專利名稱：全電子智能式電能表的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電能計量控制設(shè)備，更具體地說，涉及一種全電子智能電能表，用于對一個用戶單元內(nèi)的各用電設(shè)備進(jìn)行電能計量和優(yōu)化控制。
目前的智能電能表，其功能主要體現(xiàn)在電能計量、分時分段計量、電量控制管理等。隨著自動化水平的提高，各種用電設(shè)備的應(yīng)用越來越普及，越來越廣泛，其中許多用電設(shè)備在運(yùn)行時間方面存在極大的隨意性，致使局部單元的用電負(fù)荷波動很大，這對電能計量與電力線路都將產(chǎn)生不利影響。而采用普通的限電方式又分不清主次，會影響某些重要設(shè)備的正常使用，無法根據(jù)各用電設(shè)備需要運(yùn)行的時間段不同，或用電設(shè)備的運(yùn)行的優(yōu)先等級不同，利用電能優(yōu)化技術(shù)進(jìn)行自動控制，使電力負(fù)荷趨于合理化。
本發(fā)明的目的是提供一種可用于單相、三相線路的全電子智能式電能表，可以克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，在作為單元線路用電的電能計量表的同時，通過在電能優(yōu)化控制模塊中設(shè)置線路允許負(fù)荷、允許用電量、各用電設(shè)備的優(yōu)先等級、以及各用電設(shè)備的運(yùn)行時間等參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對某一用戶單元下各用電設(shè)備的優(yōu)化控制。
本發(fā)明的目的是按如下方案實(shí)現(xiàn)的，構(gòu)造一種全電子智能式電能表，其內(nèi)部電路包括電能計量模塊和電能優(yōu)化控制兩個模塊，兩個模塊共用一個微處理器，所述電能計量模塊包括電壓檢測單元、電壓A/D轉(zhuǎn)換單元、電流檢測單元、電流A/D轉(zhuǎn)換、將輸出信號傳輸給所述微處理器的乘法器及響應(yīng)的濾波電路，所述電能優(yōu)化控制模塊包括與所述微處理器連接用于與各用電設(shè)備通信的通訊接口單元、與所述微處理器連接并用于設(shè)置各用電設(shè)備信息和其他信息的設(shè)置單元、用于存放優(yōu)化程序及數(shù)據(jù)的存儲器單元以及提供人機(jī)界面的顯示控制單元。
在本發(fā)明提供的所述全電子智能式電能表中，所述通訊接口單元通過RS232或RS485等標(biāo)準(zhǔn)通信線連接各用電設(shè)備，其間通過中斷方式雙向通信，所述各用電設(shè)備信號分別有一個與之對應(yīng)的信號收發(fā)及處理模塊。
在本發(fā)明提供的所述全電子智能式電能表中，所述通訊接口單元以電力載波方式與各用電設(shè)備通信，所述各用電設(shè)備信號分別有一個與之對應(yīng)的信號收發(fā)及處理模塊。
在本發(fā)明提供的所述全電子智能式電能表中，所述電能優(yōu)化控制模塊通過通訊接口單元查詢各用電設(shè)備的工作狀態(tài)并由通訊端口向各用電設(shè)備發(fā)出控制信號，用電設(shè)備可向電能優(yōu)化控制模塊發(fā)出請求啟動信號并處理由電能優(yōu)化控制模塊發(fā)來的允許運(yùn)行或要求關(guān)斷的命令，通過雙向通訊實(shí)現(xiàn)優(yōu)化控制。
在本發(fā)明提供的所述全電子智能式電能表中，所述電能表與各用電設(shè)備間通過單向通訊工作，各用電設(shè)備由其自身狀態(tài)位控制啟動或斷開，電能優(yōu)化控制模塊通過單向查詢和改變各用電設(shè)備的狀態(tài)位實(shí)現(xiàn)優(yōu)化控制。
在本發(fā)明提供的所述全電子智能式電能表中，在所述電能優(yōu)化控制模塊中設(shè)置線路允許的最大負(fù)荷或電能表允許的限定用電量、以及各用電設(shè)備的優(yōu)先級，當(dāng)各用電設(shè)備在同時運(yùn)行超過線路允許負(fù)荷，或者運(yùn)行時超過允許用電量時，電能優(yōu)化控制模塊將按設(shè)定的優(yōu)先級限制某些次要用電設(shè)備的運(yùn)行。
在本發(fā)明提供的所述全電子智能式電能表中，在所述電能優(yōu)化控制模塊中設(shè)置各用電設(shè)備允許運(yùn)行的最低電壓值或最高值設(shè)置，利用電能計量模塊的電壓檢測電路對電壓值進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，如果電壓低于或高于某一電器的允許值時，能通過電能優(yōu)化控制模塊限制該電器的運(yùn)行。
在本發(fā)明提供的所述全電子智能式電能表中，在所述電能優(yōu)化控制模塊中設(shè)置各用電設(shè)備的定時啟動、定時關(guān)閉和運(yùn)行規(guī)律等信息設(shè)置在電能優(yōu)化控制模塊中，由電能優(yōu)化控制模塊控制各用電器的運(yùn)行。
在本發(fā)明提供的所述全電子智能式電能表中，對所述電能優(yōu)化控制模塊中設(shè)置各種信息后，加入方便的修改方式或加密保護(hù)的修改方式。
在本發(fā)明提供的所述全電子智能式電能表中，所述存儲器單元存儲有以下可執(zhí)行優(yōu)化程序步驟初始化對一些重要的參數(shù)及微處理器的I/O口進(jìn)行賦值和定義，對需要進(jìn)行優(yōu)化控制的用電設(shè)備進(jìn)行編號和定義；
查詢現(xiàn)有設(shè)備的工作狀況利用已按優(yōu)先級編號的順序?qū)τ秒娫O(shè)備進(jìn)行優(yōu)化控制，包括按照預(yù)先設(shè)置的總用電容量按優(yōu)先級的高低進(jìn)行允許開啟和關(guān)斷；實(shí)時控制與監(jiān)測針對當(dāng)前設(shè)備的運(yùn)行情況及用電設(shè)備的開啟請求和關(guān)斷信息進(jìn)行優(yōu)化處理。
實(shí)施本發(fā)明提供的全電子智能式電能表，使電能表除了日常功能外還可開發(fā)出更多的功能，各用電設(shè)備通過通訊線路與電能表相聯(lián)系，電能表可對與其相聯(lián)系的網(wǎng)絡(luò)單元內(nèi)各用電設(shè)備實(shí)現(xiàn)優(yōu)化控制，無論是對電能的使用者還是電力部門，在經(jīng)濟(jì)效益和安全上都帶來很大益處并具有深遠(yuǎn)意義。
下面通過附圖及實(shí)施例，進(jìn)一步說明本發(fā)明的特點(diǎn)，附圖中

圖1是將本發(fā)明提供的電能表接入電力線路的連接示意圖；圖2是本發(fā)明提供的全電子智能式電能表的內(nèi)部方框原理圖；圖3是與本發(fā)明全電子智能式電能表通信的用電器控制電路示意圖；圖4是本發(fā)明提供的電能表與用電設(shè)備雙向通訊的控制流程示意圖；圖5是本發(fā)明提供的電能表與用電設(shè)備單向通訊控制流程示意圖。
如圖1所示，本發(fā)明的全電子智能電能表100，其內(nèi)部電路包括電能計量模塊101和電能優(yōu)化控制模塊102，其中，電力線103連接電能計量模塊101，用電設(shè)備104通過通訊線路105連接到電能優(yōu)化控制模塊102。其中電力線可以是單相，也可以是三相的。其中的用電設(shè)備104應(yīng)該具有與優(yōu)化控制模塊通訊的能力。
如圖2所示，本發(fā)明的全電子智能電能表，其內(nèi)部電路中分別設(shè)有電能計量模塊101和電能優(yōu)化控制模塊102，兩個模塊共用一個微處理器106。其中，電能計量模塊101對電力線路的電壓和電流分別在電流檢測單元107、電壓檢測單元108進(jìn)行檢測，將檢測結(jié)果經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器109-110，將模擬信號成為數(shù)字信號，輸入到乘法器111進(jìn)行運(yùn)算及濾波，得出線路的運(yùn)行功率，輸出到微處理器106，也可將電壓或電流檢測的結(jié)果直接輸入到微處理器。圖2中的電能優(yōu)化控制模塊102除了包括對信號進(jìn)行分析處理和存貯的微處理器106外，還包括與各用電設(shè)備聯(lián)系的通訊接口112、設(shè)置各用電設(shè)備信息和其他信息的鍵盤設(shè)置電路114、以及實(shí)現(xiàn)人機(jī)界面功能的顯示控制電路113以及存儲優(yōu)化程序及運(yùn)行數(shù)據(jù)的存儲器單元115。如圖1所示，本發(fā)明的全電子智能電能表100接入電力線路103后，通過專用通訊線105與各用電設(shè)備104進(jìn)行聯(lián)系。具體地說，啟動電能表100后，通過所述電能優(yōu)化控制模塊設(shè)置電路114和顯示控制電路113，設(shè)定各用電設(shè)備的優(yōu)先級和該用戶單元允許的最大功率。
圖3示出圖1中用電設(shè)備的部分邏輯框圖。其中，有可與電能表通訊接口112通信的通訊接口116以及連接并控制該接口的微處理器117，該微處理器117還連接有用電器控制電路118。
如圖4所示，如果電能優(yōu)化控制模塊102與各用電設(shè)備104間采用雙向通訊方式工作，此時電能優(yōu)化控制模塊102通過向用電設(shè)備發(fā)出允許啟動或要求關(guān)斷的控制命令以達(dá)到優(yōu)化控制目的。電能優(yōu)化控制模塊102在框401啟動后，先在框402中查詢現(xiàn)有各用電設(shè)備的狀態(tài)位，在框403中計算現(xiàn)行電器總?cè)萘浚煌ㄟ^中斷查詢與處理(框404)，根據(jù)預(yù)先設(shè)置的優(yōu)先級，按照限定的容量(框405)，對允許啟動的用電設(shè)備逐級將其要發(fā)出的控制信號設(shè)為允許啟動位，將不允許運(yùn)行的用電設(shè)備將其要發(fā)出的控制信號設(shè)為不允許運(yùn)行狀態(tài)，同時通過通信接口向用電設(shè)備發(fā)出上述內(nèi)容的控制信號。在用電設(shè)備這一側(cè)，在框407通電啟動后，用電器的控制電路處于請求電能表查詢的狀態(tài)，然后在框408向電能優(yōu)化控制模塊發(fā)出請求啟動信號，在框409，根據(jù)電能表所發(fā)出的控制信號，而啟動或關(guān)斷用電設(shè)備，并與電能表優(yōu)化模塊進(jìn)行通訊(框410)。
如圖5所示，電能優(yōu)化控制模塊與各用電設(shè)備間還可采用單向通訊方式工作，電能優(yōu)化控制模塊在框501啟動運(yùn)行后，先在框502查詢現(xiàn)有各用電設(shè)備的工作狀態(tài)，在框503，由電能計量模塊計算出線路的總?cè)萘?，按?yōu)先級比較進(jìn)行能量優(yōu)化，由通訊端口向各用電設(shè)備發(fā)出控制信號(框504)。當(dāng)用電設(shè)備接通電源(框505)后，在框506設(shè)置狀態(tài)位處于請求主機(jī)查詢狀態(tài)，在框507查詢狀態(tài)測試位以了解主機(jī)所允許的工作狀態(tài)，并在框508中檢測是否為允許運(yùn)行，如允許運(yùn)行，則在框510中運(yùn)行用電設(shè)備，如不允許運(yùn)行，則在框509關(guān)斷用電設(shè)備。然后處理由電能優(yōu)化控制模塊發(fā)來的允許運(yùn)行或要求關(guān)斷的命令，并一直與電能表保持通訊狀態(tài)。電能表與各用電設(shè)備間通過單向通訊，達(dá)到優(yōu)化控制的目的。其中，用電設(shè)備的控制器本身應(yīng)具有微處理器，用其本身的微處理器芯片來解決通訊、檢測和控制問題。對于通訊口來說，相應(yīng)地加一些符合通信要求的芯片就行了。
實(shí)施上述全電子智能電能表，可適用于家庭用戶、小區(qū)域用戶或單位用戶，對用電量準(zhǔn)確計量的同時，發(fā)揮優(yōu)化控制功能，保證各用電器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和用電安全。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展及網(wǎng)絡(luò)智能家電的日益普及，具有優(yōu)化功能的全電子電能表的應(yīng)用會越來越廣泛。
權(quán)利要求
1.一種全電子智能式電能表，其特征在于，包括電能計量和電能優(yōu)化控制兩個模塊，兩個模塊共用一個微處理器，所述電能計量模塊包括電壓檢測單元、電壓A/D轉(zhuǎn)換單元、電流檢測單元、電流A/D轉(zhuǎn)換、將輸出信號傳輸給所述微處理器的乘法器及響應(yīng)的濾波電路，所述電能優(yōu)化控制模塊包括與所述微處理器連接用于與各用電設(shè)備通信的通訊接口單元、與所述微處理器連接并用于設(shè)置各用電設(shè)備信息和其他信息的設(shè)置單元、用于存放優(yōu)化程序及數(shù)據(jù)的存儲器單元以及提供人機(jī)界面的顯示控制單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述全電子智能式電能表，其特征在于，所述通訊接口單元通過RS232或RS485等標(biāo)準(zhǔn)通信線連接各用電設(shè)備，其間通過中斷方式雙向通信，所述各用電設(shè)備信號分別有一個與之對應(yīng)的信號收發(fā)及處理模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述全電子智能式電能表，其特征在于，所述通訊接口單元以電力載波方式與各用電設(shè)備通信，所述各用電設(shè)備信號分別有一個與之對應(yīng)的信號收發(fā)及處理模塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述電能表，其特征在于，所述電能優(yōu)化控制模塊(102)通訊接口單元與各用電設(shè)備(104)之間的雙向通訊查詢用電設(shè)備的工作狀態(tài)并由通訊接口單元向各用電設(shè)備發(fā)出控制信號，用電設(shè)備(104)可向電能優(yōu)化控制模塊(102)發(fā)出請求啟動信號并處理由電能優(yōu)化控制模塊(102)發(fā)來的允許運(yùn)行或要求關(guān)斷的命令，通過雙向通訊實(shí)現(xiàn)優(yōu)化控制。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述電能表，其特征在于，所述電能優(yōu)化控制模塊與各用電設(shè)備間是這樣交互工作的所述電能優(yōu)化控制模塊對各用電設(shè)備的狀態(tài)位進(jìn)行查詢，并計算現(xiàn)行電器總?cè)萘浚桓鶕?jù)預(yù)先設(shè)置的優(yōu)先級，按照限定的容量，對允許啟動的用電設(shè)備逐級將其要發(fā)出的控制信號設(shè)為允許啟動位，將不允許運(yùn)行的用電設(shè)備將其要發(fā)出的控制信號設(shè)為不允許運(yùn)行狀態(tài)，同時通過通信接口向用電設(shè)備發(fā)出上述內(nèi)容的控制信號，所述用電設(shè)備在啟動后，其控制電路處于請求電能表查詢的狀態(tài)，并向電能優(yōu)化控制模塊發(fā)出請求啟動信號，根據(jù)接收到的電能表所發(fā)出的控制信號，而啟動或關(guān)斷用電設(shè)備。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述全電子智能式電能表，其特征在于，所述電能表與各用電設(shè)備間通過單向通訊工作，各用電設(shè)備由其自身狀態(tài)位控制啟動或斷開，電能優(yōu)化控制模塊通過單向查詢和改變各用電設(shè)備的狀態(tài)位實(shí)現(xiàn)優(yōu)化控制。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述全電子智能式電能表，其特征在于，所述電能優(yōu)化控制模塊與各用電設(shè)備間是這樣進(jìn)行交互的電能優(yōu)化控制模塊啟動后查詢現(xiàn)有各用電設(shè)備的工作狀態(tài)，計算出線路的總?cè)萘?，按?yōu)先級比較進(jìn)行能量優(yōu)化，由通訊端口向各用電設(shè)備發(fā)出控制信號；所述用電設(shè)備接通電源后，設(shè)置狀態(tài)位處于請求主機(jī)查詢狀態(tài)，并查詢狀態(tài)測試位檢測是否為允許運(yùn)行，如允許運(yùn)行，則運(yùn)行用電設(shè)備，如不允許運(yùn)行，則關(guān)斷用電設(shè)備。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全電子智能式電能表，其特征在于，在所述電能優(yōu)化控制模塊中設(shè)置線路允許的最大負(fù)荷或電能表允許的限定用電量、以及各用電設(shè)備的優(yōu)先級，當(dāng)各用電設(shè)備在同時運(yùn)行超過線路允許負(fù)荷，或者運(yùn)行時超過允許用電量時，電能優(yōu)化控制模塊將按設(shè)定的優(yōu)先級限制某些次要用電設(shè)備的運(yùn)行。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全電子智能式電能表，其特征在于，在所述電能優(yōu)化控制模塊中設(shè)置各用電設(shè)備允許運(yùn)行的最低電壓值或最高值設(shè)置，利用電能計量模塊的電壓檢測電路對電壓值進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，如果電壓低于或高于某一電器的允許值時，能通過電能優(yōu)化控制模塊限制該電器的運(yùn)行。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全電子智能式電能表，其特征在于，在所述電能優(yōu)化控制模塊中設(shè)置各用電設(shè)備的定時啟動、定時關(guān)閉和運(yùn)行規(guī)律等信息設(shè)置在電能優(yōu)化控制模塊中，由電能優(yōu)化控制模塊控制各用電器的運(yùn)行。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全電子智能式電能表，其特征在于，對所述電能優(yōu)化控制模塊中設(shè)置各種信息后，加入方便的修改方式或加密保護(hù)的修改方式。
12.根據(jù)權(quán)利要求1-9所述任一項所述全電子智能式電能表，其特征在于，所述存儲器單元存儲有以下可執(zhí)行的優(yōu)化程序步驟初始化對一些重要的參數(shù)及微處理器的I/O口進(jìn)行賦值和定義，對需要進(jìn)行優(yōu)化控制的用電設(shè)備進(jìn)行編號和定義；查詢現(xiàn)有設(shè)備的工作狀況利用已按優(yōu)先級編號的順序?qū)τ秒娫O(shè)備進(jìn)行優(yōu)化控制，包括按照預(yù)先設(shè)置的總用電容量按優(yōu)先級的高低進(jìn)行允許開啟和關(guān)斷；實(shí)時控制與監(jiān)測針對當(dāng)前設(shè)備的運(yùn)行情況及用電設(shè)備的開啟請求和關(guān)斷信息進(jìn)行優(yōu)化處理。
全文摘要
一種全電子智能式單相、三相電能表,其內(nèi)部電路包括電能計量和電能優(yōu)化控制兩個模塊,兩個模塊共用一個微處理器。其特征在于,電能計量模塊對線路電壓和電流進(jìn)行檢測和運(yùn)算,結(jié)果輸入到微處理器進(jìn)行處理。電能優(yōu)化控制模塊通過通訊信號實(shí)現(xiàn)對各用電設(shè)備的優(yōu)化控制。作為電能計量表的同時,通過設(shè)置線路允許負(fù)荷、允許用電量、各用電設(shè)備的優(yōu)先等級、以及各用電設(shè)備的運(yùn)行時間等信息,實(shí)現(xiàn)對某一用戶單元下各用電設(shè)備的優(yōu)化控制。
文檔編號G01R22/00GK1355432SQ0012811
公開日2002年6月26日 申請日期2000年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2000年11月30日
發(fā)明者阿勇嘎 申請人:廣東科龍電器股份有限公司