CN109217468A - 一种智能端子箱及用电测控与稽查系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种智能端子箱及用电测控与稽查系统，智能端子箱包括：CPU中央处理器、电源模块、计量采集模块、通信模块、存储模块、保护控制模块和报警指示模块；所述计量采集模块用于采集各线路的电路参数；所述通信模块用于所述CPU中央处理器与各模块之间以及与外部设备之间的数据交互；所述存储模块用于存储所述各线路的电路参数，还用于存储交互数据；所述保护控制模块用于根据控制指令进行自动跳闸、合闸操作；所述报警指示模块用于根据所述控制指令进行报警和灯光指示。本发明的智能端子箱及用电测控与稽查系统能实现过流、过温实时监测及预警、用电稽查等功能，有助于对用户用电进行分析和管理，防止非法窃电，提高电力企业的管理效率。

Description

一种智能端子箱及用电测控与稽查系统

技术领域

本发明涉及用电测控与稽查领域，尤其涉及一种智能端子箱及用电测控与稽查系统。

背景技术

电力能源是现代社会中最重要的二次能源，除了人们日常生活所需外，还涉及国家的工业、农业、商业、信息、国防、交通灯重要的领域。尽管我国电厂发电量日均发电量超过172.82亿千瓦时，全国范围内用电缺口正越来越大，每年我国部分地区都会出现不同程度的“电荒”现象。所以，在目前用电紧张、电价普遍上涨的时期，科学、精确的对用户电能的计量就成为一个不可忽视的问题，直接关系到国家的财政收入、电业部门的最终经济效益和用户电费的合理负担。

随着智能电网的深入建设、智能电表的大范围普及、以及近年来随着城市发展的不断进步，居民小区不断增加，用电负荷加大，用电环境更加复杂，传统的配电分线箱与端子排组合的方式已不能适应现场环境。另外电缆竖井与用户电表之前的节点只有一个传统的配电端子排，其只是一个普通的电线线缆连通设备，起到分线并且为护镖的安装提供接线接口的作用，而端子排由于过载、过温、绝缘特性降低而导致着火的现象屡有发生。

并且在管理方面也暴露出很多问题，近年来各地窃电案直线攀升，窃电方式由较原始的窃电方式(如私拉乱接无表用电、绕越电能表用电、私自开启电表接线盒封印和电表大盖封印和损坏电能表以及计量互感器用电等)已发展到现代化高科技含量的智能型窃电方式，如使用倒表器窃电、使用移相方式窃电、使用有线远方控制和无线遥控方式窃电等，严重影响了台区线损指标。而此类窃电难以发现，造成取证难，用电检查人员的技术素质和反窃电技术装备不完善。还因为客户档案归属的模糊，引发了客户间的计量、债权纠纷，影响了供电企业的形象，同时加重了供电企业的经营风险等问题。

因此为辅助电力营业班组用电检查员对供电台区线损的分析与管理，发明一种具有端子排处过流、过温实时监测及预警、用电稽查等功能于一体的数据收集、整合和分析装置非常有必要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种智能端子箱及用电测控与稽查系统。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种智能端子箱，包括CPU中央处理器、电源模块、计量采集模块、通信模块、存储模块、保护控制模块和报警指示模块；所述CPU中央处理器分别与所述计量采集模块、所述通信模块、所述存储模块、所述保护控制模块和所述报警指示模块电连接，所述电源模块分别与所述CPU中央处理器和所述计量采集模块电连接；

所述计量采集模块用于采集各线路的电路参数；

所述CPU中央处理器用于对所述各线路的电路参数进行处理，并根据处理结果分别向所述保护控制模块和所述报警指示模块发送控制指令，所述CPU中央处理器还用于通过所述通信模块分别与外部设备、所述计量采集模块、所述存储模块、所述保护控制模块和所述报警指示模块进行数据交互；

所述存储模块用于存储所述各线路的电路参数，还用于存储所述CPU中央处理器与所述计量采集模块、所述通信模块、所述存储模块、所述保护控制模块和所述报警指示模块之间以及所述CPU中央处理器与外部设备之间的交互数据；

所述保护控制模块用于根据所述CPU中央处理器的控制指令进行自动跳闸、合闸操作；

所述报警指示模块用于根据所述CPU中央处理器的控制指令进行报警和灯光指示。

本发明的有益效果是：电路参数包括电压、电流、时间信息、电功率、电能和温度等，采用计量采集模块对多路电压、多路电流、多路电能量、多路温度进行采集，通过CPU中央处理器的分析处理并通过通信模块向保护控制模块和报警指示模块发送控制指令，实现过载报警、过温报警、跳闸控制的功能，还可以根据处理结果进行分析，实现窃电行为智能分析等功能，符合电网智能化、数字化建设的方向，且对负荷情况以及温度状况进行实时监测，对由于过负荷或者过温导致火灾的情形进行预判，将安全隐患消灭于萌芽，能避免用户的生命财产安全损失，其中，通信模块、存储模块、保护控制模块和报警指示模块均通过CPU中央处理器供电；在投入极少资源的情况下对隐蔽的非法窃电行为进行自动排查，减小国家以及电力企业的经济损失，为用户营造一个公平的用电环境；以智能端子箱为纽带，降低了电气事故率，保障客户的用电安全，强化了与政府、物业、消防等机构的沟通、联络。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进：

进一步：所述计量采集模块包括电压采集单元、电流采集单元、时钟单元、电能计量单元和温度采集单元；所述电压采集单元、所述电流采集单元、所述时钟单元、所述电能计量单元和所述温度采集单元均分别与所述CPU中央处理器电连接，所述电压采集单元和所述电流采集单元均分别所述电源模块电连接，所述电压采集单元、所述电流采集单元和所述时钟单元均分别与所述电能计量单元电连接；

所述电压采集单元用于采集各线路的电压；

所述电流采集单元用于采集各线路的电流；

所述时钟单元用于采集时间信息；

所述电能计量单元用于根据所述电压、所述电流和所述时间信息，计算各线路的电功率和电能；

所述温度采集单元用于采集各线路的温度。

上述进一步方案的有益效果是：通过电压采集单元、电流采集单元、时钟单元和电能计量单元，可以实现多路电压、多路电流、多路电能的采集，便于对用户的实际用电情况进行实时监控，当用户用电超过预设值时时，便于过载报警，而通过温度采集单元可以多路温度的采集，便于对各线路的温度情况进行实时监控，当温度超过预设值时，便于过温报警。

进一步：所述CPU中央处理器包括运行平台，所述运行平台用于对所述计量采集模块采集的各线路的所述电路参数进行处理，当所述电路参数的处理结果超过预设的安全值时,所述运行平台通过所述通信模块向所述保护控制模块发送跳闸的控制指令,并通过所述通信模块向所述报警指示模块发送报警和灯光指示的控制指令；

所述CPU中央处理器还包括外设接口，所述外设接口用于提供所述运行平台与外部设备、所述计量采集模块、所述存储模块、所述保护控制模块和所述报警指示模块之间的数据交互的通道。

上述进一步方案的有益效果是：通过设置的外设接口，便于与PCB印刷电路板上的各模块进行数据交互，而通过运行平台，为整个智能端子箱对检测到的电路参数的分析处理和发送控制指令提供操作系统和软件。

进一步：所述外设接口包括控制接口、通信接口和温度采集接口；其中，所述通信接口包括串行通信接口、无线通信接口、电力载波通信接口和CAN通信接口中的至少一种。

上述进一步方案的有益效果是：运行平台通过不同的外设接口为PCB印刷电路板上的各模块提供输入信号，并为不同的通信方式提供对应的通信信道，便于CPU中央处理器与各模块之间和外部设备之间进行数据交互。

进一步：所述通信模块包括串行通信单元、无线通信单元、电力载波通信单元和CAN通信单元中的至少一种，所述串行通信单元、所述无线通信单元、所述电力载波通信单元和所述CAN通信单元均分别与所述CPU中央处理器电连接，所述串行通信单元、所述电力载波通信单元和所述CAN通信单元还分别与所述外部设备电连接，所述无线通信单元还与外部设备无线连接。

上述进一步方案的有益效果是：通过不同的通信模块，为CPU中央处理器提供不同的通信方式，实现CPU中央处理器与各模块之间以及CPU中央处理器与外部设备之间的数据交互。

进一步：所述存储模块包括FLASH芯片、EPPROM芯片和铁电存储芯片中的至少一种，所述存储模块还包括SD卡，所述FLASH芯片、所述EPPROM芯片、所述铁电存储芯片和所述SD卡均分别与所述CPU中央处理器电连接。

上述进一步方案的有益效果是：可以保证更好的采集和存储用户的电路参数，解决了突然断电数据丢失的问题，便于对用户的用电情况进行实时监控，还可以存储大量的用户设定的通信参数、电路参数的安全值及报警事件。

进一步：还包括门禁状态检测模块，所述门禁状态检测模块与所述CPU中央处理器电连接，所述门禁状态检测模块用于检测门禁开关的启闭状态。

上述进一步方案的有益效果是：通过门禁状态检测模块，防止非法开启智能端子箱，进行非法窃电等行为，提高对用户用电的监测与管理。

进一步：所述报警指示模块包括报警单元和指示单元，所述报警单元和所述指示单元均分别与所述CPU中央处理器电连接，所述报警单元用于根据所述CPU中央处理器的控制指令发出报警信号，所述指示单元用于根据所述CPU中央处理器的控制指令发出灯光指示信号。

上述进一步方案的有益效果是：通过报警单元和指示单元的设置，便于接收到用户的用电情况发生异常的信息，便于根据异常作出相应的维护，有助于用电检查员对用户的用电情况进行分析和管理。

进一步：所述指示单元包括报警指示灯、运行指示灯和计量指示灯，报警所述报警指示灯用于根据所述CPU中央处理的控制指令发出报警灯光指示信号，所述运行指示灯用于指示所述智能端子箱的运行状态，所述计量指示灯用于指示所述计量采集模块的运行状态，其中，所述报警指示灯包括过载报警指示灯、过温报警指示灯和门禁异常指示灯。

上述进一步方案的有益效果是：通过过载报警指示灯、过温报警指示灯和门禁异常指示灯的设置，便于用电检查员根据报警指示灯的状态了解到是发生何种情况的异常，便于直接根据报警指示灯的指示做出相应的维护，提高工作效率。而运行状态指示灯能直观获取智能端子箱的运行状态，从而判断智能端子箱内部的工作模块是否正常工作，通过计量指示灯，可以直观获取用户是否在用电，从而判断计量采集模块是否在正常地采集各线路的电路参数。

为了解决本发明的技术问题，还提供了一种用电测控与稽查系统，包括至少一个本发明所述的智能端子箱、移动终端和服务器，所述智能端子箱通过所述通信模块与所述移动终端进行数据交互，所述智能端子箱通过所述通信模块与所述服务器进行数据交互；

所述移动终端用于通过所述无线通信子单元设定所述智能端子箱的通信参数和电路参数的安全值，及查看所述智能端子箱检测到的各线路的电路参数及报警事件；

所述服务器用于接收所述智能端子箱检测的各线路的电路参数，还用于根据所述各线路的电路参数获取所述智能端子箱所属台区的用电数据，并根据所述智能端子箱所属台区的用电数据与所述智能端子箱检测的各线路的电路参数进行对比，生成用户实际用电的分析报告。

本发明的有益效果是：通过本发明的用电测控与稽查系统，可以实现在线监测、过载报警、过温报警、进线跳闸、数据和报警事件上送、三相负荷不平衡自动调节和用电稽查功能，从而提高对用户用电的管理和维护，有助于用电检查员对供电台区线损的分析与管理，符合电网智能化、数字化建设的方向，对由于过负荷或者过温导致火灾的情形进行预判，将安全隐患消灭于萌芽，避免用户的生命财产安全损失，其中报警事件包括发生过载报警、过温报警中的至少一种报警时的各电路参数、发生报警的时间、用电检查员的维修行为等数据记录；通过生成的用户实际用电的分析报告，在投入极少资源的情况下对隐蔽的非法窃电行为进行自动排查，减小国家以及电力企业的经济损失，为用户营造一个公平的用电环境；以智能端子箱为纽带，降低了电气事故率，保障客户的用电安全，强化了与政府、物业、消防等机构的沟通、联络。

进一步：所述通信参数包括通信规约、通信地址和通信方式。

上述进一步方案的有益效果是：通过设定所述智能端子箱的通信规约、通信地址和通信方式，便于智能端子箱能更好地与服务器进行准确的数据交互，同时还便于智能端子箱检测所对应的电表的电路参数，便于对用户用电进行分析和管理。

附图说明

图1为本发明的一种智能端子箱的正面结构示意图；

图2为本发明的一种智能端子箱的电连接示意图；

图3为本发明的一种智能端子箱的PCB印刷电路板的结构示意图；

图4为本发明一种用电测控与稽查系统的数据和事件上送功能示意图；

图5为本发明一种用电测控与稽查系统的用电稽查功能示意图；

图6为本发明一种用电测控与稽查系统的三相负荷不平衡自动调节和台区功能示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、箱盖，2、箱体，21、门轴，22、进线口，23、出线口，24、散热百叶窗，25、铅封螺丝，100、PCB印刷电路板，200、电流互感器，300、门禁开关电路，400、进线接线端子，500、出线接线端子，101、CPU中央处理器，102、电源模块，103、电压采集单元，104、电流采集单元，105、时钟单元，106、电能计量单元，107、温度采集单元，108、RS-232通信单元，109、RS-485通信单元，110、CAN通信单元，111、无线通信单元，112、电力载波通信单元，113、铁电存储芯片，114、SD卡，115、保护控制模块，116、门禁状态检测模块，117、报警指示灯，118、运行指示灯，119、计量指示灯，120、仿真调试模块。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

下面结合附图，对本发明进行说明。

实施例一、如图1所示，图1为本发明的一种智能端子箱的正面结构图。

一种智能端子箱，包括箱盖1和箱体2，所述箱盖1设置在所述箱体2的一侧，且所述箱盖2与所述箱体通过两个门轴21转动连接，所述箱体2的另一侧与所述箱盖1通过铅封螺丝25连接；

所述箱体2的侧壁上分别设有进线口22和出线口23，所述箱体2的侧壁上还设有散热百叶窗24；

所述箱体2内表面设有PCB印刷电路板100，所述PCB印刷电路板100分别通过穿过所述进线口22和所述出线口23的电缆与外部设备电连接；

如图2所示和图3所示，图2为本发明的一种智能端子箱的电连接示意图，图3为本发明的一种智能端子箱的PCB印刷电路板的具体电路结构示意图，所述PCB印刷电路板100包括CPU中央处理器101、电源模块102、计量采集模块、通信模块、存储模块、保护控制模块115和报警指示模块；所述CPU中央处理器101分别与所述计量采集模块、所述通信模块、所述存储模块、所述保护控制模块115和所述报警指示模块电连接，所述电源模块102分别与所述CPU中央处理器101和所述计量采集模块电连接；

所述计量采集模块用于采集各线路的电路参数，所述电路参数包括各线路的电压、电流、时间信息、电功率、电能和温度；

所述CPU中央处理器101用于对所述各线路的电路参数进行处理，并根据处理结果进行控制所述保护控制模块和所述报警指示模块，所述CPU中央处理器还用于通过所述通信模块分别与外部设备或终端、所述计量采集模块、所述存储模块、所述保护控制模块和所述报警指示模块进行数据交互；

所述存储模块用于存储所述各线路的电路参数，还用于存储所述CPU中央处理器与所述计量采集模块、所述通信模块、所述存储模块、所述保护控制模块和所述报警指示模块之间以及所述CPU中央处理器与外部设备之间的交互数据；

所述保护控制模块115用于根据所述CPU中央处理器的控制指令进行自动跳闸、合闸操作；

所述报警指示模块用于根据所述CPU中央处理器的控制指令进行报警和灯光指示。

本实施例中电路参数包括电压、电流、时间信息、电功率、电能和温度，通信模块、存储模块、保护控制模块和报警指示模块均通CPU中央处理器供电，采用计量采集模块实现对多路电压、多路电流、多路电能量、多路温度的采集，通过CPU中央处理器的分析处理并通过通信模块向保护控制模块和报警指示模块发送控制指令，实现过载、过温报警、跳闸控制的功能，报警还可以通过处理结果进行分析实现窃电行为智能分析等功能，符合电网智能化、数字化建设的方向，且对负荷情况以及温度状况进行实时监测，对由于过负荷或者过温导致火灾的情形进行预判，将安全隐患消灭于萌芽，能避免用户的生命财产安全损失；在投入极少资源的情况下对隐蔽的非法窃电行为进行自动排查，减小国家以及电力企业的经济损失，为用户营造一个公平的用电环境；以智能端子箱为纽带，降低了电气事故率，保障客户的用电安全，强化了与政府、物业、消防等机构的沟通、联络。

优选地，如图1所示，所述箱体1的表面还设有至少一个电流互感器200、四个进线接线端子400和至少一个出线接线端子500，所述电流互感器200、与所述PCB印刷电路板100电连接，所述PCB印刷电路板100通过所述进线接线端子400和穿过所述进线口22的电缆与外部设备电连接，所述PCB印刷电路板100还通过所述出线接线端子500和穿过通过所述出线口23的电缆与外部设备电连接。

通过进线接线端子连接电缆，并穿过进线口，以使PCB印刷电路板与外部设备电连接，方便三相电的接入，通过出线接线端子连接电缆，并穿过出线口，以使PCB印刷电路板与外部设备电连接，方便连接用户电表等外部设备，方便对用户电表的用电数据进行实时检测。

优选地，所述电源模块102包括防护电路、逆变电路和整流电路，所述电源模块102通过四个所述进线接线端子400输入220V交流电压信号，经过所述防护电路和所述逆变电路，将所述220V交流电压信号转换成12V直流电压信号，所述12V直流电压信号经过所述整流电路转换成5V直流电压信号和3.3V直流电压信号。

防护电路具备共模、差模浪涌防护功能，还具备断路防护功能，再通过逆变电路和整流电路，将220V交流电压信号转换成智能端子箱所需要的5V直流电压信号和3.3V直流电压信号，防护电路、逆变电路和整流电路均为现有技术，具体不再赘述。

优选地，所述计量采集模块包括电压采集单元103、电流采集单元104、时钟单元105、电能计量单元106和温度采集单元107；所述电压采集单元103、所述电流采集单元104、所述时钟单元105、所述电能计量单元106和所述温度采集单元107均分别与所述CPU中央处理器101电连接，所述电压采集单元103和所述电流采集单元104均分别与所述电源模块102电连接，所述电压采集单元103、所述电流采集单元104和所述时钟单元105均分别与所述电能计量单元106电连接；

所述电压采集单元103用于采集各线路的电压；

所述电流采集单元104用于采集各线路的电流；

所述时钟单元105用于提供时间信息；

所述电能计量单元106用于根据所述电压、电流和所述时间信息，得出各线路的电功率和电能；

所述温度采集单元107用于采集各线路的温度。

本实施例的电压采集单元和电流采集单元都包括六路，时钟单元为一路，电能计量单元为两路，温度采集单元包括三路，通过电压采集单元、电流采集单元、时钟单元和电能计量单元，可以实现多路电压、多路电流、多路电能的采集，便于对用户的实际用电情况进行实时监控，当用户用电超过预设值时时，便于过载报警，而通过温度采集单元可以多路温度的采集，便于对各线路的温度情况进行实时监控，当温度超过预设值时，便于过温报警。

优选地，所述电压采集单元103通过两个串联的54.9kΩ的电阻将所述220V交流电压信号分流成2mA的电流信号，所述2mA的电流信号通过一个2mA/2mA的电流型电压互感器输出2mA的隔离电流信号，所述2mA的隔离电流信号经过高精度低温度系数电阻进行取样，得到所述各线路的电压，所述各线路的电压通过所述电能计量单元106进行A/D转换(模数转换)，得到各线路的电压真实值。

通过电阻分流、电压互感器隔离和电阻取样得到的为各线路的电压模拟信号，再通过电能计量单元中的转换(模数转换)，得到各线路的电压真实值，从而完成各线路的电压采集，便于对用户的用电情况进行实时监控，同时通过电压互感器的隔离，可以实现对电压采集单元的保护作用。

优选地，所述电流采集单元104通过所述电流互感器200将各线路的交流电流信号转换成小电流信号，所述小电流信号通过高精度低温度系数电阻进行取样，得到所述各线路的电流，所述各线路的电流通过所述电能计量单元106进行A/D转换(模数转换)，得到所述各线路的电流真实值。

通过电流互感器的电磁感应原理，便于得到各线路的电流真实值，同时对电流采集单元进行保护。

优选地，所述电流互感器200为单匝穿心式电流互感器。采用单匝穿心式电流互感器便于将各线路的交流电流信号转换成小电流信号，便于进行电流取样。

优选地，所述温度采集单元107为单总线数字温度传感器。

本实施例采用DALLAS的单总线数字温度传感器DS18B20，温度测量范围宽，为-55℃～+125℃，可编程为9位～12位A/D转换精度，测温分辨率可达0.0625℃，其工作电压既可在远端引入，也可采用寄生电源方式产生，多个DS18B20可以并联到3根或2根线上，与CPU中央处理器只需一根线即可实现通信，并进行温度采集，占用CPU中央处理器的端口较少，接线简单，精度高，可节省大量的引线和逻辑电路，特别适用于远距离多点温度测控系统。

优选地，所述CPU中央处理器101包括运行平台，所述运行平台用于对所述计量采集模块采集的各线路的所述电路参数进行处理，当所述处理结果超过预设的安全值时,所述运行平台通过所述通信模块向所述保护控制模块115发送跳闸的控制指令,并通过所述通信模块向所述报警指示模块发送报警和灯光指示的控制指令；

所述CPU中央处理器101还包括外设接口，所述外设接口用于提供所述运行平台与外部设备或终端、所述计量采集模块、所述存储模块、所述保护控制模块115和所述报警指示模块之间的数据交互的通道。

通过设置的外设接口，便于与PCB印刷电路板上的各模块进行数据交互，而通过运行平台，为整个智能端子箱对检测到的电路参数的分析处理和发送控制指令提供操作系统和软件。

优选地，所述外设接口包括控制接口、通信接口和温度采集接口；其中，所述通信接口包括串行通信接口、无线通信接口、电力载波通信接口和CAN通信接口中的至少一种。

本实施例中的串行通信接口包括RS-232通信接口、RS-485通信接口、IIC通信接口和SPI通信接口，运行平台通过不同的外设接口为PCB印刷电路板上的各模块提供输入信号，并为不同的通信方式提供对应的通信信道，便于CPU中央处理器与各模块之间和外部设备之间进行数据交互。

优选地，所述通信模块包括串行通信单元、无线通信单元、电力载波通信单元112和CAN通信单元110中的至少一种，所述串行通信单元、所述无线通信单元111、所述电力载波通信单元112和所述CAN通信单元110均分别与所述CPU中央处理器101电连接，所述串行通信单元、所述电力载波通信单元112和所述CAN通信单元110还分别与所述外部设备电连接，所述无线通信单元111还与外部设备无线连接。

本实施例中，串行通信单元包括RS-232通信单元108、RS-485通信单元109、IIC通信单元和SPI通信单元，通过不同的通信单元，为CPU中央处理器提供不同的通信方式，实现CPU中央处理器与各模块之间、及外部设备之间的数据交互。本实施例中RS-232通信单元108还包括磁隔离芯片和RS-232收发芯片，RS-485通信单元109还包括磁隔离芯片和RS-485收发芯片。通过磁隔离芯片，可以实现对RS-232通信单元和RS-485通信单元的隔离保护，保证RS-232通信单元收发信号的高精度性。RS-232通信单元和RS-485通信单元可分别与单相或三相智能电表的RS-232接口和RS-485接口电连接，在满足单相或三相智能电表通讯规约的情况下，可获取单相或三相智能电表的数据信息。

本实施例中，无线通信单元111为蓝牙通信单元。通过蓝牙通信单元可以实现移动终端与智能端子箱的无线连接，可以通过移动终端查看用户的用电情况，包括电量、电流、电压等电路参数，还可以通过移动终端对智能端子箱设定通信参数、电路参数的安全值，其中，通信参数包括通信规约、通信地址和通信方式，便于对用户的用电情况进行实时监控，当超过设定的电路参数的安全值，可以及时给出报警信号和指示，降低了电气事故率，保障客户的用电安全。

本实施例中，还可以通过电力载波通信单元或CAN通信单元实现与CPU中央处理器之间的通信，电力载波通信单元将发送的数据调制成载波信号通过电容耦合到三相电力线上，并向远端电表传送，远端电表对接收到的载波信号进行解调后通过串口通信传送至CPU中央处理器解析。在满足远端电表通信规约的情况下，可获取远端电表的数据信息。

此外，由于新能源电动汽车是未来的发展趋势，因此充电桩、充电站将来会大量遍布各个场所，例如居民小区地上地下停车场，因此对充电桩、充电站的用电安全管控及规范也极其重要，将本实施例中的智能端子箱应用到充电桩、充电站上，通过CAN通信单元可以智能端子箱与充电桩、充电站进行数据交互，实现充电桩、充电站接入电网的同时，实现充电负荷的监测预警及用电秩序的规范管理。

本实施例中的串行通信单元、无线通信单元、电力载波通信单元和CAN通信单元用户可根据需要选用。

优选地，所述存储模块包括FLASH芯片、EPPROM芯片和铁电存储芯片113中的至少一种，所述存储模块还包括SD卡114，所述FLASH芯片、所述EPPROM芯片、所述铁电存储芯片113和所述SD卡114均分别与所述CPU中央处理器101电连接。

本实施例中，如图3所示，存储模块包括铁电存储芯片113和SD卡114。铁电存储芯片具有快速写入、高耐久性和低功耗，可以保证更好的采集和存储用户的电路参数，解决了突然断电数据丢失的问题，便于对用户的用电情况进行实时监控。由于铁电存储芯片内存并不足以存储大量的电路参数以及设定的电路参数安全值，SD卡通过SPI通信与CPU中央处理器进行数据交互，可以实现SD卡的读写和存储，SD卡可以存储大量的用户设定的通信参数、电路参数的安全值及报警事件。

优选地，所述保护控制模块115还包括三极管放大电路和继电器。当发生过温、过载时，保护控制模块接收到CPU中央处理器的控制指令的信号信息，控制指令的信号信息经过三极管放大电路放大后，得到放大后的驱动信号，驱动继电器的触点与外部设备的脱口线圈进行断开，从而实现分闸操作；而当各线路用电情况恢复正常时，则同样通过驱动信号驱动继电器的触点与外部设备的脱口线圈进行吸合，从而实现合闸操作，三极管放大电路和继电器均为现有技术，具体不再赘述。

优选地，还包括所述门禁状态检测模块116，所述门禁状态检测模块116与所述CPU中央处理器101电连接，所述门禁状态检测模块116用于检测所述箱盖1的启闭状态，如图3所示，所述门禁状态检测模块116包括门禁开关电路300和光耦隔离电路，如图1所示，所述箱体2内表面紧靠所述铅封螺丝25处设有门禁开关电路300，所述门禁开关电路300与所述PCB印刷电路板100电连接。

本实施例中，门禁开关电路300包括信号整理电路、滤波电路和信号降幅电路，当有人打开智能端子箱的箱盖，箱体内的门禁开关电路中接收到电压信号，电压信号经过信号整理电路、滤波电路和信号降幅电路进行电压信号整理、滤波、信号降幅处理，再经过光耦隔离电路进行隔离，CPU中央处理器接收到光耦隔离后的电压信号，控制报警指示模块进行报警，信号整理电路、滤波电路和信号降幅电路均为现有技术，具体不再赘述。

优选地，所述报警指示模块包括报警单元和指示单元，所述报警单元和所述指示单元均分别与所述CPU中央处理器101电连接，所述报警单元用于根据所述CPU中央处理器的控制指令发出报警信号，所述指示单元用于根据所述CPU中央处理器的控制指令发出灯光指示信号。

通过报警单元和指示单元的设置，便于接收到用户的用电情况发生异常的信息，便于根据异常作出相应的维护，有助于用电检查员对用户的用电情况进行分析和管理。

优选地，所述指示单元为LED灯。采用LED灯能更好地展示灯光指示信号。

优选地，所述指示单元包括报警指示灯117、运行指示灯118和计量指示灯119，所述报警指示灯117用于根据所述CPU中央处理的控制指令发出报警灯光指示信号，所述运行指示灯118用于指示所述智能端子箱的运行状态，所述计量指示灯119用于指示所述计量采集模块的运行状态，其中，所述报警指示灯117包括过载报警指示灯、过温报警指示灯和门禁异常指示灯。

通过过载报警指示灯、过温报警指示灯和门禁异常指示灯的设置，便于用电检查员根据报警指示灯的状态了解到是发生何种情况的异常，便于直接根据报警指示灯的指示做出相应的维护，提高工作效率。而运行指示灯能直观获取智能端子箱的运行状态，从而判断智能端子箱内部的工作模块是否正常工作，通过计量指示灯，可以直观获取用户是否在用电，从而判断计量采集模块是否在正常地采集各线路的电路参数。

优选地，如图3所示，还包括仿真调试模块120，所述仿真调试模块120与所述CPU中央处理器101电连接，所述仿真调试模块120用于功能调试和仿真。

通过仿真调试模块，可以在智能端子箱使用前进行功能调试和仿真，便于了解到智能端子箱内部的电子元件是否正常，整个智能端子箱能否正常工作，实现实时监测、过载、过温报警和跳闸控制，便于用电检查员对用户用电情况进行管理。

本实施例的智能端子箱的工作原理：

通过电压采集单元、电流采集单元和时钟单元采集各线路的电压模拟信号、电流模拟信号和时间信息，并将采集到的各线路的电压模拟信号、电流模拟信号发送到电能计量单元中进行A/D转换，获得各线路的电功率和电能，通过不同的通信信道获取各线路的电压、电流、电功率和电能，从而实现对各线路的电路参数的实时监测。通过预设电路参数安全值，当监测到的电路参数超过预设的电路参数安全值，CPU中央处理器发出控制指令，控制进线侧负荷开关或者断路器、接触器的脱口线圈脱扣跳闸，切断进线电源，防止灾害进一步扩大，并控制报警指示模块发出报警和相应的灯光指示；可以根据用户需求设置电流的安全值及过流时间的安全值，例如，电流的安全值设置为40A，过流时间的安全值为5000ms，即当用户负荷电流超过40A，且持续时间大于5s时，终端发出报警信号；电流采集路数可根据用户需求进行扩展，默认采集6路，最多扩展至12路。

而温度采集单元采集各线路的温度，当温度超过预设的安全值时，同样CPU中央处理器发出控制指令，控制保护控制模块进行跳闸操作，并控制报警指示模块发出报警和相应的灯光指示；当有人破坏箱体与箱盖固定连接的铅封螺丝而打开箱盖时，CPU中央处理器通过门禁状态监测模块获取到电压信号，从而发出控制指令，控制报警指示模块发出报警和相应的灯光指示。从而实现多路电压、多路电流、多路电能量、多路温度的采集，并实现过载、过温报警和跳闸控制。

实施例二、一种用电测控与稽查系统，包括至少一个本发明所述的智能端子箱、移动终端和服务器，所述智能端子箱通过所述通信模块与所述移动终端进行数据交互，所述智能端子箱通过所述通信模块与所述服务器进行数据交互；

所述移动终端用于通过所述无线通信子单元设定所述智能端子箱的通信参数和电路参数的安全值，及查看所述智能端子箱检测到的各线路的电路参数及报警事件；

所述服务器用于接收所述智能端子箱检测的各线路的电路参数，还用于根据所述各线路的电路参数获取所述智能端子箱所属台区的用电数据，并根据所述智能端子箱所属台区的用电数据与所述智能端子箱检测的各线路的电路参数进行对比，生成用户实际用电的分析报告。

通过本实施例的用电测控与稽查系统，可以实现在线监测、过载报警、过温报警、进线跳闸、数据和报警事件上送、三相负荷不平衡自动调节和用电稽查功能，从而提高对用户用电的管理和维护，有助于用电检查员对供电台区线损的分析与管理，符合电网智能化、数字化建设的方向，对由于过负荷或者过温导致火灾的情形进行预判，将安全隐患消灭于萌芽，避免用户的生命财产安全损失，其中报警事件包括发生过载报警、过温报警中的至少一种报警时的各电路参数、发生报警的时间、用电检查员的维修行为等数据记录；在投入极少资源的情况下对隐蔽的非法窃电行为进行自动排查，减小国家以及电力企业的经济损失，为用户营造一个公平的用电环境；以智能端子箱为纽带，降低了电气事故率，保障客户的用电安全，强化了与政府、物业、消防等机构的沟通、联络。

本实施例中的智能端子箱的未尽细节，参见实施例一的具体描述。其中，在线监测、过载报警、过温报警、进线跳闸的功能具体参见实施例一的描述，具体不再赘述。

优选地，所述通信参数包括所述智能端子箱的通信规约、通信地址和通信方式。通过设定所述智能端子箱的通信规约、通信地址和通信方式，便于智能端子箱能更好地与服务器进行准确的数据交互，同时还便于智能端子箱检测所对应的电表的电路参数，便于对用户用电进行分析和管理。

优选地，还包括多个集中器，至少一个所述智能端子箱通过所述通信模块与所述集中器电连接，所述服务器与所述集中器无线连接。

本实施例中的通信模块包括串行通信单元、电力载波通信单元和CAN通信单元，智能端子箱可以通过串行通信接口或电力载波通信接口或CAN通信接口，将检测到的电路参数以及报警事件上传给集中器，集中器再将检测到的电路参数以及报警事件上报给服务器，便于对用户用电进行分析和管理，如图4所示，图4为本发明中一种用电测控与稽查系统的数据和事件上送功能示意图。

优选地，所述服务器设置有数据导入分析软件。

智能端子箱安装在用户电表的进线侧，进行每个用户电表的电压、电流和电能的监测，并且每日零点冻结电能，移动终端通过无线通信方式将智能端子箱中每个用户电表的电压、电流和电能的实时数据导出，并生成固定格式的文件，而通过服务器可以导出每个台区的每个用户电表上冻结的日用电量，将智能端子箱中导出的每个用户电表的日用电量与服务器导出的每个台区的每个用户电表上冻结的日用电量分别导入数据导入分析软件，进行对比分析计算后生成用户实际用电的分析报告，若对比分析后的误差超过误差限值，则在分析报告中进行特别标注，如图5所示，图5为本发明中一种用电测控与稽查系统的用电稽查功能示意图。数据导入分析软件中的误差限值可以根据实际情况进行设置，通过生成的用户实际用电的的分析报告可以对每个用户的用电情况进行稽查，防止用户实际用电与电表计量的数据不符，防止非法窃电行为，提高电力企业的防窃电和管理效率。

优选地，如图6所示，为本发明一种用电测控与稽查系统的三相负荷不平衡自动调节功能示意图，还包括主控制器、多个集中器和多个电表，所述主控制器设置在台区变压器的出口，所述主控制器与多个所述智能端子箱电连接，所述智能端子箱与所述多个电表电连接，多个所述智能端子箱通过所述通信模块与所述集中器电连接；所述主控制器用于根据多个所述智能端子箱采集的三相负荷电流自动调节所述台区的负荷的平衡状态，所述集中器用于接收所述主控制器发送的控制指令。

本实施例的通信模块包括串行通信单元或所述电力载波通信子单元或CAN通信单元。通过设置在台区出口的主控制器，及与多个智能端子箱连接的集中器，当主控制器检测到台区变压器出口主回路三相负荷不平衡时，向台区所对应的多个集中器发送负荷自动调节指令，集中器根据对应的多个智能端子箱监测到的各用户负荷，通过算法控制各智能端子箱进行自动调节，实现三相负载的平衡分配，达到台区负荷的整体平衡，其中算法控制各智能端子箱进行自动调节、主控制器发送控制指令为现有技术，具体不再赘述。同时由于智能端子箱与所电连接的电表关系固定，通过识别智能端子箱的所述台区关系，便可获取电表的台区隶属关系，从而便于对电表进行排查，节省大量的时间和人力成本。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种智能端子箱，其特征在于，包括CPU中央处理器、电源模块、计量采集模块、通信模块、存储模块、保护控制模块和报警指示模块；所述CPU中央处理器分别与所述计量采集模块、所述通信模块、所述存储模块、所述保护控制模块和所述报警指示模块电连接，所述电源模块分别与所述CPU中央处理器和所述计量采集模块电连接；

所述计量采集模块用于采集各线路的电路参数；所述CPU中央处理器用于对所述各线路的电路参数进行处理，并根据处理结果分别向所述保护控制模块和所述报警指示模块发送控制指令，所述CPU中央处理器还用于通过所述通信模块分别与外部设备、所述计量采集模块、所述存储模块、所述保护控制模块和所述报警指示模块进行数据交互；

所述存储模块用于存储所述各线路的电路参数，还用于存储所述CPU中央处理器与所述计量采集模块、所述通信模块、所述存储模块、所述保护控制模块和所述报警指示模块之间以及所述CPU中央处理器与外部设备之间的交互数据；

所述保护控制模块用于根据所述CPU中央处理器的控制指令进行自动跳闸、合闸操作；

所述报警指示模块用于根据所述CPU中央处理器的控制指令进行报警和灯光指示。

2.根据权利要求1所述的一种智能端子箱，其特征在于，所述计量采集模块包括电压采集单元、电流采集单元、时钟单元、电能计量单元和温度采集单元；所述电压采集单元、所述电流采集单元、所述时钟单元、所述电能计量单元和所述温度采集单元均分别与所述CPU中央处理器电连接，所述电压采集单元和所述电流采集单元均分别所述电源模块电连接，所述电压采集单元、所述电流采集单元和所述时钟单元均分别与所述电能计量单元电连接；

所述电压采集单元用于采集各线路的电压；

所述电流采集单元用于采集各线路的电流；

所述时钟单元用于采集时间信息；

所述电能计量单元用于根据所述电压、所述电流和所述时间信息计算各线路的电功率和电能；

所述温度采集单元用于采集各线路的温度。

3.根据权利要求1所述的一种智能端子箱，其特征在于，所述CPU中央处理器包括运行平台，所述运行平台用于对所述计量采集模块采集的各线路的所述电路参数进行处理，当所述电路参数的处理结果超过预设的安全值时,所述运行平台通过所述通信模块向所述保护控制模块发送跳闸的控制指令,并通过所述通信模块向所述报警指示模块发送报警和灯光指示的控制指令；

所述CPU中央处理器还包括外设接口,所述外设接口用于提供所述运行平台分别与外部设备、所述计量采集模块、所述存储模块、所述保护控制模块和所述报警指示模块之间的数据交互的通道。

4.根据权利要求3所述的一种智能端子箱，其特征在于，所述外设接口包括控制接口、通信接口和温度采集接口；其中，所述通信接口包括串行通信接口、无线通信接口、电力载波通信接口和CAN通信接口中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的一种智能端子箱，其特征在于，所述通信模块包括串行通信单元、无线通信单元、电力载波通信单元和CAN通信单元中的至少一种，所述串行通信单元、所述无线通信单元、所述电力载波通信单元和所述CAN通信单元均分别与所述CPU中央处理器电连接，所述串行通信单元、所述电力载波通信单元和所述CAN通信单元还分别与所述外部设备电连接，所述无线通信单元还与外部设备无线连接。

6.根据权利要求1所述的一种智能端子箱，其特征在于，所述存储模块包括FLASH芯片、EPPROM芯片和铁电存储芯片中的至少一种，所述存储模块还包括SD卡，所述FLASH芯片、所述EPPROM芯片、所述铁电存储芯片和所述SD卡均分别与所述CPU中央处理器电连接。

7.根据权利要求1所述的一种智能端子箱，其特征在于，还包括门禁状态检测模块，所述门禁状态检测模块与所述CPU中央处理器电连接，所述门禁状态检测模块用于检测门禁开关的启闭状态。

8.根据权利要求1-7任一项所述的一种智能端子箱，其特征在于，所述报警指示模块包括报警单元和指示单元，所述报警单元和所述指示单元均分别与所述CPU中央处理器电连接，所述报警单元用于根据所述CPU中央处理器的控制指令发出报警信号，所述指示单元用于根据所述CPU中央处理器的控制指令发出灯光指示信号。

9.一种用电测控与稽查系统，其特征在于，包括至少一个如权利要求1-8任一项所述的智能端子箱、移动终端和服务器，所述智能端子箱通过所述通信模块与所述移动终端进行数据交互，所述智能端子箱通过所述通信模块与所述服务器进行数据交互；

所述移动终端用于通过所述通信模块设定所述智能端子箱的通信参数和电路参数的安全值，及查看所述智能端子箱检测到的各线路的电路参数及报警事件；

所述服务器用于接收所述智能端子箱检测的各线路的电路参数，还用于根据所述各线路的电路参数获取所述智能端子箱所属台区的用电数据，并根据所述智能端子箱所属台区的用电数据与所述智能端子箱检测的各线路的电路参数进行对比，生成用户实际用电的分析报告。

10.根据权利要求9所述的一种用电测控与稽查系统，其特征在于，所述通信参数包括通信规约、通信地址和通信方式。