专利名称：具有恶意负载识别功能的用电信息管理系统及多功能电表的制作方法
技术领域：
本实用新型是一种用电信息管理系统，具体是一种具有恶意负载识别功能的用电信息管理系统及多功能电表。
技术背景 在现有技术中，家庭、学生公寓、酒店的电能计量、预付费和违章电器控制，需要实现远距离自动抄表、自动控制；国家机关办公建筑和大型公共建筑的能耗需要监测；大型企业能耗数据需要采集。而这些应用场合的恶意负载需要进行远程识别和监控。
发明内容为了解决现有技术中存在的上述问题，本实用新型提出一种具有恶意负载识别功能的用电信息管理系统及多功能电表，通过对学生公寓、宾馆等场所安装本电表，实时监测读取电能数据，安全有效的控制学生公寓恶意负载的使用、加强用电管理，并实现远距离数据传输与控制。本电表的具体技术方案如下一种具有恶意负载识别功能的用电信息管理系统，包括综合管理中心、底层管理中心和多功能电表；所述综合管理中心的PC与底层管理中心的PC通过网络通信；底层管理中心的PC和多功能电表通过网络通信。是综合管理中心的PC与底层管理中心的PC之间的通信网络是载波通信网络、以太网或GPRS无线通信网络；底层管理中心的PC和多功能电表之间的通信网络的通信形式是串行通信或电力载波通信。一种适用于所述系统的多功能电表包括主处理器、电能测量模块、电源模块、存储器模块、通讯模块和断电控制模块；所述电能测量模块采集被测线路的电压/电流信号，并转换成电能值数据传给主处理器；所述主处理器发送断电控制信号给断电控制模块，断电控制模块连接各用电器电路，控制其通断；所述主处理器通过通讯模块与外界进行数据交互；所述存储器模块与主处理连接；所述电源模块把外部工频交流电转换为本多功能电表的工作电源，为其供电。还包括显示单元(例如IXD屏幕显示模块)，显示单元与所述主处理器连接。所述电能测量模块包括电压分压电路和电能测量芯片；所述电压分压电路与被测线路连接，测得电压/电流信号，电能测量芯片把该电压/电流信号转换得到对应的电能值、有功功率值、无功功率值、电压值和电流值。所述电压分压电路可以采用互感器，由于对于精度要求不是特别高，电能测量芯片选用市场常见型号即可。所述断电控制模块包括光电隔离模块和继电器；所述主处理器输出的断电控制信号经光电隔离模块后传给继电器的控制端，由继电器控制各用电器电路的通断。光电隔离模块采用常用光耦即可。所述通讯模块是RS485接口电路和/或电力载波接口电路，这两种接口电路属于常见电路，在此不进一步限制。[0011]与现有技术相比，本实用新型解决了现有技术中恶意负载的识别问题，同时还具有其他必须的功能，实现了多功能。
图1是本系统网络结构 图；图2是本系统和电能表的原理框图。
具体实施方式
以下结合附图与具体实施方式
对本实用新型作进一步说明种具有恶意负载识别功能的用电信息管理系统，包括综合管理中心、底层管理中心和多功能电表；所述综合管理中心的PC与底层管理中心的PC通过网络通信；底层管理中心的PC和多功能电表通过网络通信。是综合管理中心的PC与底层管理中心的PC之间的通信网络是载波通信网络、以太网或GPRS无线通信网络；底层管理中心的PC和多功能电表之间的通信网络的通信形式是串行通信或电力载波通信。一种适用于所述系统的多功能电表包括主处理器、电能测量模块、电源模块、存储器模块、通讯模块和断电控制模块；所述电能测量模块采集被测线路的电压/电流信号，并转换成电能值数据传给主处理器；所述主处理器发送断电控制信号给断电控制模块，断电控制模块连接各用电器电路，控制其通断；所述主处理器通过通讯模块与外界进行数据交互；所述存储器模块与主处理连接；所述电源模块把外部工频交流电转换为本多功能电表的工作电源，为其供电。还包括显示单元，显示单元与所述主处理器连接。所述电能测量模块包括电压分压电路和电能测量芯片；所述电压分压电路与被测线路连接，测得电压/电流信号，电能测量芯片把该电压/电流信号转换得到对应的电能值、有功功率值、无功功率值、电压值和电流值。所述断电控制模块包括光电隔离模块和继电器；所述主处理器输出的断电控制信号经光电隔离模块后传给继电器的控制端，由继电器控制各用电器电路的通断。所述通讯模块是RS485接口电路和/或电力载波接口电路，这两种接口电路属于常见电路，在此不进一步限制。本实用新型解决的问题(1)电能数据的测量，包括电能、有功功率、无功功率、电流、电压。(2)恶意负载的识别与控制。(3)实现与数据采集中心的数据传输，通信方式是电力载波通讯和RS485总线通讯。本系统的应用场景如图1所示，多功能电表/恶意负载识别器与底层管理中心采用RS485总线通讯或电力载波通讯；底层管理中心与综合管理中心可以采用载波通讯或以太网通讯或GPRS无线通讯。对多功能电表/恶意负载识别器的控制权限优先级(1) 一级综合管理中心，包括电能预付电费设置、多费率设置、远距离抄表、恶意负载参数设置、电路通断。(2) 二级底层管理中心，包括恶意负载参数设置、电路通断。如图2所示，多功能电表/恶意负载识别器硬件结构主要包括主处理器 、电能测量模块、电源模块、存储器模块、通讯模块、光电隔离和继电器模块、IXD屏幕显示模块。 本实用新型的工作过程(1)电能测量芯片采集由分压电路引入的被测电压、电流信号，测量出对应的电能、有功功率、无功功率、电压、电流，并将对应电能值存入存储器。(2)单片机根据有功功率的增量及功率因数判断接入电路的负载是否为恶意负载，若判断为恶意负载则单片机向光电隔离和继电器模块发送信号断开电路。(3)根据上层管理中心设置的预付电费量和多费率参数，单片机判断电费量是否大于0，若不是则向光电隔离和继电器模块发送信号断开电路。(4)通讯接口模块实现多功能电表/恶意负载识别器与底层管理中心的数据传输，传输的数据包括电能值、预付电费量参数、多费率参数、恶意负载报警信号、恶意负载参数、有功功率、无功功率、电流、电压、其他报警信号。本实用新型的功能1恶意负载识别功能1. 1当电路中接入诸如热得快、电驴子、暖手宝等恶意负载时，向管理中心发送报警信号并自动断开电路。1.2合法“恶意负载”窗口值读取，可读取对应的合法“恶意负载”窗口值，诸如热水器、饮水机等合法恶意负载窗口值，保证合法用电器正常使用。1.3自动恢复供电，因使用违规用电器或总功率超过限额引起的断电时，可自动恢复供电，无需人工操作，节省人力。1.4自锁功能，可设定违规断电后自动恢复供电的次数，最多4次。2计量功能2. 1计量当前及上月有功总电量和尖、峰、平、谷累计电量。2. 2分时计费可选功能，按四费率时段，分别为尖、峰、平、谷，一天最多可设置12 个时段分时计费。2. 3按月统计数据，统计上月及本月的用电量和分时电量，用于月度用电收费和用电监测，可查询1至12月内各月用电量。3电网监测功能3. 1当前电压、电流、功率实时监测。3. 2失压监测，当电表侧接入的电压低于78%额定电压时，电表将记录失压累计时间及失压电量，并同时有失压报警信号。3. 3过压监测，当电表侧接入的电压高出额定电压的78%时，电表将记录过压累计时间及过压电量，并同时有过压报警信号。3. 2过流监测，当电表输出的电流超过额定电流15A时，电表将记录过流累计时间及过流电流，并同时有过流报警信号。3. 3电压合格率监测，当电表侧接入的电压超过所设置的电压上限或低于下限值而又在电压考核范围内时，电表将分别记录超过上限或下限的不合格运行时间。[0052]4预付电费功能可以实现预购电量或电费，设定剩余电费报警及跳闸。5远距离自动抄表功能管理 中心可对各楼栋宿舍、家庭实现远距离抄表。6数据远传功能6. 1将测量到的数据定时远传，当前用电量每1小时上传一次。6. 2如因传输网络故障等原因未能将数据定时远传，则待传输网络恢复正常后应利用存储的数据进行断点续传。7配置和维护7. 1支持接收来自管理中心的查询、校时、参数设置等命令。7. 2管理中心装置的更换不影响电表/恶意负载识别器的正常工作。8 其它8. 1多功能电表/恶意负载识别器符合国家和行业的相关电磁兼容性标准要求。8. 2多功能电表/恶意负载识别器的平均无故障时间(MTBF)不小于3万小时。8. 3多功能电表/恶意负载识别器应使用低功耗单片机系统，功率小于10W。
权利要求1.一种具有恶意负载识别功能的用电信息管理系统，其特征是包括综合管理中心、底层管理中心和多功能电表；所述综合管理中心的PC与底层管理中心的PC通过网络通信； 底层管理中心的PC和多功能电表通过网络通信。
2.根据权利要求1所述的具有恶意负载识别功能的用电信息管理系统，其特征是综合管理中心的PC与底层管理中心的PC之间的通信网络是载波通信网络、以太网或GPRS无线通信网络；底层管理中心的PC和多功能电表之间的通信网络的通信形式是串行通信或电力载波通信。
3.一种适用于权利要求1或2所述系统的多功能电表，其特征是包括主处理器、电能测量模块、电源模块、存储器模块、通讯模块和断电控制模块；所述电能测量模块采集被测线路的电压/电流信号，并转换成电能值数据传给主处理器；所述主处理器发送断电控制信号给断电控制模块，断电控制模块连接各用电器电路，控制其通断；所述主处理器通过通讯模块与外界进行数据交互；所述存储器模块与主处理连接；所述电源模块把外部工频交流电转换为本多功能电表的工作电源，为其供电。
4.根据权利要求3所述的多功能电表，其特征是包括显示单元，显示单元与所述主处理器连接。
5.根据权利要求3所述的多功能电表，其特征是所述电能测量模块包括电压分压电路和电能测量芯片；所述电压分压电路与被测线路连接，测得电压/电流信号，电能测量芯片把该电压/电流信号转换得到对应的电能值、有功功率值、无功功率值、电压值和电流值。
6.根据权利要求3所述的多功能电表，其特征是所述断电控制模块包括光电隔离模块和继电器；所述主处理器输出的断电控制信号经光电隔离模块后传给继电器的控制端，由继电器控制各用电器电路的通断。
7.根据权利要求3所述的多功能电表，其特征是所述通讯模块是RS485接口电路和/ 或电力载波接口电路。
专利摘要一种具有恶意负载识别功能的用电信息管理系统，包括综合管理中心、底层管理中心和多功能电表；所述综合管理中心的PC与底层管理中心的PC通过网络通信；底层管理中心的PC和多功能电表通过网络通信。所述系统的多功能电表，包括主处理器、电能测量模块、电源模块、存储器模块、通讯模块和断电控制模块；所述电能测量模块采集被测线路的电压/电流信号，并转换成电能值数据传给主处理器；所述主处理器发送断电控制信号给断电控制模块，断电控制模块连接各用电器电路，控制其通断；所述主处理器通过通讯模块与外界进行数据交互；所述存储器模块与主处理连接；所述电源模块把外部工频交流电转换为本多功能电表的工作电源，为其供电。与现有技术相比，本实用新型解决了现有技术中恶意负载的识别问题，同时还具有其他必须的功能，实现了多功能。
文档编号G01R22/06GK202076846SQ20112016265
公开日2011年12月14日 申请日期2011年5月19日 优先权日2011年5月19日
发明者刘礼建, 唐桂忠, 张广明, 高敏 申请人:南京工业大学