专利名称：用电智能管理装置的制作方法
技术领域：
所属领域本实用新型涉及一种用电计量及智能管理装置，具体地说是一种可计量电能并带有智能控制管理功能的装置，控制电源通断或费用结算的智能型装置。属于电器技术与信息处理技术的结合。
背景技术：
目前的供电系统只对单用户实行限电控制，超负荷后切断电源，负荷正常后供电端不能自动恢复供电，而且电能计量采用传统电表，人工抄表计费，需要大量管理人员，其管理费用高。而且无法实现集中管理。
中国专利，专利号为01241685.1，公开一种安全用电智能识别管理装置，针对上述用电管理的落后状况提供一种可判别负载是阻性阻抗还是感性阻抗，而对过载的阻性负载进行断电控制，在负载正常后，经规定延时间隔后自动恢复供电。但该专利所公开的技术方案是，用电线路上的感性负载与阻性负载通过同一条线同时进入到传感器S和IC3，IC4组成的电压比较器，而传感器S是产生阻性负载的识别电压，IC3，IC4识别的是感性负载的变化电流信号，当用电负载端是阻性负载和感性负载组合时，即用电端既有阻性负载又有感性负载时，IC1，IC2放大整形电路与IC3，IC4比较器同时有控制信号传输到控制驱动器T，即控制器T被收到IC3，IC4输出的信号锁定。这时既使阻性负载超过额定值，电子开关K亦不能动作而使该装置丧失控制作用。特别值得一提的是IC1，IC2，IC3，IC4都是四运算放大器，在混合型阻抗负载下在同一传输线中将阻性负载信号进入传感器S，而使感性负载信号进入IC3，IC4运算放大器是十分困难的。而该专利对这一关键技术未在说明书中公开，因此该专利方案存在严重技术缺陷和不足。
技术方案本实用新型目的是公开一种用电智能管理装置。通过电能计量装置计量电能，通过通讯装置将计量值上传管理系统。并根据检测到的阻性负载是否超限、总负载是否超限以及系统的控制信息控制电源的通断，决定装置是否输出电能。
本实用新型其组成包括电能计量模块、阻性负载检测模块、以及微处理器和控制单元。其特征是供电线路的火线L通过电流传感器1和继电器7的开关接点进入用户用电器2，在电流传感器1上形成的与负载相应的电压信号，同时传送到电能计量模块3和阻性负载检测模块，电能计量模块3同时接收火线的电压信号，进行电能计量，将计量结果以脉冲的形式传给微处理器4。阻性负载检测模块接收到的负载电流信号首先进入到差动放大模块8，将负载电流信号进行一级放大，再进入调整放大模块9进行二级放大，信号放大到一个相应的幅值进入开关滤波器10，开关滤波器10根据滤波信号发生器11传来的滤波信号对其滤波，滤波后的信号代表了阻性负载所产生的电流大小，将代表阻性负载电流大小的脉动信号进入直流滤波器12进行滤波后，送到比较器13与首先设定的参比电压14比较，比较结果送入微处理器。微处理器通过与上位机通讯模块5与上位机交换数据，并综合电量计量模块及阻性负载检测模块的信号，按设定的组合逻辑，输出控制信号给继电器控制驱动器6，通过继电器7的开关接点实现对用户用电通断和延时控制。微处理器4将用户用电情况经上位机通讯模块5上传给上位机。
图1为本实用新型原理框图；图2为本实用新型实施例阻性负载检测模块电路图；图3为本实用新型实施例电能计量模块、以及微处理器和控制单元电路图；实施例从图1可知，通过装置中的微处理器、该装置可根据上层管理系统下载的命令和用户信息及当前用电状态，控制电源通断，并进行电能计量。如通断电智能控制，欠费、作息时间、用电功率等多角度的智能组合控制等。
图2为本实用新型阻性负载检测模块电路实施例。电流传感器副端两输出线分别接U7A的同相输入端和U7B的同相输入端，由U7A、U7B、U7D、和外围元件R53-R61组成的差动放大模块对信号进行第一次差动放大，差动放大输出端接经R62连接到U6B同相输入端；U6B、R62-R65组成调整放大模块对信号进一步进行调整放大；由U6D、U6C、R41-R51、D10-D13、C20组成的滤波信号发生器接收电源零线N的信号，输出开关滤波信号进入开关滤波器的开关滤波信号输入端R66；Q5、R66、R67组成的开关滤波器对调整滤波器经R65输出的信号进行滤波，滤掉感性负载产生的谐波；进入R68、C21组成直流滤波器进行直流滤波；滤波后的直流信号代表了阻性负载的大小，该信号进入由U6A、R71组成比较器的反向端；由R69、R70组成的参比电压发生模块产生的信号进入比较器的同相端；如果代表阻性负载大小的信号电压低于比较电压，则比较器输出高电平，反之输出低电平。该电平信号进入微处理器的一个输入脚。微处理器在该脚检到低电平代表阻性负载超过了额定值。
图3为本实用新型电能计量模块、以及微处理器和控制单元电路实施例；由V1、R16-R20、R4、R5、C1-C9组成了电能计量模块；U2、U3、C12、C13、C17、Z1组成了处理模块；U4、U5、R22、R23组成通讯模块；R24-R26、D4-D7、Q1-Q4组成继电器控制驱动模块，J为继电器。
微处理器通过上位机通讯模块5与上层管理系统交换控制及电量数据。微处理器4综合各种信息，给继电器控制驱动器6，发出开关控制信号，通过继电器7的开关接点执行该控制信号并将检测执行结果反馈给微处理器4。
本实用新型形成的供电管理系统是用电计量及智能管理单元和管理系统软件综合实现的。其中，用电计量及智能管理单元由电子电度计量模块、阻性负载检测模块、开关控制模块、通讯模块、电度显示器、保险管等器件集成而成。该系统的用电用户先到管理系统软件注册开户并预交电费，对应该用户有一个用电计量及智能管理单元，计量和管理该用户的用电。管理人员可以根据需要，设定该用户的用电功率、阻性负载检测、供电断电时间，电费帐户透支额度，并将这些信息下载到用电计量及智能管理单元，单元根据以上信息决定是否供电。如果供电，单元会计量用电量，并将用电情况上传管理系统。
电能计量模块3所计量的电能可以是两相或三相电，所计量的电量脉冲送给微处理器4，微处理器对所收到的电能计量信息进行处理；开关检测及控制装置是由三极管桥路根据微处理器的指令控制磁保持继电器并检测磁保持继电器状态；阻性负载检测是根据负载电流波形判定的，在电流传感器上形成了与负载相应的电压信号。这一信号由两部分组成，一是阻性负载产生的正弦波，二是感性负载产生的谐波。谐波叠加在正弦波的最高和最低位置。该信号同时传送到电能计量模块和阻性负载检测模块。电流传感器上阻性负载的电流波形与输入电压相位及频率相同，而其他负载电流波形是输入电压的谐波，将用户负载电流波形放大并滤掉谐波，就得到用户阻性负载波形，将阻性负载波形正半周滤波为直流，测量和比较其幅值送入微处理器进行处理，实现阻性负载功率识别。
电压传感器是由电阻分压电路构成；电流传感器7是由微欧姆电阻器组成。
本实用新型软件操作系统可以是Windows 98、Windows ME、Windows 2000 Professional本实用新型可计量用电量，计量单元精度为0.01度；可按设定控制总负载功率；可按设定控制阻性负载功率；可随时在管理系统上控制单元开关；可按设定定时开关；可设定透支限额，超透支断电；本实用新型对用电人和设备实现有效的开源节流，进行量化管理、强化监控手段、实行全成本核算，电的计量和管控。满足了用电单位对电力资源的控制、管理、计费等需求；能实现合理收费和灵活多样的管理。
权利要求1.一种用电智能管理装置，其组成包括电能计量模块、阻性负载检测模块、以及微处理器和控制单元，其特征是供电线路的火线L通过电流传感器(1)和继电器(7)的开关接点进入用户用电器(2)，在电流传感器(1)上形成的与负载相应的电压信号，同时传送到电能计量模块(3)和阻性负载检测模块，电能计量模块(3)同时接收火线的电压信号，进行电能计量，将计量结果以脉冲的形式传给微处理器(4)，阻性负载检测模块接收到的负载电流信号首先进入到差动放大模块(8)，将负载电流信号进行一级放大，再进入调整放大模块(9)进行二级放大，信号放大到一个相应的幅值进入开关滤波器(10)，开关滤波器(10)根据滤波信号发生器(11)传来的滤波信号对其滤波，滤波后的信号代表了阻性负载所产生的电流大小，将代表阻性负载电流大小的脉动信号进行直流滤波(12)后，送到比较器(13)与首先设定的参比电压(14)比较，比较结果送入处理器；处理器通过与上位机通讯模块(5)与上位机交换数据，并综合电量计量模块及阻生负载检测模块的信号，按设定的组合逻辑，输出控制信号给继电器控制驱动器(6)，通过继电器(7)的开关接点实现对用户用电通断和延时控制，微处理器(3)将用户用电情况经上位机通讯模块(5)上传给上位机。
2.如权利要求1所述的用电智能管理装置，其特征是所述的阻性负载检测模块电路为，电流传感器副端两输出线分别接U7A的同相输入端和U7B的同相输入端，由U7A、U7B、U7D、和外围元件R53-R61组成的差动放大模块对信号进行第一次差动放大，差动放大输出端接经R62连接到U6B同相输入端；U6B、R62-R65组成调整放大模块对信号进一步进行调整放大；由U6D、U6C、R41-R51、D10-D13、C20组成的滤波信号发生器接收电源零线N的信号，输出开关滤波信号进入开关滤波器的开关滤波信号输入端R66；Q5、R66、R67组成的开关滤波器对调整滤波器经R65输出的信号进行滤波，滤掉感性负载产生的谐波；进入R68、C21组成直流滤波器进行直流滤波；滤波后的直流信号代表了阻性负载的大小，该信号进入由U6A、R71组成比较器的反向端；由R69、R70组成的参比电压发生模块产生的信号进入比较器的同相端；如果代表阻性负载大小的信号电压低于比较电压，则比较器输出高电平，反之输出低电平。该电平信号进入微处理器的一个输入脚。微处理器在该脚检到低电平代表阻性负载超过了额定值。
专利摘要本实用新型的公开一种用电智能管理装置。通过电能计量装置计量电能，通过通讯装置将计量值上传管理系统。并根据检测到的阻性负载是否超限、总负载是否超限以及系统的控制信息控制电源的通断，决定装置是否输出电能。其组成包括电能计量模块、阻性负载检测模块、以及微处理器和控制单元，其特征是阻性负载检测是根据负载电流波形判定，将用户负载电流波形放大并滤掉谐波，得到用户阻性负载为直流信号，所有信息到微处理器汇总处理，通过开关检测控制装置控制电能的输出。
文档编号H02H3/00GK2569396SQ0224433
公开日2003年8月27日 申请日期2002年8月8日 优先权日2002年8月8日
发明者张忠祥, 李兴利, 韦秋阳 申请人:哈尔滨新中新电子股份有限公司