CN204694770U - 一种可扩展的模块化智能电表 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种可扩展的模块化智能电表，包括在物理结构上相互独立的多个模块，所述多个模块按照串联的方式进行物理拼接和电连接，并且所述多个模块包括微控制单元模块、至少一个用于监控用电电路的用电监控模块和至少一个用于监控微电源的供电电路的微电源接口模块。如果接入的用电电路或者微电源数量超过了智能电表的接口数量，则可以根据需要再串接一个或多个相应的用电监控模块和微电源接口模块来满足智能电表监控需要。

Description

一种可扩展的模块化智能电表

技术领域

本实用新型涉及智能电表，特别是涉及一种可扩展的模块化智能电表。

背景技术

微网(Micro-Grid)是指由分布式电源、储能装置、能量转换装置、相关负荷和监控、保护装置汇集而成的小型发配电系统。微网中的微电源多为容量较小的分布式电源，即含有电力电子接口的小型机组，包括微型燃气轮机、燃料电池、光伏电池、小型风力发电机组以及超级电容、飞轮及蓄电池等储能装置。它们接在用户侧，具有成本低、电压低以及污染小等特点。在微网的环境中，各种用电器、微电源的接入接出变动比较灵活。传统的智能电表则缺乏这种灵活性。如果接入的用电路数或者微电源数量超过了电表的接口数量，抑或所需的通讯方式发生了变化，则只能更换符合要求的新的规格的电表，这无疑增加了成本。

因此，拥有更加灵活部署能力的智能电表就显得非常有必要。

实用新型内容

本实用新型的目的是要提供一种能够根据需要来进行扩展的模块化智能电表。

特别地，本实用新型提供了一种可扩展的模块化智能电表，包括在物理结构上相互独立的多个模块，所述多个模块按照串联的方式进行物理拼接和电连接，并且所述多个模块包括微控制单元模块、至少一个用于监控用电电路的用电监控模块和至少一个用于监控微电源的供电电路的微电源接口模块。

进一步地，所述用电监控模块，具有一个或多个第一取电接口和第一供电接口，所述第一取电接口能与电网连接，所述第一供电接口能与用电器连接；

所述微电源接口模块，具有一个或多个第二取电接口和第二供电接口，所述第二取电接口能与所述微电源连接，所述第二供电接口能与所述电网连接。

进一步地，智能电表还包括：

人机交互模块，包括具有人机交互界面的显示屏和用于操作的按键，所述人机交互模块与所述微控制单元模块进行连接，所述微控制单元模块根据用户的指令将所述用电监控模块监控得到的用电监控结果信息和所述微电源接口模块监控得到的供电监控结果信息显示于所述显示屏上。

进一步地，所述多个模块还包括：

至少一个为LAN模块或WIFI模块的通讯模块，用于将所述微控制单元模块与移动终端或电脑通讯连接，以使得所述微控制单元模块发送所述用电监控结果信息和所述供电监控结果信息给所述移动终端或所述电脑，或者使得所述微控制单元模块能够接收所述用户发出的所述指令。

进一步地，智能电表还包括：

手动的拨码开关，布置于所述用电监控模块和所述微电源接口模块上，所述拨码开关被手动设置来生成能被所述微控制单元模块获取的地址信息。

进一步地，所述微控制单元模块具有存储芯片，所述存储芯片用于对获得的所述用电监控结果信息、所述供电监控结果信息及所述指令进行存储。

进一步地，所述微控制单元模块、所述用电监控模块、所述微电源接口模块均具有RS485接口。

进一步地，所述用电监控结果信息包括所述用电电路的电压数据、电流数据、功率数据、累计用电数据；

所述用电监控模块包括继电器，所述用电监控模块通过所述继电器控制所述用电电路的通断。

进一步地，所述供电监控结果信息包括所述供电电路的电压数据、电流数据、功率数据、累计发电数据、电能质量数据；

所述微电源接口模块包括继电器，所述微电源接口模块通过所述继电器控制所述供电电路的通断。

本实用新型智能电表的微控制单元模块、用电监控模块和微电源接口模块在物理上相互独立，并且以串联的方式进行物理拼接和电连接。如果接入的用电电路或者微电源数量超过了智能电表的接口数量，则可以根据需要再串接一个或多个相应的用电监控模块和微电源接口模块来满足智能电表监控需要。并且，需要注意的是，由于多个模块之间是串联的方式连接，不但连接方式简单还能根据需要无限的增加用电监控模块和微电源接口模块，进一步增加了本实用新型智能电表的可扩展性。

进一步地，本实用新型的人机交互模块，能够与微控制单元模块连接，这样根据用户的指令用电监控结果信息和供电监控结果信息就能显示于显示屏上，方便了用户的对用电量及微电源发电量的及时查看。

根据下文结合附图对本实用新型具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本实用新型的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本实用新型的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是根据本实用新型一个实施例的智能电表的结构示意图；

图2是根据本实用新型一个实施例的智能电表的系统组成图，该图同时包含了智能电表与用户及电网的交互过程。

图中的附图标记如下：

10-微控制单元模块；

20-用电监控模块；

30-微电源接口模块；

40-通讯模块；

50-用户；

60-移动终端；

70-电脑；

80-电网；

90-人机交互模块。

具体实施方式

图1是根据本实用新型一个实施例的智能电表的结构示意图，图1典型地示出了本实用新型智能电表的结构。本实用新型智能电表包括在物理结构上相互独立的多个模块，所述多个模块按照串联的方式进行物理拼接和电连接，并且所述多个模块包括微控制单元模块10、至少一个用于监控用电电路的用电监控模块20和至少一个用于监控微电源的供电电路的微电源接口模块30。在图1中，包括一个微控制单元模块10、两个用电监控模块20、三个微电源接口模块30以及三个通讯模块40。通讯模块40与微控制单元模块10按照串联的方式进行物理拼接(以下简称串接)来实现两者的电连接，微控制单元模块10与用电监控模块20串接，用电监控模块20与微电源接口模块30串接。在图1中的微控制单元模块10、用电监控模块20、微电源接口模块30和通讯模块40均是在物理结构上相互独立的、可拆卸地相互连接的。在使用过程中，如果接入的用电电路或者微电源数量超过了智能电表的接口数量，则可以根据需要再串接一个或多个相应的用电监控模块20和微电源接口模块30来满足智能电表监控需要。并且，由于多个模块之间是串联的方式连接，不但连接方式简单还能根据需要无限的增加用电监控模块20和微电源接口模块30，进一步增加了本实用新型智能电表的可扩展性。

多个模块还包括图1中的通讯模块40，通讯模块40的数量为一个或多个，通讯模块也具有RS485接口。例如每个通讯模块40具有一种通讯方式，可以根据需要的通讯方式来增加通讯模块40。从图1可以看出，不同的通讯模块40之间也是串接的，方便了通讯模块40的增加，提高了本实用新型智能电表的可扩展性。具体到通讯模块40的结构，通讯模块40可以选择为LAN模块或WIFI模块，如图2所示，通讯模块40能将所述微控制单元模块10与移动终端60或电脑70通讯连接：当为LAN模块时可以连接例如电脑70，当为WIFI模块时可以选择连接例如移动终端60。微控制单元模块10发送用电监控结果信息和供电监控结果信息给所述移动终端60或所述电脑70，或者使得所述微控制单元模块10能够接收所述用户50发出的指令。不同通讯方式的选择，方便了用户50对用电量及微电源发电量的查看。

下面来具体叙述电监控模块20和微电源接口模块30的物理结构。

图2中的用电监控模块20由用电监控模块A1到用电监控模块An组成。用电监控模块A1具有第一取电接口A1到第一取电接口An个第一取电接口。用电监控模块A1具有第一供电接口A1到第一供电接口An个第一供电接口(图中未示出)。第一取电接口能与电网80间接地连接，第一供电接口能与用电器A1到用电器An连接。图2中的微电源接口模块30由微电源接口模块B1微电源接口模块Bn组成，微电源接口模块B1包括第二取电接口B1到第二取电接口Bn，相应地微电源包括微电源B1到微电源Bn。微电源接口模块Bn包括第二取电接口N1到第二取电接口Nn，相应地微电源包括微电源N1到微电源Nn。第二取电接口B1到第二取电接口Bn、第二取电接口N1到第二取电接口Nn均与电网80连接间接连接，与各第二取电接口相对应的第二取电接口(图中未示出)与所述微电源连接。需要说明的是，图2中的各用电监控模块、各微电源接口模块、各供电接口和各取电接口可以设置一个。

本实用新型的智能电表还可以包括独立的或依附于移动终端60或电脑70而存在的人机交互模块90。图2示出了一种独立存在的情况，如图2所示，人机交互模块90包括具有人机交互界面的显示屏和在该显示屏上具有用于操作的按键。人机交互模块90与微控制单元模块10通讯连接，所述微控制单元模块10根据用户50的指令将所述用电监控模块20监控得到的用电监控结果信息和所述微电源接口模块30监控得到的供电监控结果信息显示于所述显示屏上。这样，根据用户50的指令用电监控结果信息和供电监控结果信息就能显示于显示屏上，方便了用户的对用电量及微电源发电量的及时查看。在另一个实施例中，所述人机交互模块90包含于移动终端60或电脑70中，移动终端60或电脑70充当所述显示屏。

智能电表需要能够识别串接的各模块，为此，智能电表具有手动的拨码开关。该拨码开关布置于所述用电监控模块20和所述微电源接口模块30上，通过手动设置所述拨码开关，能生成能被所述微控制单元模块10获取的地址信息，从而被微控制单元模块10识别。本实用新型的所述微控制单元模块10具有存储芯片，所述存储芯片用于对获得的所述用电监控结果信息、所述供电监控结果信息及所述指令进行存储，以实现延时操作，例如可以设定定时将用电监控结果信息和供电监控结果信息显示给用户50。

上文提到各模块之间串接，具体地，所述微控制单元模块10、所述用电监控模块20、所述微电源接口模块30均具有RS485接口。也就是说，所述微控制单元模块分别与所述用电监控模块和所述微电源接口模块通过RS485接口有线连接。一个所述用电监控模块能通过RS485接口与另一个所述用电监控模块有线连接。一个所述微电源接口模块能通过RS485接口与另一个所述微电源接口模块有线连接。

作为一个示意性实施例，所述用电监控结果信息包括所述用电电路的电压数据、电流数据、功率数据、累计用电数据。所述供电监控结果信息包括所述供电电路的电压数据、电流数据、功率数据、累计发电数据、电能质量数据，图2中的箭头均代表了电流的方向：当连接时电网80中的电流依次经由所述第一取电接口和所述第一供电接口流向所述用电器，而微电源中的电流依次经由所述第二取电接口和第二供电接口流向所述电网80。

在一个实施例中，所述用电监控模块20和所述微电源接口模块30均包括继电器，所述用电监控模块20通过所述继电器控制所述用电电路的通断，所述微电源接口模块30通过所述继电器控制所述供电电路的通断。

所述用电监控结果信息中的所述用电电路的电压数据、电流数据、功率数据、累计用电数据，根据所述微控制单元模块的控制命令将各数据发送给所述微控制单元模块。所述微控制单元模块对所述继电器发出的所述控制命令通过有线发送至所述用电监控模块。所述微控制单元模块对所述继电器发出的控制命令通过有线发送至所述微电源接口模块。

所述微电源接口模块监测包含所述第二取电接口和第二供电接口在内的电路的电压数据、电流数据、功率数据、累计发电数据、电能质量数据，并根据所述微控制单元模块的控制命令将各数据发送给所述微控制单元模块。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本实用新型的多个示例性实施例，但是，在不脱离本实用新型精神和范围的情况下，仍可根据本实用新型公开的内容直接确定或推导出符合本实用新型原理的许多其他变型或修改。因此，本实用新型的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (9)

1.一种可扩展的模块化智能电表，其特征在于，包括在物理结构上相互独立的多个模块，所述多个模块按照串联的方式进行物理拼接和电连接，并且所述多个模块包括微控制单元模块、至少一个用于监控用电电路的用电监控模块和至少一个用于监控微电源的供电电路的微电源接口模块。

2.根据权利要求1所述的智能电表，其特征在于，

所述用电监控模块，具有一个或多个第一取电接口和第一供电接口，所述第一取电接口能与电网连接，所述第一供电接口能与用电器连接；

所述微电源接口模块，具有一个或多个第二取电接口和第二供电接口，所述第二取电接口能与所述微电源连接，所述第二供电接口能与所述电网连接。

3.根据权利要求1所述的智能电表，其特征在于，还包括：

人机交互模块，包括具有人机交互界面的显示屏和用于操作的按键，所述人机交互模块与所述微控制单元模块进行连接，所述微控制单元模块根据用户的指令将所述用电监控模块监控得到的用电监控结果信息和所述微电源接口模块监控得到的供电监控结果信息显示于所述显示屏上。

4.根据权利要求3所述的智能电表，其特征在于，所述多个模块还包括：

至少一个为LAN模块或WIFI模块的通讯模块，用于将所述微控制单元模块与移动终端或电脑通讯连接，以使得所述微控制单元模块发送所述用电监控结果信息和所述供电监控结果信息给所述移动终端或所述电脑，或者使得所述微控制单元模块能够接收所述用户发出的所述指令。

5.根据权利要求1所述的智能电表，其特征在于，还包括：

手动的拨码开关，布置于所述用电监控模块和所述微电源接口模块上，所述拨码开关被手动设置来生成能被所述微控制单元模块获取的地址信息。

6.根据权利要求3所述的智能电表，其特征在于，

所述微控制单元模块具有存储芯片，所述存储芯片用于对获得的所述用电监控结果信息、所述供电监控结果信息及所述指令进行存储。

7.根据权利要求1所述的智能电表，其特征在于，

所述微控制单元模块、所述用电监控模块、所述微电源接口模块均具有RS485接口。

8.根据权利要求3所述的智能电表，其特征在于，

所述用电监控结果信息包括所述用电电路的电压数据、电流数据、功率数据、累计用电数据；

所述用电监控模块包括继电器，所述用电监控模块通过所述继电器控制所述用电电路的通断。

9.根据权利要求3所述的智能电表，其特征在于，

所述供电监控结果信息包括所述供电电路的电压数据、电流数据、功率数据、累计发电数据、电能质量数据；

所述微电源接口模块包括继电器，所述微电源接口模块通过所述继电器控制所述供电电路的通断。