智能电能表GPRS掉电上报系统技术方案

本发明专利技术公开了智能电能表GPRS掉电上报系统，包括主路电源和辅路电源，所述主路电源和开关模块相连，在主路电源和开关模块的电路上连接有MCU单元和光耦合器，所述辅路电源连接有充电模块，所述充电模块先和二极管相连再连接有储能模块，所述储能模块先和二极管相连再和所述开关模块连接，所述辅路电源先和二极管相连再连接所述开关模块，所述开关模块先和二极管相连再连接有GPRS模块，所述GPRS模块和所述光耦合器相连。与现有技术相比，本发明专利技术通过硬件电路和软件算法配合工作，实现GPRS掉电上报功能，具有成本低，寿命长，电路简单，维护方便的优势。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种智能电能表方案，尤其涉及智能电能表GPRS掉电上报系统。
技术介绍
全球资源逐渐稀缺、环境压力不断增大、电力市场化进程不断深入及用户对电能可靠性和质量要求的不断提升，建设更加安全、可靠、环保、经济的电力系统已经成为全球电力行业的共同目标。智能电网就是利用现代测量、通信、计算机、自动化等IT先进技术，提高电力系统的能源转换和传输效率，确保电网运行更可靠、更灵活、更经济，能为用户提供更高的供电质量和更优质的服务。智能电网包含从发电、输电、变电、配电、用电和调度六个环节，智能电表属于智能用电的环节。智能电网建设对电力设备提出更高层次的要求。随着全球智能电网改造进程的加快，对基于AMI系统智能电表要求越来越高，智能电表智能之一在于智能通讯，为了更好的监测电网设备，不仅要求电能表上电时能够和系统交互数据，而且提出要求智能电能表断电能够掉电上报系统。近年来，越来越多的海外客户要求智能电能表需要有GPRS掉电上报功能，要实现掉电上报功能，首先表计需要有硬件电路支持，同时配合软件算法整体实现掉电上报功能。需要实现掉电上报，硬件电路供电是重要的难点之一，因为GPRS模块正常工作需要保证1.5W以上的功率，电表掉电之后只能通过储能设备进行供电，但是对供电设备尺寸和成本和使用寿命有着决定性的限制。常规的储能供电主要是电池，但是电池实现瞬间1.5W供电基本很难实现，而且电池容量消耗太快，寿命无法满足要求。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术中的不足，提供了智能电能表GPRS掉电上报系统，通过硬件电路和软件算法配合工作，实现GPRS掉电上报功能，具有成本低，寿命长，电路简单，维护方便的优势。为了解决上述技术问题，本专利技术通过下述技术方案得以解决：智能电能表GPRS掉电上报系统，包括电源开关电路、充电和储能模块电路以及光耦隔离的GPRS通讯电路，包括主路电源和辅路电源，所述主路电源和MCU单元相连，MCU单元另一端和光耦合器相连，光耦合器另一端和开关模块相连，所述辅路电源连接充电模块和第一二极管VD1的阳极，第一二极管VD1的阴极连接所述开关模块，所述充电模块和第三二极管VD3的阳极相连，第三二极管VD3的阴极连接有储能模块，所述储能模块和第四二极管VD4的阳极相连，第四二极管VD4的阴极和所述开关模块相连接，所述开关模块和第二二极管VD2的阳极相连，第二二极管VD2的阴极连接有GPRS模块，所述GPRS模块和所述光耦合器相连。上述技术方案中，所述电源开关电路包括辅路供电电源F_VB，辅路供电电源F_VB连接第一二极管VD1的阳极，第一二极管VD1的阴极并联连接有多阶滤波模块、MOS管V1的S极、第一电阻R1以及F_VB1，F_VB1和第一光耦合器E1相连，第一电阻R1的另一端连接MOS管V1的G极，MOS管V1的D极连接第二二极管VD2的阳极，第二二极管VD2的阴极连接F_VB2，MOS管V1的G极并联连接有第四电容C4、第二电阻R2和光耦合器E1，第二电阻R2具有分压作用并且和第四电容C4均接地，所述光耦合器E1连接有第三电阻R3和第四电阻R4，第三电阻R3和M_VM相连，第四电阻R4和M_CTR相连。上述技术方案中，所述充电和储能模块电路包括辅路供电电源F_VB，辅路供电电源F_VB连接N901稳压器的输入极，N901稳压器的输出极连接第三二极管VD3的阳极，N901稳压器的接地极接地，N901稳压器的输入极连接有第五电容C5和第六电容C6的阳极，N901稳压器的输出极连接有第七电容C7和第八电容C8的阳极，N901稳压器的接地极连接第五电容C5、第六电容C6、第七电容C7和第八电容C8的阴极，第三二极管VD3的阴极连接充电限流模块，充电限流模块和VCAP的进端相连，VCAP的进端还连接第九电容C9的阳极，第九电容C9的阴极连接第十电容C10的阳极，第十电容C10的阴极接地，所述第九电容C9和第十电容C10为超级电容，VCAP出端连接第四二极管VD4的阳极，第四二极管VD4的阴极连接F_VB1。上述技术方案中，所述光耦隔离的GPRS通讯电路包括第二光耦合器E2和第三光耦合器E3，所述第二光耦合器E2的输入端分别连接M_VM和R8限流电阻，R8限流电阻的另一端连接TXD，所述第二光耦合器E2的甲输出端连接F_VCC进端，所述第二光耦合器E2的乙输出端连接第十一电容C11、第九电阻R9和第十电阻R10的一端，第十一电容C11和第九电阻R9另一端和第一三极管V01的B极相连接，第十电阻R10的另一端和第一三极管V01的E极相连并且第一三极管V01的E极接地，所述F_VCC进端连接有第十一电阻R11的一端，第十一电阻R11的另一端和第一三极管V01的C极相连接，第一三极管V01的C极还连接有M_RXD，所述第三光耦合器E3的输入端分别连接M_TXD和第十二电阻R12，第十二电阻R12连接有F_VCC，所述第三光耦合器E3的甲输出端连接有第十五电阻R15，第三光耦合器E3的甲输出端还和M_VM相连，所述第三光耦合器E3的乙输出端连接有第十三电阻R13、第十二电容C12和第十四电阻R14的一端，第十三电阻R13和第十二电容C12另一端和第二三极管V02的B极相连接，第十四电阻R14的另一端和第二三极管V02的E极相连并且第二三极管V02的E极接地，所述第十五电阻R15的另一端和第二三极管V02的C极相连，第二三极管V02的C极还连接有第十六电阻R16，所述第十六电阻R16另一端和RXD相连。上述技术方案中，所述第一二极管VD1为肖特基二极管，第一电容C1、第二电容C2和第三电容C3并联组成所述多阶滤波模块，所述多阶滤波模块接地，第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3和第四电容C4为贴片电容。上述技术方案中，第五电容C5和第八电容C8为电解电容，第六电容C6和第七电容7为贴片瓷片电容，第五电容C5和第六电容C6并联组成的输入滤波电容组合，第七电容7和第八电容C8并联组成的输出滤波电容组合，所述第三二极管VD3和第四二极管VD4为肖特基二极管，第五电阻R5、第六电阻R6和第七电阻R7并联组成所述充电限流模块。本专利技术提供的智能电能表GPRS掉电上报系统，采用了功率型超级电容供电，并配合外围电源管理电路和软件算法综合实现掉电上报功能，具有成本低，寿命长，电路简单，维护方便的优势。本方案通过系统整体调试，目前运行稳定，掉电上报成功率100%，免维护，是GPRS掉电上报功能实现的理想方案。附图说明图1是本专利技术的电路框图。图2是本专利技术的电源开关电路图。图3是本专利技术的充电和储能模块电路图。图4是本专利技术的光耦隔离的GPRS通讯电路图。图5是本专利技术的软件流程图。具体实施方式下面结合附图与具体实施方式对本专利技术作进一步详细描述：如图1至图5所示，智能电能表GPRS掉电上报系统，包括电源开关电路、充电和储能模块电路以及光耦隔离的GPRS通讯电路，包括主路电源和辅路电源，所述主路电源和MCU单元相连，MCU单元另一端和光耦合器相连，光耦合器另一端和开关模块相连，所述辅路电源连接充电模块和第一二极管VD1的阳极，第一二极管VD1的阴极连接所述开关模块，所述充电模块和第三二极管VD3的阳极相连，第三二极管VD3的阴极连接有储能模块，所述储能模本文档来自技高网...

【技术保护点】
智能电能表GPRS掉电上报系统，包括电源开关电路、充电和储能模块电路以及光耦隔离的GPRS通讯电路，其特征在于：包括主路电源和辅路电源，所述主路电源和MCU单元相连，MCU单元另一端和光耦合器相连，光耦合器另一端和开关模块相连，所述辅路电源连接充电模块和第一二极管（VD1）的阳极，第一二极管（VD1）的阴极连接所述开关模块，所述充电模块和第三二极管（VD3）的阳极相连，第三二极管（VD3）的阴极连接有储能模块，所述储能模块和第四二极管（VD4）的阳极相连，第四二极管（VD4）的阴极和所述开关模块相连接，所述开关模块和第二二极管（VD2）的阳极相连，第二二极管（VD2）的阴极连接有GPRS模块，所述GPRS模块和所述光耦合器相连。

【技术特征摘要】
1.智能电能表GPRS掉电上报系统，包括电源开关电路、充电和储能模块电路以及光耦隔离的GPRS通讯电路，其特征在于：包括主路电源和辅路电源，所述主路电源和MCU单元相连，MCU单元另一端和光耦合器相连，光耦合器另一端和开关模块相连，所述辅路电源连接充电模块和第一二极管（VD1）的阳极，第一二极管（VD1）的阴极连接所述开关模块，所述充电模块和第三二极管（VD3）的阳极相连，第三二极管（VD3）的阴极连接有储能模块，所述储能模块和第四二极管（VD4）的阳极相连，第四二极管（VD4）的阴极和所述开关模块相连接，所述开关模块和第二二极管（VD2）的阳极相连，第二二极管（VD2）的阴极连接有GPRS模块，所述GPRS模块和所述光耦合器相连。2.根据权利要求1所述的智能电能表GPRS掉电上报系统，其特征在于：所述电源开关电路包括辅路供电电源F_VB，辅路供电电源F_VB连接第一二极管（VD1）的阳极，第一二极管（VD1）的阴极并联连接有多阶滤波模块、MOS管（V1）的S极、第一电阻（R1）以及F_VB1，F_VB1和第一光耦合器（E1）相连，第一电阻（R1）的另一端连接MOS管（V1）的G极，MOS管（V1）的D极连接第二二极管（VD2）的阳极，第二二极管（VD2）的阴极连接F_VB2，MOS管（V1）的G极并联连接有第四电容（C4）、第二电阻（R2）和光耦合器（E1），第二电阻（R2）具有分压作用并且和第四电容（C4）均接地，所述光耦合器（E1）连接有第三电阻（R3）和第四电阻（R4），第三电阻（R3）和M_VM相连，第四电阻（R4）和M_CTR相连。3.根据权利要求1所述的智能电能表GPRS掉电上报系统，其特征在于：所述充电和储能模块电路包括辅路供电电源F_VB，辅路供电电源F_VB连接N901稳压器的输入极，N901稳压器的输出极连接第三二极管（VD3）的阳极，N901稳压器的接地极接地，N901稳压器的输入极连接有第五电容（C5）和第六电容（C6）的阳极，N901稳压器的输出极连接有第七电容（C7）和第八电容（C8）的阳极，N901稳压器的接地极连接第五电容（C5）、第六电容（C6）、第七电容（C7）和第八电容（C8）的阴极，第三二极管（VD3）的阴极连接充电限流模块，充电限流模块和VCAP的进端相连，VCAP的进端还连接第九电容（C9）的阳极，第九电容（C9）的阴极连接第十电容（C10）的阳极，第十电容（C10）的阴极接地，所述第九电容（C9）和第十电容（C10）为超级电容，VCAP出端连接第四二极管（VD4）的阳极，第四二极管（...

【专利技术属性】
技术研发人员：双俊锋，
申请(专利权)人：宁波三星医疗电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33