专利名称：电力用户综合监控装置的制作方法
技术领域：
本实用新型是一种电力用户综合监控装置，是集监视、控制、保护为一体的装置，属于电力控制保护技术。
计划用电、安全用电、节约用电一直是电力部门的重要管理环节，也是国民经济发展的重要组成部分，为此本领域已有多种产品及技术问世，如专利申请号89211255.7“变电所无线电监控及电力负荷控制装置”该装置具有电力负荷无线电遥测、遥控、遥信，但对用户系统缺乏控制和保护，又如专利申请号90103772.9“单片机智能模块式变电站监控系统”该系统具有电量采样，开关量输入、输出、线路故障诊断等功能，但每个模块都带有单片机，造价较高，且不能对用户系统实现全面控制，如用户系统的无功补偿和跌落开关控制，并缺少运行记忆及预付电费功能，只适用于变电站，不适用于广大电力用户系统，此领域里目前尚无一综合性监控装置适用于广大电力用户。
为了克服上述不足，本实用新型的目的是提供一种集电力用户各种控制、保护、记忆、显示、通讯、预付电费于一体的，软、硬件自由组态，采用单片机为核心的电力用户综合监控装置。
本实用新型一种电力用户综合监控装置，该装置具有一机箱、在机箱的前面板上装有LED显示器、时钟、LCD显示屏、键盘、IC卡插座，在机箱的后面板上设有供输入输出信号输入输出的槽孔，在机箱内装有电路板及电源。
该装置主要由信号输入部分、运算处理部分和控制输出三部分组成；该信号输入部分包括有电压采样2、正常电流采样3、异常电流采样4、防窃电采样5、电度表采样6、开关状态输入7、IC卡读写器8、键盘部分9、时钟部分10、调制解调器11，该运算处理部分包括有单片机CPU1、存贮器12，该控制输出部分包括有回路控制输出13、无功补偿控制输出14、跌落开关控制输出15、显示16、报警、语音提醒17、打印控制18、运行记忆19，上述三部分共具有以下电路主控制电路、回路控制电路、显示电路、无功补偿控制输出电路、跌落开关控制输出电路、报警、语音提醒电路及打印控制电路；该主控电路由电压采样、正常电流、异常电流、有功电度、无功电度、主变温度、窃电信号采样等传感器，4066模拟开关U9、U10、U11，8098单片机U1，373锁存器U2，EPROM 27128光可擦写只读存贮器U3，EEPR0M 2864电可擦写只读存贮器U4，RAM6264随机存贮器U5，138、139译码器U14、U13A、U15A、U15B，8583时钟U16，8584I2C总线模块U6，IC卡读写器U17、8574键盘和键盘接口模块U7组成；由传感器发来的信号经模拟开关送单片机，经单片机内A/D转换后送6264随机存贮器暂存，经单片机分析、判断后将24小时中的峰、平、谷(最大需量)电气参数送2864存贮器记忆，若发现异常参数或用户违章时立即送2864存贮器记忆，单片机与调制解调器连接，用户、调度及管理机关可通过电话网传递信息达到遥控、遥测、遥信之目的，从而实现了负荷等参量的动态控制和违章取证。由于8098单片机内无I2C总线，故总线模块8584与单片机的D0-D7数据端连接，为系统提供了I2C总线。8583时钟为系统提供标准时钟，IC卡读写器为系统提供预付电费、定量负荷控制、运行信息取证提供服务。各种命令通过键盘经8574、经I2C总线送往单片机CPU处理。
该回路控制电路由I2C总线并行扩展芯片8574、光电藕合器、二极管、三级管、电阻和继电器组成；由单片机CPU将控制信息经I2C总线扩展芯片8574输出，其中，U20(8574)输出1-8路，其中第1路为总回路合闸控制，第2路为总回路分闸控制，第3-8路为1-6分路分、合闸控制；U21(8574)为1-8路开关状态信号输入，其中第1′路为总回路合闸状态，第2′路为总回路分闸状态，第3′-8′路为1-6分路分、合闸状态，各开关状态通过8574经I2C总线扩展芯片传递给单片机CPU。
该显示电路由I2C显示驱动芯片1064、液晶驱动芯片8576、LED管、LCD屏组成；由单片机CPU将系统的电压、电流、有功功率、无功功率(功率参数)送I2C总线，由1064驱动显示电气参数；用户输入的参数、命令及单片机CPU自动记录的信息由8576驱动液晶屏显示。
该无功补偿控制输出电路由I2C总线扩展芯片8574、二极管、三极管、电阻、继电器组成；由单片机CPU将信息经I2C总线送往8574，U43(8574)1-4路为子母电力电容器其容量分别为8、4、2、1千乏的控制输出，U44(8574)分别为5-12路通用电力电容器控制输出。
该跌落开关控制输出电路由I2C总线扩展芯片8574、二极管、三极管、电阻、继电器组成；
由单片机CPU将控制信息由I2C总线送8574分别驱动J21、J22、J23使A、B、C相跌落开关分别进行分、合闸操作。
该报警、语音提醒电路由语音处理器TC8830AF、语言库EPROM、数据库SRAM、放大器LM386、扬声器SP、电容组成；系统需要报警时由CPU将报警数据经PWM端口送放大器LM386，然后由扬声器SP发声；系统需要语音提醒时，由单片机CPU选通语音处理器TC8830AF，将所需语音送放大器LM386由扬声器SP发音，语音处理器TC8830AF的CF端接主控电路译码器U14的4Y4。
该打印控制电路是将一台微型打印机接入系统，数据线D0-D7与单片机8098的数据线端口连接，写信号WR、读信号RD分别与8098写、读端口连接，BUSY与8098的外中断EXTINT连接，CS由主控电路中的译码器U14的4Y5选通，需要时可从打印机上输出各种数据和信息。
本实用新型的优点是①给电力用户特别是中小型电力用户提供一种监视、控制、保护设备，为电力设备的安全、可靠运行提供了保障，由于本设备集控制、保护、显示、运行记忆、预付电费于一体，故性价比很高。②由于采用硬件自由组合，软件任意设定，使本监控装置能适用于所有的电力用户。③由于系统内设有标准时钟，能分别计算出用户的峰、平、谷电度、最大需量，实现多电价级别计费和控制。④由于系统设有IC卡读写器和外接通讯调制解调器，故可分别用于动、静态负荷实时调度和监控，做到避峰不拉闸，限电不停电，并能做到电费可预付，违章可取证。⑤由CPU计算出的无功电量，配合子母电力电容器可实现无功跟踪补偿。
本实用新型共有如下附图
图1.系统方框图。
图2.主控电路图。
图3.回路控制电路图。
图4.显示电路图。
图5.无功补偿控制电路图。
图6.跌落开关控制输出电路图。
图7.报警、语音提醒电路图。
图8.打印控制电路图。
图9.本实用新型外观示意图。
系统方框图和外观示意图中标号如下101、102、103、104.LED显示器105.时钟 106.LCD显示屏 107.键盘108.IC卡插座 109.机箱1.单片机CPU2.电压采样 3.正常电流采样4.异常电流采样5.防窃电采样 6.电度表采样 7.开关状态输入8.IC卡读写器 9.键盘部分10.时钟部分11.调制解调器电路图中元器件标号如下U1.8098单片机 U2.锁存器U3.光可擦写只读存贮器27128 U4.电可擦写只读存贮器2864U5.随机存贮器6264 U6.I2C总线扩展模块8584U7.键盘和键船盘接口模块8574U8～U11.模拟开关4066U12A～D.反相器U14、U13A、U15A、U15B.译码器138、139 U16.时钟8583U17.IC卡读写器U20、U21、U45.I2C总线扩展芯片8574U22～U37.光电藕合器D.二极管 N.三极管R.电阻 J.继电器U38、U41.显示驱动芯片1064 U42.液晶驱动芯片8576LED.显示管 LCD.显示屏U46.语音库EPROMU47.语音处理器TC8830AFU48.数据库SRAM U49.放大器LM386 SP.扬声器本实用新型的实施及工作过程如下本实用新型一种电力用户综合监控装置，请参阅图9所示，该装置具有一机箱109、在机箱109的前面板上装有LED显示器101～104，该LED显示器显示系统的电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数，装有时钟、LCD显示屏、该LCD显示屏主要显示系统当前运行及记忆信息，还装有键盘、IC卡插座等，在机箱的后面板上设有供输入输出信号的输入输出槽孔。
请参阅图1所示，该装置主要由信号输入部分、运算处理部分、控制输出部分等组成；该信号输入部分包括有电压采样2、正常电流采样3、异常电流采样4、防窃电采样5(该防窃电采样由主变出线处专用CT组成，该部分电路图中未示)、电度表采样6、开关状态输入7、IC卡读写器8、键盘部分9、时钟部分10、调制解调器11(电路图中未示)，该运算处理部分包括有单片机CPU1、存贮器12，该控制输出部分包括有回路控制输出13、无功补偿控制输出14、跌落开关控制输出15、显示16、报警、语音提醒17(紧急状态下采用报警方式，提示和预告情况下采用语音提醒方式)、打印控制18、运行记忆19，该信号输入部分、运算处理部分和控制输出部分共具有以下电路，主控制电路、回路控制电路、显示电路、无功补偿控制输出电路、跌落开关控制输出电路、报警、语音提醒电路及打印控制电路(请参阅图2～8所示)；上述电路制成电路板装入机箱内，在机箱内还装有电源等。
系统电量及信息经CPU采样、计算、分析、判断、然后将正常值送显示和记忆，并对系统实现正常的手动、自动操作，发现异常立即记忆，并根据事先软件设定分别发出预告、警告和动作跳闸，所有信息可进行遥测、遥信和日后取证分析。
该装置还可根据用户的需要和要求，对硬件进行自由组合，软件任意设定，组成多功能、多品种、多规格适用于各种等级的电力用户综合性的监控装置。
权利要求1.一种电力用户综合监控装置，其特征在于该装置主要由信号输入部分、运算处理部分和控制输出三部分组成；该信号输入部分包括有电压采样、正常电流采样、异常电流采样、防窃电采样、电度表采样、开关状态输入、IC卡读写器、键盘部分、时钟部分、调制解调器，该运算处理部分包括有单片机CPU、存贮器，该控制输出部分包括有回路控制输出、无功补偿控制输出、跌落开关控制输出、显示、报警、语音提醒、打印控制、运行记忆，上述三部分共具有以下电路主控制电路、回路控制电路、显示电路、无功补偿控制输出电路、跌落开关控制输出电路、报警、语音提醒电路及打印控制电路；该主控电路由电压采样、正常电流、异常电流、有功电度、无功电度、主变温度、窃电信号采样等传感器，4066模拟开关，8098单片机，373锁存器，EPROM 27128光可擦写只读存贮器，EEPROM 2864电可擦写只读存贮器，RAM 6264随机存贮器，138、139译码器，8583时钟，8584I2C总线模块，IC卡读写器、8574键盘和键盘接口模块组成；由传感器发来的信号经模拟开关送单片机，经单片机内A/D转换后送6264随机存贮器暂存，经单片机分析、判断后将24小时中的峰、平、谷(最大需量)电气参数送2864存贮器记忆，单片机与调制解调器连接，总线模块8584与单片机的D0-D7数据端连接，为系统提供了I2C总线。8583时钟为系统提供标准时钟，IC卡读写器为系统提供预付电费、定量负荷控制、运行信息取证，各种命令通过键盘经8574、经I2C总线送往单片机CPU处理。
2.根据权利要求1所述的一种电力用户综合监控装置，其特征在于该回路控制电路由I2C总线并行扩展芯片8574、光电藕合器、二极管、三级管、电阻和继电器组成；由单片机CPU将控制信息经I2C总线扩展芯片8574输出，其中，U20(8574)输出1-8路，其中第1路为总回路合闸控制，第2路为总回路分闸控制，第3-8路为1-6分路分、合闸控制；U21(8574)为1-8路开关状态信号输入，其中第1′路为总回路合闸状态，第2′路为总回路分闸状态，第3′-8′路为1-6分路分、合闸状态，各开关状态通过8574经I2C总线扩展芯片传递给单片机CPU。
3.根据权利要求1所述的一种电力用户综合监控装置，其特征在于该显示电路由I2C显示驱动芯片1064、液晶驱动芯片8576、LED管、LCD屏组成；由单片机CPU将系统的电压、电流、有功功率、无功功率(功率参数)送I2C总线，由1064驱动显示电气参数；用户输入的参数、命令及单片机CPU自动记录的信息由8576驱动液晶屏显示。
4.根据权利要求1所述的一种电力用户综合监控装置，其特征在于该无功补偿控制输出电路由I2C总线扩展芯片8574、二极管、三极管、电阻、继电器组成；由单片机CPU将信息经I2C总线送往8574，U43(8574)1-4路为子母电力电容器其容量分别为8、4、2、1千乏的控制输出，U44(8574)分别为5-12路通用电力电容器控制输出。
5.根据权利要求1所述的一种电力用户综合监控装置，其特征在于该跌落开关控制输出电路由I2C总线扩展芯片8574、二极管、三极管、电阻、继电器组成；由单片机CPU将控制信息由I2C总线送8574分别驱动J21、J22、J23使A、B、C相跌落开关分别进行分、合闸操作。
6.根据权利要求1所述的一种电力用户综合监控装置，其特征在于该报警、语音提醒电路由语音处理器TC8830AF、语言库EPROM、数据库SRAM、放大器LM386、扬声器SP、电容组成；系统需要报警时由CPU将报警数据经PWM端口送放大器LM386，然后由扬声器SP发声；系统需要语音提醒时，由单片机CPU选通语音处理器TC8830AF，将所需语音送放大器LM386由扬声器SP发音，语音处理器TC8830AF的CF端接主控电路译码器U14的4Y4端。
7.根据权利要求1所述的一种电力用户综合监控装置，其特征在于该打印控制电路是将打印机的数据线D0-D7与单片机8098的数据线端口连接，写信号WR、读信号RD分别与8098写、读端口连接，BUSY与8098的外中断EXTINT连接，CS由主控电路中的译码器U14的4Y5端选通。
专利摘要一种电力用户综合监控装置,包括有信号输入部分由:电压采样、正常电流采样、异常电流采样、防窃电采样、电度表采样、开关状态输入、IC卡读写器、键盘部分、时钟部分、调制解调器组成,运算处理部分由:单片机、存贮器组成,控制输出部分由:回路控制输出、无功补偿控制输出、跌落开关控制输出、显示、报警、语言提醒、打印控制、运行记忆组成;系统信息经CPU采样、计算、分析、判断后,将数值送显示和记忆,系统可实现手动、自动操作,所有信息可进行遥测、遥控、遥信。
文档编号H02J13/00GK2278300SQ9621594
公开日1998年4月8日 申请日期1996年7月22日 优先权日1996年7月22日
发明者沙宏余, 周艳 申请人:周艳