專利名稱：單相費控智能電能表的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
單相費控智能電能表技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實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控智能電能表。
背景技術(shù)：
[0002]現(xiàn)在遠程電力抄表系統(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、采集器和后臺管理系統(tǒng)三個部分組成。[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)到后臺管理系統(tǒng)的活動。[0004]現(xiàn)該類系統(tǒng)已經(jīng)廣泛利用嵌入式技術(shù)方案來實現(xiàn)該系統(tǒng)的運轉(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)在通信等方面實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)化運行。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)單相交流電的計量場合的電能表是本申請的目的之一。實用新型內(nèi)容[0006]本實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)單相交流電的計量場合的電能表，并且該電能表能夠滿足電力部門關(guān)于遠程抄表系統(tǒng)的應(yīng)用。[0007]本實用新型的工件原理是，被測交流電壓和電流經(jīng)過高精度采樣后送到專用電能計量芯片經(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送給微處理器，微處理器將脈沖信號依據(jù)時段費率進行分時累加，得到總電量和各費率電量，結(jié)果保存到數(shù)據(jù)存貯器中。微處理器同時完成顯示和與外部進行信息交換的功能。[0008]本實用新型是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的[0009]一種單相費控智能電能表，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，測量及監(jiān)測模塊，事件記錄模塊，報警模塊，凍結(jié)功能模塊，計時功能模塊，脈沖輸出模塊，所述主控單元模塊包括有電能計量單元模塊，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；所述電能計量單元模塊包括有費控功能模塊，費率、時段及電價方案模塊；所述通信接口包括有具有獨立的調(diào)制式紅外光窗口，RS485通信接口，載波通信模塊標準接口 ；[0010]所述的RS485接口為1個。[0011]所述指示燈包括有脈沖指示燈，報警指示燈和跳間指示燈。[0012]所述根據(jù)費控功能包括有本地費控電能表和遠程費控電能表。[0013]本實用新型能夠?qū)崿F(xiàn)的有益效果是[0014]1、采用先進的專用集成電路和SMT、熱風回流焊、波峰焊工藝設(shè)計、制造，質(zhì)量可罪。[0015]2、電能計量單元和數(shù)據(jù)處理單元，通信接口單元分別采用三組隔離電源，所有輸出信號均采用光電隔離，提高電磁兼容性能，同時也確保計量單元獨立穩(wěn)定工作，不受通信接口的影響。[0016]3、寬電壓范圍設(shè)計，從154V 均能正常工作，同時418V時電表不損壞，提高了電表對工作環(huán)境的適應(yīng)性。[0017]4、微處理器采用內(nèi)置看門狗設(shè)計，確保了 CPU可靠正常工作，計量數(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，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)置溫度補償功能的硬件時鐘電路，停電用電池供電時溫度補償功能同樣啟動，確保時鐘精度準確。


[0020]圖1，單相費控智能電能表工件原理圖；[0021]圖2，單相費控智能電能表主視圖；[0022]圖3，單相費控智能電能表后視圖；[0023]圖4，單相費控智能電能表側(cè)視圖。[0024]1 表殼2 顯示屏[0025]3 紅外光窗口 4 指示燈具體實施方式
[0026]下面詳細描述本申請的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號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施例是示例性的，僅用于解釋本申請，而不能解釋為對本申請的限制。[0027]為了實現(xiàn)本申請的目的，本實用新型通過采用以下技術(shù)實現(xiàn)的一種單相費控智能電能表，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，測量及監(jiān)測模塊，事件記錄模塊，報警模塊，凍結(jié)功能模塊，計時功能模塊，脈沖輸出模塊，所述主控單元模塊包括有電能計量單元模塊，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；所述電能計量單元模塊包括有費控功能模塊，費率、時段及電價方案模塊；所述通信接口包括有具有獨立的調(diào)制式紅外光窗口，1個 RS485通信接口，載波通信模塊標準接口。在本實施例中選用的費控是本地費控功能，在本申請的其它實施例中可以選用遠程費控功能。[0028]在本申請的中各功能模塊是通過以下方式實現(xiàn)的[0029]1，計量功能[0030]a)具有正向有功電能、反向有功電能計量功能，能存儲其數(shù)據(jù)，并可以據(jù)此設(shè)置組合有功。[0031]b)具有分時計量功能，有功電能量按相應(yīng)的時段分別累計、存儲總、尖、峰、平、谷電能量。[0032]c)可存儲上12個月的總電能和各費率電能量；數(shù)據(jù)存儲分界時刻為月末M時， 或在每月1號至觀號內(nèi)的整點時刻。[0033]2，費控功能[0034]費控功能的實現(xiàn)分為本地和遠程兩種方式遠程方式通過載波或RS485等虛擬介質(zhì)和遠程售電系統(tǒng)實現(xiàn)。[0035]本地費控電能表[0036]在電能表內(nèi)進行電費實時計算，其主要功能包括[0037]a)當剩余金額小于或等于設(shè)定的報警金額時，電能表能以聲、光或其他方式提醒用戶；透支金額應(yīng)實時記錄，當透支金額低于設(shè)定的透支門限金額時，電能表發(fā)出斷電信號，控制負荷開關(guān)中斷供電；當電能表接收到有效的續(xù)交電費信息后，首先扣除透支金額， 當剩余金額大于設(shè)定值(默認為零)時，方可通過遠程或本地方式使電能表處于允許合閘狀態(tài)，由人工本地恢復供電。[0038]b)剩余金額不能超過設(shè)計允許的電能表最大儲值金額；最大儲值金額由電能表顯示位數(shù)決定。[0039]c)電能表的預存電費金額應(yīng)能與表內(nèi)的剩余金額進行準確迭加，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。當使用非指定介質(zhì)或進行非法操作時，電能表能進行有效防護；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)對電能表進行參數(shù)設(shè)置、預存電費、信息返寫、ESAM數(shù)據(jù)抄讀和下發(fā)遠程控制命令操作時，需通過嚴格的密碼驗證及安全認證，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證使電能表處于編程允許狀態(tài)下方可進行。[0042]遠程費控電能表[0043]電費計算在遠程售電系統(tǒng)中完成，表內(nèi)不存儲、顯示與電費、電價相關(guān)信息。電能表接收遠程售電系統(tǒng)下發(fā)的拉間、允許合間、ESAM數(shù)據(jù)抄讀指令時，需通過嚴格的密碼驗證及安全認證。[0044]可通過虛擬介質(zhì)對電能表內(nèi)的用電參數(shù)進行設(shè)置；[0045]安全認證加密要求[0046]通過固態(tài)介質(zhì)或虛擬介質(zhì)對電能表進行參數(shù)設(shè)置、預存電費、信息返寫和下發(fā)遠程控制命令操作時，需通過嚴格的密碼驗證或ESAM模塊等安全認證，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或驗收試驗時，通過系統(tǒng)內(nèi)有資質(zhì)的檢測機構(gòu)對電能表數(shù)據(jù)傳輸進行安全認證檢查，檢查依據(jù)《智能電能表信息交換安全認證技術(shù)規(guī)范》。[0047]3測量及監(jiān)測[0048]能測量、記錄、顯示當前電能表的電壓、電流(包括零線電流)、功率、功率因數(shù)等運行參數(shù)。測量誤差(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)生時刻及清零時的電能量數(shù)據(jù)。[0051]b)記錄編程總次數(shù)，最近10次編程的時刻、操作者代碼、編程項的數(shù)據(jù)標識。采用[0052]c)記錄校時總次數(shù)(不包含廣播校時)，最近10次校時的時刻、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)束的時刻。[0054]e)記錄最近10次遠程控制拉間和最近10次遠程控制合間事件，記錄拉、合間事件發(fā)生時刻和電能量等數(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)束時刻。[0056]5費率、時段及電價方案[0057]具有兩套費率時段表，可在約定的時刻自動轉(zhuǎn)換；每套費率至少支持4個費率。[0058]具有日歷、時鐘，全年應(yīng)至少可設(shè)置2個時區(qū)，在Mh內(nèi)至少可以任意編程8個時段；時段的最小間隔為15min ；時段可跨越零點設(shè)置。[0059]具有兩套電價方案，可在約定的時刻或達到約定的用電量水平時自動轉(zhuǎn)換。[0060]支持通過紅外、RS485通信接口修改費率表、時段表及電價方案，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)當月和上月月度累計用電量；[0064]2)當前剩余金額；[0065]3)當前階梯電價；[0066]4)各費率累計電能量示值和總累計電能量示值；[0067]5)當前時間；[0068]6)報警代碼或提示；[0069]7)插卡及通信狀態(tài)提示；[0070]8)電能表的表號。[0071]b)電量顯示單位為千瓦時(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)停電時可通過按鍵喚醒顯示(背光燈可不點亮)；喚醒后如無操作，LCD在自動顯示一個循環(huán)后應(yīng)自動關(guān)閉；按鍵顯示操作結(jié)束30秒后自動關(guān)閉顯示。[0075]f)指示燈_脈沖指示燈紅色，平時滅，計量有功電能時閃爍；[0076]-報警指示燈紅色，正常時滅，報警時常亮。[0077]-跳閘指示燈黃色，負荷開關(guān)分斷時亮，平時滅。[0078]7報警功能[0079]當出現(xiàn)下列故障或報警項時，LCD立即停留在該代碼上或報警提示，且背光燈持續(xù)點売；[0080]a)當剩余電費小于報警電費時，提示“請購電”；[0081]b)當電能表出現(xiàn)故障時，顯示出錯信息碼(用Err-X X表示)[0082]DErr-Ol控制回路錯誤；[0083]2) Err-02ESAM 錯誤；[0084]3) Err-04時鐘電池電壓低；[0085]4) Err-08 時鐘故障；[0086]5) Err-IO 認證錯誤；[0087]6)Err_16修改密鑰錯誤。[0088]8凍結(jié)功能[0089]定時凍結(jié)按照約定的時間及間隔凍結(jié)電能量數(shù)據(jù)；每個凍結(jié)量至少保存12次。[0090]瞬時凍結(jié)在非正常情況下，凍結(jié)當前的日歷、時間、所有電能量和重要測量量的數(shù)據(jù)；瞬時凍結(jié)量應(yīng)保存最后3次的數(shù)據(jù)。[0091]約定凍結(jié)在新老兩套費率/時段轉(zhuǎn)換、階梯電價轉(zhuǎn)換或電力公司認為有特殊需要時，凍結(jié)轉(zhuǎn)換時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)存儲每天零點時刻的電能量，應(yīng)可存儲兩個月的數(shù)據(jù)。[0093]整點凍結(jié)存儲整點時刻或半點時刻的有功總電能，應(yīng)可存儲96個數(shù)據(jù)。[0094]凍結(jié)內(nèi)容及對應(yīng)的數(shù)據(jù)標識應(yīng)符合DL/T 645-2007及其備案文件要求。[0095]9計時功能[0096]采用具有溫度補償功能的內(nèi)置硬件時鐘電路，具有日歷、計時、閏年自動轉(zhuǎn)換功能；內(nèi)部時鐘端子輸出頻率為1Hz。在25 +60°C溫度范圍內(nèi)，時鐘準確度< 士 ls/d;在參比溫度(230C )下，時鐘準確度彡士0. 5s/d。[0097]電能表可接受的廣播校時范圍不得大于5min ；廣播校時無需編程鍵和通訊密碼配合；每日允許校時次數(shù)可根據(jù)要求進行設(shè)置(缺省為每日只允許校時一次)，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)進行。[0098]10，脈沖輸出[0099]電能表有與所計量的電能成正比的LED脈沖和電脈沖輸出功能。光測試輸出裝置的特性符合GB/T17215. 211-2006的要求。電測試輸出裝置的特性符合GB/T15^4_2002的要求。電能表具備時鐘信號輸出端子。時鐘端子輸出頻率為1Hz。[0100]以上所述僅是本申請的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本申請原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這樣改進和潤飾也應(yīng)視為本申請的保護范圍。
權(quán)利要求1.一種單相費控智能電能表，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，測量及監(jiān)測模塊，事件記錄模塊，報警模塊，凍結(jié)功能模塊，計時功能模塊，脈沖輸出模塊，所述主控單元模塊包括有電能計量單元模塊，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；所述電能計量單元模塊包括有費控功能模塊，費率、時段及電價方案模塊；所述通信接口包括有具有獨立的調(diào)制式紅外光窗口，RS485通信接口，載波通信模塊標準接口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單相費控智能電能表，其特征在于所述的RS485接口為1個。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單相費控智能電能表，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所述的單相費控智能電能表，其特征在于所述根據(jù)費控功能包括有本地費控電能表和遠程費控電能表。
專利摘要本實用新型涉及一種單相費控智能電能表，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，測量及監(jiān)測模塊，事件記錄模塊，報警模塊，凍結(jié)功能模塊，計時功能模塊，脈沖輸出模塊，所述主控單元模塊包括有電能計量單元模塊，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；所述電能計量單元模塊包括有費控功能模塊，費率、時段及電價方案模塊；所述通信接口包括有具有獨立的調(diào)制式紅外光窗口，RS485通信接口，載波通信模塊標準接口。
文檔編號G01R11/57GK202285025SQ20112041099
公開日2012年6月27日 申請日期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 申請人:青島世澤電子儀表有限公司