一种带恶性负载识别的双控智能单相电能表的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于用电安全与节能技术领域，尤其是一种带恶性负载识别的双控智能单相电能表。
【背景技术】
[0002]随着社会经济的发展和进步，很多学校及企事业单位的集体宿舍，为了对用电进行有效管理，都安装智能预付费电能表。随着民用用电设备的种类不断增加，用电环境日益复杂，从安全用电考虑，需要限制在这类宿舍内使用大功率电器设备，如电炉、热得快、电吹风等发热设备，以防止发生火灾，造成重大的经济损失；另外，随着环保节能意识的提高，很多地方实行峰谷不同电价、需对不必要的用电加以控制，防止发生浪费现象。而传统电能表已不能适应这些新的需求，需要新型多功能电能表来满足更高要求:
[0003]1、计量计费多功能:具有正有功电能计量功能;具有分时计量功能，有功电能量可按相应的时段费率分别累计、存储总、尖、峰、平、谷电能量；电量冻结总、尖、峰、平、谷电能量;及预付费功能等。
[0004]2、节能管理功能:具有带有效星期的多时段定时控制功能；远程命令控制继电器开合功能;实时监测、控制用电状态功能;防止不必要的浪费。
[0005]3、安全管理功能:电流超限自动断电；功率超限自动断电；恶性负载检测等功能。要确保允许使用的电器，如计算机、电视机等不加限制地正常使用；同时，识别出大功率发热电器，如热得快、电吹风、电炉等存在安全隐患的电器，加以限制，禁止使用。这类电器属于不允许使用的电器，称为恶性负载。
[0006]4、联网监控功能:通过联网监控，可以获知各电能表的运行状态，了解实时用电情况，采取适当节能措施;通过远程和自动控制，减少浪费现象。特别是在多次检测到恶性负载断电后，必须通过管理员才能复电。
[0007]目前市场上的智能单相电能表，也开始由基本的计量计费电能表，发展为具有安全管理功能的多功能智能电能表;但都存在以下不足:
[0008]1、计量计费功能单一:由于传统电能表功能比较简单、成本较低，导致软硬件资源不足，很难实现真正的多功能，往往需要形成一个系列多个型号的产品，一块表只具有部份持定功能。
[0009]2、节能管理功能有限:一般只具有简单的拉合闸功能，且只有一路继电器输出，无法合理按排负载的接入。
[0010]3、安全管理功能有局限性:只具有简单的远程命令控制功能;无法应对复杂的用电环境，对有些恶性负载或不良用电行为(如使用防限电插座、插排等)，不能检测识别，使用效果不佳。
[0011]4、组网困难:目前的电能表都采用RS485总线或电力载波通信，虽然硬件电路有统一的标准，但软件通信协议有多个版本，没有统一的通讯协议，各个厂家的产品通讯协议各不相同，给组网带来了困难，造成远程控制和管理功能的不稳定。
【发明内容】
[0012]本发明提出一种带恶性负载识别的双控智能单相电能表，解决如下几方面的问题:
[0013]1.解决现有电能表中存在的功能不完善问题:主要是解决传统单相电能表，由于软硬件资源的限制，计量计费功能需要一个系列分多个型号完成，生产使用都不方便。通过本发明的设计，提供充足的软硬件资源，特别是提供大容量程序代码空间，能在一款产品中，完成计量功能；多时区、多时段、多资费、复费率计费功能；远程购电、退电预付费功能等，真正实现单相多功能电能表
[0014]2.解决控制手段不够充分问题:不但具有双路输出，每一路还实现带星期的多时段定时开合控制、远程开合控制、过流过功率开路控制。
[0015]3.解决恶性负载检测识别:采用多种恶性负载检测技术，通过组合检测，使恶性负载的检测效果大大提高。
[00?6] 4.解决联网不稳定及开放性低等不足:可选用RS485接口、Lonworks接口实现远程通信，也可采用红外通信实现本地抄表。特别是Lonworks接口通信方式，采用无极性双绞线联网，组网施工方便，性能稳定;采用标准网络变量，使网络通信更具开放性。
[0017]本发明的技术方案是这样实现的:
[0018]—种带恶性负载识别的双控智能单相电能表，包括微控制单元，以及分别与所述微控制单元连接的电源单元、两路继电器控制模块、用电计量芯片、数据存储电路、实时时钟电路、液晶显示电路、Lonworks智能收发器、RS485通讯接口、红外通讯接口，所述用电计量芯片的对应信号输入端与电压及二路电流取样电路相连，所述用电计量芯片的SPI通信接口与所述微控制单元的SPI接口相连，通过SPI接口将电参数数据发送到微控制单元，所述微控制单元的通信信号端分别与所述Lonworks智能收发器、所述RS485通讯接口、所述红外通讯接口双向连接，所述Lonworks智能收发器、所述RS485通讯接口、所述红外通讯接口分别与远程端控制器进行通信。
[0019]作为优选，所述微控制单元选用基于ARM Cortex-M内核的HT6015芯片，S0P16封装，其支持通用I/o、16位通用定时器、SP1、I2C、UART，包含128K大容量FLASH存贮器、RTC实时时钟、LCD驱动模块。
[0020]作为优选，所述Lonworks智能收发器包括FT5000双绞线智能收发器，所述FT5000双绞线智能收发器通过所述UART通信接口与所述微控制单元进行通信。
[0021]作为优选，所述电源单元包括线性变压器，线性稳压集成电路，所述线性稳压集成电路输出二路相互隔离的DC5V，一路DC5V给所述微控制单元供电，另一路DC5V给所述RS485通讯接口供电。
[0022]作为优选，所述电源单元还包括电池，所述电池用于掉电后为所述微控制单元供电。
[0023]作为优选，所述电压及二路电流取样电路包括电压采样电路、二路电流采样电路和抗混叠滤波器;所述电压采样电路采用电阻分压方式，被测量电压经电阻分压网络分压，得到符合电计量芯片电压输入通道，电压输入通道选用200mV有效电压值;二路电流采样电路包括一路采用康铜丝采样电路和另一路采用电流互感器隔离输入方式采用电路，感应出的电流信号经精密电阻转换成相应的电压信号至所述用电计量芯片电流输入通道;所述抗混叠滤波器由1.2K电阻和0.0luF电容组成，其输入端分别与所述电压采样电路和所述电流采样电路输出端连接，输出端连接至所述用电计量芯片的测量通道引脚。
[0024]作为优选，两路所述继电器控制模块包括继电器驱动电路和继电器状态检测电路，所述继电器驱动电路用于驱动继电器动作，控制60A的磁保持继电器开合，满足大功率电器的断送电控制，所述继电器状态检测电路用于检测继电器的实际状态，确认继电器开合动作。
[0025]作为优选，所述用电计量芯片选用单相多功能计量芯片ATT7053BU，带USART接口，工作电压范围4.5V-5.5V，集成22位sigma-delta ADC，支持5000:1的动态范围，用户可以同时得到两个通道的有功功率，无功功率，能够同时得到三通道的有效值，及电压频率等，支持防窃电，片内集成温度传感器，计量芯片默认情况下全速运行的功耗为4.5mA，支持电压、电流过零中断、采样中断、电能脉冲中断、校表中断，其中CF I引脚默认配置为有功电能脉冲输出引脚，经光耦隔离输出，用于有功电能脉冲输出测量。
[0026]作为优选，所述数据存储电路采用非易失性的铁电存储器。
[0027]使用本