SEM16是带电能计量DSP的 SOC芯片；集成Cortex-MO内核；三路定时器/计数器，一路硬件看门狗WDT，一路高速异步 接收发送器UART，一路多功能模数转换器ADC;512X32 (2KX8)Bits数据存储器SRAM，另外 集成了 9KX32(36KX8)bits程序存储器FLASH。
[0044] D5是带电能计量的单片机ESEM16，C13是模拟电源滤波电容，C15和C29是参考电 压滤波电容，C16是电源滤波电容，G1是晶体振荡器，C17和C18是晶体负载电容，XS14是 调试接口，R66是复位引脚上拉电阻，C33是电源滤波电容。
[0045] 如图5所示的，电压采样电路由电阻R17和R23分压得到，C11和C19既起到滤波 作用，又起到感性负载、容性负载补偿作用。
[0046] 电流采样由电流互感器T1得到变比之后的小电流，然后流经R13和R24后得到电 压信号，从而送给电流采样端采样，R2和C12、R11和C14既起到阻容滤波作用，又起到感性 负载、容性负载补偿作用。
[0047] 如图6所示，拉闸主要通过给电磁线圈通电，产生足够大的吸合力，拉动锁扣装 置，使断路器跳闸实现的。
[0048] R35是限流电阻，R32是下拉电阻，V6是电流放大三极管，R34是限流电阻，R27是 光电隔离可控硅，D3是电磁线圈。
[0049] 如图7所示，无线采用东软载波自主研发的HW2000无线模块，该模块采用HW2000 无线芯片，该芯片使用国际通用的2. 4GISM工作频段，支持GFSK调制方式，具有功耗低，传 输性能稳定等特点，广泛应用于无线数据传输和远程控制等领域；无线模块和单片机通过 SPI总线进行通信。
[0050] 如图8所示，数据存储器采用通用的EEPR0M，采用I2C方式与单片机通信，存储容 量可根据实际情况进行选择。
[0051] D6是EEPR0M存储芯片，R14和R15是上拉电阻，C28是电源滤波电容。
[0052] 如图9所示：断路器部分具有过载和短路保护功能，包含安装卡子1、灭弧罩2、接 线端子3、连接排4、热脱扣调节螺栓5、嵌入螺母6、电磁脱扣器7、热脱扣器8、锁扣9、第一 复位弹簧10,第二复位弹簧11、手柄轴12、手柄13、U型连杆14、脱钩15、盖16、防护罩17、 触头18、铆钉19和底座20构成。
[0053] 过载保护由图9中的热脱扣器8实现，热脱扣器8与被保护电路串联，线路中通过 正常电流时，发热元件发热使双金属片弯曲至一定程度，但由于会向周围耗散热量，并达到 动态平衡状态，双金属片不再继续弯曲，此时双金属片不会推动自由脱扣机构。若出现过载 现象时，线路中电流增大，双金属片将继续弯曲，通过传动机构推动自由脱扣机构释放触头 18,触头18在分闸弹簧的作用下分开，切断电路，从而起到过载保护的作用。
[0054] 短路保护由图9中的电磁脱扣器7实现，电磁脱扣器7与被保护电路串联，线路中 通过正常电流时，电磁铁产生的电磁力小于反作用力弹簧的拉力，衔铁不能被电磁铁吸动， 断路器正常运行。当线路中出现短路故障时，电流超过正常电流的若干倍，电磁铁产生的电 磁力大于反作用力弹簧的作用力，衔铁被电磁铁吸动通过传动机构推动自由脱扣机构释放 触头18,触头18在分闸弹簧的作用下分开切断电路起到短路保护作用。
[0055] 触电灭弧是采用灭弧栅来实现的，灭弧栅是低压断路器（空气开关）中广泛采用 的灭弧方法，在空气中电弧在热气流作用下（或电磁力作用下）将电弧拉入灭弧栅内，将长 电弧分成多段短电弧，利用近阴极效应原理灭弧。
[0056] 如图10所示，浪涌保护通过在火线和零线加压敏电阻RV2来实现。
[0057] 如图11所示为智能漏电保护器的软件流程图：
[0058] 断路器上电后，进行初始化，然后清除看门狗，进入串口数据接收循环，如有数据 发送过来，进行数据格式解析，解析成功后进入数据处理阶段，之后在将数据发送至串口， 进入定时任务处理阶段。
[0059] 其中，断路器和智能漏电器之间通过串口连接，智能断路器与漏电器之间的通信 协议为国网标准97/645协议。
[0060] a)字节格式
[0061] 在软件流程中的字节格式中每字节含8位二进制码，传输时加上一个起始位（0)、 一个偶校验位（P)和一个停止位（1)共11位。其传输序列如图1。D0是字节的最低有效 位，D7是字节的最高有效位。先传低位，后传高位。
[0062] 字节传输序列如图12所示。
[0063] b)帧格式
[0064] 帧是传送信息的基本单元。帧格式如下表所示：
[0065] 表1帧格式数据表
[0066]
【主权项】
1. 带无线通信和计量功能的智能漏电保护器及其控制工序，其特征在于：所述智能漏 电保护器包括供电电源、单片机、数据存储器、无线通信模块、电压和电流采样部分、拉闽控 制部分W及断路器部分，其中数据存储器、无线通信模块和单片机双向连接，电压和电流采 样部分、拉闽控制部分和单片机单向连接，断路器部分和拉闽控制部分连接，供电电源用于 所有部件的供电。
2. 根据权利要求1所述的带无线通信和计量功能的智能漏电保护器及其控制工序，其 特征在于；所述控制工序包括地址申请/注册工序、用电量信息收集工序和用户控制工序。
3. 根据权利要求2所述的带无线通信和计量功能的智能漏电保护器及其控制工序，其 步骤包括： 1) 地址申请/注册工序；地址申请工序，智能断路器只能在上电初始阶段向智能漏电 保护器进行地址申请，本工序同时也是注册到智能漏电保护器的过程： (一） 智能断路器上电（注意由智能漏电保护器上电，断路器本身上电不算）l〇s内，按 下智能短路器的按键2s，智能断路器启动地址申请工序。超出10s后按下断路器按键，则断 路器跳闽。 (二） 智能断路器在上电10s内检测到按键被按下，并且持续2s W上后，向智能漏电保 护器发送申请地址报文，申请地址报文为645报文，报文如下；68断路器通信地址68 IF 02 E2 35 CS 16其中；断路器通信地址为自身当前通信地址，不管是出厂地址还是之前申请的 地址；E2 35为申请地址的数据标识。 (S )智能断路器在收到智能漏电保护器的响应645报文后应作W下判断：控制必须 为9F，数据域长度必须为8字节，数据域后六个字节的数据减33后必须与地址域一致。收 到的报文举例；68断路器通信地址68 9F 08 E2 35断路器通信地址+0x33 CS 16 (四）智能断路器保存申请到的地址，回复智能漏电保护器确认报文，并控制断路器跳 闽，确认报文举例；68断路器通信地址68 9F 00 CS 16。 2) 用电量信息收集工序：用电信息收集工序包含智能断路器对电量的采集记录，智能 漏电保护器对电量的收集统计，智能网关对电量的统计、存储。 (一） 智能断路器内含电量计量巧片，智能断路器上电后通过采样对电量进行计量，并 记录计量结果，等待智能漏电保护器读取。智能断路器内含存储器，保证电量掉电保存。 (二） 智能漏电保护器从上电开始，每隔15分钟中读取智能断路器的当前电量，存储在 存储设备中，并且会将所有断路器的当前电量进行累加作为自身的当前电量存储。智能漏 电保护器最多支持存储16个智能断路器的上24小时的电量数据。 (=)智能网关每天会定时读取智能漏电保护器的电量数据，并保存，若通过手机软件 或平板电脑软件等刷新网关数据，网关会立即读取智能漏电保护器存储的电量数据。智能 网关会存储所有智能漏电保护器与智能断路器最近24小时的小时冻结，最新1个月的日冻 结数据，W及最近12个月的月冻结数据。 3) 用户控制工序：用户通过手机软件或平板电脑软件等对智能断路器进行跳闽操作， 手机软件或平板电脑软件将信息传给智能网关，网关将信息加工后通过电力线载波转发给 智能漏电保护器，智能漏电保护器对报文进行解析与转发，只有数据正确的报文才会转发 给智能断路器，数据错误的报文直接丢弃；智能断路器收到跳闽报文后进行跳闽动作。
【专利摘要】本发明涉及一种带无线通信和计量功能的智能漏电保护器及其控制工序，所述智能漏电保护器包括供电电源、单片机、数据存储器、无线通信模块、电压和电流采样部分、拉闸控制部分以及断路器部分，其中数据存储器、无线通信模块和单片机双向连接，电压和电流采样部分、拉闸控制部分和单片机单向连接，断路器部分和拉闸控制部分连接；所述控制工序包括地址申请/注册工序、用电量信息收集工序和用户控制工序；本发明通过智能断路器作为电力线分路上的保护设备，测量每条支路的电量信息，同时通过智能漏电保护器这个主线控制器，接收来自智能断路器的之路信息，将信息汇总通过智能网关发送给终端设备，实现家庭化、小范围化的电力线信息监控。
【IPC分类】H02J13-00
【公开号】CN104617662
【申请号】CN201410681423
【发明人】崔健, 胡亚军, 王锐, 胡云, 林友, 傅涛
【申请人】青岛东软载波科技股份有限公司
【公开日】2015年5月13日
【申请日】2014年11月25日