一种实现故障电弧检测的能源网关的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及智能用电产品领域，特别涉及一种实现故障电弧检测的能源网关。
【背景技术】
[0002]能源网关是家居智能化的重要组成部分，通过有无线方式与家庭智能交互终端等产品进行数据交互，实现家庭网络各终端信息的采集、信息输入、信息输出、集中控制、远程控制、联动控制等功能。
[0003]但在指导电力用户如何智能用电和安全用电方面，特别是具有对用电线路的故障电弧实现在线监测功能的能源网关，目前还缺乏有效的解决方案。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型的目的是提供一种实现故障电弧检测的能源网关，作为智能电网用户侧的家庭智能用电设备，能够基于电力线载波通信技术，监测用电线路故障电弧并通过网关向用户发出安全用电警示，满足用户安全用电及获取各类增值服务的需求。
[0005]为了达到上述目的，本实用新型的技术方案是提供一种能够实现对家庭用电线路故障电弧检测的家庭能源网关，所述能源网关设置有对能源网关中各模块工作进行控制的MCU微控制单元，和与所述MCU微控制单元分别连接的故障电弧检测模块、电弧状态反馈模块、设备状态反馈模块；
[0006]所述故障电弧检测模块对能源网关所在电网回路中的电弧状态进行检测得到的故障电弧信息，经由与该故障电弧检测模块连接的所述电弧状态反馈模块发送至MCU微控制单元，由所述设备状态反馈模块向用户端设备发送报警信息，以便用户在家庭电视屏幕、平板电脑屏幕和手机屏幕等用户端设备上查看报警信息以便及时发现家庭用电线路故障电弧隐患。从而有效避免由故障电弧带来的电气火灾隐患，安全性高。
[0007]优选地，所述故障电弧检测模块与家庭电力线路开关连接以获取家庭内各回路的电弧检测信号，通过一个接口单元和与该接口单元连接的RS485芯片，将RS485格式的电弧检测信号转换为相应的TTL电平信号后向MCU微控制单元发送；所述RS485芯片与所述MCU微控制单元连接，以接收控制指令或传输电弧检测的相关数据。
[0008]优选地，所述能源网关设置有与所述MCU微控制单元连接的载波通讯模块；所述能源网关通过载波通讯模块与终端设备之间基于电力线载波方式通信。
[0009]优选地，所述能源网关通过插座电能量采集模块，对与该能源网关基于电力线载波通信的插座进行电量计量；所述插座电能量采集模块，通过与计量芯片连接的电阻分压采样电路来获取插座的电压信号，并通过计量芯片将电压信号发送至MCU微控制单元。
[0010]优选地，所述插座电能量采集模块，通过与计量芯片连接的电流通道采样电路来获取插座的电流信号，并通过计量芯片将电流信号发送至MCU微控制单元。
[0011]优选地，所述插座电能量采集模块设置于所述能源网关中，或者设置在所述插座中。
[0012]优选地，所述插座中设置有MCU控制器、与所述能源网关基于电力载波方式通信的第二载波通讯模块、按键输入模块、在该插座处连接设置的显示装置上显示用电量的输出模块、向连接至该插座的电器提供电源的供电模块、以及为该插座供电的电源模块。
[0013]优选地，所述能源网关设置有分别与MCU微控制单元连接的终端设备控制模块和控制结果反馈模块；在MCU微控制单元控制下，所述终端设备控制模块对终端设备的工作状态进行控制，并经由所述控制结果反馈模块将控制结果反馈给MCU微控制单元。
[0014]本实用新型的一个优选方案是提供一种能源网关，其中包含:
[0015]MCU微控制单元，及分别与之连接并受其控制的以下模块:
[0016]载波通讯模块，所述能源网关通过该载波通讯模块与终端设备之间基于电力线载波方式通信；
[0017]终端设备控制模块，接收MCU微控制单元的控制指令，对终端设备的工作状态进行控制；
[0018]控制结果反馈模块，其还与终端设备控制模块连接，用来向MCU微控制单元反馈终端设备控制模块对终端设备控制的结果；
[0019]故障电弧检测模块，接收MCU微控制单元的控制指令，对能源网关所在电网回路中的电弧状态进行检测；
[0020]电弧状态反馈模块，其还与故障电弧检测模块连接，用来向MCU微控制单元反馈故障电弧检测模块获得的电弧状态检测结果；
[0021]插座电能量采集模块，对与该能源网关基于电力线载波通信的插座进行电量计量，并将电量值发送至MCU微控制单元；
[0022]设备状态反馈模块，通过无线方式与用户端设备进行信息交互，向其发送能源网关自身或由其控制的终端设备的运行状态，或接收用户端设备发送的控制信号以调整终端设备的工作状态；以及，
[0023]电源模块，为所述能源网关的各个模块供电。
[0024]与现有技术相比，本实用新型提供的能源网关，其优点在于:本实用新型作为智能电网用户侧的家庭智能用电设备，能够基于电力线载波技术，检测家庭用电线路故障电弧，并与终端设备通信，满足用户安全用电及获取各类增值服务的需求。本实用新型还具备对家庭用电终端设备控制及结果反馈功能、对插座进行电量计量的功能，还能够将家庭用电终端设备的实时工作情况反馈至手机、平板电脑等用户端设备，方便用户监测并进行手动控制。
【附图说明】
[0025]图1是本实用新型所述实现故障电弧检测的能源网关的结构示意图；
[0026]图2是本实用新型所述能源网关的一个优选示例的示意图；
[0027]图3是所述能源网关中MCU微控制单元的示意图；
[0028]图4是所述能源网关中晶振电路的不意图；
[0029]图5是所述能源网关中载波信号解调电路的示意图；
[0030]图6是所述能源网关中载波发射电路的示意图；
[0031]图7是所述能源网关中终端设备控制模块的示意图；
[0032]图8是所述能源网关中控制结果反馈模块的示意图；
[0033]图9是所述能源网关中故障电弧检测模块及电弧状态反馈模块的示意图；
[0034]图10是所述能源网关中插座电能量采集模块的示意图；
[0035]图11是所述插座电能量采集模块中电阻分压采样电路的示意图；
[0036]图12是所述插座电能量采集模块中电流通道采样电路的示意图；
[0037]图13是所述插座电能量采集模块中接口滤波模块的示意图；
[0038]图14是所述能源网关中存储电路的不意图；
[0039]图15是所述能源网关中电源模块的示意图；
[0040]图16是所述能源网关中一个接口电路的不意图；
[0041]图17是所述能源网关中继电器接口的示意图；
[0042]图18是所述能源网关中防雷保护电路的示意图；
[0043]图19?图21是所述能源网关中直流信号输出电路的示意图；
[0044]图22是所述能源网关中编程端口的示意图；
[0045]图23是所述能源网关中上电复位电路的示意图；
[0046]图24是所述能源网关中一个滤波电路的不意图；
[0047]图25是所述能源网关中过零检测电路的示意图；
[0048]图26是所述能源网关中脉冲输出信号隔离电路的示意图；
[0049]图27是所述能源网关中电流采样电阻的示意图；
[0050]图28是带电量计量的载波插座的一个示例结构的示意图。
【具体实施方式】
[0051]如图1所示，本实用新型所述实现故障电弧检测的能源网关，其中设置有MCU微控制单元1，故障电弧检测模块4、电弧状态反馈模块5、设备状态反馈模块6。
[0052]所述故障电弧检测模块4，用来对能源网关所在智能电网中各个回路的电弧状态进行检测，当其通过巡检判断连接线中有故障电弧存在时，能够通过电弧状态反馈模块5向MCU微控制单元I反馈。
[0053]所述设备状态反馈模块6，能够将能源网关自身或由其控制的终端设备的实时运行状态，通过各种有线或无线方式(优选是WiFi )传输至平板或手机等用户端设备，方便用户通过这些用户端设备进行现场观察，并接收用户端设备发送的控制信号从而调整终端设备的工作状态。
[0054]一个优选的示例中，所述故障电弧检测模块4检测到的故障电弧信息，经由所述电弧状态反馈模块5发送至MCU微控制单元I后，由连接所述MCU微控制单元I的所述设备状态反馈模块6向用户端设备发送报警信息，以便用户在用户端设备上查看报警信息并进行对故障电弧处理的手动操作，来避免由故障电弧带来的电气火灾。
[0055]如图9所示的一个示例中，所述故障电弧检测模块4及电弧状态反馈模块5的组合中，通过一种RS485芯片，进行RS485信号与TTL电平协议转换；本例中故障电弧检测模块通过P3接口连接该RS485芯片，进而与MCU微控制单元I信号连接，以传输电弧检测的数据或接收控制指令。该RS485芯片通过信号发送端TXD、信号接收端RXD和控制端CON与MCU微控制单元I连接。P3接口的第一端直接连接至RS485芯片的B极性端，所述接口单元的第二端有一路直接连接至RS485芯片的A极性端，还有一路经一个电阻连接至RS485芯片的B极性端；所述接口单元的第三端直接连接至RS485芯片的RGND端。在一些示例中，故障电弧检测模块可以是集成在外