专利名称：预付费电度表装置的制作方法
技术领域：
预付费电度表装置技术领域本发明涉及一种电度表，特别是涉及一种具有通讯定时抄表功能及安 全防护功能的预付费电度表装置。
背景技术：
目前使用的预付费电度表主要实现先购电再用电的功能，用户持购电 卡或其他购电介质到购电网点购电后，将购电卡或其他购电介质插入电表 卡口或相应接口，将新购电量输入电表，同时将电表内用电信息返写到购 电卡或其他购电介质上，在下次购电时将用电信息带回至售电管理系统， 返回的数据供管理系统进行汇总统计、并进行相关的数据分析。由于是预付费用电模式，只要电表内存在有剩余电量(剩余电量二累计 购电量-累计用电量)，用户就可以继续用电，通常每个用户的用电情况及购 电习惯不同，造成用户购电时间的不确定性及购电时间间隔的不确定性， 因此，用电管理部门在统计用户用电汇总信息时，是通过用户购电时，用 户手持的购电卡或其他购电介质所带回的用电信息，这种用电信息只是每 个用户在其特定的时间间隔内的用电信息。用电管理部门通常每月统计相 关的用电数据、计算电力线路损耗，并以此进行相关的计划、监管工作。 而由于数据提供的不及时及不准确的原因，造成用电管理部门最终的统计 结果亦不准确。还有一种方式是用电管理部门组织人工抄表队每月直接到用户处抄 表，这种方法一方面加大了用电管理成本，另一方面工作效率也低，假设每个抄表员抄表1000户，在一个抄表周期内，最早抄表和最后抄表的时间 可能相距10天甚至更长，而且在抄收及数据录入的过程中还有可能出现人
为的错误，同样也不能达到科学、精确管理的要求。另一方面，目前，居民用电主要为单相供电，有三条接线，其中一条 相线， 一条中性线和一条保护接地线，在有些时候，由于施工人员的失误 或自行接线的错误，中性线和保护接地线接反，在正常供电的时候，用普 通试电笔不会检测出来，而且也不会影响用电。但是这样的接线存在有很 大隐患，当某种原因造成中性线或保护接地线断路时，就会发生自家或邻 家用电设备的外壳带电情况，对用户人身安全带来危险或造成伤害。发明内容本实用新型所要解决的技术问题是，克服已有技术的缺点，提供一种 可避免接线错误且可对用电数据实时、准确自动采集，对电网用电情况进 行有效监控，并具有通讯定时抄表功能的预付费电度表装置。本实用新型所采用的技术方案是预付费电度表装置，包括预付费 电度表、接口转换器、计算机管理系统、通讯总线和通讯线；所述预付费 电度表为多个带有485通讯接口、通讯协议和安全防护功能；所述接口转 换器为485-232通讯接口 ；所述预付费电度表通过485通讯总线和485-232 通讯接口转换器连接后通过232通讯线与计算机管理系统连接。电表和485-232通讯接口转换器之间设置数据集中器，所述数据集中器 与485通讯总线相连接。所述预付费电度表包括处理器、电能计量单元、485接口单元、显示 单元、存储单元、IC卡读写器、断路器和接线监测单元；所述处理器分别 与各单元连接。所述接线检测单元中的互感器空心磁芯上绕有1000匝线圈，在所述互 感器孔中穿过电表内的相线和中性线，所述互感器输出灵敏度为20fflA。 所述处理器采用集成电路的型号为PIC16F73，所述电能计量单元采用 采用集成电路的型号为ADE775,所述485接口单元采用集成电路的型号为 75LS184,所述存储单元采用集成电路的型号为24LC01B，所述显示单元采 用4位数码管的型号为LED206。本实用新型的有益效果是采用计算机管理系统，可以在设定的时刻，以广播的数据格式发出电量冻结命令，这样各个用户电表可以在几乎相同 的时刻完成电量冻结并存储，然后将此数据回传计算机管理系统，使用电 管理部门能准确地进行电力线路线损等的统计计算，不仅及时消除计量故 障，还节约了用电管理成本，提高工作效率。另一方面，由于每只电表不 需要增加实时的时钟模块即可以实现电量定时冻结功能，也降低了电表的 成本。由于在电度表装置中增加了接线监测单元用以监测进线和出线的电 流，有效起到防护的作用，使用户用电更加安全。
图1是本实用新型预付费电度表装置；图2是本实用新型预付费电度表组成框图；图3是本实用新型零序互感器图；图4是本实用新型接线监测单元电路原理图;图5是本实用新型预付费电度表电路原理图。图中1.电表 2. 485通讯总线 4. 485-232通讯转换接口6.数据集中器 7.处理器9. 485接口单元 10.显示单元12. IC卡读写器 13.断路器15.空心磁芯 16.互感器线圈3. 232通讯线 5.计算机管理系统 8.电能计量单元 11.存储单元 14.接线监测单元
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步详细说明如图1所示，计算机管理系统5为主机，各个电表1为从机，计算机管理系统5发出的命令和接收电表1返回的信息，通过485-232通讯接口转换器4，实现计算机管理系统5与电表1的数据通讯。计算机管理系统5作用为数据统计管理，还作为通讯主机对预付费电表1从机发布电量冻结命令及电量抄收命令等，接收来自预付费电表1的数据。计算机管理系统采用串行232通讯线3，电表采用标准485通讯总线 2，中间由485-232通讯转换接口 4迸行电平转换。如果电表数量多，可增 加数据集中器6，集中器6完成通讯中继的作用，还可以存储采集到的预付 费电表1数据。如图2和图5所示，处理器7采用MICROCHIP公司的PIC16F73芯片U202 完成数据处理、断电控制，数据通讯，IC卡读写等功能。电能计量单元8 采用ADI公司ADE775芯片U102及外围电路，根据用电量的情况输出对应 频率的脉冲信号，经0102光耦隔离送至处理器7进行脉冲计数，实现电能 计量功能。485接口单元9采用TI公司75LS184芯片U302及外围电路，收 发的数据信息经0301， 0302， 0303光耦隔离连接到处理器7，处理器7接收 到来自485接口单元9的数据后，经协议分析，实施相关的指令。当处理 器7接收到电量冻结指令后，将当前用电信息存入存储单元11的存储芯片 24LC01B U203中；当处理器7接收到电量读取指令后，将存储单元11中 的数据经485接口单元9发送到485通讯总线2上。显示单元10采用4位 数码管LED206，采用动态扫描的方式进行显示，简化线路的同时，也降低 了功耗，显示单元10能显示电量信息和故障报警信息。存储单元11采用
MICR0CHIP公司24LC01B存储芯片，用于存储电量信息及电表运行状态信息。 IC卡读写器12采用符合国际标准IS07816的IC卡座，能可靠读取和写入 IC数据，读写寿命为10万次，读写的数据由处理器U202进行处理。断路器 13能根据处理器7的指令，执行接通线路或断开线路的动作，控制用户的 用电。图3是本实用新型零序互感器图，如图3所示，在空心磁芯15上绕1000 匝互感器线圈16，空心磁芯15的内径为12咖，外径为25mm,高度为10mm， 在互感器孔中穿过电表内的相线和中性线，要求电流流向相反。在正确接 线情况下，相线和中性线电流相等、方向相反，互感器线圈16中没有输出。 当电表出现中性线和保护接地线接线错误时，如当互感器孔中穿过的线 实际为相线和保护接地线，在用电时，只有相线有电流，电表内部的保护 接地线没有电流，互感器就会有输出信号，此设计输出灵敏度为20mA。图4是本实用新型接线监测单元电路原理图，如图4所示，互感器输 出连接至J202，当发生有接线错误时，互感器的输出信号，经D207整流， C218滤波后，输出一个直流信号，经R227加在三极管Q203的基极，使得 Q203导通，Q203的集电极输出低电平信号，此低电平信号连接到图5处理 器7，由处理器7处理后，并在显示单元10的数码管LED206上显示错误信 息，并给出提示，同时断开断路器，保护用户安全。具有通讯定时抄表功能及安全防护功能的预付费电度表的工作原理如 下用户通过IC读写器12将购电量输入电表1中，购电数据通过处理器7 处理后存入存储器11，同时电量在显示器10上显示，断路器13接通用电线 路，电能计量模块8工作，用电数据通过处理器7处理，存入存储器ll中。 当电表1通过485接口 9接收到电量冻结命令后，经处理器7处理，将当前 用电数据存入存储器11，电表1通过485接口 9接收到数据读取命令后， 可以将存储器11中的电量冻结数据及其他数据通过485接口 9将数据传到
485通讯总线2;对于安全防护功能，增加接线监测单元14，监测进线和出 线的电流，在进线和出线电流出现异常时，反馈信号给处理器7，断路器13断开用电线路，同时，在显示器10上显示出错误信息，提示用户检查线路并进行更改，起到安全防护作用。值得指出的是，本实用新型的保护范围并不局限于上述具体实例方式， 根据本实用新型的基本技术构思，本领域普通技术人员无需经过创造性劳 动，即可联想到的实施方式，均属于本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种预付费电度表装置，包括预付费电度表(1)、接口转换器(4)、计算机管理系统(5)、通讯总线(2)和通讯线(3)；其特征在于所述预付费电度表(1)为多个带有485通讯接口、通讯协议和安全防护功能；所述接口转换器(4)为485-232通讯接口；所述预付费电度表(1)通过485通讯总线(2)和485-232通讯接口转换器(4)连接后通过232通讯线(3)与计算机管理系统(5)连接。
2. 根据权利要求1所述的预付费电度表装置，其特征在于电表(l)和 485-232通讯接口转换器(4)之间设置数据集中器(6)，所述数据集中器(6) 与485通讯总线(2)相连接。
3. 根据权利要求1所述的预付费电度表装置，其特征在于所述预付 费电度表(1)包括处理器(7)、电能计量单元(8) 、 485接口单元(9)、 显示单元(10)、存储单元(11) 、 IC卡读写器(12)、断路器(13)和 接线监测单元(14);所述处理器(7)分别与各单元连接。
4. 根据权利要求3所述的预付费电度表装置，其特征在于所述接线 检测单元(14)中的互感器空心磁芯(15)上绕有1000匣线圈(16)，在 所述互感器孔中穿过电表内的相线和中性线，所述互感器输出灵敏度为 20mA 。
5. 根据权利要求3所述的预付费电度表装置，其特征在于所述处理 器(7)采用集成电路的型号为PIC16F73，所述电能计量单元(8)采用集 成电路的型号为ADE775，所述485接口单元(9)采用集成电路的型号为 75LS184，所述存储单元(11)釆用集成电路的型号为2礼C01B，所述显 示单元(10)采用4位数码管的型号为LED206。
专利摘要本实用新型公开了预付费电度表装置，包括预付费电度表、接口转换器、计算机管理系统、通讯总线和通讯线；预付费电度表为多个带有485通讯接口、通讯协议和安全防护功能；接口转换器为485-232通讯接口；预付费电度表通过485通讯总线和485-232通讯接口转换器连接后通过232通讯线与计算机管理系统连接。有益效果是各个用户电表可以在相同的时刻完成电量冻结并存储，使电管理部门能准确地进行电力线路线损等的统计计算，节约了用电管理成本，提高工作效率。同时由于在电度表装置中增加有接线监测单元用以监测进线和出线的电流，有效起到防护的作用，使用户用电更加安全。
文档编号G08C19/00GK201035740SQ200720095029
公开日2008年3月12日 申请日期2007年1月22日 优先权日2007年1月22日
发明者刘卫东, 肖子胜 申请人:天津市凯胜电力仪表有限公司