一種通過電力載波控制用電設備的網絡電能表的製作方法

2023-10-09 01:20:04

專利名稱：一種通過電力載波控制用電設備的網絡電能表的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及用電設備領域，特別是一種通過電力載波控制用電設備的網絡電
會邑^。
背景技術：
現有的智能電能表種類繁多，除了對用戶的用電有功功率進行計量的基本功能 外，為了對供用電環境進行監測，還分別實現了無功功率、視在功率、電壓有效值、電流有效 值、功率因數、工頻頻率、反向電能等部分或全部供用電參數的測量。為了得到上述供用電環境參數，供電管理部門通常都是在人工抄錄用戶用電有功 功率的同時，使用「紅外抄表器」、「無線抄表器」、或筆記本電腦等各種便攜裝置定期收集上 述的這些用電環境參數進行分析，以便調整電網參數的設置，從而提高供用電效率。很顯然 這種定期收集用電環境參數的做法基本上沒有任何實時性可言，因此成為了把供電網改造 成智能供電網的最大瓶頸。雖然有些研究試圖採用自行構建獨立的有線、或無線通信網絡來實現上述數量巨 大的每個用電戶的供用電環境參數的實時監測。但是這種重新構建的通信網絡與已經極其 成熟、穩定、寬帶、高速、廉價、並且在用電戶的居住區域中無處不有的網際網路網絡相比，無 論是技術的成熟度、信道帶寬、信道的可靠性和穩定性等技術參數都不可同日而語，而且其 建造成本、和維護成本更是奇高。雖然有些研究試圖採用電力載波技術構建通信網絡，以期實現對上述供用電環境 參數的實時監測。但是由於電網環境極其複雜，受當前技術的限制，電力載波網絡要實現實 時穩定、實時可靠地遠程傳輸數量巨大的每個用電戶的供用電環境參數，還有待於電力載 波技術的新的突破。目前的電力載波技術雖然難以勝任實時穩定、實時可靠、且數量巨大的每個用電 戶的供用電環境參數的遠程實時監測與控制，但是用於一些不是經常發生的、且信息量不 大的短距離通信還是可行的；其更誘人的特點則是利用已經存在的供電線路就能把這些不 是經常發生的、且信息量不大的數據在短距離的用電設備之間進行傳輸而不必布設新的物 理網路。

實用新型內容本實用新型的主要目的在於克服現有技術的上述缺點、並充分挖掘現有技術的潛 力，提出一種利用已經成熟、穩定、高速的網際網路實現遠程通訊，並利用電力載波操控用電 設備的網絡電能表。本實用新型採用如下技術方案一種通過電力載波控制用電設備的網絡電能表，其特徵在於包括微處理器、以及 分別與該微處理器相連的存儲模塊、參數採集模塊、網絡通訊模塊、電力載波接口模塊、顯 示模塊和電源模塊，其中所述參數採集模塊用於採集用戶的用電參數信息，並送至所述微處理器；所述電力載波接口模塊用於連接具有電力載波通訊功能的用電設備或/和用電設 備電源接口 ；所述網絡通訊模塊用於實現與遠端設備的通訊；所述微處理器獲取用戶的用 電參數信息並通過顯示模塊進行顯示，還根據來自遠端設備的控制命令來控制用戶供電電 路的通斷以及所述用電設備的工作狀態或/和用電設備電源接口的通斷；所述存儲模塊用 於存儲用戶的各種用電信息；所述電源模塊用於為各個模塊提供電源。進一步地，所述參數採集模塊包括電能計量單元及與之相連的電流採集單元和電 壓採集單元，用於將獲得的電流信號和電壓信號進行處理從而獲得用戶的用電參數信息， 並將上述信息送至微處理器。進一步地，所述遠端設備包括有供電管理後臺和有權操控遠端，所述供電管理後 臺獲取用戶的用電參數信息以及發送用戶更新參數命令和供電通斷控制命令，所述有權操 控遠端接收來自所述用電設備的工作狀態或/和所述用電設備電源接口的通斷信息，還可 發送命令設置所述用電設備的工作狀態或/和操控所述用電設備電源接口的通斷。進一步地，所述供電管理後臺設有權限設置模塊，該權限設置模塊用於設置具有 權限接收和操控某電能表連接的用電設備的工作狀態或/和用電設備電源接口通斷的有 權操控遠端，並將該有權操控遠端信息送至所述對應電能表微處理器。進一步地，所述微處理器設有權限驗證單元，用於判斷請求連接的所述遠端設備 是否具有權限接收和操控所述用電設備的工作狀態或/和所述用電設備電源接口通斷。進一步地，所述有權操控遠端為移動終端或PC機。進一步地，還包括有用戶供電控制模塊，該用戶供電控制模塊與所述微處理器相 連，用於執行所述微處理器的供電通斷控制命令切斷或接通用戶供電電路，且所述微處理 器將用戶用電電路的狀態存儲至存儲模塊。進一步地，所述網絡通訊模塊包括有線網絡接口單元或/和無線網絡接口單元或 /和網絡集中器接口單元，由所述微處理器控制將用戶的用電參數信息送至所述供電管理 後臺，以及將所述用電設備的工作狀態或/和用電設備電源接口的通斷狀態送至經授權的 有權操控遠端，並接收來自所述供電管理後臺的更新參數信息、供電通斷控制命令以及來 自經授權的有權操控遠端的操控用電設備工作狀態命令或/和操控用電設備電源接口通 斷命令。進一步地，還包括有電能脈衝測試模塊，與所述微處理器相連，用於校驗用戶用電
參數信號誤差。由上述對本實用新型的描述可知，與現有技術相比，本實用新型具有如下有益效 果本實用新型設有網絡通訊模塊、電力載波接口模塊，一方面，供電管理後臺可通過互聯 網連接網絡通訊模塊對用戶電能表當前的工作狀態、特徵參數等供用電環境參數進行遠程 實時監測與控制，實現了實時穩定可靠地對數量巨大的每個用戶的供用電環境參數的大容 量監測與控制；另一方面，有權操控者通過網際網路連接對應的電能表網絡通訊模塊、通過 電力載波接口模塊不但可以了解該用電設備的工作狀態或/和用電設備電源接口當前的 通斷信息，還可以對這些用電設備的狀態或/和用電設備電源接口當前的通斷狀態進行操 控、使該用電設備的用電狀態調整到最佳；供電管理後臺還設置權限設置模塊，用於授權具 有權限接收和操控電能表的有權操控遠端，並將有權操控遠端信息送至被操控電能表微處 理器，微處理器設置對應的權限驗證單元，用於對請求連接到本電能表的遠端設備進行驗證，從而充分保證了用戶的隱私和用電設備的安全；當然，供電管理後臺如果得到用戶的特 別授權，將能成為一個擁有部分權限、或擁有全部權限的該用電戶的有權操控者；因此本實 用新型不但為智能電網的全面實施奠定了堅實的基礎、還充分地利用了網絡電能表內已有 的功能模塊，為智能網絡電能表作為終端用電設施的智能管理中心踏出了堅實的一步，實 施後在智能供電網、和智能用電設施的支持下可降低用電量以及提升使用端能源效率，因 此是實現節能減炭的一種有效途徑之一。

圖1為本實用新型結構原理框圖；圖2為本實用新型與供電管理後臺實現通訊的原理圖之一；圖3為本實用新型與供電管理後臺實現通訊的原理圖之二 ；圖4為有權操控遠端χ與對應的本實用新型Xl實現通訊的原理圖之一；圖5為有權操控遠端χ與對應的本實用新型Xl實現通訊的原理圖之二 ；圖6為多個有權操控遠端分別與各自對應的本實用新型實現通訊的原理圖之一；圖7多個有權操控遠端分別與各自對應的本實用新型實現通訊的原理圖之二 ；圖8為供電管理後臺和對應的有權操控遠端分別與本實用新型實現通訊的原理 圖之一；圖9為供電管理後臺和對應的有權操控遠端分別與本實用新型實現通訊的原理 圖之二；圖10為供電管理後臺和多個有權操控遠端分別與各自對應的本實用新型實現通 訊的原理圖之一；圖11為供電管理後臺和多個有權操控遠端分別與各自對應的本實用新型實現通 訊的原理圖之二。
具體實施方式
以下通過具體實施方式
對本實用新型作進一步的描述。參照圖1，本實用新型的一種通過電力載波控制用電設備的網絡電能表，包括微處 理器10、以及分別與該微處理器10相連的存儲模塊60、參數採集模塊20、網絡通訊模塊 30、電力載波接口模塊80、顯示模塊40、用電戶供電控制模塊50和電源模塊。參數採集模塊20用於獲取用戶的各種用電信息，包括電能計量單元21及與之相 連的電流採集單元22和電壓採集單元23，電能計量單元21根據採樣所得的電流、電壓分量 及其相角，使用二個16位二階Σ-Δ模數轉換器通過乘法運算得到用電戶所用電量的瞬時 有功功率、無功功率、功率因數等用戶的用電參數信息。電力載波接口模塊80用於連接具有電力載波通訊功能的若干智能用電設備al an和若干具有電力載波通訊功能的用電設備電源接口 bl bn，該具有電力載波通訊功能 的用電設備電源接口 bl bn為不具有智能用電管理功能的普通用電設備的供電接口，電 力載波接口模塊可將用電設備的al an的工作狀態和用電設備電源接口 bl bn的通斷 狀態送至微處理器。網絡通訊模塊30用於接入網際網路與遠端設備實現通訊，網絡通訊模塊30包括有線網絡接口單元或無線網絡接口單元或網絡集中器接口單元，遠端設備包括供電管理後臺 和多個有權操控遠端，該供電管理後臺可獲取用戶的用電參數信息以及發送用戶更新參數 命令和供電通斷控制命令。供電管理後臺還設有權限設置模塊，該權限設置模塊用於設置 具有權限接收和操控對應電能表Xl連接的用電設備al an的工作狀態和操控用電設備 電源接口 bl bn通斷的有權操控遠端X，並將該有權操控遠端χ的信息送至微處理器10， 根據用戶的需要，也可將部分權限或全部權限授予供電管理後臺，即供電管理後臺也可作 為有權操作遠端之一。有權操控遠端還可以為移動終端或PC機。微處理器10設有對應的 權限驗證單元11，用於判斷請求連接本電能表Xl的遠端設備是否具有權限接收和操控用 電設備al an的工作狀態和用電設備電源接口 bl bn的通斷。若有權，則有權操控遠 端Χ可接收來自對應電能表Xl所連接的用電設備al an的工作狀態和用電設備電源接 口 bl bn的通斷信息，還可發送命令設置對應用電設備al an的工作狀態和操控用電 設備電源接口 bl bn的通斷。顯示模塊40包括用於指示網絡電能表工作狀態的LED燈陣列41和用於顯示相關 數據的IXD顯示電路42。微處理器10分別與存儲模塊60、電能計量單元21、網絡通訊模塊30、電力載波接 口模塊80、LED燈陣列41、IXD顯示電路42、用電戶供電控制模塊50和電源模塊相連，該微 處理器10將從參數採集模塊20獲得的用電戶的用電參數信息通過顯示模塊40進行顯示 並存儲至存儲模塊60、並每隔一定時間通過網絡通訊模塊30將用電戶的用電參數信息發 送至供電管理後臺，還包括用戶供電控制模塊，該供電控制模塊50與微處理器10相連，用於執行微處 理器10的供電控制命令切斷或接通用戶供電電路，且微處理器10將供電控制命令和執行 結果存儲至存儲模塊60，並通過顯示模塊40顯示當前的用電狀態、同時通過網絡通訊模塊 30匯報給遠端的供電管理後臺。電源模塊為參數採集模塊20、微處理器10、顯示模塊40、網絡通訊模塊30、和電力 載波接口模塊80提供電源。還包括有電能脈衝測試模塊70，與微處理器10相連，用於校驗 用戶用電參數的計量誤差。以網絡通訊模塊30採用有線網絡接口單元，通過網線接入網際網路為例，本實用新 型工作原理如下參照圖1 圖11，使用本實用新型的網絡電能表應用系統包括本實用新型的通 過電力載波控制用電設備的若干網絡電能表xl η、及與該網絡電能表xl η實現通訊的 遠端供電管理後臺和至少一個遠端有權操控者χ、以及網際網路網絡。一方面，供電管理後臺 通過網際網路與本實用新型電能表xl η實現通訊，用於遠程實時接收用電戶的用電參數信 息和發送對用電戶的供電控制信號或更新參數信號(如圖2、圖3、及圖8 圖11所示)；另 一方面，有權操控者χ通過網際網路與通過電力載波控制用電設備的網絡電能表實現通訊， 用於遠程查看電能表xl連接的用電設備al an的工作狀態和用電設備電源接口 bl bn 的通斷，還可遠程操控這些具有電力載波通訊功能的用電設備al an和用電設備電源接 口 bl bn，另外，多個有權操控遠端x、y能夠同時獨立地操控各自對應的電能表xl、yl (如 圖4 圖11所示)。有線網絡接口單元還可設有多個網際網路接口，該網際網路接口單元不僅 為微處理器與供電管理後臺、以及微處理器與有權操控者χ之間的雙向通訊提供信道(如圖2、圖4、圖6、圖8、圖10所示)，同時還可把若干個具有網絡通訊模塊的鄰近的多個本實 用新型電能表構建成一個小型的區域網，然後共同接入網際網路(如圖3、圖5、圖7、圖9、圖 11所示)。下面通過舉例進一步說明用電設備以能遠端被操控的智能空調為例、有權操控 遠端以辦公室PC機為例進行說明用戶X擁有本實用新型電能表Xl的操控權，供電管理部 門將用戶χ的信息送至本實用新型電能表Xl的微處理器內，用戶χ使用辦公室PC機與電 能表xl實現通訊，則該辦公室PC機為有權操控遠端。用戶χ在辦公室通過PC機接入互聯 網請求與本實用新型電能表Xl進行通訊，本實用新型電能表xl的權限驗證模塊對用戶χ 的信息進行比對，若正確則允許與用戶χ進行通訊，因此，用戶χ能實時接收智能空調的工 作狀態和發送智能空調開啟至製冷狀態的控制命令，本實用新型電能表xl的微處理器通 過網絡通訊模塊獲得控制命令並利用電力載波模塊命令智能空調執行，而對於不具有通訊 功能的普通空調，控制命令將送至用電設備電源接口，該用電設備電源接口根據命令要求 接通普通空調的電源，空調自動開啟。另外，用戶χ還可使用其他移動終端如手機、PSP等 與本實用新型電能表xl實現通訊。供電管理部門設置的用戶個人信息為初始信息，該初始 信息可以是帳號和密碼或其他個人信息，在用戶χ與本實用新型電能表xl實現通訊之後， 用戶χ可自行更改用戶信息以保證安全和用電的隱私權。上述僅為本實用新型的一個具體實施方式
，但本實用新型的設計構思並不局限於 此，凡利用此構思對本實用新型進行非實質性的改動，均應屬於侵犯本實用新型保護範圍 的行為。
權利要求1.一種通過電力載波控制用電設備的網絡電能表，其特徵在於包括微處理器、以及 分別與該微處理器相連的存儲模塊、參數採集模塊、網絡通訊模塊、電力載波接口模塊、顯 示模塊和電源模塊，其中所述參數採集模塊用於採集用戶的用電參數信息，並送至所述微 處理器；所述電力載波接口模塊用於連接具有通訊功能的用電設備或/和具有通訊功能的 用電設備電源接口 ；所述網絡通訊模塊用於實現與遠端設備的通訊；所述微處理器獲取用 戶的用電參數信息並通過顯示模塊進行顯示，還根據來自遠端設備的控制命令來控制用戶 供電電路的通斷以及所述用電設備的工作狀態或/和用電設備電源接口的通斷；所述存儲 模塊用於存儲用戶的各種用電信息；所述電源模塊用於為各個模塊提供電源。
2.如權利要求1所述的一種通過電力載波控制用電設備的網絡電能表，其特徵在於 所述參數採集模塊包括電能計量單元及與之相連的電流採集單元和電壓採集單元，用於將 獲得的電流信號和電壓信號進行處理從而獲得用戶的用電參數信息，並將上述信息送至微 處理器。
3.如權利要求1所述的一種通過電力載波控制用電設備的網絡電能表，其特徵在於 所述遠端設備包括有供電管理後臺和有權操控遠端，所述供電管理後臺獲取用戶的用電參 數信息以及發送用戶更新參數命令和供電通斷控制命令，所述有權操控遠端接收來自對應 電能表連接的所述用電設備的工作狀態或/和所述用電設備電源接口的通斷信息，且還可 發送命令設置對應電能表連接的用電設備的工作狀態或/和用電設備電源接口的通斷。
4.如權利要求3所述的一種通過電力載波控制用電設備的網絡電能表，其特徵在於 所述供電管理後臺設有權限設置模塊，該權限設置模塊用於設置具有權限接收和操控某電 能表連接的用電設備的工作狀態或/和用電設備電源接口通斷的有權操控遠端，並將該有 權操控遠端信息送至所述對應電能表微處理器。
5.如權利要求1或3所述的一種通過電力載波控制用電設備的網絡電能表，其特徵在 於所述微處理器設有權限驗證單元，用於判斷請求連接的所述遠端設備是否具有權限接 收和操控所述用電設備的工作狀態或/和所述用電設備電源接口通斷。
6.如權利要求3所述的一種通過電力載波控制用電設備的網絡電能表，其特徵在於 所述有權操控遠端為移動終端或PC機。
7.如權利要求1所述的一種通過電力載波控制用電設備的網絡電能表，其特徵在於 還包括有用戶供電控制模塊，該用戶供電控制模塊與所述微處理器相連，用於執行所述微 處理器的供電通斷控制命令切斷或接通用戶供電電路，且所述微處理器將用戶用電電路的 狀態存儲至存儲模塊。
8.如權利要求1或3或7所述的一種通過電力載波控制用電設備的網絡電能表，其特 徵在於所述網絡通訊模塊包括有線網絡接口單元或/和無線網絡接口單元或/和網絡集 中器接口單元，由所述微處理器控制將用戶的用電參數信息送至所述供電管理後臺，以及 將所述用電設備的工作狀態或/和用電設備接口的通斷狀態送至經授權的有權操控遠端， 並接收來自所述供電管理後臺的更新參數信息、供電通斷控制命令以及來自經授權的有權 操控遠端的操控用電設備工作狀態命令或/和操控用電設備電源接口通斷命令。
9.如權利要求1所述的一種通過電力載波控制用電設備的網絡電能表，其特徵在於 還包括有電能脈衝測試模塊，與所述微處理器相連，用於校驗用戶用電參數信號誤差。
專利摘要一種通過電力載波控制用電設備的網絡電能表，包括微處理器、以及分別與該微處理器相連的存儲模塊、參數採集模塊、網絡通訊模塊、電力載波接口模塊、顯示模塊和電源模塊，其中所述參數採集模塊用於採集用戶的各種用電信息；所述電力載波接口模塊用於連接具有通訊功能的用電設備或/和具有通訊功能的用電設備電源接口；所述網絡通訊模塊用於實現與遠端設備的通訊；所述微處理器用於實現與所述遠端設備的通訊，並可根據獲得的控制命令控制所述用電設備或/和用電設備電源接口的工作狀態。本實用新型通過網際網路實現對每個用戶的用電環境參數進行監測與控制的同時、還能遠程對用電設備和用電設備電源接口進行遠程操控。
文檔編號G08C19/00GK201886041SQ20102066298
公開日2011年6月29日 申請日期2010年12月16日 優先權日2010年12月16日
發明者邱築江 申請人:福建省大宏電子開發有限公司