三相预付费电能表
专利汇可以提供三相预付费电能表专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型涉及一种应用CPU卡预付费使用的三相 电子 式 电能 表。所述 电能表 包括主控芯片及与主控芯片连接的计量模 块 、负荷控 制模 块、显示模块，还包括CPU卡读写模块，所述CPU卡读写模块中设有第二 微处理器 ，第二微处理器与射频模块连接，通过射频模块与预设CPU卡通信；所述第二微处理器与主控芯片 信号 连接；所述三相预付费电能表进一步包括与主控芯片连接的RS485通讯 接口 、红外通讯接口及报警模块；所述RS485通讯接口采用工业级RS485芯片并配有保护 电路 。本实用新型具有适应性强，使用灵活方便，性能稳定可靠的特点。，下面是三相预付费电能表专利的具体信息内容。
1、三相预付费电能表，包括主控芯片及与主控芯片连接的计量模块、负荷控制模块、显示模块，其特征在于：还包括CPU卡读写模块，所述CPU卡读写模块中设有第二微处理器，第二微处理器与射频模块连接，通过射频模块与预设CPU卡通信；所述第二微处理器与主控芯片信号连接。
2、 根据权利要求1所述的三相预付费电能表，其特征在于：进一步包括与主控芯片连接的RS485通讯接口和红外通讯接口。
3、 根据权利要求2所述的三相预付费电能表，其特征在于：所述RS485 通讯接口采用工业级RS485芯片并配有保护电路。
4、根据权利要求3所述的三相预付费电能表，其特征在于：所述保 护电路包括分别连接于RS485通讯接口发送和接收端的热敏电阻PT1 、 PT2 ， 热敏电阻PT1、 PT2另一端之间并联有压敏电阻R43、瞬态抑制二极管M1， 抑噪磁珠R41、 R42分别连接于压敏电阻R43两端，抑噪磁珠R41、 R42另一端作为信号输出端。
5、 根据权利要求4所述的三相预付费电能表，其特征在于：进一步 包括与主控芯片连接的报警提示模块。
6、 根据权利要求1〜5中任一项所述的三相预付费电能表，其特征在于：还包括与三相供电线路直接连接的电源转换模块，该模块与备用电池 模块均与用于协调二者工作为其它功能电路模块直接提供工作电源的电 源管理模块连接。
三相预付费电能表
技术领域
使用的三相电子式电能表。背景技术
供电部门通过电能表计量各用户用电量。最早使用的机械式电表，需人工上门抄表，电力部门的人员及管理成本都很大。随着技术的发展，现在已经可以利用电力线载波等技术实现远程抄表或者预付费电表来解决这个问题。对于预付费电表这一新兴技术，用户对其使用的便利性与安全性均有较高的要求。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种应用于三相供电线路，采用卡预付费使用、性能稳定、安全可靠的电能计量表。
根据以上需解决的问题，本实用新型采取的技术方案是： 一种三相预付费电能表，包括主控芯片及与主控芯片连接的计量模块、负荷控制模块、
显示模块，还包括CPU卡读写模块，所述CPU卡读写模块中设有第二微处
理器，第二微处理器与射频模块连接，通过射频模块与预设CPU卡通信；所述第二微处理器与主控芯片信号连接。
所述三相预付费电能表进一步包括与主控芯片连接的RS485通讯接
口、红外通讯接口及报警提示模块。
所述RS485通讯接口采用工业级RS485芯片并配有保护电路。所述三相预付费电能表还包括与三相供电线路直接连接的电源转换
模块，该模块与备用电池模块均与用于协调二者工作为其它功能电路模块
直接提供工作电源的电源管理模块连接。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：
1)采用专门的微处理器完成智能CPU卡的认证和读写工作，这样根据不同供电管理部门的不同要求，只需更改读写部分的微处理器软件，而不需要对核心微处理器的软件进行修改或者只做少量修改，即可完成，整表的适应性强，使用方便灵活；
2) 带有多种通讯接口电路，数据采集方便，操作灵活；
3) 对RS485通讯接口设置保护电路，并采用软件配合，使该模块对
高压、静电具有超强的耐受力，保证通讯性能稳定可靠。
4) 完整的电源模块设计， 一般采用三相供电，缺相情况下电源仍可
持续供电，保证电表工作稳定。附图说明
图1是本实用新型原理组成示意框图；
图2是所述CPU卡读写模块的工作原理示意图；
图3是RS485通讯接口保护电路原理示意图。
具体实施方式
如图1，本实用新型包括主控芯片及与主控芯片连接的计量模块、负荷控制模块、显示模块、报警提示模块、RS485通讯接口和红外通讯接口模块，还包括CPU卡读写模块。其中，CPU卡读写模块包括微处理器及与微处理器连接的射频模块，微处理器通过射频模块与预设CPU卡通信；该微处理器与主控芯片通过地址及数据总线信号连接。所述报警提示模块包括LED指示等及蜂鸣器；RS485通讯接口和红外通讯接口模块用于对所述电能表现场数据采集及远程控制。
本实用新型所述电能表使用时，需一套完整的售电管理系统配合。如图2，售电管理系统通过电脑对读写器进行操作，读写器与用户CPU卡进行相互认证，如认证成功即进行数据的读写；所述预付费电能表在对用户CPU卡进行读写时，将经过电表内部读写模块对CPU卡进行认证，认证成
功后将数据读写入主控芯片，否则将读写失败。
所述CPU卡经过软件加密，实现一表配一卡，即每个用户的电能卡只能在其配套的电能表上使用，在其它电能表上不能作用。所述加密方法采用DES算法。
DES算法的入口参数有三个：Key、 Data、 Mode。其中Key是DES算法的工作密钥；Data是要被加密或被解密的数据；Mode为DES的工作方式，有两种：加密或解密。
DES算法是这样工作的：如Mode为加密，则用Key去把数据Data进行加密，生成Data的密码形式作为DES的输出结果；如Mode为解密，则用Key去把密码形式的数据Data解密，还原为Data的明码形式作为DES
的输出结果。实际使用中，对于cra卡和所述电能表的读写模块，双方约
定一致的Key，在通信的源点用Key对核心数据进行DES加密，然后数据以密码形式在二者之间通过射频信号传送，数据从一方到达另一方后，另一方用同样的Key对密码数据进行解密，该方便得到核心数据。这样，保证了核心数据在传输过程中的安全性和可靠性。通过定期改变CPU卡及所述电能表中读写卡模块的工作密钥Key，便能更进一步提高数据的保密性。
用户用CPU卡从供电部门购买电量后，将电能卡靠近电能表接收的有效范围，即可将所购买的电量输入到所述电能表内。刷卡成功时或刷卡出错时，蜂鸣器采用不同的方式鸣叫示意。当用户购电量加表内剩余电量大于表内囤积电量值时，电能表拒绝接受用户卡内的购电量，只有当本次购电量与表内剩余电量的和小于囤积电量时，电能表才能接受购电输入。
当所述电表中用户所能用的剩余电量小于预设的报警电量时，电能表显示模块常显当前剩余电量，面板上的LED红色报警灯亮，提醒用户尽快购电，但不对用户跳闸。
预设的预跳电量值为对用户购电的最后一次提醒临界值。当电能表中剩余电量小于预跳闸电量时，蜂鸣器鸣叫报警，用户必须写卡后才可恢复用电。
当用户剩余电量为OkW.h时，电能表的负荷控制模块自动拉闸断电，显示屏显示电量为"00"，此时只有购电才可恢复供电。
所述电能表还可根据电表内设置的负荷控制限值，对用户的用电负荷进行控制。当用户用电负荷（当前功率）超过限值持续2分钟时，电能表自动拉闸断电，并显示用户当前负荷，此时只有用电负荷下降到控制负荷以下或者用户写卡方可恢复供电，并且用户超负荷跳闸次数必须在预设的
5次数内，用户才能恢复用电，否则必须电力部门插入管理卡才能恢复。
所述RS485通讯接口采用工业级RS485芯片并配有保护电路。如图3，所述保护电路包括分别连接于RS485通讯接口发送（A)和接收(B)端的热敏电阻PT1、 PT2，热敏电阻PT1、 PT2另一端之间并联有压敏电阻R43、瞬态抑制二极管M1，抑噪磁珠R41、 R42分别连接于压敏电阻R43两端，抑噪磁珠R41、 R42另一端作为信号输出端。
当外部有高能过电压干扰信号加于A、 B两端时，压敏电阻R43迅速反应，产生一个瞬时大电流，回路内电流的迅速增加使热敏电阻PT1、 PT2快速动作，PT1、 PT2自身压降迅速增加，这样就可降低降落在压敏电阻R43上的高压，避免通讯接口损坏，起到保护作用。而对于低能量的干扰脉冲，在通过压敏电阻R43第一次削减后，再由瞬态抑制二极管M1、抑噪磁珠R41、 R42进行消除，这样就保证通讯接口能够在3.5KV的耦合干扰下仍可以正常通讯。
实验测得，本实用新型所述RS485通讯接口配合保护电路，能够承受4kV的高压历时1分钟不损坏，能够承受8kV的静电接触放电，能够承受4kV (对零线）的浪涌试验。各项试验后RS485接口能够正常通信，且
使用该通讯接口 ，读出的电量数据和显示器示值一致（允许相差± 1个字）；其接受3.5kV (高于行业普遍的标准2kV)快瞬变脉冲群耦合试验时，试
验过程中能够正常通信。
本实用新型同时具有两路RS485通讯接口 ，实施时，采用类似Windows的多任务通讯机制，使两个通讯接口互不干扰地进行通讯。
所述三相预付费电能表还包括与三相供电线路直接连接的电源转换模块，该模块与备用电池模块均与用于协调二者工作为其它功能电路模块直接提供工作电源的电源管理模块连接。电源采用三相同时供电的方式，即在缺相状态下（只要有一相正常供电）电能表仍能正常工作。
实施时，计量模块通过电压互感器和电流互感器分别采集三相电压和电流，并传送给AD采样芯片，经转换后的数据传送给具有实时信号处理功能的32位DSP数字信号处理芯片。其中，AD采样芯片采用可6路同时采样的16位高速采样芯片。本实用新型进一步包括电压监测及看门狗电路，该电路与主控模块相
连，保证程序运行稳定；同时软件程序通过容错技术，确保命令正确执行，避免产生误动作。
本实用新型几乎具有目前现有高端计量电表全部功能，例如：电量计
量、线损计量、变损计量、变量数据等等；计量并记录当前以及上几个月的总、尖、峰、平、谷以及正反向有功电能和需量；记录12个月有功总及分费率结算电能，时区冻结正向有功电能，零点冻结和即时冻结正反向及分费率有功电能等数据；记录当前四象限无功电能等；事件记录功能主要包括失压记录、失流记录、电压合格率等。
本部分未具体描述的功能模块，均采用现有技术中的成熟电路模块，因此不再赘述。
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