CN2384228Y

CN2384228Y - 多用户智能型电度装置

Info

Publication number: CN2384228Y
Application number: CN 99208816
Authority: CN
Inventors: 许若仁
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-04-27
Filing date: 1999-04-27
Publication date: 2000-06-21
Anticipated expiration: 2009-04-27

Abstract

一种多用户智能型电度装置,其包含多组取样电路、多组信号处理装置、一微处理机及多组输出/入设备。通过将多户用电单位的配电线路接至同一电度装置,可利用单一电度装置，同时测量处理多户用电单位的电力参数并输出至特定设备;另藉特定的软件结合微处理机所形成的特定处理单元,可提供远端遥控、远端通信、特定计价时段分时处理及持续超额用电警戒的功能。

Description

多用户智能型电度装置

本实用新型有关一种多用户智能型电度装置，特别是针对社区或大楼用户集中处，可供同时测量多用电单位用电信号的多用户智能型电度装置

传统电度装置无论采用感应机械式或电子数字式电度表，都是只针对单一用户设计。对于社区或大楼的用户，若仍采用传统单一用户形式的电度表，则不能有效利用各用户的输电线路集中所提供的便利性而导致共通性资源重叠而使造价提升。不仅设置电度表成本高，且就查表工作而言，则因电表数量甚多而不利于数据通信抄表系统的实施。目前虽有采用红外线输出入装置的查表设备取代部分以人力登录的查表方式，然而对一社区数以百计的用电单位进行查表工作，不能有效利用社区集中的特性，无法达到省时省力的功效。此外，电力公司为公司本身营利或为鼓励有效利用电能的目的而订有离峰时间不同计价方式的收费标准，然而随电力供应量及用电单位用电习惯的改变，该计价时段若随之改变，则必须对各电度表进行逐一调校，即使对大楼或社区的用户集中处也是如此。

本实用新型的主要目的是提供一种多用户智能型电度装置，其是针对前述传统电度表未能有效利用用电户集中特性而采用单一用户电度装置的缺陷，设计出的利用单一电度装置处理多户用电单位的用电信号，以提供工程量低、成本节省且占用空间小的电表设置工程。

本实用新型的另一目的是提供一种多用户智能型电度装置，其在利用现已发展极为成熟的电脑科技进行处理用电信号的动作，从而提供电脑化抄表实施、远端遥控，远距传输、处理并输出不同计价时段的用电数据及安全警戒的功能。

本实用新型是这样实现的：其包含有：多组模拟信号取样电路，用于取样多户用电单位的用电量，其输出分别接至其对应的一模拟/数字转换器，用于将各个模拟信号取样电路提取的用电量信号转换为数字信号；以及接收上述各个模拟/数字转换器输出信号的一微处理机，用于记录并处理该数字信号，该微处理机至少包含一中央处理单元、一组存储体及一输出/入接口，将该多户用电单位的电源接至该多用户智能型电度装置，并将采取的用电量信号转换为数字信号，以供该微处理机处理，可同时测量并输出多户用电单位的用电数据。

其中该微处理器至少包含一连接通信装置的输出入接口，用于连接一可以提供远端输入及输出的通信装置。

其中该通信装置为数传机。

其中该微处理机另外包含一遥控输入单元，用于由远端输入信号经该通信装置控制该电度表动作。

其中另外包含一红外线输出设备，设于微处理机的输出/入接口，用于供一红外线读取装置读取该用电数据。

其中该微处理机另外包含一计价时段处理单元，藉由输入一标准时间及输入电力公司所设定的各计价时段的起始与结束时间，可在输出的多户用电单位的用电数据中包含不同计价时段的用电量数据。

其中该微处理机另外包含一电力安全警戒单元，藉输入各用户用电警戒值并持续对各用户的取样用电量与警戒值进行比较，可在当取样用电量持续一特定时间超过警戒值时，输出一警告信号。

其中该微处理机另外包含一用电计量单元，其包含可执行计数、统计及输出功能的软件，用于将各用电户的用电数据以特定格式的报表输出。

其中该模拟信号取样电路包含一电压取样电路与一电流取样电路。

其中该微处理机另外包含一断电复电单元，其包含一控制软件，用于控制一外部电源控制设备，以进行断电与复电的控制。

本实用新型是将多组取样电路以及一共用的微处理机设于同一电度装置中，将配电线集中的用电单位的电源线同时接至该电度装置，利用该微处理机同时处理各用户的用电信号，并利用该微处理机与特定软件结合而形成的遥控输出入单元、计价时段处理单元及电力安全警戒单元，以提供上述远端遥控、远距传输、处理并输出不同计价时段的用电数据及安全警戒的功能。

下面结合本实用新型的较佳实施例和附图，详细说明本实用新型如下：

图1是本实用新型中各组成元件的结构方块图；

图2是本实用新型中电压取样电路的实施例电路图；

图3是本实用新型中电流取样电路的实施例电路图；

图4是本实用新型中信号取样的电路实施例电路图。

参见图1，本实用新型是由多组模拟信号取样电路1、一模拟/数字转换器2及一微处理机3所组成。

再参见图2一图4，模拟信号取样电路1包含一电压取样电路11、一电流取样电路12、保护电路及负极性处理电路13。图2中所示为一电压取样电路11，其利用分压原理而由与R、R′串联的R″处取样出电压波形。为提供对R″电阻保护以避免瞬间突发脉冲的破坏，该电压取样电路11中设有一双向瞬变式二极管111，可在高于7V以上时自动导通接地，从而可在高响应速度下提供对瞬间电压突发脉冲较佳的保护性。对该保护电路及分压取样所示的电路，任何熟悉电子电路技术者可依现有各式分压取样及保护方式，均可在不脱离本实用新型的精神下作适当的修改，所以图2中的以电压取样的电路图并非用于限定本实用新型，仅是供参考的一实施方式。

图3所示为一电流取样电路12，其利用一组变压线圈制成的比流器121将输入的电流信号变压取样，再经一运算放大器122输出，利用该运算放大器122的高输入阻抗特性，可在低负载的比流器121上取得比差角差(即电压信号与电流信号的相位差)甚小，而具有高线性度的取样波形。对该比流器及放大电路，任何熟悉电子电路技术者可依现有各式电流取样电流及放大电路的设计方式，均可在不脱离本实用新型的精神下作适当的修改，所以图3中电流取样的电路图并非用于限定本实用新型，仅是供参考的一实施方式。

图4中所示为负极性处理电路13。由于取自电压取样电路11及电流取样电路12的交流信号具有正、负双极性，其正极性的部分可直接转换为数字脉冲而输入微处理机3运算而负极性的部分则无法以相同方式处理，所以该双极性的交流信号电压波形及电流波形必须经一负极性处理电路13先进行处理。该先行处理的设计方式可为直接提升电压、整流或其他处理反相信号的方式，将双极性的信号处理为单极性的信号。图4中所示的负极性处理电路是采用电压提升的方式将双极性交流信号转换为单极性。通过加入一提升用的参考电压VREF及利用R1、R2的分压作用，即可输出一可直接输入模拟/数字转换器的单极性波形。

模拟/数字转换器2用于将模拟信号取样电路1输出的模拟信号转换为可供数字装置读取及处理的数字信号，该数字信号输出经由一传输总线(bus)14直接传送至微处理机3进行运算。每一模拟信号取样电路1的输出信号均需转换为数字信号，所以必须在每一模拟信号取样电路的输出端均连接至模拟/数字转换器2。为了不重复设置共用的模拟/数字转换器2，本实用新型将各模拟信号取样电路1的输出接至一多工器21，再以多工处理的方式串接至模拟/数字转换器2作模拟/数字转换处理。

微处理机3为传统包含微处理器结构的微电脑，该微处理器结构(未示于图中)至少包含一中央处理单元(CPU)、一组存储器及一或多组输出/入接口(I/O port)。本实用新型中采用型号80196的微处理器作为微处理机3，然而采用其他的单芯片微处理器也不脱离本实用新型的精神与范围。用电信号在经模拟/数字转换器2转换为数字信号后输入微处理机3进行数字处理，其处理程序中计算功率的步骤如下：

由微处理机3控制多工器21而以多工方式输入各模拟信号取样电路1的电压波形及电流波形所转换的数字信号，再由该输入的数据计算电压周期，在此基础上计算出取样电压、电流的真均方根值(true RMS)。在固定时段内连续取样N次，得到方均根电流值为：

I_{RMS} = \sqrt{\frac{1}{N} Σ_{i = 0}^{N} I^{2} (i)}

方均根电压值为：

V_{RMS} = \sqrt{\frac{1}{N} Σ_{i = 0}^{N} V^{2} (i)}

先计算电压、电流原始数据相乘的平均值而得出有效功率：

P = \frac{1}{N} Σ_{i = 0}^{N} I (i) \times V (i)

再将V_RMS对乘I_RMS而得到视在功率S(APPRENT POWER)：

S＝V_RMS×I_RMS

将有效功率除以视在功率而求出功率因素：

PF = \frac{P}{S}

推算出无效功率：

Q = \sqrt{S^{2} - P^{2}}

将有效功率对时间积分而得到有效电度：

Wh = Σ_{i = 0}^{N} P (i) Δt

将无效功率对时间积分而得到无效电度(VAR HOUR)：

VARH = Σ_{i = 0}^{N} Q (i) Δt

处理后的信号有多种输出方式，该输出可以：(1)直接经由一输出/入接口传送至一显示器43。(2)经由一输出/入接口传送至一红外线输出设备42，经由该红外线输出设备42即可利用标准规格的红外线读取装置(图中未示出)读取该用电信号。(3)经由一输出/入接口传送至一远端通信装置41，经由该远端通信装置41即可将该用电信号以远端通信的方式传送出，该远端通信装置41可为传统的远端存取装置如调制解调器(MODEM)、数据专线或其他提供远程传输的传统设备，通信设备与微处理器之间的界面规格可用RS232、RS485或其他现有的界面规格。本实用新型中多组电表可共用一远端通信装置41，以共享硬件资源，避免相同设备重复配置而造成浪费。

利用微处理机3具有多工的特性，本实用新型中另外设有一经输出/入接口连接一电源控制设备45的断电复电单元，经由该电源控制设备45即可对选定的用电户进行断电或复电控制。将微处理机3结合输入装置44(如键盘、鼠标器)及各输出设备，即可对模拟/数字转换器2输出的数字信号进行运算及控制，并以适当的介面进行输出。该运算及控制功能可利用特定的软件结合该微处理器结构形成的处理单元实现。该处理单元包含一用电计量单元、一遥控输入单元、一计价时段处理单元、一电力安全警戒单元及断电复电单元。

用电计量单元包括可执行计数功能的软件以执行计数、统计及输出的功能，可将各用电户的用电数据以特定格式的报表输出。

遥控输入单元包括由选定的通信协定(如DCP/IP)、选定的远程通信装置适用的介面规格(如调制解调器采用的V.90规格)及选定的通信软件。该通信协定、介面规格及通信软件已有多种传统的规格可供选择，且各规格都只执行一条各软硬件厂商统一的标准，所以采用各种现有或未来制定的标准规格进行通信的方式均不脱离本实用新型的精神。

计价时段处理单元包含下列步骤：(a)提供一标准时间；(b)将输入的各分段计价时段的起始时间与结束时间储存在存储器中；(c)将不同时段输入的用电信号分别处理并在输出的用电数据中加入计价时段数据。藉由该计价时段处理单元的处理，该输出的用电数据即可直接配合电力公司的计费作业运行。电力公司分段计价时段若有改动，则仅需重新输入更新而无须拆换或更新该电度装置。

电力安全警戒单元包含下列步骤：(a)输入各用户用电警戒值；(b)持续对比各用户的取样用电量与警戒值；(c)当取样用电量持续特定时间超过警戒值时，输出一警告信号。

藉由该电力安全警戒单元的功能，可在用电户持续超量用电但并未超过继电保护开关跳电范围的情况下提供警示，以避免输电线长时间处在高功率传输的情况下，日久而产生劣化，终而造成电线短路走火的危险。

断电复电单元是由特定撰写于电脑存储器中的控制软件，控制连接至电源控制设备45的输出入接口的输出信号完成其动作，可在用电户未交纳电费或持续用电量过大而影响全楼用电户安全时，对该用户直接以微处理器控制进行断电，并在上述断电原因消失时，再以微处理器控制方式进行复电。其中该控制软件的撰写是传统的微处理器技术，而该电源控制设备45可为继电器或其他传统具有断电或限电功能的电子元件。

本实用新型通过以上说明，表明其具有以下功效：1.可利用单一电度装置同时进行多用户用电量的计量测试。2.可利用单一通信设备对该电度装置进行远端通信。3.可处理并输出不同计价时段的用电数据。4.可提供有效的安全警戒。5.可提供微处理器控制断电复电功效。6.可提供特定文书格式的用电数据。

Claims

1、一种多用户智能型电度装置，其特征在于：其包含有：多组模拟信号取样电路，用于取样多户用电单位的用电量，其输出分别接至其对应的一模拟/数字转换器，用于将各个模拟信号取样电路提取的用电量信号转换为数字信号；以及接收上述各个模拟/数字转换器输出信号的一微处理机，用于记录并处理该数字信号，该微处理机至少包含一中央处理单元、一组存储器及一输出/入接口，将该多户用电单位的电源接至该多用户智能型电度装置，并将采取的用电量信号转换为数字信号，以供该微处理机处理，可同时测量并输出多户用电单位的用电数据。

2、如权利要求1所述的多用户智能型电度装置，其特征在于：其中该微处理器至少包含一连接通信装置的输出入接口，用于连接一可以提供远端输入及输出的通信装置。

3、如权利要求2所述的多用户智能型电度装置，其特征在于：其中该通信装置为数传机。

4、如权利要求2所述的多用户智能型电度装置，其特征在于：其中该微处理机另外包含一遥控输入单元，用于由远端输入信号经该通信装置控制该电度表动作。

5、如权利要求1所述的多用户智能型电度装置，其特征在于：其中另外包含一红外线输出设备，设于微处理机的输出/入接口，用于供一红外线读取装置读取该用电数据。

6、如权利要求1所述的多用户智能型电度装置，其特征在于：其中该微处理机另外包含一计价时段处理单元。

7、如权利要求1所述的多用户智能型电度装置，其特征在于：其中该微处理机另外包含一电力安全警戒单元。

8、如权利要求1所述的多用户智能型电度装置，其特征在于：其中该微处理机另外包含一用电计量单元，其包含可执行计数、统计及输出功能的软件，用于将各用电户的用电数据以特定格式的报表输出。

9、如权利要求1所述的多用户智能型电度装置，其特征在于：其中该模拟信号取样电路包含一电压取样电路与一电流取样电路。

10、如权利要求1所述的多用户智能型电度装置，其特征在于：其中该微处理机另外包含一断电复电单元，其包含一控制软件，用于控制一外部电源控制设备，以进行断电与复电的控制。