专利名称：一种具有短消息通知功能的失压计时器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种失压计时器，特别是具有短消息通知功能的失压计时器，属 于电力计量技术领域。
背景技术：
随着国民经济的快速发展，各类工矿等企业对于电力的需求也随之持续增长。电 力部门在高压输电到用户时，需对用户的用电量进行连续采集，并准确计量用户端使用的 电能，以此作为计费的依据。但在实际生产用电过程中，在计量回路上往往会发生多种电力 部门所不希望出现的故障，造成电能表少计、漏计甚至不计，导致计费的损失。目前市场上 常见的失压计时器产品功能上较为单一，一般仅监测计量回路电压是否失压，并对总的失 压时间进行记录，而无法提供详细的事件信息记录，一旦计量回路出现故障，无法第一时间 通知维护人员。
发明内容本实用新型的目的是克服现有技术的不足，提供一种能够实时监测计量回路的工 作状态，并根据计量回路的故障类型或异常情况进行实时判断、输出报警跳闸信号、短消息 通知及提供事件信息记录的失压计时器。本实用新型的目的是这样来达到的，一种具有短消息通知功能的失压计时器，包 括电压电流采样电路、电源电路、开入开出电路、主控电路和人机界面电路，其特征在于还 包括短消息发送电路，所述的主控电路与电压电流采样电路、开入开出电路、短消息发送电 路和人机界面电路连接，电源电路为各电路供电。本实用新型所述的电源电路由电源�？镻l、电源芯片P2和电容C16、C17组成，电 源�？镻l的1、2脚接AC/DC110V/220V，电源�？镻l的3_7脚分别输出电压+12V、_12V、5V 和+24V，电源�？镻l的5、8脚接地，电源芯片P2的1、3脚和电容C16的一端接电压+5V， 电源芯片P2的5脚接电容C17的一端并输出电压+3. 3V，电源芯P2的2脚和电容C16、C17
的另一端共同接地。本实用新型所述的主控电路由主控单片机电路、A/D转换电路、实时时钟电路、采 样转换电路、单片机管理电路、存储电路、电池电压检测电路和跳闸信号电平转换电路组 成，主控单片机电路与A/D转换电路、实时时钟电路、单片机管理电路、存储电路、跳闸信号 电平转换电路、短消息发送电路和人机界面电路连接，A/D转换电路与采样转换电路和电池 电压控制电路连接，电池电压控制电路与单片机管理电路连接，采样转换电路与电压电流 采样电路连接，跳闸信号电平转换电路与开入开出电路连接。本实用新型所述的短消息发送电路由SIM卡电平转换电路、USB串口转换电路和 GSM模块工作电路组成，USB串口转换电路与主控电路连接，GSM�？楣ぷ鞯缏酚隨IM卡电 平转换电路和主控电路连接。本实用新型所述的人机界面电路由显示单片机电路、复位电路、显示信号转换驱动电路、键盘处理电路和LED指示灯电路组成，显示单片机电路与主控电路、复位电路、显 示信号转换驱动电路、键盘处理电路和LED指示灯电路连接。本实用新型所述的电压电流采样电路由电流互感器Tl、电压互感器T2、电阻 R1-R3和电容C1、C2组成，电流互感器Tl的la、Ia'接用于计量回路电流监测的高压计量 柜电流互感器二次侧接线端子，电流互感器Tl线圈的一端4与电阻R1、R2、电容Cl的一端 连接，电阻R2的另一端输出电流采样信号Ia-Ι，电流互感器Tl线圈的另一端6和电阻R1、 电容Cl的另一端共同接地，电压互感器T2线圈的两端1、2分别接用于计量回路电压监测 的高压计量柜电压互感器二次侧接线端子fe、Un，电压互感器T2线圈4与电阻R3、电容C2 的一端连接，电阻R3的另一端输出电压采样信号，电压互感器T2线圈的一端6和电容 C2的另一端共同接地，电流采样信号Ia-I和电压采样信号与主控电路的采样转换电 路连接。本实用新型所述的开入开出电路由电阻R18-R27、光耦01_04和出口继电器Kl组 成，电阻R18、R19的一端分别接外部断路器辅助开关常闭端接口 QF12和�？私涌� QF11， 电阻R18的另一端接光耦01的1脚，电阻R20的一端接电压+5V，电阻R20的另一端接光 耦01的4脚，光耦01的3脚和电阻R21的一端连接后输出采样信号S2并与主控单片机m 的82脚连接，电阻R19的另一端接光耦02的1脚，电阻R22的一端接电压+5V，光耦02的 3脚和电阻R23的一端连接后输出采样信号Sl并与主控单片机附的83脚连接，光耦01、 02的2脚接外部断路器辅助开关公共端接口 C0M1，电阻R24、R25的一端分别接电压+24V、 +5V,电阻R24、R25的另一端分别接光耦03的1、4脚，光耦03的3脚、电阻R26的一端连接 后输出回采信号HCl并与主控单片机m的9脚连接，光耦03的2脚接出口继电器Kl的8 脚，电阻R27的一端接电压+3. 3V，电阻R27的另一端接光耦04的1脚，光耦04的2脚控制 信号TKl与主控电路中跳闸信号电平转换电路的与非门NlO的TKl连接，光耦04的4脚接 出口继电器Kl的1脚，出口继电器Kl的4脚接电压+24V，电阻R26的另一端、光耦04的3 脚和出口继电器Kl的7脚共同接地。本实用新型由于采用上述技术方案，当计量回路出现故障、故障消失时失压计时 器自动复位以及失压计时器发出跳闸信号时，失压计时器将自动发出短消息通知。通过GSM 无线网络M小时全天候将故障情况在第一时间通知到相关人员，以便帮助用户或供电部 门尽早处理电网中出现的早期故障。另外，本实用新型还具备短消息测试功能，用户可以通 过此功能定期进行测试，以了解短消息通知功能的运行状况。同时本实用新型还具备低电 压故障监控、三相电压不平衡故障监控、三相电流不平衡故障监控以及电压、电流异常故障 监控等功能。可保存最新的16次报警及故障恢复记录，最新的16次故障跳间记录，方便用 户对故障事件的追溯。
图1为本实用新型原理框图。图2为本实用新型的电压电流采样电路图。图3为本实用新型的主控电路图。图4为本实用新型的电源电路图。图5为本实用新型的开入开出电路图。[0017]图6为本实用新型的短消息发送电路图。图7为本实用新型的人机界面电路图。
具体实施方式
为了使公众能充分了解本实用新型的技术实质和有益效果，申请人将在下面结合 附图对本实用新型的具体实施方式
详细描述，但申请人对实施例的描述不是对技术方案的 限制，任何依据本实用新型构思作形式而非实质的变化都应当视为本实用新型的保护范围。请参阅图1为一种具有短消息通知功能的失压计时器，包括电压电流采样电路、 电源电路、开入开出电路、短消息发送电路、主控电路、人机界面电路。上位机通过专用配置软件将指定短消息接收对象的手机号等用户信息写入主控 电路，主控电路对电压电流采样电路、开入开出电路开入部分提供的数据进行计算处理，人 机界面电路完成人机界面显示、键盘输入处理和整定值设置等，主控电路与人机界面电路 之间通过1 通讯方式实时交互数据，主控电路根据整定值判断是否满足故障条件，当满足 条件时，主控电路控制开入开出电路中相应的输出继电器动作，同时通过短信发送电路向 指定接收对象发送短消息通知并记录故障事件信息，故障恢复后，装置自动复位，同时主控 电路通过短信发送电路向短消息指定接收对象发送装置复位信息并记录故障恢复事件信 息。电源电路给整个失压计时器供电。请参阅图2为电压电流采样电路，以一相为例，电压电流采样电路由电流互感器 Tl，电压互感器T2，电阻Rl R3，电容Cl C2组成。Ia，la’接高压计量柜电流互感器二 次侧接线端子，高压计量柜电流互感器二次侧信号经过失压计时器内部电流互感器Tl转 换后，经采样电阻Rl采样，Cl、R2阻容滤波电路滤波后，获得采样信号Ia-I经主控电路的 采样转换电路后送入A/D转换器进行模数转换(即A/D转换)。Ua，Un接高压计量柜电压 互感器二次侧接线端子，高压计量柜电压互感器二次侧信号经过失压计时器内部电压互感 器T2转换后，通过C2、R3阻容滤波电路滤波后，获得采样信号经主控电路的采样转换 电路后送入A/D转换器进行模数转换(即A/D转换)。请参阅图3为主控电路，主控电路包括由主控单片机Ni、电容C3 C5、晶振Gl组 成的主控单片机电路，由A/D转换器N2、电容C6组成的A/D转换电路，由实时时钟芯片N3、 电阻R4、R5、电容C7、晶振G2组成的实时时钟电路，运算放大器N4A、N5A、电阻R6 R9、电 容C8 C15组成的采样转换电路，由单片机管理芯片N6、电阻RlO R13组成的单片机管 理电路，由存储器N7、电阻R15 R17组成的存储电路，由电池检测芯片N8、电阻R14组成的 电池电压检测电路，由施密特反相触发器N9、与非门NlO组成跳闸信号电平转换电路。其中 主控单片机附采用DSPIC33F，A/D转换器N2采用AD7864，时钟芯片N3采用S-35190A，运 算放大器N4，N5采用TLC2254，单片机管理芯片N6采用ADM8697，存储器N7采用25LC080B， 施密特反相触发器N9采用74HC14，与非门NlO采用74HC132。电压电流采样电路的电流采样信号Ia-I经电阻R8，电容C14滤波后，经运放N5A 电压跟随，电阻R9，电容C15滤波后获得电流信号Ia-2后，送入A/D转换器N2的21脚进行 模数转换(即A/D转换)，转换后由A/D转换器输出端DB0-DB13总线接口送到主控单片机
Nl计算处理。[0025]电压电流采样电路的电压采样信号经电阻R6、电容C9滤波后，经运放N4A电 压跟随，再经电阻R7、电容Cll滤波后获得电压信号后，送入A/D转换电路的A/D转换 器N2的19脚进行模数转换(即A/D转换)，转换后由A/D转换器输出端DB0-DB13总线接 口送到主控单片机附计算处理。实时时钟电路经过RTCSIO，RTCSCK, RTCCS, RTCINT接口连接到主控单片机附，为 主控单片机m提供实时时钟。单片机管理电路的MCLR信号连接至主控单片机Ni，上电过程中，单片机管理芯片 N6产生一稳定的MCLR信号供主控单片机m启动复位使用。存储电路经E2CS，E2S0，E2SI，E2SCK连接至主控单片机附，存储主控单片机信息。电池电压检测电路电池正极经+Bat连接到N8电池检测芯片输入端1脚，由N8输 出端输出Vbat_rst信号，连接到A/D转换器N2的16脚输入端进行模数转换(即A/D转 换)，转换后的结果由A/D转换器N2的输出端DB0-DB13总线接口送到主控单片机m计算 处理，判断电池电量是否正常。主控单片机m的89脚TZlA端连接与非门NlO的A端，主控单片机附的90脚 TZlB端连接施密特反相触发器N91脚的输入端，施密特反相触发器N9的2脚输出端与非门 NIO的B端连接，当需要跳闸时，TZlA为低电平，即与非门NlO的A端为低电平，TZlB为高 电平，使得与非门NlO的B端为低电平，因此，与非门NlO输出端为低电平，即TKl为低电平 送入开入开出电路。请参阅图4为电源电路，电源电路由电源�？镻l、电源芯片P2、电容C16、C17组 成，电源电路的电源�？镻l将外部AC/DC 110V/220V转换为+12V、-12V、+5V、+24V为失压 计时器提供工作所需要的多种电源。电源芯片P2再将5V电压转换成3. 3V电压供各电路 工作。其中电源�？镻l采用PA150A，电源芯片P2采用TPS76333。请参阅图5为开入开出电路，开入开出电路由电阻R18 R27、光耦01 04、出口 继电器Kl组成。其中COMl为外部断路器辅助开关公共端接口，QFll为外部断路器辅助开关�？� 端接口，QF12为外部断路器辅助开关常闭端接口，Si、S2为采样电平信号，TCl 1, TC12为出 口继电器�？サ悖琓Kl为主控电路单片机发出的控制信号，HCl为回采信号送主控电路的 主控单片机m使用。在通常情况下，外部断路器辅助开关有3个端口，为公共端，�？耍１斩耍渥� 态为一路打开，一路闭合，将这3个端口连接到失压计时器对应端口后，QFl 1, R19，COMl连 接外部常闭触点，构成一电流回路，光耦02导通，此时，经电阻R22，R23分压获得一高采样 电平信号Si，为主控电路单片机提供检测电平；QF12，R18，COMl回路因为连接外部�？� 点，不能构成回路，S2经电阻R21接地，此时S2为一低电平信号，为主控电路单片机m提 供检测电平。当主控电路单片机m计算电压、电流采样信号，满足故障条件情况下，发出跳闸 信号，即TKl为低电平，光耦04导通，使得出口继电器Kl线圈导通并动作，继电器Kl触点 5，6导通，触点7，8同时动作也导通，使得光耦03导通，回采信号HCl经电阻R25，M6分压 后获得一高电平信号，送入主控电路单片机m使用，以判断出口继电器Kl是否正常动作。 其中电阻R18、R9、RM，R27为内部限流电阻，电阻R20、R21、R22、R23、R25，R26为采样电阻。
7[0036]请参阅图6为短消息发送电路，短消息发送电路包括由SIM卡电平转换芯片附2、 电阻R28 R31、电容C17 C21、SIM卡座Xl组成SIM卡电平转换电路，由USB/串口转换 芯片附3、电阻R32、电容C22、C23、USB端口 X2组成的USB/串口转换电路，由GSM模块座 父3、电阻1 33、1 48、1 49、电容(^4组成的6511�？楣ぷ鞯缏贰Ｆ渲蠸IM卡电平转换芯片N12 采用LTC1555L, USB/串口转换芯片N13采用CP2102。SIM卡电平转换电路用于将SIM卡使用电平转换成与GSM�？橄嗤墓ぷ鞯缙健� SIM卡电平转换芯片N12的1、2、3、8脚与6SM�？樽鵛3的3、5、7、9脚连接，SIM卡电平转换 芯片N12的4、5脚、电阻R30的一端、SIM卡座Xl的4脚与6SM模块工作电路的电阻R49、 R33的一端连接。GSM�？樽鵛3的32、39脚分别与主控单片机附的49、50脚连接。USB/串口转换电路用于将USB通信转换成串口通信，通过串口转换芯片N13的 25,26脚分别与主控电路主控单片机附的51、52脚连接后进行数据交换，通过USB端口 X2 实现与上位机的通信。GSM�？樽鵛3用于安装短消息�？�(GSM�？�)，SIM卡座Xl用来安装手机卡(SIM 卡)。SIM卡座Xl中安装入SIM卡后，SIM卡电平转换芯片N12将读取SIM卡信息，并将 SIM卡工作电压转换成为与GSM模块相同的工作电平后，与GSM�？榻惺萁换唬硗猓� 主控单片机m发送短消息时，主控单片机m与GSM�？榻惺萁换唬ü鼼SM�？樯贤� 接天线接口，发送短消息。请参阅图7为人机界面电路，人机界面电路包括由显示单片机附4、电阻R34、R35、 电容C25 C27、晶振G3组成的显示单片机电路，由电阻R36、R37、电容C28、二极管VDl组 成复位电路，由信号转换驱动芯片m5、me、电阻R38 R43、电容C29、三极管VI、液晶安装 座X4组成显示信号转换驱动电路，由按键S1-S9、电阻R44 R46、二极管VD2 VD4组成 键盘处理电路，由发光二极管HI、电阻R47组成LED指示灯电路。其中显示单片机N14采用 DSPIC33F，信号转换驱动芯片附5、附6采用SN74LVC。显示单片机电路的显示单片机N14通过SDA2，SDL2，SYNl, SYN2, SYN3与主控单片 机m进行通信。复位电路为显示单片机N14提供复位信号。显示信号转换驱动电路与显示单片机N14进行数据交换，再由显示单片机控制液 晶显示面板显示信息。键盘处理电路连接到显示单片机附4，由显示单片机N14控制并处理按键输入。LED指示灯电路连接到显示单片机附4，当需要LED指示灯亮时，显示单片机N14 发低电平信号，使得LED指示灯亮。
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权利要求1.一种具有短消息通知功能的失压计时器，其特征在于包括电压电流采样电路、电源 电路、开入开出电路、主控电路和人机界面电路，短消息发送电路，所述的主控电路与电压 电流采样电路、开入开出电路、短消息发送电路和人机界面电路连接，电源电路为各电路供 H1^ ο
2.根据权利要求1所述的具有短消息通知功能的失压计时器，其特征在于所述的电 源电路由电源�？镻1、电源芯片P2和电容C16、C17组成，电源�？镻l的1、2脚接AC/ DC110V/220V,电源模块Pl的3、4、5、6、7脚分别输出电压+12V、_12V、5V和+24V，电源模块 Pl的5、8脚接地，电源芯片P2的1、3脚和电容C16的一端接电压+5V，电源芯片P2的5脚 接电容C17的一端并输出电压+3. 3V，电源芯P2的2脚和电容C16、C17的另一端共同接地。
3.根据权利要求1所述的具有短消息通知功能的失压计时器，其特征在于所述的主控 电路由主控单片机电路、A/D转换电路、实时时钟电路、采样转换电路、单片机管理电路、存 储电路、电池电压检测电路和跳闸信号电平转换电路组成，主控单片机电路与A/D转换电 路、实时时钟电路、单片机管理电路、存储电路、跳间信号电平转换电路、短消息发送电路和 人机界面电路连接，A/D转换电路与采样转换电路和电池电压控制电路连接，电池电压控制 电路与单片机管理电路连接，采样转换电路与电压电流采样电路连接，跳闸信号电平转换 电路与开入开出电路连接。
4.根据权利要求1所述的具有短消息通知功能的失压计时器，其特征在于所述的短消 息发送电路由SIM卡电平转换电路、USB串口转换电路和GSM�？楣ぷ鞯缏纷槌桑琔SB串口 转换电路与主控电路连接，GSM�？楣ぷ鞯缏酚隨IM卡电平转换电路和主控电路连接。
5.根据权利要求1所述的具有短消息通知功能的失压计时器，其特征在于所述的人机 界面电路由显示单片机电路、复位电路、显示信号转换驱动电路、键盘处理电路和LED指示 灯电路组成，显示单片机电路与主控电路、复位电路、显示信号转换驱动电路、键盘处理电 路和LED指示灯电路连接。
6.根据权利要求1所述的具有短消息通知功能的失压计时器，其特征在于所述的电压 电流采样电路由电流互感器Tl、电压互感器T2、电阻R1-R3和电容Cl、C2组成，电流互感器 Tl的la、Ia'接用于计量回路电流监测的高压计量柜电流互感器二次侧接线端子，电流互 感器Tl线圈的一端4与电阻Rl、R2、电容Cl的一端连接，电阻R2的另一端输出电流采样 信号Ia-Ι，电流互感器Tl线圈的另一端6和电阻R1、电容Cl的另一端共同接地，电压互感 器T2线圈的两端1、2分别接用于计量回路电压监测的高压计量柜电压互感器二次侧接线 端子Ua、Un，电压互感器T2线圈4与电阻R3、电容C2的一端连接，电阻R3的另一端输出电 压采样信号Ua-Ι，电压互感器T2线圈的一端6和电容C2的另一端共同接地，电流采样信号 Ia-I和电压采样信号Ua-I与主控电路的采样转换电路连接。
7.根据权利要求1所述的具有短消息通知功能的失压计时器，其特征在于所述的开入 开出电路由电阻R18-R27、光耦01-04和出口继电器Kl组成，电阻R18、R19的一端分别接外 部断路器辅助开关常闭端接口 QF12和�？私涌� QF11，电阻R18的另一端接光耦01的1 脚，电阻R20的一端接电压+5V，电阻R20的另一端接光耦01的4脚，光耦01的3脚和电阻 R21的一端连接后输出采样信号S2并与主控单片机附的82脚连接，电阻R19的另一端接 光耦02的1脚，电阻R22的一端接电压+5V，光耦02的3脚和电阻R23的一端连接后输出 采样信号Sl并与主控单片机m的83脚连接，光耦01、02的2脚接外部断路器辅助开关公共端接口 COMl，电阻R24、R25的一端分别接电压+24V、+5V，电阻R24、R25的另一端分别接 光耦03的1、4脚，光耦03的3脚、电阻R26的一端连接后输出回采信号HCl并与主控单片 机附的9脚连接，光耦03的2脚接出口继电器Kl的8脚，电阻R27的一端接电压+3. 3V, 电阻R27的另一端接光耦04的1脚，光耦04的2脚控制信号TKl接主控电路中跳闸信号 电平转换电路的与非门NlO的TKl连接，光耦04的4脚接出口继电器Kl的1脚，出口继电 器Kl的4脚接电压+24V，电阻R26的另一端、光耦04的3脚和出口继电器Kl的7脚共同 接地。
专利摘要一种具有短消息通知功能的失压计时器，属于电力计量技术领域。包括电压电流采样电路、电源电路、开入开出电路、主控电路和人机界面电路，其特征在于还包括短消息发送电路，所述的主控电路与电压电流采样电路、开入开出电路、短消息发送电路和人机界面电路连接，电源电路为各电路供电。优点当计量回路出现故障、故障消失时失压计时器自动复位以及失压计时器发出跳闸信号时，失压计时器将自动发出短消息通知；还具备短消息测试功能，用户可以通过此功能定期进行测试，以了解短消息通知功能的运行状况；还具备低电压故障监控、三相电压不平衡故障监控、三相电流不平衡故障监控以及电压、电流异常故障监控等功能。
文档编号G01R19/155GK201886073SQ20102066896
公开日2011年6月29日 申请日期2010年12月17日 优先权日2010年12月17日
发明者卢少文, 孙芝雨, 邵建国, 韦毅, 顾海峰, 黄震 申请人:常熟开关制造有限公司(原常熟开关厂)
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
