專利名稱：電能控制與計(jì)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種低壓供電管理裝置，尤其是一種集中式電能控制與計(jì)量裝置。
背景技術(shù)：
我國的電力市場與技術(shù)迅猛發(fā)展，但管理手段卻嚴(yán)重滯后，特別是計(jì)費(fèi)、防竊電和安全用電等問題，長期困擾電力網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營管理者。目前居民低壓供電系統(tǒng)的計(jì)量管理通常采用一戶一表、人工抄表的落后模式，建設(shè)成本高，布線方案復(fù)雜，占用居民生活空間，抄表工作效率低強(qiáng)度大。相應(yīng)于該計(jì)量管理模式建立的分布式輸電結(jié)構(gòu)不利于靈活組網(wǎng)和在線維護(hù)，造成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不合理、網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本過高的后果。并且，這種已經(jīng)廣泛使用的系統(tǒng)對于實(shí)時(shí)監(jiān)控用電狀態(tài)、及時(shí)調(diào)配電力供求、隨時(shí)檢測竊電行為等具有重要意義而迫切需要提供的功能缺乏必要的技術(shù)支持。為了解決落后的抄表模式，市場上出現(xiàn)了在現(xiàn)有電表中設(shè)置單片機(jī)以實(shí)現(xiàn)預(yù)付費(fèi)供電、遠(yuǎn)程抄表等功能的新型電表，但這種設(shè)計(jì)無疑大幅的提高了使用成本，造成用戶經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，而且也無益于解決其他問題。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種電能控制與計(jì)量裝置，能夠以高度集成的設(shè)備為多個(gè)用戶提供電能控制與計(jì)量管理。
為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型將電能分配匯流排組件、輸入端電能計(jì)量管控組件、1～30組用戶端電能計(jì)量管控組件及一個(gè)為多用戶提供共用的顯示、控制、通信和管理功能的中央管控組件集中安置在一個(gè)封閉箱體中，輸入端電能計(jì)量管控組件、各組用戶端電能計(jì)量管控組件與中央管控組件之間由總線連接。
而且，電能分配匯流排組件由兩塊分別做為零線和火線的帶定位孔導(dǎo)體構(gòu)成，輸入端電能計(jì)量管控組件的電能輸出端經(jīng)由電能分配匯流排組件接每組用戶端電能計(jì)量管控組件的電能輸入端。
而且，電能分配匯流排組件為各組用戶端電能計(jì)量管控件提供的定位孔分布在為輸入端電能計(jì)量管控組件提供的定位孔兩側(cè)。
而且，電能分配匯流排組件為各組用戶端電能計(jì)量管控件提供的定位孔和為輸入端電能計(jì)量管控組件提供的定位孔環(huán)狀分布。
采用該方案后，本實(shí)用新型能夠集中地為多個(gè)用戶提供顯示、控制、通信和管理功能，節(jié)省用戶費(fèi)用，簡化供電布線，改善居住環(huán)境，并有利于優(yōu)化輸電網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)。中央處理器預(yù)存相應(yīng)程序，支持分時(shí)/實(shí)時(shí)記費(fèi)、預(yù)存付費(fèi)、數(shù)據(jù)查詢、欠費(fèi)斷電等多種管理操作，實(shí)現(xiàn)居民低壓供電系統(tǒng)的智能化、完備化。


圖1本實(shí)用新型的原理框圖；圖2本實(shí)用新型的電路原理框圖；圖3本實(shí)用新型實(shí)施例一的下殼體結(jié)構(gòu)示意圖；圖4本實(shí)用新型實(shí)施例一的上蓋板結(jié)構(gòu)示意圖；圖5本實(shí)用新型實(shí)施例一的電能分配匯流排組件結(jié)構(gòu)圖；圖6本實(shí)用新型實(shí)施例二的電能分配匯流排組件結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施方式
參見同日申請的《電能控制與計(jì)量裝置》發(fā)明，本實(shí)用新型將電能分配匯流排組件2、輸入端電能計(jì)量管控組件4、1～30組用戶端電能計(jì)量管控組件1及一個(gè)為多用戶提供共用的顯示、控制、通信和管理功能的中央管控組件5集中安置在一個(gè)封閉箱體6中，輸入端電能計(jì)量管控組件4、各組用戶端電能計(jì)量管控組件1與中央管控組件5之間由總線3連接。本實(shí)用新型所述管控均指管理控制。用戶端電能計(jì)量管控組件1具體數(shù)量可以在生產(chǎn)時(shí)根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況決定，一般1～30組可供一個(gè)建筑單元使用。
參見圖1～4，。由供電系統(tǒng)傳輸?shù)降氖须娸斎肷俨糠诌M(jìn)入中央管控組件5為其提供電源，其他部分進(jìn)入輸入端電能計(jì)量管控組件4，流經(jīng)電能分配匯流排組件2，輸送到各用戶端電能計(jì)量管控組件1以供用戶使用。輸入端電能計(jì)量管控組件4、各組用戶端電能計(jì)量管控組件1與中央管控組件5之間由實(shí)現(xiàn)控制、片選、中斷、數(shù)據(jù)、時(shí)鐘等功能的總線3連接，執(zhí)行中央管控組件5控制下的電能分配和計(jì)量。本發(fā)明實(shí)施例采用下殼體61和可開關(guān)的上蓋板62構(gòu)成封閉箱體6以便安全管理，輸入端電能計(jì)量管控組件4、用戶端電能計(jì)量管控組件1、電能分配匯流排組件2和中央管控組件5安裝在下殼體61，中央管控組件5的顯示模塊55和數(shù)據(jù)輸入模塊53可安裝在上蓋板62，以便查詢數(shù)據(jù)、輸入數(shù)據(jù)、預(yù)存付費(fèi)。顯然，箱體外殼需要為市電輸入的進(jìn)線、外部通信線路的接口預(yù)留合適大小的進(jìn)線孔7，以及能夠容納所有用戶電能輸出用線的出線孔8。
中央管控組件由設(shè)備電源模塊52、管理控制模塊51、顯示模塊55、通信模塊54和數(shù)據(jù)輸入模塊53組成，管理控制模塊51包括配有基本外圍電路的中央處理器51A、中斷形成電路51B及相應(yīng)于總線的接口51C、51D、51E、51F。設(shè)備電源模塊52包括電源提供(如AC/DC轉(zhuǎn)換、DC/DC轉(zhuǎn)換)、電源管理和電源輸出接口等部分組成；管理控制模塊51具有存儲(chǔ)與處理功能，用戶抄表參數(shù)及預(yù)付卡費(fèi)、復(fù)費(fèi)率、時(shí)間等，均儲(chǔ)存在這里，沒有交流電源的情況下數(shù)據(jù)也能保持幾年，所有數(shù)據(jù)的采集和處理，都是由管理控制模塊51實(shí)現(xiàn)，其中內(nèi)置的管理軟件保存著總體的計(jì)費(fèi)規(guī)則和全部用戶端口的信息；顯示模塊55是用來指示用戶用電情況或設(shè)備狀態(tài)的，可以采用通用的數(shù)碼顯示部件，其顯示內(nèi)容由管理控制模塊51設(shè)定(時(shí)間、費(fèi)率、電能、電壓、充值剩余值、報(bào)警等)，顯示模塊55與管理控制模塊51通過電纜或連接器相連；通信模塊54用來接收上位機(jī)的指令和數(shù)據(jù)信息實(shí)現(xiàn)電業(yè)營業(yè)管理的遠(yuǎn)方控制，同時(shí)將本機(jī)的信息回傳到上位機(jī)實(shí)現(xiàn)抄表數(shù)據(jù)上傳，通過通用的RS-232接口與中央處理器51A相連，可選用以太網(wǎng)、電信網(wǎng)、電力網(wǎng)、有線電視HFC、無線網(wǎng)、GSM、CDMA或本地現(xiàn)場總線網(wǎng)等公眾網(wǎng)絡(luò)作為與上位機(jī)的通信路由(路由的選取可由應(yīng)用的條件進(jìn)行優(yōu)化)，通信部件的通信協(xié)議遵從與路由相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)；數(shù)據(jù)輸入模塊53包括供用戶或維修維護(hù)人員使用的按鍵、IC卡(磁卡)讀入器等通用的數(shù)字或指令輸入部件，與中央處理器51A通過電纜相連，用戶或維護(hù)人員通過面板鍵盤選擇查詢顯示內(nèi)容(用戶的電量，費(fèi)用等)，數(shù)字鍵盤可為功能鍵提供輔助信息的輸入(房間號、用戶號、起止日期等)，IC卡(磁卡)讀入器可讀入繳納費(fèi)用的用戶信息和費(fèi)用信息。管理控制模塊51包括配有日歷時(shí)鐘電路、看門狗電路、掉電保護(hù)電路、數(shù)據(jù)寄存器、程序寄存器等基本外圍電路的中央處理器51A，中斷形成電路51B，以及相應(yīng)于總線3的數(shù)據(jù)總線接口51C、中斷地址接口51D、地址總線接口51E、控制總線接口51F。本發(fā)明中央管控組件5采用的各種電路屬于已有技術(shù)，設(shè)備電源模塊52、顯示模塊55、通信模塊54和數(shù)據(jù)輸入模塊53等都可以采用通用的現(xiàn)有器件，例如顯示模塊55采用液晶顯示器或數(shù)碼管，數(shù)據(jù)輸入模塊53采用按鍵、IC卡(磁卡)讀入器等。管理控制模塊51配有基本外圍電路的中央處理器51A和各種總線接口51C、51D、51E、51F可選用適當(dāng)芯片實(shí)現(xiàn)。例如數(shù)據(jù)總線接口51C可選用8D鎖存器74HC573、中斷地址接口51D選用8D鎖存器74HC573、地址總線接口51E選用8輸入1輸出資料選擇器74HC154、控制總線接口51F選用8位反相驅(qū)動(dòng)器ULN2803，均為現(xiàn)有總線技術(shù)中常用的接口電路，更詳細(xì)內(nèi)容可參見美國推導(dǎo)與制表協(xié)會(huì)出版的《接口集成電路手冊》。
參見圖5～6，為了提高裝置的結(jié)構(gòu)穩(wěn)固性，電能分配匯流排組件2由兩塊分別做為零線和火線的帶定位孔導(dǎo)體21、22構(gòu)成，輸入端電能計(jì)量管控組件4的電能輸出端經(jīng)由電能分配匯流排組件2接每組用戶端電能計(jì)量管控組件1的電能輸入端。交流電通過電能分配匯流排組件2傳輸，由輸入端電能計(jì)量管控組件4的電能輸出端輸送到各組用戶端電能計(jì)量管控組件1的電能輸入端，火線和零線分別采用完整的導(dǎo)體21和22代替電能傳輸技術(shù)通常采用的電線材料。導(dǎo)體21、22安裝位置相對隔離，保證絕緣性，其上預(yù)留有定位、緊固和連接用的定位孔。輸入端電能計(jì)量管控組件4的電能輸出端、每組用戶端電能計(jì)量管控組件1的電能輸入端各分配一個(gè)導(dǎo)體21上的定位孔作為正極的插入部位、一個(gè)導(dǎo)體22上的定位孔作為負(fù)極的插入部位，安裝簡便牢固，并且避免了冗雜的電線聯(lián)接產(chǎn)生的電阻誤差。電能分配匯流排組件采用這種設(shè)計(jì)可以優(yōu)化裝置的內(nèi)部線路、提高裝置結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性，提高了工業(yè)生產(chǎn)的效率。
為了有效分配輸入端電能到各用戶，電能分配匯流排組件2為各組用戶端電能計(jì)量管控件1提供的定位孔分布在為輸入端電能計(jì)量管控組件4提供的定位孔兩側(cè)，也可為各組用戶端電能計(jì)量管控件1提供的定位孔和為輸入端電能計(jì)量管控組件4提供的定位孔環(huán)狀分布。圖5、圖6是本實(shí)用新型為兩種分布方案提供的實(shí)施例中電能分配匯流排組件2的構(gòu)型示意圖。
本實(shí)用新型的工作原理1.分時(shí)計(jì)量中央管控組件5從用戶端電能計(jì)量管控組件1的電能計(jì)量傳感器11中讀取用戶電量數(shù)據(jù)，并分時(shí)段計(jì)量后存儲(chǔ)。中央處理器51A按系統(tǒng)設(shè)置的費(fèi)率，進(jìn)行分時(shí)計(jì)費(fèi)；也可通過通信模塊54從管理系統(tǒng)中獲取實(shí)時(shí)費(fèi)率，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)計(jì)費(fèi)；或者將分時(shí)計(jì)量的電量信息通過通信模塊54上傳到上級管理系統(tǒng)，由上級管理系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)費(fèi)處理。
2.欠費(fèi)停電用戶可以選用預(yù)付費(fèi)或預(yù)欠費(fèi)模式，電費(fèi)實(shí)時(shí)抵扣，當(dāng)使用IC卡(磁卡)讀入器預(yù)繳的費(fèi)用扣凈或欠費(fèi)到設(shè)定數(shù)值時(shí)，中央管控組件5向該用戶端電能計(jì)量管控組件1發(fā)出控制信號，停止供電。
3.電量狀態(tài)監(jiān)視中央管控組件5分別從用戶端電能計(jì)量管控組件1和輸入端電能計(jì)量管控組件4中讀取電能信息，從各組用戶端電能計(jì)量管控組件1中讀出電量數(shù)據(jù)的總和應(yīng)與輸入端電能計(jì)量管控組件4中讀出的電量數(shù)據(jù)相等或相近，若兩者相差超過誤差容許范圍，則視為異常，作出警報(bào)反應(yīng)。
4.信息查詢由數(shù)據(jù)輸入模塊53的輸入設(shè)備輸入信息，可查詢相應(yīng)用戶端口總用電量、峰谷電量、月電度、月電費(fèi)、年電量、電費(fèi)結(jié)算等數(shù)據(jù)，顯示模塊輸出這些數(shù)據(jù)信息。
本實(shí)用新型采用集中式裝置為多名用戶提供成本低廉、操作方便的電能控制與計(jì)量管理，同時(shí)支持電業(yè)營業(yè)管理遠(yuǎn)程控制、遠(yuǎn)程抄表，既可與相同裝置組成局域網(wǎng)，也可與局域網(wǎng)上一級相聯(lián)，構(gòu)成合理的輸電結(jié)構(gòu)。根據(jù)具體需要，可以在裝置中添設(shè)監(jiān)控系統(tǒng)，低壓配電系統(tǒng)由于接點(diǎn)電阻或其它原因會(huì)導(dǎo)致異常升溫甚至燃爆，箱體狀態(tài)的監(jiān)測系統(tǒng)一旦發(fā)現(xiàn)溫度異常，可立即切斷電源將報(bào)警；對于密封箱體的開啟，可分為合法正常開啟和非法異常開啟，當(dāng)箱蓋打開時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)產(chǎn)生的信號并傳送給中央處理器，可選擇通過通信口傳送警報(bào)至遠(yuǎn)方，或就地采取跳閘等措施，避免竊電。
權(quán)利要求1.一種電能控制與計(jì)量裝置，包括電能分配匯流排組件、輸入端電能計(jì)量管控組件、用戶端電能計(jì)量管控組件，其特征在于具有1～30組用戶端電能計(jì)量管控組件，以及為各組用戶提供共用的顯示、控制、通信和管理功能的中央管控組件，上述所有組件集中安置在一個(gè)箱體中，輸入端電能計(jì)量管控組件、各組用戶端電能計(jì)量管控組件與中央管控組件之間由總線連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電能控制與計(jì)量裝置，其特征在于電能分配匯流排組件由兩塊分別做為零線和火線的帶定位孔導(dǎo)體構(gòu)成，輸入端電能計(jì)量管控組件的電能輸出端經(jīng)由電能分配匯流排組件接每組用戶端電能計(jì)量管控組件的電能輸入端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電能控制與計(jì)量裝置，其特征在于電能分配匯流排組件為各組用戶端電能計(jì)量管控件提供的定位孔分布在為輸入端電能計(jì)量管控組件提供的定位孔兩側(cè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電能控制與計(jì)量裝置，其特征在于電能分配匯流排組件為各組用戶端電能計(jì)量管控件提供的定位孔和輸入端電能計(jì)量管控組件的定位孔環(huán)狀分布。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電能控制與計(jì)量裝置，其特征在于電能分配匯流排組件為各組用戶端電能計(jì)量管控件提供的定位孔和為輸入端電能計(jì)量管控組件提供的定位孔環(huán)狀分布。
專利摘要一種電能控制與計(jì)量裝置，包括電能分配匯流排組件、輸入端電能計(jì)量管控組件、用戶端電能計(jì)量管控組件，其特征在于具有1～30組用戶端電能計(jì)量管控組件，以及為各組用戶提供共用的顯示、控制、通信和管理功能的中央管控組件，上述所有組件集中安置在一個(gè)箱體中，輸入端電能計(jì)量管控組件、各組用戶端電能計(jì)量管控組件與中央管控組件之間由總線連接。本實(shí)用新型以高度集成的設(shè)備為多個(gè)用戶提供了智能式的電能控制與計(jì)量管理，節(jié)省用戶費(fèi)用，簡化供電布線，改善居住環(huán)境，并有利于優(yōu)化輸電網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)。
文檔編號H02J13/00GK2686189SQ200420017498
公開日2005年3月16日 申請日期2004年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月22日
發(fā)明者張學(xué)斌, 彭慶華, 曾慶友 申請人:張學(xué)斌