專利名稱：用電智能管理裝置的制作方法
技術領域：
所屬領域本實用新型涉及一種用電計量及智能管理裝置，具體地說是一種可計量電能并帶有智能控制管理功能的裝置，控制電源通斷或費用結算的智能型裝置。屬于電器技術與信息處理技術的結合。
背景技術：
目前的供電系統只對單用戶實行限電控制，超負荷后切斷電源，負荷正常后供電端不能自動恢復供電，而且電能計量采用傳統電表，人工抄表計費，需要大量管理人員，其管理費用高。而且無法實現集中管理。
中國專利，專利號為01241685.1，公開一種安全用電智能識別管理裝置，針對上述用電管理的落后狀況提供一種可判別負載是阻性阻抗還是感性阻抗，而對過載的阻性負載進行斷電控制，在負載正常后，經規定延時間隔后自動恢復供電。但該專利所公開的技術方案是，用電線路上的感性負載與阻性負載通過同一條線同時進入到傳感器S和IC3，IC4組成的電壓比較器，而傳感器S是產生阻性負載的識別電壓，IC3，IC4識別的是感性負載的變化電流信號，當用電負載端是阻性負載和感性負載組合時，即用電端既有阻性負載又有感性負載時，IC1，IC2放大整形電路與IC3，IC4比較器同時有控制信號傳輸到控制驅動器T，即控制器T被收到IC3，IC4輸出的信號鎖定。這時既使阻性負載超過額定值，電子開關K亦不能動作而使該裝置喪失控制作用。特別值得一提的是IC1，IC2，IC3，IC4都是四運算放大器，在混合型阻抗負載下在同一傳輸線中將阻性負載信號進入傳感器S，而使感性負載信號進入IC3，IC4運算放大器是十分困難的。而該專利對這一關鍵技術未在說明書中公開，因此該專利方案存在嚴重技術缺陷和不足。
技術方案本實用新型目的是公開一種用電智能管理裝置。通過電能計量裝置計量電能，通過通訊裝置將計量值上傳管理系統。并根據檢測到的阻性負載是否超限、總負載是否超限以及系統的控制信息控制電源的通斷，決定裝置是否輸出電能。
本實用新型其組成包括電能計量模塊、阻性負載檢測模塊、以及微處理器和控制單元。其特征是供電線路的火線L通過電流傳感器1和繼電器7的開關接點進入用戶用電器2，在電流傳感器1上形成的與負載相應的電壓信號，同時傳送到電能計量模塊3和阻性負載檢測模塊，電能計量模塊3同時接收火線的電壓信號，進行電能計量，將計量結果以脈沖的形式傳給微處理器4。阻性負載檢測模塊接收到的負載電流信號首先進入到差動放大模塊8，將負載電流信號進行一級放大，再進入調整放大模塊9進行二級放大，信號放大到一個相應的幅值進入開關濾波器10，開關濾波器10根據濾波信號發生器11傳來的濾波信號對其濾波，濾波后的信號代表了阻性負載所產生的電流大小，將代表阻性負載電流大小的脈動信號進入直流濾波器12進行濾波后，送到比較器13與首先設定的參比電壓14比較，比較結果送入微處理器。微處理器通過與上位機通訊模塊5與上位機交換數據，并綜合電量計量模塊及阻性負載檢測模塊的信號，按設定的組合邏輯，輸出控制信號給繼電器控制驅動器6，通過繼電器7的開關接點實現對用戶用電通斷和延時控制。微處理器4將用戶用電情況經上位機通訊模塊5上傳給上位機。
圖1為本實用新型原理框圖；圖2為本實用新型實施例阻性負載檢測模塊電路圖；圖3為本實用新型實施例電能計量模塊、以及微處理器和控制單元電路圖；實施例從圖1可知，通過裝置中的微處理器、該裝置可根據上層管理系統下載的命令和用戶信息及當前用電狀態，控制電源通斷，并進行電能計量。如通斷電智能控制，欠費、作息時間、用電功率等多角度的智能組合控制等。
圖2為本實用新型阻性負載檢測模塊電路實施例。電流傳感器副端兩輸出線分別接U7A的同相輸入端和U7B的同相輸入端，由U7A、U7B、U7D、和外圍元件R53-R61組成的差動放大模塊對信號進行第一次差動放大，差動放大輸出端接經R62連接到U6B同相輸入端；U6B、R62-R65組成調整放大模塊對信號進一步進行調整放大；由U6D、U6C、R41-R51、D10-D13、C20組成的濾波信號發生器接收電源零線N的信號，輸出開關濾波信號進入開關濾波器的開關濾波信號輸入端R66；Q5、R66、R67組成的開關濾波器對調整濾波器經R65輸出的信號進行濾波，濾掉感性負載產生的諧波；進入R68、C21組成直流濾波器進行直流濾波；濾波后的直流信號代表了阻性負載的大小，該信號進入由U6A、R71組成比較器的反向端；由R69、R70組成的參比電壓發生模塊產生的信號進入比較器的同相端；如果代表阻性負載大小的信號電壓低于比較電壓，則比較器輸出高電平，反之輸出低電平。該電平信號進入微處理器的一個輸入腳。微處理器在該腳檢到低電平代表阻性負載超過了額定值。
圖3為本實用新型電能計量模塊、以及微處理器和控制單元電路實施例；由V1、R16-R20、R4、R5、C1-C9組成了電能計量模塊；U2、U3、C12、C13、C17、Z1組成了處理模塊；U4、U5、R22、R23組成通訊模塊；R24-R26、D4-D7、Q1-Q4組成繼電器控制驅動模塊，J為繼電器。
微處理器通過上位機通訊模塊5與上層管理系統交換控制及電量數據。微處理器4綜合各種信息，給繼電器控制驅動器6，發出開關控制信號，通過繼電器7的開關接點執行該控制信號并將檢測執行結果反饋給微處理器4。
本實用新型形成的供電管理系統是用電計量及智能管理單元和管理系統軟件綜合實現的。其中，用電計量及智能管理單元由電子電度計量模塊、阻性負載檢測模塊、開關控制模塊、通訊模塊、電度顯示器、保險管等器件集成而成。該系統的用電用戶先到管理系統軟件注冊開戶并預交電費，對應該用戶有一個用電計量及智能管理單元，計量和管理該用戶的用電。管理人員可以根據需要，設定該用戶的用電功率、阻性負載檢測、供電斷電時間，電費帳戶透支額度，并將這些信息下載到用電計量及智能管理單元，單元根據以上信息決定是否供電。如果供電，單元會計量用電量，并將用電情況上傳管理系統。
電能計量模塊3所計量的電能可以是兩相或三相電，所計量的電量脈沖送給微處理器4，微處理器對所收到的電能計量信息進行處理；開關檢測及控制裝置是由三極管橋路根據微處理器的指令控制磁保持繼電器并檢測磁保持繼電器狀態；阻性負載檢測是根據負載電流波形判定的，在電流傳感器上形成了與負載相應的電壓信號。這一信號由兩部分組成，一是阻性負載產生的正弦波，二是感性負載產生的諧波。諧波疊加在正弦波的最高和最低位置。該信號同時傳送到電能計量模塊和阻性負載檢測模塊。電流傳感器上阻性負載的電流波形與輸入電壓相位及頻率相同，而其他負載電流波形是輸入電壓的諧波，將用戶負載電流波形放大并濾掉諧波，就得到用戶阻性負載波形，將阻性負載波形正半周濾波為直流，測量和比較其幅值送入微處理器進行處理，實現阻性負載功率識別。
電壓傳感器是由電阻分壓電路構成；電流傳感器7是由微歐姆電阻器組成。
本實用新型軟件操作系統可以是Windows 98、Windows ME、Windows 2000 Professional本實用新型可計量用電量，計量單元精度為0.01度；可按設定控制總負載功率；可按設定控制阻性負載功率；可隨時在管理系統上控制單元開關；可按設定定時開關；可設定透支限額，超透支斷電；本實用新型對用電人和設備實現有效的開源節流，進行量化管理、強化監控手段、實行全成本核算，電的計量和管控。滿足了用電單位對電力資源的控制、管理、計費等需求；能實現合理收費和靈活多樣的管理。
權利要求1.一種用電智能管理裝置，其組成包括電能計量模塊、阻性負載檢測模塊、以及微處理器和控制單元，其特征是供電線路的火線L通過電流傳感器(1)和繼電器(7)的開關接點進入用戶用電器(2)，在電流傳感器(1)上形成的與負載相應的電壓信號，同時傳送到電能計量模塊(3)和阻性負載檢測模塊，電能計量模塊(3)同時接收火線的電壓信號，進行電能計量，將計量結果以脈沖的形式傳給微處理器(4)，阻性負載檢測模塊接收到的負載電流信號首先進入到差動放大模塊(8)，將負載電流信號進行一級放大，再進入調整放大模塊(9)進行二級放大，信號放大到一個相應的幅值進入開關濾波器(10)，開關濾波器(10)根據濾波信號發生器(11)傳來的濾波信號對其濾波，濾波后的信號代表了阻性負載所產生的電流大小，將代表阻性負載電流大小的脈動信號進行直流濾波(12)后，送到比較器(13)與首先設定的參比電壓(14)比較，比較結果送入處理器；處理器通過與上位機通訊模塊(5)與上位機交換數據，并綜合電量計量模塊及阻生負載檢測模塊的信號，按設定的組合邏輯，輸出控制信號給繼電器控制驅動器(6)，通過繼電器(7)的開關接點實現對用戶用電通斷和延時控制，微處理器(3)將用戶用電情況經上位機通訊模塊(5)上傳給上位機。
2.如權利要求1所述的用電智能管理裝置，其特征是所述的阻性負載檢測模塊電路為，電流傳感器副端兩輸出線分別接U7A的同相輸入端和U7B的同相輸入端，由U7A、U7B、U7D、和外圍元件R53-R61組成的差動放大模塊對信號進行第一次差動放大，差動放大輸出端接經R62連接到U6B同相輸入端；U6B、R62-R65組成調整放大模塊對信號進一步進行調整放大；由U6D、U6C、R41-R51、D10-D13、C20組成的濾波信號發生器接收電源零線N的信號，輸出開關濾波信號進入開關濾波器的開關濾波信號輸入端R66；Q5、R66、R67組成的開關濾波器對調整濾波器經R65輸出的信號進行濾波，濾掉感性負載產生的諧波；進入R68、C21組成直流濾波器進行直流濾波；濾波后的直流信號代表了阻性負載的大小，該信號進入由U6A、R71組成比較器的反向端；由R69、R70組成的參比電壓發生模塊產生的信號進入比較器的同相端；如果代表阻性負載大小的信號電壓低于比較電壓，則比較器輸出高電平，反之輸出低電平。該電平信號進入微處理器的一個輸入腳。微處理器在該腳檢到低電平代表阻性負載超過了額定值。
專利摘要本實用新型的公開一種用電智能管理裝置。通過電能計量裝置計量電能，通過通訊裝置將計量值上傳管理系統。并根據檢測到的阻性負載是否超限、總負載是否超限以及系統的控制信息控制電源的通斷，決定裝置是否輸出電能。其組成包括電能計量模塊、阻性負載檢測模塊、以及微處理器和控制單元，其特征是阻性負載檢測是根據負載電流波形判定，將用戶負載電流波形放大并濾掉諧波，得到用戶阻性負載為直流信號，所有信息到微處理器匯總處理，通過開關檢測控制裝置控制電能的輸出。
文檔編號H02H3/00GK2569396SQ0224433
公開日2003年8月27日 申請日期2002年8月8日 優先權日2002年8月8日
發明者張忠祥, 李興利, 韋秋陽 申請人:哈爾濱新中新電子股份有限公司