CN110297205B - 一种用户电能表掉电上报*** - Google Patents

Abstract

本发明涉及电网运维技术领域，具体涉及一种用户电能表掉电上报***，包括若干个火线连接头、若干个零线连接头、收集线、MCU、存储器和通信模块，火线连接头内安装有PCB板，PCB板上有掉电检测电路，火线连接头以及零线连接头均与掉电检测电路输入端连接，掉电检测电路输出端均与收集线连接，收集线、存储器以及通信模块均与MCU连接。本发明的实质性效果是：通过在火线连接头内集成的掉电检测电路，判断每个电能表的掉电情况，通过收集线将若干个用户电能表与一个通信模块连接，当发生掉电时，共用一个通信模块上报，可以减少通信模块的成本，在大范围停电时，有效减少通信次数，避免通信干扰。

Description

一种用户电能表掉电上报***

技术领域

本发明涉及电网运维技术领域，具体涉及一种用户电能表掉电上报***。

背景技术

当电网故障或者电能表异常导致突发掉电后，需要针对该电网故障或者电能表异常的事件进行上报。相关责任人员在接到上报的电网故障或者电能表异常的信息后，才有可能对该故障或者异常进行排查和维修。对该掉电电能表进行上报的过程通常需要通过通信模块执行。由于应用的电能表储能单元只提供给自身供电，所以，为了实现对该电网故障或者电能表异常的上报工作，还需要针对通信模块增加储能单元。如果每块用户电能表均配置一个通信模块和储能单元，不仅会导致成本大幅增加，而且当故障停电范围较大时，会出现大量的电能表几乎同时上报信息，导致通信相互干扰，不利于判断真实的故障点。而且，用户电能表通常位于弱电井内，通信效果难以保证。

如中国专利CN201610709414.0，公开日2017年1月4日，智能电能表GPRS掉电上报***，包括主路电源和辅路电源，所述主路电源和开关模块相连，在主路电源和开关模块的电路上连接有MCU单元和光耦合器，所述辅路电源连接有充电模块，所述充电模块先和二极管相连再连接有储能模块，所述储能模块先和二极管相连再和所述开关模块连接，所述辅路电源先和二极管相连再连接所述开关模块，所述开关模块先和二极管相连再连接有GPRS模块，所述GPRS模块和所述光耦合器相连。与现有技术相比，其通过硬件电路和软件算法配合工作，实现GPRS掉电上报功能。但其需要对每个电能表进行改造或者直接更换电能表，十分费时费力。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：目前电能表掉电上报***需要对每个用户电能表改造而成本高昂且改造效率低的技术问题。提出了一种改造快捷成本更低的用户电能表掉电上报***。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案为：一种用户电能表掉电上报***，包括若干个火线连接头、若干个零线连接头、收集线、MCU、存储器和通信模块，入户火线与火线连接头连接，入户零线与零线连接头连接，火线连接头以及零线连接头分别与用户电能表的火线接入端和零线接入端连接，火线连接头内安装有PCB板，所述PCB板上有掉电检测电路，火线连接头以及零线连接头均与掉电检测电路输入端连接，若干个掉电检测电路输出端均与收集线连接，收集线、存储器以及通信模块均与MCU连接，通信模块与电网运维中心通信连接。将火线连接头和零线连接头安装好后，使用收集线将火线连接头串联起来，与MCU连接即可完成电能表的改造。过程中不需要拆开电能表。掉电检测电路检测到电能表掉电时，输出掉电信号到收集线，收集线与MCU连接，MCU通过掉电信号判断哪只电能表掉电，而后通过通信模块发出掉电上报。火线连接头和零线连接头，使得对用户电能表的改造便捷。

作为优选，所述掉电检测电路包括变压器T1、整流桥B1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电容C1、电容C2、二极管D1、二极管D2、MOS管M1、MOS管M2、MOS管M3、三端稳压器U1和接地导线，变压器T1初级线圈与入户火线连接，变压器T1初级线圈与入户零线通过接地导线连接，变压器T1次级线圈与整流桥B1输入端连接，整流桥B1输出端正极与电阻R1第一端、二极管D1阳极、二极管D2阳极以及MOS管M1栅极连接，二极管D1阴极与电阻R2第一端、电容C1第一端以及MOS管M3源极连接，电阻R2第二端与MOS管M1漏极以及MOS管M2栅极连接，电阻R1第二端、电容C1第二端以及MOS管M1源极与整流桥B1输出端负极连接，二极管D2阴极与电阻R3第一端、电容C2第一端以及MOS管M3栅极连接，电阻R3第二端与MOS管M2漏极连接，电容C2第二端与MOS管M2源极连接，MOS管M3漏极与三端稳压器U1输入端以及电阻R10第一端连接，三端稳压器U1接地端以及电阻R10第二端均与接地导线连接，三端稳压器U1输出端作为掉电检测电路的输出端。

变压器T1将220V交流电变压为较低电压的交流电，如12V或24V交流电，优选为与通信模块供电电压相当的交流电压，经过整流桥B1后低压交流电转变为低压半波交流电，低压半波交流电通过二极管D1为电容C1充电，通过二极管D2为电容C2充电，电阻R1、R2阻值均较大，控制电阻R1耗费功率较小，电容C1基本维持在12V或24V，当低压半波交流电位于低电位时，MOS管M1短暂截止。MOS管M1导通时，MOS管M2栅极为低电压，MOS管M2截止，当MOS管M1短暂截止时，MOS管M2短暂导通，电容C2通过电阻R3短暂放电，电容C2两端电压基本维持12V或24V。当入户火线停电时，MOS管M1的栅极保持低电压，MOS管M1截止，电阻R2第二端电压基本等于电容C1两端电压，MOS管M2栅极为高电平而导通，电容C2通过电阻R3持续放电，当电容C2电量基本消耗完成时，MOS管M3导通，电容C1给三端稳压器U1供电，三端稳压器U1输出端输出高电平，通过导电触点和导体环，将高电平信号输入到收集线，MCU通过收集线，就可以收集到用户电能表的停电信号。

作为优选，所述火线连接头包括分线器、PCB板腔和卡座，分线器和卡座均与PCB板腔连接，所述零线连接头包括第二分线器，分线器为一分二分线器，入户火线与分线器输入端连接，分线器第一输出端与用户电能表火线输入端连接，入户零线与第二分线器输入端连接，第二分线器第一输出端与用户电能表零线输入端连接，PCB板安装在PCB板腔内，分线器以及第二分线器的第二输出端均与掉电检测电路的输入端连接，掉电检测电路位于PCB板上，收集线包括连接导线和若干个卡头，卡头内均有信号发生电路，卡头上均镶嵌有导体环，导体环与信号发生电路输入端连接，若干个信号发生电路由连接导线串联连接，连接导线第一端接地，连接导线第二端与MCU连接，卡座包括用于与卡头卡接的卡接部和用于与导体环连接的导电触点，掉电检测电路输出端与导电触点连接。卡头和卡座的配合，使收集线的安装便捷。且不用接线，避免了接线施工不良好，导致的接触不良。

作为优选，所述信号发生电路均包括MOS管和电阻，MOS管的漏极以及源极与电阻并连接，若干个信号发生电路的电阻两端由连接导线串联，MOS管的源极靠近连接导线接地端；收集线还包括电流表和限流电阻R4，限流电阻R4以及电流表均串联接入连接导线第二端和MCU之间，电流表输出端与MCU连接，MCU为自带模数转换的MCU。当导电触点由三端稳压器U1提供高电平时，导体环也具有高电平，使对应的MOS管栅极位于高电平，MOS管导通，使电阻被短路，使收集线所串联的电阻减少一个，通过检测收集线的电阻，即可以确定是否有用户电能表掉电，以及掉电的电能表的数量。具体哪只电能表掉电，需要现场人员在收集线串起的若干个电能表中寻找确定。本方案用于将若干个位置相近的用户电能表共用一个通信模块，因而现场检查时亦比较方便。

作为优选，所述若干个信号发生电路中的每个电阻的阻值均不等于其余电阻阻值，且不等于其余电阻任意组合相加的阻值，所述存储器内存储有若干个电阻的阻值信息。通过测量收集线上串联的电阻的总阻值，就可以直接判断哪些电阻被短路，进而确定哪些用户电能表掉电，提供更准确的用户电能表掉电上报信息。

作为优选，所述卡头上设有用于将卡头从卡座内取出的柄。方便在现场维修时，将卡头取出，不会损坏卡头，方便再次使用。

作为优选，所述变压器T1为压电陶瓷变压器。压电陶瓷变压器具有噪音小，体积小，发热小的特点，适合集成到火线连接头内。

作为优选，所述导电触点包括导线橡胶和若干个金属块，所述若干个金属块均镶嵌在导线橡胶上，当卡头卡入卡座时，导电橡胶使金属块与导体环贴合。避免导电触点和导体环接触不良。

作为优选，所述金属块有磁性，所述导体环为磁的导体。金属块吸引导体环，使得二者能够更紧密的贴合。

本发明的实质性效果是：通过在火线连接头内集成的掉电检测电路，判断每个电能表的掉电情况，通过收集线将若干个用户电能表与一个通信模块连接，当发生掉电时，共用一个通信模块上报，可以减少通信模块的成本，在大范围停电时，有效减少通信次数，避免通信干扰。

附图说明

图1为实施例一掉电上报***结构示意图。

图2为实施例一火线连接头安装位置示意图。

图3为实施例一卡头卡座连接示意图。

图4为实施例一卡头卡座***图。

图5为实施例一卡座结构示意图。

图6为实施例一卡头内部结构示意图。

图7为实施例一掉电检测电路原理图。

图8为实施例二卡座结构示意图。

其中：1、电能表，2、火线连接头，3、零线连接头，4、收集线，5、通信模块，6、卡头，7、卡座，8、PCB板腔，9、分线器，10、入户火线，11、接地导线，12、导体环，13、导电触点，14、电流表，15、MCU，16、导电橡胶，17、金属块。

具体实施方式

下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步具体说明。

实施例一：

一种用户电能表掉电上报***，如图1所示，本实施例通过收集线4，将若干个用户电能表1与一个通信模块5连接，通信模块5具有单独的供电电池。通信模块5的位置同时设置有MCU15和存储器。通信模块5与电网运维中心通信连接。MCU15用于根据从收集线4检测到的掉电信息，生成对应的报文，这些预设的报文存储在存储器内。

如图2所示，为改造电能表1方便，本实施例采用了火线连接头2和零线连接头3，火线连接头2底部设有分线器9，分线器9与入户火线10连接，分线器9具有与用户电能表1连接的连接部。火线连接头2上部设置有PCB板腔8，PCB板腔8内的PCB板上有掉电检测电路，火线连接头2与掉电检测电路第一输入端连接。零线连接头3底部与入户零线连接，零线连接头3上部与用户电能表1的零线输入接口连接，零线连接头3通过接地导线11与火线连接头2内的掉电检测电路第二输入端连接。

如图3所示，火线连接头2的顶部有卡座7，卡座7方便了收集线4的连接。收集线4上串联有若干个卡头6，卡头6与卡座7连接，形成机械固定。同时卡头6中部安装有导体环12，如图5所示，卡座7相应位置安装有导电触点13，导电触点13与掉电检测电路的输出端连接，当卡头6卡入卡座7时，掉电检测电路的输出端可以将掉电信号通过导体环12传入收集线4。

如图4所示，卡座7为具有弧度稍大于180度的空心圆柱体，卡头6呈圆柱体形状，卡头6两端设置有方便将卡头6从卡座7取出的柄，连接导线亦从卡头6的两端穿出，柄为空心结构，柄同时起到了保护连接导线接头的作用。

如图6所示，卡头6内设置有电路板，电路板上安装有MOS管M5和电阻R5，MOS管M5源极和漏极与电阻R5两端并联，电阻R5两端均与连接导线连接。MOS管M5栅极与导体环12连接。若干个用户的电能表1对应的卡头6的电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8以及电阻R9的阻值具有以下规律：每个电阻的阻值均不等于其余电阻阻值，且不等于其余电阻任意组合相加的阻值。从R5至R9的顺序，阻值序列为：10kΩ、15kΩ、20kΩ、40kΩ、90kΩ，或者10kΩ、30kΩ、50kΩ、70kΩ、140kΩ，或者10kΩ、40kΩ、60kΩ、80kΩ、160kΩ。

如图7所示，掉电检测电路包括变压器T1、整流桥B1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R10、电容C1、电容C2、二极管D1、二极管D2、MOS管M1、MOS管M2、MOS管M3、三端稳压器U1和接地导线11，变压器T1初级线圈与入户火线10连接，变压器T1初级线圈与入户零线通过接地导线11连接，变压器T1次级线圈与整流桥B1输入端连接，整流桥B1输出端正极与电阻R1第一端、二极管D1阳极、二极管D2阳极以及MOS管M1栅极连接，二极管D1阴极与电阻R2第一端、电容C1第一端以及MOS管M3源极连接，电阻R2第二端与MOS管M1漏极以及MOS管M2栅极连接，电阻R1第二端、电容C1第二端以及MOS管M1源极与整流桥B1输出端负极连接，二极管D2阴极与电阻R3第一端、电容C2第一端以及MOS管M3栅极连接，电阻R3第二端与MOS管M2漏极连接，电容C2第二端与MOS管M2源极连接，MOS管M3漏极与三端稳压器U1输入端以及电阻R10第一端连接，三端稳压器U1接地端以及电阻R10第二端均与接地导线11连接，三端稳压器U1输出端作为掉电检测电路的输出端。MOS管M1、MOS管M3、MOS管M5、MOS管M6、MOS管M7、MOS管M8以及MOS管M9均为N沟道增强型MOS管，MOS管M2为P沟道增强型MOS管。

当用户表掉电时，对应的掉电检测电路会输出高电平，高电平通过导电触点13和导体环12使卡头6内的MOS管栅极处于高电平，MOS管导通，使对应的电阻被短路。通过MCU15引脚输出一个电压，通过电流表14检测电流值，就可以确定收集线4上串联接入的电阻的阻值。收集线4上还串联有限流电阻R4。当若干个电阻取阻值序列10kΩ、15kΩ、20kΩ、40kΩ、90kΩ时，当检测到电阻为75kΩ与限流电阻R4的和，则可以判断掉电的电流表14为序列中第一和第五个卡头6对应的电能表1发生了掉电。由MCU15从存储器内读取当第一、五卡头6对应的电能表1掉电时预设的报文，由通信模块5发出即可。

实施例二：

一种用户电能表掉电上报***，本实施例对卡座进行了进一步的改进，如图8所示，本实施例中，导电触点包括导线橡胶和若干个金属块17，若干个金属块17均镶嵌在导线橡胶上，当卡头卡入卡座时，导电橡胶16使金属块17与导体环贴合。金属块17有磁性，导体环为磁的导体。其余结构同实施例一。

以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (8)

1.一种用户电能表掉电上报***，其特征在于，

包括若干个火线连接头、若干个零线连接头、收集线、MCU、存储器和通信模块，入户火线与火线连接头连接，入户零线与零线连接头连接，火线连接头以及零线连接头分别与用户电能表的火线接入端和零线接入端连接，火线连接头内安装有PCB板，所述PCB板上有掉电检测电路，火线连接头以及零线连接头均与掉电检测电路输入端连接，若干个掉电检测电路输出端均与收集线连接，收集线、存储器以及通信模块均与MCU连接，通信模块与电网运维中心通信连接；

所述收集线包括连接导线和若干个卡头，卡头内均有信号发生电路，卡头上均镶嵌有导体环，导体环与信号发生电路输入端连接，若干个信号发生电路由连接导线串联连接，连接导线第一端接地，连接导线第二端与MCU连接，火线连接头上的卡座包括用于与卡头卡接的卡接部和用于与导体环连接的导电触点，掉电检测电路输出端与导电触点连接；

所述信号发生电路均包括MOS管和电阻，MOS管的漏极以及源极与电阻并联 连接，若干个信号发生电路的电阻两端由连接导线串联，MOS管的源极靠近连接导线接地端；

收集线还包括电流表和限流电阻R4，限流电阻R4以及电流表均串联接入连接导线第二端和MCU之间，电流表输出端与MCU连接，MCU为自带模数转换的MCU；通过检测收集线的电阻，确定是否有用户电能表掉电。

2.根据权利要求1所述的一种用户电能表掉电上报***，其特征在于，

所述掉电检测电路包括变压器T1、整流桥B1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R10、电容C1、电容C2、二极管D1、二极管D2、MOS管M1、MOS管M2、MOS管M3、三端稳压器U1和接地导线，变压器T1初级线圈与入户火线连接，变压器T1初级线圈与入户零线通过接地导线连接，变压器T1次级线圈与整流桥B1输入端连接，整流桥B1输出端正极与电阻R1第一端、二极管D1阳极、二极管D2阳极以及MOS管M1栅极连接，二极管D1阴极与电阻R2第一端、电容C1第一端以及MOS管M3源极连接，电阻R2第二端与MOS管M1漏极以及MOS管M2栅极连接，电阻R1第二端、电容C1第二端以及MOS管M1源极与整流桥B1输出端负极连接，二极管D2阴极与电阻R3第一端、电容C2第一端以及MOS管M3栅极连接，电阻R3第二端与MOS管M2漏极连接，电容C2第二端与MOS管M2源极连接，MOS管M3漏极与三端稳压器U1输入端以及电阻R10第一端连接，三端稳压器U1接地端以及电阻R10第二端均与接地导线连接，三端稳压器U1输出端作为掉电检测电路的输出端。

3.根据权利要求1或2所述的一种用户电能表掉电上报***，其特征在于，

所述火线连接头还包括分线器、PCB板腔，分线器和卡座均与PCB板腔连接，所述零线连接头包括第二分线器，分线器为一分二分线器，入户火线与分线器输入端连接，分线器第一输出端与用户电能表火线输入端连接，入户零线与第二分线器输入端连接，第二分线器第一输出端与用户电能表零线输入端连接，PCB板安装在PCB板腔内，分线器以及第二分线器的第二输出端均与掉电检测电路的输入端连接，掉电检测电路位于PCB板上。

4.根据权利要求1所述的一种用户电能表掉电上报***，其特征在于，

所述若干个信号发生电路中的每个电阻的阻值均不等于其余电阻阻值，且不等于其余电阻任意组合相加的阻值，所述存储器内存储有若干个电阻的阻值信息。

5.根据权利要求3所述的一种用户电能表掉电上报***，其特征在于，

所述卡头上设有用于将卡头从卡座内取出的柄。

6.根据权利要求2所述的一种用户电能表掉电上报***，其特征在于，

所述变压器T1为压电陶瓷变压器。

7.根据权利要求3所述的一种用户电能表掉电上报***，其特征在于，

所述导电触点包括导线橡胶和若干个金属块，所述若干个金属块均镶嵌在导线橡胶上，当卡头卡入卡座时，导电橡胶使金属块与导体环贴合。

8.根据权利要求7所述的一种用户电能表掉电上报***，其特征在于，

所述金属块有磁性，所述导体环为磁的导体。

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