專利名稱：?jiǎn)蜗嚯娮邮街悄芫W(wǎng)絡(luò)電度表系統(tǒng)的制作方法
單相電子式智能網(wǎng)絡(luò)電度表系統(tǒng)是用IC卡做為預(yù)付費(fèi)的載體，采用低壓電力載波的方式來(lái)進(jìn)行抄表。屬于電能計(jì)量領(lǐng)域。
當(dāng)今市場(chǎng)上主要的單相多功能表有兩種類型。一種是IC卡預(yù)付費(fèi)電能表；另一種是電力載波電能表。IC卡預(yù)付費(fèi)電能表能控制用戶用電，使電業(yè)部門收取電費(fèi)由被動(dòng)變?yōu)橹鲃?dòng)，增強(qiáng)了電業(yè)管理的力度。但是它的缺點(diǎn)是不便電費(fèi)漲價(jià)管理；用電量管理不夠?qū)崟r(shí)；不利于線損統(tǒng)計(jì)；沒有復(fù)費(fèi)率功能；數(shù)據(jù)的安全性不高。電力載波電能表用電量管理比較實(shí)時(shí)，也比較有利于線損統(tǒng)計(jì)。但是它的缺點(diǎn)是不便于電費(fèi)漲價(jià)；沒有真正意義上的復(fù)費(fèi)率；低壓載波通訊不夠穩(wěn)定；不能實(shí)現(xiàn)預(yù)付費(fèi)。
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，發(fā)明一種單相電子式智能網(wǎng)絡(luò)電度表系統(tǒng)。它是用IC卡做為預(yù)付費(fèi)的載體，采用低壓電力載波的方式來(lái)進(jìn)行抄表，用載波信道更改用戶表中的電價(jià)，同時(shí)系統(tǒng)隨時(shí)監(jiān)控用戶表運(yùn)行狀態(tài)。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的。單相電子式智能網(wǎng)絡(luò)電度表系統(tǒng)是由上位機(jī)控制管理中心，數(shù)據(jù)采集中心和單相電子式智能網(wǎng)絡(luò)電度表組成。上位機(jī)控制管理中心是直接與用戶進(jìn)行交流的界面，其硬件組成包括一臺(tái)計(jì)算機(jī)和一個(gè)調(diào)制解調(diào)器。數(shù)據(jù)采集中心由一臺(tái)486工控機(jī)和一個(gè)低壓轉(zhuǎn)換器及一個(gè)調(diào)制解調(diào)器組成。工控機(jī)和低壓轉(zhuǎn)換器通過一個(gè)RS232串口相連。低壓轉(zhuǎn)換器是用于連接上位機(jī)控制管理中心與單相電子式智能網(wǎng)絡(luò)電度表的紐帶，起著承上啟下的作用。低壓轉(zhuǎn)換器主要功能是接收控制管理中心下發(fā)的指令，并轉(zhuǎn)發(fā)給各個(gè)電能表，以及接收電能表上傳的數(shù)據(jù)并轉(zhuǎn)發(fā)給上位機(jī)控制管理中心。單相電子式智能網(wǎng)絡(luò)電度表是本發(fā)明人發(fā)明的新產(chǎn)品，已申報(bào)專利。
低壓轉(zhuǎn)換器(圖2)由CPU控制模塊1，載波模塊2，接口模塊3，電源模塊4，三相供電模塊5五個(gè)功能模塊組成。CPU模塊是整個(gè)電路的核心部分，它由一個(gè)自帶內(nèi)部看門狗電路的8位高可靠微處理器以及一些外圍電路組成。其主要功能是控制電路板上各功能模塊協(xié)調(diào)工作，并實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換器的整體功能。載波模塊的主要功能是從低壓配電線路上接收特定頻率的模擬信號(hào)，經(jīng)信號(hào)放大和解調(diào)成數(shù)字信號(hào)后傳送給CPU，并把CPU發(fā)出的數(shù)字信號(hào)調(diào)制成特定頻率的模擬信號(hào)，并經(jīng)放大處理后發(fā)送到低壓配電線路上。接口模塊的主要功能是負(fù)責(zé)電平轉(zhuǎn)換，由于系統(tǒng)內(nèi)部用的是TTL電平，而與計(jì)算機(jī)通訊時(shí)用的是RS232接口，故需要接口模塊進(jìn)行TTL電平到RS232電平或RS232電平到TTL電平的相互轉(zhuǎn)換，并實(shí)現(xiàn)信號(hào)傳輸?shù)碾娖鞲綦x作用。電源模塊為整個(gè)低壓轉(zhuǎn)換器安全穩(wěn)定的工作提供可靠的保證。三相供電模塊保證系統(tǒng)在三相線路中某一相或兩相斷電的情況下仍能正常工作。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于本系統(tǒng)采用低壓電力載波方式來(lái)進(jìn)行抄表，這樣保證了用電量的實(shí)時(shí)性；同時(shí)可以用載波信道更改用戶表中的電價(jià)，有利于電價(jià)漲價(jià)問題；另外系統(tǒng)中采用低壓轉(zhuǎn)換器的接口，能及時(shí)抄收變臺(tái)下多功能總表，這樣可以解決線損統(tǒng)計(jì)問題。同時(shí)系統(tǒng)隨時(shí)監(jiān)控用戶表運(yùn)行狀態(tài)，這樣解決了竊電問題。本系統(tǒng)中以IC卡作為預(yù)付費(fèi)的載體，動(dòng)態(tài)形成密碼，大大提高了系統(tǒng)數(shù)據(jù)的安全性?？傊鞠到y(tǒng)確保通訊的可靠性，提高了系統(tǒng)的通訊距離、系統(tǒng)的可擴(kuò)充性和系統(tǒng)的抄表效率。
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。


圖1是單相電子式智能網(wǎng)絡(luò)電度表系統(tǒng)組成示意圖。
圖2是低壓轉(zhuǎn)換器的方框圖。其中1是CPU模塊，2是載波模塊，3是接口模塊，4是電源模塊，5是三相供電模塊。
圖3是低壓轉(zhuǎn)換器的CPU控制模塊電路圖。
圖4是低壓轉(zhuǎn)換器的載波模塊電路圖。
圖5是低壓轉(zhuǎn)換器的接口模塊電路圖。
圖6是低壓轉(zhuǎn)換器的電源模塊電路圖。
圖7是低壓轉(zhuǎn)換器的三相供電模塊電路圖。
低壓轉(zhuǎn)換器各模塊與CPU之間的連接關(guān)系是這樣的(圖3)CPU模塊1是低壓轉(zhuǎn)換器的核心控制部分。載波模塊2的輸出接CPU的管腳11，12，13，14和24，接口模塊3接CPU的13，14，24，25。電源模塊4分別供給接口模塊3和CPU模塊1正5V電源，供給載波模塊2的信號(hào)放大部分正負(fù)18V電源。其中CPU模塊還分別控制著4052的開關(guān)方向，和1413的輸出選擇。
CPU模塊(圖3)中的微處理器選用的是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司的COP8系列微處理器，這種芯片功能全，性能高，并帶有SPL總線及內(nèi)部看門狗。4052為一個(gè)二/四通道模擬開關(guān)。它的作用是選擇CPU的URT口線的連接位置。(是與載波信道相連還是與上行工控機(jī)信道相連)。其中第9，10，3，13腳分別與CPU的第22，21，14，13腳相連，MC1413為一個(gè)驅(qū)動(dòng)芯片，其作用是驅(qū)動(dòng)三個(gè)繼電器的投切操作，其中第1，2，3腳分別與CPU的第15，16，17腳相連。
載波模塊(圖4)中的核心部分是ST公司的7536芯片(A3)。ST7536是半雙工同步FSK-MODEM，用于電力線和微處理器的接口。它有4個(gè)不同的頻道和2個(gè)不同的數(shù)據(jù)速率(600波特率和1200波特率，我們用的是1200波特率)，這部分電路還包括一個(gè)發(fā)送放大電路和一個(gè)接收放大電路，都用NE5532來(lái)實(shí)現(xiàn)(A5和A4)，在發(fā)送放大電路部分，為了保證信號(hào)發(fā)出功率，又有兩個(gè)推挽式功率放大管TIP31和TIP32來(lái)實(shí)現(xiàn)功率放大(N17，N18)。在功放與電力線的接口處用三個(gè)繼電器來(lái)進(jìn)行信號(hào)輸出通路選擇，(因?yàn)橄到y(tǒng)中規(guī)定為三相輪流抄收，此功能保證了系統(tǒng)在同一時(shí)刻只與A，B，C三相線中的一相相連)同時(shí)又用三個(gè)發(fā)光二極管(F5，F(xiàn)6，F(xiàn)7)來(lái)顯示當(dāng)前選中的通路，每個(gè)繼電器后面又有一個(gè)耦合變壓器BY1，BY2，BY3來(lái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)的耦合。耦合變壓器的次線圈分為兩組，其中用于發(fā)送信號(hào)的次線圈與原線圈的匝數(shù)比為1∶1，用于接收信號(hào)的次線圈與原線圈的匝數(shù)比為4∶1，以保證在接收時(shí)，對(duì)信號(hào)有較高的靈敏度。在該模塊中由N13，N14，N15，N16，N20和R50，R51，R52，R53，R54組成一個(gè)開關(guān)電路。以保證只有在CPU發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，該功放部分的電源才打開，發(fā)送時(shí)間少于3秒，發(fā)送完畢。開關(guān)斷開以切斷電源。以此減少系統(tǒng)本身的功耗。
接口模塊(圖5)的主要功能是負(fù)責(zé)電平轉(zhuǎn)換，以及實(shí)現(xiàn)信號(hào)的電氣隔離。其核心部分是四個(gè)光電耦合器(O1，O2，O3，O4)，其對(duì)外接口為計(jì)算機(jī)，為了方便連接，系統(tǒng)采用兩個(gè)接插件，25針(DB25)和9針(DB9)。轉(zhuǎn)換器與計(jì)算機(jī)通訊的數(shù)據(jù)線有四根(TXD，RXD，RESET和INTR)。其中輸入信號(hào)分別經(jīng)過一個(gè)三極管(N2，N3，N4，N5)進(jìn)行信號(hào)放大后輸入到光耦(O2，O1，O3，O4)的第二腳。光耦的第五腳為輸出信號(hào)。圖中R40，R41，R42，R43，R2，R4，R23，R35，F(xiàn)1，F(xiàn)2，F(xiàn)3，F(xiàn)4，N6，N7，N8，N9組成四個(gè)二極管發(fā)光電路，分別對(duì)應(yīng)四個(gè)信號(hào)線的狀態(tài)。
電源模塊(圖6)主要輸出四組電源(+5V，-5V，+12V，-12V)。圖中FIL為一個(gè)電源濾波器，以防止電網(wǎng)上的噪聲進(jìn)入系統(tǒng)中。
低壓轉(zhuǎn)換器三相供電裝置(圖7)能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)在三相線路中某一相或兩相斷電的情況下仍能正常工作的功能。如圖所示，三相電源A，B，C。如A相加電，無(wú)論B相，C相是否加電，A相通過F1(FUSE1)，RES2，給HH53P1的線圈加電，其常閉觸點(diǎn)斷開，常開觸點(diǎn)閉合，A相電通過HH53P1的4-7輸出220V。同時(shí)切斷C相HH53P1的1-7通路及B相的HH53P1的8-2通路。此時(shí)，無(wú)論有無(wú)B相和C相，均由A相供電輸出。如果無(wú)A相，有B相，無(wú)論有無(wú)C相，B相通過F2(FUSE1)，HH53P1的8-2通路，RES2給HH53P2線圈供電。此時(shí)HH53P2的常閉觸點(diǎn)斷開，常開觸點(diǎn)閉合，B相通過HH53P2的4-7通路，HH53P1的1-7通路供電220V。同時(shí)切斷C相的HH53P2的1-7通路。如果無(wú)A相和B相，僅有C相，則C相通過F3(FUSE1)，HH53P2的1-7通路，HH53P1的1-7通路供220V輸出。
權(quán)利要求
1.一種單相電子式智能網(wǎng)絡(luò)電度表系統(tǒng)，其特征在于它是由上位機(jī)控制管理中心，數(shù)據(jù)采集中心和單相電子式智能網(wǎng)絡(luò)電度表組成；它的數(shù)據(jù)采集中心有一低壓轉(zhuǎn)換器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單相電子式智能網(wǎng)絡(luò)電度表系統(tǒng)，其特征在于數(shù)據(jù)采集中心的低壓轉(zhuǎn)換器由CPU控制模塊、載波模塊、接口模塊、電源模塊和三相供電模塊組成；載波模塊的輸出接CPU的管腳11，12，13，14和24；接口模塊接CPU的13，14，24，25；4052模擬開關(guān)中的第9，10，3，13腳分別與CPU的第22，21，14，13腳相連；驅(qū)動(dòng)芯片MC1413中的第1，2，3腳分別與CPU的第15，16，17腳相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的單相電子式智能網(wǎng)絡(luò)電度表系統(tǒng)，其特征在于數(shù)據(jù)采集中心中的低壓轉(zhuǎn)換器的三相供電模塊由兩個(gè)繼電器HH53P1和HH53P2組成，它保證系統(tǒng)在三相線路中某一相或兩相斷電的情況下仍能正常工作。
全文摘要
一種單相電子式智能網(wǎng)絡(luò)電度表系統(tǒng)是由上位機(jī)控制管理中心,數(shù)據(jù)采集中心和單相電子式智能網(wǎng)絡(luò)電度表組成。數(shù)據(jù)采集中心中的低壓轉(zhuǎn)換器由CPU控制模塊、載波模塊、接口模塊、電源模塊和三相供電模塊組成。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是保證了用電量的實(shí)時(shí)性、可以更改用戶表中的電價(jià)、隨時(shí)監(jiān)控用戶表運(yùn)行狀態(tài),提高了系統(tǒng)數(shù)據(jù)的安全性、通訊距離、可擴(kuò)充性和系統(tǒng)的抄表效率。它屬于電能計(jì)量領(lǐng)域。
文檔編號(hào)G01R11/00GK1249434SQ9910965
公開日2000年4月5日 申請(qǐng)日期1999年7月5日 優(yōu)先權(quán)日1999年7月5日
發(fā)明者李勝利 申請(qǐng)人:李勝利