一種單相預付費電能控制裝置及電能計量系統的製作方法

2023-12-10 08:12:22

專利名稱：一種單相預付費電能控制裝置及電能計量系統的製作方法
技術領域：
本發明屬於電能計量領域，尤其涉及一種單相預付費電能控制裝置及電能 計量系統。
背景技術：
隨著生活水平的不斷提高，居民用電負荷也不斷地增長，由過去的5(20) A到現在的10 (40) A或者10 (60) A、甚至是20 (80) A,用戶用電負荷超 過60A的電流稱為大電流；計量大電流負荷的用戶用電量通常採取兩種方式 一種方式是安裝2隻10 (40) A的單相預付費電能表，採用這種方式需要先測
算用電負荷，然後平均分配到兩隻電能表上；同時要使用兩張預付費卡買電， 且單迴路計量、單迴路拉閘，使用不方便；另一種方式是引入三相電，使用3X30
(100) A的預付費電能表，採用這種方式導致成本高。

發明內容
本發明實施例的目的在於提供一種成本低、可靠性高、安全性好、可防竊 電的單相預付費電能控制裝置。
本發明實施例是這樣實現的， 一種單相預付費電能控制裝置，包括
預付費控制器，計量並實時監控用戶用電電量，當用戶用電電量超過設定 值時，輸出報警拉閘信號；
外置於所述預付費控制器的雙迴路^茲保持繼電器，與所述預付費控制器連 接，接收所述報警拉閘信號，並同時斷開火線與零線迴路。
本發明實施例的目的還在於提供一種單相預付費電能計量系統，所述單相 預付費電能計量系統包括結算電量電能表以及與所述結算電量電能表連接的電能控制裝置，所述電能控制裝置進一步包括
預付費控制器，計量並實時監控用戶用電電量，當用戶用電電量超過設定
值時，輸出報警拉閘信號；
外置於所述預付費控制器的雙迴路》茲保持繼電器，與所述預付費控制器連 接，接收所述報警拉閘信號，並同時斷開火線與零線迴路。
本發明實施例提供的單相預付費電能控制裝置採用外置的雙迴路磁保持繼 電器，使得在預購電量用盡時，可以同時斷開零線和火線迴路，可靠性高、安 全性好、成本低、具有防竊電功能。


圖1是本發明實施例提供的單相預付費電能計量系統的結構圖； 圖2是本發明實施例提供的單相預付費電能計量系統中預付費控制器的結 構圖。
具體實施例方式
為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實 施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅 僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。
本發明實施例4是供的單相預付費電能計量系統採用外置的雙回贈"磁保持繼 電器> 使得在預購電量用盡時，可以同時斷開零線和火線迴路，可靠性高、安 全性好。
圖1示出了本發明實施例提供的單相預付費電能計量系統的結構，為了便 於說明，僅示出了與本發明實施例相關的部分，詳述如下。
單相預付費電能計量系統包括結算電量電能表l以及與結算電量電能表 1連接的單相預付費電能控制裝置，其中，單相預付費電能控制裝置進一步包 括:預付費控制器2，計量並實時監控用戶用電電量，當用戶用電電量超過設定.值時，輸出報警拉閘信號；外置於預付費控制器2的雙迴路磁保持繼電器4, 與預付費控制器2連接，接收報警拉閘信號，並同時斷開火線與零線迴路。
其中，結算電量電能表l為具有電能計量功能的電能表，可以由客戶自由 配置，可以配置單相電子表、單相機械錶，也可以為任何公司、任何型號的電 能表，主要用於計算用戶用電電量。
作為本發明的一個實施例，單相預付費電能控制裝置還包括報警拉閘驅 動電路3，連接至預付費控制器2與雙迴路磁保持繼電器4之間，用於驅動4 雙迴路f茲保持繼電器4拉閘。
作為本發明的另一個實施例，單相預付費電能控制裝置還包括空氣開關 5,連接至預付費控制器2與雙迴路磁保持繼電器4之間，當用戶需要變動接線 時空氣開關5斷開用電回5l"。
本發明實施例提供的單相預付費電能計量系統可以同時計量零線和火線上 記錄的用戶電量，並採用雙迴路磁保持繼電器可以同時斷開零線和火線迴路， 具有防竊電功能。
在本發明實施例中，預付費控制器2的結構如圖2所示，為了便於說明， 僅示出了與本發明實施例相關的部分，詳述如下。
預付費控制器2包括第一採樣電路203，對零線上電壓電流進行採樣， 輸出第一採樣信號；第一計量電路204,根據第一採樣信號計算零線上記錄的 第一用電電量；第二採樣電路205,對火線上電壓電流進行採樣，輸出第二採 樣信號；第二計量電路206，根據第二採樣信號計算火線上記錄的第二用電電 量；微控制器200,將第一用電電量與第二用電電量之間較大者作為用戶用電 電量，當用戶用電電量超過設定值時，輸出報警拉閘控制信號；預付費接口電 路208，用於實現預付費卡與微控制器200的物理連接，當用戶用電時，微控 制器200實時扣減預付費卡中剩餘的電費；報警拉閘電路209，與微控制器200 連接，根據報警拉閘控制信號輸出報警拉閘信號。
在本發明實施例中，預付費接口電路208為IC卡接口，用於實現預付費卡與微控制器200的物理連接，用戶買電時，電費存在IC卡上，當用戶用電時， 微控制器200實時扣減剩餘電費。作為本發明的一個實施例，IC卡包括IC存 儲卡，IC智慧卡以及IC射頻卡。
作為本發明的一個實施例，預付費控制器2還包括電源202,給糹效控制器 200、第一採樣電路203、第一計量電路204、第二採樣電路205、第二計量電 路206分別提供工作電壓。
在本發明實施例中，預付費控制器2還包括分別與微控制器200連接的時 鍾電路207、顯示才莫塊212以及存儲電路211;其中，時鐘電路207用於實時時 鐘的設置、讀取和校準，給整個舉統提供時間基準；作為本發明的一個實施例， 採用溫度補償時鐘電路，因為實時時鐘電路所用的晶體振蕩器溫差變化大，嚴 重時年時鐘誤差在幾個小時以上，採用溫度補償時鐘電路後，年時差在幾分鐘， 提高復費率電量的準確度。顯示模塊212進一步包括電子顯示單元(LED和 LCD)和機械顯示單元；用於顯示相關信息和指示相關狀態，顯示累計用電電 量，顯示相關電錶及參數信息，顯示當前時段費率指示，脈衝指示、斷電報警 指示和通訊指示。存儲電路211用於存儲用戶用電電量以及電費等， 一般採用 非易性存儲器。
作為本發明的一個實施例，預付費控制器2還包括分別與孩i控制器200連 接的串口通訊電3各213和紅外通訊電^各210;其中，串口通訊電路213為預留 的通訊擴展接口 ，接無線通訊才莫塊，即可以4妄GPRS通訊才莫塊；也可以為CDMA 通訊模塊或GSM通訊模塊。當電力政策變動時，微控制器200中的程序可以 通過通訊單元遠程升級，保證供電、用電雙方的利益；同時，通過通訊單元可 以實時上報用戶的用電信息給控制中心，以便電力公司隨時掌握用戶的用電情 況，還可以通過控制中心將預警、拉閘信息主動送達到用戶。紅外通訊電路210, 其一端與微控制器20連接，另一端連接帶紅外接口的通訊設備，通過設置相關 參數，讀取數據和停電抄表。
作為本發明的一個實施例，預付費控制器2還包括與微控制器200連接的脈衝輸入電路201，預付費控制器2可接入3路脈沖信號，方便擴展為水、電、 氣的抄表終端。
在本發明實施例中，用戶買電後，電費或電量存入預付費卡中，當預付費 卡中通過預付費接口電路208與微控制器200接通時，微控制器200控制雙回 路磁倮持繼電器4合閘，用戶可以正常用電。當用戶用電時，微控制器200根 據計算的電量實時扣減電量或電費，可以有兩種方法扣減電量 一是直接按結 算電量電能表1計算的電量扣減電費或電量，二是直接按預付費控制器2計算 的電量扣減電費或電量，到整月時，比較結算電量電能表1的月凍結電量和預 付費控制器2的月凍結電量，多退少補。每走l度電量時，預付費控制器2的 剩餘電費或電量計算l次，直到報警、拉閘，進行相應的處理。可以限定用戶 的負荷容量，超限時，報警，超過限定的次數，拉閘。預付費控制器2實時比 較火線、零線的功率，取其較大者參與剩餘電量或電費的計算。
本發明實施例提供的單相預付費電能計量系統採用了具有參考電量測算功 能的預付費控制器可以對結算電量電能表的誤差進行實時監控，當誤差超過設 定值時，將超差報警信息上報給控制中心，避免了因超差引起的電費糾紛。
現結合圖1、圖2詳述本發明實施例提供的單相預付費電能計量系統的工 作原理結算電量電能表1用於計算用戶實際用電的結算電量，預付費控制器 2可以計算用戶實際用電的參考電量，並根據參考電量對結算電量電能表1的 誤差進行實時監控，當結算電量電能表1的誤差超過設定值時，通過串口通訊 電路213接入的GPRS通訊模塊將超差報警信息上報給控制中心，這樣電力公 司就可以實時掌握用戶用電情況，及時追繳電費，避免了電費糾紛。
在本發明實施例中，結算電量電能表l與預付費控制器2中都有實時時鐘， 可以凍結電量，在凍結周期內，微控制器200根據凍結電量進行誤差判斷，具 體的判斷過程如下，為了便於說明，令在凍結周期內結算電量電能表1的凍結 電量為a(即為結算電量)，預付費控制器2的凍結電量為b(即為參考電量)， 結算電量電能表l的電量誤差為Xa,預付費控制器2的電量誤差為Xb;則先計算Xa-(a-b) x ioo/a;Xb= (a-b) x 100/b;然後判斷Xa、 Xb是否超過電能 表精度的150%,具體判斷結果分三種情況
(1 )當Xa超過結算電量電能表1的精度的150%, Xb不超過預付費控制 器2的精度的150%時，則結算電量電能表1超差，預付費控制器2不超差， 則以預付費控制器2的凍結電量b為結算依據；
(2) 當Xa不超過結算電量電能表1的精度的150%， Xb超過預付費控制 器2的精度150%時，則結算電量電能表1不超差，預付費控制器2超差，則 以結算電量電能表l的凍結電量a為結算依據；
(3) 當Xa超過結算電量電能表l的精度的150%, Xb超過預付費控制器 2的精度的150%時，則對結算電量電能表l進行重新檢定，並按照檢定誤差退 補電量。
本發明實施例提供的單相預付費電能控制裝置採用外置的雙迴路磁保持繼 電器，使得在預購電量用盡時，可以同時斷開零線和火線迴路，可靠性高、安 全性好、成本低、具有防竊電功能；同時本發明實施例提供的單相預付費電能 計量系統釆用了具有參考電量測算功能的預付費控制器可以對結算電量電能表 的誤差進行實時監控，當誤差超過設定值時，將超差報警信息上報給控制中心， 避免了因超差引起的電費糾紛。
以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發 明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明 的保護範圍之內。
權利要求
1、一種單相預付費電能控制裝置，其特徵在於，所述單相預付費電能控制裝置包括預付費控制器，計量並實時監控用戶用電電量，當用戶用電電量超過設定值時，輸出報警拉閘信號；外置於所述預付費控制器的雙迴路磁保持繼電器，與所述預付費控制器連接，接收所述報警拉閘信號，並同時斷開火線與零線迴路。
2、 如權利要求1所述的單相預付費電能控制裝置，其特徵在於，所述單相 預付費電能控制裝置還包括報警拉閘驅動電路，連接至所述預付費控制器與所述雙迴路》茲保持繼電器 之間，用於驅動所述雙迴路^茲保持繼電器拉閘。
3、 如權利要求1所述的單相預付費電能控制裝置，其特徵在於，所述單相 預付費電能控制裝置還包括空氣開關，連接至所述預付費控制器與所述雙迴路i茲保持繼電器之間，當 用戶需要變動接線時所述空氣開關斷開用電迴路。
4、 如權利要求1所述的單相預付費電能控制裝置，其特徵在於，所述預付 費控制器包括第一採樣電路，對零線上電壓電流進行採樣，輸出第一採樣信號； 第一計量電路，根據所述第一採樣信號計算零線上記錄的第一用電電量； 第二採樣電路，對火線上電壓電流進行採樣，輸出第二採樣信號； 第二計量電^^,才艮據所述第二採樣信號計算火線上記錄的第二用電電量； 微控制器，將所述第一用電電量與所述第二用電電量之間較大者作為用戶用電電量，當所述用戶用電電量超過設定值時，輸出報警拉閘控制信號； 預付費接口電路，用於實現預付費卡與所述微控制器的物理連接，當用戶用電時，所述微控制器實時扣減所述預付費卡中剩餘的電費；報警拉閘電路，與所述微控制器連接，根據所述報警拉閘控制信號輸出報警拉閘信號。
5、 如權利要求4所述的單相預付費電能控制裝置，其特徵在於，所述預付費控制器還包括分別與所述微控制器連接的時鐘電路、顯示模塊以及存儲電路。
6、 如權利要求4所述的單相預付費電能控制裝置，其特徵在於，所述預付 費控制器還包括分別與所述微控制器連接的串口通訊電路和紅外通訊電路。
7、 如權利要求4所述的單相預付費電能控制裝置，其特徵在於，所述預付 費控制器還包括與所述微控制器連接的脈衝輸入電路。
8、 一種單相預付費電能計量系統，其特徵在於，所述單相預付費電能計量 系統包括結算電量電能表以及與所述結算電量電能表連接的單相預付費電能 控制裝置，所述單相預付費電能控制裝置進一步包括預付費控制器，計量並實時監控用戶用電電量，當用戶用電電量超過設定 值時，輸出報警拉閘信號；外置於所述預付費控制器的雙迴路一磁保持繼電器，與所述預付費控制器連 接，接收所述報警拉閘信號，並同時斷開火線與零線迴路。
9、 如權利要求8所述的單相預付費電能計量系統，其特徵在於，所述單相預付費電能控制裝置還包括報警拉閘驅動電路，連接至所述預付費控制器與所述雙迴路石茲保持繼電器之間，用於驅動所述雙迴路》茲保持繼電器拉閘。
10、 如權利要求8所述的單相預付費電能計量系統，其特徵在於，所述預 付費控制器包括第一採樣電路，對零線上電壓電流進行採樣，輸出第一採樣信號； 第一計量電路，根據所述第一採樣信號計算零線上記錄的第一用電電量； 第二採樣電路，對火線上電壓電流進行採樣，輸出第二採樣信號；第二計量電路，根據所述第二採樣信號計算火線上記錄的第二用電電量；微控制器，將所述第一用電電量與所述第二用電電量之間較大者作為用戶用電電量，當所述用戶用電電量超過設定值時，輸出報警拉閘控制信號； 預付費接口電路，用於實現預付費卡與所述微控制器的物理連接，當用戶用電時，所述微控制器實時扣減所述預付費卡中剩餘的電費；報警拉閘電路，與所述微控制器連接，根據所述報警拉閘控制信號輸出報警拉閘信號。
全文摘要
本發明適用於電能計量領域，提供了一種單相預付費電能控制裝置及電能計量系統，所述單相預付費電能控制裝置包括預付費控制器，計量並實時監控用戶用電電量，當用戶用電電量超過設定值時，輸出報警拉閘信號；外置於所述預付費控制器的雙迴路磁保持繼電器，與所述預付費控制器連接，接收所述報警拉閘信號，並同時斷開火線與零線迴路。本發明提供的單相預付費電能控制裝置採用外置的雙迴路磁保持繼電器，使得在預購電量用盡時，可以同時斷開零線和火線迴路，可靠性高、安全性好、成本低、具有防竊電功能。
文檔編號G07F15/00GK101414399SQ20081021784
公開日2009年4月22日 申請日期2008年11月25日 優先權日2008年11月25日
發明者張宏輝, 張廣國 申請人:航天科工深圳(集團)有限公司