智能型用电监控系统 本发明涉及一种综合管理电力供应的计算机网络控制系统。
目前，我国的电力供应、检测及监控中尚存许多弊端，如现行电度表基本上是单一电价计量，不能对用户在用电高、低峰期的消耗采取不同的价格收费，虽然有些地区通过分时停电以求整体合理用电，但效果不大，同时给人们带来诸多不便；各种用电收费仍不能脱离查表员的具体工作；另外，各地窃电现象严重，单纯靠突击检查已无法加以有效地控制。
本发明的目的是提供一种智能型用电监控系统，利用微电脑对电力供应及相应一系列工作实现全自动管理。
本发明由控制中心机构、电力数字传输机构(以下简称传输机构)和智能电力检测表5(以下简称智能电表)构成，控制中心机构的微电脑1采用与本系统配套的管理软件，利用电缆线2连接传输机构的通讯控制器3，传输机构由通讯控制器3和通讯介质4组成，通讯控制器3包括高灵敏度的接收机和大功率的发射机两部分，并配置调制解调器和隔离器，实现模拟信号和数字信号的相互转换，且将交流信号分隔出去，防止强电对弱电的影响，通讯控制器3利用通讯介质4同智能电表5的收发装置连接，连接方式分为几种——以电力线路为依托的有线连接、独立于电力线路之外的有线连接、无线信号连接或它们的组合，连接网络的拓扑结构为星形，第一种连接方式适用于民用及普通动力供电，而其后两种则适用于电力线连接受限或电力信号的输入波形标准度要求较高的场合；智能电表5由壳体6、显示器件7及电表电路板8组成，壳体6地面板上安设蜂鸣器9、显示选择按钮10和报警复位键11，电表电路板8上设置单片机12、程序存储器13、数据存储器14、发射模块15、接收模块16、模数转换装置17、窃电检测模块18、电源19，智能电表采用单片机控制技术，通过电流检测电路、电压检测电路、功率计数电路、窃电报警电路、通讯控制电路、掉电保持电路、地址编码电路、显示报警电路，实现全电子式智能电力检测、控制及显示功能。
窃电检测模块18的主要部分是一个振荡电路，其振荡回授部分与供电电路的电流检测回路相联。无窃电行为时，振荡电路正常工作，窃电信号指示为无窃电；用户将电表两端短路进行窃电时，电路的振荡条件被破坏，振荡停止，窃电信号指示为窃电，通知单片机12进行处理。
本发明的微电脑的软件功能是：
1.管理用户及智能电表的基本数据，包括电表内部编码、电表外部编号、用户地址编号、姓名、历次缴款数额及日期、累计缴款额、当前累计电量、可用累计电量、各次断电原因及日期、处罚方式、罚款额及日期。
2.用户缴款后将款额按用户户头存入微电脑并及时传入用户智能电表。
3.能依次扫描查询所辖各智能电表，收集各表各时间段电量、窃电标记和窃电时间。
4.控制中心机构可在事故处理、处罚后以及缴电费后自动恢复供电，亦可实行对单独用户的断电及恢复供电，同时消除电表中的窃电标记、窃电时间和报警发现标记。
5.判断扫描过但因故未能通讯的智能电表，记录后提示操作人员应尽快修复。
6.能群呼所辖全部智能电表，并将当时的年、月、日、时、分、秒和时间分段数、每段的结束时间及规定的应断电的超量电量等数据传出。
7.能对上下级智能电表用电量作和差分析，以判断损耗是否合理，是否有非法的无表用户，以便查对。
8.控制中心微电脑能将用户数据进行短期、中期和长期的统计汇总并可传送到上级单位。
智能电力检测表功能是：
1.具有一个单独的地址编码和一个公共的地址编码，单独的地址编码可被控制中心单独呼叫时联机，公共的地址编址可于控制中心群呼时联机。
2.电表平时处于低功耗的计量状态且随时能响应控制中心的呼叫，当响应群呼信号时，只接收系统信息；当接收单独呼叫时，先接收控制信息并存储，然后发送本机信息，发送信号时电表处于高功耗的发射状态。
3.实现电度计量分段，其目的分时计费，共有10段备用，分段时间信息由控制中心在群呼时发送，此数据包括当时的基准时间(年、月、日及24时制的时：分：秒)、有效时间分段数、每时间段的结束时刻、每一时间段的级别及每一时间段单价(以分为单位)。
4.可分10段内存来存储用电量，每段计数器精确到1/256度(小数保存1字节)，可累计存储16777216度电量，电表可显示4位数。
5.控制中心的微电脑将用户所缴电费于扫描单独呼叫时传入用户电表，表内计数值随时与该传入值比较，当接近该值时蜂鸣报警；用户发现后可凭手动按钮中止报警，同时电表记录用户发现标记；超过规定值时自动断电，且用户不能自行恢复，只能在用户缴款后由控制中心恢复供电。
6.电表可进行电压和电流间相位差检测并计算其功率因数。
7.遇用户窃电时先报警，延时一分钟，然后断电，存储窃电标记及当时的日期和时间，事故处理后由控制中心恢复供电。
8.电表的各有效数据在停、断电时可完整保存，恢复供电时继续工作。
9.电表可受控制中心所传数据的制约而限制其用电功率上限。
10.电表有单相、三相及大、中、小功率不同档次的产品。
下面结合附图详细说明：
图1为智能型用电监控系统示意图
图2为智能电表的结构示意图
图3为智能电表的电路板示意图
图4为智能电表的工作原理图
图5为控制中心微电脑配套软件的程序框图
图6为智能电表配套软件的程序框图
图7为智能电表中窃电检验模块的电路原理图
图8为本系统中的各智能电表的拓扑结构设置示意图
图中，1微电脑，2电缆线，3通讯控制器，4通讯介质，5智能电力检测表6壳体，7显示器件，8电表电路板，9蜂鸣器，10显示选择按钮，11报警复位键，12单片机，13程序存储器，14数据存储器，15发射模块，16接收模块，17模数转换装置，18窃电检测模块，19电源。
实施例1：控制中心机构的微电脑1可选用普通计算机，管理软件设计原理如图5所示，微电脑1利用电缆线2连接传输机构的通讯控制器3；通讯控制器3包括发射机、接收机并配置调制解调器和隔离器，对于民用和善通动力供电，通讯介质4可选用以电力线路为依托的有线连接，就是在原有电力线路基础上进行数据的调制、解调，实现数据传送；智能电表5由壳体6、显示器件7和电表电路板8组成，壳体6的面板上安设蜂鸣器9、显示选择按钮10和报警复位键11，电表电路板8上设置单片机12、程序存储器13、数据存储器14、发射模块15、接收模块16、模数转换装置17、窃电检验模块18、电源19等。
本系统的整体运行过程如下：
智能电表安装后，即由中心控制计算机对它进行识别，用户交费后，计算机对该电表进行初始设置，即给出用电和功率限额，开通供电回路，电表投入运行。
在用电低峰时间，中心计算机运行维护程序，查出各个电表的状态及用电情况，并且记入记录文件，供管理人员查询。
在规定的抄表时间，中心计算机运行抄表程序，抄表时，中心机以令牌方式呼叫各个电表，并读取各个电表的用电量值，记入记录文件备查。
在整个供电系统收费标准进行更改，例如更改时间段、价格时，系统以广播方式对全区域内的各个电表进行设置。为保证计时计费的准确性，中心计算机定期以广播方式对系统内各个电表进行统一的时间校正。
抄表和诊断运行之后，中心计算机即对记录数据进行统计分析，找出非正常用电户和故障电表，根据需求打印或查询输出。
在系统中各个电表按拓扑结构来设置，参造图8，这样在表前窃电的情况，就可以通过统计的方法来判断。比如，在表A1′前窃电，表A1′和A2′的电量之和则不等于表A1的电量值；同理，在表An前窃电，表A1.A2…An的电量之和就与表A的电量值不等，相应就可判断出窃电发生。采用该方法亦可断定供电系统中的漏电部位。
对于非正常用户，智能电表发出警报，一分钟后，如行为继续，则单片机给出指令切断用户的供电电源，同时进行记录，并由管理部门通知用户听候处理；如用户继续非正常用电，则把两根电源线都短路，由于中心计算机已了解情况，即可进行处理。控制中心发出开通指令后，才恢复供电。
智能电表经中心计算机初始化后，即开始计时计费。用户的电费数即将用尽时发出报警，用户可按报警复位键停止报警，同时单片机记下用户按复位键的次数。
实施例2：通讯介质选用电话线或专用通讯线路实现数据的传送，其余结构及运行过程与实施例1同。
实师例3：通讯介质选用无线方式实现数据的传送，其余结构及运行过程与实施例1、2同。