一种带恶性负载识别的双控智能单相电能表的制作方法_2

文档序号:9909398阅读:来源:国知局
发明不但能实现计量计费等复费率预付费功能,还有节能管理、监控、安全保护等功能。本发明的作用如下:
[0028]I)可完成用电计量、复费率计费、预付费等电能表的计量计费功能;
[0029]2)可按时段,如上下班时间进行定时自动开关控制,尤其是解决人员离开,忘关电源造成的能源浪费;
[0030]3)通过直接切断电源的拉闸方式,可以防止不必要能源浪费,同时,也确保用电安全;
[0031]4)可自动检测恶性负载,过流过功率,并切断电源,限制大功率发热电器的使用,防止火灾等事故的发生,确保人员财产安全;
[0032]5)具有Lonworks分布式控制网络技术的智能接口,采用双绞线,可联网组建系统,既能满足电能管理的自动化和系统化要求,又节约成本、方便工程的设计与现场施功。
【附图说明】
[0033]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0034]图1为本发明单相电能表的结构原理框图;
[0035]图2为是微处理单元的电路原理图
[0036]图3为Lonworks智能收器的电路原理图;
[0037]图4为RS485通讯接口电路原理图;
[0038]图5为电源单元电路原理图;
[0039]图6为电压及二路电流取样电路原理图;
[0040]图7为继电器驱动电路原理图;
[0041 ]图8为继电器状态检测电路原理图;
[0042]图9为红外通讯接口电路原理图;
[0043]图10为用电计量芯片电路原理图;
[0044]图11为数据存储电路原理图;
[0045]图12为液晶显小小意图;
[0046]图13按键电路原理图。
【具体实施方式】
[0047]下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
[0048]如图1所示,一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。
[0049]如图2所示,本申请中,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1/0、16位通用定时器、3?1、12(:、1^1?1',包含1281(大容量?1^3!1存贮器、RTC实时时钟、LCD驱动模块。
[0050]如图3所示,Lonworks智能收发器包括FT5000双绞线智能收发器,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,FT5000双绞线智能收发器中集成一个高性能的Neuron核和一个自由拓扑双绞线收发器,FT5000双绞线智能收发器由三个分别管理物理介质访问控制层、网络层和用户应用层的独立8位逻辑处理器组成。这些被称为介质访问控制(MAC)处理器、网络(NET)处理器和应用(APP)处理器。采用Lonworks通讯协议,具备开放性、互操作性、高可靠性。
[0051 ] 如图4所示,RS485通讯接口通过隔离RS485接口总线,可组成总线网,实现与上位机的数据交换。
[0052]如图5所示,电源单元采用线性变压器,稳定性较高,可提供交流和直流电源,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,另外还有电池用于掉电后为所述微控制单元供电。
[0053]如图6所示,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。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,电压信号太大,会导致串扰,以及量程溢出。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。抗混叠滤波器由1.2K电阻和0.0luF电容组成,其输入端分别与电压采样电路和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,其结构和参数要讲究对称,并采用温度性能较好的元器件,从而保证测量时获得好的温度特性。
[0054]如图7、8所示,两路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,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。
[0055]如图9所示,红外通讯接口通过与微处理单元带红外功能的UART串口相连,可实现红外双向通信,实现抄表及电能表运行参数的设置功能。
[0056]如图10所示,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。
[0057]如图11所示,数据存储电路采用非易失性的铁电存储器,用于存放电能信息,报警记录,设置参数,及其他重要的数据。
[0058]如图12所示,液晶屏可显示:本月、上I月、上2月总尖峰平谷电量;电压、电流、有功、功率因素、频率等电参数;日期时间;表号;剩余金额;当前费率电费;拉合闸状态等信息,内容非常丰富。
[0059]如图13所示,按键显示电路用于按显,开盖检测开关用于检测电能表外壳有没有被打开,编程开关用于配合程序,完成某些重要参数或数据的修改操作。
[0060]本发明所采用的技术原理与节能控制方法:
[0061]1.通过专用的电计量芯片,对二路负载进行功率测量和电能计量,实现计量计费功能。
[0062]2.通过自带的高精度日历时钟,结合设定的时区、时段、费率、各费率资费等,实现复费率功能。
[0063]3.通过设定的预付费参数,实现购电、退电、欠费告警、欠费超限拉闸、购电合闸等预付费功能。
[0064]4.通过自带的高精度日历时钟,结合双时段设定的开启、关闭时间,当达到开启时间时,自动开机,当达到关机时间时,自动关机。
[0065]5.通过对采集到的负载电参数分析,根据不同的软件算法,判断识别恶性负载。结合本发明的软硬件资源,采用多种算法组合运用来检测识别恶性负载,克服每一种算法的局限性,实际应用了总功率阈值法、瞬时功率增加法、功率因素
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