網絡可控斷路電錶抄表器及用電單元網絡終端的製作方法
2023-05-17 04:37:56
專利名稱：網絡可控斷路電錶抄表器及用電單元網絡終端的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於網絡技術，涉及一種網絡可控斷路電錶抄表器，或稱「CEBus網絡智能型可控斷路電錶抄表器」，以及利用這種抄表器、脈衝電錶及儀表箱構成的用電單元網絡終端，該網絡終端具體化為一種「用電單元網絡終端配電電錶箱」。
背景技術：
CEBus網絡，簡稱為儀表通訊總線Meter-Bus。美國Electronic IndustriesAssociation正式發布了針對家庭的電器聯網標準CEBus(消費電子總線、家庭總線)，編號EIA-600；後又經過若干次修改，並一直受到EIA的下屬組織Consumer Electronics Manufactures Association的大力推廣。CEBus已獲American National Standards Institute承認。隨著互連網技術逐步面向家庭電器控制應用的開發，各國都在根據本國的實際國情探討、研究開發符合互連網接入的家庭電器網絡化產品。隨著我國科學技術和城市建設突飛猛進的發展，現代信息產業將成為我國各大中城市加速發展「數字城市」形成我國信息產業的主要市場。在發展「數字城市」中，住宅小區(社區)的網絡化建設及「電力系統配電網自動化網絡平臺」是我國城市信息化工程中非常重要的工程之一。
如何將傳統技術以現代微電子技術、計算機技術、網絡技術及軟體技術相結合，形成優良、可靠、耐用、低功耗、安全的「網絡可控斷路電錶抄表器」是CEBus網絡化三表自動抄收系統穩定、可靠運行的關鍵產品。
00135437.X號中國發明專利申請公開了一種CEBus型抄表網橋與水、電、氣表的自動抄表系統，其工作步驟是將水、電、煤氣等表具的機械計數轉換成磁脈衝，再轉換成電信號，智能化模塊將電信號轉換成數位訊號存儲，並加入地址碼，通過CEBus網橋傳到網絡中。該方案中網絡與系統部分的已經可以直接投入實際使用。該專利申請中CEBus網絡智能型電錶，其結構有電能表的驅動圓盤內部設置一小磁碟，小磁碟形成局部磁場(180°)，並安裝在驅動圓盤主軸上，根據不同型號的電能表，小磁碟可以安裝在驅動圓盤(主軸垂直)上面或下面。在電能表內的基架上安裝有智能模塊，在智能模塊內有一磁傳感器及含有微處理器的計數檢測裝置，在電能表內的基架上安裝有全封閉智能模塊，而全封閉智能模塊與CEBus網絡饋線連接。
以上技術方案在投入實際使用時，需要採用能夠進行非電量轉換的智能一體化電錶，也就是需要對我國現有標準的電錶表具進行改裝設計，會遇到我國電錶表具生產標準以及改造成本等因素的阻礙。同時，以上技術方案還不能完全滿足電能用戶防雷、防竊電、漏電保護、網絡可控斷路的需要，所以需要進一步細化的技術方案作補充，以及加強該技術方案的功能，例如增加網絡反向控制功能，在必要時切斷電源；再如增加防竊電等功能，使其使用價值加大，以利於推廣。
發明內容
為解決「電力系統配電網自動化網絡平臺」重大基礎應用網絡化終端產品之一，本實用新型提供一種有漏電保護功能的網絡可控斷路電錶抄表器及其防雷、防竊電用戶終端配電電錶箱。該系統產品的標準執行符合GB6829-95和IEC898-87、IEC755等標準。本實用新型是對上述技術路線的進一步擴展與細化，作為智能化模塊的替代機構，本網絡可控斷路電錶抄表器能夠接收現有的脈衝感應式機械電錶與全電子式電錶的輸出，並有CEBus網絡通信接口。在一根CEBus網絡通信總線上(雙絞線)可統一接入CEBus網絡可控斷路電錶抄表器、CEBus網絡智能型煤氣表或CEBus網絡智能型水錶，並通過抄表網橋、上位管理計算機完成其數據抄收管理功能，以滿足目前使用的大多數表具進入網絡的需要，並將網絡遙控斷路等功能一併加入到該抄表器中去，通過該抄表器、脈衝電錶、儀表箱構成的用電單元網絡終端產品。用電單元網絡終端其優化方案還可以將防止觸電、漏電、竊電，過載保護、防止雷擊，該抄表器還可增加紅外通信窗口，以增加使用手掌機進行手控操作的功能。
本實用新型涉及一種「網絡可控斷路電錶抄表器」結構為漏電保護脫扣開關試驗按鈕A、上電/斷電脫扣開關把手B、紅外通信窗C、220VAC輸入端1-3、220VAC輸出端2-4、防竊電儀表箱傳感器JK接入端5-6、電錶脈衝信號輸入端7-9、儀表通訊總線Meter-Bus埠8-10。參看附圖1。
本申請完成上述發明任務的方案是提供一種網絡可控斷路電錶抄表器，其結構為設有CPU微處理器，該處理器通過數據機與網絡連接，還設有計數脈衝感應式機械電錶或全電子式電錶的接口，接口通過計數脈衝整形電路與CPU連接，CPU上還連接有數據存儲器，在智能電路中設有CEBus通信電路、外設有CEBus通信接口，在電源電路上設置有電流互感傳感器、離子開關和切斷電源電路的脫扣開關，CPU經光隔離器件、可控矽(SCR)、電磁線圈與脫扣開關連接。即脫扣開關可由CPU經光隔離器件、可控矽(SCR)、電磁線圈進行控制。微處理器主要完成電錶電量計數電脈衝特性的判斷、採集、控制以及與CEBus網絡的雙向通信。電路中的傳感器的作用是當用電單元網絡終端的配電電錶箱的門(開、閉狀態)改變狀態時，均可引起傳感器的信號變化，為CPU的控制提供依據。脫扣開關可根據CPU的指令切斷供電電源，CPU只有撤除斷電指令，脫扣開關才能恢復供電狀態。方案中所說的「通過數據機與網絡連接」，使用的IC4數據機是CEBus網絡通信晶片。CEBus網絡也可簡稱Meter-Bus通信網絡。
本實用新型通過CEBus網絡(DCPL，直流供電載波通信形式)實現了預收費自動電錶的抄表，並通過抄表網橋與管理部門計算機進行雙向通信，尤其是對網絡可控斷路電錶抄表器的工作進行控制以及監管用電單元網絡終端的配電電錶箱。
本實用新型涉及的用電單元網絡終端是指；在配電電錶箱內安裝有脈衝感應式機械電錶或全電子式電錶、網絡可控斷路電錶抄表器，配電電錶箱內含儀表箱門防開啟傳感器(電錶、抄表器與傳感器均作電連接)組合而成。統稱用電單元網絡終端。(有網絡化單用戶終端、網絡化雙用戶終端以及網絡化多用戶終端)來解決配電儀表箱遠程網絡監管問題，防止竊電網絡管理。參看附圖4。
本實用新型具有以下優化方案主動防感應雷擊的優化方案在「網絡型可控斷路電錶抄表器」220VAC進線接入端，可加裝「主動防感應雷過電壓保護器」模塊。例如在中國01262801.8號專利申請所公開的防感應雷電路中每相線接入端都有一個「主動防感應雷過電壓保護器」模塊。附圖2所示。
增加遠紅外控制功能的優化方案在智能電路中設計有紅外通信電路，並與網絡可控斷路電錶抄表器外設的紅外通信窗口連接，即可增加遠紅外通信控制功能紅外通信電路通過網絡可控斷路電錶抄表器的紅外通信窗口與手持機進行紅外光通信。
在「網絡型可控斷路電錶抄表器」上同時設有漏電保護電路，該電路與電磁脫扣斷路器連接，使網絡型可控斷路電錶抄表器同時具有漏電保護功能。
以本實用新型的網絡可控斷路電錶抄表器為主體構成的用電單元網絡終端，是在配電儀表箱內設有多路CEBus網絡接線端子，包括供CEBus網絡可控斷路電錶抄表器、CEBus網絡智能可控型煤氣表、CEBus網絡智能可控型水錶分別接入的接線端子。通過抄表網橋在一條CEBus網絡總線(簡稱儀表通信總線Meter-Bus)接入用電單元網絡終端可進行三表抄收管理。參看附圖6網絡連接圖示。
以上方案還可分別設置成兩相電或三相電的抄表器與用電單元網絡終端，可分別滿足兩相電錶以及三相電錶的自動抄收管理。即所說的抄表器可以是兩相電的網絡可控斷路電錶抄表器或三相電的網絡可控斷路電錶抄表器。所說的用電單元網絡終端也可以是兩相電的用電單元網絡終端或三相電的用電單元網絡終端。
本實用新型提供的「網絡可控斷路電錶抄表器」以及優化方案形成的「用電單元網絡終端」，是一種符合我國國情，並為我國水、電、氣自動抄收系統硬體平臺建立DCPL網絡通訊結構的用電單元網絡終端。其中DCPL網絡結構既是直流電力線載波通訊網絡，又作為電壓值在24VDC以下的供電網絡。該「網絡可控斷路電錶抄表器」與電錶分離設計，將電子計數及智能模塊電路裝置直接設計在符合國家安裝標準的「漏電保護斷路器」盒內。並創新一種網絡化遠程用戶終端配電監管裝置，簡稱「用電單元網絡終端」。該裝置具有電錶自動抄收、防感應雷過電壓、防竊電及漏電保護可控斷路功能。
本實用新型主要特徵是1、電錶與「網絡可控斷路電錶抄表器」分離設計，可靠性高、功能多、組合方便、充分利用現有電錶、表具改造容易、成本低。
2、現有的計數脈衝感應式機械電錶或全電子式電錶都可以接入「網絡可控斷路電錶抄表器」。
3、用電單元網絡終端；有防過電壓、防竊電、漏電保護、過載保護、自動抄表及網絡遠程可控斷路功能。
4、「網絡可控斷路電錶抄表器」有紅外通信電路及紅外通信窗口，可用標準化的手掌計算機進行信息雙向通信。
5、用電單元網絡終端的組成是由脈衝感應式機械電錶(或全電子式電錶)、網絡可控斷路電錶抄表器、帶有傳感器JK監管儀表箱門開啟的配電儀表箱組合而成。形成標準化的「用電單元網絡終端」產品。
6、在「用電單元網絡終端」箱體內有多個CEBus網絡通信接口接線端子，可分別接入CEBus網絡可控斷路電錶抄表器、CEBus網絡智能型煤氣表、CEBus網絡智能型水錶，形成三表抄收管理功能。該用戶終端配電電錶箱組網形式參看附圖2、附圖6。
本申請提供的「網絡可控斷路電錶抄表器」能適應我國現有普遍使用的各種規格標準的兩相、三相感應式機械脈衝電錶及電子電錶，推廣使用成本低。本設計可以通過CEBus網絡實現預收費電錶自動抄表、用戶斷路器控制、終端儀表箱系統故障查驗等。該「用電單元網絡終端」儀表箱內有多個CEBus網絡接入埠，所以還可接入CEBus網絡化煤氣表、CEBus網絡化水錶，使用十分方便。
圖1為本申請實施例中「網絡可控斷路電錶抄表器」結構示意圖；圖2為三相防雷、漏電保護「網絡可控斷路電錶抄表器」結構示意圖；圖3為實施例中「網絡可控斷路電錶抄表器」與脈衝電錶接線圖；圖4為實施例中「網絡可控斷路電錶抄表器」與用電單元網絡終端安裝示意圖；圖5為實施例中「網絡可控斷路電錶抄表器」的電路原理圖；圖6為配網自動化中CEBus網絡化電錶自動抄收系統裝置的網絡連接圖；圖7為防雷離子開關LZ的電原理圖。
具體實施方式
實施例1，參照圖1、圖2「網絡可控斷路電錶抄表器」產品結構分別設有電源連接端子1、3；漏電保護器試驗按鈕A、超載/斷電脫扣開關把手B、紅外通信窗口C、電度表連接端子7、9；防竊電儀表箱連接端子5、6，以及Meter-Bus通信電路連接端子8、10。參照圖1、圖5網絡可控斷路電錶抄表器，設有CPU微處理器IC1，該處理器通過數據機IC4與網絡連接，還設有計數脈衝感應式機械電錶或全電子式電錶的接口7、9，接口通過計數脈衝整形電路與CPU連接，CPU上還連接有數據存儲器IC3，在電源電路上設置有電流互感傳感器L、離子開關LZ和切斷電源電路的脫扣開關，CPU經光隔離器件、可控矽、電磁線圈與脫扣開關連接。其電路及抄表系統包括IC1 CUP電路，IC2計數脈衝整形電路，IC3存儲器，IC4 Meter-Bus通信電路，IC5漏電保護晶片，IC6穩壓電路，電流互感器L，防雷離子開關LZ、紅外通信電路、脫扣開關、脈衝電度表、抄表網橋、用戶終端儀表箱等所組成。圖3、圖4表示各功能儀表、部件或電路的連接。參照圖5在電路中主要器件採用微功耗晶片，其中IC1為CPU晶片是該電路的核心微處理器、IC4為低功耗CEBus網絡通訊調製解調專業晶片、IC2計數脈衝整形電路、IC3為數據存儲晶片、IC5漏電保護晶片、IC6穩壓電路、TD-HL為感應式機械電錶傳感器、電流互感器L，防雷離子開關LZ、紅外通信電路、脫扣開關等。所述的CPU晶片是MSP430系列(或P87LPC76X系列)微處理器。該核心微處理器，主要完成電錶電量計數電脈衝特性的判斷採集、JK傳感器為用戶終端配電電錶箱狀態判斷、斷路器脫扣開關控制及數據處理與存儲、雙向數據通信管理及看門狗控制。CPU晶片串行通訊口通過模擬開關與IC4 CEBus網絡通訊調製解調專業晶片的RXD、TXD、紅外通信電路相連。所述的IC4是CEBus網絡通訊調製解調專業晶片，CPU晶片的通過選用串行通訊與CEBus網絡通訊調製解調專業晶片的RXD、TXD進行數據讀寫操作，P0.4、P0.5為R/T控制，CD為模擬調製信號檢測端，並通過無極性的MBU(12)、MBU(13)將符合ITU-TV2.3標準的模擬調製信號耦合到CEBus網絡線上，CEBus網絡線功能是一方面作為網絡通訊，另一方面作為電力提供線路。所述的CEBus網絡通訊是指抄表網橋通過CEBus網絡線，向「網絡可控斷路電錶抄表器」進行載波通訊的網絡線，同時也是CEBus網絡智能可控型煤氣表、水錶進行載波通訊的網絡線。圖6為配網自動化中CEBus網絡化電錶自動抄收系統裝置的網絡連接關係。
本實施例中，用戶若需要加裝(也可不安裝)主動防感應雷過電壓保護器時，可以按中國01262801.8號專利申請的方案，或圖7所示電路原理設置。
權利要求1.一種網絡可控斷路電錶抄表器，其結構為設有CPU微處理器IC1，該處理器通過數據機IC4與網絡連接，還設有計數脈衝感應式機械電錶或全電子式電錶的接口(7)、(9)，接口通過計數脈衝整形電路與CPU連接，CPU上還連接有數據存儲器IC3，在智能電路中設有CEBus通信電路、外設有CEBus通信接口(8)、(10)，在電源電路上設置有電流互感傳感器L、離子開關LZ和切斷電源電路的脫扣開關，CPU經光隔離器件、可控矽、電磁線圈與脫扣開關連接。
2.按照權利要求1所述的網絡可控斷路電錶抄表器，其特徵是在抄表器220VAC進線接入端(1)、(3)，裝有主動防感應雷過電壓保護器模塊。
3.按照權利要求1或2所述的網絡可控斷路電錶抄表器，其特徵是同時設有漏電保護電路，該電路與電磁脫扣斷路器連接。
4.按照權利要求1或2所述的網絡可控斷路電錶抄表器，其特徵是在智能電路中設計有紅外通信電路，並與抄表器外設的紅外通信窗口C連接。
5.按照權利要求3所述的網絡可控斷路電錶抄表器，其特徵是在智能電路中設計有紅外通信電路，並與抄表器外設的紅外通信窗口C連接。
6.按照權利要求4所述的網絡可控斷路電錶抄表器，其特徵是所說的抄表器是兩相電的網絡可控斷路電錶抄表器，或是三相電的網絡可控斷路電錶抄表器。
7.按照權利要求5所述的網絡可控斷路電錶抄表器，其特徵是所說的抄表器是兩相電的網絡可控斷路電錶抄表器，或是三相電的網絡可控斷路電錶抄表器。
8.一種用電單元網絡終端，其特徵是由在配電電錶箱內安裝有脈衝感應式機械電錶或全電子式電錶、網絡可控斷路電錶抄表器，同時，配電電錶箱內設有儀表箱門防開啟傳感器，電錶、抄表器與傳感器均作電連接。
9.按照權利要求8所述的用電單元網絡終端，其特徵是配電儀表箱內設有多路CEBus網絡接線端子，包括供CEBus網絡可控斷路電錶抄表器、CEBus網絡智能可控型煤氣表、CEBus網絡智能可控型水錶分別接入的接線端子。CEBus網絡智能可控型煤氣表、CEBus網絡智能可控型水錶分別接入的接線端子。
10.按照權利要求8或9所述的用電單元網絡終端，其特徵是所說的用電單元網絡終端是兩相電的用電單元網絡終端或是三相電的用電單元網絡終端。
專利摘要網絡可控斷路電錶抄表器設有CPU微處理器，該處理器通過數據機與網絡連接，還設有計數脈衝感應式機械電錶或全電子式電錶的接口，接口通過計數脈衝整形電路與CPU連接，CPU上還連接有數據存儲器，在電源電路上設置有電流互感傳感器、離子開關和切斷電源電路的脫扣開關，CPU經光隔離器件、可控矽、電磁線圈與脫扣開關連接。本實用新型能適應現在普遍使用的各種規格標準的電錶，推廣成本低。本設計可通過CEBus網絡實現預收費電錶自動抄表、用戶斷路器控制、終端儀表箱系統故障查驗等。該「用電單元網絡終端」儀表箱內有多個CEBus網絡接入埠，所以還可接入CEBus網絡化煤氣表、CEBus網絡化水錶，使用十分方便。
文檔編號H04L12/28GK2646799SQ0321916
公開日2004年10月6日 申請日期2003年1月6日 優先權日2003年1月6日
發明者郭建國, 顧金良 申請人:郭建國, 顧金良