CN110514886B - 一种电能表掉电信息集中上报装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电网运维技术领域，具体涉及一种电能表掉电信息集中上报装置，包括若干个火线连接头、若干个零线连接头、若干个定时器、若干个电子开关、收集线、MCU、存储器和通信模块，火线连接头以及零线连接头分别与用户电能表的火线接入端和零线接入端连接，火线连接头内安装有PCB板，PCB板上有掉电检测电路，若干个掉电检测电路输出端均通过电子开关与收集线连接，定时器触发端与掉电检测电路输出端连接，定时器上电复位后输出周期方波，若干个定时器输出不同周期的方波，定时器输出端与电子开关控制端连接，收集线、存储器以及通信模块均与MCU连接，通信模块与电网运维中心通信连接。

Description

一种电能表掉电信息集中上报装置

技术领域

本发明涉及电网运维技术领域，具体涉及一种电能表掉电信息集中上报装置。

背景技术

电网发生故障停电后，尤其是配电网发生故障导致停电时，由于配电网的线路分支多、设备多，而且分布零散。导致事故源的排查十分困难，严重影响了事故的修复和供电恢复。在部分配电区域，甚至发生故障停电的区域，都需要依靠保修电话和人工排查来确定，给故障修复工作带来极大的困难。在部分配电区域采用智能电表后，出现了使用智能电表自动掉电上报的技术方案。该方案能够收集区域电网内，全部发生故障掉电的电能表的信息，包括位置和所在区域。能够快速的和精准的确定故障范围。同时能够确定故障节点，为人工排查提供了参考，能够加快故障排查的进度。但其仍然存在以下问题：一、需要为智能电表加装通信模块，带来成本增加和改造施工工作量；二、停电范围内的智能电能表，因储能单元供电时长有限，因而会在较短的时间内，集中上报停电信息，导致短时间内通信信道的拥挤，通信效果难以保证。

如中国专利CN207677511U，公开日2018年7月31日，一种掉电事件上报装置及系统，其装置包括掉电检测单元、储能单元以及通信单元。其中，掉电检测单元与通信单元及输电线路连接，用于在检测到输电线路掉电时，生成掉电事件信号；储能单元与通信单元连接，用于为通信单元提供电能；通信单元用于将掉电事件信号发送至系统主站。其提供的方案可以独立于电能表，作为单独的模块或装置对掉电事件进行检测并上报，无需对电能表进行改进，有助于降低系统实施的成本。其方案虽然不涉及对电能表的改进，但需要加装其公开的装置，导致每块电能表均由改造的工作量。同时其不能解决停电后的短时间内，通信信号拥挤的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：目前电能表掉电上报系统需要对每个用户电能表改造而成本高昂且上报信道容易拥挤的技术问题。提出了一种改造快捷成本更低的通信总量更少的用户电能表掉电上报系统。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案为：一种电能表掉电信息集中上报装置，包括若干个火线连接头、若干个零线连接头、若干个定时器、若干个电子开关、收集线、MCU、存储器和通信模块，入户火线与火线连接头连接，入户零线与零线连接头连接，火线连接头以及零线连接头分别与用户电能表的火线接入端和零线接入端连接，火线连接头内安装有PCB板，所述PCB板上有掉电检测电路，火线连接头以及零线连接头均与掉电检测电路输入端连接，若干个掉电检测电路输出端均通过电子开关与收集线连接，定时器触发端与掉电检测电路输出端连接，定时器上电复位后输出周期方波，若干个定时器输出不同周期的方波，定时器输出端与电子开关控制端连接，收集线、存储器以及通信模块均与MCU连接，通信模块与电网运维中心通信连接。将火线连接头和零线连接头安装好后，使用收集线将火线连接头串联起来，与MCU连接即可完成电能表的改造。过程中不需要拆开电能表。掉电检测电路检测到电能表掉电时，输出掉电信号到收集线，收集线与MCU连接，同时使定时器上电复位，输出周期方波，MCU通过掉电信号的频率，就能够判断哪只电能表掉电，而后通过通信模块发出掉电上报。由一个收集线连接的电能表发生掉电情况时，只需通信模块发出一次上报通信信号即可，大幅减少了上报通信的总量，避免了通信信道的拥挤。火线连接头和零线连接头，使得对用户电能表的改造便捷。

作为优选，所述掉电检测电路包括变压器T1、整流桥B1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电容C1、电容C2、二极管D1、二极管D2、MOS管M1、MOS管M2、MOS管M3、三端稳压器U1和接地导线，变压器T1初级线圈与入户火线连接，变压器T1初级线圈与入户零线通过接地导线连接，变压器T1次级线圈与整流桥B1输入端连接，整流桥B1输出端正极与电阻R1第一端、二极管D1阳极、二极管D2阳极以及MOS管M1栅极连接，二极管D1阴极与电阻R2第一端、电容C1第一端以及MOS管M3源极连接，电阻R2第二端与MOS管M1漏极以及MOS管M2栅极连接，电阻R1第二端、电容C1第二端以及MOS管M1源极与整流桥B1输出端负极连接，二极管D2阴极与电阻R3第一端、电容C2第一端以及MOS管M3栅极连接，电阻R3第二端与MOS管M2漏极连接，电容C2第二端与MOS管M2源极连接，MOS管M3漏极与三端稳压器U1输入端以及电阻R10第一端连接，三端稳压器U1接地端以及电阻R10第二端均与接地导线连接，三端稳压器U1输出端作为掉电检测电路的输出端，三端稳压器U1输出端为定时器U2供电，三端稳压器U1输出端与电子开关Ka第一端连接，电子开关Ka第二端与收集线连接。

变压器T1将220V交流电变压为较低电压的交流电，如12V或24V交流电，优选为与通信模块供电电压相当的交流电压，经过整流桥B1后低压交流电转变为低压半波交流电，低压半波交流电通过二极管D1为电容C1充电，通过二极管D2为电容C2充电，电阻R1、R2阻值均较大，控制电阻R1耗费功率较小，电容C1基本维持在12V或24V，当低压半波交流电位于低电位时，MOS管M1短暂截止。MOS管M1导通时，MOS管M2栅极为低电压，MOS管M2截止，当MOS管M1短暂截止时，MOS管M2短暂导通，电容C2通过电阻R3短暂放电，电容C2两端电压基本维持12V或24V。当入户火线停电时，MOS管M1的栅极保持低电压，MOS管M1截止，电阻R2第二端电压基本等于电容C1两端电压，MOS管M2栅极为高电平而导通，电容C2通过电阻R3持续放电，当电容C2电量基本消耗完成时，MOS管M3导通，电容C1给三端稳压器U1，三端稳压器U1输出端输出高电平，三端稳压器U1输出端给定时器U2供电，定时器U2上电复位后向电子开关Ka的控制端输出周期方波，使电子开关Ka周期性导通，三端稳压器U1输出端的高电平通过电子开关Ka，周期性的经过导电触点和导体环，将高电平信号输入到收集线，MCU通过收集线，就可以收集到用户电能表的不同周期的方波的停电信号，通过电子滤波，能够确定哪几个电能表发生了掉电，将包含掉电电能表信息的报文，通过一次上报通信，就可以完成多个电能表的掉电上报。

作为优选，所述火线连接头包括分线器、PCB板腔和卡座，分线器和卡座均与PCB板腔连接，所述零线连接头包括第二分线器，分线器为一分二分线器，入户火线与分线器输入端连接，分线器第一输出端与用户电能表火线输入端连接，入户零线与第二分线器输入端连接，第二分线器第一输出端与用户电能表零线输入端连接，PCB板安装在PCB板腔内，分线器以及第二分线器的第二输出端均与掉电检测电路的输入端连接，掉电检测电路位于PCB板上，收集线包括连接导线和若干个卡头，卡头上均镶嵌有导体环，导体环与收集线连接，卡座包括用于与卡头卡接的卡接部和用于与导体环连接的导电触点，电子开关Ka第二端与导电触点连接。卡头和卡座的配合，使收集线的安装便捷，且不用接线，避免了接线施工不良好，导致的接触不良。

作为优选，所述变压器T1为压电陶瓷变压器。压电陶瓷变压器具有噪音小，体积小，发热小的特点，适合集成到火线连接头内。

作为优选，所述卡头上设有用于将卡头从卡座内取出的柄。方便在现场维修时，将卡头取出，不会损坏卡头，方便再次使用。

作为优选，所述导电触点包括导电橡胶和若干个金属块，所述若干个金属块均镶嵌在导电橡胶上，当卡头卡入卡座时，导电橡胶使金属块与导体环贴合。避免导电触点和导体环接触不良。

作为优选，所述金属块有磁性，所述导体环为磁的导体。金属块吸引导体环，使得二者能够更紧密的贴合。

本发明的实质性效果是：在火线连接头内集成的掉电检测电路，判断每个电能表的掉电情况，通过收集线将若干个用户电能表与一个通信模块连接，当发生掉电时，共用一个通信模块上报，可以减少通信模块的数量，在大范围停电时，有效减少通信次数，避免通信信道拥挤。

附图说明

图1为实施例一掉电上报系统结构示意图。

图2为实施例一火线连接头安装位置示意图。

图3为实施例一卡头卡座连接示意图。

图4为实施例一卡头卡座爆炸图。

图5为实施例一卡座结构示意图。

图6为实施例一掉电检测电路原理图。

图7为实施例二卡座结构示意图。

其中：1、电能表，2、火线连接头，3、零线连接头，4、收集线，5、通信模块，6、卡头，7、卡座，8、PCB板腔，9、分线器，10、入户火线，11、接地导线，12、导体环，13、导电触点，14、电流表，15、MCU，16、导电橡胶，17、金属块。

具体实施方式

下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步具体说明。

实施例一：

一种电能表掉电信息集中上报装置，如图1所示，本实施例通过收集线4，将若干个用户电能表1与一个通信模块5连接，通信模块5具有单独的供电电池。通信模块5的位置同时设置有MCU15和存储器。通信模块5与电网运维中心通信连接。MCU15用于根据从收集线4检测到的掉电信息，生成对应的报文，这些预设的报文存储在存储器内。

如图2所示，为改造电能表1方便，本实施例采用了火线连接头2和零线连接头3，火线连接头2底部设有分线器9，分线器9与入户火线10连接，分线器9具有与用户电能表1连接的连接部。火线连接头2上部设置有PCB板腔8，PCB板腔8内的PCB板上有掉电检测电路，火线连接头2与掉电检测电路第一输入端连接。零线连接头3底部与入户零线连接，零线连接头3上部与用户电能表1的零线输入接口连接，零线连接头3通过接地导线11与火线连接头2内的掉电检测电路第二输入端连接。

如图3所示，火线连接头2的顶部有卡座7，卡座7方便了收集线4的连接。收集线4上串联有若干个卡头6，卡头6与卡座7连接，形成机械固定。同时卡头6中部安装有导体环12，如图5所示，卡座7相应位置安装有导电触点13，导电触点13与掉电检测电路的输出端连接，当卡头6卡入卡座7时，掉电检测电路的输出端可以将掉电信号通过导体环12传入收集线4。

如图4所示，卡座7为具有弧度稍大于180度的空心圆柱体，卡头6呈圆柱体形状，卡头6两端设置有方便将卡头6从卡座7取出的柄，连接导线亦从卡头6的两端穿出，柄为空心结构，柄同时起到了保护连接导线接头的作用。

如图6所示，掉电检测电路包括变压器T1、整流桥B1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R10、电容C1、电容C2、二极管D1、二极管D2、MOS管M1、MOS管M2、MOS管M3、三端稳压器U1和接地导线11，变压器T1初级线圈与入户火线10连接，变压器T1初级线圈与入户零线通过接地导线11连接，变压器T1次级线圈与整流桥B1输入端连接，整流桥B1输出端正极与电阻R1第一端、二极管D1阳极、二极管D2阳极以及MOS管M1栅极连接，二极管D1阴极与电阻R2第一端、电容C1第一端以及MOS管M3源极连接，电阻R2第二端与MOS管M1漏极以及MOS管M2栅极连接，电阻R1第二端、电容C1第二端以及MOS管M1源极与整流桥B1输出端负极连接，二极管D2阴极与电阻R3第一端、电容C2第一端以及MOS管M3栅极连接，电阻R3第二端与MOS管M2漏极连接，电容C2第二端与MOS管M2源极连接，MOS管M3漏极与三端稳压器U1输入端以及电阻R10第一端连接，三端稳压器U1接地端以及电阻R10第二端均与接地导线11连接，三端稳压器U1输出端作为掉电检测电路的输出端，三端稳压器U1输出端为定时器U2供电，三端稳压器U1输出端与电子开关Ka第一端连接，电子开关Ka第二端与收集线连接，MOS管M10即为电子开关Ka，MOS管M10的漏极为电子开关Ka第一端，MOS管M10源极为电子开关Ka第二端，MOS管M10栅极为电子开关Ka控制端。MOS管M1、MOS管M3、MOS管M5、MOS管M6、MOS管M7、MOS管M8、MOS管M9以及MOS管M10均为N沟道增强型MOS管，MOS管M2为P沟道增强型MOS管。

当用户表掉电时，对应的掉电检测电路输出端会输出高电平，高电平使定时器U2上电复位，并输出周期性方波到MOS管M10的栅极，使MOS管M10的漏极和源极周期性的导通，使三端稳压器U1输出端的高电平周期性的通过导电触点13和导体环12输出高电平到收集线4。在收集线4内形成与对应电能表匹配的周期性方波。通过检测方波的周期，就可以判断具体发生掉电的电流表14。

实施例二：

一种电能表掉电信息集中上报装置，本实施例对卡座进行了进一步的改进，如图7所示，本实施例中，导电触点包括导电橡胶16和若干个金属块17，若干个金属块17均镶嵌在导电橡胶16上，当卡头卡入卡座时，导电橡胶16使金属块17与导体环贴合。金属块17有磁性，导体环为磁的导体。其余结构同实施例一。

以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (7)

1.一种电能表掉电信息集中上报装置，其特征在于，

包括若干个火线连接头、若干个零线连接头、若干个定时器、若干个电子开关、收集线、MCU、存储器和通信模块，入户火线与火线连接头连接，入户零线与零线连接头连接，火线连接头以及零线连接头分别与用户电能表的火线接入端和零线接入端连接，火线连接头内安装有PCB板，所述PCB板上有掉电检测电路，火线连接头以及零线连接头均与掉电检测电路输入端连接，若干个掉电检测电路输出端均通过电子开关与收集线连接，定时器触发端与掉电检测电路输出端连接，定时器上电复位后输出周期方波，若干个定时器输出不同周期的方波，定时器输出端与电子开关控制端连接，收集线、存储器以及通信模块均与MCU连接，通信模块与电网运维中心通信连接。

2.根据权利要求1所述的一种电能表掉电信息集中上报装置，其特征在于，

所述掉电检测电路包括变压器T1、整流桥B1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R10、电容C1、电容C2、二极管D1、二极管D2、MOS管M1、MOS管M2、MOS管M3、三端稳压器U1和接地导线，变压器T1初级线圈与入户火线连接，变压器T1初级线圈与入户零线通过接地导线连接，变压器T1次级线圈与整流桥B1输入端连接，整流桥B1输出端正极与电阻R1第一端、二极管D1阳极、二极管D2阳极以及MOS管M1栅极连接，二极管D1阴极与电阻R2第一端、电容C1第一端以及MOS管M3源极连接，电阻R2第二端与MOS管M1漏极以及MOS管M2栅极连接，电阻R1第二端、电容C1第二端以及MOS管M1源极与整流桥B1输出端负极连接，二极管D2阴极与电阻R3第一端、电容C2第一端以及MOS管M3栅极连接，电阻R3第二端与MOS管M2漏极连接，电容C2第二端与MOS管M2源极连接，MOS管M3漏极与三端稳压器U1输入端以及电阻R10第一端连接，三端稳压器U1接地端以及电阻R10第二端均与接地导线连接，三端稳压器U1输出端作为掉电检测电路的输出端，三端稳压器U1输出端为定时器U2供电，三端稳压器U1输出端与电子开关Ka第一端连接，电子开关Ka第二端与收集线连接。

3.根据权利要求1或2所述的一种电能表掉电信息集中上报装置，其特征在于，

所述火线连接头包括分线器、PCB板腔和卡座，分线器和卡座均与PCB板腔连接，所述零线连接头包括第二分线器，分线器为一分二分线器，入户火线与分线器输入端连接，分线器第一输出端与用户电能表火线输入端连接，入户零线与第二分线器输入端连接，第二分线器第一输出端与用户电能表零线输入端连接，PCB板安装在PCB板腔内，分线器以及第二分线器的第二输出端均与掉电检测电路的输入端连接，掉电检测电路位于PCB板上，收集线包括连接导线和若干个卡头，卡头上均镶嵌有导体环，导体环与收集线连接，卡座包括用于与卡头卡接的卡接部和用于与导体环连接的导电触点，电子开关Ka第二端与导电触点连接。

4.根据权利要求2所述的一种电能表掉电信息集中上报装置，其特征在于，

所述变压器T1为压电陶瓷变压器。

5.根据权利要求3所述的一种电能表掉电信息集中上报装置，其特征在于，

所述卡头上设有用于将卡头从卡座内取出的柄。

6.根据权利要求3所述的一种电能表掉电信息集中上报装置，其特征在于，

所述导电触点包括导电橡胶和若干个金属块，所述若干个金属块均镶嵌在导电橡胶上，当卡头卡入卡座时，导电橡胶使金属块与导体环贴合。

7.根据权利要求6所述的一种电能表掉电信息集中上报装置，其特征在于，

所述金属块有磁性，所述导体环为磁的导体。

Images