单相费控智能电能表

1.一种单相费控智能电能表，包括壳体和设置在壳体内的微处理器（1）和电能计量单元（2），其特征在于：所述的微处理器（1）通过单片机接口电路（16）与电能计量单元（2）、继电器控制电路（3）、数据存储电路（4）、载波通信电路（5）、RS485通信电路（6）、红外通信电路（7）、LCD显示单元（10）、时钟电路（12）连接，微处理器（1）上还设有轮显按键（8）和编程按键（9），以及电源监视电路（13）、看门狗（14）和ESAM模块（15），所述的电能计量单元（2）主要有电流采样电路、电压采样电路和计量芯片构成，电流采样电路、电压采样电路分别与计量芯片连接后接入微处理器（1），所述的继电器控制电路（3）用于实现通、断电，主要有磁保持继电器和若干三极管和电容、电阻构成，所述的载波通信电路（5）、RS485通信电路（6）和红外通信电路（7）构成电能表内的通信单元，它们同微处理器（1）建立双向信息交换通道，所述的时钟电路（12）通过与之相连的电池（11）供电，时钟电路（12）内置温度补偿模块。
2.根据权利要求1所述的单相费控智能电能表，其特征在于：所述的电能计量单元（2）中电流采样信号经过单电阻接入计量芯片，电压采样信号经过电阻网络接入计量芯片。
3.根据权利要求1所述的单相费控智能电能表，其特征在于：所述的电能计量单元（2）的计量芯片型号为RN8209。

单相费控智能电能表 \n[0001] 技术领域\n[0002] 本实用新型涉及一种电子仪表，特别是一种具有电网运行计费、电能采集和远程控制功能的单相费控智能电能表。 \n背景技术\n[0003] 目前，在电力系统中，某一时刻各类用电设备消耗的电功率总和称为电力负荷。电力负荷是随时间变化，可用日（或年）负荷曲线来描述，当电力负荷大量增加时，会形成电网的负荷高峰，而当电力负荷大量减小时，又会形成电力负荷低谷，当负荷曲线上的峰值和谷值之差很大时，会使发、供电设备的容量不能充分利用，运行不经济。我国许多电网在负荷高峰时，经常拉闸限电；而在负荷低谷时则浪费严重，导致水电厂大量弃水，火电厂长时间低负荷运行。供电公司在进行电量采集时，需要到每家每户查看电表，浪费人力资源，当用户欠费时，也需要人工到用户家进行断电。 \n发明内容\n[0004] 本实用新型的目的在于克服上述技术中存在的不足之处，提供一种结构紧凑、设计合理，可按电力负荷高峰低谷时间分别记录用电量，以便按不同的价格收取电费，鼓励用户主动采取避峰填谷的措施，以利于供需电双方。当供电公司采集电量时，只需使用计算机通过电力线载波采集电量，当用户剩余电费不足时，可通过计算机下发报警命令，提示用户购电，当用户拖欠电费时，可发送远程断、送电命令对用户进行断、送电操作。当用户为重点用户，不宜实施断电，可以下发保电命令，用户处于欠费状态也可继续用电的单相费控智能电能表。为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：包括壳体和设置在壳体内的微处理器和电能计量单元，所述的微处理器通过单片机接口电路与电能计量单元、继电器控制电路、数据存储电路、载波通信电路、RS485通信电路、红外通信电路、LCD显示单元、时钟电路连接，微处理器上还设有轮显按键和编程按键，以及电源监视电路、看门狗和ESAM模块，所述的电能计量单元主要有电流采样电路、电压采样电路和计量芯片构成，电流采样电路、电压采样电路分别与计量芯片连接后接入微处理器，所述的继电器控制电路用于实现通、断电，主要有磁保持继电器和若干三极管和电容、电阻构成，所述的载波通信电路、RS485通信电路和红外通信电路构成电能表内的通信单元，它们同微处理器建立双向信息交换通道，所述的时钟电路通过与之相连的电池供电，时钟电路内置温度补偿模块。 本实用新型的优点是：结构紧凑、设计合理，采用了先进的电能计量芯片和智能加密技术，综合了载波、红外、RS485通信方式，既满足了单相用户的正常用电，又增强了供电部门的管理手段，是一款新型的具有多功能意义的单相电能表，目前在国际上具有领先水平。 [0005] 附图说明\n[0006] 图1是本实用新型原理框图； 图2是电能计量单元电路图； 图3是继电器控制电路图； 图4是载波通信电路图； 图5是RS485通信电路图； 图\n6是红外通信电路图； 图7是单片机接口电路图。 \n[0007] 具体实施方式\n[0008] 下面结合附图对本实用新型的实施例作进一步详细描述。由图1-图7可知，本实用新型包括壳体和设置在壳体内的微处理器1和电能计量单元2，所述的微处理器1通过单片机接口电路16与电能计量单元2、继电器控制电路3、数据存储电路4、载波通信电路5、RS485通信电路6、红外通信电路7、LCD显示单元10、时钟电路12连接，微处理器1上还设有轮显按键8和编程按键9，以及电源监视电路13、看门狗14和ESAM模块15，所述的电能计量单元2主要有电流采样电路、电压采样电路和计量芯片构成，电流采样电路、电压采样电路分别与计量芯片连接后接入微处理器1，所述的继电器控制电路3用于实现通、断电，主要有磁保持继电器和若干三极管和电容、电阻构成，所述的载波通信电路5、RS485通信电路6和红外通信电路7构成电能表内的通信单元，它们同微处理器1建立双向信息交换通道，所述的时钟电路12通过与之相连的电池11供电，时钟电路12内置温度补偿模块。 所述的电能计量单元2中电流采样信号经过单电阻接入计量芯片，电压采样信号经过电阻网络接入计量芯片。所述的电能计量单元2的计量芯片型号为RN8209。本实用新型包括壳体和设置在壳体内的微处理器1和电能计量单元2，微处理器1通过单片机接口电路16与电能计量单元2、继电器控制电路3、数据存储电路（4）、载波通信电路5、RS485通信电路6、红外通信电路7、LCD显示单元10、时钟电路12连接，微处理器1上还设有轮显按键8和编程按键9，以及电源监视电路13、看门狗14和ESAM模块15；电能计量单元2主要有电流采样电路、电压采样电路和计量芯片构成，电流采样电路、电压采样电路分别与计量芯片连接后接入微处理器1；电流采样信号经过单电阻接入计量芯片，电压采样信号经过电阻网络接入计量芯片，计量芯片型号为RN8209。如图2所示，电能表内电流采样信号采样经过电阻（R2，R5）进入专用计量芯片U7的4、5脚，电压采样信号经过电阻网络进入U7的8、9脚，专用计量芯片对电流、电压信号进行积分后，将电能信号转化为数字脉冲信号。电能脉冲信号通过电阻R27接入微处理器1的第27管脚，程序设计时依据当前时间和当前的费率将电能脉冲计入不同的电能费率计数器中。本实用新型继电器控制电路3用于实现通、断电，主要有磁保持继电器和若干三极管和电容、电阻构成；如图3所示，电能表跳闸信号经过R63使三极管Q5基极高电平状态，此时Q5 的集电极和发射极导通，同时Q3的基极低电平，Q3的发射极和集电极导通，此时，在REALAY的线圈两端形成电压差，磁保持继电器跳闸。电能表合闸信号经过R62使三极管Q4基极处于高电平状态，此时Q4 的集电极和发射极导通，同时Q2的基极处于低电平，Q2的发射极和集电极导通，此时，在REALAY的线圈两端形成反向电压差，磁保持继电器合闸。由此实现对用电用户通、断电。载波通信电路5、RS485通信电路\n6和红外通信电路7构成电能表内的通信单元，它们同微处理器1建立双向信息交换通道；\n时钟电路12通过与之相连的电池11供电，时钟电路12内置温度补偿模块。下面结合图1—图7说明其工作原理：本实用新型的单相费控智能电能表替代原先的单相普通单费率电能表，安装在单相用电用户中，在记录总电能的同时记录峰尖平谷各费率电能量，在用户电费不足的情况下进行提示交费，在用户欠费的情况下可以限制用电，并能通过低压电力线载波通信传至数据集中器，监控主站通过GPRS将数据从集中器中抄回。主站可根据负荷变化情况分析用户的负载及用电状况，同时将台区整点冻结电量数据抄回，分析整个线路的运行状态及损耗。电能表工作时，电压、电流经电能计量单元2的电流、电压取样电路分别取样后，由电能处理专用集成电路经乘法运算后，送到微处理器1进行处理，微处理器1将处理过的数据存储，根据需要送至显示部分、通信部分等输出设备，微处理器1根据需要提醒用户购电或对用户进行断、送电操作。本实用新型可实现功能：1、计量功能具有正向有功电能、反向有功电能计量功能，能存储其数据，并可以据此设置组合有功。具有分时计量功能，有功电能量按相应的时段分别累计、存储总、尖、峰、平、谷电能量。存储上12个月的总电能和各费率电能量；数据存储分界时刻为月末24时，或在每月1号至28号内的整点时刻。2、费控功能电费计算在远程售电系统中完成，表内不存储、显示与电费、电价相关信息。电能表接收远程售电系统下发的拉闸、允许合闸、ESAM数据抄读指令时，需通过严格的密码验证及安全认证。在保证安全的情况下，可通过虚拟介质对电能表内的用电参数进行设置。3、安全认证加密功能电能表采用ESAM模块进行安全认证，ESAM模块的加密算法采用SM1国密算法。ESAM嵌入在设备内，实现安全存储、数据加/解密、双向身份认证、存取权限控制、线路加密传输等安全控制功能。4、事件记录永久记录电能表清零事件的发生时刻及清零时的电能量数据。记录编程总次数，最近10次编程的时刻、操作者代码、编程项的数据标识。记录校时总次数（不包含广播校时），最近10次校时的时刻、操作者代码。记录掉电的总次数，最近10次掉电发生及结束的时刻。记录最近10次远程控制拉闸和最近10次远程控制合闸事件，记录拉、合闸事件发生时刻和电能量等数据。记录开表盖总次数，最近10次开表盖事件的发生、结束时刻。5、费率、时段方案具有两套费率时段表，可在约定的时刻自动转换；\n每套费率支持4个费率。具有日历、时钟，可设置2套时区，在24h内可以任意编程8个时段；时段的最小间隔为15min；时段可跨越零点设置。支持通过红外、RS485通信接口修改费率表、时段表，并应有防止非授权人操作的安全措施。6、报警功能当出现故障时，LCD立即停留在该代码上或报警提示，且背光灯持续点亮；当电能表出现故障时，显示出错信息码（用Err—ＸＸ表示）。7、冻结功能定时冻结：按照约定的时间及间隔冻结电能量数据；每个冻结量保存60次。瞬时冻结：在非正常情况下，冻结当前的日历、时间、所有电能量和重要测量量的数据；瞬时冻结量保存最后3次的数据。约定冻结：在新老两套费率/时段转换、阶梯电价转换或电力公司认为有特殊需要时，冻结转换时刻的电能量以及其他重要数据，保存最后2次冻结数据。日冻结：存储每天零点时刻的电能量，可存储62天的数据。整点冻结：存储整点时刻或半点时刻的有功总电能，可存储254个数据。冻结内容及对应的数据标识符合DL/T 645-2007及其备案文件要求。8、计时功能采用具有温度补偿功能的内置硬件时钟电路，具有日历、计时、闰年自动转换功能；内部时钟端子输出频率为1Hz。在-25～+60℃温度范围内，时钟准确度≤±1s/d；在参比温度（23℃）下，时钟准确度≤±0.5s/d。\n电能表可接受的广播校时范围不得大于5min；广播校时无需编程键和通信密码配合；每天只允许校对一次。