一种智能化预付费控制系统技术领域
本发明涉及一种控制系统，具体是一种智能化预付费控制系统。
背景技术
随着我国现代化建设稳步发展，电力行业的供需矛盾越来越突出，为了逐步杜绝
窃电和欠费现象及降低电力设备自身损耗，提高企业效益，维护电力投资者、经营者的合法
权利，各种电力设备制造厂家都把如何降低电力设备自身损耗及反窃电技术的研究、提高
电力计量设备的计量精度，配合电力部门推动和开展预付费控制，作为企业常抓不懈的重
要工作。现有技术中，电力系统的农网、城网依然存在隔离开关和跌落保险组合的户外柱上
控制和保护方式，此方案保护不可靠，造成用户停电频繁，也加重了供电部门的工作量；电
网改造中虽已经部门更换为断路器保护控制系统，但充气式SF6断路器比例较大，将对环境
保护带来损害；现有也有在柱上设置断路器开关，能很好地对相应负载提供保护，但没能很
好地与计量系统紧密结合，其将计量装置放置在地面配电室或开闭所内，计量装置在各个
供电系统为防止偷电，会制定不同的铅封标准，柜体制作、二次线的选型及规格的要求、计
量柜的验收标准各自不一致，使设备生产厂家的产品规格，制作方法困难工作繁琐，因计量
铅封标准太多，生产厂家的生产成本增加，售后工作也增大；安装公司的工作量也相应增
加；验收工作也很繁琐；整个工程的进度、效率会降低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种智能化预付费控制系统，以解决上述背景技术中提出
的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种智能化预付费控制系统，包括：高压真空断路器开关设备、高压计量组合互感
器及预付费计量箱，所述高压计量组合互感器是由电流互感器和电压互感器组合而成，所
述电流互感器安装于所述高压真空断路器开关设备的动端出线，所述预付费计量箱包括预
付费计量系统、计量采集终端及系统管理单元，所述预付费计量系统与所述高压计量组合
互感器连接，所述计量采集终端连接所述预付费计量系统以采集每月的电量数据并储存，
所述系统管理单元与所述预付费计量系统连接，所述高压真空断路器开关设备与所述预付
费计量系统电连接；所述计量采集终端包括中央处理芯片U1、信号采集模块、存储模块、能
量脉冲输入模块和通信模块，所述中央处理芯片U1分别连接显示模块、存储模块、信号采集
模块、通信模块、能量脉冲输入模块、电能脉冲输出模块和按键模块；所述中央处理芯片U1
型号为71M6533。
作为本发明进一步的方案：所述预付费计量箱设有报警系统，所述报警系统与所
述高压真空断路器开关设备电连接。
作为本发明进一步的方案：所述预付费计量箱还包括一密钥管理模块，所述密钥
管理模块与所述系统管理单元连接以防止遥控窃电。
作为本发明进一步的方案：所述高压真空断路器开关设备采用弹簧操作机构或永
磁机构。
作为本发明进一步的方案：所述高压真空断路器开关设备、高压计量组合互感器
及预付费计量箱均安装在户外高压杆上。
作为本发明进一步的方案：所述高压真空断路器开关设备由三相支柱和机构箱组
成。
作为本发明进一步的方案：所述存储模块采用芯片FM25CL04。
作为本发明进一步的方案：所述信号采集模块中，电压信号采集选用电阻网络分
压的方式，电流信号采集选用电流互感器L加电阻取样的方式，并都采用二极管作箝位保
护。
作为本发明再进一步的方案：所述三相支柱及电流互感器采用户外环氧树脂固体
或硅橡胶绝缘。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明具有智能控制、环保节能，满足遥
控、遥测、遥信功能，可以与DTU、FIU配网使用，通过将高压真空断路器开关设备、高压计量
组合互感器及预付费计量箱组成一个系统，当遇到窃电、缺相时计量可以根据实时监控自
动使断路器分闸，同时对断电控制发出故障报警，具有防窃电、防冻、防高温性能。
附图说明
图1为智能化预付费控制系统的结构示意图。
图2为智能化预付费控制系统中计量采集终端的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完
整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于
本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他
实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1～2，本发明实施例中，一种智能化预付费控制系统，包括：高压真空断
路器开关设备、高压计量组合互感器及预付费计量箱，所述高压计量组合互感器是由电流
互感器和电压互感器组合而成，所述电流互感器安装于所述高压真空断路器开关设备的动
端出线，所述预付费计量箱包括预付费计量系统、计量采集终端及系统管理单元，所述预付
费计量系统与所述高压计量组合互感器连接，所述计量采集终端连接所述预付费计量系统
以采集每月的电量数据并储存，所述系统管理单元与所述预付费计量系统连接，所述高压
真空断路器开关设备与所述预付费计量系统电连接；所述计量采集终端包括中央处理芯片
U1、信号采集模块、存储模块、能量脉冲输入模块和通信模块，所述中央处理芯片U1分别连
接显示模块、存储模块、信号采集模块、通信模块、能量脉冲输入模块、电能脉冲输出模块和
按键模块；所述中央处理芯片U1型号为71M6533。所述预付费计量箱设有报警系统，所述报
警系统与所述高压真空断路器开关设备电连接。所述预付费计量箱还包括一密钥管理模
块，所述密钥管理模块与所述系统管理单元连接以防止遥控窃电。所述高压真空断路器开
关设备采用弹簧操作机构或永磁机构。所述高压真空断路器开关设备、高压计量组合互感
器及预付费计量箱均安装在户外高压杆上。所述高压真空断路器开关设备由三相支柱和机
构箱组成。所述存储模块采用芯片FM25CL04。所述信号采集模块中，电压信号采集选用电阻
网络分压的方式，电流信号采集选用电流互感器L加电阻取样的方式，并都采用二极管作箝
位保护。所述三相支柱及电流互感器采用户外环氧树脂固体或硅橡胶绝缘。
本发明的一体预付费智能控制系统，具有智能控制、环保节能，满足遥控、遥测、遥
信功能，可以与DTU、FIU配网使用。如图1所示，该一体预付费智能控制系统包括由高压真空
断路器开关设备1、高压计量组合互感器2及预付费计量箱3组成，所述高压计量组合互感器
2是由电流互感器21和电压互感器22组合而成，所述电流互感器21安装于所述高压真空断
路器开关设备1的动端出线，所述预付费计量箱3包括预付费计量系统31、计量采集终端32
及系统管理单元33，所述预付费计量系统31与所述高压计量组合互感器2连接，所述计量采
集终端32连接所述预付费计量系统31以采集每月的电量数据并储存，所述系统管理单元33
与所述预付费计量系统31连接，所述高压真空断路器开关设备1与所述预付费计量系统31
电连接。
在上述技术方案中，所述预付费计量箱3还设有报警系统34，所述报警系统34与所
述高压真空断路器开关设备1电连接。
本实施例中，所述预付费计量系统具有电能计量功能、防窃电功能、远程抄表功
能、预付费相关功能，具体而言：电能计量功能：包括有计量参数，可计量正向、反向、有功、
无功电量；监测参数，可监测各相电压、电流的实测值，有功、无功功率、功率因数、相角、相
位等实测参数；具有尖、峰、平、谷分时段付费率功能；可设置6类负荷曲线，所述计量采集终
端32可显示近3月的每月电量数据，可储存当前及13个月的用电历史电量数据，可按月储存
每月的总、尖、峰、平、谷电量等数据，可储存电压、电流、正反向有功无功的电量数据。防窃
电功能：在打开计量箱门、失压、失流、断相、掉电、逆相序、反向电量计入正向电量等事件记
录功能，防止用户非法取掉或截断电压、电流接线，如果已发生，所述预付费计量系统31可
通过记录的时间核算所损失的电量，为追补电量提供依据，窃电跳断路器功能。
抄表功能：可通过红外掌机及RS485通讯口抄表，配合抄表系统，可秒读电表的各
种电量数据，支持DL/T645-1997多功能电能表通讯规约。
预付费相关功能：断电控制、断电控制故障报警；剩余电费不足时的进行报警；可
配置的电费赊欠功能，保证紧急情况下用户用电不中断；超功率报警与超功率报警次数限
额；购电事件等记录丰富，保证各项操作的可追溯。丰富的功能卡，完成购电、参数设置、抄
表、继电器检测等功能。
本实施例中通过将高压真空断路器开关设备1、高压计量组合互感器2及预付费计
量箱3一个整体安装于户外高压杆上，可以减少甚至杜绝用户通过直接接触高压计量设备
进行窃电行为。
进一步地，所述预付费计量箱3还包括一密钥管理模块35，所述密钥管理模块35与
所述系统管理单元33连接，可以防止通过遥控等手段进行窃电。
本实施例中，所述高压真空断路器开关设备1可采用弹簧操作机构或永磁机构，较
佳的，采用小型化弹簧操作机构，分合闸能耗低。机构传动输出采用主轴滑动方式，无扭力
损耗，分合传动件少，可靠性高，电流互感器安装于动端出线，维修更换方便，可使操作机构
的操作性能与灭弧室开合所需性能更为吻合，减少不必要的中间传动环节，降低了消耗和
噪声，使断路器的操作性能更为可靠。
本实施例中，所述高压真空断路器开关设备1采用ZW32-12/Y630-25型户外真空断
路器，其是由三相支柱和机构箱组成，三相支柱及电流互感器21采用户外环氧树脂固体或
硅橡胶绝缘，具有耐高低温、耐紫外线、耐老化等优点。较佳的，所述预付费计量箱3的外壳
由不锈钢制成，具有防尘、防雨结构。
本实施例中，所述高压计量组合互感器2共有两种方式，一种是由电流互感器21和
电压互感器22整体浇注而成，另一种是将电流互感器21和电压互感器22封装在密闭的不锈
钢壳内，可以有效地杜绝偷电行为，可以免去供电部门对互感器高压室的签封工作，具有体
积小、重量轻、安装方便、寿命长、维护简单、无污染、噪音低等特点，并且适应于频繁操作等
比较苛刻的工作条件。
请参阅图2，本发明具备三相多功能电能表、脉冲采集器二合一的功能，除可测量
常用电力参数及实现电能计量外，还具备外部能量脉冲输入计量功能，可对基于脉冲电路
技术的计量表进行信号采集、运算处理、存储，并与仪表自身测量的电参数一起通过通信模
块上传至能源管理平台。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在
不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论
从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权
利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有
变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包
含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当
将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员
可以理解的其他实施方式。