專利名稱：一種智能電力計(jì)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電能計(jì)量裝置，特別涉及一種通過預(yù)付電費(fèi)才能得到 電力供應(yīng)的智能電力計(jì)量裝置，屬于中高壓電能計(jì)量技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)，供電網(wǎng)覆蓋了全國(guó)，但用電設(shè)備的分布十 分零散，為了及時(shí)收取分散使用的用電設(shè)備的電費(fèi)，防止竊電，需要一種新型 電力計(jì)量裝置，該裝置既能精確計(jì)量電能，又能按先付費(fèi)后使用的方式消費(fèi)電 力，電費(fèi)用完后如不預(yù)付電費(fèi)則經(jīng)告警切斷電力供應(yīng)。
現(xiàn)有的電力計(jì)量裝置是將高壓母線上的電流和電壓一次參數(shù)通過傳統(tǒng)的 電力電流和電壓互感器轉(zhuǎn)變?yōu)槎涡盘?hào)，該二次信號(hào)送入電能表的輸入端，經(jīng) 過表內(nèi)的第二級(jí)電流和電壓互感器轉(zhuǎn)換為小幅度信號(hào)后再輸入到計(jì)量芯片進(jìn) 行計(jì)量運(yùn)算和顯示，即現(xiàn)有的電力計(jì)量裝置需要兩級(jí)電力互感器進(jìn)行電能參數(shù) 轉(zhuǎn)換，現(xiàn)有的電力計(jì)量裝置所使用的電力互感器主要缺陷是體積大、重量重; 高壓互感器因采用絕緣油或六氟化硫氣體絕緣，存在著氣體泄漏引起爆炸的潛 在危險(xiǎn)；存在鐵磁飽和與鐵磁諧振的不良影響；動(dòng)態(tài)范圍小、頻帶窄；制造成 本隨著電網(wǎng)電壓電流等級(jí)的提高成幾何級(jí)數(shù)增加；二次線圈帶負(fù)載能力差帶來(lái) 二次線損壓降給電能表計(jì)量造成較大的誤差。這種結(jié)構(gòu)的電能計(jì)量裝置在中高 壓電力計(jì)量上深受傳統(tǒng)電力互感器固有缺點(diǎn)的嚴(yán)重影響，也不具備智能計(jì)量的 功能。

實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種光電數(shù)字智能電力計(jì)量裝置，取代現(xiàn)有的電 力互感器組合式計(jì)量箱，電力母線的電能參數(shù)只需經(jīng)一次變換，通過數(shù)字化和 光纖化處理，就能完成電能數(shù)據(jù)的傳輸、計(jì)量計(jì)算、顯示耗用的電能，并具有 開通、切斷電力供應(yīng)的功能。
為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型的技術(shù)方案為
一種智能電力計(jì)量裝置，它包括高壓側(cè)電子組合式互感器計(jì)量箱、高壓側(cè) 開關(guān)裝置控制單元、高壓側(cè)高精度多路PCM光電數(shù)字復(fù)用單元；低壓側(cè)高精度 多路PCM光電數(shù)字復(fù)用單元、低壓側(cè)開關(guān)裝置控制單元、預(yù)付費(fèi)計(jì)量單元和電 力負(fù)荷管理單元。高壓母線接入電子組合式互感器計(jì)量箱和高壓側(cè)開關(guān)裝置控
制單元，電子組合式互感器計(jì)量箱與高壓側(cè)高精度多路PCM光電數(shù)字復(fù)用單元 相連，該高壓側(cè)高精度多路PCM光電數(shù)字復(fù)用單元通過電纜、光纜與低壓側(cè)高 精度多路PCM光電數(shù)字復(fù)用單元的相連，該低壓側(cè)高精度多路PCM光電數(shù)字復(fù)用 單元分別與低壓側(cè)開關(guān)裝置控制單元、預(yù)付費(fèi)計(jì)量單元相連，低壓側(cè)開關(guān)裝置 控制單元通過預(yù)付費(fèi)計(jì)量單元與電力負(fù)荷管理單元相連。高壓母線電流和電壓 參數(shù)通過電子組合式互感器計(jì)量箱感應(yīng)和分壓出的電流、電壓的二次信號(hào)輸送到低壓側(cè)高精度多路PCM光電數(shù)字復(fù)用單元；然后通過低壓頂lJPCM高精度多路光
電數(shù)字復(fù)用單元的發(fā)送接口將電力負(fù)荷管理單元的控制信號(hào)反饋到高壓側(cè)高
精度多路PCM光電數(shù)字復(fù)用單元、高壓側(cè)開關(guān)裝置控制單元，用以控制電力開
關(guān)的斷合o
本實(shí)用新型的目的還可以通過以下技術(shù)措施來(lái)進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。 前述的一種智能電力計(jì)量裝置，其中所述的電子組合式互感器計(jì)量箱包括 兩個(gè)感應(yīng)電流互感器、兩個(gè)感應(yīng)電壓互感器、高壓供電模塊、調(diào)理模塊。所述
兩個(gè)感應(yīng)電流互感器分別串接在高壓母線的A相和C相中，各自的輸出端分別與 調(diào)理模塊相連。所述兩個(gè)感應(yīng)電壓互感器分別跨接在高壓母線的A相和C相間， 各自的輸出端分別與調(diào)理模塊相連。所述高壓供電模塊跨接在高壓母線的A相 和C相間，所述高壓供電模塊的輸出端接幵關(guān)裝置控制單元和調(diào)理模塊，兩個(gè) 感應(yīng)電流互感器和兩個(gè)感應(yīng)電壓互感器用于傳感高壓母線的電能數(shù)據(jù)，調(diào)理模 塊用于對(duì)互感器輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，高壓供電模塊給高壓側(cè)調(diào)理模塊和開關(guān)裝 置控制單元供電。
前述的一種智能電力計(jì)量裝置，其中所述高壓側(cè)高精度多路PCM光電數(shù)字 復(fù)用單元、低壓側(cè)高精度多路PCM光電數(shù)字復(fù)用單元分別包括PCM編譯碼器、幀 同步信號(hào)產(chǎn)生器、抽樣信號(hào)產(chǎn)生器、晶振。二路電流和二路電壓二次信號(hào)輸入 到發(fā)送接收接口，經(jīng)抽樣信號(hào)產(chǎn)生器抽樣，再經(jīng)過幀同步信號(hào)產(chǎn)生器、晶振量 化，PCM編譯碼器編碼，下行傳輸由高精度多路PCM光電數(shù)字復(fù)用單元解碼還原
成原始信號(hào)輸入預(yù)付費(fèi)計(jì)量單元，上行傳輸與下行傳輸相同。
前述的一種智能電力計(jì)量裝置，其中所述高壓側(cè)開關(guān)裝置控制單元包括高 壓側(cè)開關(guān)裝置和高壓控制電路。所述低壓側(cè)開關(guān)裝置控制單元包括低壓控制模 塊。所述低壓控制模塊接收預(yù)付費(fèi)計(jì)量單元輸出的信號(hào)，經(jīng)低壓控制模塊輸送 到高壓控制模塊，控制電力開關(guān)的斷合。
前述的一種智能電力計(jì)量裝置，其中所述預(yù)付費(fèi)計(jì)量單元包括型號(hào)為 ATT7022全數(shù)字電能計(jì)量芯片、型號(hào)為AT89LV51的單片機(jī)MCU和型號(hào)為 DMC24138的LCD顯示模塊。電能計(jì)量芯片對(duì)電能信號(hào)采樣，輸出脈沖經(jīng)單片 機(jī)MCU計(jì)量，并通過LCD顯示模塊實(shí)時(shí)顯示用戶電量，同時(shí)將信號(hào)輸送到電力 負(fù)荷管理單元。
前述的一種智能電力計(jì)量裝置，其中所述電力負(fù)荷管理單元包括采集模塊 和數(shù)據(jù)處理模塊，所述采集模塊包括通信電路、型號(hào)為89C51的CPU、存儲(chǔ)電 路、脈沖輸入電路。所述數(shù)據(jù)處理模塊包括通信電路、存儲(chǔ)電路、時(shí)鐘電路， 型號(hào)為AT89C51的CPU，還包括GPRS模塊。采集模塊將計(jì)量單元輸送的脈沖經(jīng) 光電隔離、整形后輸入到CPU，轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的計(jì)量單位存儲(chǔ)到存儲(chǔ)電路中，還 能采集遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)的電量信息。采集模塊的通信電路將電量信息輸送到數(shù)據(jù)處理 模塊的通信電路中，數(shù)據(jù)處理模塊抄取采集模塊中的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于存 儲(chǔ)電路中，還將數(shù)據(jù)通過GPRS模塊傳至供電管理中心。
本實(shí)用新型將傳統(tǒng)的8根電量數(shù)據(jù)傳輸線減少為一根光纜或電纜傳輸線， 將現(xiàn)有的電能表的表外電力互感器一次電能參數(shù)傳感、表內(nèi)二級(jí)互感器減幅變?yōu)橐淮坞娔軈?shù)傳感，并將電能計(jì)量和顯示功能融為一體，直接從中高壓電力 輸電線路上傳感電能參數(shù)。采用電子組合式互感器計(jì)量箱，應(yīng)用光/電傳輸手
段，通過高精度多路PCM時(shí)分復(fù)用單元，將高壓側(cè)的電能參數(shù)變換為四組與母 線電能參數(shù)成高線性度的低幅值二次電流/電壓參數(shù)信息傳輸?shù)降蛪簜?cè)的計(jì)量 單元，完成電能計(jì)量所需的四路電能數(shù)據(jù)傳輸、計(jì)量計(jì)算與顯示。
本實(shí)用新型可根據(jù)用戶需求和控制室距采樣點(diǎn)的遠(yuǎn)近，靈活采用光/電傳 輸和模擬/數(shù)字處理方式，傳輸?shù)木嚯x不受限制。同時(shí)通過低壓側(cè)高精度多路 PCM光電數(shù)字復(fù)用單元，將控制信號(hào)上傳，完成對(duì)開關(guān)裝置的開合控制，通過 高壓側(cè)高精度多路PCM時(shí)分復(fù)用單元，將四路電能數(shù)據(jù)復(fù)合成一路，通過光/ 電傳輸信道傳輸?shù)筋A(yù)付費(fèi)計(jì)量單元，在低壓側(cè)高精度多路PCM時(shí)分復(fù)用單元還 原成四路低幅值信號(hào)，直接進(jìn)入計(jì)量芯片進(jìn)行電能計(jì)算。本實(shí)用新型改變了現(xiàn) 有電力電能表與母線電力互感器分離的模式帶來(lái)的弊端，解決了傳統(tǒng)電能表需 要進(jìn)行兩次互感器參數(shù)變換而引入較大的計(jì)量誤差，豐富了電能計(jì)量功能，提 高了設(shè)備的計(jì)量準(zhǔn)確度，增加了電力計(jì)量系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)，將通過下面優(yōu)選實(shí)施例的非限制性說(shuō)明進(jìn)行圖 示和解釋，這些實(shí)施例，是參照附圖僅作為例子給出的。

圖l是本實(shí)用新型的方框圖。
圖2是電子組合式互感器計(jì)量箱的方框圖。
圖3是開關(guān)裝置控制單元方框圖。
圖4是高精度多路PCM光電數(shù)字復(fù)用單元方框圖。
圖5是預(yù)付費(fèi)計(jì)量單元方框圖。
圖6是電力負(fù)荷管理單元方框圖。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型式作詳細(xì)說(shuō)明。
如圖1所示，本實(shí)用新型包括裝在輸電塔上的高壓側(cè)電子組合式互感器計(jì) 量箱l、高壓側(cè)開關(guān)裝置控制單元2、高壓側(cè)高精度多路PCM光電數(shù)字復(fù)用單 元3;裝在地面上的低壓側(cè)的高精度多路PCM光電數(shù)字復(fù)用單元4、低壓側(cè)開 關(guān)裝置控制單元5、預(yù)付費(fèi)計(jì)量單元6和電力負(fù)荷管理單元7。高壓母線接入 到高壓側(cè)電子組合式互感器計(jì)量箱1和高壓側(cè)開關(guān)裝置開關(guān)裝置2，高壓側(cè)電 子組合式互感器計(jì)量箱1與高壓側(cè)高精度多路PCM光電數(shù)字復(fù)用單元2相連， 該高壓側(cè)高精度多路PCM光電數(shù)字復(fù)用單元3通過電纜、光纜與裝在地面上的 低壓側(cè)高精度多路PCM光電數(shù)字復(fù)用單元4相連，低壓側(cè)高精度多路PCM光電 數(shù)字復(fù)用單元4分別與開關(guān)裝置控制單元5、預(yù)付費(fèi)計(jì)量單元6相連，低壓側(cè) 開關(guān)裝置控制單元5通過預(yù)付費(fèi)計(jì)量單元6與電力負(fù)荷管理單元7相連。
如圖2所示，在電子組合式互感器計(jì)量箱1中，兩個(gè)感應(yīng)電流互感器11 分別串接在高壓母線的A相和C相中，兩個(gè)感應(yīng)電壓互感器12跨接在高壓母 線的相間，在電子組合式互感器計(jì)量箱1中，還有高壓供電模塊13、調(diào)理模 塊14，高壓供電模塊13的輸出端通開關(guān)裝置控制單元2，調(diào)理模塊14用于對(duì)互感器輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。高壓供電模塊13給高壓側(cè)調(diào)理模塊14和高壓側(cè)開 關(guān)裝置控制單元2供電。
在高壓側(cè)輸變電母線的電流和電壓電能參數(shù)，通過電流互感器11、電壓 互感器12感應(yīng)和分壓出與母線電流電壓成線性關(guān)系的二組電流信號(hào)和二組電 壓信號(hào)，這四組信號(hào)送到高精度多路時(shí)分復(fù)用數(shù)字傳輸單元3的高壓側(cè)輸入 端，經(jīng)光數(shù)字處理后從發(fā)送接口傳輸?shù)降孛娴蛪簜?cè)高精度多路時(shí)分復(fù)用數(shù)字傳 輸單元4的輸入端，分解還原成二路電流與二路電壓信號(hào)輸入到預(yù)付費(fèi)計(jì)量單 元6進(jìn)行電量計(jì)算，再通過預(yù)付費(fèi)計(jì)量單元6的RS—485串口 ，將電量數(shù)據(jù)分 別送入LCD顯示模塊63和電力負(fù)荷管理單元7，向用戶顯示耗用的電量，同 時(shí)電量數(shù)據(jù)由電力負(fù)荷管理單元7經(jīng)GPRS模塊73上傳到供電公司的用電管理 中心。
如圖3所示，高壓側(cè)開關(guān)裝置控制單元2包括高壓側(cè)開關(guān)裝置21和高壓 控制電路22;低壓側(cè)開關(guān)裝置控制單元5包括低壓控制模塊51。低壓控制模 塊51接收預(yù)付費(fèi)計(jì)量單元6輸出的信號(hào)經(jīng)低壓控制模塊51輸送到高壓控制模 塊22，控制電力開關(guān)的斷合。
如圖4所示，高壓側(cè)高精度多路PCM光電數(shù)字復(fù)用單元3和低壓側(cè)高精度 多路PCM光電數(shù)字復(fù)用單元4均包括PCM編譯碼器32、幀同步信號(hào)產(chǎn)生器33、 抽樣信號(hào)產(chǎn)生器34、晶振35。 二路電流和二路電壓二次信號(hào)輸入到發(fā)送接收 接口31，經(jīng)抽樣信號(hào)產(chǎn)生器34抽樣，幀同步信號(hào)產(chǎn)生器33、晶振35量化， PCM編譯碼器32編碼，下行傳輸由低壓側(cè)高精度多路PCM光電數(shù)字復(fù)用單元4 還原成原始信號(hào)輸入預(yù)付費(fèi)計(jì)量單元6。
如圖5所示，預(yù)付費(fèi)計(jì)量單元6包括型號(hào)為ATT7022全數(shù)字電能計(jì)量芯片 61、型號(hào)為AT89LV51的單片機(jī)MCU 62和型號(hào)為DMC24138的LCD顯示模塊63; 電能計(jì)量芯片61對(duì)電能信號(hào)采樣，輸入為用戶端的負(fù)載電壓與負(fù)載電流，經(jīng) 計(jì)算向單片機(jī)輸出電能計(jì)量數(shù)據(jù)的數(shù)字脈沖，MCU通過檢測(cè)ATT7022芯片CF1 引腳上脈沖的個(gè)數(shù)來(lái)計(jì)算用戶用電量，并將電量值累加，并通過LCD顯示模塊 63實(shí)時(shí)顯示用戶電量，同時(shí)可以模擬方式控制開關(guān)裝置控制單元2對(duì)用戶供 電進(jìn)行控制，也可以數(shù)字光方式通過光信道將開出信號(hào)傳送到高壓側(cè)進(jìn)行開關(guān) 閉合控制，還將信號(hào)輸送到電力負(fù)荷管理單元7。預(yù)付費(fèi)計(jì)量單元6設(shè)有電能 脈沖形式輸出端和RS-232/RS485串行接口各種電量數(shù)字形式輸出端，能方便 地通過聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行集中管理，可測(cè)量有功電量、無(wú)功電量、有功功率、無(wú)功功率、 電壓、電流及時(shí)間等參數(shù)。
本實(shí)施例的全數(shù)字電能計(jì)量芯片61采用智能計(jì)量芯片ATT7022，完成對(duì) 用戶電量的實(shí)時(shí)采集，并設(shè)有遠(yuǎn)程控制關(guān)斷功能，該芯片具有自動(dòng)化、智能化 和高精度的特點(diǎn)?？梢詫?shí)現(xiàn)自動(dòng)記錄用戶電量信息，實(shí)時(shí)計(jì)費(fèi)，復(fù)費(fèi)率計(jì)算， 自動(dòng)進(jìn)行斷電檢測(cè)。本實(shí)施例的單片機(jī)MCU 62采用AT89LV51作為實(shí)時(shí)計(jì)量微 控制器。本實(shí)施例的LCD顯示模塊63采用LCD顯示模塊DMC24138。
如圖6所示，電力負(fù)荷管理單元7包括采集模塊71、數(shù)據(jù)處理模塊72、 采集模塊71包括通信電路711、型號(hào)為89C51的CPU712、存儲(chǔ)電路713、脈沖輸入電路714。數(shù)據(jù)處理模塊72包括通信電路721、存儲(chǔ)電路722、時(shí)鐘電 路723、型號(hào)為AT89C51的CPU 724。
采集模塊71設(shè)置在預(yù)付費(fèi)計(jì)量單元6與數(shù)據(jù)處理模塊72之間，采集模塊 71具有RS485通信功能，以便與有RS485接口的計(jì)量單元以及上層的數(shù)據(jù)處 理模塊進(jìn)行通信。采集模塊71負(fù)責(zé)采集預(yù)付費(fèi)計(jì)量單元6中的數(shù)據(jù)，并可以 通過RS485接口點(diǎn)對(duì)點(diǎn)直接傳輸和利用局域網(wǎng)兩種方式傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理模塊 72，具有系統(tǒng)對(duì)時(shí)、手動(dòng)抄表、自動(dòng)抄表、數(shù)據(jù)查詢等功能。采集模塊71除 采集計(jì)量單元的數(shù)據(jù)外，還可以對(duì)需要進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)的電量進(jìn)行采集。
采集模塊71將各預(yù)付費(fèi)計(jì)量單元6的脈沖并轉(zhuǎn)換成不同的電量計(jì)量單位， 將各預(yù)付費(fèi)計(jì)費(fèi)單元6的各種數(shù)據(jù)存于存儲(chǔ)電路713中， 一個(gè)采集模塊71能 采集16個(gè)脈沖信號(hào)。當(dāng)接到數(shù)據(jù)處理單元72的讀數(shù)命令后，采集模塊71將 各預(yù)付費(fèi)計(jì)量單元6的數(shù)據(jù)上傳至數(shù)據(jù)處理模塊72，采集模塊71還負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè) 環(huán)境的變化，如備用電源電壓狀態(tài)等。本實(shí)施例的存儲(chǔ)電路713采用X25645 芯片。
數(shù)據(jù)處理模塊72包括通信電路721、存儲(chǔ)電路722、時(shí)鐘電路723，型號(hào) 為AT89C51的CPU 724,還包括GPRS模塊73。本實(shí)施例的時(shí)鐘電路723采用時(shí) 鐘芯片DS12887，保證在斷電的情況下數(shù)據(jù)不丟失，用于存儲(chǔ)表總數(shù)和表號(hào)等 重要數(shù)據(jù)。本實(shí)施例的存儲(chǔ)電路722采用存儲(chǔ)芯片28C256，該芯片為大容量 的歷史數(shù)據(jù)保存電路。本實(shí)施例的GPRS模塊73采用采用內(nèi)置TCP/IP協(xié)議棧 的GR47模塊，采用串口通信，用AT命令進(jìn)行操作，它以通用的RS232/485 接口和簡(jiǎn)單的AT命令交互界面，并提供更方便的電源接口。 GR47內(nèi)置GPRS 模塊和IP模塊，提供TCP/IP協(xié)議轉(zhuǎn)換，支持GPRS和短消息的收發(fā)，并提供 RS232、通用I/O 口等多種接口以適應(yīng)各種環(huán)境下的需要。
數(shù)據(jù)處理模塊72是本實(shí)用新型的橋梁，用以連接采集模塊71和供電公司 的管理中心。在采集模塊71和管理中心之間利用GSM提供的兩種無(wú)線數(shù)據(jù)傳 輸業(yè)務(wù)GPRS (通用分組無(wú)線業(yè)務(wù))和MSM (短消息業(yè)務(wù))進(jìn)行抄表數(shù)據(jù)的傳 輸。數(shù)據(jù)處理模塊72使用具有GPRS和短信息收發(fā)功能的GR47無(wú)線MODEM, 采用AT指令集由單片機(jī)CPU 712對(duì)其進(jìn)行相關(guān)控制，可以和管理中心實(shí)現(xiàn)GPRS 和短信息二種方式的數(shù)據(jù)傳輸。GPRS覆蓋范圍廣，利用GPRS的無(wú)線公網(wǎng)平臺(tái) 不需為遠(yuǎn)程抄錄電能計(jì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行專門布線，采用包月計(jì)費(fèi)方式可降低通信費(fèi) 用。數(shù)據(jù)處理模塊72的作用是向下與采集模塊71通信，向上通過GPRS模塊 73和管理中心進(jìn)行通信。
本實(shí)用新型將預(yù)付費(fèi)計(jì)量單元6輸送的脈沖經(jīng)光電隔離、整形后輸入到 CPU 712轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的計(jì)量單位存儲(chǔ)到存儲(chǔ)電路713中，還能采集遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)的 電量信息。通信電路711將電量信息輸送到數(shù)據(jù)處理模塊72的通信電路721 中，數(shù)據(jù)處理模塊72抄取采集模塊71中的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于存儲(chǔ)電路 722中，還將數(shù)據(jù)通過GPRS模塊73傳至供電管理中心。
用戶用IC卡或工作站的PC機(jī)輸入電費(fèi)后，預(yù)付費(fèi)計(jì)量單元6給與之相接 的低壓側(cè)開關(guān)裝置控制單元5發(fā)出指令，該開關(guān)裝置控制單元5經(jīng)低壓側(cè)高精度多路PCM光電數(shù)字復(fù)用單元4，將信號(hào)上傳，高壓側(cè)高精度多路時(shí)分復(fù)用數(shù) 字傳輸單元3接受并還原信號(hào)給高壓側(cè)開關(guān)裝置控制單元2合閘接通供電，同 樣在用戶電費(fèi)耗完時(shí)，低壓側(cè)開關(guān)裝置控制單元5受控向高壓側(cè)開關(guān)裝置控制 單元2發(fā)送開斷信號(hào)，斷開電源。
供電公司用電管理中心與數(shù)據(jù)處理模塊72之間的通信是通過GPRS網(wǎng)絡(luò)進(jìn) 行的，數(shù)據(jù)處理模塊72接到通信命令后進(jìn)行相應(yīng)的應(yīng)答處理。數(shù)據(jù)處理模塊 72與采集模塊71之間可以利用串行總線(RS485總線或CAN現(xiàn)場(chǎng)總線)進(jìn)行 通信的。通過以太網(wǎng)形式的網(wǎng)絡(luò)電力網(wǎng)絡(luò)相當(dāng)于一個(gè)共享媒體， 一個(gè)數(shù)據(jù)處理 模塊72和它負(fù)責(zé)的采集模塊71組成了相當(dāng)于以太網(wǎng)形式的網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)處理模 塊72和采集模塊71相當(dāng)于網(wǎng)絡(luò)上一個(gè)節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)有唯一的網(wǎng)絡(luò)地址。每 個(gè)節(jié)點(diǎn)只對(duì)目的地址和本節(jié)點(diǎn)地址相同的數(shù)據(jù)進(jìn)行響應(yīng)。每次通信由數(shù)據(jù)處理 模塊72發(fā)起，采集模塊71在接到通信命令后進(jìn)行相應(yīng)的應(yīng)答處理。用電管理 中心和數(shù)據(jù)處理模塊72之間是上層遠(yuǎn)程通信，數(shù)據(jù)處理模塊72和采集模塊 71之間是底層近程通信。
本實(shí)用新型采用模塊化組態(tài)技術(shù)，能根據(jù)用戶要求，模塊化配置成不同需 要的功能，既可組合成最簡(jiǎn)模擬方式直傳計(jì)量，也可配置成為不同的數(shù)據(jù)通信 模式，不同功能的計(jì)量單元和功能完善的傳輸距離無(wú)限制的光數(shù)字方式一體化 計(jì)量電力負(fù)荷模式。
本實(shí)用新型將中高壓電能參數(shù)傳感與計(jì)量終端實(shí)現(xiàn)一體化，全面解決計(jì)量 二次線損和有效地防竊電，為提高電力企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和管理現(xiàn)代化提供有效的 支持手段，為全面實(shí)現(xiàn)發(fā)、輸、配電網(wǎng)用戶能量的電能參數(shù)傳感、采集計(jì)量、 分析和計(jì)費(fèi)的智能化工作提供了可靠的保障。
除上述實(shí)施例外，本實(shí)用新型還可以有其他實(shí)施方式，凡采用等同替換或 等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本實(shí)用新型要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種智能電力計(jì)量裝置，其特征在于它包括電子組合式互感器計(jì)量箱(1)、高壓側(cè)開關(guān)裝置控制單元(2)、高壓側(cè)高精度多路PCM光電數(shù)字復(fù)用單元(3)、低壓側(cè)高精度多路PCM光電數(shù)字復(fù)用單元(4)、低壓側(cè)開關(guān)裝置控制單元(5)、預(yù)付費(fèi)計(jì)量單元(6)和電力負(fù)荷管理單元(7)；高壓母線接入電子組合式互感器計(jì)量箱(1)和高壓側(cè)開關(guān)裝置控制單元(2)，電子組合式互感器計(jì)量箱(1)與高壓側(cè)高精度多路PCM光電數(shù)字復(fù)用單元(3)相連，該高精度多路PCM光電數(shù)字復(fù)用單元(3)通過電纜、光纜與低壓側(cè)高精度多路PCM光電數(shù)字復(fù)用單元(4)相連，低壓側(cè)高精度多路PCM光電數(shù)字復(fù)用單元(4)分別與低壓側(cè)開關(guān)裝置控制單元(5)、預(yù)付費(fèi)計(jì)量單元(6)相連，低壓側(cè)開關(guān)裝置控制單元(5)通過預(yù)付費(fèi)計(jì)量單元(6)與電力負(fù)荷管理單元(7)相連；高壓母線電流和電壓參數(shù)通過電子組合式互感器計(jì)量箱(1)感應(yīng)和分壓出的電流、電壓二次信號(hào)輸送到低壓側(cè)高精度多路PCM光電數(shù)字復(fù)用單元(4)，然后通過低壓側(cè)高精度多路PCM光電數(shù)字復(fù)用單元(4)的發(fā)送接口將電力負(fù)荷管理單元(7)的控制信號(hào)反饋到高壓側(cè)高精度多路PCM光電數(shù)字復(fù)用單元(3)、高壓側(cè)開關(guān)裝置控制單元(2)，用以控制電力開關(guān)的斷合。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能電力計(jì)量裝置，其特征在于所述電 子組合式互感器計(jì)量箱(1)包括兩個(gè)感應(yīng)電流互感器(11)、兩個(gè)感應(yīng)電壓互感器(12)、高壓供電模塊(13)、調(diào)理模塊(14);所述兩個(gè)感應(yīng)電流互 感器(11)分別串接在高壓母線的A相和C相中，各自的輸出端分別與調(diào)理模 塊(13)相連；所述兩個(gè)感應(yīng)電壓互感器(12)分別跨接在高壓母線的A相和 C相間，各自的輸出端分別與調(diào)理模塊(14)相連；所述高壓供電模塊(13) 也跨接在高壓母線的A相和C相間，所述高壓供電模塊(13)的輸出端通開關(guān) 裝置控制單元(2)，兩個(gè)感應(yīng)電流互感器(11)和兩個(gè)感應(yīng)電壓互感器(12) 用于傳感高壓母線的電能數(shù)據(jù)，調(diào)理模塊(14)用于對(duì)互感器輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行處 理。高壓供電模塊(13)給高壓側(cè)調(diào)理模塊(14)和開關(guān)裝置控制單元(2) 供電。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種智能電力計(jì)量裝置，其特征在于所述高 壓側(cè)高精度多路PCM光電數(shù)字復(fù)用單元(3)、低壓側(cè)高精度多路PCM光電數(shù)字 復(fù)用單元(4)均包括PCM編譯碼器(32)、幀同步信號(hào)產(chǎn)生器(33)、抽樣信 號(hào)產(chǎn)生器(34)、晶振(35); 二路電流和二路電壓二次信號(hào)輸入到發(fā)送接收接 口 (31)，經(jīng)抽樣信號(hào)產(chǎn)生器(34)抽樣，再經(jīng)幀同步信號(hào)產(chǎn)生器(33)、晶振(35)量化，PCM編譯碼器(32)編碼，下行傳輸由高精度多路PCM光電數(shù)字 復(fù)用單元(4)解碼還原成原始信號(hào)輸入預(yù)付費(fèi)計(jì)量單元(6)，上行傳輸與下 行傳輸相同。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種智能電力計(jì)量裝置，其特征在于所述高 壓側(cè)開關(guān)裝置控制單元(2)包括高壓側(cè)開關(guān)裝置(21)和高壓控制電路(22);所述低壓側(cè)開關(guān)裝置控制單元(5)包括低壓控制模塊(51);所述低壓控制模塊(51)接收預(yù)付費(fèi)計(jì)量單元(6)輸出的信號(hào)，經(jīng)低壓控制模塊(51)輸 送到高壓控制模塊(22)，控制電力開關(guān)的斷合。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能電力計(jì)量裝置，其特征在于所述預(yù) 付費(fèi)計(jì)量單元(6)包括型號(hào)為ATT7022全數(shù)字電能計(jì)量芯片(61)、型號(hào)為 AT89LV51的單片機(jī)MCU (62)和型號(hào)為DMC24138的LCD顯示模塊(63);電 能計(jì)量芯片(61)對(duì)電能信號(hào)采樣，輸出脈沖經(jīng)單片機(jī)MCU (62)計(jì)量，并通 過LCD顯示模塊(63)實(shí)時(shí)顯示用戶電量，同時(shí)將信號(hào)輸送到電力負(fù)荷管理單 元(7)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種智能電力計(jì)量裝置，其特征在于所述電 力負(fù)荷管理單元(7)包括采集模塊(71)和數(shù)據(jù)處理模塊(72)，所述采集 模塊(71)包括通信電路(711)、型號(hào)為89C51的CPU (712)、存儲(chǔ)電路(713)、 脈沖輸入電路(714);所述數(shù)據(jù)處理模塊(72)包括通信電路(721)、存儲(chǔ) 電路(722)、時(shí)鐘電路(723)、型號(hào)為AT89C51的CPU (724);還包括GPRS 模塊(73);采集模塊(71)將計(jì)量單元(6)輸送的脈沖經(jīng)光電隔離、整形 后輸入到CPU (712)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的計(jì)量單位存儲(chǔ)到存儲(chǔ)電路(713)中，還能 采集遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)的電量信息；采集模塊的通信電路(711)將電量信息輸送到數(shù) 據(jù)處理模塊(72)的通信電路(721)中，數(shù)據(jù)處理模塊(72)抄取采集模塊(71)中的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于存儲(chǔ)電路(722)中，還將數(shù)據(jù)通過GPRS模 塊(73)傳至供電管理中心。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種智能電力計(jì)量裝置，包括高壓側(cè)電子組合式互感器計(jì)量箱、高壓側(cè)開關(guān)裝置控制單元、高壓側(cè)PCM光電數(shù)字復(fù)用單元；低壓側(cè)PCM光電數(shù)字復(fù)用單元、低壓側(cè)開關(guān)裝置控制單元、預(yù)付費(fèi)計(jì)量單元和電力負(fù)荷管理單元。高壓母線先后接入計(jì)量箱、高壓側(cè)開關(guān)裝置，計(jì)量箱與高壓側(cè)PCM光電數(shù)字復(fù)用單元相連，再通過電纜、光纜送到低壓側(cè)PCM光電數(shù)字復(fù)用單元，該復(fù)用單元分別與低壓側(cè)開關(guān)裝置控制單元、計(jì)量單元相連，然后與電力負(fù)荷管理單元連接。本實(shí)用新型可在預(yù)付電費(fèi)后通過電能計(jì)量，對(duì)開關(guān)裝置進(jìn)行斷通控制，滿足電力系統(tǒng)高精度計(jì)量與繼電保護(hù)暫態(tài)特性的要求，適應(yīng)電力計(jì)量與保護(hù)的光纖化、數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展。
文檔編號(hào)G07F15/00GK201159748SQ20082003168
公開日2008年12月3日 申請(qǐng)日期2008年2月2日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月2日
發(fā)明者張寶中, 楊先明 申請(qǐng)人:鎮(zhèn)江市丹高電器有限公司