专利名称：网络可控断路电表抄表器及用电单元网络终端的制作方法
技术领域：
本实用新型属于网络技术，涉及一种网络可控断路电表抄表器，或称“CEBus网络智能型可控断路电表抄表器”，以及利用这种抄表器、脉冲电表及仪表箱构成的用电单元网络终端，该网络终端具体化为一种“用电单元网络终端配电电表箱”。
背景技术：
CEBus网络，简称为仪表通讯总线Meter-Bus。美国Electronic IndustriesAssociation正式发布了针对家庭的电器联网标准CEBus(消费电子总线、家庭总线)，编号EIA-600；后又经过若干次修改，并一直受到EIA的下属组织Consumer Electronics Manufactures Association的大力推广。CEBus已获American National Standards Institute承认。随着互连网技术逐步面向家庭电器控制应用的开发，各国都在根据本国的实际国情探讨、研究开发符合互连网接入的家庭电器网络化产品。随着我国科学技术和城市建设突飞猛进的发展，现代信息产业将成为我国各大中城市加速发展“数字城市”形成我国信息产业的主要市场。在发展“数字城市”中，住宅小区(社区)的网络化建设及“电力系统配电网自动化网络平台”是我国城市信息化工程中非常重要的工程之一。
如何将传统技术以现代微电子技术、计算机技术、网络技术及软件技术相结合，形成优良、可靠、耐用、低功耗、安全的“网络可控断路电表抄表器”是CEBus网络化三表自动抄收系统稳定、可靠运行的关键产品。
00135437.X号中国发明专利申请公开了一种CEBus型抄表网桥与水、电、气表的自动抄表系统，其工作步骤是将水、电、煤气等表具的机械计数转换成磁脉冲，再转换成电信号，智能化模块将电信号转换成数字信号存储，并加入地址码，通过CEBus网桥传到网络中。该方案中网络与系统部分的已经可以直接投入实际使用。该专利申请中CEBus网络智能型电表，其结构有电能表的驱动圆盘内部设置一小磁盘，小磁盘形成局部磁场(180°)，并安装在驱动圆盘主轴上，根据不同型号的电能表，小磁盘可以安装在驱动圆盘(主轴垂直)上面或下面。在电能表内的基架上安装有智能模块，在智能模块内有一磁传感器及含有微处理器的计数检测装置，在电能表内的基架上安装有全封闭智能模块，而全封闭智能模块与CEBus网络馈线连接。
以上技术方案在投入实际使用时，需要采用能够进行非电量转换的智能一体化电表，也就是需要对我国现有标准的电表表具进行改装设计，会遇到我国电表表具生产标准以及改造成本等因素的阻碍。同时，以上技术方案还不能完全满足电能用户防雷、防窃电、漏电保护、网络可控断路的需要，所以需要进一步细化的技术方案作补充，以及加强该技术方案的功能，例如增加网络反向控制功能，在必要时切断电源；再如增加防窃电等功能，使其使用价值加大，以利于推广。
发明内容
为解决“电力系统配电网自动化网络平台”重大基础应用网络化终端产品之一，本实用新型提供一种有漏电保护功能的网络可控断路电表抄表器及其防雷、防窃电用户终端配电电表箱。该系统产品的标准执行符合GB6829-95和IEC898-87、IEC755等标准。本实用新型是对上述技术路线的进一步扩展与细化，作为智能化模块的替代机构，本网络可控断路电表抄表器能够接收现有的脉冲感应式机械电表与全电子式电表的输出，并有CEBus网络通信接口。在一根CEBus网络通信总线上(双绞线)可统一接入CEBus网络可控断路电表抄表器、CEBus网络智能型煤气表或CEBus网络智能型水表，并通过抄表网桥、上位管理计算机完成其数据抄收管理功能，以满足目前使用的大多数表具进入网络的需要，并将网络遥控断路等功能一并加入到该抄表器中去，通过该抄表器、脉冲电表、仪表箱构成的用电单元网络终端产品。用电单元网络终端其优化方案还可以将防止触电、漏电、窃电，过载保护、防止雷击，该抄表器还可增加红外通信窗口，以增加使用手掌机进行手控操作的功能。
本实用新型涉及一种“网络可控断路电表抄表器”结构为漏电保护脱扣开关试验按钮A、上电/断电脱扣开关把手B、红外通信窗C、220VAC输入端1-3、220VAC输出端2-4、防窃电仪表箱传感器JK接入端5-6、电表脉冲信号输入端7-9、仪表通讯总线Meter-Bus端口8-10。参看附图1。
本申请完成上述发明任务的方案是提供一种网络可控断路电表抄表器，其结构为设有CPU微处理器，该处理器通过调制解调器与网络连接，还设有计数脉冲感应式机械电表或全电子式电表的接口，接口通过计数脉冲整形电路与CPU连接，CPU上还连接有数据存储器，在智能电路中设有CEBus通信电路、外设有CEBus通信接口，在电源电路上设置有电流互感传感器、离子开关和切断电源电路的脱扣开关，CPU经光隔离器件、可控硅(SCR)、电磁线圈与脱扣开关连接。即脱扣开关可由CPU经光隔离器件、可控硅(SCR)、电磁线圈进行控制。微处理器主要完成电表电量计数电脉冲特性的判断、采集、控制以及与CEBus网络的双向通信。电路中的传感器的作用是当用电单元网络终端的配电电表箱的门(开、闭状态)改变状态时，均可引起传感器的信号变化，为CPU的控制提供依据。脱扣开关可根据CPU的指令切断供电电源，CPU只有撤除断电指令，脱扣开关才能恢复供电状态。方案中所说的“通过调制解调器与网络连接”，使用的IC4调制解调器是CEBus网络通信芯片。CEBus网络也可简称Meter-Bus通信网络。
本实用新型通过CEBus网络(DCPL，直流供电载波通信形式)实现了预收费自动电表的抄表，并通过抄表网桥与管理部门计算机进行双向通信，尤其是对网络可控断路电表抄表器的工作进行控制以及监管用电单元网络终端的配电电表箱。
本实用新型涉及的用电单元网络终端是指；在配电电表箱内安装有脉冲感应式机械电表或全电子式电表、网络可控断路电表抄表器，配电电表箱内含仪表箱门防开启传感器(电表、抄表器与传感器均作电连接)组合而成。统称用电单元网络终端。(有网络化单用户终端、网络化双用户终端以及网络化多用户终端)来解决配电仪表箱远程网络监管问题，防止窃电网络管理。参看附图4。
本实用新型具有以下优化方案主动防感应雷击的优化方案在“网络型可控断路电表抄表器”220VAC进线接入端，可加装“主动防感应雷过电压保护器”模块。例如在中国01262801.8号专利申请所公开的防感应雷电路中每相线接入端都有一个“主动防感应雷过电压保护器”模块。附图2所示。
增加远红外控制功能的优化方案在智能电路中设计有红外通信电路，并与网络可控断路电表抄表器外设的红外通信窗口连接，即可增加远红外通信控制功能红外通信电路通过网络可控断路电表抄表器的红外通信窗口与手持机进行红外光通信。
在“网络型可控断路电表抄表器”上同时设有漏电保护电路，该电路与电磁脱扣断路器连接，使网络型可控断路电表抄表器同时具有漏电保护功能。
以本实用新型的网络可控断路电表抄表器为主体构成的用电单元网络终端，是在配电仪表箱内设有多路CEBus网络接线端子，包括供CEBus网络可控断路电表抄表器、CEBus网络智能可控型煤气表、CEBus网络智能可控型水表分别接入的接线端子。通过抄表网桥在一条CEBus网络总线(简称仪表通信总线Meter-Bus)接入用电单元网络终端可进行三表抄收管理。参看附图6网络连接图示。
以上方案还可分别设置成两相电或三相电的抄表器与用电单元网络终端，可分别满足两相电表以及三相电表的自动抄收管理。即所说的抄表器可以是两相电的网络可控断路电表抄表器或三相电的网络可控断路电表抄表器。所说的用电单元网络终端也可以是两相电的用电单元网络终端或三相电的用电单元网络终端。
本实用新型提供的“网络可控断路电表抄表器”以及优化方案形成的“用电单元网络终端”，是一种符合我国国情，并为我国水、电、气自动抄收系统硬件平台建立DCPL网络通讯结构的用电单元网络终端。其中DCPL网络结构既是直流电力线载波通讯网络，又作为电压值在24VDC以下的供电网络。该“网络可控断路电表抄表器”与电表分离设计，将电子计数及智能模块电路装置直接设计在符合国家安装标准的“漏电保护断路器”盒内。并创新一种网络化远程用户终端配电监管装置，简称“用电单元网络终端”。该装置具有电表自动抄收、防感应雷过电压、防窃电及漏电保护可控断路功能。
本实用新型主要特征是1、电表与“网络可控断路电表抄表器”分离设计，可靠性高、功能多、组合方便、充分利用现有电表、表具改造容易、成本低。
2、现有的计数脉冲感应式机械电表或全电子式电表都可以接入“网络可控断路电表抄表器”。
3、用电单元网络终端；有防过电压、防窃电、漏电保护、过载保护、自动抄表及网络远程可控断路功能。
4、“网络可控断路电表抄表器”有红外通信电路及红外通信窗口，可用标准化的手掌计算机进行信息双向通信。
5、用电单元网络终端的组成是由脉冲感应式机械电表(或全电子式电表)、网络可控断路电表抄表器、带有传感器JK监管仪表箱门开启的配电仪表箱组合而成。形成标准化的“用电单元网络终端”产品。
6、在“用电单元网络终端”箱体内有多个CEBus网络通信接口接线端子，可分别接入CEBus网络可控断路电表抄表器、CEBus网络智能型煤气表、CEBus网络智能型水表，形成三表抄收管理功能。该用户终端配电电表箱组网形式参看附图2、附图6。
本申请提供的“网络可控断路电表抄表器”能适应我国现有普遍使用的各种规格标准的两相、三相感应式机械脉冲电表及电子电表，推广使用成本低。本设计可以通过CEBus网络实现预收费电表自动抄表、用户断路器控制、终端仪表箱系统故障查验等。该“用电单元网络终端”仪表箱内有多个CEBus网络接入端口，所以还可接入CEBus网络化煤气表、CEBus网络化水表，使用十分方便。
图1为本申请实施例中“网络可控断路电表抄表器”结构示意图；图2为三相防雷、漏电保护“网络可控断路电表抄表器”结构示意图；图3为实施例中“网络可控断路电表抄表器”与脉冲电表接线图；图4为实施例中“网络可控断路电表抄表器”与用电单元网络终端安装示意图；图5为实施例中“网络可控断路电表抄表器”的电路原理图；图6为配网自动化中CEBus网络化电表自动抄收系统装置的网络连接图；图7为防雷离子开关LZ的电原理图。
具体实施方式
实施例1，参照图1、图2“网络可控断路电表抄表器”产品结构分别设有电源连接端子1、3；漏电保护器试验按钮A、超载/断电脱扣开关把手B、红外通信窗口C、电度表连接端子7、9；防窃电仪表箱连接端子5、6，以及Meter-Bus通信电路连接端子8、10。参照图1、图5网络可控断路电表抄表器，设有CPU微处理器IC1，该处理器通过调制解调器IC4与网络连接，还设有计数脉冲感应式机械电表或全电子式电表的接口7、9，接口通过计数脉冲整形电路与CPU连接，CPU上还连接有数据存储器IC3，在电源电路上设置有电流互感传感器L、离子开关LZ和切断电源电路的脱扣开关，CPU经光隔离器件、可控硅、电磁线圈与脱扣开关连接。其电路及抄表系统包括IC1 CUP电路，IC2计数脉冲整形电路，IC3存储器，IC4 Meter-Bus通信电路，IC5漏电保护芯片，IC6稳压电路，电流互感器L，防雷离子开关LZ、红外通信电路、脱扣开关、脉冲电度表、抄表网桥、用户终端仪表箱等所组成。图3、图4表示各功能仪表、部件或电路的连接。参照图5在电路中主要器件采用微功耗芯片，其中IC1为CPU芯片是该电路的核心微处理器、IC4为低功耗CEBus网络通讯调制解调专业芯片、IC2计数脉冲整形电路、IC3为数据存储芯片、IC5漏电保护芯片、IC6稳压电路、TD-HL为感应式机械电表传感器、电流互感器L，防雷离子开关LZ、红外通信电路、脱扣开关等。所述的CPU芯片是MSP430系列(或P87LPC76X系列)微处理器。该核心微处理器，主要完成电表电量计数电脉冲特性的判断采集、JK传感器为用户终端配电电表箱状态判断、断路器脱扣开关控制及数据处理与存储、双向数据通信管理及看门狗控制。CPU芯片串行通讯口通过模拟开关与IC4 CEBus网络通讯调制解调专业芯片的RXD、TXD、红外通信电路相连。所述的IC4是CEBus网络通讯调制解调专业芯片，CPU芯片的通过选用串行通讯与CEBus网络通讯调制解调专业芯片的RXD、TXD进行数据读写操作，P0.4、P0.5为R/T控制，CD为模拟调制信号检测端，并通过无极性的MBU(12)、MBU(13)将符合ITU-TV2.3标准的模拟调制信号耦合到CEBus网络线上，CEBus网络线功能是一方面作为网络通讯，另一方面作为电力提供线路。所述的CEBus网络通讯是指抄表网桥通过CEBus网络线，向“网络可控断路电表抄表器”进行载波通讯的网络线，同时也是CEBus网络智能可控型煤气表、水表进行载波通讯的网络线。图6为配网自动化中CEBus网络化电表自动抄收系统装置的网络连接关系。
本实施例中，用户若需要加装(也可不安装)主动防感应雷过电压保护器时，可以按中国01262801.8号专利申请的方案，或图7所示电路原理设置。
权利要求1.一种网络可控断路电表抄表器，其结构为设有CPU微处理器IC1，该处理器通过调制解调器IC4与网络连接，还设有计数脉冲感应式机械电表或全电子式电表的接口(7)、(9)，接口通过计数脉冲整形电路与CPU连接，CPU上还连接有数据存储器IC3，在智能电路中设有CEBus通信电路、外设有CEBus通信接口(8)、(10)，在电源电路上设置有电流互感传感器L、离子开关LZ和切断电源电路的脱扣开关，CPU经光隔离器件、可控硅、电磁线圈与脱扣开关连接。
2.按照权利要求1所述的网络可控断路电表抄表器，其特征是在抄表器220VAC进线接入端(1)、(3)，装有主动防感应雷过电压保护器模块。
3.按照权利要求1或2所述的网络可控断路电表抄表器，其特征是同时设有漏电保护电路，该电路与电磁脱扣断路器连接。
4.按照权利要求1或2所述的网络可控断路电表抄表器，其特征是在智能电路中设计有红外通信电路，并与抄表器外设的红外通信窗口C连接。
5.按照权利要求3所述的网络可控断路电表抄表器，其特征是在智能电路中设计有红外通信电路，并与抄表器外设的红外通信窗口C连接。
6.按照权利要求4所述的网络可控断路电表抄表器，其特征是所说的抄表器是两相电的网络可控断路电表抄表器，或是三相电的网络可控断路电表抄表器。
7.按照权利要求5所述的网络可控断路电表抄表器，其特征是所说的抄表器是两相电的网络可控断路电表抄表器，或是三相电的网络可控断路电表抄表器。
8.一种用电单元网络终端，其特征是由在配电电表箱内安装有脉冲感应式机械电表或全电子式电表、网络可控断路电表抄表器，同时，配电电表箱内设有仪表箱门防开启传感器，电表、抄表器与传感器均作电连接。
9.按照权利要求8所述的用电单元网络终端，其特征是配电仪表箱内设有多路CEBus网络接线端子，包括供CEBus网络可控断路电表抄表器、CEBus网络智能可控型煤气表、CEBus网络智能可控型水表分别接入的接线端子。CEBus网络智能可控型煤气表、CEBus网络智能可控型水表分别接入的接线端子。
10.按照权利要求8或9所述的用电单元网络终端，其特征是所说的用电单元网络终端是两相电的用电单元网络终端或是三相电的用电单元网络终端。
专利摘要网络可控断路电表抄表器设有CPU微处理器，该处理器通过调制解调器与网络连接，还设有计数脉冲感应式机械电表或全电子式电表的接口，接口通过计数脉冲整形电路与CPU连接，CPU上还连接有数据存储器，在电源电路上设置有电流互感传感器、离子开关和切断电源电路的脱扣开关，CPU经光隔离器件、可控硅、电磁线圈与脱扣开关连接。本实用新型能适应现在普遍使用的各种规格标准的电表，推广成本低。本设计可通过CEBus网络实现预收费电表自动抄表、用户断路器控制、终端仪表箱系统故障查验等。该“用电单元网络终端”仪表箱内有多个CEBus网络接入端口，所以还可接入CEBus网络化煤气表、CEBus网络化水表，使用十分方便。
文档编号H04L12/28GK2646799SQ0321916
公开日2004年10月6日 申请日期2003年1月6日 优先权日2003年1月6日
发明者郭建国, 顾金良 申请人:郭建国, 顾金良