CN201796424U - 单相本地费控智能电表 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种单相本地费控智能电表，包括外壳和面板，所述面板上设有插接电卡用的插卡槽和显示模块，所述外壳和面板内封装有电能计量模块、供电参数测量模块、计时模块、结算模块、报警模块、通信模块、远程控制模块、费控模块和中央处理器。本实用新型在使用时将电卡插入插卡槽中，使电卡中的购电量信息被读取到电能表中，电能计量模块能够实时计算电力线路运行功率；电表运行控制模块通过液晶显示单元显示出当前电表运行的时段、当前时段的费率及报警运行等，使用方便，实现了不同用电时段的不同用电费率。

Description

单相本地费控智能电表 

技术领域

本实用新型涉及一种智能电表，尤其涉及一种能够现场或远程监控用电量及电能费用的单相本地费控智能电表。 

背景技术

目前单相电能表在国内的应用较为广泛，无论是居民日常生活使用，或是企业用电，到目前为止大都使用单相电能表，而且现在使用的单相电能表大都是采用机械计数法。这种电能表在使用时，需要由管理电能部门的工作人员每月定时到用户家中抄取电能表显示的数据，而且还得保留上月抄取的电能表显示的数据，通过减法计算出用户一个月的用电量，再根据电能单价计算出用户需要缴纳的电费，然后通过用电缴费单通知用户到用电部门缴纳电费或是专门去用户家中收取电费。 

这种电费收取方法的缺点是：一、如果是用电管理部门专门去用户家中收取电费，用户必须在家中留人等候，浪费了用户的劳动时间，尤其在农忙季节给用户带来诸多不便；二、如果是分发缴费通知单，通知用户到指定的部门缴纳电费，可能会有部分用户不能按时缴费，往往会出现拖欠电费的现象。总之这种先供电，后收取费用的方法会给用电部门带来较大的损失和不便。 

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种自动监控电能计量和用电收费的单相本地费控智能电表。 

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：单相本地费控智能电表，包括外壳和面板，所述面板上设有插接电卡用的插卡槽和显示模块，所述外壳和面板内封装有电能计量模块、供电参数测量模块、计时模块、结算模块、报警模块、通信模块、远程控制模块、费控模块、自动抄表模块和中央处理器；所述电能计量模块包括基本电能测量模块、组合电能测量模块和分时计量模块；所述供电参数测量模块包括电压测量模块、电流测量模块、有功功率测量模块和功率因数测量模块；所述计时模块为具有百年日历、时间和闰年自动切换功能的 计时模块；所述结算模块包括存储有电能计量数据及分时数据的结算存储器；所述报警模块包括低电量报警模块和故障报警模块；所述远程控制模块包括远程跳合闸控制模块、远程报警控制模块和保电控制模块；所述费控模块包括本地费控模块和远程费控模块。 

作为优选的技术方案，所述单相本地费控智能电表还包括自动抄表模块，所述自动抄表模块为载波通信模块。 

作为优选的技术方案，所述显示模块为LCD显示模块。 

作为对上述技术方案的改进，所述结算存储器至少有存储当月及当月前12个月电能计量历史数据及分时历史数据的存储单元。 

作为对上述技术方案的改进，所述低电量报警模块为灯光报警模块，所述故障报警模块为数显报警模块。 

作为对上述技术方案的改进，所述通信模块包括RS-485接口和红外通信接口。 

作为对上述技术方案的改进，所述本地费控模块为通过CPU卡或射频卡实现用电参数预置的费控模块；所述远程费控模块为通过虚拟介质和远程售电系统实现用电参数设置的费控模块。 

作为对上述技术方案的改进，所述载波通信模块为外置即插即用型通信模块，接口有失效保护电路。 

作为对上述技术方案的改进，所述中央处理器还电连接有掉电检测单元；所述中央处理器还电连接有继电器保护单元。 

作为对上述技术方案的改进，所述面板上还安装有参数设定单元，所述参数设定单元电连接所述中央处理器。 

由于采用了上述技术方案，单相本地费控智能电表，包括外壳和面板，所述面板上设有插接电卡用的插卡槽和显示模块，所述外壳和面板内封装有电能计量模块、供电参数测量模块、计时模块、结算模块、报警模块、通信模块、远程控制模块、费控模块和中央处理器；所述电能计量模块包括基本电能测量模块、组合电能测量模块和分时计量模块；所述供电参数测量模块包括电压测量模块、电流测量模块、有功功率测量模块和功率因数测量模块；所述计时模块为 具有百年日历、时间和闰年自动切换功能的计时模块；所述结算模块包括存储有电能计量数据及分时数据的结算存储器；所述报警模块包括低电量报警模块和故障报警模块；所述远程控制模块包括远程跳合闸控制模块、远程报警控制模块和保电控制模块；所述费控模块包括本地费控模块和远程费控模块。本实用新型的有益效果是：使用时将电卡插入插卡槽中一次，使电卡中的购电量信息被读取到电能表中，电能计量模块能够实时计算电力线路运行功率，包括正向有功电能和反向有功电能信息；电表运行控制模块通过液晶显示单元显示出当前电表运行的时段、当前时段的费率及报警运行等，使用方便，实现了不同用电时段的不同用电费率。 

附图说明

图1是本实用新型实施例的结构框图； 

图2是本实用新型实施例的主视图。 

具体实施方式

下面结合附图和实施例，进一步阐述本实用新型。应理解，本实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。 

如图1和图2共同所示，单相本地费控智能电表，包括外壳1和面板2，所述面板2上设有插接电卡用的插卡槽5和显示模块3，本实施例的所述显示模块采用LCD显示模块，使显示更直观。具备自动循环和按键两种显示方式；自动循环显示时间间隔可在5～20秒内设置；按键显示时，LCD启动背光；显示内容分为数值、代码和符号三种，可显示电能量、时间、电压、电流、功率等各类数值，数值显示位数8位，小数位2位。显示的数值单位采用国家法定计量单位，如：kW、kWh、V、A等；电能表具有停电后唤醒显示的功能，电表接收到红外信号或者插卡时背光点亮。 

所述外壳1和面板2内封装有电能计量模块、供电参数测量模块、计时模块、结算模块、报警模块、通信模块、远程控制模块、费控模块和中央处理器，其中所述电能计量模块包括基本电能测量模块、组合电能测量模块和分时计量 模块，基本电能包括正向有功电能和反向有功电能两类；组合电能可由正反向有功电能进行选择性加减组合，通过修改有功组合方式特征字进行设置；分时计量模块能够进行分时计量功能，使基本电能和组合电能都可以按最大4种费率进行分时计量。本仪表保存电能数据时，只保存两类基本电能，组合有功电能在通信和显示时，根据相关特征字，由基本电能计算得出。改变模式字时不需要对电表进行清零操作，而且历史电能也能够正确追溯。此电能计算和保存方法适应于总及分时电能、事件记录中的电能和冻结电能等。对于基本电能，电能有效值范围为0～999999.99，单位为kWh；对于组合电能，电能有效值范围是-799999.99～799999.99，单位为kWh，通信时电能小数位数按照《DL/T645-2007多功能电能表通信协议》标准固定为2位小数。 

所述供电参数测量模块包括电压测量模块、电流测量模块、有功功率测量模块和功率因数测量模块，能够测量电压、电流、有功功率、功率因数，并且能通过显示模块3显示所检测的电流、功率和功率因数的方向，其中电压有效值、测量误差(引用误差)不超过±1％，显示时默认1位小数；电流有效值、测量误差(引用误差)不超过±1％，显示时默认3位小数，电流数据的数值最高位表示方向，代表输入、输出，取值范围为0.000A～799.999A；有功功率只在电流大于起动电流时才可以测量(显示受到显示位数的影响)，单位kW，测量误差(引用误差)不超过±1％，显示时默认4位小数，但是可以通过修改功率显示小数位数参数设置功率显示小数位数为1、2、3或4位，有功功率数据的数值最高位表示方向，取值范围为0.0000～79.9999；功率因数显示时默认3位小数，功率因数数据的数值最高位表示方向，取值范围为0.000～1.000，方向与有功功率的方向一致。 

所述计时模块为具有百年日历、时间和闰年自动切换功能的计时模块，分时方案是用来设置仪表的分时计量的重要参数，设置方法参见《DL/T 645-2007多功能电能表通信协议》相关标准。分时方案包括的内容有： 

1个年时区表最多可设2个年时区切换数。通过设置年时区表可以将一年划分为2个年时区，年时区的最小单位为天。可以设置每个年时区使用的指定的日时段表；2个日时段表，每天14个时段切换数。通过设置日时段表可以将一天划分为14个日时段。可以设置每个日时段的费率号，本仪表最大4费率；2套分时费 率可以根据设置的切换时间来选择使用，并且切换时，电能数据都进行冻结；如果日时段表中某一时段的费率号为0或大于费率数时，此时段的电能计入费率1。 

所述结算模块(设置在所述中央处理器内部，图中未显示出来)包括存储有电能计量数据及分时数据的结算存储器，所述结算存储器至少有存储当月及当月前12个月电能计量历史数据及分时历史数据的存储单元。本仪表的电能计量数据及分时数据除保存当前数据以外，还存储了上1月到上12月的历史数据。此功能的“月”指的是结算周期，可通过设定结算日来设置仪表的结算周期；当仪表的系统时钟与设定的结算时间相同时，电表进行结算，把本月的电能存入上月，如果停止工作跨过结算日，上电后电表将不会补结算；通过RS-485、电力线载波、手抄器可抄读本月及上12个月的数据。 

所述报警模块包括低电量报警模块和故障报警模块，所述低电量报警模块为灯光报警模块，所述故障报警模块为数显报警模块，当剩余电费小于报警电费时，提示“请购电”；当电能表出现故障时，通过显示模块3显示出错误信息码(用Err-XX表示)；当出现以上故障或报警项时，LCD显示模块立即停留在该代码上或报警提示，且背光灯持续点亮。 

本实施例还具有功脉冲测试输出端口，能够输出时间信号、时段投切信号，本功能端口可通过软件设置、转换。 

所述远程控制模块包括远程跳合闸控制模块、远程报警控制模块和保电控制模块；主站可以通过远程下发密文的方式，控制本地表计跳合闸。在保电有效的情况下，表计不允许远程跳闸；电能表收到远程报警命令后，“请购电”字符闪烁，报警指示灯亮。电能表收到远程拉闸命令后，在跳闸前的延时过程中，“拉闸”字符闪烁，跳闸指示灯灭；跳闸延时时间到，“拉闸”字符停止闪烁，跳闸指示灯亮。电能表收到远程允许合闸命令后，在手动合闸前，“拉闸”字符停止显示，跳闸指示灯闪烁(亮1s，灭1s)。 

所述费控模块包括本地费控模块和远程费控模块，本地费控采用CPU卡或射频卡作为传递媒介连接售电系统，做到一卡一密，一表一密，当有卡片操作时，表打开背光，并显示“HELLO”，并辅助显示“读卡中”，处理结束显示“End”或“good”(有金额成功输入表内显示good，其他显示End)，辅助显示“成功”， 如果处理卡出错，显示“ERR-XX”；远程费控通过RS-485、载波等虚拟介质连接售电系统，在保证安全的情况下，对电能表内的费率时段表、电价方案等用电参数进行远程预置。 

本实施例中所使用的电卡分为多种，包括参数预置卡、表号设置卡、继电器测试卡、增加电量卡、现场参数设置卡、修改/恢复密钥卡、ESAM数据回抄卡和用户卡等，其中参数预置卡为通用卡，具有将电表清零并且预置部分参数的功能，电能表出厂前必须通过参数预置卡初始化为出厂状态，才能识别开户卡；表号设置卡为通用卡，具有批量修改表号的功能；继电器测试卡用于测试继电器通断功能，插入后电表会将继电器状态取反2次，测试通断；增加电量卡为通用卡，具有增加电表电费功能；现场参数设置卡为电表开户后具有修改部分参数的功能；修改/恢复密钥卡具有将电表密钥公钥和私钥的转换功能；ESAM数据回抄卡：具有将电表中ESAM中文件数据回抄的功能。用户卡分为开户卡、购电卡和补卡，其中开户卡用于电表开户，电表被参数预置卡初始化之后，只能被开户一次，将电费和部分参数信息传递至表内；购电卡用户持有，可以用来日常购电，购电卡不能修改电表参数，只能用于将电能表与电力管理部门连接，用于购电补充电能表的用电量，用户将购电卡插入到电能表面板2上的插卡槽5中时，显示模块3就会显示电能表的剩余用电量，从而起到用电量监控的目的；当用户原有购电卡丢失或者通过远程开户需要本地购电时，可制作补卡。液晶显示单元能够显示购电剩余量、时间、电压、电流、功率等用电参数。 

当剩余金额小于或等于设定的报警金额时，电能表能以声、光或其他方式提醒用户，透支金额实时记录，当透支金额低于设定的透支门限金额时，电能表发出断电信号，控制负荷开关中断供电；在不能自动中断供电的情况下，记录透支金额；当电能表接收到有效的续交电费信息后，能首先扣除透支金额，当剩余金额大于设定值(默认为零)时，方可通过本地方式使电能表处于允许合闸状态，由用户人工恢复供电。 

供电部门可通过售电系统对用户预购电能，预存电费金额能与表内的剩余金额进行准确叠加。完成电费预存后，电能表能将剩余金额、电能表用电参数等信息，返写至电能卡传回售电系统。剩余金额不能超过设计允许的电能表最 大储值金额，最大储值金额由电能表显示位数决定。对电能卡丢失或损坏的用户，可通过售电管理系统中的更换电能卡操作，获得新卡； 

通过电能卡对电能表内的用电参数进行设置、预存电费、信息返写、ESAM数据抄读时，需通过严格的密码验证及安全认证，除用户购电信息外的其他用电参数设置只能通过编程开关和密钥验证使电能表处于编程允许状态方可进行，并且每次购电都会自动记录购电信息。 

所述通信模块包括RS-485接口和红外通信接口，通信信道物理层相互独立，任意一条通信信道的损坏都不影响其它信道的正常工作；RS-485接口与电表内部实行电气隔离，并有失效保护电路；RS-485接口通信、红外通信遵循《DL/T645-2007多功能电能表通信协议》及其备案文件的要求。RS-485口的波特率可设置为1200bps、2400bps、4800bps或9600bps，出厂缺省为2400bps；红外通信波特率固定为1200bps；RS-485接口通信和红外通信地址相同。 

本实施例还包括自动抄表模块，所述自动抄表模块为载波通信模块6，可实现远程自动抄表；并通过后台软件对电能表进行实时监控，可抄读表内各项参数。 

本实施例还设有安全管理和用户权限，其中安全管理是指在执行写命令、清零命令等编程命令前都需要按一下“编程键7”，使电表处于编程允许状态后才可操作。编程允许状态240分钟内有效。如果中途再次按一下“编程键7”，电表退出编程允许状态。掉电再上电计时未结束不退出编程状态。安全管理具有单级密码闭锁功能。当使用某级错误密码对仪表连续设置操作次数≥3次时，仪表会锁定该级密码并启动自锁计时器，24小时后该级密码自动解锁，该级闭锁开关失效。在使用某级错误密码连续设置操作次数≤2次情况下，再用该级别正确密码成功设置操作1次，可使该级密码错误次数归零；而用户权限只能设置02级和04级密码，各类需要密码的操作都可以由更高级别的密码完成。密码权限级别的设置如下：电表清零、事件清零：02级。写数据(参数设置)：02、04级。但是时区、时段、阶梯、合闸允许金额限值，囤积限值，结算日等重要参数必须使用02级设置，04级不能设置 

修改密码时，可由原来相同级别的密码或更高级别的密码来修改，但是修 改后的密码级别必须和修改前的密码级别相同。 

该表还具有清零和事件清零功能，可分别进行操作。其中电表清零操作清空除电表清零事件之外的所有记录数据。事件清零可以清除某类或全部事件记录(除电表清零和事件清零之外的记录)。 

所述中央处理器为单片机，单片机内设有多个驱动电路，如显示驱动电路，灯光驱动电路等进行相应的驱动工作。所述单片机还设有存储单元，用于存储每种事件最近10次的事件记录，包括记录电能表清零事件总次数，发生时刻、操作者代码及清零时的电能量数据；记录电能表事件清零总次数，发生时刻、操作者代码及清零时的数据标识码；记录编程总次数，最近10次编程的时刻、操作者代码、前10次编程项的数据标识；记录校时(不包含广播校时)总次数、最近10次校时的时刻、操作者代码；记录掉电总次数，最近10次掉电发生及结束时刻；记录开表盖总次数，最近10次开表盖事件发生、结束时刻及电能数据；记录重要参数编程事件，包括时段表编程、时区表编程、周休日编程、有功组合方式1编程、结算日编程；记录远程跳合闸事件总次数，最近10次的发生时刻，操作者代码及正反向有功总电能；记录过载总次数，最近10次的发生时刻及电量数据、结束时刻及电量数据；记录最近10次的购电日期，购电后总购电次数，本次购电金额，购电前剩余金额，购电后剩余金额，购电后累计购电金额等。 

该表还具有冻结功能，分为定时冻结、瞬时冻结、约定冻结、日冻结和整点冻结。冻结的数据结构参见冻结数据标识编码表。瞬时冻结有广播冻结和指定通信地址冻结，广播冻结不需要从站应答。 

其中定时冻结按照指定的时间及间隔冻结电能量数据，每个冻结量保存60次，数据转存分界时间为每月最后一日的24时(月初零时)或在每月1至28日内的整点时刻；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；定时冻结和瞬时冻结都可以通过这两种方式的任意一个向从站下达命令，从站依据请求帧中的时间进行冻结。定时冻结支持以月、日、小时为单位进行数据的定期存储。如果主站将时间设为“99999999”时，代表瞬时冻结，从站需要立即冻结规定 的数据；约定冻结在新老两种费率/时段转换或电力公司认为有特殊要求时，冻结约定时刻的电能量以及其他重要数据，保存最后2次冻结数据；日冻结连续冻结每日零点的累计总电量和各费率电量，保存62天；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。 

所述中央处理器还电连接有掉电检测单元和时钟单元，所述时钟单元通过设置定时发出时钟脉冲，用于非正常状态下电能表冻结电能表测量数据时记录时间、日期等参数，便于查询使用。所述中央处理器还电连接有继电器保护单元，用于保护电能表安全运行。 

所述面板2上还安装有参数设定单元，所述参数设定单元电连接所述中央处理器，所述参数设定单元为安装在所述面板上的按键4，按键4电连接所述单片机，用于调节设定电能表的参数。 

Claims (9)

1.单相本地费控智能电表，包括外壳和面板，所述面板上设有插接电卡用的插卡槽和显示模块，其特征在于：所述外壳和面板内封装有电能计量模块、供电参数测量模块、计时模块、结算模块、报警模块、通信模块、远程控制模块、费控模块和中央处理器；

所述电能计量模块包括基本电能测量模块、组合电能测量模块和分时计量模块；

所述供电参数测量模块包括电压测量模块、电流测量模块、有功功率测量模块和功率因数测量模块；

所述结算模块包括结算存储器；

所述报警模块包括低电量报警模块和故障报警模块；

所述远程控制模块包括远程跳合闸控制模块、远程报警控制模块和保电控制模块；

所述费控模块包括本地费控模块和远程费控模块。

2.如权利要求1所述的单相本地费控智能电表，其特征在于：所述单相本地费控智能电表还包括自动抄表模块，所述自动抄表模块为载波通信模块。

3.如权利要求1所述的单相本地费控智能电表，其特征在于：所述显示模块为LCD显示模块。

4.如权利要求1所述的单相本地费控智能电表，其特征在于：所述低电量报警模块为灯光报警模块，所述故障报警模块为数显报警模块。

5.如权利要求1所述的单相本地费控智能电表，其特征在于：所述本地费控模块为通过CPU卡或射频卡实现用电参数预置的费控模块。

6.如权利要求1所述的单相本地费控智能电表，其特征在于：所述载波通信模块为外置即插即用型通信模块，接口有失效保护电路。

7.如权利要求1至5任一权利要求所述的单相本地费控智能电表，其特征在于：所述通信模块包括RS-485接口和红外通信接口。

8.如权利要求7所述的单相本地费控智能电表，其特征在于：所述中央处理器还电连接有掉电检测单元；所述中央处理器还电连接有继电器保护单元。

9.如权利要求1所述的单相本地费控智能电表，其特征在于：所述面板上 还安装有参数设定单元，所述参数设定单元电连接所述中央处理器。 

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