一種具有自適應(yīng)保護(hù)的智能電表的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電能計量技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種具有自適應(yīng)保護(hù)的智能電表。
【背景技術(shù)】
[0002]智能化電能表是智能電網(wǎng)的智能終端，它已經(jīng)不是傳統(tǒng)意義上的電能表，智能電表除了具備傳統(tǒng)電能表基本用電量的計量功能以外，為了適應(yīng)智能電網(wǎng)和新能源的使用，它還具有雙向多費(fèi)率計量功能、用戶端控制功能、多種數(shù)據(jù)傳輸模式的雙向數(shù)據(jù)通信功能、防竊電功能等智能化的功能，但是，當(dāng)今的電能表只能輸出跳閘電源或跳閘接點(diǎn)，存在技術(shù)缺陷就是不能直接有效阻斷供電。智能電表代表著未來節(jié)能型智能電網(wǎng)最終用戶智能化終端的發(fā)展方向。
[0003]傳統(tǒng)的典型費(fèi)控智能電表是由用戶交費(fèi)對智能IC卡充值并輸入電表中，電表才能供電，表中電量用完后自動拉閘斷電，新型的智能電表目前已完美實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)購電，就像手機(jī)充值一樣簡單。
[0004]自計量電能表誕生、發(fā)展、改進(jìn)與成熟的整個過程，至今歷經(jīng)100多年。按計量電能表結(jié)構(gòu)框架類型和工作原理，可以劃分為感應(yīng)系電能表、機(jī)電式脈沖電能表、電子式電能表和費(fèi)控多功能電能表四種類型，分別代表各個不同的發(fā)展階段和發(fā)展水平。
[0005]首先，對于感應(yīng)系電能表而言，其種類、型號繁多，但基本結(jié)構(gòu)都是相似的，由測量機(jī)構(gòu)(包含:驅(qū)動元件、轉(zhuǎn)動元件、制動元件、軸承、計度器等)，補(bǔ)償調(diào)整裝置和輔助部件組成。為了能夠正確地計量，要進(jìn)行一系列復(fù)雜的調(diào)節(jié)，如滿載調(diào)整、輕載調(diào)整、電壓補(bǔ)償、相位調(diào)整和溫度補(bǔ)償?shù)?限于材料特性、對制造工藝的嚴(yán)格要求和受結(jié)構(gòu)的制約，制造準(zhǔn)確度級別較高的感應(yīng)系電能表已相當(dāng)困難;其工作原理及設(shè)計、制造規(guī)程決定了只在工頻附近很窄的頻率范圍內(nèi)且電壓、電流為正弦波形的條件下，方能保證標(biāo)稱工作性能，只要波形有畸變時，其準(zhǔn)確度便受到影響；由于采用儀表機(jī)械轉(zhuǎn)動，故表計自身的功耗較大;此外，功能單一也限制了它的使用范圍。
[0006]其次，對于機(jī)電脈沖式電子電能表而言，光電轉(zhuǎn)換器是機(jī)電脈沖式電子電能表的關(guān)鍵部分。根據(jù)光電轉(zhuǎn)換器的不同，機(jī)電脈沖式電子電能表可分為單向脈沖式和雙向脈沖式兩種類型。
[0007]再次，為了替代由感應(yīng)系測量機(jī)構(gòu)測量交變電能，電子式電能表應(yīng)運(yùn)而生?？紤]到電能管理現(xiàn)代化的必然發(fā)展方向，需要訪問多種信息并要求決策與電價器具之間的雙向通信，而數(shù)字乘法器型電子式電能表功能的擴(kuò)展十分方便，十分容易與配電自動化系統(tǒng)集成，故有專家預(yù)計，數(shù)字乘法器型電子式電能表將成為今后電子式電能表的主要發(fā)展方向。
[0008]最后，微電子技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展是電子式電能表迅速發(fā)展、日益成熟的主要因素。高準(zhǔn)確度、高可靠性的元器件以及大規(guī)模電路集成技術(shù)等使電子式電能表的使用壽命、準(zhǔn)確度、穩(wěn)定度等技術(shù)指標(biāo)都有了顯著改善。智能電能表由于其自身的一系列優(yōu)點(diǎn)，最終將取代傳統(tǒng)的感應(yīng)系電能表，逐步會在現(xiàn)代電能計量與管理中占據(jù)主導(dǎo)地位。具有代表性的是費(fèi)控多功能電能表，其結(jié)構(gòu)原理如圖1所示。
[0009]智能電表代表著未來節(jié)能型智能電網(wǎng)最終用戶智能化終端的發(fā)展方向。但是，當(dāng)今的電能表只能輸出跳閘電源或跳閘接點(diǎn)，不能直接有效關(guān)斷供電。對于用戶密集(如:中大型市場、學(xué)生宿舍)場合，過于集中的短時間超載，致使線路無法承受負(fù)荷，同時存在安全隱患。且這種保護(hù)功能簡單采用設(shè)在出線開關(guān)上，對于某些用戶(如學(xué)生宿舍、大中型市場等用電密集)難以接受這種保護(hù)方式時，很多用戶會自行拆除、改用其它開關(guān)，此功能便無效。而設(shè)置在計量電能表中，便可讓用戶強(qiáng)制接受負(fù)荷的限制以確保安全。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0010]本實(shí)用新型提供一種具有自適應(yīng)保護(hù)的智能電表，以提高電氣設(shè)備運(yùn)行的安全性和可靠性。
[0011]為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型提供一種具有自適應(yīng)保護(hù)的智能電表，應(yīng)用于負(fù)載電路中，包括:數(shù)據(jù)采集單元、數(shù)據(jù)處理單元、處理器單元、控制單元、負(fù)荷阻斷單元以及負(fù)載檢測單元；
[0012]所述數(shù)據(jù)采集單元分別與所述數(shù)據(jù)處理單元及所述處理器單元數(shù)據(jù)連接，所述數(shù)據(jù)處理單元與所述處理器單元數(shù)據(jù)連接，所述處理器單元與所述控制單元數(shù)據(jù)連接，所述控制單元與所述負(fù)荷阻斷單元網(wǎng)絡(luò)連接;所述負(fù)載檢測單元分別與所述處理器單元以及所述控制單元數(shù)據(jù)連接；
[0013]所述數(shù)據(jù)采集單元，用于將原始數(shù)據(jù)分別傳送到所述數(shù)據(jù)處理單元以及所述處理器單元；
[0014]所述數(shù)據(jù)處理單元，用于根據(jù)所述原始數(shù)據(jù)計算得到運(yùn)算數(shù)據(jù)并發(fā)送到所述處理器單元；
[0015]所述處理器單元用于根據(jù)所述原始數(shù)據(jù)以及所述運(yùn)算數(shù)據(jù)計算得到電氣參數(shù)并發(fā)送到所述控制單元；
[0016]所述控制單元，用于根據(jù)接收到的電氣參數(shù)確定所述負(fù)載電路是否正常，當(dāng)確定所述負(fù)載電路非正常時，指示所述負(fù)荷阻斷單元斷開電源；
[0017]所述負(fù)載檢測單元，用于在接收到所述控制單元通過所述處理器單元發(fā)送的電源斷開消息后一段時間內(nèi)，未收到所述處理器單元發(fā)送的電源連接消息時，利用其上所加載的低電壓高頻電源對所述智能電表進(jìn)行負(fù)載檢測。
[00? 8] 進(jìn)一步地，所述智能電表還包括報警單元，所述報警單元與所述處理器單元數(shù)據(jù)連接，用于根據(jù)所述處理器單元接收到的電源斷開消息發(fā)送報警信號。
[0019]進(jìn)一步地，所述負(fù)載檢測單元還與所述控制單元數(shù)據(jù)連接，用于在檢測到所述負(fù)載電路正常時，告知所述控制單元指示所述負(fù)荷阻斷單元連通電源。
[°02°] 進(jìn)一步地，所述智能電表還包括通訊單元，所述通訊單元與所述處理器單元數(shù)據(jù)連接，所述通訊單元用于將所述智能電表與后臺服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)連接。
[0021 ] 進(jìn)一步地，所述智能電表還包括顯示單元，所述顯示單元與所述處理器單元數(shù)據(jù)連接，用于顯示所述智能電表的數(shù)據(jù)。
[0022]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型至少具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0023]通過本實(shí)用新型所提供的技術(shù)方案，實(shí)現(xiàn)了智能電表的自動控制及自動進(jìn)行負(fù)載檢測，同時設(shè)計了自適應(yīng)保護(hù)功能，提高了電氣設(shè)備運(yùn)行的安全性和可靠性。
【附圖說明】
[0024]圖1是現(xiàn)有技術(shù)中費(fèi)控多功能電能表的結(jié)構(gòu)原理框架圖；
[0025]圖2是本實(shí)用新型提出的智能電表的結(jié)構(gòu)圖；
[0026]圖3是本實(shí)用新型提出的具有自適應(yīng)的三相智能電表的結(jié)構(gòu)原理框架圖；
[0027]圖4是本實(shí)用新型提出的具有自適應(yīng)的單相智能電表的結(jié)構(gòu)原理框架圖；
[0028]附圖5是本實(shí)用新型提出的引入引出互為對邊接線(上進(jìn)下出三相表)的示意圖；
[0029]圖6是本實(shí)用新型提出的引入引出互為對邊接線(下進(jìn)上出三相表)的示意圖；
[0030]圖7是本實(shí)用新型提出的引入引出互為對邊接線(上進(jìn)下出單相表)的示意圖；
[0031]圖8是本實(shí)用新型提出的引入引出互為對邊接線(下進(jìn)上出單相表)的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032]本實(shí)用新型提出一種具有自適應(yīng)保護(hù)的智能電表，應(yīng)用于負(fù)載電路中，如圖2所示，包括:數(shù)據(jù)采集單元、數(shù)據(jù)處理單元、處理器單元、控制單元、負(fù)荷阻斷單元、報警單元、負(fù)載檢測單元、通訊單元以及顯示單元。下面結(jié)合附圖3和附圖4，對本實(shí)用新型【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0033]具體的，
[0034]數(shù)據(jù)采集單元，用于將原始數(shù)據(jù)分別傳送到數(shù)據(jù)處理單元以及處理器單元；
[0035]數(shù)據(jù)采集單元進(jìn)行電流電壓兩種原始數(shù)據(jù)的采集。其中，該數(shù)據(jù)采集單元由電流采集器、電壓采集器、電流變換器和電壓變換器組成，將采集的電流電壓分別轉(zhuǎn)換為電量信號或數(shù)據(jù)信號后，發(fā)送給數(shù)據(jù)處理單元，同時將電流電壓兩種原始數(shù)據(jù)輸送到處理器單元。
[0036]數(shù)據(jù)處理單元，用于根據(jù)原始數(shù)據(jù)計算得到運(yùn)算數(shù)據(jù)并發(fā)送到處理器單元；
[0037]數(shù)據(jù)處理單元在接收到數(shù)據(jù)采集單元發(fā)送的電量信號或數(shù)據(jù)信號后，將其處理為數(shù)量信號，并該數(shù)量信號輸送到處理器單元。
[0038]具體的數(shù)據(jù)處理包括兩種方式:
[0039]其一是傳統(tǒng)模擬方案:由“乘法器”、“電壓頻率轉(zhuǎn)換器”、“分頻器、計數(shù)器”電路等構(gòu)成。將采集的電流、電壓原始數(shù)據(jù)輸入到“乘法器”電路計算出瞬時功率，再與時間參數(shù)進(jìn)行累計積算;計算結(jié)果再經(jīng)過“電壓頻率轉(zhuǎn)換器”轉(zhuǎn)換為脈沖信號，然后通過“分頻器、計數(shù)器”轉(zhuǎn)換為數(shù)量信號，再輸送到處理器單元；
[0040]其二是模擬/數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換方案:由電流采集器、電壓采集器、專用模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(A/D轉(zhuǎn)換器)、電能計量專用集成電路等構(gòu)成。將電流、電壓模擬信號通過高精度高速度專用模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(A/D)轉(zhuǎn)換和信號處理后，進(jìn)入到電能計量專用集成電路進(jìn)行電能的計算和各項(xiàng)分析處理，將分析處理結(jié)果發(fā)送到處理器單元。
[0041]處理器單元，用于根據(jù)原始數(shù)據(jù)以及運(yùn)算數(shù)據(jù)計算得到電氣參數(shù)并發(fā)送到控制單元；
[0042]處理器單元在接收到電流電壓兩種原始數(shù)據(jù)以及數(shù)量信號后，計算出所需全部電氣參數(shù)，包括某時段電能物理量的最大值、平均值。
[0043]控制單元，用于根據(jù)接收到的電氣參數(shù)確定負(fù)載電路是否負(fù)載，當(dāng)確定負(fù)載電路非正常時，指示負(fù)荷阻斷單元斷開電源。
[0044]具體的，控制單元包括包含費(fèi)控動作(斷開、開通操作)、自適應(yīng)保護(hù)動作[動作電流Ip = k In保護(hù)動作(k為動作系數(shù)，In為某時段平均電流或預(yù)設(shè)的負(fù)荷限制電流)、解除后恢復(fù)]、過負(fù)荷保護(hù)動作(斷開、解除后恢復(fù))等控制功能。根據(jù)某一時段正常運(yùn)行的電流(平均值或最大值，可以是“記錄的數(shù)據(jù)”或“