CN203338469U - 单相费控智能电表系统 - Google Patents

Abstract

一种单相费控智能电表系统，包括电能计量模块、微控制模块、恶性负载识别模块、双回路控制模块及RS485通信模块；通过恶性负载识别模块检测负载的功率以及功率因素等参数来判定，若满足恶性负载条件，则由微控制模块控制切断用户负载功率异常回路的输入电源。由于采用了双回路控制模块，因此，在一回路出现负载功率异常被切断输入电源时，若另一回路的负载功率正常，则另一回路仍继续工作，即切断异常回路输入电源时，对正常工作的回路不会产生影响，从而实现两个回路的智能控制。

Description

单相费控智能电表系统

技术领域

本实用新型涉及单相电表，特别是涉及一种简单的单相费控智能电表系统。

背景技术

随着我国经济的飞速发展，各行各业对电的需求越来越大，不同时间用电量不均衡的现象也日益严重。为缓解我国日趋尖锐的电力供需矛盾，调节负荷曲线，改善用电量不均衡的现象，全面实行峰、平、谷分时电价制度，“削峰填谷”，提高全国的用电效率，合理利用电力资源。目前已开始逐步推出了多费率电能表，对用户的用电量分时计费。目前在我国大部分地区，广泛使用是传统的感应式电能表，只具备当以的电能计量功能，在抄表方式上，普遍采用的也是传统的人工手工抄表，最后用户根据抄表人员抄的数据进行电能的付费这就是居民用电费用的收取，多少年一直沿用的是传统作业模式，不但工作量大，劳动强度高，而且功率低下，出错率也高，同时传统的电能表在结构设计方面的缺陷，也决定其不具备相关的防窃电功能，使得窃电现象比较严重，也给供电管理部门带来了一系列监管上的难题。最主要的是传统的电能表在用户的供电电路出现短路等异常时，会直接切断用户的供电电源。

实用新型内容

基于此，有必要提供一种能够切断出现短路异常的供电回路而不影响正常工作回路供电输入的单相费控智能电表系统。

一种单相费控智能电表系统，包括电能计量模块、微控制模块、恶性负载识别模块、双回路控制模块及RS485通信模块；

所述电能计量模块包括电流采样模块、电压采样模块及电能计量芯片；

所述微控制模块分别与所述电能计量模块、所述恶性负载识别模块及所述RS485通信模块连接；所述电流采样模块及所述电压采样模块与所述电能计量芯片连接，所述微控制模块与所述电能计量芯片连接；

所述电流采样模块及所述电压采样模块采集用户供电端的电流信号及电压信号；所述电能计量芯片接收所述电流信号及所述电压信号，并转换为脉冲序列；所述微控制模块接收所述脉冲序列并转换为电能数据；所述RS485通信模块用于传输上位机与所述微控制模块的交互数据；所述微控制模块还用于控制所述电流采样模块及所述电压采样模块开启或停止对用户供电端的电流信号与电压信号采集；所述恶性负载识别模块用于检测负载的功率以及功率因素是否超过设定值，若超过设定值，所述微控制模块则控制切断用户负载功率异常回路的输入电源；若不超过设定值，则所述电流采样模块及所述电压采样模块正常工作；

所述双回路控制模块与所述微控制模块连接，所述双回路控制模块用于对所述电能计量模块及所述微控制模块进行双回路独立控制。

在其中一个实施例中，所述电能计量模块包括分流倍增电路，所述分流倍增电路用于生成表示用电量的脉冲数量。

在其中一个实施例中，还包括与所述微控制模块连接的LED显示模块，所述LED显示模块用于显示所述电能数据。

在其中一个实施例中，还包括与所述微控制模块连接的拉闸控制模块，所述拉闸控制模块用于在所述阻性负载的功率超过设定阈值时，切断用户的阻性负载功率异常回路的输入电源。

在其中一个实施例中，还包括与所述微控制模块连接的脉冲输出模块，所述脉冲输出模块用于将所述微控制模块的控制指令以脉冲形式输出给上位机。

在其中一个实施例中，还包括与所述微控制模块连接的载波电路，所述载波电路用于承载所述微控制模块与所述上位机的交互数据。

在其中一个实施例中，还包括与所述微控制模块连接的报警模块，所述报警模块用于在所述阻性负载的功率超过设定阈值时，发出报警信号。

上述单相费控智能电表系统通过恶性负载识别模块检测负载的功率以及功率因素是否超出设定阈值，若超过设定阈值，即满足恶性负载条件，则由微控制模块控制切断用户负载功率异常回路的输入电源。由于采用了双回路控制模块，因此，在一回路出现负载功率异常被切断输入电源时，若另一回路的负载功率正常，则另一回路仍继续工作，即切断异常回路输入电源时，对正常工作的回路不会产生影响，从而实现两个回路的智能控制。

附图说明

图1为单相费控智能电表系统的模块图。

具体实施方式

如图1所示，为单相费控智能电表系统的模块图。

一种单相费控智能电表系统，包括电能计量模块20、微控制模块10、恶性负载识别模块301、双回路控制模块302及RS485通信模块303。

所述电能计量模块20包括电流采样模块201、电压采样模块203及电能计量芯片205。

所述微控制模块10分别与所述电能计量模块20、所述恶性负载识别模块201及所述RS485通信模块203连接；所述电流采样模块201及所述电压采样模块203与所述电能计量芯片205连接，所述微控制模块10与所述电能计量芯片205连接。

所述电流采样模块201及所述电压采样模块203采集用户供电端的电流信号及电压信号；所述电能计量芯片205接收所述电流信号及所述电压信号，并转换为脉冲序列；所述微控制模块10接收所述脉冲序列并转换为电能数据；所述RS485通信模块203用于传输上位机与所述微控制模块10的交互数据；所述微控制模块10还用于控制所述电流采样模块201及所述电压采样模块203开启或停止对用户供电端的电流信号与电压信号采集；所述恶性负载识别模块301用于检测负载的功率以及功率因素是否超过设定值，若超过设定值，即满足恶性负载条件，则所述微控制模块10控制切断用户负载功率异常回路的输入电源；若不超过设定值，则所述电流采样模块201及所述电压采样模块203正常工作。

所述双回路控制模块302与所述微控制模块10连接，所述双回路控制模块302用于对所述电能计量模块20及所述微控制模块10进行双回路独立控制。

电能计量模块20包括分流倍增电路，所述分流倍增电路用于生成表示用电量的脉冲数量。电能计量芯片型号为RN8209。

微控制模块10向电能计量芯片RN8209读取电能数据，然后对其进行正反向以及费率和时段判别，判别后将电能数据与其对应的时段费率相乘，分别累加，即得到时刻的电费，并从预存电费中扣除。在程序中使用嵌套式的结构体定义了时区表和时段表。一般会设置两套时区表，每套时区表里面含有14个时区，其结构体成员包括时区的起始月、日以及时段号。

单相费控智能电表系统还包括与所述微控制模块10连接的LED显示模块301，所述LED显示模块304用于显示所述电能数据。

单相费控智能电表系统还包括与所述微控制模块10连接的拉闸控制模块305，所述拉闸控制模块305用于在所述阻性负载的功率超过设定阈值时，切断用户的阻性负载功率异常回路的输入电源。

单相费控智能电表系统还包括与所述微控制模块10连接的脉冲输出模块306，所述脉冲输出模块306用于将所述微控制模块10的控制指令以脉冲形式输出给上位机。

单相费控智能电表系统还包括与所述微控制模块连接10的载波电路307，所述载波电路307用于承载所述微控制模块10与所述上位机的交互数据。

单相费控智能电表系统还包括与所述微控制模块10连接的报警模块308，所述报警模块308用于在所述阻性负载的功率超过设定阈值时，发出报警信号。

恶性负载识别是智能电能表的重要功能，恶性负载识别模块301具有自动识别负载的类别，杜绝大功率的阻性负载的使用，只有检测到阻性负载的功率超过设定值，立即拉闸断电，能有效防止功率阻性负载的使用。

恶性负载识别模块301的参数总体来说包括：开关值、受控功率区间值、功率因数阀值、恢复供电间隔时间、日恢复供电限制次数5个参数可设。电表根据设置的参数进行功率控制。开关值可设置为关闭，打开为报警方式或打开为跳闸方式。关闭时不进行功率控制。打开时，根据设定的时段表和对应的功率阀值，对当前电表功率进行限制，当电表功率大于等于阀值时进行报警或跳闸。当发生功率超限后，经过恢复供电间隔时间会自动解除报警或跳闸。当每日发生的功率超限次数大于日恢复供电限制次数后，不再进行自动解除报警或跳闸。当发生功率超限后，会记录相应的报警或跳闸事件记录。通过参数设置，可进行灵活的功率控制功能。当功率超限累计次数超过日恢复供电限制次数时，可通过远程命令解除报警或跳闸，达到防止阻性负载的使用。

定时开关电功能包括有开关值、分时段表两个参数。

开关值控制定时开关功能是否打开。当定时开关功能打开时，当前电表时间处于的设定的分时段表中的某个时段内时，电表自动跳闸；当在设定的分时段表中的所有时段之外时，电表进行自动合闸。

双回路控制模块302采用双继电器实现双回路独立控制，如一路用于日常照明，另一路用于插座控制，两路互不干扰，独立供电；当一路发生短路或者跳闸时，不会影响另一路的正常供电，亦可各自实现各路能源智能管控。

与微控制模块10对应的采用了基于ISO/IEC7816标准的具有内置CPU的集成电路卡，通过发卡器将CPU集成电路卡定义为不同功能的卡片供不同的人员使用；管理人员持有管理维护卡；而用户持有用户卡，从第一次申领卡片到以后购电充值等操作都使用此卡完成。

在CPU集成电路卡处理程序中，首先要进行初始化，包括ISO/IEC7816协议接口的时钟来设置、协议通讯方向选择和选择应用目录。系统采用插卡按键返回的方式来检测CPU集成电路卡的插入，CPU集成电路卡接口处有一个弹簧片按键开关。一旦卡片插入卡槽，则按键开关闭合，该闭合信号通过KR5传到微控制模块。然后微控制模块读取CPU集成电路卡标志，从ESAM中读出剩余金额、表号、用户号以及费率时段等关键数据。先进行剩余金额报警判断，首先判断是否超过允许的最大购电量，若超过则报警显示“囤积电量”；然后判断是都低于报警金额，报警金额包括报警金额1和报警金额2。其中报警金额2必须小于报警金额1。若剩余金额低于报警金额2，则向微控制模块发出切断用户供电指令。电表上显示“请购电”，此时只有插入用户卡才能临时恢复供电，并且在购电充值之前只有一次机会。若剩余金额在报警金额1和报警金额2之间，则电表是提示“请购电”并电量报警等表示用户所购点快用完了。接下来根据从卡表获得的命令判断卡片类型，激活卡片，并进入卡片对应的处理分支程序。

基于上述所有实施例，单相费控智能电表系统的费控原理如下：

预付费与充值功能：电表包括3个余额，总余额、补助余额、付费余额。总余额等于补助余额加付费余额。根据所走的组合有功电量进行扣费，当组合有功走0.01KWh时进行一次扣费，先扣补助余额，当补助余额扣到零时再扣付费余额。在扣费的同时对当前结算周期内补助用电量或当前结算周期内付费用电量进行累加。

通过远程命令进行充值，充值时系统会先发一随机数给电表，电表对随机数加密回传，系统对回传数据解密比对，正确后电表再比较系统发进来的充值次数和通讯地址，当不相符时，不允许充值。当比较通过后，把充值金额累加到付费余额中，并累加到总余额中，记录充值事件记录。当总余额由负的变为正的时，自动解除欠费跳闸。

充值功能分售电和校正。售电是充正金额，属于正常充值；校正是充负金额，属于特殊情况，当操作员不小心把金额充多了时，便可使用此功能进行修改。

付费余额和总余额的取值范围是-799999.99～+799999.99，当售电时，如果付费余额或者总余额超出上限值时，本次充值无效；当校正付费金额时，如果当前总余额为负值或者充值后总余额为负或者付费余额超出下限时，本次充值无效。

充值累计金额的取值范围也是000000.00～799999.99，当累计金额超出上限时，会减掉800000.00；当超出下限时，会加上800000.00。

补助发放功能包括开关值、补助金额、发放时间、上期补助额处理方式、补助发放月份5个参数可设。电表根据设置的参数，自动进行补助发放。

只有当补助发放开关打开是才进行补助发放，发放时间用于控制每月发放补助金额的具体时间，上期补助额处理方式用于控制上期补助额是累加还是清零，补助发放月份用于控制那些月份发放补助金额。通过参数设置，可灵活使用补助发放功能。

当电表停电跨过补助发放时间时，上电会进行补发，最多补发12个月份的补助金额。上电进行补发时只判断月份，没有判断年，所以不能处理掉电时间大于一年的补发补助。

补助余额的取值范围是000000.00～799999.99，总余额的取值范围是-799999.99～+799999.99，当发放补助后补助余额或总余额超过了取值范围，本次发放补助无效。

上述单相费控智能电表系统通过恶性负载识别模块301检测负载的功率以及功率因素是否超过设定功率，若是，即满足恶性负载条件，则由微控制模块10控制切断用户负载功率异常回路的输入电源。由于采用了双回路控制模块302，因此，在一回路出现负载功率异常被切断输入电源时，若另一回路的负载功率正常，则另一回路仍继续工作，即切断异常回路输入电源时，对正常工作的回路不会产生影响，从而实现两个回路的智能控制。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种单相费控智能电表系统，其特征在于，包括电能计量模块、微控制模块、恶性负载识别模块、双回路控制模块及RS485通信模块；

所述电能计量模块包括电流采样模块、电压采样模块及电能计量芯片；

所述微控制模块分别与所述电能计量模块、所述恶性负载识别模块及所述RS485通信模块连接；所述电流采样模块及所述电压采样模块与所述电能计量芯片连接，所述微控制模块与所述电能计量芯片连接；

所述电流采样模块及所述电压采样模块采集用户供电端的电流信号及电压信号；所述电能计量芯片接收所述电流信号及所述电压信号，并转换为脉冲序列；所述微控制模块接收所述脉冲序列并转换为电能数据；所述RS485通信模块用于传输上位机与所述微控制模块的交互数据；所述微控制模块还用于控制所述电流采样模块及所述电压采样模块开启或停止对用户供电端的电流信号与电压信号采集；所述恶性负载识别模块用于检测负载的功率以及功率因素是否超出设定阈值，若超过设定阈值，所述微控制模块则控制切断用户负载功率异常回路的输入电源；若不超过设定值，则所述电流采样模块及所述电压采样模块正常工作；

所述双回路控制模块与所述微控制模块连接，所述双回路控制模块用于对所述电能计量模块及所述微控制模块进行双回路独立控制。

2.根据权利要求1所述的单相费控智能电表系统，其特征在于，所述电能计量模块包括分流倍增电路，所述分流倍增电路用于生成表示用电量的脉冲数量。

3.根据权利要求1所述的单相费控智能电表系统，其特征在于，还包括与所述微控制模块连接的LED显示模块，所述LED显示模块用于显示所述电能数据。

4.根据权利要求1所述的单相费控智能电表系统，其特征在于，还包括与所述微控制模块连接的拉闸控制模块，所述拉闸控制模块用于在所述阻性负载的功率超过设定阈值时，切断用户的阻性负载功率异常回路的输入电源。

5.根据权利要求1所述的单相费控智能电表系统，其特征在于，还包括与所述微控制模块连接的脉冲输出模块，所述脉冲输出模块用于将所述微控制模块的控制指令以脉冲形式输出给上位机。

6.根据权利要求1所述的单相费控智能电表系统，其特征在于，还包括与所述微控制模块连接的载波电路，所述载波电路用于承载所述微控制模块与所述上位机的交互数据。

7.根据权利要求1所述的单相费控智能电表系统，其特征在于，还包括与所述微控制模块连接的报警模块，所述报警模块用于在所述阻性负载的功率超过设定阈值时，发出报警信号。

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