專(zhuān)利名稱(chēng)：低壓電力線路載波采集器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于電變量測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種在電能表內(nèi)安裝的智能型低壓電力線路載波采集器。
近年來(lái)，隨著全國(guó)城鄉(xiāng)電網(wǎng)改造實(shí)施一戶(hù)一表工程的進(jìn)行和發(fā)展，安裝單相電度表的數(shù)量激增，隨之帶來(lái)的最大問(wèn)題就是過(guò)去電力部門(mén)長(zhǎng)期沿襲的人工抄表模式已根本無(wú)法適應(yīng)這種變化，于是智能型抄表模式便應(yīng)運(yùn)而生。目前，在諸多的智能型抄表裝置中，利用低壓電力線路載波技術(shù)傳輸數(shù)據(jù)的采集裝置由于其具有效率高、便于計(jì)算機(jī)管理、利于建立完善的計(jì)費(fèi)售電網(wǎng)絡(luò)并能納入營(yíng)業(yè)管理系統(tǒng)等優(yōu)點(diǎn)，已被廣泛采用。但現(xiàn)行公知的一些載波采集裝置在實(shí)際應(yīng)用中不同程度地均存在有一些缺陷，如專(zhuān)利號(hào)為96202199的《智能載波抄表裝置》和專(zhuān)利號(hào)為97215370的《電力線路智能抄表儀》兩件專(zhuān)利技術(shù)產(chǎn)品均為采用載波技術(shù)實(shí)現(xiàn)電表電量抄收和傳輸?shù)难b置，它們相應(yīng)都存在有通訊方法單一、抗干擾能力差、對(duì)電力線路的傳輸質(zhì)量要求高等不足之處，而且其產(chǎn)品一般只在電網(wǎng)干擾較小的小范圍內(nèi)有一定的使用價(jià)值，當(dāng)在大面積范圍使用時(shí)，由于電網(wǎng)干擾較大，它們均會(huì)出現(xiàn)抄收成功率低、信號(hào)被噪聲淹沒(méi)以及電量無(wú)法抄收等現(xiàn)象。
本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種結(jié)構(gòu)性能合理可靠、使用方便、高效、成本低、無(wú)需投資建立專(zhuān)用數(shù)據(jù)傳輸通道且使用范圍廣的低壓電力線路載波采集器。
用于實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的的技術(shù)解決方案是這樣的所提供的低壓電力線路載波采集器是一種安裝在電能表內(nèi)的可采集1個(gè)至4個(gè)用戶(hù)電表電能量信息并隨之將處理后的信息數(shù)據(jù)通過(guò)低壓集抄載波技術(shù)送至臺(tái)區(qū)載波機(jī)及集中器的專(zhuān)用設(shè)備，它含有主控CPU單元電路、脈沖單元電路、存貯器單元電路、紅外收發(fā)單元電路及載波通訊單元電路，其中脈沖單元電路的輸入端通過(guò)接口插件接入4路電能表的電能脈沖信號(hào)，輸出端和CPU電路的電能脈沖輸入端相連；紅外收發(fā)單元電路的輸入/輸出端與CPU電路的紅外通訊信號(hào)輸出/輸入端聯(lián)接；載波通訊單元電路的輸入/輸出端接入CPU電路的載波通訊信號(hào)輸出/輸入端；存貯器單元電路的輸入/輸出端與CPU電路的存貯信號(hào)輸出/輸入端相接。使用過(guò)程中，該采集器通過(guò)脈沖單元電路采用四路脈沖輸入，將1～4個(gè)用戶(hù)電表電能量信息傳至主控CPU單元電路，可實(shí)現(xiàn)一個(gè)采集終端對(duì)4個(gè)電表電能量數(shù)據(jù)的采集；采集器內(nèi)置高可靠非易失存貯器單元電路(RAM)，可用于記錄和貯存變壓器運(yùn)行的各種參數(shù)以及用戶(hù)用電量等各類(lèi)數(shù)據(jù)信息；內(nèi)置的紅外收發(fā)單元電路可通過(guò)紅外通訊端口對(duì)采集終端進(jìn)行參數(shù)設(shè)置和數(shù)據(jù)查詢(xún)；內(nèi)置的載波通訊單元可提供遠(yuǎn)距離可靠的載波通訊；本實(shí)用新型中的主控CPU單元電路采用高性能抗干擾八位單片機(jī)，可根據(jù)控制指令對(duì)載波采集終端的各項(xiàng)功能進(jìn)行管理和控制。
對(duì)智能型抄表設(shè)備的設(shè)計(jì)而言，一般首先都要求其必須具有效率高、準(zhǔn)確、可靠、及時(shí)、方便的性能，其次則要求其盡可能地便于計(jì)算機(jī)管理、利于建立完善的計(jì)費(fèi)售電網(wǎng)絡(luò)并能納入營(yíng)業(yè)管理系統(tǒng)，本實(shí)用新型所述的低壓電力線路載波采集器除能滿(mǎn)足上述要求并可極大地提高工作效率、為社會(huì)節(jié)省勞動(dòng)力外，最大的優(yōu)點(diǎn)就是成本低、抗干擾能力強(qiáng)、不需要投資建立專(zhuān)用的數(shù)據(jù)傳輸通道，對(duì)凡裝表的地方都具備抄表?xiàng)l件，適應(yīng)性廣，其產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)應(yīng)用可為國(guó)家電力公司實(shí)施一戶(hù)一表、集中抄表、銀行聯(lián)網(wǎng)等用電管理打下良好基礎(chǔ)，同時(shí)也為電力系統(tǒng)營(yíng)銷(xiāo)現(xiàn)代化提供了廣闊的發(fā)展空間。
以下將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型內(nèi)容做進(jìn)一步說(shuō)明。


圖1為本實(shí)用新型所述低壓電力線路載波采集器的設(shè)計(jì)原理框圖。
圖2～圖4為本實(shí)用新型一種具體實(shí)施例結(jié)構(gòu)的電路聯(lián)線圖，其中圖2為主控CPU單元電路、脈沖單元電路和存貯器單元電路的實(shí)施例結(jié)構(gòu)的聯(lián)線圖，圖3為紅外收發(fā)單元電路的聯(lián)線圖，圖4為載波通訊單元電路的聯(lián)線圖。
參見(jiàn)附圖1，本實(shí)用新型所述低壓電力線路載波采集器的電路結(jié)構(gòu)主要包括由主控CPU單元電路3、脈沖單元電路2和存貯器單元電路4構(gòu)成的控制、存貯部分、由紅外收發(fā)單元電路6構(gòu)成的紅外通訊部分、由載波通訊單元電路7構(gòu)成的載波通訊部分以及由供電單元電路5構(gòu)成的電源部分共四部分(附圖1中序號(hào)1代表來(lái)自用戶(hù)電表的電能量脈沖，序號(hào)8表示市電)，各部分電路結(jié)構(gòu)的組成及工作形式分別如下所述。
一、控制、存貯部分控制、存貯部分的實(shí)施例電路結(jié)構(gòu)如圖2所示，其中的主控CPU單元電路3由286E33型高性能抗干擾八位單片機(jī)U1構(gòu)成，脈沖單元電路2由電阻R5～R8、發(fā)光二極管L6～L9組成的電平上拉電路和由電容C7～C10組成的濾波電路構(gòu)成，存貯器單元電路4由型號(hào)為24C04的存貯器芯片U2以及電阻R11、R15、電容C2～C5、C13、C16等元件構(gòu)成。在本部分電路結(jié)構(gòu)中，U1和U2為整個(gè)系統(tǒng)的核心部件。工作時(shí)四路用戶(hù)電能表的電能脈沖信號(hào)通過(guò)接口插件CON8接入，此電能脈沖信號(hào)經(jīng)過(guò)電阻R5～R8、發(fā)光二極管L6～L9組成的電平上拉電路和由電容C7～C10組成的濾波電路輸入給單片機(jī)U1的P2.3、P2.2、P2.1、P2.0端口，其中發(fā)光二極管L6～L9的主要作用是顯示電能脈沖信號(hào)，無(wú)電能脈沖信號(hào)時(shí)發(fā)光二極管L6～L9處于截止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)有電能脈沖時(shí)發(fā)光二極管L6～L9處于導(dǎo)通狀態(tài)發(fā)光指示，電阻R5～R8起限流作用，電容C7～C10組成的濾波電路可用于防止脈沖線路串入的干擾帶來(lái)誤計(jì)數(shù)，單片機(jī)U1對(duì)輸入P2.3、P2.2、P2.1、P2.0端口的四路電能脈沖進(jìn)行數(shù)字濾波判別、累加和存儲(chǔ)。圖2中電阻R23為單片機(jī)U1端口P0.2的上拉電阻。單片機(jī)U1的P0.1端口為紅外通訊信號(hào)的輸出口，單片機(jī)U1將要發(fā)送出的紅外通訊數(shù)字信號(hào)通過(guò)P0.1端口輸出去控制紅外通訊發(fā)射電路。單片機(jī)U1的P3.3端口為紅外通訊信號(hào)的輸入口，單片機(jī)U1通過(guò)此端口從紅外接收電路得到各類(lèi)紅外控制指令。單片機(jī)U1的P2.4端口為寫(xiě)內(nèi)部運(yùn)行參數(shù)的使能口，此端口通過(guò)電阻R10和電源正相接，通過(guò)跳針開(kāi)關(guān)S1和電源地相接，平時(shí)S1短路跳針開(kāi)路P2.4端口保持高電平，禁止一切運(yùn)行參數(shù)的寫(xiě)入，當(dāng)要改變運(yùn)行參數(shù)時(shí)必須將S1短路跳針短路，運(yùn)行參數(shù)才能寫(xiě)入。單片機(jī)U1的P3.2端口為系統(tǒng)載波的同步信號(hào)輸入端口，此同步信號(hào)通過(guò)光藕O1(見(jiàn)圖4)從載波通訊單元電路得到，單片機(jī)U1的P3.1端口接電源正極，單片機(jī)U1的XTAL1、XTAL2端口為系統(tǒng)時(shí)鐘輸入輸出端口，XTAL1、XTAL2端口接入晶體振蕩器X1，可確保系統(tǒng)時(shí)鐘的準(zhǔn)確。單片機(jī)U1的P2.6和P2.7端口為系統(tǒng)的外部存儲(chǔ)器接口，其P2.7端口通過(guò)防高頻反射干擾電阻R15和外部存儲(chǔ)器U2的數(shù)據(jù)I/O端口SDA相接，通過(guò)此端口單片機(jī)U1可寫(xiě)入和讀出外部存儲(chǔ)器U2的數(shù)據(jù)；單片機(jī)U1的P2.6端口和外部存儲(chǔ)器U2的數(shù)據(jù)時(shí)鐘端口SCL相接，為外部存儲(chǔ)器U2提供數(shù)據(jù)讀寫(xiě)時(shí)鐘，電阻R11為外部存儲(chǔ)器U2數(shù)據(jù)I/O端口SDA的上拉電阻，電容C16為該端口的抗高頻干擾電容。外部存儲(chǔ)器U2為512字節(jié)的IIC總線協(xié)議的非易失性存儲(chǔ)器，可保證掉電后數(shù)據(jù)不丟失，電容C13為外部存儲(chǔ)器U2的旁路電容。單片機(jī)U1的P2.5端口為載波通訊數(shù)據(jù)的接收端，此端口通過(guò)光藕O2(圖4)得到來(lái)自載波通訊單元電路7的載波通訊數(shù)據(jù)，單片機(jī)U1的P0.0端口為載波通訊數(shù)據(jù)的發(fā)送端，此端口通過(guò)光藕O3(圖4)將內(nèi)部參數(shù)數(shù)據(jù)傳送到載波通訊單元電路上發(fā)送出去。
二、紅外通訊部分紅外通訊部分的實(shí)施例電路結(jié)構(gòu)如圖3所示，它由紅外發(fā)送電路61和紅外接收電路62組成。由型號(hào)為NE555的集成電路U4和電阻R21、R22以及電容C17、C18組成紅外發(fā)送的時(shí)基電路，集成電路U4的輸出端去控制三極管Q2的導(dǎo)通和截止，時(shí)基頻率為38KHz左右，改變電阻R21、R22和電容C18數(shù)值的大小可調(diào)整紅外發(fā)送電路的時(shí)基頻率，三極管Q1導(dǎo)通和截止的控制信號(hào)來(lái)自單片機(jī)U1的P1.0端口，紅外發(fā)射管D2根據(jù)三極管Q1的導(dǎo)通與否控制，由于三極管Q1、Q2采用串聯(lián)發(fā)射，紅外發(fā)射管D2發(fā)送的紅外數(shù)據(jù)信號(hào)將被調(diào)制在38KHz的基頻上，提高抗干擾能力。紅外接收電路62由型號(hào)為RFCEIVER的專(zhuān)用單片紅外接收集成電路U3和電阻R16、濾波電容C15組成，U3的信號(hào)輸出端VOUT接至單片機(jī)U1的P3.3端口，完成紅外信號(hào)的接收和發(fā)送。
三、載波通訊部分載波通訊部分的實(shí)施例電路結(jié)構(gòu)如圖3所示，它由型號(hào)為12PIN的專(zhuān)用載波通訊模塊J1為核心，載波通訊模塊J1的端口1通過(guò)電阻R13、電容C14的并聯(lián)接入市電零線和模塊的端口3，R13和C14構(gòu)成阻容降壓電路，載波通訊模塊J1的端口5、6接入10V供電電源的地，端口8接入10V供電電源的正極，端口9為載波通訊模塊的同步信號(hào)輸出端，它通過(guò)限流電阻R1和光藕O1向主控部分傳送，端口10為數(shù)據(jù)輸出端，它通過(guò)電阻R9及光藕O2向主控部分傳送接收到的載波通訊數(shù)據(jù)，端口11為數(shù)據(jù)輸入端，它通過(guò)限流電阻R18及光藕O3得到由主控部分向外傳送的通訊數(shù)據(jù)，端口12為載波通訊指示端，發(fā)光二極管L1和限流電阻R12接入該端，當(dāng)有載波通訊時(shí)該端為低電平，發(fā)光二極管點(diǎn)亮指示工作。
四、電源部分系統(tǒng)的電源部分主要是通過(guò)變壓器、整流電路和穩(wěn)壓電路的形式提供，系公知成熟技術(shù)，本文不做贅述。
權(quán)利要求1.一種低壓電力線路載波采集器，其特征在于它含有主控CPU單元電路(3)、脈沖單元電路(2)、存貯器單元電路(4)、紅外收發(fā)單元電路(6)及載波通訊單元電路(7)，其中脈沖單元電路(2)的輸入端通過(guò)接口插件接入4路電能表的電能脈沖信號(hào)，輸出端和CPU電路(3)的電能脈沖輸入端相連；紅外收發(fā)單元電路(6)的輸入/輸出端與CPU電路(3)的紅外通訊信號(hào)輸出/輸入端聯(lián)接；載波通訊單元電路(7)的輸入/輸出端接入CPU電路(3)的載波通訊信號(hào)輸出/輸入端；存貯器單元電路(4)的輸入/輸出端與CPU電路(3)的存貯信號(hào)輸出/輸入端相接。
2.如權(quán)利要求1所述的低壓電力線路載波采集器，其特征是主控CPU單元電路(3)由286E33型八位單片機(jī)U1構(gòu)成，該單片機(jī)的P2.0～P2.3端外接至脈沖單元電路(2)的輸出端，它的P0.1端口和P3.3端口分別與紅外收發(fā)單元電路(6)的輸出端和輸入端聯(lián)接，它的P2.5端和P0.0端分別與載波通訊單元電路(7)的發(fā)送端和接收端相連，存貯器單元電路(4)的數(shù)據(jù)I/O端口和數(shù)據(jù)時(shí)鐘端口分別聯(lián)接至286E33單片機(jī)的P2.7端口和P2.6端口。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種安裝在電能表內(nèi)的智能型低壓電力線路載波采集器,由主控CPU單元電路3、脈沖單元電路2、存貯器單元電路4、紅外收發(fā)單元電路6及載波通訊單元電路7等組成。實(shí)際應(yīng)用中,該采集器可同時(shí)采集4塊用戶(hù)電表電能量信息數(shù)據(jù)并隨之將處理后的信息數(shù)據(jù)通過(guò)低壓集抄載波技術(shù)送至臺(tái)區(qū)載波機(jī)及集中器中。本實(shí)用新型具有結(jié)構(gòu)合理、成本低、抗干擾能力強(qiáng)、使用范圍廣等優(yōu)點(diǎn),其產(chǎn)品的應(yīng)用推廣可為國(guó)家電力公司實(shí)施一戶(hù)一表、集中抄表、銀行聯(lián)網(wǎng)等用電管理打下良好基礎(chǔ),同時(shí)也為電力系統(tǒng)營(yíng)銷(xiāo)現(xiàn)代化提供了廣闊的發(fā)展空間。
文檔編號(hào)G01R11/00GK2494989SQ0124695
公開(kāi)日2002年6月12日 申請(qǐng)日期2001年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月24日
發(fā)明者梁德正, 王鐵, 毛偉, 王龍 申請(qǐng)人:陜西銀河電力儀表股份有限公司