帶無線通信和計量功能的智能漏電保護器及其控制工序的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種帶無線通信和計量功能的智能漏電保護器及其控制工序，屬于電 力管控技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 自從人類發(fā)明并使用電以來，電不僅能給人類帶來了很多方便，也能給人類帶來 滅頂之災(zāi)。它可能燒壞電器，引起火災(zāi)，或者使人觸電。如果有一種設(shè)備可以使人們安全地 使用電，將會避免很多不必要的損失。所以在五花八門的電器接踵而來的同時，也誕生了 各式各樣的保護器。其中有一種是專門保護人的，稱為漏電保護器。漏電保護器俗稱漏電 開關(guān)，是用于在電路或電器絕緣受損發(fā)生對地短路時防人身觸電和電氣火災(zāi)的保護電器， 一般安裝于每戶配電箱的插座回路上和全樓總配電箱的電源進(jìn)線上，后者專用于防電氣火 災(zāi)。
[0003] 普通的漏電保護繼電器由零序互感器、脫扣器和輸出信號的輔助接點組成。它可 與大電流的自動開關(guān)配合，作為低壓電網(wǎng)的總保護或主干路的漏電、接地或絕緣監(jiān)視保護。 當(dāng)主回路有漏電流時，由于輔助接點和主回路開關(guān)的分離脫扣器串聯(lián)成一回路，因此輔助 接點接通分離脫扣器而斷開空氣開關(guān)、交流接觸器等，使其掉閘，切斷主回路。輔助接點也 可以接通聲、光信號裝置，發(fā)出漏電報警信號，反映線路的絕緣狀況。
[0004] 節(jié)能減排越來越得到全社會的重視，人們對家庭用電情況也更加關(guān)注，但對于一 些用電器的實際電量消耗卻了解得并不多，而現(xiàn)在家庭中大部分供電線路采用分路接線， 例如：插座、照明、廚房、空調(diào)、熱水器等均有獨立的空氣開關(guān)，而且這些分路開關(guān)之前還有 一個總的漏電保護器，保障用電安全。對家庭中各種用電器的用電情況可通過這些分路空 氣開關(guān)和漏電保護器進(jìn)行計量，再通過某種通信方式傳遞至用戶的手機或平板電腦上，但 目前的空氣開關(guān)和漏電保護期均不具有這些功能，無法實現(xiàn)用戶對家用電器用電情況的監(jiān) 督。
[0005] 現(xiàn)有的用電控制技術(shù)上，以采用傳統(tǒng)的漏電保護器或者過載、過流保護器來控制 電路的安全為主，在物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的基礎(chǔ)上，不斷衍生出一些具備智能控制的微型斷路器，可 以通過編程的方式實現(xiàn)對電力線路的檢測，以達(dá)到更安全的控制，但這些智能微型斷路器 均需要配合一些列的設(shè)備才能實現(xiàn)其功能，而且對于這些智能微型斷路器來說，均需要大 型的服務(wù)中心進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計，對于實現(xiàn)智能斷路器的家庭化，以及小型化普及來說困難重 重，而對于家庭用戶來說，能夠使用移動終端來檢查電力線路信息將會更加直觀，更加有 效。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種帶無線通信和計量功能的智能漏電保護器 及其控制工序，通過電力線載波進(jìn)行通信，將家庭用電情況傳遞給智能網(wǎng)關(guān)，并與各分路的 智能斷路器通過無線進(jìn)行通信，匯總所有智能斷路器的計量數(shù)據(jù)，實現(xiàn)電力線數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程 監(jiān)控。
[0007] 為解決上述問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0008] -種帶無線通信和計量功能的智能漏電保護器及其控制工序，智能漏電保護器包 括供電電源、單片機、數(shù)據(jù)存儲器、無線通信模塊、電壓和電流采樣部分、拉閘控制部分以及 斷路器部分，其中數(shù)據(jù)存儲器、無線通信模塊和單片機雙向連接，電壓和電流采樣部分、拉 閘控制部分和單片機單向連接，斷路器部分和拉閘控制部分連接，供電電源用于所有部件 的供電。
[0009] 地址申請/注冊工序：地址申請工序，智能斷路器只能在上電初始階段向智能漏 電保護器進(jìn)行地址申請，本工序同時也是注冊到智能漏電保護器的過程：
[0010] (一）智能斷路器上電（注意由智能漏電保護器上電，斷路器本身上電不算）l〇S 內(nèi)，按下智能短路器的按鍵2s，智能斷路器啟動地址申請工序。超出10s后按下斷路器按 鍵，則斷路器跳閘。
[0011](二）智能斷路器在上電10S內(nèi)檢測到按鍵被按下，并且持續(xù)2S以上后，向智能漏 電保護器發(fā)送申請地址報文，申請地址報文為645報文，報文如下：
[0012] 68 斷路器通信地址 68 1F02E2 35CS16
[0013] 其中：斷路器通信地址為自身當(dāng)前通信地址，不管是出廠地址還是之前申請的地 址；E2 35為申請地址的數(shù)據(jù)標(biāo)識。
[0014](三）智能斷路器在收到智能漏電保護器的響應(yīng)645報文后應(yīng)作以下判斷：控制 必須為9F，數(shù)據(jù)域長度必須為8字節(jié)，數(shù)據(jù)域后六個字節(jié)的數(shù)據(jù)減33后必須與地址域一致。 收到的報文舉例：
[0015] 68斷路器通信地址68 9F08E2 35斷路器通信地址+0x33CS16
[0016](四）滿足以上3個條件后，智能斷路器保存申請到的地址，回復(fù)智能漏電保護器 確認(rèn)報文，并控制斷路器跳閘，確認(rèn)報文舉例：
[0017] 68斷路器通信地址68 9F00CS16
[0018]用電量信息收集工序：用電信息收集工序包含智能斷路器對電量的采集記錄，智 能漏電保護器對電量的收集統(tǒng)計，智能網(wǎng)關(guān)對電量的統(tǒng)計、存儲。
[0019](一）智能斷路器內(nèi)含電量計量芯片，智能斷路器上電后通過采樣對電量進(jìn)行計 量，并記錄計量結(jié)果，等待智能漏電保護器讀取。智能斷路器內(nèi)含存儲器，保證電量掉電保 存。
[0020] (二）智能漏電保護器從上電開始，每隔15分鐘中讀取智能斷路器的當(dāng)前電量，存 儲在存儲設(shè)備中，并且會將所有斷路器的當(dāng)前電量進(jìn)行累加作為自身的當(dāng)前電量存儲。智 能漏電保護器最多支持存儲16個智能斷路器的上24小時的電量數(shù)據(jù)。
[0021] (三）智能網(wǎng)關(guān)每天會定時讀取智能漏電保護器的電量數(shù)據(jù)，并保存，若通過手機 軟件或平板電腦軟件等刷新網(wǎng)關(guān)數(shù)據(jù)，網(wǎng)關(guān)會立即讀取智能漏電保護器存儲的電量數(shù)據(jù)。 智能網(wǎng)關(guān)會存儲所有智能漏電保護器與智能斷路器最近24小時的小時凍結(jié)，最新1個月的 日凍結(jié)數(shù)據(jù)，以及最近12個月的月凍結(jié)數(shù)據(jù)。
[0022] 用戶控制工序：用戶通過手機軟件或平板電腦軟件等對智能斷路器進(jìn)行跳閘操 作，手機軟件或平板電腦軟件將信息傳給智能網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)關(guān)將信息加工后通過電力線載波轉(zhuǎn) 發(fā)給智能漏電保護器，智能漏電保護器對報文進(jìn)行解析與轉(zhuǎn)發(fā)，只有數(shù)據(jù)正確的報文才會 轉(zhuǎn)發(fā)給智能斷路器，數(shù)據(jù)錯誤的報文直接丟棄。智能斷路器收到跳閘報文后進(jìn)行跳閘動作。
[0023] 本發(fā)明的有益效果：
[0024] 本發(fā)明提供了帶無線通信和計量功能的智能漏電保護器及其控制工序，。
【附圖說明】
[0025] 圖1為系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[0026] 圖2為智能漏電保護器結(jié)構(gòu)框圖；
[0027] 圖3為供電電源電路原理圖；
[0028] 圖4為單片機（帶電能計量）部分電路原理圖；
[0029] 圖5為電壓和電流采樣部分電路原理圖；
[0030] 圖6為拉閘控制部分電路原理圖；
[0031] 圖7為無線通信模塊電路原理圖；
[0032] 圖8為數(shù)據(jù)存儲器電路原理圖；
[0033] 圖9為斷路器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖；
[0034] 圖10為浪涌保護部分；
[0035] 圖11為軟件流程圖；
[0036] 圖12為字節(jié)傳輸序列圖；
[0037] 圖13為控制碼格式圖。
【具體實施方式】
[0038] 如圖1所示，該系統(tǒng)包含了智能斷路器、智能漏電保護器、智能網(wǎng)關(guān)，終端設(shè)備和 安裝在終端設(shè)備上的應(yīng)用軟件，所述終端設(shè)備包括平板電腦、手機或PC機，其中智能漏電 保護器作為核心部件，對上與智能網(wǎng)關(guān)通過電力線載波進(jìn)行通信，將家庭用電情況傳遞給 智能網(wǎng)關(guān)，并能響應(yīng)智能網(wǎng)關(guān)下發(fā)的各種命令，對下與各分路的智能斷路器通過無線進(jìn)行 通信，匯總并統(tǒng)計所管理的所有智能斷路器的計量數(shù)據(jù)，并能下發(fā)命令控制斷路器跳閘，另 外該智能漏電保護器還具有漏電流檢測、過載保護、浪涌保護、控制整個家庭斷電等功能。
[0039] 智能漏電保護器與智能斷路器采用無線通信的好處是不需要額外布通信線，安裝 簡單，故障率低，可維護性高，并且無線模塊的功耗極低，內(nèi)部電路的供電容易實現(xiàn)；與智能 網(wǎng)關(guān)采用載波通信的好處是：不需要額外布通信線，安裝簡單，故障率低，可維護性高，另外 載波通信不會受到鐵箱的屏蔽作用，而智能漏電保護器與智能斷路器同處一個鐵箱，所以 可以采用無線通信方式，發(fā)揮無線通信的低功耗優(yōu)勢。
[0040] 如圖2所示為智能漏電保護器的結(jié)構(gòu)框圖，智能漏電保護器包括供電電源、單片 機、數(shù)據(jù)存儲器、無線通信模塊、電壓和電流采樣部分、拉閘控制部分以及斷路器部分，其中 數(shù)據(jù)存儲器、無線通信模塊和單片機雙向連接，電壓和電流采樣部分、拉閘控制部分和單片 機單向連接，斷路器部分和拉閘控制部分連接，供電電源用于所有部件的供電；
[0041] 如圖3所示，供電電源采用阻容降壓方式得到+18V電源，R9是一顆保護電阻，C1 是充電電容，VD3是一顆18V的穩(wěn)壓管，VD1是整流二極管，R8是限流電阻，C9是儲能電容。
[0042] +3. 3V由DC/DC降壓電路得到，TS1是DC/DC控制芯片，R3和R10是反饋電阻，C38 是自舉電容，R69是使能電阻，L2是儲能電感，VD2是續(xù)流二極管，C10是儲能電容。
[0043] 如圖4所示的單片機部分，單片機采用的是ESEM16,E