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專利名稱：低壓智能防盜計(jì)量箱的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電子監(jiān)控設(shè)備，具體地說是一種適用于低壓220V/380V的配電線路、專用、公用配電變壓器的計(jì)量、電費(fèi)管理、負(fù)荷控制、變壓器損耗計(jì)算、用電異常監(jiān)測(cè)及信息采集，使配電變壓器運(yùn)行在安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、優(yōu)質(zhì)、高效的狀態(tài)下的低壓智能防盜計(jì)量箱。
背景技術(shù)：
電能量數(shù)據(jù)采集、合理分配用電負(fù)荷、及時(shí)收取電費(fèi)、杜絕或及時(shí)發(fā)現(xiàn)用電異常及安全用電是供電管理的主要工作，同時(shí)也是供電部門需要及時(shí)掌握并解決但不易解決的難題。
目前，雖有多種電能計(jì)量儀表或計(jì)量裝置具有數(shù)據(jù)采集功能，并且也具有預(yù)付費(fèi)或電網(wǎng)監(jiān)測(cè)功能。但是，它們只具有計(jì)量數(shù)據(jù)采集，雖有監(jiān)控報(bào)警的功能也相對(duì)比較單一，遠(yuǎn)程(如利用GPRS無線公網(wǎng))預(yù)付費(fèi)即在營業(yè)廳收到用戶的電費(fèi)后通過微機(jī)立即輸入計(jì)量裝置并打印收費(fèi)發(fā)票以及具有變壓器損耗計(jì)算的產(chǎn)品目前還沒有發(fā)現(xiàn)。并且部分低壓計(jì)量產(chǎn)品只具有紅外抄表功能，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)用電異常、提高工作效率、加強(qiáng)安全用電管理更是無從談起。經(jīng)檢索專利文獻(xiàn)，發(fā)現(xiàn)三篇相關(guān)文獻(xiàn)電能表數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(申請(qǐng)?zhí)?2102131.7)、無線電力自動(dòng)化管理系統(tǒng)雙向終端裝置(申請(qǐng)?zhí)?4240985.X)和電力網(wǎng)絡(luò)終端的信號(hào)采集裝置(申請(qǐng)?zhí)?1274653.3)，它們雖然各有所長，但與本發(fā)明的技術(shù)特征有顯著的不同，功能也有明顯的差異。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)任務(wù)是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供給供電管理部門的一種實(shí)用的無線計(jì)量、收費(fèi)、變壓器損耗計(jì)算、用電異常監(jiān)測(cè)管理終端的低壓智能防盜計(jì)量箱，該產(chǎn)品可同時(shí)完成電能計(jì)量、數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程采集、遠(yuǎn)程控制開關(guān)、遠(yuǎn)程預(yù)付費(fèi)、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各種用電異常(停電、來電、電壓電流逆相序、過壓、失壓、過流、失流、終端開關(guān)門、三相不平衡、CT短接、超負(fù)荷、電能表故障等)監(jiān)測(cè)及5、10、15、20、25、30、60等時(shí)間點(diǎn)有功電量、無功電量、三相電流、三相電壓、有功功率、無功功率、功率因數(shù)等的用電分析，可進(jìn)一步提高供電管理水平。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是本發(fā)明包括主站部分和子站部分。
其中，主站部分是由數(shù)據(jù)服務(wù)器、WEB服務(wù)器、前置機(jī)、交換機(jī)/集線器、一個(gè)以上的工作站、無線通信部分、數(shù)據(jù)采集部分、報(bào)警音箱和打印機(jī)組成。
子站部分是由電能量計(jì)量部分、數(shù)據(jù)采集處理部分、控制部分、無線通信部分、備用電源等組成。
子站中的數(shù)據(jù)計(jì)量部分是由電流互感器和多功能電能表組成。
子站中的數(shù)據(jù)采集處理部分是由主單片機(jī)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)鎖存器、485轉(zhuǎn)換電路、整流濾波穩(wěn)壓電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、與非門等組成。
子站中的控制部分是由主單片機(jī)、二極管、三極管、繼電器、交流接觸器等組成。
無線通信部分由GPRS/CDMA模塊或數(shù)傳電臺(tái)、天線等組成。
其連接關(guān)系如下主站部分通過交換機(jī)/集線器將數(shù)據(jù)服務(wù)器、前置機(jī)、WEB服務(wù)器及一個(gè)以上的工作站組成一個(gè)小型的局域網(wǎng)，前置機(jī)連接數(shù)據(jù)采集部分(如GPRS/CDMA模塊、無線數(shù)傳電臺(tái)等)完成遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集，WEB服務(wù)器連接INTERNET或油田內(nèi)部的局域網(wǎng)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上數(shù)據(jù)發(fā)布瀏覽。工作站連接報(bào)警音箱、打印機(jī)完成語音報(bào)警及報(bào)表打印功能。子站電能計(jì)量部分的連接關(guān)系是3×220V/380V電源及電流互感器連接多功能電能表，3×220V/380V電源經(jīng)降壓整流濾波穩(wěn)壓電路給主、從單片機(jī)及其外圍電路提供直流+5V電源，電能表的數(shù)據(jù)經(jīng)主單片機(jī)連接485轉(zhuǎn)換電路連接多功能電能表完成數(shù)據(jù)的傳遞。子站的箱門狀態(tài)、開關(guān)狀態(tài)、備用狀態(tài)共四狀態(tài)經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換電路與主單片機(jī)相連。子站的開關(guān)控制由主單片機(jī)連接三極管、二極管、繼電器、交流接觸器完成。子站的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)由主單片機(jī)連接數(shù)據(jù)鎖存器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器完成。子站的數(shù)據(jù)采集由主單片機(jī)連接的從單片機(jī)控制GPRS/CDMA數(shù)傳模塊完成。
本產(chǎn)品的通信系統(tǒng)采用中國移動(dòng)的無線公網(wǎng)GPRS網(wǎng)絡(luò)或CDMA網(wǎng)絡(luò)或無線數(shù)傳電臺(tái)等無線網(wǎng)絡(luò)，遠(yuǎn)程實(shí)現(xiàn)無線控制及數(shù)據(jù)采集處理。
本發(fā)明的低壓智能防盜計(jì)量箱與現(xiàn)有技術(shù)相比，所產(chǎn)生的有益效果是(1)該產(chǎn)品能及時(shí)準(zhǔn)確地采集各配電變壓器的運(yùn)行情況及低壓配電線路的用電量，并對(duì)各低壓配電線路瞬時(shí)量電流、電壓、功率、功率因數(shù)、用電異常信息(停電、來電、電壓電流逆相序、過壓、失壓、過流、失流、終端開關(guān)門、三相不平衡、CT短接、超負(fù)荷、電能表故障等)等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并對(duì)低壓開關(guān)(交流接觸器)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，并能將遠(yuǎn)程采集的數(shù)據(jù)及分析數(shù)據(jù)及時(shí)發(fā)布到WEB服務(wù)器上，通過局域網(wǎng)、INTERNET進(jìn)行數(shù)據(jù)瀏覽，遠(yuǎn)程預(yù)付費(fèi)功能通過三級(jí)權(quán)限控制，任一權(quán)限錯(cuò)誤超過三次則單片機(jī)自動(dòng)封鎖，并主動(dòng)報(bào)警通知主站系統(tǒng)，當(dāng)預(yù)購電費(fèi)小于預(yù)警數(shù)值后主動(dòng)報(bào)警到主站系統(tǒng)，當(dāng)預(yù)購電費(fèi)為零時(shí)可自動(dòng)控制開關(guān)斷開或進(jìn)行負(fù)數(shù)運(yùn)算，均可根據(jù)要求設(shè)定。
(2)根據(jù)停來電時(shí)間、大于小于電能表啟動(dòng)電流的狀態(tài)及國家規(guī)定的變壓器損耗表可計(jì)算出變壓器的損耗。
(3)通過中國移動(dòng)的無線公網(wǎng)GPRS/CDMA網(wǎng)絡(luò)不受距離限制地完成以上功能，或通過無線數(shù)傳電臺(tái)在20公里的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)以上功能，提高工作效率，減少人為誤差，及時(shí)發(fā)現(xiàn)用電異常，為杜絕非法用電、提高用電管理自動(dòng)化水平提供科學(xué)有效的數(shù)據(jù)保證。


附圖1為本發(fā)明的主要組成部分及主、子站工作原理圖；附圖2為子站的工作流程圖；附圖3為子站中數(shù)據(jù)采集控制部分的工作原理圖。
圖中，1-數(shù)據(jù)服務(wù)器，2-WEB服務(wù)器，3-前置機(jī)，4-交換機(jī)/集線器，5-NT工作站，6-無線通信部分，7-數(shù)據(jù)采集部分，8-報(bào)警音箱，9-打印機(jī)，10-多功能電能表，11-主單片機(jī)，12-數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，13-數(shù)據(jù)鎖存器，14-485轉(zhuǎn)換電路，15-降壓整流濾波穩(wěn)壓電路，16-數(shù)模轉(zhuǎn)換電路，17-從單片機(jī)，18-繼電器，19-交流接觸器，20-GPRS/CDMA模塊，21-數(shù)傳電臺(tái)模塊，22-二極管，23-三極管，24-與非門，25-電阻，CT1-電流互感器、CT2-電流互感器、CT3-電流互感。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖1-3對(duì)本發(fā)明的低壓智能防盜計(jì)量箱作以下詳細(xì)地說明。
本發(fā)明的低壓智能防盜計(jì)量箱，其結(jié)構(gòu)包括主站部分和子站部分。
如附圖1所示，主站部分是由數(shù)據(jù)服務(wù)器1、WEB服務(wù)器2、前置機(jī)3、交換機(jī)/集線器4、一個(gè)以上的NT工作站5、無線通信部分6、數(shù)據(jù)采集部分7、報(bào)警音箱8和打印機(jī)9組成。
主站部分通過交換機(jī)/集線器4將數(shù)據(jù)服務(wù)器1、前置機(jī)3、WEB服務(wù)器2及一個(gè)以上的工作站5組成一個(gè)小型的局域網(wǎng)，前置機(jī)3連接數(shù)據(jù)采集部分7如GPRS/CDMA模塊、無線數(shù)傳電臺(tái)等，通過GPRS/CDMA無線公網(wǎng)完成整個(gè)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集，前置機(jī)3通過局域網(wǎng)將采集的數(shù)據(jù)存放至數(shù)據(jù)服務(wù)器1和WEB服務(wù)器2的大型數(shù)據(jù)庫SQL-server，數(shù)據(jù)服務(wù)器1和WEB服務(wù)器2通過交換機(jī)/集線器4與多個(gè)NT工作站5連接，WEB服務(wù)器2連接INTERNET或油田內(nèi)部的局域網(wǎng)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上數(shù)據(jù)發(fā)布瀏覽，NT工作站5連接報(bào)警音箱8、打印機(jī)9完成語音報(bào)警及報(bào)表打印功能。
如附圖2所示，子站部分是由電能量計(jì)量部分、數(shù)據(jù)采集處理部分、控制部分、無線通信部分、備用電源等組成。
子站中的電能量計(jì)量部分是由電流互感器CT1、CT2、CT3和電子式多功能電能表10組成。
子站中的數(shù)據(jù)采集處理部分是由主單片機(jī)11、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器12、數(shù)據(jù)鎖存器13、485轉(zhuǎn)換電路14、降壓整流濾波穩(wěn)壓電路15、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路16、與非門24組成。
子站中的控制部分是由主單片機(jī)11、二極管22、三極管23、繼電器18、交流接觸器19等組成。
無線通信部分由GPRS/CDMA模塊20或數(shù)傳電臺(tái)模塊21組成。
子站電能量計(jì)量部分的連接關(guān)系是3×220V/380V電源及電流互感器CT1、CT2、CT3分別并聯(lián)電子式多功能電能表10，3×220V/380V電源經(jīng)降壓整流濾波穩(wěn)壓電路15給主單片機(jī)11及其外圍電路提供直流+5V電源，電子式多功能電能表10的數(shù)據(jù)經(jīng)主單片機(jī)11連接485轉(zhuǎn)換電路14連接電子式多功能電能表10完成數(shù)據(jù)的傳遞。子站的箱門狀態(tài)、開關(guān)狀態(tài)、備用狀態(tài)共四狀態(tài)經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換電路16與主單片機(jī)11相連。子站的開關(guān)控制由主單片機(jī)11連接二極管22、三極管23、繼電器18、交流接觸器19完成。子站的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)由主單片機(jī)11連接數(shù)據(jù)鎖存器13、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器12完成。子站的數(shù)據(jù)采集由主單片機(jī)11連接的從單片機(jī)17控制GPRS/CDMA模塊20完成。
本發(fā)明的低壓智能防盜計(jì)量箱，適用于低壓供電線路，子站的終端采集部分不采用電壓互感器，只采用電流互感器。
本發(fā)明的低壓智能防盜計(jì)量箱，其無線通信部分采用移動(dòng)公司的無線公網(wǎng)GPRS/CDMA網(wǎng)絡(luò)或無線數(shù)傳電臺(tái)等無線網(wǎng)絡(luò)，遠(yuǎn)程實(shí)現(xiàn)無線控制及數(shù)據(jù)采集處理。
本發(fā)明的低壓智能防盜計(jì)量箱，可實(shí)現(xiàn)下述功能1)電能計(jì)量如附圖2所示，由電子式多功能電能表10和CT1、CT2、CT3完成變壓器消耗電能的計(jì)量，同時(shí)完成電流、電壓、功率、功率因數(shù)等瞬時(shí)量的測(cè)量。
2)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能如附圖2、3所示，主單片機(jī)11通過485轉(zhuǎn)換電路14與電子式多功能電能表10相連，通過數(shù)據(jù)鎖存器13與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器12相連，按預(yù)定的時(shí)間間隔5、10、15、20、25、30、60等將電能表的有功電量、無功能電量、三相電壓、三相電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)等數(shù)據(jù)存放到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。
3)遠(yuǎn)程預(yù)付費(fèi)功能每個(gè)子站通過前置機(jī)3、無線公網(wǎng)、子站的GPRS/CDMA模塊20、從單片機(jī)17、主單片機(jī)11、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器12可給子站設(shè)置一個(gè)唯一的用戶號(hào)、設(shè)備號(hào)、加密算法等三級(jí)保護(hù)權(quán)限，只有順利通過以上三級(jí)權(quán)限才能將預(yù)購的電量存放到子站的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器13，如出現(xiàn)三次錯(cuò)誤則主單片機(jī)11自動(dòng)封鎖并主動(dòng)報(bào)警至主站，這樣完成預(yù)購電量，主單片機(jī)11通過讀取電子式多功能電能表10計(jì)量的電量與預(yù)購電量的比較完成預(yù)付費(fèi)功能。
4)用電異常監(jiān)測(cè)功能如附圖2、3所示，主單片機(jī)11通過485轉(zhuǎn)換電路14將多功能電能表10的電流、電壓、過壓、失壓、過流、失流等信息正常的狀態(tài)字(如1)存儲(chǔ)到主單片機(jī)11的E2PROM內(nèi)，并不斷(如間隔為30s)地讀取以上狀態(tài)字，當(dāng)狀態(tài)字發(fā)生異常(如0)時(shí)，則主動(dòng)上報(bào)(通過GPRS網(wǎng)絡(luò))到主站系統(tǒng)完成實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)功能。
5)變壓器損耗的計(jì)算通過監(jiān)測(cè)用電異常信息，停電、來電、小于電能表啟動(dòng)電流狀態(tài)、大于電子式多功能電能表10啟動(dòng)電流的狀態(tài)以及電子式多功能電能表10計(jì)量的電能量與國家規(guī)定的變壓器損耗表由主站系統(tǒng)的工作站計(jì)量出變壓器的損耗。
6)終端箱門、開關(guān)狀態(tài)等的監(jiān)測(cè)如附圖3所示，主單片機(jī)11通過與非門24、電阻25等完成箱門狀態(tài)的判斷并存儲(chǔ)到主單片機(jī)11的E2PROM內(nèi)，開關(guān)狀態(tài)等4路遙信狀態(tài)的判斷與箱門狀態(tài)相同，當(dāng)狀態(tài)發(fā)生變化與E2PROM存儲(chǔ)的狀態(tài)不相同時(shí)，子站主動(dòng)上報(bào)(通過GPRS網(wǎng)絡(luò))到主站系統(tǒng)完成實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)功能。
7)分合閘控制開關(guān)功能由主站系統(tǒng)發(fā)出分合閘操作指令，通過無線公網(wǎng)傳遞至子站的GPRS模塊，GPRS模塊通過從單片機(jī)17到主單片機(jī)11，主單片機(jī)11控制三極管23、繼電器18將分合閘信號(hào)送出，由繼電器18、交流接觸器19完成分合閘操作。
權(quán)利要求
1.低壓智能防盜計(jì)量箱，包括主站部分和子站部分，其特征在于主站部分由數(shù)據(jù)服務(wù)器、WEB服務(wù)器、前置機(jī)、交換機(jī)/集線器、一個(gè)以上的NT工作站及無線通信部分和數(shù)據(jù)采集部分組成；子站部分則是由電能量計(jì)量部分、數(shù)據(jù)采集處理部分、控制部分、無線通信部分組成；子站部分中的電能量計(jì)量部分由多功能電能表、電流互感器CT1、CT2、CT3組成；子站部分中的數(shù)據(jù)采集處理部分由降壓整流濾波穩(wěn)壓電路、主單片機(jī)、數(shù)據(jù)鎖存器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、485轉(zhuǎn)換電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、與非門、三極管、二極管、電容、GPRS/CDMA模塊組成；子站部分中的控制部分是由主單片機(jī)、二極管、三極管、繼電器、交流接觸器組成；無線通信部分由GPRS/CDMA模塊或數(shù)傳電臺(tái)模塊和天線組成；其連接關(guān)系如下1)主站部分通過交換機(jī)/集線器將數(shù)據(jù)服務(wù)器、前置機(jī)、WEB服務(wù)器及一個(gè)以上的NT工作站組成一個(gè)小型的局域網(wǎng)，前置機(jī)連接數(shù)據(jù)采集部分完成遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集，WEB服務(wù)器連接INTERNET或汕田內(nèi)部的局域網(wǎng)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上數(shù)據(jù)發(fā)布瀏覽，工作站連接報(bào)警音箱、打印機(jī)完成語音報(bào)警及報(bào)表打印功能；2)子站部分的電能量計(jì)量部分的連接關(guān)系是3×220V/380V電源及電流互感器CT1、CT2、CT3連接多功能電能表，3×220V/380V電源經(jīng)降壓整流濾波穩(wěn)壓電路給主單片機(jī)及其外圍電路提供直流+5V電源，多功能電能表的數(shù)據(jù)經(jīng)主單片機(jī)連接485轉(zhuǎn)換電路連接多功能電能表完成數(shù)據(jù)的傳遞；子站的箱門狀態(tài)、開關(guān)狀態(tài)、備用兩狀態(tài)共四狀態(tài)經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換電路與主單片機(jī)相連，子站的開關(guān)控制由主單片機(jī)連接三極管、二極管、繼電器、交流接觸器完成；子站的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)由主單片機(jī)連接數(shù)據(jù)鎖存器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器完成。子站的數(shù)據(jù)采集由主單片機(jī)連接的從單片機(jī)控制GPRS/CDMA數(shù)傳模塊完成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低壓智能防盜計(jì)量箱，其特征在于，該產(chǎn)品適用于低壓供電線路，子站的終端采集部分不采用電壓互感器，只采用電流互感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低壓智能防盜計(jì)量箱，其特征在于，該產(chǎn)品的無線通信部分采用移動(dòng)公司的無線公網(wǎng)GPRS/CDMA網(wǎng)絡(luò)作為傳輸數(shù)據(jù)的通道或采用無線數(shù)傳電臺(tái)作為傳輸通道。
全文摘要
本發(fā)明提供一種低壓智能防盜計(jì)量箱，包括主站部分和子站部分，主站部分的前置機(jī)連接無線通信部分從而完成數(shù)據(jù)采集與開關(guān)的控制操作，并將采集到的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)服務(wù)器和WEB服務(wù)器，WEB服務(wù)器完成數(shù)據(jù)的INTERNET或局域網(wǎng)上數(shù)據(jù)的發(fā)布，數(shù)據(jù)服務(wù)器與多個(gè)NT工作站連接，由NT工作站完成報(bào)警數(shù)據(jù)、預(yù)付費(fèi)電量及用電量數(shù)據(jù)的分析功能；子站的電能量計(jì)量部分完成電能量的計(jì)量、電流、電壓、功率、功率因數(shù)的測(cè)量，數(shù)據(jù)采集處理部分完成各用電異常狀態(tài)的分析與存儲(chǔ)，控制部分完成開關(guān)的分合閘操作，無線通信部分完成所有數(shù)據(jù)的傳輸功能。該發(fā)明的主要用途是監(jiān)控電力變壓器的運(yùn)行情況和測(cè)量變壓器的用電量。
文檔編號(hào)G01R11/24GK1909326SQ20051004438
公開日2007年2月7日 申請(qǐng)日期2005年8月5日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月5日
發(fā)明者苑鳳軍, 尹傳慶, 巴銀華, 趙善為, 周志曉 申請(qǐng)人:萬達(dá)集團(tuán)股份有限公司