一种国网三相智能电能表

1.一种国网三相智能电能表，包括电压采样模块、电流采样模块、电能计量芯片、数据处理及控制芯片、显示模块、通信模块、主电源模块和电源管理模块，其特征在于，还包括一记录并永久保存电能表所有状态信息的事件记录模块；所述电压采样模块和电流采样模块分别连接电能计量芯片，所述电能计量芯片连接数据处理及控制芯片，所述数据处理及控制芯片连接事件记录模块和显示模块，所述主电源模块连接电源管理模块；所述电能表还包括为所述电能表提供电源的辅助电源模块，所述辅助电源模块连接电源管理模块。
2.根据权利要求1所述的国网三相智能电能表，其特征在于，所述电能表还包括红外接口，所述红外接口连接所述数据处理及控制芯片。
3.根据权利要求1所述的国网三相智能电能表，其特征在于，所述电能表还包括一串口通信接口，所述串口通信接口连接所述数据处理及控制芯片。
4.根据权利要求1所述的国网三相智能电能表，其特征在于，所述电能表还包括按键模块，所述按键模块连接所述数据处理及控制芯片。
5.根据权利要求2所述的国网三相控智能电能表，其特征在于，所述电能表还包括一控制所述电能表的红外遥控器，所述红外遥控器通过红外接口与电能表进行通信。
6.根据权利要求1所述的国网三相智能电能表，其特征在于，所述电能表还包括存储电能表电能量数据的存储器，所述存储器连接所述数据处理及控制芯片。
7.根据权利要求1所述的国网三相智能电能表，其特征在于，所述电能表还包括确保电能表安全可靠的传输数据的嵌入式安全认证模块，所述安认证模块连接所述数据处理及控制芯片。
8.根据权利要求1所述的国网三相智能电能表，其特征在于，所述电能表还包括为所述数据处理及控制芯片提供日历时间的实时时钟芯片，所述实时时钟芯片连接所述数据处理及控制芯片。
9.根据权利要求8所述的国网三相智能电能表，其特征在于，所述电能表还包括在主电源和辅助电源均失电后维持所述实时时钟芯片、数据处理及控制芯片和显示模块运行的后备电源，所述后备电源连接所述实时时钟芯片、数据处理及控制芯片和显示模块。

一种国网三相智能电能表\n技术领域\n[0001] 本实用新型涉及一种电能表，尤其涉及的是一种国网三相智能电能表。\n背景技术\n[0002] 现有的一些电能表由于某种原因，例如：受雷电的过电压影响而发生故障，出现不走字的现象，而此时用户用电却不受影响，能正常用电。这样就会给收费造成影响。另外，随着现有的电能表的功能的不断扩展，很多电能表的处理数据的能力不能满足功能扩展的需求。\n[0003] 因此，现有技术还有待于改进和发展。 \n实用新型内容\n[0004] 本实用新型的目的在于提供一种三相智能电能表，旨在解决现有的电能表数据处理能力落后的问题。\n[0005] 本实用新型的技术方案如下：一种国网三相智能电能表，包括电压采样模块、电流采样模块、电能计量芯片、数据处理及控制芯片、显示模块、通信模块、主电源模块和电源管理模块，其还包括一记录并永久保存电能表所有状态信息的事件记录模块；所述电压采样模块和电流采样模块分别连接电能计量芯片，所述电能计量芯片连接数据处理及控制芯片，所述数据处理及控制芯片连接事件记录模块和显示模块，所述主电源模块连接电源管理模块；所述电能表还包括为所述电能表提供电源的辅助电源模块，所述辅助电源模块连接电源管理模块。\n[0006] 所述的国网三相智能电能表，其中，所述电能表还包括红外接口，所述红外接口连接所述数据处理及控制芯片。\n[0007] 所述的国网三相智能电能表，其中，所述电能表还包括一串口通信接口，所述串口通信接口连接所述数据处理及控制芯片。\n[0008] 所述的国网三相智能电能表，其中，所述电能表还包括按键模块，所述按键模块连接所述数据处理及控制芯片。\n[0009] 所述的国网三相智能电能表，其中，所述电能表还包括一红外遥控器，所述红外遥控器通过红外接口与电能表进行通信并控制所述电能表。\n[0010] 所述的国网三相智能电能表，其中，所述电能表还包括存储电能表电能量数据的存储器，所述存储器连接所述数据处理及控制芯片。\n[0011] 所述的国网三相智能电能表，其中，所述电能表还包括确保电能表安全可靠的传输数据的嵌入式安全认证模块，所述安全认证模块连接所述数据处理及控制芯片。\n[0012] 所述的国网三相智能电能表，其中，所述电能表还包括实时时钟芯片，所述实时时钟芯片为所述数据处理及控制芯片提供日历时间，以便所述数据处理及控制芯片实现与日历时间相关的数据处理。\n[0013] 所述的国网三相智能电能表，其中，所述电能表还包括后备电源，所述后备电源在主电源和辅助电源均失电时维持所述实时时钟的运行，以及维持所述数据处理及控制芯片和所述显示模块的运行。\n[0014] 本实用新型的有益效果：本实用新型通过采用了超大规模数据处理芯片、永久保存信息的事件记录模块、RS485通讯和红外通讯等技术。使现有的电能表具有电能量计量、信息存储及处理、实时监测、信息交互等功能。 \n附图说明\n[0015] 图1是本实用新型中电能表的原理框图。\n[0016] 图2是本实用新型中电能表的LCD显示界面参考图。 \n具体实施方式\n[0017] 为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本实用新型进一步详细说明。\n[0018] 图1所示为电能表的原理框图。国网三相智能电能表，包括电压采样模块、电流采样模块、电能计量芯片、数据处理及控制芯片、显示模块、通信模块，其特征在于，还包括一记录并永久保存电能表所有状态信息的事件记录模块；所述电压采样模块和电流采样模块分别连接电能计量芯片，所述电能计量芯片连接数据处理及控制芯片，所述数据处理及控制芯片连接事件记录模块和显示模块。还包括红外接口，所述红外接口连接所述数据处理及控制芯片。所述电能表还包括一串口通信接口，所述串口通信接口连接所述数据处理及控制芯片。所述串口通信接口为RS485通信接口。所述电能表还包括按键模块，所述按键模块连接所述数据处理及控制芯片。所述电能表还包括一红外遥控器或掌上电脑，所述红外遥控器和掌上电脑通过红外接口与电能表进行通信控制所述电能表。所述电能表还包括存储电能表电能量数据的存储器，所述存储器连接所述数据处理及控制芯片。所述电能表还包括确保电能表安全可靠的传输数据的嵌入式安全认证模块，所述安全认证模块连接所述数据处理及控制芯片。所述电能表还包括实时时钟芯片，所述实时时钟芯片连接所述数据处理及控制芯片。所述电能表还包括有主电源模块、辅助电源和后备电源，所述主电源模块链接三相电网，所述辅助电源模块连接交流或直流辅助电源，所述后备电源包括锂电池和超级电容，所述各电源模块由电源管理模块进行管理。\n[0019] 电能表工作时，电压、电流经电压采样模块和电流采样模块分别对三相电路各自的电压VA、VB、VC和三相电路各自的电流IA、IB、IC取样后，送入电能计量芯片，并由电能计量芯片中的电能处理专用集成电路经乘法运算后，送到数据处理及控制芯片进行处理，最后，数据处理及控制芯片将处理过的数据根据需要送至显示模块、通讯模块等输出设备，并同时通过所述事件记录模块对电能表的所有状态和操作进行永久性记录。所述电能表还包括有按键模块等输入设备用于对显示和通信模块进行选择和控制。\n[0020] 所述智能电能表的电能计量功能包括：（1）具有正向有功、反向有功电能、四象限无功电能计量功能，并可以据此设置组合有功和组合无功电能。（2）四象限无功电能除能分别记录、显示外，还可通过软件编程，实现组合无功1和组合无功2的计算、记录、显示（注：\n循环显示组合无功1和组合无功2，但可键显四象限无功电量）。（3）具有分时计量功能，即可按相应的时段分别累计、存储总、尖、峰、平、谷有功电能、无功电能。（4）具有计量分相有功电能量功能。（5）能存储12个结算日电量数据，结算时间可设定为每月中任何一天的整点时刻。（6）电能表的参数可根据需要设定；电能量参数不得设置底度值，只能清零；清零必须使用硬件编程键。\n[0021] 所述智能电能表的测量内容包括：（1）测量双向最大需求量、分时段最大需求量及其出现的日期和时间，并存储带时标的数据。（2）最大需求量值可通过手动或使用抄表器进行清零。（3）最大需求量测量采用滑差方式，需求量周期和滑差时间可设置。本实施例提供的电能表的出厂默认值为：需求量周期15min、滑差时间1min。（4）当发生电压线路上电、时段转换、清零、时钟调整等情况时，电能表从当前时刻开始，按照需求量周期进行需求量测量，当第一个需求量周期完成后，按滑差间隔开始最大需求量测量。在一个不完整的需求量周期内，不做最大需求量的记录。（5）存储12个结算日最大需求量数据。\n[0022] 所述智能电能表的显示模块的显示内容包括：（1）电能表显示内容包括主显示数据，辅助显示代码和汉字两个方面；显示内容对应显示代码参见图2的显示界面参考图和表1的显示说明。\n[0023] \n序1 号 LCD图形 说 明\n当前运行象限指示\n2 汉字字符，可指示： 1）\n当前、上1月-上12月\n的正反向有功电量，组合\n有功或无功电量，Ⅰ、Ⅱ、\nⅢ、Ⅳ象限无功电量，最\n大需量，最大需量发生时\n间 2）时间、时段 3）分\n相电压、电流、功率、功率\n因数 4）失压、失流事件\n纪录 5）阶梯电价、电量\n1234 6）剩余电量（费），\n尖、峰、平、谷、电价\n3 数据显示及对应的单位\n符号 \n4 上排显示轮显/键显数\n据对应的数据标识，下排\n显示轮显/键显数据在\n对应数据标识的组成序\n号，具体见DL/T645-2007\n5 从左向右依次为： 1）\n①②代表第1、2套时段 \n 2）时钟电池欠压指示 3）\n停电抄表电池欠压指示 \n4）无线通信在线及信号\n强弱指示 5）载波通信 \n6）红外通信，如果同时显\n示“1”表示第1路485通\n信，显示“2”表示第2路\n485通信 7）允许编程状\n态指示 8）三次密码验证\n错误指示 9）实验室状态 \n10）报警指示\n6 1）IC卡“读卡中”提示符 \n2）IC卡读卡“成功”提示\n符 3）IC卡读卡“失败”\n提示符 4）“请购电”剩余\n金额偏低时闪烁 5）透支\n状态指示 6）继电器拉闸\n状态指示 7）IC卡金额超\n过最大费控金额时的状\n态指示（囤积）\n7 从左到右依次为： 1）三\n相实时电压状态指示，\nUa、Ub、Uc分别对于A、B、\nC相电压，某相失压时，该\n相对应的字符闪烁；某相\n断相时则不显示。 2）电\n压电流逆相序指示。 3）\n三相实时电流状态指示，\nIa、Ib、Ic分别对于A、B、\nC相电流。某相失流时，\n该相对应的字符闪烁；某\n相电流小于启动电流时\n则不显示。某相功率反向\n时，显示该相对应符号前\n的“-”\n8 指示当前运行第“1、2、3、\n4”阶梯电价\n9\n1）指示当前费率状态（尖\n峰平谷） 2）\n “\n”指示当前使用第\n1、2套阶梯电价\n[0024] 表1\n[0025] （2）显示分为自动循显和按键显示两种方式，显示项目可按要求进行设置。按键显示时LCD启动背光方式。循环显示周期可以在5～20秒范围内设置，默认值为5秒。（3）具有异常提示功能。当电能表运行出现异常（如：失压、电流严重不平衡、断相、逆相序等）时，显示停留在该代码上，并同时进行光报警或声报警。出错代码包括下列故障：时钟错误、存储器故障或损坏。\n[0026] 所述智能电能表的时钟设置、时段设置及费率设置功能包括：（1）采用内置硬件时钟电路，具有日历、计时和闰年自动切换功能。内部时钟端子输出频率为1Hz。（2）具有两套费率时段，可通过预先设置时间实现两套费率时段的自动切换。每套费率时段全年至少可设置2个时区，24小时内至少可以设置8个时段，时段最小间隔为15分钟，并且时段间隔大于表内设定的需量周期值，时段可跨越零点设置。\n[0027] 所述智能电能表的校时功能包括：（1）通过RS485、红外等通信接口可对电能表校时，除广播校时外，校时必须在编程状态下才能进行。 （2）广播校时无需编程键和通信密码配合，每天只允许一次，电能表可接受的广播校时范围不得大于5min；当校正时间大于\n5min时，电能表只有通过现场进行校时。\n[0028] 所述智能电能表的测量及监测功能包括：（1）能测量、记录、显示当前电能表的总及各分相电压、电流、功率、功率因数等运行参数。测量误差（引用误差）不超过±1％。（2）提供越限监测功能，可对线（相）电压、电流、功率因数等参数设置限值并进行监测，当某参数超出或低于设定的限值时，应以事件方式进行记录存储在事件记录模块中，记录格式及要求按行业标准执行。\n[0029] 所述智能电能表的事件记录模块的事件记录功能包括：（1）能记录编程总次数，最近10次编程的时刻、操作者代码、编程项的数据标识。（2）能记录需量清零的总次数，最近10次需量清零的时刻、操作者代码。（3）能记录校时总次数（不包含广播校时），最近10次校时的时刻、操作者代码。（4）能记录各相失压的总次数，最近10次失压发生时刻、结束时刻及对应的电能量数据等信息。（5）能记录各相断相的总次数，最近10次断相发生时刻、结束时刻及对应的电能量数据等信息。（6）能记录各相失流的总次数，最近10次失流发生时刻、结束时刻及对应的电能量数据等信息。（7）能记录最近10次电流不平衡发生、结束时刻及对应的电能量数据。（8）能记录电压（流）逆相序总次数，最近10次发生时刻、结束时刻及其对应的电能值量数据。（9）能记录开表盖总次数，最近10次开表盖事件的发生、结束时刻。（10）能记录开端钮盖总次数，最近10次开端钮盖事件的发生、结束时刻。（11）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。（12）能记录各相过负荷总次数、总时间，最近10次过负荷的持续时间。（13）能记录掉电的总次数，最近10次掉电发生及结束的时刻。（14）能记录全失压的总次数，最近10次全失压发生时刻、结束时刻、及对应的电流值。（15）可抄读每种事件记录总发生次数和（或）总累计时间。\n[0030] 所述智能电能表的电量冻结功能分为：（1）定时冻结：按照指定的时刻、时间间隔冻结电能量数据，每个冻结量至少保存12次。（2）瞬时冻结：在非正常情况下，冻结当前的所有电量数据、日历和时间以及重要的测量数据；瞬时冻结量保存最后3次数据。（3）约定冻结：在新老两种费率/时段转换、阶梯电价转换或电力公司认为有特殊要求时，冻结约定时刻的电量以及其他重要数据。（4）日冻结：存储每天零点的电能量，可存储2个月的数据量。冻结内容及标识符应符合国家和行业标准要求。\n[0031] 所述智能电能表的负荷记录功能包括：（1）负荷记录内容可以从DL/T 645-2007定义的“电压、电流、频率”、“有、无功功率”、“功率因数”、“有、无功总电能”、“四象限无功总电能”、“当前需量”六类数据项中任意组合。（2）负荷记录间隔时间可以在1～60min范围内设置，每类负荷记录的时间间隔可以相同，也可以不同。（3）负荷记录存储空间应保证在记录正反向有功总电能、无功总电能、四象限无功总电能，时间间隔为1min的情况下可记录不少于40天的数据容量。\n[0032] 所述智能电能表的停电抄表功能包括：（1）在停电状态下，能通过按键或非接触方式唤醒电能表，抄读电能量等数据。\n[0033] 所述智能电能表的数据存储功能包括：（1）能存储上12个结算日的双向总电能量和各费率的电能量数据，数据转存分界时刻为月末24时（月初零时）或在每月1至28日内的整点时刻。（2）能存储上12个结算日的双向最大需量、各费率最大需量及其出现的日期和时间数据，数据转存分界时刻为月末24时（月初零时）或在每月1至28日内的整点时刻。\n月末转存的同时，当月的最大需量值应自动复零，其他时刻最大需量值不转存，最大需量也不复零。（3）电能表电源失电后，所有与结算有关的数据保存时间应不少于10年，其它数据保持时间应不少于3年。\n[0034] 所述智能电能表的清零模块的清零操作作为事件永久记录；所有清零指令都有防止非授权人操作的安全措施，如设置硬件编程开关、操作密码或封印管理以及保留清零前数据等。\n[0035] 所述智能电能表的通信模块包括：电能表具有1个红外通信模块、2个RS485通信模块。红外和RS485通信模块的接口的物理层相互独立，一个接口的损坏不影响其它接口正常工作。另外，通信接口和电能表内部电路实行电气隔离，有失效保护电路。RS485接口通信波特率可灵活设置，标准速率为1200bps、2400bps、4800bps、9600bps，缺省为2400bps。\n[0036] 所述电能表还设置有脉冲输出模块，电能表具备与所计量的电能成正比的LED脉冲和电量脉冲输出功能。\n[0037] 所述电能表还包括失压、断相提示模块，用于在发生任意相失压、断相时，电能表都进行记录并发出正确提示信息。\n[0038] 为保证电能表的安全性，所述电能表还包括一安全认证模块，所述安全认证模块在外界通过固态介质对电能表进行参数设置、预存电费、信息返写和下发远程控制命令操作时，需通过严格的密码验证或ESAM（Embedded Secure Access Module，嵌入式安全控制模块）等安全认证，以确保数据传输安全可靠。所述ESAM模块的加密算法应符合国家密码管理的有关政策，推荐使用SM1算法。\n[0039] 本实用新型通过采用了超大规模数据处理芯片、永久保存信息的事件记录模块、RS485通讯和红外通讯等技术。使现有的电能表具有电能量计量、信息存储及处理、实时监测、信息交互等功能。\n[0040] 应当理解的是，本实用新型的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。