專利名稱：集散式負荷控制器的制作方法
技術領域：
本實用新型是一種用于電力供電系統對電力負荷進行控制的裝置。
一九八七年我國從瑞士Zellweger公司引進了音頻負荷控制系統。該系統由中央機、地方機、發射機、注入系統及接收機組成。用于電力供電系統作為計劃用電、限電調峰使用，避免大面積的拉閘限電。該系統中的接收機沒有分散管理功能，只能通過發射機、注入系統受命于中央機或地方機，作為對工業用電進行分級限電到戶的控制。目前國內推出一種具有用電定量分散管理功能的接收機，和引進產品一樣其編程部分為一編程器，編程器是一單獨產品，有自己的程序系統，價格昂貴，也不具有分時計價管理功能。對供電系統的經濟運行非常不利。
本實用新型的目的是針對上述接收機的缺點和不足，提出一種具有廉價編程鍵盤的既可進行遠方集中控制，又可進行分散管理；既可遠方修改數據和命令，又可在當地修改數據和命令且具有用電定量、分時計價、分級控制、打印制表功能于一體的集散式負荷控制器。以使其在電力用電管理中發揮更好的作用。
本實用新型的目的是這樣實現的集散式負荷控制器由帶通濾波器1、電度變送器2、掉電控制電路3、掉電解除電路4、單片微型計算機5、定時電路6、限電時區顯示電路7、顯示電路8、繼電器10、EPROM芯片11、RAM芯片12、打印機15、數據接口16、分時電度指示器27、地址鎖存器28、電源26及箱體組成；帶通濾波器1、電度變送器2、掉電控制電路3、掉電解除電路4、定時電路6、RAM芯片12、數據接口16分別與單片微型計算機5相接，數據接口16與打印機15相接，EPROM芯片11與RAM芯片12相接并通過地址鎖存器28與單片微型計算機5相接，其特征在于還設有擴展接口電路14、插拔式編程鍵盤9、編輯接口13；擴展接口電路14與單片微型計算機5相接，插拔式編程鍵盤9的輸出端通過編輯接口13與擴展接口電路14相接，限電時區顯示電路7、顯示電路8、繼電器10、數據接口16的輸入端分別與擴展接口電路14相接，分時電度指示器27的輸入端與數據接口16的輸出端相接，掉電控制電路3與RAM芯片12相接。
帶通濾波器1是集散式負荷控制器的信號接收部件。它的輸入端與220V電力線相接，輸出端與單片微型計算機5相接，它由運算放大器組成的窄帶通濾波器、比較器組成的整形電路和光電耦合器構成。帶通濾波器從220V電力線中檢出控制命令和數據送給單片微型計算機5。
單片微型計算機5、EPROM芯片11、RAM芯片12、地址鎖存器28是集散式負荷控制器的核心部件，是完成計算、存貯隨機數據和執行程序的環節。單片微型計算機5可由48系列、51系列、的單片微型計算機構成。EPROM芯片11和RAM芯片12是集散式負荷控制器的存貯部件，用來存貯程序和存放隨機數據。
電度變送器2是集散式負荷控制器的計量部件，它采用高穩定度、高精度兩單元功率變送器和高穩定度V／F變換器及光電耦合器組成，也可由脈沖電度表組成。電度變送器的精度可達1％。電度變送器輸出脈沖數正比于電度量。
定時電路6是集散式負荷控制器的時鐘環節，它由晶體振蕩器、分頻電路構成。輸出時鐘脈沖給單片微型計算機。
數據接口16是集散式負荷控制器的數據接口部件，由門邏輯電路、光電耦合器和插接件構成。是為現場讀取數據、數據返送傳輸、分時電度指示及打印制表提供的接口。
打印機15由微型打印機構成，是集散式負荷控制器的打印輸出部件。
擴展接口電路14的輸出端分別與限電時區顯示電路7、顯示電路8、編輯接口13、繼電器10、數據接口16相接。擴展接口電路由鍵盤顯示器接口電路、譯碼電路、驅動電路及反相器構成。它一方面建立與單片微型計算機的通訊聯系；一方面可驅動限電時區顯示電路7、顯示電路8、繼電器10，通過數據接口16驅動分時電度指示器27，監視編輯接口13的狀態，接收插拔式編程鍵盤9的各種數據和命令。
限電時區顯示電路7、顯示電路8、繼電器10、分時電度指示器27是集散式負荷控制器的輸出部件，負責顯示各種時間數據和各種用電功率、電度值，執行分級控制、超用電定量控制、分時計價控制命令。限電時區顯示電路7由共陽極或共陰極顯示器組成，是本實用新型的時間顯示環節。顯示電路8由共陽極或共陰極顯示器組成。用以顯示用電定量功率值、現時分率值和月累計電度值。繼電器10由磁電式脈沖繼電器組成，繼電器10分為多組，每組一只繼電器，每只繼電器至少具有一常開一常閉接點。其中有一組繼電器的接點接至報警接線端子，作為報警使用；至少有兩組繼電器的接點接至用電戶各級負荷開關的接線端子，作為分級控制和用電定量控制的公用開關使用。
分時電度指示器27由多個電磁計數器或電子計數器構成，用來指示各時區的電度值，每個時區至少設一組計數器。
插拔式編程鍵盤9、編輯接口13是集散式負荷控制器的就地輸入數據和命令的環節。用于設定和修改用電定量時間、分時計價時間數據、用電定量值、定義繼電器狀態及輸入打印命令。插拔式編程鍵盤9由多個按鍵23、底板24以及插接件13組成。插接件13由插頭13a和插座13b組成。插拔式編程鍵盤9也可由組合式鍵盤構成。
掉電控制電路3、掉電解除電路4是集散式負荷控制器的數據保存部件。是為集散式負荷控制器在運行中遇到突然斷電或恢復供電的過程中，使單片微型計算機中的各種數據及繼電器定義狀態得以保存下來而設計的電路。掉電控制電路3由電壓檢測電路和備用充電電池組構成。以備在集散式負荷控制器處于掉電狀態時能保存重要數據。掉電解除電路4由電壓檢測電路和開關電路構成。當集散式負荷控制器電源恢復后，負責通知單片微型計算機將RAM芯片中在掉電時保存的數據、命令恢復到原耒位置，使集散式負荷控制器恢復正常工作。掉電控制電路3、掉電解除電路4也可以由一組比較器和電池組構成。
本實用新型的箱體結構為一長方殼體。下面是底盤17。在底盤靠上部一定距離處設有兩個安裝孔21。底盤前面設有上蓋18和下蓋19。在上蓋的左上方設有編輯接口13b。在編輯接口的左上方和右下方分別設有固定件22。在上蓋18的右側面上設有數據接口16的插接件的插座。在上蓋的右上方分別設有限電時區顯示電路7的顯示器和顯示電路8的顯示器。在下蓋19的左上方設有鎖銷20。
插拔式編程鍵盤9的安裝底板24由工程塑料制成。在其中間部分設有多個按鍵23，安裝底板的下部設有編輯接口的插頭13a，它可以通過電纜與按鍵23相聯接，安裝底板的上下兩側各有一固定件25，作為固定插拔式編程鍵盤9時使用。
假定集散式負荷控制器沒有存貯任何數據和命令，通電后，可使用插拔式編程鍵盤通過編輯接口、擴展接口電路、單片微型計算機輸入限電時區、用電定量值、分時計價數據，定義繼電器狀態及分時計價指示器的指示方式和輸入打印命令，并將這些數據存入RAM中。也可通過帶通濾波器從220V電力線上檢出相同的數據和命令并完成以上工作。與此同時，定時電路開始向單片微型計算機輸入時鐘脈沖。
集散式負荷控制器總處于集中控制或分散控制之一的工作狀態下運行，且集中控制優先。
當集散式負荷控制器工作在集中控制狀態時，中央機或地方機發出的控制命令和數據經220V電力線進入帶通濾波器，經檢出后被送入單片微型計算機進行處理、運算，一方面以脈沖形式通過擴展接口電路控制繼電器，以實現對用電戶負荷的調整和控制。另一方面將檢出的數據存入RAM中。
當中央機或地方機因故不能對集散式負荷控制器進行控制時，該集散式負荷控制器仍能對用電戶的用電狀態進行有效的管理。用電戶的用電量經電度變送器送到單片微型計算機中，單片微型計算機將這些數據與RAM中的數據相加后送回RAM芯片，并經處理后通過擴展接口電路送到顯示器中，以顯示時間、功率數值。與此同時，單片微型計算機還執行用電定量管理功能。在單片微型計算機按定時電路輸出的時鐘脈沖計時到已存放在RAM中的限電時區數據時，將現實功率值與存入RAM中的用電定量值相比較，當出現現時功率值大于用電定量數值時，通過展接口電路輸出脈沖，接通繼電器中的報警繼電器發出報警。在規定的時間內，若超負荷狀態依然存在，‘單片微型計算機發出脈沖通過擴展接口電路轉接繼電器中的相應繼電器進行限電拉閘，直至現時功率值低于用電定量值時，繼電器才能復位。另外，單片微型計算機還將限電時區時間數據通過擴展接口電路送到限電時區顯示電路，以顯示限電時區數據。
單片微型計算機可根據定時電路輸出的時鐘脈沖計時，并與已存入RAM中的分時計價時間數據相比較來決定通過擴展接口電路和數據接口驅動分時電度指示器中哪個計數器，其內容是由單片微型計算機將電度變送器測得的數據以脈沖的形式驅動相應分時計價時區的計數器，以達到高峰負荷時區計高價，低峰負荷時區計低價的分時計價的目的。分時計價的另一種管理辦法是由單片微型計算機將電度變送器測得的數據分別存入RAM中的分時計價相應的時區中，再把這些數據通過擴展接口電路、在顯示電路的顯示器中顯示；并可定時通過數據接口在打印機上打印出來。通過軟件變化，還可實現復費計價。
當集散式負荷控制器斷電時，掉電控制電路在未掉電前即檢測出掉電信號，通知單片微型計算機將重要數據存入RAM芯片中，同時給RAM芯片投入備用電池，以保證這些數據和繼電器定義不致丟失和改變。當電源恢復后，由掉電解除電路發出信號，通過單片微型計算機把這些數據返送回單片微型計算機原來位置，集散式負荷控制器又開始正常工作。
本實用新型既可作集中控制方式運行，又可作分散控制方式運行，且集中控制運行方式優先。本實用新型設有用電定量管理、分時計價管理、分級控制、掉電數據保持、掉電解除恢復功能，并提供了數據輸出接口和打印制表功能，具有產品成本低，經濟效益大等優點。不僅如此，根據我國電力系統管理的實際情況，使用本實用新型，可節省改造投資，對提高我國電力負荷管理十分有利。


圖1為本實用新型的原理框圖圖2為本實用新型正面圖圖3為本實用新型插拔式編程鍵盤9的投影圖圖4為本實用新型原理圖圖5為本實用新型帶通濾波器的原理圖現在介紹本實用新型實施例帶通濾器1的窄帶通濾波器由IC1芯片、電阻R、電容C、組成，運算放大器IC1芯片可采用LM108、LM208、LM308、LM112、LM212、LM318，本實施例中采用LM308芯片，比較器由IC2芯片、電阻R、電容C、二極管D組成，IC2芯片可采用LF111系列、LH2111系列及LM2901系列本實施例中采用LM2901芯片。單片微型計算機可用48系列、51系列中的一種，在本實施例中使用8031。EPROM芯片可使用2716、2732、2764，本實施例中使用2764芯片。RAM芯片可使用5101、6116，本實施例中使用6116芯片。地址鎖存器可使用8282及74系列的74LS273、74LS373，本實施例中使用74LS373芯片。在擴展接口電路中，鍵盤顯示器接口電路可使用8155、8279，本實施例中使用8279芯片；驅動顯示器和鍵盤的譯碼器可使用74LS138；驅動器可使用8718、8708、74LS244芯片本實施例中使用8718芯片；驅動繼電器和分時電度指示器的譯碼器使用譯碼器74LS154，其驅動器電路可使用功率運算放大器LM13080、定時電路用LM555、LM556、晶體管功率放大器或功率驅動器MC1413，本實施例中使用功率驅動器MC1413；擴展接口電路的反相器IC5采用與非門74LS04。本實用新型的顯示器使用7段LED顯示塊。鍵盤使用組合式鍵盤。其插接件使用多于9線的插接件。繼電器使用磁電式脈沖繼電器。分時電度指示器使用電磁式計數器。掉電控制電路和掉電解除電路由比較器IC3、電阻R、二極管D、穩壓管DW及電池組成，比較器IC3采用LM161芯片，電池組采用可充電電池。電度變送器2可使用功率變送器和V／F變換器做成的電度變送器，也可以使用脈沖式電度表，本實施例中使用DS864型三相有功功率脈沖電度表。定時電路6使用了手表中專用晶振及其分頻電路做時鐘源。數據接口電路16中的門邏輯電路IC4使用74LS04芯片。光電耦合器使用TIL117。打印機使用TPμP系列微型打印機。
權利要求1.一種用于電力供電系統的集散式負荷控制器它由帶通濾波器1、電度變送器2、掉電控制電路3、掉電解除電路4、單片微型計算機5、定時電路6、限電時區顯示電路7、顯示電路8、繼電器10、EPROM芯片11、RAM芯片12、打印機15、數據接口16、分時電度指示器27、地址鎖存器28、電源26及箱體組成；帶通濾波器1、電度變送器2、掉電控制電路3、掉電解除電路4、定時電路6、RAM芯片12、數據接口16、分別與單片微型計算機5相接，數據接口16與打印機15相接，EPROM芯片11與RAM芯片12相接并通過地址鎖存器28與單片微型計算機5相接，其特征在于還設有擴展接口電路14、插拔式編程鍵盤9、編輯接口13；擴展接口電路14與單片微型計算機5相接，插拔式編程鍵盤9的輸出端通過編輯接口13與擴展接口電路14相接，限電時區顯示電路7、顯示電路8、繼電器10、數據接口16的輸入端分別與擴展接口電路14相接，分時電度指示器27的輸入端與數據接口16的輸出端相接，掉電控制電路3與RAM芯片12相接。
2.根據權利要求1所述的集散式負荷控制器其特征在于所述帶通濾波器1由運算放大器組成的窄帶通濾波器、比較器組成的整形電路及光電耦合器構成，其一端與220V電力線相接，另一端與單片微型計算機5相接。
3.根據權利要求1或2所述的集散式負荷控制器其特征在于所述插拔式編程鍵盤9由多個按鍵23、底盤24、固定件25、編輯接口的插接件的插頭13a構成或由組合式鍵盤構成，插頭13a可以通過電纜線與按鍵23相接。
4.根據權利要求1或2所述的集散式負荷控制器其特征在于所述擴展接口電路14由鍵盤顯示器接口電路、譯碼電路、驅動電路及反相器構成。
5.根據權利要求1或2所述的集散式負荷控制器其特征在于所述繼電器10由磁電式脈沖繼電器構成，每組一只繼電器，每只繼電器至少有一常開一常閉接點，其中一組繼電器的接點接至報警接線端子；至少有兩組繼電器的接點接至用電戶各級負荷開關的接線端子，作為分級控制和用電量控制的公用開關。
6.根據權利要求1或2所述的集散式負荷控制器其特征在于所述分時電度指示器27由電子式或電磁式計數器構成，每個時區至少有一組計數器。
7.根據權利要求1或2所述的集散式負荷控制器其特征在于所述電度變送器2由功率變送器、V／F變換器及光電耦合器構成，也可由脈沖電度表構成。
8.根據權利要求1或2所述的集散式負荷控制器其特征在于所述單片微型計算機5可由48系列、51系列單片微型計算機構成。
9.根據權利要求1所述的集散式負荷控制器其特征在于所述定時電路6由晶體振蕩器、分頻電路構成。
10.根據權利要求9所述的集散式負荷控制器其特征在于其中定時電路6所述晶體振蕩器、分頻電路由手表專用晶體振蕩器及其分頻電路構成。
11.根據權利要求1或2所述的集散式負荷控制器其特征在于所述打印機由微型打印機構成。
12.根據權利要求1或2所述的集散式負荷控制器其特征在于所述掉電控制電路3和掉電解除電路4由電壓檢測電路和電池組構成；掉電控制電路3、掉電解除電路4也可由一組比較器和電池組構成。
13.根據權利要求1或2所述的集散式負荷控制器其特征在于所述數據接口16由門邏輯電路及插接件構成。
專利摘要本實用新型是一種電力負荷控制裝置。可從220V電力線接收數據和命令作集中控制方式運行，也可作分散控制方式運行，且集中控制優先。設有帶通濾波器、電度變送器，用電定量電路、分時計價電路、掉電控制及解除電路、擴展接口電路、插拔式編程鍵盤、編輯接口、數據接口，本實用新型具有用電定量、分時計價、分級控制、掉電控制與解除、打印制表等管理功能，傳輸效率高，成本低廉。
文檔編號H02J13/00GK2130298SQ92202578
公開日1993年4月21日 申請日期1992年2月20日 優先權日1992年2月20日
發明者楊中原, 張曉云 申請人:北京低壓電器廠