專利名稱：一種具有漏電遠(yuǎn)程監(jiān)測與保護(hù)功能的智能電能表的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及低壓電網(wǎng)電力測量保護(hù)設(shè)備領(lǐng)域，尤其涉及一種具有漏電遠(yuǎn)程監(jiān)測與保護(hù)功能的智能電能表。
背景技術(shù)：
根據(jù)國家電網(wǎng)公司智能表的定義，智能電能表是由測量單元、數(shù)據(jù)處理單元、通信單元等組成，具有電能量計量、信息存儲及處理、實時監(jiān)測、自動控制、信息交互等功能的電能表。全電子式智能電能表是當(dāng)今國內(nèi)最先進(jìn)的一類電度表，其采用先進(jìn)的單片機(jī)技術(shù)和專門設(shè)計的電能測量集成電路，具有計量精度高、可防止竊電、自身損耗低和可靠性高等特點。其中的一些型號還具有復(fù)式計費(fèi)功能。

全電子式智能電表工作原理智能電表工作時，電壓、電流經(jīng)傳感器件轉(zhuǎn)換為采樣信號通過濾波處理后送入計量芯片，計量芯片將能量信號轉(zhuǎn)化為脈沖信號送到CPU進(jìn)行電量脈沖采集，電量累計和各項計算分析處理，其結(jié)果保存在數(shù)據(jù)存貯中；同時CPU完成紅外、485通訊、IXD顯示等功能處理。電表帶有硬時鐘電路，保證時鐘在標(biāo)稱溫度下時鐘日誤差小于0. 5s/do按照國家電網(wǎng)Q/GDW 354-2009《智能電能表功能規(guī)范》等規(guī)范性文件的要求，國內(nèi)已有眾多計量裝置生產(chǎn)廠家生產(chǎn)出了符合功能要求和技術(shù)要求的智能電能表。目前智能電能表涉及的主要功能包括電能計量、電能計費(fèi)、數(shù)據(jù)存儲、事件記錄、通信、信號輸出、顯示、測量、防竊電和電費(fèi)控制等多種功能。由上所述的智能電能表的功能與有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)可見，現(xiàn)有的智能電能表并沒有具備漏電遠(yuǎn)程監(jiān)測與保護(hù)功能。由于傳統(tǒng)的漏電保護(hù)器(剩余電流保護(hù)器)的一些缺陷，目前國內(nèi)已有各種研究機(jī)構(gòu)、設(shè)備廠家陸續(xù)開發(fā)和生產(chǎn)出基于微處理器和帶有記憶、顯示、通信功能的智能漏電保護(hù)器。國內(nèi)實用新型專利ZL201020196514公開一種漏電保護(hù)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的智能控制終端，提出漏電保護(hù)器連接有用于讀取漏電保護(hù)器的信息的通信接口，通過讀取漏電保護(hù)器的運(yùn)行狀態(tài)信息并發(fā)送至監(jiān)控計算機(jī)。公開文獻(xiàn)《智能電子漏電管理保護(hù)器的應(yīng)用》(環(huán)球市場信息導(dǎo)報2011年第9期)提出借助電表采集系統(tǒng)的RS485通訊網(wǎng)絡(luò)資源，采用嵌入式SOC技術(shù)及智能型電能計量技術(shù)，實現(xiàn)漏電流檢測功能、聲光報警功能。上述公開的專利與文獻(xiàn)資料提出的解決方案在技術(shù)上是可行的，但綜合應(yīng)用維護(hù)成本比較高。具體表現(xiàn)在需要在低壓電網(wǎng)安裝專用的智能漏電保護(hù)器；需要專用的通信模塊與通信通道；需要專用的漏電信息采集主站，并且智能漏電保護(hù)器沒有智能電表所需的電能計量、電能計費(fèi)、電費(fèi)控制等主要功能，因此，要在電力用戶中大面積推廣應(yīng)用智能漏電保護(hù)器也存在較大困難。綜上所述，目前現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的智能電能表以及新型智能漏電保護(hù)器，在功能與技術(shù)上已取得了很大的進(jìn)步，智能電能表實現(xiàn)了供電企業(yè)與電力用戶雙方在電量、電費(fèi)等方面的雙向交流互動，智能漏電保護(hù)器實現(xiàn)了部分用戶漏電遠(yuǎn)程監(jiān)測與保護(hù)，但在全面提高用戶用電安全、用電可靠性方面仍難以明顯取得發(fā)展，具體體現(xiàn)在(I)盡管部分智能電表已有電壓、電流的測量功能，但沒有漏電電流的檢測功能，無法對電力用戶的漏電情況進(jìn)行監(jiān)控管理；(2)低壓電網(wǎng)及用戶的漏電保護(hù)仍然普遍采用總漏電保護(hù)、分支線路漏電保護(hù)、終端分戶漏電保護(hù)三級普通類型的漏電保護(hù)器來實現(xiàn)漏電保護(hù)，無法對低壓電網(wǎng)及電力用戶設(shè)備的漏電情況進(jìn)行遠(yuǎn)程有效監(jiān)測、調(diào)整、控制和保護(hù)。(3)盡管有部分漏電保護(hù)器已實現(xiàn)智能化，并具備遠(yuǎn)程通信的能力，但需要有獨立通信通道、通信設(shè)備及專用的管理主站，一般只用于總漏保和分支線漏保，難以大面積推廣與使用
發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種有漏電遠(yuǎn)程監(jiān)測與保護(hù)功能的智能電能表，將漏電電流的遠(yuǎn)程檢測和漏電保護(hù)功能納入智能電能表功能范圍，使智能電能表具有漏電電流檢測和漏電保護(hù)與報警功能，能根據(jù)需要自動分析隔離漏電故障點，漏電信息的傳輸與用電信息采集系統(tǒng)共用一套網(wǎng)絡(luò)通道與設(shè)備，兼容用電信息采集系統(tǒng)通信協(xié)議，電信息采集系統(tǒng)主站可以以智能電能表為終端管理載體實現(xiàn)對電力用戶的遠(yuǎn)程漏電管理。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種具有漏電遠(yuǎn)程監(jiān)測與保護(hù)功能的智能電能表，包括計量芯片、相電流采樣電路、相電壓采樣電路、中央處理器CPU，還包括漏電電流采樣電路和低壓斷路器，所述漏電電流采樣電路電聯(lián)接所述計量芯片，所述計量芯片與中央處理器CPU相互電聯(lián)接，所述中央處理器CPU經(jīng)一跳閘輸出接口電聯(lián)接所述低壓斷路器，所述低壓斷路器經(jīng)一狀態(tài)采集接口電聯(lián)接所述中央處理器CPU。優(yōu)選的，還包括通信接口、通信模塊、遠(yuǎn)程主站，所述通信接口分別與所述中央處理器CPU、通信模塊相互電連接，所述遠(yuǎn)程主站與通信模塊之間采用數(shù)據(jù)通信協(xié)議相互進(jìn)行通訊。優(yōu)選的，還包括通信接口、通信模塊、集中器、遠(yuǎn)程主站，所述通信接口分別與所述中央處理器CPU、所述遠(yuǎn)程主站與集中器、所述集中器與通信模塊之間分別采用數(shù)據(jù)通信協(xié)議相互進(jìn)行通訊。優(yōu)選的，所述低壓斷路器包括分勵脫扣器和輔助接點，所述跳閘輸出接口電聯(lián)接分勵脫扣器，所述輔助接點電聯(lián)接狀態(tài)采集接口。優(yōu)選的，所述漏電電流采樣電路包括漏電電流采集傳感器。進(jìn)一步的，還包括鍵盤、顯示屏、聲光報警器，所述鍵盤電聯(lián)接所述的中央處理器CPU,所述中央處理器CPU分別電聯(lián)接所述顯示屏、聲光報警器。所述顯示屏用于顯示電量、電費(fèi)、功率、表計故障、漏電電流、漏電故障報警事件信息、漏電保護(hù)動作事件信息；所述聲光報警器用于提示電能表運(yùn)行工況、通信狀態(tài)、電能表異常狀態(tài)和漏電故障的信息。進(jìn)一步的，所述數(shù)據(jù)通信協(xié)議在《電力用戶用電信息采集系統(tǒng)》的通信協(xié)議和技術(shù)規(guī)范上進(jìn)行功能擴(kuò)充，擴(kuò)充后的協(xié)議實現(xiàn)向下兼容采集系統(tǒng)和設(shè)備、共用通信通道。進(jìn)一步的，所述中央處理器CPU與一時鐘模塊相互電聯(lián)接。進(jìn)一步的，所述中央處理器CPU與一數(shù)據(jù)存儲器相互電聯(lián)接。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是1、具有漏電遠(yuǎn)程監(jiān)測與保護(hù)功能的智能電能表，既屬于智能電能表，也屬于智能漏電監(jiān)測保護(hù)裝置，是一種用于低壓智能電網(wǎng)的新型智能終端；2、只在智能電能表基礎(chǔ)上增加少量元件和對電路進(jìn)行小范圍改動，就可實現(xiàn)智能電表與智能漏電監(jiān)測保護(hù)裝置兩方面的功能，大大降低了設(shè)備生產(chǎn)成本；3、兼容了供電企業(yè)用電信息采集系統(tǒng)的通信設(shè)備、通信協(xié)議和系統(tǒng)主站，通過通信協(xié)議與系統(tǒng)主站軟件的擴(kuò)充，在不增加其它專用設(shè)備投入情況下，即可實現(xiàn)對電力用戶漏電遠(yuǎn)程監(jiān)控；4、供電企業(yè)可以全面監(jiān)控電力用戶的漏電情況，及時發(fā)現(xiàn)和排除漏電故障，提高供電可靠性，降低電能損耗，減少因漏電引發(fā)的人身財產(chǎn)損失；5、提高智能電表的反竊電功能，供電企業(yè)可以及時發(fā)現(xiàn)和制止一些電力用戶竊電行為，減少因竊電引起的經(jīng)濟(jì)損失。


圖I為本發(fā)明實施例一的電路結(jié)構(gòu)框圖；
圖2為本發(fā)明實施例二的電路結(jié)構(gòu)框圖；圖3為本發(fā)明的分體式組裝模式示意圖；圖4為本發(fā)明的整體式組裝模式示意圖；附圖標(biāo)記說明1、計量芯片；2、漏電電流采樣電路；3、相電流采樣電路；4、相電壓采樣電路；5、跳閘輸出接口 ；6、狀態(tài)采集接口 ；7、低壓斷路器；8、通信接口 ；9、通信模塊；10、數(shù)據(jù)存儲器；11、時鐘模塊；12、中央處理器CPU ;13、聲光報警器；14、顯示屏；15、鍵盤；16、遠(yuǎn)程主站；17、集中器。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。如圖I、圖2所示，一種具有漏電遠(yuǎn)程監(jiān)測與保護(hù)功能的智能電能表，包括計量芯片I、相電流采樣電路3、相電壓采樣電路4、中央處理器CPU 12，還包括漏電電流采樣電路2和低壓斷路器7，所述漏電電流采樣電路2電聯(lián)接所述計量芯片1，所述計量芯片I與中央處理器CPU 12相互電聯(lián)接，所述中央處理器CPU 12經(jīng)一跳閘輸出接口 5電聯(lián)接所述低壓斷路器7，所述低壓斷路器7經(jīng)一狀態(tài)采集接口 6電聯(lián)接所述中央處理器CPU 12。所述漏電電流采樣電路2包括漏電電流采集傳感器。還包括通信接口 8、通信模塊9、鍵盤15、顯示屏14、聲光報警器13，所述通信接口8分別與所述中央處理器CPU 12、通信模塊9相互電連接，所述鍵盤15接入所述的中央處理器CPU 12，所述中央處理器CPU 12分別電聯(lián)接所述顯示屏14、聲光報警器13。所述中央處理器CPU 12與一時鐘模塊11相互電聯(lián)接。所述中央處理器CPU 12與一數(shù)據(jù)存儲器10相互電聯(lián)接。本發(fā)明按智能電能表核心模塊數(shù)據(jù)交換的連接方式的不同，有兩種實施方式方式一如圖I所示，核心模塊的通信接口 8分別與中央處理器CPU 12、通信模塊9相互電連接，遠(yuǎn)程主站16與通信模塊9之間采用數(shù)據(jù)通信協(xié)議相互進(jìn)行通訊。方式二 如圖2所示，還包括集中器17，遠(yuǎn)程主站16與集中器17、集中器17與核心模塊的通信模塊9之間分別采用數(shù)據(jù)通信協(xié)議相互進(jìn)行通訊。集中器17收集各采集終端或電能表的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行儲存，并能同時實現(xiàn)電能表和用電信息采集主站或手持智能終端設(shè)備的數(shù)據(jù)交換。本發(fā)明按漏電保護(hù)動作的執(zhí)行機(jī)構(gòu)(即低壓斷路器)的安裝位置，有兩種組裝模式
模式一低壓斷路器內(nèi)置式。如圖3所示，在智能電能表內(nèi)部增設(shè)一個零序電流互感器，在智能電能表的靠近進(jìn)線接線端子位置將相線、零線穿過零序電流互感器，靠近出線接線端子位置低壓斷路器7串聯(lián)接入電網(wǎng)相線和零線，零序電流互感器的二次回路接入智能電表核心模塊的漏電電流采樣電路2采集端子，斷路器7的輔助接點接入智能電表核心模塊的狀態(tài)量采集接口 6輸入端子用于監(jiān)測斷路器的分合位置，斷路器分勵脫扣器接入智能電表核心模塊的跳閘輸出接口 5端子實現(xiàn)保護(hù)跳閘控制。模式一所例舉的是本發(fā)明所述功能在單相智能電表的接線方法，對于三相智能電表，其接線原理不變，但需選擇三相低壓斷路器作為漏電保護(hù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。為節(jié)約空間和成本，可以選擇只開斷相線類型的低壓斷路器，也具有相同的效果，但在電表零線與相線接線錯誤的情況下就起不到漏電保護(hù)的作用。方案一的優(yōu)點是安裝簡單，如果智能電表與上級通信方式是電力載波方式，其接入電網(wǎng)的方法與普通電表完全一致，僅需將低壓線路進(jìn)出線的相線、零線分別接入相應(yīng)接線端子即可實現(xiàn)所述漏電遠(yuǎn)程監(jiān)測保護(hù)功能。其缺點是低壓斷路器更換維修不方便。模式二 低壓斷路器外置式。如圖4所示，將低壓斷路器7安裝位置移到智能電 表外部，智能電能表與低壓斷路器7之間的接線方法與圖3相同，將主回路、控制信號回路、狀態(tài)檢測信號回路導(dǎo)線一一對應(yīng)相連接。模式二的優(yōu)點是低壓斷路器更換維修比較方便。缺點是安裝與接線稍顯復(fù)雜，控制信號線、狀態(tài)檢測信號線均另外從智能電表端子接到低壓斷路器相應(yīng)端子，需要考慮防止連接線被破壞的問題。漏電電流采樣電路2負(fù)責(zé)將低壓漏電電流交流模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并將漏電電流數(shù)字信號傳入計量芯片I進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。漏電電流采樣電路2中最重要元件是漏電電流采集傳感器，漏電電流采集傳感器是漏電電流的交流模擬信號轉(zhuǎn)換元件，將線路漏電電流信號按一定比例關(guān)系轉(zhuǎn)換為適合于漏電電流采樣電路處理的交流信號，漏電電流采樣電路2再將漏電交流模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后輸出到計量芯片1，由計量芯片I進(jìn)行漏電電流數(shù)字信號處理。相電流采樣電路3、相電壓采樣電路4將三相或單相低壓線路的相電流、相電壓交流模擬信號分別轉(zhuǎn)換為適合計量芯片I采集的數(shù)字信號，并將電壓、電流數(shù)字信號傳入計量芯片I進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，形成電流、電壓、電功率、電量等測量數(shù)據(jù)。計量芯片I是一種專門用于電能計量及電壓、電流等電氣信號處理的數(shù)字信號處理(Digital SingnalProcessing,簡稱DSP)芯片，本發(fā)明中，計量芯片I不僅負(fù)責(zé)將相電流、相電壓數(shù)字信號通過運(yùn)算處理轉(zhuǎn)換為功率和電量，也負(fù)責(zé)將漏電電流數(shù)字信號通過運(yùn)算處理轉(zhuǎn)換為漏電電流有效值，并將相關(guān)數(shù)據(jù)存儲在計量芯片I的暫存器中。中央處理器CPU 12是智能電能表的核心元件，一般采用嵌入式微處理器，是智能電能表實現(xiàn)漏電保護(hù)參數(shù)整定、漏電判斷和發(fā)出指令的漏電智能處理核心元件，并負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)參數(shù)存儲管理、外設(shè)控制和通信控制等任務(wù)。數(shù)據(jù)存儲器10除用于存儲電能計量、計費(fèi)和表計事件等數(shù)據(jù)外，還用于存儲漏電電流數(shù)據(jù)、參數(shù)和事件信息。跳閘輸出接口 5用于向低壓斷路器7輸出跳閘控制脈沖信號或電平信號，實現(xiàn)對低壓斷路器7的跳閘控制。狀態(tài)采集接口 6負(fù)責(zé)采集低壓斷路器7的分合閘位置狀態(tài)量。通信接口 8和通信模塊9負(fù)責(zé)智能電能表與集中器17、遠(yuǎn)程主站16、現(xiàn)場便攜式數(shù)據(jù)采集PDA等智能終端設(shè)備的通信。時鐘模塊11是計時設(shè)備，并自帶鋰電池，用于智能電能表的獨立計時，并確保智能電能表在斷電時仍能準(zhǔn)確計時，以確漏電信息發(fā)生時間記錄的準(zhǔn)確性。鍵盤15、顯示屏14、聲光報警器13為智能電能表的人機(jī)交互的輸入/輸出設(shè)備，負(fù)責(zé)漏電功能調(diào)試、參數(shù)整定、運(yùn)行狀態(tài)和漏電報警、漏電信息顯示。低壓斷路器7，是一種帶有分勵脫扣器和輔助接點的低壓斷路器。分勵脫扣器的作用是作為智能電能表實現(xiàn)對低壓斷路器7進(jìn)行分閘操作的一種內(nèi)部附件，當(dāng)智能電能表跳閘輸出接口 5輸出分閘信號，就接通分勵脫扣線圈電源，操縱低壓斷路器7分閘，輔助接點是低壓斷路器7用于輔助判斷分合閘位置的一種內(nèi)部附件，它與低壓斷路器7的動觸頭聯(lián)動，負(fù)責(zé)向智能電能表反饋低壓斷路器7的分合閘位置狀態(tài)信號。低壓斷路器7是用于切斷和恢復(fù)用戶負(fù)載的電氣控制設(shè)備，低壓斷路器7的分勵脫扣線圈、輔助接點分別與智能電能表的跳閘輸出接口 5、狀態(tài)采集接口6相連接。本發(fā)明中，低壓斷路器7負(fù)責(zé)在發(fā)生漏電時根據(jù)需要斷開漏電故障點或故障電力用戶。集中器17是指收集各采集終端或電能表的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行處理儲存，同時能和用電信息采集主站或手持設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的設(shè)備，本發(fā)明中，集中器17也負(fù)責(zé)智能電表漏電控制運(yùn)行數(shù)據(jù)、參數(shù)、事件的儲存和轉(zhuǎn)發(fā)。遠(yuǎn)程主站16指的是用電信息采集系統(tǒng)王站。其中，根據(jù)漏電電流采集原理和計算公式，以單相智能電表為例，當(dāng)發(fā)生觸、漏電 故障時，相線與零線電流的相量和不等于零，即Il +In =Ik式中Ii為相電流，/#為零線電流，八為漏電電流。漏電電流采樣電路2中的漏電電流采集傳感器按照采集實施方案的不同，可分為漏電電流采集方法、電流過濾器采集法和數(shù)學(xué)合成采集法。零序電流互感器法在智能電能表內(nèi)部加裝一個零序電流互感器，相線、零線的共同穿過零序電流互感器作為一次回路，零序電流互感器的二次回路接入的漏電電流采樣電路。電流過濾器采集法在智能電能表內(nèi)部的相線和零線分別加裝一個電氣特性相同的電流互感器，相線、零線的分別穿過各自的電流互感器作為一次回路，將各只互感器的二次回路同極性端子并聯(lián)在一起，即構(gòu)成漏電電流過濾器，并聯(lián)后兩個端子間流過的電流信號即為漏電電流交流信號，可以接入到漏電電流采樣電路。數(shù)學(xué)合成采集法就是智能電能表內(nèi)部的零線上加裝一與相線相同電氣特性的電流互感器，并將電流互感器的二次回路接入電流采樣電路。相線電流信號和零線電流信號經(jīng)過電流采樣電路進(jìn)行采集后，將相線、零線電流瞬時值輸出到計量芯片進(jìn)行數(shù)學(xué)疊加運(yùn)算合成漏電電流。 上述三種方法采集漏電電流所用的傳感器元件，均可適用于采用電流互感器類元件作為電流傳感器，對于電流過濾器采集法、數(shù)學(xué)合成采集法，其電流傳感器還可以采用分流電阻類元件作為電流傳感器。由于在智能電表增加了包含漏電電流采集傳感器的漏電電流采樣電路，通過同時監(jiān)測智能電能表內(nèi)的相線和零線電流大小，可以起到加強(qiáng)智能電表在防竊電方面功能的作用，對于采用調(diào)接零相線竊電法、斷零竊電法等類型竊電行為都可以及時發(fā)現(xiàn)和制止。本發(fā)明工作原理和工作過程如下當(dāng)智能電能表所接用戶負(fù)載側(cè)電路發(fā)生觸、漏電時，智能電表內(nèi)部的漏電電流采集傳感器感生出漏電電流，漏電電流采集傳感器的二次回路將漏電電流信號經(jīng)處理后輸入到A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行漏電電流模擬信號數(shù)字化采集，將漏電電流模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并將并將漏電電流數(shù)字信號傳入計量芯片I進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。計量芯片I將漏電電流采樣電路2傳來的漏電電流數(shù)據(jù)經(jīng)過數(shù)學(xué)運(yùn)算處理后形成漏電電流有效值、平均值數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)存儲在計量芯片I的暫存器中。中央處理器CPU 12不斷讀取或接收來自計量芯片I的漏電電流數(shù)據(jù)，并將實時漏電電流數(shù)據(jù)與漏電保護(hù)整定值或報警整定值進(jìn)行比較，如果漏電電流值大于漏電保護(hù)整定值或報警整定值，則啟動漏電保護(hù)與報警子程序，當(dāng)滿足漏電保護(hù)跳閘觸發(fā)條件時，中央處理器CPU 12通過跳閘輸出接口 5向低壓斷路器7輸出跳閘控制脈沖信號或電平信號，接通低壓斷路器7的分勵脫扣線圈電源，實現(xiàn)漏電保護(hù)跳閘；當(dāng)滿足漏電報警觸發(fā)條件時，中央處理器CPU 12向聲光報警器13輸出控制信號，接通聲光報警器13進(jìn)行漏電報警。所述的漏電保護(hù)整定值或報警整定值是由遠(yuǎn)程主站16或智能電能表鍵盤15輸入的漏電保護(hù)和報警參數(shù)，參數(shù)類型包括漏電保護(hù)整定值、漏電報警整定值、漏電保護(hù)跳閘延時時間、漏電電流越限恢復(fù)系數(shù)、漏電保護(hù)跳閘允許/禁止、漏電報警允許/禁止等參數(shù)，相關(guān)參數(shù)都儲存在智能電能表的數(shù)據(jù)存儲器10中。漏電保護(hù)與報警子程序是智能電能表進(jìn)行漏電判斷和發(fā)出保護(hù)跳閘/報警指令 的一段計算機(jī)程序代碼，其原理是根據(jù)漏電電流的大小、波動情況、持續(xù)時間等各種因素進(jìn)行自動跟蹤和智能判斷，根據(jù)判斷結(jié)果和預(yù)定的策略決定是否發(fā)出漏電保護(hù)跳閘或漏電報警指令。智能電能表所監(jiān)控的電力用戶因漏電發(fā)生的漏電報警、漏電保護(hù)跳閘事件，以及漏電保護(hù)或漏電報警的執(zhí)行情況，由中央處理器CPU12形成帶有時間戳的事件報文，將事件報文寫入數(shù)據(jù)存儲器10，并將相關(guān)事件信息在顯示屏14上顯示。漏電報警、漏電保護(hù)跳閘事件發(fā)生后，智能電能表還將相關(guān)事件報文和數(shù)據(jù)實時上傳到遠(yuǎn)程主站16，或上傳到集中器17，再由集中器17轉(zhuǎn)發(fā)到遠(yuǎn)程主站16。如果智能電能表所接電力用戶漏電電流值在正常范圍，智能電能表的中央處理器CPU 12也不斷從數(shù)據(jù)存儲器10讀取當(dāng)前漏電電流值進(jìn)行分析統(tǒng)計，形成單位時間內(nèi)的漏電電流平均值、最大值、最小值等統(tǒng)計數(shù)據(jù)，并根據(jù)需要在顯示屏14上顯示相關(guān)數(shù)據(jù)，并定時將相關(guān)數(shù)據(jù)上傳到遠(yuǎn)程主站16或集中器17，由集中器17再上傳到遠(yuǎn)程主站16，以便遠(yuǎn)程主站16進(jìn)行漏電數(shù)據(jù)存儲和分析。本發(fā)明所述的智能電能表，保留原有的用電信息數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸功能基礎(chǔ)上，通過對所采用的數(shù)據(jù)通信協(xié)議在《電力用戶用電信息采集系統(tǒng)》的通信協(xié)議和技術(shù)規(guī)范及相關(guān)軟件進(jìn)行漏電監(jiān)測保護(hù)相關(guān)功能的擴(kuò)充改進(jìn)，無需增加通信、主站硬件設(shè)備，采用共用通信介質(zhì)、通信設(shè)備和主站方式，就可以實現(xiàn)用戶漏電保護(hù)運(yùn)行情況的遠(yuǎn)程調(diào)整和監(jiān)控。本發(fā)明所述的智能電能表漏電遠(yuǎn)程監(jiān)測保護(hù)相關(guān)功能的數(shù)據(jù)通信協(xié)議擴(kuò)充，指的是在智能電能表與用電信息采集主站或智能電能表與集中器、集中器與用電信息采集主站及手持智能終端設(shè)備之間的數(shù)據(jù)通信協(xié)議擴(kuò)充。其中，智能電表與集中器及手持智能終端設(shè)備之間的通信協(xié)議以DL/T645-2007《多功能電能表通信協(xié)議》為基礎(chǔ)進(jìn)行擴(kuò)充，集中器與用電信息采集系統(tǒng)主站之間通信協(xié)議以Q/GDW 376. 1-2009《電力用戶用電信息采集系統(tǒng)通信協(xié)議主站與采集終端通信協(xié)議》為基礎(chǔ)進(jìn)行擴(kuò)充。其實現(xiàn)的方法是對智能電能表的遠(yuǎn)程通信協(xié)議進(jìn)行擴(kuò)充。增加實時漏電電流數(shù)據(jù)、漏電電流凍結(jié)數(shù)據(jù)、漏電電流曲線數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)項；增加漏電電流采集傳感器倍率(作為測量點基本參數(shù)項)、漏電電流門限(作為漏電保護(hù)跳閘動作電流整定值)、漏電電流上限(作為漏電電流越限報警電流整定值)、漏電電流越門限持續(xù)時間(漏電保護(hù)跳閘延時時間)、漏電電流越上限持續(xù)時間(漏電報警延時時間)、漏電電流越門限恢復(fù)系數(shù)、漏電電流越上限恢復(fù)系數(shù)等測量點限值參數(shù) 和保護(hù)參數(shù)；增加漏電保護(hù)跳閘允許/禁止、漏電報警允許/禁止等漏電保護(hù)控制參數(shù)；增加漏電保護(hù)跳閘事件、漏電越限報警事件等事件項目。為實現(xiàn)主站與智能電能表功能的兼容，與智能電能表相連接的集中器、主站的通信協(xié)議也按上述方法進(jìn)行通信協(xié)議擴(kuò)充。漏電監(jiān)測保護(hù)相關(guān)參數(shù)的調(diào)整下發(fā)。對主站的參數(shù)管理軟件功能進(jìn)行改進(jìn)，增加漏電電流采集傳感器倍率、漏電電流門限、漏電電流上限、漏電電流越門限持續(xù)時間、漏電電流越上限持續(xù)時間、漏電電流越門限恢復(fù)系數(shù)、漏電電流越上限恢復(fù)系數(shù)、漏電保護(hù)跳閘允許/禁止、漏電越限報警允許/禁止等漏電相關(guān)參數(shù)管理功能。在遠(yuǎn)程主站16完成相關(guān)參數(shù)的設(shè)定后，將相關(guān)參數(shù)組成報文批量或逐一直接傳到智能電能表或經(jīng)集中器轉(zhuǎn)發(fā)下傳到智能電能表，智能電能表對接收到的參數(shù)報文進(jìn)行驗證、解析，將遠(yuǎn)程主站16下發(fā)的參數(shù)儲存在數(shù)據(jù)存儲器10中。智能電能表漏電監(jiān)測保護(hù)的遠(yuǎn)程監(jiān)控。智能電能表定時自動將采集到的實時漏電電流數(shù)據(jù)、凍結(jié)漏電電流數(shù)據(jù)、漏電電流曲線數(shù)據(jù)以數(shù)據(jù)報文方式上傳到遠(yuǎn)程主站16或經(jīng)集中器17上傳到遠(yuǎn)程主站16，遠(yuǎn)程主站16將接收到的數(shù)據(jù)報文進(jìn)行驗證、解析，并將數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)庫，由遠(yuǎn)程主站16進(jìn)行數(shù)據(jù)展現(xiàn)和顯示。智能電能表檢測到漏電電流越限后立即啟動漏電保護(hù)與報警子程序進(jìn)行自動處理，并形成漏電保護(hù)跳閘事件或漏電越限報警事件報文，將有關(guān)事件信息以事件報文方式自動上傳到遠(yuǎn)程主站16或經(jīng)集中器17上傳到遠(yuǎn)程主站16，由遠(yuǎn)程主站16進(jìn)一步處理。遠(yuǎn)程主站16監(jiān)控人員如果需要查詢智能電能表的當(dāng)前或歷史漏電監(jiān)測保護(hù)相關(guān)信息，可以從遠(yuǎn)程主站16發(fā)出漏電信息召測命令，智能電能表接收到召測命令后，立即自動將相關(guān)信息以報文形式上傳到遠(yuǎn)程主站16。低壓斷路器7，其功能是用于接通和斷開電力用戶電源，在低壓電路中起到控制和保護(hù)的作用，在本發(fā)明中，低壓斷路器7是智能電能表漏電保護(hù)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，負(fù)責(zé)在發(fā)生漏電時斷開電力用戶電源。通信接口 8、通信模塊9是裝置進(jìn)行遠(yuǎn)程參數(shù)設(shè)定、運(yùn)行狀態(tài)檢測控制所必須的部分。根據(jù)現(xiàn)場通信條件，采用不同通信方式和相應(yīng)的通信模塊，如=GPRS通信模塊、zigbee通信模塊、紅外通信模塊、藍(lán)牙通信模塊、光纖通信模塊、RJ45通信模塊等。通信在線方式可采用在線通信或定時通信方式。智能電能表與集中器17、集中器17與遠(yuǎn)程主站16之間采用數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)通信協(xié)議進(jìn)行相互聯(lián)接通訊。其通信方式和通信協(xié)議，均按電力用戶用電信息采集系統(tǒng)有關(guān)規(guī)范來執(zhí)行。手持智能終端設(shè)備也可以與智能電能表通過數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)直接數(shù)據(jù)交換，其數(shù)據(jù)通信方式可采用串口、USB等有線通信方式，也可采用紅夕卜、藍(lán)牙、WIFI等無線通信方式。其中，智能電能表與集中器17之間的通信方式，推薦采用電力載波、RS485、微功率無線網(wǎng)等通信方式及相應(yīng)通信模塊，其通信協(xié)議采用以DL/T645-2007《多功能電能表通信協(xié)議》為基礎(chǔ)進(jìn)行擴(kuò)充的通信協(xié)議；集中器17與遠(yuǎn)程主站16之間的通信方式，推薦采用光纖、無線公網(wǎng)(指GPRS、CDMA.3G網(wǎng)等)通信方式及相應(yīng)通信模塊，其通信協(xié)議采用以Q/GDW 376. 1-2009《電力用戶用電信息采集系統(tǒng)通信協(xié)議主站與采集終端通信協(xié)議》為基礎(chǔ)進(jìn)行擴(kuò)充的通信協(xié)議。遠(yuǎn)程主站16是遠(yuǎn)程通信、監(jiān)測、調(diào)試和控制設(shè)備，負(fù)責(zé)對智能電表進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與管理，也負(fù)責(zé)對智能電表的漏電數(shù)據(jù)、控制參數(shù)和保護(hù)控制進(jìn)行遠(yuǎn)程管理。它包含主站通信設(shè)備、通信前置機(jī)、主站系統(tǒng)設(shè)備和軟件等，實現(xiàn)方式可采用網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備、服務(wù)器、計算機(jī)組成主站，也可在單臺計算機(jī)加裝通信版卡、安裝相關(guān)軟件組成遠(yuǎn)程主站；遠(yuǎn)程主站也可以代之以遠(yuǎn)程終端，采用PDA掌上電腦安裝相關(guān)軟件組成遠(yuǎn)程終端。需要說明的是，如果不需要遠(yuǎn)程實時監(jiān)控，遠(yuǎn)程主站或遠(yuǎn)程終端并非本發(fā)明的必要配件，只要智能電能表完成了 必要參數(shù)配置和正確的電氣連接，即可正常運(yùn)行。盡管結(jié)合優(yōu)選實施方案具體展示和介紹了本發(fā)明，但所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明白，在不脫離所附權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，在形式上和細(xì)節(jié)上對本發(fā)明做出各種變化，均為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種具有漏電遠(yuǎn)程監(jiān)測與保護(hù)功能的智能電能表，包括計量芯片、相電流采樣電路、相電壓采樣電路、中央處理器CPU，其特征在于，還包括漏電電流采樣電路和低壓斷路器，所述漏電電流采樣電路電聯(lián)接所述計量芯片，所述計量芯片與中央處理器CPU相互電聯(lián)接，所述中央處理器CPU經(jīng)一跳閘輸出接口電聯(lián)接所述低壓斷路器，所述低壓斷路器經(jīng)一狀態(tài)采集接口電聯(lián)接所述中央處理器CPU。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種具有漏電遠(yuǎn)程監(jiān)測與保護(hù)功能的智能電能表，其特征在于，還包括通信接口、通信模塊、遠(yuǎn)程主站，所述通信接口分別與所述中央處理器CPU、通信模塊相互電連接，所述遠(yuǎn)程主站與通信模塊之間采用數(shù)據(jù)通信協(xié)議相互進(jìn)行通訊。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種具有漏電遠(yuǎn)程監(jiān)測與保護(hù)功能的智能電能表，其特征在于，還包括通信接口、通信模塊、集中器、遠(yuǎn)程主站，所述通信接口分別與所述中央處理器CPU、通信模塊相互電連接，所述遠(yuǎn)程主站與集中器、所述集中器與通信模塊之間分別采用數(shù)據(jù)通信協(xié)議相互進(jìn)行通訊。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種具有漏電遠(yuǎn)程監(jiān)測與保護(hù)功能的智能電能表，其特征在于，所述低壓斷路器包括分勵脫扣器和輔助接點，所述跳閘輸出接口電聯(lián)接分勵脫扣器，所述輔助接點電聯(lián)接狀態(tài)采集接口。
5.根據(jù)權(quán)利要求I任一項所述的一種具有漏電遠(yuǎn)程監(jiān)測與保護(hù)功能的智能電能表，其特征在于，所述漏電電流采樣電路包括漏電電流采集傳感器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項所述的一種具有漏電遠(yuǎn)程監(jiān)測與保護(hù)功能的智能電能表，其特征在于，還包括鍵盤、顯示屏、聲光報警器，所述鍵盤電聯(lián)接所述的中央處理器CPU，所述中央處理器CPU分別電聯(lián)接所述顯示屏、聲光報警器。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種具有漏電遠(yuǎn)程監(jiān)測與保護(hù)功能的智能電能表，其特征在于，所述顯示屏用于顯示電量、電費(fèi)、功率、表計故障、漏電電流、漏電故障報警事件信息、漏電保護(hù)動作事件信息；所述聲光報警器用于提示電能表運(yùn)行工況、通信狀態(tài)、電能表異常狀態(tài)和漏電故障的信息。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項所述的一種具有漏電遠(yuǎn)程監(jiān)測與保護(hù)功能的智能電能表，其特征在于，所述數(shù)據(jù)通信協(xié)議在《電力用戶用電信息采集系統(tǒng)》的通信協(xié)議和技術(shù)規(guī)范上進(jìn)行功能擴(kuò)充，擴(kuò)充后的協(xié)議實現(xiàn)向下兼容采集系統(tǒng)和設(shè)備、共用通信通道。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項所述的一種具有漏電遠(yuǎn)程監(jiān)測與保護(hù)功能的智能電能表，其特征在于，所述中央處理器CPU與一時鐘模塊相互電聯(lián)接。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項所述的一種具有漏電遠(yuǎn)程監(jiān)測與保護(hù)功能的智能電能表，其特征在于，所述中央處理器CPU與一數(shù)據(jù)存儲器相互電聯(lián)接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有漏電遠(yuǎn)程監(jiān)測與保護(hù)功能的智能電能表，包括計量芯片、相電流采樣電路、相電壓采樣電路、中央處理器CPU，漏電電流采樣電路和低壓斷路器，漏電電流采樣電路電聯(lián)接所述計量芯片，計量芯片與中央處理器CPU相互電聯(lián)接，中央處理器CPU經(jīng)一跳閘輸出接口電聯(lián)接所述低壓斷路器，低壓斷路器電聯(lián)接所述中央處理器CPU。本發(fā)明的有益效果是只在智能電能表基礎(chǔ)上增加少量元件和對電路小范圍改動，就可實現(xiàn)智能電表與智能漏電監(jiān)測保護(hù)裝置兩方面的功能，大大降低了生產(chǎn)成本；供電企業(yè)可以全面監(jiān)控電力用戶的漏電情況，及時發(fā)現(xiàn)和排除漏電故障，提高供電可靠性，降低電能損耗，減少因漏電引發(fā)的人身財產(chǎn)損失。
文檔編號H02J13/00GK102761173SQ20121021793
公開日2012年10月31日 申請日期2012年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月15日
發(fā)明者王成楷 申請人:王成楷