專利名稱：單相費(fèi)控智能電能表的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
單相費(fèi)控智能電能表技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型屬于電力行業(yè)一種電力控制裝置，特別是指一種單相費(fèi)控智能電能表。
背景技術(shù)：
[0002]現(xiàn)在遠(yuǎn)程電力抄表系統(tǒng)為電力部門管理、分析、處理各種電量數(shù)據(jù)的一種重要選擇措施。該系統(tǒng)一般包括用戶端電能表、采集器和后臺(tái)管理系統(tǒng)三個(gè)部分組成。[0003]現(xiàn)有該類系統(tǒng)的一般工作原理為，采集器接受后臺(tái)管理系統(tǒng)的控制命令，然后將用戶端電能表采集的信息保存并傳送到集中器，再由各集中器上傳數(shù)據(jù)到后臺(tái)管理系統(tǒng)的活動(dòng)。[0004]現(xiàn)該類系統(tǒng)已經(jīng)廣泛利用嵌入式技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)，現(xiàn)有技術(shù)中，電能表是該系統(tǒng)的重要部分。在現(xiàn)有技術(shù)中該系統(tǒng)雖然已經(jīng)在通信等方面實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)行。但該系統(tǒng)所具有的僅為集抄低壓用戶電表數(shù)據(jù)功能，僅能對(duì)電力部門提供電量的管理、 分析和處理數(shù)據(jù)。[0005]因此開發(fā)一種可廣泛應(yīng)用于城市、農(nóng)村或工廠企業(yè)單相交流電的計(jì)量場(chǎng)合的電能表是本申請(qǐng)的目的之一。實(shí)用新型內(nèi)容[0006]本實(shí)用新型的目的是開發(fā)一種可廣泛應(yīng)用于城市、農(nóng)村或工廠企業(yè)單相交流電的計(jì)量場(chǎng)合的電能表，并且該電能表能夠滿足電力部門關(guān)于遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)的應(yīng)用。[0007]本實(shí)用新型的工件原理是，被測(cè)交流電壓和電流經(jīng)過高精度采樣后送到專用電能計(jì)量芯片經(jīng)過一系列數(shù)字處理后，轉(zhuǎn)換成與有功功率成正比的脈沖頻率信號(hào)送給微處理器，微處理器將脈沖信號(hào)依據(jù)時(shí)段費(fèi)率進(jìn)行分時(shí)累加，得到總電量和各費(fèi)率電量，結(jié)果保存到數(shù)據(jù)存貯器中。微處理器同時(shí)完成顯示和與外部進(jìn)行信息交換的功能。[0008]本實(shí)用新型是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的[0009]一種單相費(fèi)控智能電能表，包括有表殼，指示燈，顯示屏，主板，所述主板上包括有主控單元模塊，電源模塊，測(cè)量及監(jiān)測(cè)模塊，事件記錄模塊，報(bào)警模塊，凍結(jié)功能模塊，計(jì)時(shí)功能模塊，脈沖輸出模塊，所述主控單元模塊包括有電能計(jì)量單元模塊，數(shù)據(jù)處理單元模塊和通信接口單元模塊；所述的電能計(jì)量單元模塊，數(shù)據(jù)處理單元模塊和通信接口單元模塊采用三組隔離的電源；所述電能計(jì)量單元模塊包括有費(fèi)控功能模塊，費(fèi)率、時(shí)段及電價(jià)方案模塊；所述通信接口包括有具有獨(dú)立的調(diào)制式紅外光窗口，RS485通信接口，載波通信模塊標(biāo)準(zhǔn)接口 ；[0010]所述的RS485接口為1個(gè)。[0011]所述指示燈包括有脈沖指示燈，報(bào)警指示燈和跳間指示燈。[0012]所述根據(jù)費(fèi)控功能包括有本地費(fèi)控電能表和遠(yuǎn)程費(fèi)控電能表。[0013]本實(shí)用新型能夠?qū)崿F(xiàn)的有益效果是[0014]1、采用先進(jìn)的專用集成電路和SMT、熱風(fēng)回流焊、波峰焊工藝設(shè)計(jì)、制造，質(zhì)量可罪。[0015]2、電能計(jì)量單元和數(shù)據(jù)處理單元，通信接口單元分別采用三組隔離電源，所有輸出信號(hào)均采用光電隔離，提高電磁兼容性能，同時(shí)也確保計(jì)量單元獨(dú)立穩(wěn)定工作，不受通信接口的影響。[0016]3、寬電壓范圍設(shè)計(jì)，從154V 均能正常工作，同時(shí)418V時(shí)電表不損壞，提高了電表對(duì)工作環(huán)境的適應(yīng)性。[0017]4、微處理器采用內(nèi)置看門狗設(shè)計(jì)，確保了 CPU可靠正常工作，計(jì)量數(shù)據(jù)采用三重備份。在惡劣干擾下，數(shù)據(jù)確保安然無恙。[0018]5、全密封防塵、防水設(shè)計(jì)，表殼材料具有優(yōu)良的阻燃和抗腐蝕、抗老化性能。[0019]6、采用具有內(nèi)置溫度補(bǔ)償功能的硬件時(shí)鐘電路，停電用電池供電時(shí)溫度補(bǔ)償功能同樣啟動(dòng)，確保時(shí)鐘精度準(zhǔn)確。


[0020]圖1，單相費(fèi)控智能電能表工件原理圖；[0021]圖2，單相費(fèi)控智能電能表主視圖；[0022]圖3，單相費(fèi)控智能電能表后視圖；[0023]圖4，單相費(fèi)控智能電能表側(cè)視圖。[0024]1 表殼2 顯示屏[0025]3 紅外光窗口 4 指示燈具體實(shí)施方式
[0026]下面詳細(xì)描述本申請(qǐng)的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件，下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本申請(qǐng)，而不能解釋為對(duì)本申請(qǐng)的限制。[0027]為了實(shí)現(xiàn)本申請(qǐng)的目的，本實(shí)用新型通過采用以下技術(shù)實(shí)現(xiàn)的一種單相費(fèi)控智能電能表，包括有表殼1，指示燈4包括有脈沖指示燈，報(bào)警指示燈和跳間指示燈，顯示屏 2，主板，所述主板上包括有主控單元模塊，電源模塊，測(cè)量及監(jiān)測(cè)模塊，事件記錄模塊，報(bào)警模塊，凍結(jié)功能模塊，計(jì)時(shí)功能模塊，脈沖輸出模塊，所述主控單元模塊包括有電能計(jì)量單元模塊，數(shù)據(jù)處理單元模塊和通信接口單元模塊；所述的電能計(jì)量單元模塊，數(shù)據(jù)處理單元模塊和通信接口單元模塊采用三組隔離的電源；所述電能計(jì)量單元模塊包括有費(fèi)控功能模塊，費(fèi)率、時(shí)段及電價(jià)方案模塊；所述通信接口包括有具有獨(dú)立的調(diào)制式紅外光窗口，1個(gè) RS485通信接口，載波通信模塊標(biāo)準(zhǔn)接口。在本實(shí)施例中選用的費(fèi)控是本地費(fèi)控功能，在本申請(qǐng)的其它實(shí)施例中可以選用遠(yuǎn)程費(fèi)控功能。[0028]在本申請(qǐng)的中各功能模塊是通過以下方式實(shí)現(xiàn)的[0029]1，計(jì)量功能[0030]a)具有正向有功電能、反向有功電能計(jì)量功能，能存儲(chǔ)其數(shù)據(jù)，并可以據(jù)此設(shè)置組合有功。[0031]b)具有分時(shí)計(jì)量功能，有功電能量按相應(yīng)的時(shí)段分別累計(jì)、存儲(chǔ)總、尖、峰、平、谷電能量。[0032]c)可存儲(chǔ)上12個(gè)月的總電能和各費(fèi)率電能量；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)分界時(shí)刻為月末M時(shí)， 或在每月1號(hào)至觀號(hào)內(nèi)的整點(diǎn)時(shí)刻。[0033]2，費(fèi)控功能[0034]費(fèi)控功能的實(shí)現(xiàn)分為本地和遠(yuǎn)程兩種方式遠(yuǎn)程方式通過載波或RS485等虛擬介質(zhì)和遠(yuǎn)程售電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。[0035]本地費(fèi)控電能表[0036]在電能表內(nèi)進(jìn)行電費(fèi)實(shí)時(shí)計(jì)算，其主要功能包括[0037]a)當(dāng)剩余金額小于或等于設(shè)定的報(bào)警金額時(shí)，電能表能以聲、光或其他方式提醒用戶；透支金額應(yīng)實(shí)時(shí)記錄，當(dāng)透支金額低于設(shè)定的透支門限金額時(shí)，電能表發(fā)出斷電信號(hào)，控制負(fù)荷開關(guān)中斷供電；當(dāng)電能表接收到有效的續(xù)交電費(fèi)信息后，首先扣除透支金額， 當(dāng)剩余金額大于設(shè)定值(默認(rèn)為零)時(shí)，方可通過遠(yuǎn)程或本地方式使電能表處于允許合閘狀態(tài)，由人工本地恢復(fù)供電。[0038]b)剩余金額不能超過設(shè)計(jì)允許的電能表最大儲(chǔ)值金額；最大儲(chǔ)值金額由電能表顯示位數(shù)決定。[0039]c)電能表的預(yù)存電費(fèi)金額應(yīng)能與表內(nèi)的剩余金額進(jìn)行準(zhǔn)確迭加，并能將剩余金額、電能表用電參數(shù)等信息返寫至固態(tài)介質(zhì)。[0040]d)電能表不接受非指定介質(zhì)輸入的任何信息。當(dāng)使用非指定介質(zhì)或進(jìn)行非法操作時(shí)，電能表能進(jìn)行有效防護(hù)；在非指定介質(zhì)或非法操作撤銷后，電能表能正常工作且數(shù)據(jù)不丟失。[0041]g)通過固態(tài)介質(zhì)對(duì)電能表進(jìn)行參數(shù)設(shè)置、預(yù)存電費(fèi)、信息返寫、ESAM數(shù)據(jù)抄讀和下發(fā)遠(yuǎn)程控制命令操作時(shí)，需通過嚴(yán)格的密碼驗(yàn)證及安全認(rèn)證，除用戶購電信息外的其他用電參數(shù)設(shè)置還應(yīng)通過編程鍵和編程密碼驗(yàn)證使電能表處于編程允許狀態(tài)下方可進(jìn)行。[0042]遠(yuǎn)程費(fèi)控電能表[0043]電費(fèi)計(jì)算在遠(yuǎn)程售電系統(tǒng)中完成，表內(nèi)不存儲(chǔ)、顯示與電費(fèi)、電價(jià)相關(guān)信息。電能表接收遠(yuǎn)程售電系統(tǒng)下發(fā)的拉間、允許合間、ESAM數(shù)據(jù)抄讀指令時(shí)，需通過嚴(yán)格的密碼驗(yàn)證及安全認(rèn)證。[0044]可通過虛擬介質(zhì)對(duì)電能表內(nèi)的用電參數(shù)進(jìn)行設(shè)置；[0045]安全認(rèn)證加密要求[0046]通過固態(tài)介質(zhì)或虛擬介質(zhì)對(duì)電能表進(jìn)行參數(shù)設(shè)置、預(yù)存電費(fèi)、信息返寫和下發(fā)遠(yuǎn)程控制命令操作時(shí)，需通過嚴(yán)格的密碼驗(yàn)證或ESAM模塊等安全認(rèn)證，以確保數(shù)據(jù)傳輸安全可靠。ESAM模塊的加密算法應(yīng)符合國家密碼管理的有關(guān)政策，使用SMl算法。電能表在全性能試驗(yàn)或驗(yàn)收試驗(yàn)時(shí)，通過系統(tǒng)內(nèi)有資質(zhì)的檢測(cè)機(jī)構(gòu)對(duì)電能表數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)行安全認(rèn)證檢查，檢查依據(jù)《智能電能表信息交換安全認(rèn)證技術(shù)規(guī)范》。[0047]3測(cè)量及監(jiān)測(cè)[0048]能測(cè)量、記錄、顯示當(dāng)前電能表的電壓、電流(包括零線電流)、功率、功率因數(shù)等運(yùn)行參數(shù)。測(cè)量誤差(引用誤差)不超過士 1%。[0049]4事件記錄[0050]a)永久記錄電能表清零事件的發(fā)生時(shí)刻及清零時(shí)的電能量數(shù)據(jù)。[0051]b)記錄編程總次數(shù)，最近10次編程的時(shí)刻、操作者代碼、編程項(xiàng)的數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)。采用[0052]c)記錄校時(shí)總次數(shù)(不包含廣播校時(shí))，最近10次校時(shí)的時(shí)刻、操作者代碼。[0053]d)記錄掉電的總次數(shù)，最近10次掉電發(fā)生及結(jié)束的時(shí)刻。[0054]e)記錄最近10次遠(yuǎn)程控制拉間和最近10次遠(yuǎn)程控制合間事件，記錄拉、合間事件發(fā)生時(shí)刻和電能量等數(shù)據(jù)。[0055]f)記錄開表蓋總次數(shù)，最近10次開表蓋事件的發(fā)生、結(jié)束時(shí)刻。[0056]5費(fèi)率、時(shí)段及電價(jià)方案[0057]具有兩套費(fèi)率時(shí)段表，可在約定的時(shí)刻自動(dòng)轉(zhuǎn)換；每套費(fèi)率至少支持4個(gè)費(fèi)率。[0058]具有日歷、時(shí)鐘，全年應(yīng)至少可設(shè)置2個(gè)時(shí)區(qū)，在Mh內(nèi)至少可以任意編程8個(gè)時(shí)段；時(shí)段的最小間隔為15min ；時(shí)段可跨越零點(diǎn)設(shè)置。[0059]具有兩套電價(jià)方案，可在約定的時(shí)刻或達(dá)到約定的用電量水平時(shí)自動(dòng)轉(zhuǎn)換。[0060]支持通過紅外、RS485通信接口修改費(fèi)率表、時(shí)段表及電價(jià)方案，有防止非授權(quán)人操作的安全措施。[0061]6顯示功能[0062]a)電能表能顯示以下信息[0063]1)當(dāng)月和上月月度累計(jì)用電量；[0064]2)當(dāng)前剩余金額；[0065]3)當(dāng)前階梯電價(jià)；[0066]4)各費(fèi)率累計(jì)電能量示值和總累計(jì)電能量示值；[0067]5)當(dāng)前時(shí)間；[0068]6)報(bào)警代碼或提示；[0069]7)插卡及通信狀態(tài)提示；[0070]8)電能表的表號(hào)。[0071]b)電量顯示單位為千瓦時(shí)(kWh)，顯示位數(shù)為8位，含2位小數(shù)。[0072]c)剩余金額顯示單位為元，顯示位數(shù)為8位，含2位小數(shù)。[0073]d)IXD背光喚醒方式，包括按鍵喚醒、紅外喚醒(任意紅外設(shè)備均可喚醒)、等方式；在正常使用情況下，IXD壽命不小于10年。[0074]e)停電時(shí)可通過按鍵喚醒顯示(背光燈可不點(diǎn)亮)；喚醒后如無操作，LCD在自動(dòng)顯示一個(gè)循環(huán)后應(yīng)自動(dòng)關(guān)閉；按鍵顯示操作結(jié)束30秒后自動(dòng)關(guān)閉顯示。[0075]f)指示燈_脈沖指示燈紅色，平時(shí)滅，計(jì)量有功電能時(shí)閃爍；[0076]-報(bào)警指示燈紅色，正常時(shí)滅，報(bào)警時(shí)常亮。[0077]-跳閘指示燈黃色，負(fù)荷開關(guān)分?jǐn)鄷r(shí)亮，平時(shí)滅。[0078]7報(bào)警功能[0079]當(dāng)出現(xiàn)下列故障或報(bào)警項(xiàng)時(shí)，LCD立即停留在該代碼上或報(bào)警提示，且背光燈持續(xù)點(diǎn)売；[0080]a)當(dāng)剩余電費(fèi)小于報(bào)警電費(fèi)時(shí)，提示“請(qǐng)購電”；[0081]b)當(dāng)電能表出現(xiàn)故障時(shí)，顯示出錯(cuò)信息碼(用Err-X X表示)[0082]DErr-Ol控制回路錯(cuò)誤；[0083]2) Err-02ESAM 錯(cuò)誤；[0084]3) Err-04時(shí)鐘電池電壓低；[0085]4) Err-08 時(shí)鐘故障；[0086]5) Err-IO 認(rèn)證錯(cuò)誤；[0087]6)Err_16修改密鑰錯(cuò)誤。[0088]8凍結(jié)功能[0089]定時(shí)凍結(jié)按照約定的時(shí)間及間隔凍結(jié)電能量數(shù)據(jù)；每個(gè)凍結(jié)量至少保存12次。[0090]瞬時(shí)凍結(jié)在非正常情況下，凍結(jié)當(dāng)前的日歷、時(shí)間、所有電能量和重要測(cè)量量的數(shù)據(jù)；瞬時(shí)凍結(jié)量應(yīng)保存最后3次的數(shù)據(jù)。[0091]約定凍結(jié)在新老兩套費(fèi)率/時(shí)段轉(zhuǎn)換、階梯電價(jià)轉(zhuǎn)換或電力公司認(rèn)為有特殊需要時(shí)，凍結(jié)轉(zhuǎn)換時(shí)刻的電能量以及其他重要數(shù)據(jù)，保存最后2次凍結(jié)數(shù)據(jù)。[0092]日凍結(jié)存儲(chǔ)每天零點(diǎn)時(shí)刻的電能量，應(yīng)可存儲(chǔ)兩個(gè)月的數(shù)據(jù)。[0093]整點(diǎn)凍結(jié)存儲(chǔ)整點(diǎn)時(shí)刻或半點(diǎn)時(shí)刻的有功總電能，應(yīng)可存儲(chǔ)96個(gè)數(shù)據(jù)。[0094]凍結(jié)內(nèi)容及對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)應(yīng)符合DL/T 645-2007及其備案文件要求。[0095]9計(jì)時(shí)功能[0096]采用具有溫度補(bǔ)償功能的內(nèi)置硬件時(shí)鐘電路，具有日歷、計(jì)時(shí)、閏年自動(dòng)轉(zhuǎn)換功能；內(nèi)部時(shí)鐘端子輸出頻率為1Hz。在25 +60°C溫度范圍內(nèi)，時(shí)鐘準(zhǔn)確度< 士 ls/d;在參比溫度(230C )下，時(shí)鐘準(zhǔn)確度彡士0. 5s/d。[0097]電能表可接受的廣播校時(shí)范圍不得大于5min ；廣播校時(shí)無需編程鍵和通訊密碼配合；每日允許校時(shí)次數(shù)可根據(jù)要求進(jìn)行設(shè)置(缺省為每日只允許校時(shí)一次)，且應(yīng)避免在電能表執(zhí)行凍結(jié)或結(jié)算數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存操作前后5min內(nèi)進(jìn)行。[0098]10，脈沖輸出[0099]電能表有與所計(jì)量的電能成正比的LED脈沖和電脈沖輸出功能。光測(cè)試輸出裝置的特性符合GB/T17215. 211-2006的要求。電測(cè)試輸出裝置的特性符合GB/T15^4_2002的要求。電能表具備時(shí)鐘信號(hào)輸出端子。時(shí)鐘端子輸出頻率為1Hz。[0100]以上所述僅是本申請(qǐng)的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本申請(qǐng)?jiān)淼那疤嵯拢€可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這樣改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本申請(qǐng)的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種單相費(fèi)控智能電能表，包括有表殼，指示燈，顯示屏，主板，其特征在于所述主板上包括有主控單元模塊，電源模塊，測(cè)量及監(jiān)測(cè)模塊，事件記錄模塊，報(bào)警模塊，凍結(jié)功能模塊，計(jì)時(shí)功能模塊，脈沖輸出模塊，所述主控單元模塊包括有電能計(jì)量單元模塊，數(shù)據(jù)處理單元模塊和通信接口單元模塊；所述的電能計(jì)量單元模塊，數(shù)據(jù)處理單元模塊和通信接口單元模塊采用三組隔離的電源；所述電能計(jì)量單元模塊包括有費(fèi)控功能模塊，費(fèi)率、時(shí)段及電價(jià)方案模塊；所述通信接口包括有具有獨(dú)立的調(diào)制式紅外光窗口，RS485通信接口，載波通信模塊標(biāo)準(zhǔn)接口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單相費(fèi)控智能電能表，其特征在于所述的RS485接口為1個(gè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單相費(fèi)控智能電能表，其特征在于所述指示燈包括有脈沖指示燈，報(bào)警指示燈和跳閘指示燈。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單相費(fèi)控智能電能表，其特征在于所述根據(jù)費(fèi)控功能包括有本地費(fèi)控電能表和遠(yuǎn)程費(fèi)控電能表。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種單相費(fèi)控智能電能表，包括有表殼，指示燈，顯示屏，主板，所述主板上包括有主控單元模塊，電源模塊，測(cè)量及監(jiān)測(cè)模塊，事件記錄模塊，報(bào)警模塊，凍結(jié)功能模塊，計(jì)時(shí)功能模塊，脈沖輸出模塊，所述主控單元模塊包括有電能計(jì)量單元模塊，數(shù)據(jù)處理單元模塊和通信接口單元模塊；所述的電能計(jì)量單元模塊，數(shù)據(jù)處理單元模塊和通信接口單元模塊采用三組隔離的電源；所述電能計(jì)量單元模塊包括有費(fèi)控功能模塊，費(fèi)率、時(shí)段及電價(jià)方案模塊；所述通信接口包括有具有獨(dú)立的調(diào)制式紅外光窗口，RS485通信接口，載波通信模塊標(biāo)準(zhǔn)接口。
文檔編號(hào)G01R11/57GK202285025SQ20112041099
公開日2012年6月27日 申請(qǐng)日期2011年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月24日
發(fā)明者衛(wèi)光前, 李守水, 李程, 秦萬民, 鄧宇 申請(qǐng)人:青島世澤電子儀表有限公司