一种用电信息采集设备停电上报实现方法及电路技术

本发明专利技术涉及一种用电信息采集设备停电上报实现方法及电路，该掉电检测方法由通信模块检测电表的供电电压和电网过零点信号来判断掉电状态；该电路方案包括充电电路(1)，法拉电容(2)，升压电路(3)和掉电检测及控制电路(4)。所述充电电路(1)与输入电压VDD相连；所述充电电路(1)的输出与法拉电容(2)相连；所述升压电路(3)的输入与法拉电容(2)连接；所述掉电检测及控制电路(4)分别与充电电路(1)和升压电路(3)的U1的4引脚EN相连。本发明专利技术提出了一种可适用于通信模块，实现电路结构简单、低成本、高可靠性和功能完善的掉电上报电路。

【技术实现步骤摘要】
一种用电信息采集设备停电上报实现方法及电路
本专利技术涉及一种用电信息采集设备停电上报实现方法及电路，属于电力

技术介绍
根据国家电网要求，当电网故障或电表异常导致突发掉电后，通过通信模块对突发掉电事件进行上报，掉电上报功能有助于及时获取供电网络故障，并方便进行问题排查和维修。由于目前电表的储能单元只提供给自身供电，所以需要对通信模块增加储能单元，目前有两种储能方案，一种是充电电池，但充电电池具有充放电属于化学反应，有次数限制，并且体积和重量都较大，不适合此处应用。另一种方案为法拉电容，法拉电容充放电属于物理反应，几乎无次数限制，并且外形和电解电容类似，体积小，方便PCB安装，性价比高，所以在此应用中选用法拉电容进行储能。由于通信模块使用12V电压供电，并且要满足一定时间内的功率输出，比如国网要求BPLC通信模块掉电后能满足30s的供电时间，另外还需满足1.5W的功率需求；但一般情况下，单只拉法电容的标称电压为2.65V左右，要实现12V的电压要求，目前已知的方案是通过多只法拉电容的串联将电压升高，但此方案的缺点，拉法电容串联后需要保证均衡才能实现最大容量以及系统的安全。均衡电路设计较复杂，并且可能会带来格外的功耗，对整个系统的可靠性有影响。即使多个法拉电容串联实现高压如20V，再通过降压方案实现12V，一旦输入电压低于12V，则输出的12V也会跟着降低，无法稳压，除非再使用升降压电路，电路复杂，可靠性低，成本高和体积大。在实际应用中，可能存在几种情况，一是由于电网电压波动较大时，二是由于电力线负载较重时，载波发送时功耗增加，可能导致电表提供给通信模块的电压降低，如果通信模块只是简单的通过检测电表提供电压值来判断掉电状态，当可能出现误报或错报的问题；另外当通信模块拔出时，也可能使通信模块误判为掉电状态，通过空间耦合可能将掉电事件上报，引起误报或错报的问题；所以对于此应用中，如何准确判断掉电状态是此应用需求的重点。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于克服上述现有技术存在的不足，而提出一种可适用于通信模块，实现电路结构简单、低成本、高可靠性和功能完善的掉电上报电路。本专利技术针对以上述问题而提出的技术方案包括，提出一种掉电上报方法及电路，该方法由通信模块检测电表的供电电压和电网过零点信号来判断掉电状态；当判断电网突然掉电后，通信模块由储能单元供电，其储存的能量通过升压电路给通信模块自身供电，完成突发掉电事件上报；当判断电网供电正常时，通信模块只通过电表提供的电源工作，此时由充电电路给储能单元充电。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下。一种用电信息采集设备停电上报实现方法及电路，：该方法由通信模块检测电表的供电电压和电网过零点信号来判断掉电状态，当检测为掉电状态时，载波芯片会检测多次电网过零点信号来判断掉电状态，如果多次检测无过零点信号认为处于掉电状态，增加掉电检测的准确性；该电路包括充电电路、法拉电容、升压电路和掉电检测及控制电路，所述充电电路与输入电压VDD相连；所述充电电路的输出与法拉电容相连；所述升压电路的输入与法拉电容连接；所述掉电检测及控制电路分别与充电电路和升压电路的U1的4引脚EN相连。进一步地，所述用电信息采集设备包括国家电网及南方电网单相、三相电能表、I型采集器、II型采集器设备。进一步地，所述充电电路包括第一控制三极管V1、第一限流电阻R40、第二控制三极管V2、上拉电阻R46、分流基准电源TS1、滤波电阻R65、滤波电容C43、第三限流电阻R47和第一采样电阻R66、第二采样电阻R50；其中基准电压电路TS1使用具有良好热稳定性能的三端可调分流基准电源TL431；第一限流电阻R40的一端与输入电压VDD和第二控制三极管V2的射极E连接，另一端与第一控制三极管V1的射极E连接；第一控制三极管V1的基极B与第二控制三极管V2的集电极C和第二限流电阻R44的一端连接；上拉电阻R46的两端并联在第三控制三极管V3的射极E和基极B之间；第三限流电阻R47的一端与第二控制三极管V2基极B连接；另一端与三端可调的分流基准电源TS1的阴极K连接；滤波电阻R65的一端与滤波电容C43串联连接，然后并接在三端可调分流基准电源TS1的阴极K和参考级R之间；第一采样电阻R66并联在三端可调分流基准电源TS1的参考级R和阳极A之间，第一采样电阻R66的一端与第二采样电阻R50的一端连接，第二R50的另一端与第一控制三极管V1的集电极E连接；三端可调分流基准电源TS1的阳极A与参考地GND连接。进一步地，所述充电电路的输入电压VDD可使用通信模块的3.3V或者5V电源，也可使用电表的提供的12V电源。进一步地，所述充电电路的输出电压值可通过调整第一采样电阻R66、第二采样电阻R50的值来设定。进一步地，所述法拉电容由法拉电容C40组成；根据功率输出和供电时间要求，选择不同容量的法拉电容。进一步地，所述升压电路包括第一稳压电容C41和第二稳压电容C21、功率电感L1、第一续流二极管VD6、第二续流二极管VD7、第三续流二极管VD8、升压芯片U1，第一限流电阻R45和第一采样电阻R48、第二采样电阻R49、第三采样电阻C42；其中升压芯片U1使用SX1308升压芯片，也可使用相同升压功能的升压芯片；稳压电容C40的一端与功率电感L1的一端连接，另一端与参考地GND连接，功率电感L1的另一端分别与第二续流二极管VD7的一端和升压芯片U1的1引脚SW连接，VD7的另一端分别与第二稳压电容C21的一端、第一续流二极管VD6的一端、短接电阻R43的一端和输出电压OUT12V连接，第一续流二极管VD6的另一端与输入电压IN12V连接，第二稳压电容C21的另一端与参考地GND连接；升压芯片U1的2引脚GND与参考地GND连接；升压芯片U1的3引脚FB分别与第一采样电阻R48和第二采样电阻R49的一端连接，R48的另一端与参考地GND连接，第二采样电阻R49的另一端与输出电压OUT12V连接；升压芯片U1的4引脚EN与第一限流电阻R45的一端连接；升压芯片U1的5引脚IN与6引脚NC连接，并与第一限流电阻R45的另一端、短接电阻R43的另一端、第三续流二极管VD8的一端连接，第三续流二极管VD8的两一端与系统供电电压VDD连接；进一步地，所述升压电路的输出电压通过调整第一采样电阻R48和第二采样电阻R49的值来设定。进一步地，所述升压电路中的升压芯片U1内部逻辑电路供电由12V或通信模块的3.3V或者5V电源提供，使升压电路的最低输入工作电压可以达到0.8V以下。进一步地，所述掉电检测及控制电路包括第三控制三极管V3、第四控制三极管V4、第五控制三极管V5，第一分压电阻R30、第二分压电阻R31、第三分压电阻R59、第四分压电阻R67，第二限流电阻R32、第三限流电阻R60和钳位二极管VD9组成；第三控制三极管V3基极B分别与第四分压电阻R68和第三分压电阻R59的一端连接，第四分压电阻R68的另一端与输入12V电压IN12V连接，第三分压电阻R59的另一端与参考地GND连接；第三控制三极管V3的射极E与参考地连接；第三控制三极管V3的集电极C与第三限流电阻R60的一端连接，第三限流电阻R60的另一端分别与供本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用电信息采集设备停电上报实现方法及电路，其特征在于：该方法由通信模块检测电表的供电电压和电网过零点信号来判断掉电状态，当检测为掉电状态时，载波芯片会检测多次电网过零点信号来判断掉电状态，如果多次检测无过零点信号认为处于掉电状态，增加掉电检测的准确性；该电路包括充电电路(1)、法拉电容(2)、升压电路(3)和掉电检测及控制电路(4)，所述充电电路(1)与输入电压VDD相连；所述充电电路(1)的输出与法拉电容(2)相连；所述升压电路(3)的输入与法拉电容(2)连接；所述掉电检测及控制电路(4)分别与充电电路(1)和升压电路(3)的U1的4引脚EN相连。

【技术特征摘要】
1.一种用电信息采集设备停电上报实现方法及电路，其特征在于：该方法由通信模块检测电表的供电电压和电网过零点信号来判断掉电状态，当检测为掉电状态时，载波芯片会检测多次电网过零点信号来判断掉电状态，如果多次检测无过零点信号认为处于掉电状态，增加掉电检测的准确性；该电路包括充电电路(1)、法拉电容(2)、升压电路(3)和掉电检测及控制电路(4)，所述充电电路(1)与输入电压VDD相连；所述充电电路(1)的输出与法拉电容(2)相连；所述升压电路(3)的输入与法拉电容(2)连接；所述掉电检测及控制电路(4)分别与充电电路(1)和升压电路(3)的U1的4引脚EN相连。2.根据权利要求1所述用电信息采集设备停电上报实现方法及电路，其特征在于：所述用电信息采集设备包括国家电网及南方电网单相、三相电能表、I型采集器、II型采集器设备。3.根据权利要求1所述用电信息采集设备停电上报实现方法及电路，其特征在于：所述充电电路(1)包括第一控制三极管V1、第一限流电阻R40、第二控制三极管V2、上拉电阻R46、分流基准电源TS1、滤波电阻R65、滤波电容C43、第三限流电阻R47和第一采样电阻R66、第二采样电阻R50；其中基准电压电路TS1使用具有良好热稳定性能的三端可调分流基准电源TL431；第一限流电阻R40的一端与输入电压VDD和第二控制三极管V2的射极E连接，另一端与第一控制三极管V1的射极E连接；第一控制三极管V1的基极B与第二控制三极管V2的集电极C和第二限流电阻R44的一端连接；上拉电阻R46的两端并联在第三控制三极管V3的射极E和基极B之间；第三限流电阻R47的一端与第二控制三极管V2基极B连接；另一端与三端可调的分流基准电源TS1的阴极K连接；滤波电阻R65的一端与滤波电容C43串联连接，然后并接在三端可调分流基准电源TS1的阴极K和参考级R之间；第一采样电阻R66并联在三端可调分流基准电源TS1的参考级R和阳极A之间，第一采样电阻R66的一端与第二采样电阻R50的一端连接，第二R50的另一端与第一控制三极管V1的集电极E连接；三端可调分流基准电源TS1的阳极A与参考地GND连接。4.根据权利要求3所述用电信息采集设备停电上报实现方法及电路，其特征在于：所述充电电路(1)的输入电压VDD可使用通信模块的3.3V或者5V电源，也可使用电表的提供的12V电源。5.根据权利要求3所述用电信息采集设备停电上报实现方法及电路，其特征在于：所述充电电路(1)的输出电压值可通过调整第一采样电阻R66、第二采样电阻R50的值来设定。6.根据权利要求1所述用电信息采集设备停电上报实现方法及电路，其特征在于：所述法拉电容(2)由法拉电容C40组成；根据功率输出和供电时间要求，选择不同容量的法拉电容。7.根据权利要求1所述用电信息采集设备停电上报实现方法及电路，其特征在于：所述升压电路(3)包括第一稳压电容C41和第二稳压电容C21、功率电感L1、第一续流二极管VD6、第二续流二极管VD7、第三续流二极管VD8、升压芯片U1，第一限流电阻R45和第一采...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔健，王宪贤，董海涛，王文达，
申请(专利权)人：青岛东软载波科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37