具有防开箱窃电与巡检管理功能的扩展型智能电能表制造技术

本实用新型专利技术公开了一种具有防开箱窃电与巡检管理功能的扩展型智能电能表，包括电能表的主ＭＣＵ模块，主ＭＣＵ模块的信号输入端通过光电隔离器件以及ＵＡＲＴ总线连接着单片机扩展功能模块，单片机扩展功能模块的信号输入端通过电能表的空闲跳闸端子分别连接着一开箱检测行程开关以及一信息钮扣，其中信息钮扣通过１－ｗｉｒｅ总线与所说的跳闸端子相连。本实用新型专利技术利用智能电能表自身的网络通信能力和数据处理能力来实现电表箱开合的检测、报警与巡检管理，不需要在电表箱内增加额外的检测与通信设备，简化了设备及其安装维护，节省了成本。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种用于国家电网公司低压电力用户电能计量与管理的智能电 能表，属于电力行业的电能计量与用电管理
，特别是具有防开箱窃电与巡检管理 功能的扩展型智能电能表。
技术介绍
长期以来，一直存在通过非法打开配电计量箱(电表箱)来进行窃电的现象。针对 这一现象，市场上有很多防止窃电的智能电表箱产品。为了实现动态监测与及时响应，这些 智能型防窃电电表箱内都需要配置微机监测与通信设备，其缺陷是一方面费用很高，另一 方面增加这些智能设备本身也增加了设备种类，增加了供电部门的维护环节。此外，由于供电部门的多个职能部门(抄表、巡检、计量等)都有可能打开计量箱， 供电部门也有对电能表箱的开启及开箱人员进行记录管理的需求。市场上也有针对此需求 的产品，但这类产品的缺陷是费用较高，不够简单实用。
技术实现思路
针对利用打开电能表计量箱来进行窃电的现象以及供电部门对计量箱的开启进 行管理的需求，本技术提供了一种具有防开箱窃电与巡检管理功能的扩展型智能电能 表，能够实现对计量箱的开启进行监测、记录、开箱人员识别等功能，杜绝非法打开计量箱 的现象发生。本技术的目的是这样实现的一种具有防开箱窃电与巡检管理功能的扩展型 智能电能表，包括电能表的主MCU模块，主MCU模块的信号输入端通过光电隔离器件以及 UART总线连接着单片机扩展功能模块，单片机扩展功能模块的信号输入端通过电能表的 空闲跳闸端子分别连接着一开箱检测行程开关以及一信息钮扣，其中信息钮扣通过1-wire 总线与所说的跳闸端子相连。本技术使用时，将开箱检测行程开关安装在计量箱的箱体与箱门处。扩展 型智能电能表内包括专用的扩展功能模块，扩展功能模块的核心为AVR系列超低功耗 ATtinyl3A单片机。扩展功能模块对内通过UART总线，经光电隔离后与电能表主MCU进行 通信，向主MCU传送计量箱开合状态、开箱人员身份、LCD信息命令与内容、声音与灯光报警 等信息；对外，通过电能表空闲的跳闸端子，利用1-Wire总线与外部设备进行信息交换；通 过扩展功能模块的软件处理，跳闸端子同时作为一路开关量输入信号通道使用。扩展型智能电能表通过跳闸端子检测用于标识开箱人员身份的信息钮 (iButton)。扩展功能模块通过1-Wire总线协议读取信息钮的64位信息，并进行CRC校验， 校验通过后，通过UART总线将身份识别信息送至主MCU ；主MCU将信息显示在IXD上，并将 相关信息保存在固态介质中。扩展型智能电能表通过跳间端子检测计量箱的开合状态。扩展功能模块采集计量 箱行程开关的输入状态，在计量箱开合状态发生变化时，通过UART总线将相应信息送至主MCU ；主MCU将信息显示在LCD上，并将相关信息保存在固态介质中。专用扩展功能模块内嵌软件通过FSM有限状态机的编程方法，实现跳闸端子的信 号复用将跳闸端子同时作为1-Wire总线信号端子和开关量输入信号端子。核心思路是将 扩展功能模块的工作状态分解为“开箱检测态”和“信息钮读取态”，内嵌软件根据跳闸端子 的电平状态以及当前工作状态来控制状态的转移，使扩展功能模块总能处在正确的工作模 式下。扩展型智能电能表根据计量表箱开合状态及身份信息识别情况，产生非法开箱报 警信息。在电能表表箱打开后的约定时间内，如果没有采集到有效的身份信息，则会触发报 警记录报警事件与发生的时间；将电能表载波接口的事件标志位(模块管脚号10)置为高 电平；IXD报警显示和LED灯光指示。扩展型智能电能表对多功能电能表通信协议DL/T-645 2007规定的数据标识进 行了扩展，增加了“表箱状态”数据标识符，支持用电信息采集系统对计量表箱的开启、报警 和开箱身份信息的读取调用。配合供电部门的营销应用软件，可以实现计量箱的实时动态 监测、报警与巡检管理，能够有效杜绝通过打开计量箱窃电的现象。本技术充分利用了智能电能表自身的网络通信能力和数据处理能力实现了 计量箱开合的检测、报警与巡检管理，不需要在计量箱内增加额外的检测与通信设备，杜绝 非法打开计量箱的现象发生，简化了设备及其安装维护，节省了成本。附图说明图1是本技术的连接结构框图；图2是本技术扩展功能模块的电路原理图；图3是本技术扩展功能模块与电能表主电路的接口电路原理图。具体实施方式一种具有防开箱窃电与巡检管理功能的扩展型智能电能表，如图1、图2、图3所 示，包括电能表的主MCU模块9，主MCU模块9的信号输入端通过光电隔离器件8以及UART 总线7连接着单片机扩展功能模块6，单片机扩展功能模块6的信号输入端通过电能表的 空闲跳闸端子5分别连接着一开箱检测行程开关3以及一信息钮扣2，信息钮扣2型号为 DS1990A。其中信息钮扣2通过1-wire总线4与所说的跳闸端子5相连。开箱检测行程开 关3安装在计量箱1箱体与箱门处。如图3所示，序号12为扩展功能模块6的接口，序号 8为光电隔离器件。其中KM-TXD为扩展功能模块6的TXD输出信号端，KM-RXD为扩展功能 模块的RXD输入信号端，KM-CTRL为扩展功能模块6的485控制输出信号端。如图2所示，AVR单片机10负责通信、开关量采集与数据处理，三极管T10用于将 单片机输出口扩展为0C输出以满足1-Wire总线的电气特性要求，与跳闸端子相连的为连 接端子11。行程开关3的接点(两根线)连接到电能表的跳闸端子5上。表箱关闭时，行程 开关3处于常闭状态，表箱打开时行程开关3处于常开状态。信息钮扣2的触点也连接到 电能表的跳闸端子5上，与行程开关3的接点并联，共用跳闸端子5。电能表的扩展功能模块6分别有一个输入口和输出口，同时连接到跳闸端子5上。 在初始状态以及空闲状态下，输出口功能无效，跳闸端子5只作为输入端口使用。电能表的扩展功能模块6时刻检测跳闸端子5的输入状态。当检测到跳闸端子5 处在低电平状态时，则认为是计量表箱的行程开关3关闭，扩展功能模块6不作进一步动 作，继续循环检测跳间端子5的电平状态，这种状态被定义为“开箱检测”状态。当检测到跳闸端子5为高电平时，则认为表箱被打开，扩展功能模块6启动“信息 钮读取”的过程，程序处于“信息钮读取”状态。在“开箱检测”状态下，如果检测到表箱1被打开，则电能表高亮显示提示信息，提 示插入信息钮扣2，同时程序进入“信息钮读取”状态。在“信息钮读取”状态下，不进行表箱 状态的检测。如果在进行“信息钮读取”的过程中表箱被关闭，则读取的信息将通不过CRC 校验，不会造成误读。在读取信息钮扣2的过程中，如果始终检测不到信息钮扣2的接入，则程序将一直 处在“信息钮读取”状态，直到有信息钮扣2接入或者表箱1被关闭才会完成“信息钮读取” 的过程。无论读取的信息是否正确(即是否通过CRC校验)，程序都会回到“开箱检测”状态。在“信息钮读取”状态下，如果表箱1被关闭，则读出的信息都为0，通不过CRC检 验，程序退出“信息钮读取”状态，回到“开箱检测”状态。在“信息钮读取”状态下，程序按照信息钮扣DS1990A规定的时序进行读取操作。本技术电能表巡检过程如下1、巡检员打开表箱1，电能表检测到行程开关3 打开，使电能表高亮提示请进行身份验证！ 2、巡检员插入信息钮扣2，电能表显示读取成 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有防开箱窃电与巡检管理功能的扩展型智能电能表，包括电能表的主ＭＣＵ模块，其特征是：主ＭＣＵ模块的信号输入端通过光电隔离器件以及ＵＡＲＴ总线连接着单片机扩展功能模块，单片机扩展功能模块的信号输入端通过电能表的空闲跳闸端子分别连接着一开箱检测行程开关以及一信息钮扣，其中信息钮扣通过１－ｗｉｒｅ总线与所说的跳闸端子相连。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘正红，龚政，塔拉甫加盘，
申请(专利权)人：新疆新能信息通信有限责任公司，北京合众普瑞科技有限公司，
类型：实用新型
国别省市：65[中国|新疆]