信模块独立于所述智能电表进行设置。
2.根据权利要求1所述的支持停电事件上报的通信模块，其特征在于，还包括：
过零检测电路，连接在电力线路的火线和零线之间，所述过零检测电路的输出端与所述停电事件判定及上报单元的输入端相连，用于检测停电信号。
3.根据权利要求1所述的支持停电事件上报的通信模块，其特征在于，还包括：
掉电检测电路，其输入端与电源端子VIN相连，所述掉电检测电路的输出端与所述停电事件判定及上报单元的输入端相连，用于检测停电信号。
4.根据权利要求1所述的支持停电事件上报的通信模块，其特征在于，所述内部供电电路包括：
充电管理电路，其输入端与电源端子VIN相连；
第一二极管，其正极接所述充电管理电路的输入端，所述第一二极管的负极接电源端子VIN；
储能电路，其输入端与所述充电管理电路的输出端相连；
升压电路，其输入端与所述储能电路的输出端相连；以及
第二二极管，其正极接所述升压电路的输出端，所述第二二极管的负极接电源端子VIN。
5.根据权利要求1所述的支持停电事件上报的通信模块，其特征在于，所述通信模块的通信端子以及火线和零线端子均位于所述停电事件判定及上报单元上，所述停电事件判定及上报单元的输入端与电源端子VIN相连，所述停电事件判定及上报单元的输出端与电源端子GND相连。
6.根据权利要求1所述的支持停电事件上报的通信模块，其特征在于，所述停电事件判定及上报单元包括：
掉电检测模块，与所述智能电表相连，用于判断是否为停电事件；
事件上报模块，与所述掉电检测模块相连，用于记录和上报所述停电事件的参数；以及
基本通信模块，与所述事件上报模块和所述智能电表相连，用于将停电事件上报。
7.根据权利要求2所述的支持停电事件上报的通信模块，其特征在于，所述停电事件判定及上报单元包括：
掉电检测模块，与所述过零检测电路相连，用于判断是否为停电事件；
事件上报模块，与所述掉电检测模块相连，用于记录和上报所述停电事件的参数；以及
基本通信模块，与所述事件上报模块和所述智能电表相连，用于将停电事件上报。
8.根据权利要求3所述的支持停电事件上报的通信模块，其特征在于，所述停电事件判定及上报单元包括：
掉电检测模块，与所述掉电检测电路相连，用于判断是否为停电事件；
事件上报模块，与所述掉电检测模块相连，用于记录和上报所述停电事件的参数；以及
基本通信模块，与所述事件上报模块和所述智能电表相连，用于将停电事件上报。
9.一种支持停电事件上报的系统，其特征在于，包括：
N个权利要求1所述的通信模块，用于检测停电事件并将停电事件上报；
N个智能电表，与所述N个通信模块一一对应连接，用于为所述通信模块提供供电和通信接口；
集中器，与所述N个智能电表均连接，用于收集并上报所有通信模块检测的停电事件；以及
主站，与集中器相连接，用于接收所述集中器收集的停电事件数据，
其中N为正整数。
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