CN1249434A - 单相电子式智能网络电度表系统 - Google Patents

Abstract

一种单相电子式智能网络电度表系统是由上位机控制管理中心,数据采集中心和单相电子式智能网络电度表组成。数据采集中心中的低压转换器由CPU控制模块、载波模块、接口模块、电源模块和三相供电模块组成。本发明的优点是保证了用电量的实时性、可以更改用户表中的电价、随时监控用户表运行状态,提高了系统数据的安全性、通讯距离、可扩充性和系统的抄表效率。它属于电能计量领域。

Description

单相电子式智能网络电度表系统

单相电子式智能网络电度表系统是用IC卡做为预付费的载体，采用低压电力载波的方式来进行抄表。属于电能计量领域。

当今市场上主要的单相多功能表有两种类型。一种是IC卡预付费电能表；另一种是电力载波电能表。IC卡预付费电能表能控制用户用电，使电业部门收取电费由被动变为主动，增强了电业管理的力度。但是它的缺点是不便电费涨价管理；用电量管理不够实时；不利于线损统计；没有复费率功能；数据的安全性不高。电力载波电能表用电量管理比较实时，也比较有利于线损统计。但是它的缺点是不便于电费涨价；没有真正意义上的复费率；低压载波通讯不够稳定；不能实现预付费。

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，发明一种单相电子式智能网络电度表系统。它是用IC卡做为预付费的载体，采用低压电力载波的方式来进行抄表，用载波信道更改用户表中的电价，同时系统随时监控用户表运行状态。

本发明的目的是这样实现的。单相电子式智能网络电度表系统是由上位机控制管理中心，数据采集中心和单相电子式智能网络电度表组成。上位机控制管理中心是直接与用户进行交流的界面，其硬件组成包括一台计算机和一个调制解调器。数据采集中心由一台486工控机和一个低压转换器及一个调制解调器组成。工控机和低压转换器通过一个RS232串口相连。低压转换器是用于连接上位机控制管理中心与单相电子式智能网络电度表的纽带，起着承上启下的作用。低压转换器主要功能是接收控制管理中心下发的指令，并转发给各个电能表，以及接收电能表上传的数据并转发给上位机控制管理中心。单相电子式智能网络电度表是本发明人发明的新产品，已申报专利。

低压转换器(图2)由CPU控制模块1，载波模块2，接口模块3，电源模块4，三相供电模块5五个功能模块组成。CPU模块是整个电路的核心部分，它由一个自带内部看门狗电路的8位高可靠微处理器以及一些外围电路组成。其主要功能是控制电路板上各功能模块协调工作，并实现转换器的整体功能。载波模块的主要功能是从低压配电线路上接收特定频率的模拟信号，经信号放大和解调成数字信号后传送给CPU，并把CPU发出的数字信号调制成特定频率的模拟信号，并经放大处理后发送到低压配电线路上。接口模块的主要功能是负责电平转换，由于系统内部用的是TTL电平，而与计算机通讯时用的是RS232接口，故需要接口模块进行TTL电平到RS232电平或RS232电平到TTL电平的相互转换，并实现信号传输的电器隔离作用。电源模块为整个低压转换器安全稳定的工作提供可靠的保证。三相供电模块保证系统在三相线路中某一相或两相断电的情况下仍能正常工作。

本发明的优点在于本系统采用低压电力载波方式来进行抄表，这样保证了用电量的实时性；同时可以用载波信道更改用户表中的电价，有利于电价涨价问题；另外系统中采用低压转换器的接口，能及时抄收变台下多功能总表，这样可以解决线损统计问题。同时系统随时监控用户表运行状态，这样解决了窃电问题。本系统中以IC卡作为预付费的载体，动态形成密码，大大提高了系统数据的安全性。总之，本系统确保通讯的可靠性，提高了系统的通讯距离、系统的可扩充性和系统的抄表效率。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。

图1是单相电子式智能网络电度表系统组成示意图。

图2是低压转换器的方框图。其中1是CPU模块，2是载波模块，3是接口模块，4是电源模块，5是三相供电模块。

图3是低压转换器的CPU控制模块电路图。

图4是低压转换器的载波模块电路图。

图5是低压转换器的接口模块电路图。

图6是低压转换器的电源模块电路图。

图7是低压转换器的三相供电模块电路图。

低压转换器各模块与CPU之间的连接关系是这样的(图3)：CPU模块1是低压转换器的核心控制部分。载波模块2的输出接CPU的管脚11，12，13，14和24，接口模块3接CPU的13，14，24，25。电源模块4分别供给接口模块3和CPU模块1正5V电源，供给载波模块2的信号放大部分正负18V电源。其中CPU模块还分别控制着4052的开关方向，和1413的输出选择。

CPU模块(图3)中的微处理器选用的是美国国家半导体公司的COP8系列微处理器，这种芯片功能全，性能高，并带有SPL总线及内部看门狗。4052为一个二/四通道模拟开关。它的作用是选择CPU的URT口线的连接位置。(是与载波信道相连还是与上行工控机信道相连)。其中第9，10，3，13脚分别与CPU的第22，21，14，13脚相连，MC1413为一个驱动芯片，其作用是驱动三个继电器的投切操作，其中第1，2，3脚分别与CPU的第15，16，17脚相连。

载波模块(图4)中的核心部分是ST公司的7536芯片(A3)。ST7536是半双工同步FSK-MODEM，用于电力线和微处理器的接口。它有4个不同的频道和2个不同的数据速率(600波特率和1200波特率，我们用的是1200波特率)，这部分电路还包括一个发送放大电路和一个接收放大电路，都用NE5532来实现(A5和A4)，在发送放大电路部分，为了保证信号发出功率，又有两个推挽式功率放大管TIP31和TIP32来实现功率放大(N17，N18)。在功放与电力线的接口处用三个继电器来进行信号输出通路选择，(因为系统中规定为三相轮流抄收，此功能保证了系统在同一时刻只与A，B，C三相线中的一相相连)同时又用三个发光二极管(F5，F6，F7)来显示当前选中的通路，每个继电器后面又有一个耦合变压器BY1，BY2，BY3来实现信号的耦合。耦合变压器的次线圈分为两组，其中用于发送信号的次线圈与原线圈的匝数比为1∶1，用于接收信号的次线圈与原线圈的匝数比为4∶1，以保证在接收时，对信号有较高的灵敏度。在该模块中由N13，N14，N15，N16，N20和R50，R51，R52，R53，R54组成一个开关电路。以保证只有在CPU发送数据时，该功放部分的电源才打开，发送时间少于3秒，发送完毕。开关断开以切断电源。以此减少系统本身的功耗。

接口模块(图5)的主要功能是负责电平转换，以及实现信号的电气隔离。其核心部分是四个光电耦合器(O1，O2，O3，O4)，其对外接口为计算机，为了方便连接，系统采用两个接插件，25针(DB25)和9针(DB9)。转换器与计算机通讯的数据线有四根(TXD，RXD，RESET和INTR)。其中输入信号分别经过一个三极管(N2，N3，N4，N5)进行信号放大后输入到光耦(O2，O1，O3，O4)的第二脚。光耦的第五脚为输出信号。图中R40，R41，R42，R43，R2，R4，R23，R35，F1，F2，F3，F4，N6，N7，N8，N9组成四个二极管发光电路，分别对应四个信号线的状态。

电源模块(图6)主要输出四组电源(+5V，-5V，+12V，-12V)。图中FIL为一个电源滤波器，以防止电网上的噪声进入系统中。

低压转换器三相供电装置(图7)能够实现系统在三相线路中某一相或两相断电的情况下仍能正常工作的功能。如图所示，三相电源A，B，C。如A相加电，无论B相，C相是否加电，A相通过F1(FUSE1)，RES2，给HH53P1的线圈加电，其常闭触点断开，常开触点闭合，A相电通过HH53P1的4-7输出220V。同时切断C相HH53P1的1-7通路及B相的HH53P1的8-2通路。此时，无论有无B相和C相，均由A相供电输出。如果无A相，有B相，无论有无C相，B相通过F2(FUSE1)，HH53P1的8-2通路，RES2给HH53P2线圈供电。此时HH53P2的常闭触点断开，常开触点闭合，B相通过HH53P2的4-7通路，HH53P1的1-7通路供电220V。同时切断C相的HH53P2的1-7通路。如果无A相和B相，仅有C相，则C相通过F3(FUSE1)，HH53P2的1-7通路，HH53P1的1-7通路供220V输出。

Claims (3)

1.一种单相电子式智能网络电度表系统，其特征在于它是由上位机控制管理中心，数据采集中心和单相电子式智能网络电度表组成；它的数据采集中心有一低压转换器。

2.根据权利要求1所述的单相电子式智能网络电度表系统，其特征在于数据采集中心的低压转换器由CPU控制模块、载波模块、接口模块、电源模块和三相供电模块组成；载波模块的输出接CPU的管脚11，12，13，14和24；接口模块接CPU的13，14，24，25；4052模拟开关中的第9，10，3，13脚分别与CPU的第22，21，14，13脚相连；驱动芯片MC1413中的第1，2，3脚分别与CPU的第15，16，17脚相连。

3.根据权利要求2所述的单相电子式智能网络电度表系统，其特征在于数据采集中心中的低压转换器的三相供电模块由两个继电器HH53P1和HH53P2组成，它保证系统在三相线路中某一相或两相断电的情况下仍能正常工作。

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