[发明专利]单相费控智能电能表

说明书

技术领域

本发明属于电工仪器仪表行业电能计量领域，特别涉及一种单相费控智能电能表。

背景技术

电能表作为电能用户用电量的专用计量器具，经历了从感应式电能表到全电子式电能表的发展，其中全电子式电能表在功能上又经历了普通电子式电能表、复费率电能表、预付费电能表、多功能电能表等发展阶段。

目前现有电能表利用主站远距离抄表，大大提高抄表精确性，有效避免人工抄表的误差，并可远程查询电表实时数据，帮助供电公司和电力用户第一时间获取异常情况，方便及时抢修，减少停电时间。

但是由于现有的智能电表软件设计，硬件设计，元器件选型等方面存在一定缺陷，同时设计时对现场情况和恶劣环境考虑不足，在现场运行和安装过程中发生了许多问题：

1. 由于硬件电路本身的缺陷，电表使用时给电网带来纹波，使电网中发生谐振而造成过电流或过电压而引发事故，增加附加损耗，降低发电、输电及用电设备的效率和设备利用率；

 2.在强磁环境下，由于变压器没有预防强磁的措施，变压器后端电流变大，当达到热敏电阻动作的阀值时，导致电能表死机，无法有效的计量，给用户窃电提供了可乘之机；

3.个别厂家出于成本需求等原因的考虑，送检电表和供货电表不一致；

4.一些用户由于现场环境的限制，载波通信抄收数据效果不好。

发明内容

本发明内容克服现有技术的不足，提供了一种单相费控智能电能表 ，它由硬件和软件两部分组成，其中硬件包括计量电路、电源电路、电池及检测电路、485通信电路、主控电路、存储电路、继电器控制电路、载波通信电路、红外通信电路、多功能脉冲输出电路、显示电路、安全加密电路。软件包括测量模块程序、计量模块程序、数据处理模块程序、系统处理模块程序、负荷控制模块程序、通信处理模块程序、事件冻结模块程序。硬件部分还包括继电器及电源异常检测电路。所述电源电路用于载波通信供电时纹波电压0.4‰，所述的485通信电路有极性和无极性芯片通用，所述的载波通信电路是载波通信模块和微功率通信模块通用电路。

    所述的计量电路采用高精度的电能专用计量芯片，完成对采样电压和电流信号进行相关运算和处理，实现功率测量和脉冲信号输出功能；所述电源电路为整个电能表系统提供电源，通过整流，将电表所在的供电线路中的220伏高压交流电，转换为可供系统直接使用的低压直流电，使用开关电源降低供给载波模块的纹波；所述电池及检测电路，为保证在意外或突发故障情况下整个电表系统能正常工作，在设计时为其提供备用电源，通常为锂电池，以确保整个系统的正常运行，当电池电压低于3V时，显示电池欠电报警；所述继电器及电源异常检测电路是检测电能表的外部供电在电能表正常工作电压范围时，但电能表内部处理器工作电压异常，对于负荷开关内置电能表，检测表内负荷开关误动作；所述485通信电路是指利用RS485通信协议传输电能表数据和远程控制电能表；所述主控电路是微控制器（即MCU）通过SPI和I2C总线方式控制外围各模块的运行状态，实现电能表的各项功能；所述存储电路是系统在设计时采用EEPROM，即可擦可编程只读存储器，存储和记录大量数据，同时能保证在各种意外和突发事故造成的掉电情况下，用户用电数据的不消失和长期存储。所述继电器控制电路控制继电器的合闸和跳闸实现对用户用电控制的目的。所述载波通信电路利用现有的输配电电力线网络作为传输介质，实现数据传输与信息交换的一种电路，实现电能表与电力部门的远程售电系统的联网。所述红外通信电路是抄表人员的手持红外抄表器和位于用户端的智能电能表红外通信，实现电量数据抄读和远程控制。所述多功能脉冲输出电路是秒脉冲和时段投切脉冲输出复用电路；所述显示电路是显示当前用户各时段的电量以及组合总电量。远程售电系统通过虚拟介质（主要是载波和RS485通信）对费控电能表下发复费率时段表、电量结算日等信息。所述安全加密电路是实现安全存储、数据加／解密、双向身份认证、存取权限控制、线路加密传输等安全控制功能，是单相电能表必不可少的组成部分。