專利名稱：電力用戶綜合監(jiān)控裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是一種電力用戶綜合監(jiān)控裝置，是集監(jiān)視、控制、保護(hù)為一體的裝置，屬于電力控制保護(hù)技術(shù)。
計(jì)劃用電、安全用電、節(jié)約用電一直是電力部門的重要管理環(huán)節(jié)，也是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要組成部分，為此本領(lǐng)域已有多種產(chǎn)品及技術(shù)問(wèn)世，如專利申請(qǐng)?zhí)?9211255.7“變電所無(wú)線電監(jiān)控及電力負(fù)荷控制裝置”該裝置具有電力負(fù)荷無(wú)線電遙測(cè)、遙控、遙信，但對(duì)用戶系統(tǒng)缺乏控制和保護(hù)，又如專利申請(qǐng)?zhí)?0103772.9“單片機(jī)智能模塊式變電站監(jiān)控系統(tǒng)”該系統(tǒng)具有電量采樣，開(kāi)關(guān)量輸入、輸出、線路故障診斷等功能，但每個(gè)模塊都帶有單片機(jī)，造價(jià)較高，且不能對(duì)用戶系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)全面控制，如用戶系統(tǒng)的無(wú)功補(bǔ)償和跌落開(kāi)關(guān)控制，并缺少運(yùn)行記憶及預(yù)付電費(fèi)功能，只適用于變電站，不適用于廣大電力用戶系統(tǒng)，此領(lǐng)域里目前尚無(wú)一綜合性監(jiān)控裝置適用于廣大電力用戶。
為了克服上述不足，本實(shí)用新型的目的是提供一種集電力用戶各種控制、保護(hù)、記憶、顯示、通訊、預(yù)付電費(fèi)于一體的，軟、硬件自由組態(tài)，采用單片機(jī)為核心的電力用戶綜合監(jiān)控裝置。
本實(shí)用新型一種電力用戶綜合監(jiān)控裝置，該裝置具有一機(jī)箱、在機(jī)箱的前面板上裝有LED顯示器、時(shí)鐘、LCD顯示屏、鍵盤、IC卡插座，在機(jī)箱的后面板上設(shè)有供輸入輸出信號(hào)輸入輸出的槽孔，在機(jī)箱內(nèi)裝有電路板及電源。
該裝置主要由信號(hào)輸入部分、運(yùn)算處理部分和控制輸出三部分組成；該信號(hào)輸入部分包括有電壓采樣2、正常電流采樣3、異常電流采樣4、防竊電采樣5、電度表采樣6、開(kāi)關(guān)狀態(tài)輸入7、IC卡讀寫器8、鍵盤部分9、時(shí)鐘部分10、調(diào)制解調(diào)器11，該運(yùn)算處理部分包括有單片機(jī)CPU1、存貯器12，該控制輸出部分包括有回路控制輸出13、無(wú)功補(bǔ)償控制輸出14、跌落開(kāi)關(guān)控制輸出15、顯示16、報(bào)警、語(yǔ)音提醒17、打印控制18、運(yùn)行記憶19，上述三部分共具有以下電路主控制電路、回路控制電路、顯示電路、無(wú)功補(bǔ)償控制輸出電路、跌落開(kāi)關(guān)控制輸出電路、報(bào)警、語(yǔ)音提醒電路及打印控制電路；該主控電路由電壓采樣、正常電流、異常電流、有功電度、無(wú)功電度、主變溫度、竊電信號(hào)采樣等傳感器，4066模擬開(kāi)關(guān)U9、U10、U11，8098單片機(jī)U1，373鎖存器U2，EPROM 27128光可擦寫只讀存貯器U3，EEPR0M 2864電可擦寫只讀存貯器U4，RAM6264隨機(jī)存貯器U5，138、139譯碼器U14、U13A、U15A、U15B，8583時(shí)鐘U16，8584I2C總線模塊U6，IC卡讀寫器U17、8574鍵盤和鍵盤接口模塊U7組成；由傳感器發(fā)來(lái)的信號(hào)經(jīng)模擬開(kāi)關(guān)送單片機(jī)，經(jīng)單片機(jī)內(nèi)A/D轉(zhuǎn)換后送6264隨機(jī)存貯器暫存，經(jīng)單片機(jī)分析、判斷后將24小時(shí)中的峰、平、谷(最大需量)電氣參數(shù)送2864存貯器記憶，若發(fā)現(xiàn)異常參數(shù)或用戶違章時(shí)立即送2864存貯器記憶，單片機(jī)與調(diào)制解調(diào)器連接，用戶、調(diào)度及管理機(jī)關(guān)可通過(guò)電話網(wǎng)傳遞信息達(dá)到遙控、遙測(cè)、遙信之目的，從而實(shí)現(xiàn)了負(fù)荷等參量的動(dòng)態(tài)控制和違章取證。由于8098單片機(jī)內(nèi)無(wú)I2C總線，故總線模塊8584與單片機(jī)的D0-D7數(shù)據(jù)端連接，為系統(tǒng)提供了I2C總線。8583時(shí)鐘為系統(tǒng)提供標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘，IC卡讀寫器為系統(tǒng)提供預(yù)付電費(fèi)、定量負(fù)荷控制、運(yùn)行信息取證提供服務(wù)。各種命令通過(guò)鍵盤經(jīng)8574、經(jīng)I2C總線送往單片機(jī)CPU處理。
該回路控制電路由I2C總線并行擴(kuò)展芯片8574、光電藕合器、二極管、三級(jí)管、電阻和繼電器組成；由單片機(jī)CPU將控制信息經(jīng)I2C總線擴(kuò)展芯片8574輸出，其中，U20(8574)輸出1-8路，其中第1路為總回路合閘控制，第2路為總回路分閘控制，第3-8路為1-6分路分、合閘控制；U21(8574)為1-8路開(kāi)關(guān)狀態(tài)信號(hào)輸入，其中第1′路為總回路合閘狀態(tài)，第2′路為總回路分閘狀態(tài)，第3′-8′路為1-6分路分、合閘狀態(tài)，各開(kāi)關(guān)狀態(tài)通過(guò)8574經(jīng)I2C總線擴(kuò)展芯片傳遞給單片機(jī)CPU。
該顯示電路由I2C顯示驅(qū)動(dòng)芯片1064、液晶驅(qū)動(dòng)芯片8576、LED管、LCD屏組成；由單片機(jī)CPU將系統(tǒng)的電壓、電流、有功功率、無(wú)功功率(功率參數(shù))送I2C總線，由1064驅(qū)動(dòng)顯示電氣參數(shù)；用戶輸入的參數(shù)、命令及單片機(jī)CPU自動(dòng)記錄的信息由8576驅(qū)動(dòng)液晶屏顯示。
該無(wú)功補(bǔ)償控制輸出電路由I2C總線擴(kuò)展芯片8574、二極管、三極管、電阻、繼電器組成；由單片機(jī)CPU將信息經(jīng)I2C總線送往8574，U43(8574)1-4路為子母電力電容器其容量分別為8、4、2、1千乏的控制輸出，U44(8574)分別為5-12路通用電力電容器控制輸出。
該跌落開(kāi)關(guān)控制輸出電路由I2C總線擴(kuò)展芯片8574、二極管、三極管、電阻、繼電器組成；
由單片機(jī)CPU將控制信息由I2C總線送8574分別驅(qū)動(dòng)J21、J22、J23使A、B、C相跌落開(kāi)關(guān)分別進(jìn)行分、合閘操作。
該報(bào)警、語(yǔ)音提醒電路由語(yǔ)音處理器TC8830AF、語(yǔ)言庫(kù)EPROM、數(shù)據(jù)庫(kù)SRAM、放大器LM386、揚(yáng)聲器SP、電容組成；系統(tǒng)需要報(bào)警時(shí)由CPU將報(bào)警數(shù)據(jù)經(jīng)PWM端口送放大器LM386，然后由揚(yáng)聲器SP發(fā)聲；系統(tǒng)需要語(yǔ)音提醒時(shí)，由單片機(jī)CPU選通語(yǔ)音處理器TC8830AF，將所需語(yǔ)音送放大器LM386由揚(yáng)聲器SP發(fā)音，語(yǔ)音處理器TC8830AF的CF端接主控電路譯碼器U14的4Y4。
該打印控制電路是將一臺(tái)微型打印機(jī)接入系統(tǒng)，數(shù)據(jù)線D0-D7與單片機(jī)8098的數(shù)據(jù)線端口連接，寫信號(hào)WR、讀信號(hào)RD分別與8098寫、讀端口連接，BUSY與8098的外中斷EXTINT連接，CS由主控電路中的譯碼器U14的4Y5選通，需要時(shí)可從打印機(jī)上輸出各種數(shù)據(jù)和信息。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是①給電力用戶特別是中小型電力用戶提供一種監(jiān)視、控制、保護(hù)設(shè)備，為電力設(shè)備的安全、可靠運(yùn)行提供了保障，由于本設(shè)備集控制、保護(hù)、顯示、運(yùn)行記憶、預(yù)付電費(fèi)于一體，故性價(jià)比很高。②由于采用硬件自由組合，軟件任意設(shè)定，使本監(jiān)控裝置能適用于所有的電力用戶。③由于系統(tǒng)內(nèi)設(shè)有標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘，能分別計(jì)算出用戶的峰、平、谷電度、最大需量，實(shí)現(xiàn)多電價(jià)級(jí)別計(jì)費(fèi)和控制。④由于系統(tǒng)設(shè)有IC卡讀寫器和外接通訊調(diào)制解調(diào)器，故可分別用于動(dòng)、靜態(tài)負(fù)荷實(shí)時(shí)調(diào)度和監(jiān)控，做到避峰不拉閘，限電不停電，并能做到電費(fèi)可預(yù)付，違章可取證。⑤由CPU計(jì)算出的無(wú)功電量，配合子母電力電容器可實(shí)現(xiàn)無(wú)功跟蹤補(bǔ)償。
本實(shí)用新型共有如下附圖

圖1.系統(tǒng)方框圖。
圖2.主控電路圖。
圖3.回路控制電路圖。
圖4.顯示電路圖。
圖5.無(wú)功補(bǔ)償控制電路圖。
圖6.跌落開(kāi)關(guān)控制輸出電路圖。
圖7.報(bào)警、語(yǔ)音提醒電路圖。
圖8.打印控制電路圖。
圖9.本實(shí)用新型外觀示意圖。
系統(tǒng)方框圖和外觀示意圖中標(biāo)號(hào)如下101、102、103、104.LED顯示器105.時(shí)鐘 106.LCD顯示屏 107.鍵盤108.IC卡插座 109.機(jī)箱1.單片機(jī)CPU2.電壓采樣 3.正常電流采樣4.異常電流采樣5.防竊電采樣 6.電度表采樣 7.開(kāi)關(guān)狀態(tài)輸入8.IC卡讀寫器 9.鍵盤部分10.時(shí)鐘部分11.調(diào)制解調(diào)器電路圖中元器件標(biāo)號(hào)如下U1.8098單片機(jī) U2.鎖存器U3.光可擦寫只讀存貯器27128 U4.電可擦寫只讀存貯器2864U5.隨機(jī)存貯器6264 U6.I2C總線擴(kuò)展模塊8584U7.鍵盤和鍵船盤接口模塊8574U8～U11.模擬開(kāi)關(guān)4066U12A～D.反相器U14、U13A、U15A、U15B.譯碼器138、139 U16.時(shí)鐘8583U17.IC卡讀寫器U20、U21、U45.I2C總線擴(kuò)展芯片8574U22～U37.光電藕合器D.二極管 N.三極管R.電阻 J.繼電器U38、U41.顯示驅(qū)動(dòng)芯片1064 U42.液晶驅(qū)動(dòng)芯片8576LED.顯示管 LCD.顯示屏U46.語(yǔ)音庫(kù)EPROMU47.語(yǔ)音處理器TC8830AFU48.數(shù)據(jù)庫(kù)SRAM U49.放大器LM386 SP.揚(yáng)聲器本實(shí)用新型的實(shí)施及工作過(guò)程如下本實(shí)用新型一種電力用戶綜合監(jiān)控裝置，請(qǐng)參閱圖9所示，該裝置具有一機(jī)箱109、在機(jī)箱109的前面板上裝有LED顯示器101～104，該LED顯示器顯示系統(tǒng)的電壓、電流、有功功率、無(wú)功功率、功率因數(shù)，裝有時(shí)鐘、LCD顯示屏、該LCD顯示屏主要顯示系統(tǒng)當(dāng)前運(yùn)行及記憶信息，還裝有鍵盤、IC卡插座等，在機(jī)箱的后面板上設(shè)有供輸入輸出信號(hào)的輸入輸出槽孔。
請(qǐng)參閱圖1所示，該裝置主要由信號(hào)輸入部分、運(yùn)算處理部分、控制輸出部分等組成；該信號(hào)輸入部分包括有電壓采樣2、正常電流采樣3、異常電流采樣4、防竊電采樣5(該防竊電采樣由主變出線處專用CT組成，該部分電路圖中未示)、電度表采樣6、開(kāi)關(guān)狀態(tài)輸入7、IC卡讀寫器8、鍵盤部分9、時(shí)鐘部分10、調(diào)制解調(diào)器11(電路圖中未示)，該運(yùn)算處理部分包括有單片機(jī)CPU1、存貯器12，該控制輸出部分包括有回路控制輸出13、無(wú)功補(bǔ)償控制輸出14、跌落開(kāi)關(guān)控制輸出15、顯示16、報(bào)警、語(yǔ)音提醒17(緊急狀態(tài)下采用報(bào)警方式，提示和預(yù)告情況下采用語(yǔ)音提醒方式)、打印控制18、運(yùn)行記憶19，該信號(hào)輸入部分、運(yùn)算處理部分和控制輸出部分共具有以下電路，主控制電路、回路控制電路、顯示電路、無(wú)功補(bǔ)償控制輸出電路、跌落開(kāi)關(guān)控制輸出電路、報(bào)警、語(yǔ)音提醒電路及打印控制電路(請(qǐng)參閱圖2～8所示)；上述電路制成電路板裝入機(jī)箱內(nèi)，在機(jī)箱內(nèi)還裝有電源等。
系統(tǒng)電量及信息經(jīng)CPU采樣、計(jì)算、分析、判斷、然后將正常值送顯示和記憶，并對(duì)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)正常的手動(dòng)、自動(dòng)操作，發(fā)現(xiàn)異常立即記憶，并根據(jù)事先軟件設(shè)定分別發(fā)出預(yù)告、警告和動(dòng)作跳閘，所有信息可進(jìn)行遙測(cè)、遙信和日后取證分析。
該裝置還可根據(jù)用戶的需要和要求，對(duì)硬件進(jìn)行自由組合，軟件任意設(shè)定，組成多功能、多品種、多規(guī)格適用于各種等級(jí)的電力用戶綜合性的監(jiān)控裝置。
權(quán)利要求1.一種電力用戶綜合監(jiān)控裝置，其特征在于該裝置主要由信號(hào)輸入部分、運(yùn)算處理部分和控制輸出三部分組成；該信號(hào)輸入部分包括有電壓采樣、正常電流采樣、異常電流采樣、防竊電采樣、電度表采樣、開(kāi)關(guān)狀態(tài)輸入、IC卡讀寫器、鍵盤部分、時(shí)鐘部分、調(diào)制解調(diào)器，該運(yùn)算處理部分包括有單片機(jī)CPU、存貯器，該控制輸出部分包括有回路控制輸出、無(wú)功補(bǔ)償控制輸出、跌落開(kāi)關(guān)控制輸出、顯示、報(bào)警、語(yǔ)音提醒、打印控制、運(yùn)行記憶，上述三部分共具有以下電路主控制電路、回路控制電路、顯示電路、無(wú)功補(bǔ)償控制輸出電路、跌落開(kāi)關(guān)控制輸出電路、報(bào)警、語(yǔ)音提醒電路及打印控制電路；該主控電路由電壓采樣、正常電流、異常電流、有功電度、無(wú)功電度、主變溫度、竊電信號(hào)采樣等傳感器，4066模擬開(kāi)關(guān)，8098單片機(jī)，373鎖存器，EPROM 27128光可擦寫只讀存貯器，EEPROM 2864電可擦寫只讀存貯器，RAM 6264隨機(jī)存貯器，138、139譯碼器，8583時(shí)鐘，8584I2C總線模塊，IC卡讀寫器、8574鍵盤和鍵盤接口模塊組成；由傳感器發(fā)來(lái)的信號(hào)經(jīng)模擬開(kāi)關(guān)送單片機(jī)，經(jīng)單片機(jī)內(nèi)A/D轉(zhuǎn)換后送6264隨機(jī)存貯器暫存，經(jīng)單片機(jī)分析、判斷后將24小時(shí)中的峰、平、谷(最大需量)電氣參數(shù)送2864存貯器記憶，單片機(jī)與調(diào)制解調(diào)器連接，總線模塊8584與單片機(jī)的D0-D7數(shù)據(jù)端連接，為系統(tǒng)提供了I2C總線。8583時(shí)鐘為系統(tǒng)提供標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘，IC卡讀寫器為系統(tǒng)提供預(yù)付電費(fèi)、定量負(fù)荷控制、運(yùn)行信息取證，各種命令通過(guò)鍵盤經(jīng)8574、經(jīng)I2C總線送往單片機(jī)CPU處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電力用戶綜合監(jiān)控裝置，其特征在于該回路控制電路由I2C總線并行擴(kuò)展芯片8574、光電藕合器、二極管、三級(jí)管、電阻和繼電器組成；由單片機(jī)CPU將控制信息經(jīng)I2C總線擴(kuò)展芯片8574輸出，其中，U20(8574)輸出1-8路，其中第1路為總回路合閘控制，第2路為總回路分閘控制，第3-8路為1-6分路分、合閘控制；U21(8574)為1-8路開(kāi)關(guān)狀態(tài)信號(hào)輸入，其中第1′路為總回路合閘狀態(tài)，第2′路為總回路分閘狀態(tài)，第3′-8′路為1-6分路分、合閘狀態(tài)，各開(kāi)關(guān)狀態(tài)通過(guò)8574經(jīng)I2C總線擴(kuò)展芯片傳遞給單片機(jī)CPU。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電力用戶綜合監(jiān)控裝置，其特征在于該顯示電路由I2C顯示驅(qū)動(dòng)芯片1064、液晶驅(qū)動(dòng)芯片8576、LED管、LCD屏組成；由單片機(jī)CPU將系統(tǒng)的電壓、電流、有功功率、無(wú)功功率(功率參數(shù))送I2C總線，由1064驅(qū)動(dòng)顯示電氣參數(shù)；用戶輸入的參數(shù)、命令及單片機(jī)CPU自動(dòng)記錄的信息由8576驅(qū)動(dòng)液晶屏顯示。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電力用戶綜合監(jiān)控裝置，其特征在于該無(wú)功補(bǔ)償控制輸出電路由I2C總線擴(kuò)展芯片8574、二極管、三極管、電阻、繼電器組成；由單片機(jī)CPU將信息經(jīng)I2C總線送往8574，U43(8574)1-4路為子母電力電容器其容量分別為8、4、2、1千乏的控制輸出，U44(8574)分別為5-12路通用電力電容器控制輸出。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電力用戶綜合監(jiān)控裝置，其特征在于該跌落開(kāi)關(guān)控制輸出電路由I2C總線擴(kuò)展芯片8574、二極管、三極管、電阻、繼電器組成；由單片機(jī)CPU將控制信息由I2C總線送8574分別驅(qū)動(dòng)J21、J22、J23使A、B、C相跌落開(kāi)關(guān)分別進(jìn)行分、合閘操作。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電力用戶綜合監(jiān)控裝置，其特征在于該報(bào)警、語(yǔ)音提醒電路由語(yǔ)音處理器TC8830AF、語(yǔ)言庫(kù)EPROM、數(shù)據(jù)庫(kù)SRAM、放大器LM386、揚(yáng)聲器SP、電容組成；系統(tǒng)需要報(bào)警時(shí)由CPU將報(bào)警數(shù)據(jù)經(jīng)PWM端口送放大器LM386，然后由揚(yáng)聲器SP發(fā)聲；系統(tǒng)需要語(yǔ)音提醒時(shí)，由單片機(jī)CPU選通語(yǔ)音處理器TC8830AF，將所需語(yǔ)音送放大器LM386由揚(yáng)聲器SP發(fā)音，語(yǔ)音處理器TC8830AF的CF端接主控電路譯碼器U14的4Y4端。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電力用戶綜合監(jiān)控裝置，其特征在于該打印控制電路是將打印機(jī)的數(shù)據(jù)線D0-D7與單片機(jī)8098的數(shù)據(jù)線端口連接，寫信號(hào)WR、讀信號(hào)RD分別與8098寫、讀端口連接，BUSY與8098的外中斷EXTINT連接，CS由主控電路中的譯碼器U14的4Y5端選通。
專利摘要一種電力用戶綜合監(jiān)控裝置,包括有信號(hào)輸入部分由:電壓采樣、正常電流采樣、異常電流采樣、防竊電采樣、電度表采樣、開(kāi)關(guān)狀態(tài)輸入、IC卡讀寫器、鍵盤部分、時(shí)鐘部分、調(diào)制解調(diào)器組成,運(yùn)算處理部分由:單片機(jī)、存貯器組成,控制輸出部分由:回路控制輸出、無(wú)功補(bǔ)償控制輸出、跌落開(kāi)關(guān)控制輸出、顯示、報(bào)警、語(yǔ)言提醒、打印控制、運(yùn)行記憶組成;系統(tǒng)信息經(jīng)CPU采樣、計(jì)算、分析、判斷后,將數(shù)值送顯示和記憶,系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)手動(dòng)、自動(dòng)操作,所有信息可進(jìn)行遙測(cè)、遙控、遙信。
文檔編號(hào)H02J13/00GK2278300SQ9621594
公開(kāi)日1998年4月8日 申請(qǐng)日期1996年7月22日 優(yōu)先權(quán)日1996年7月22日
發(fā)明者沙宏余, 周艷 申請(qǐng)人:周艷