一种模组可升级的智能电能表及模组升级方法与流程

1.本发明涉及智能电能表技术领域，具体涉及一种模组可升级的智能电能表及模组升级方法。


背景技术：

2.国际法制计量组织(oiml)在2012年发布了最新修订的电能表国际建议《有功电能表》(简称ir46)，我国作为oiml成员国应遵守ir46，相关国标也将在2021年颁布。ir46对电能表的计量性能及功能提出了很多新的要求，明确了电能表的电能计量功能与非计量功能在逻辑上相互独立，非计量功能软件的升级，不能影响电能计量部分的准确性和稳定性。
3.为此国家电网公司和南方电网公司相继提出了智能电能表新的设计要求，均需要管理芯和计量芯分离，同时具备一定的扩展模块，具备后续硬件和软件升级的能力。其中计量模组作为法制计量部分，不能进行更改和升级，电源模组嵌入在计量模组中，也相应的不能进行更改升级。其他管理模组、上行模组、扩展模组都可进行升级更新。虽然这种方案解决了法制计量部分独立，其他管理和扩展的功能均可根据管理需求进行软件、硬件的升级，但是这种方式带来的问题有以下:
4.(1)电源模组提供两路电源，一路供给计量模组，一路提供管理模组和扩展模组，当管理模组或者上行模组、扩展模组更换成功率更大的模组时，如上行模组从hplc模组更换成5g模组时，电源模组将无法满足供电要求。
5.(2)管理模组、扩展模组具有电流限值芯片防止短路，但是如果某个模组出现峰值电流时，就会出现误保护情况。
6.(3)如果电源模组出现故障，整表报废拆回维修。


技术实现要素：

7.为了解决上述问题，本发明提出一种模组可升级的智能电能表及模组升级方法，旨在解决以下问题：
8.(1)解决现有电能表的电源模组集成在计量芯上不能单独升级的问题；
9.(2)解决电能表的其它模块在升级更换时可能导致电源模组带载能力不足问题；
10.(3)解决电源模组一旦报废导致整个电能表报废拆回维修的问题；
11.(4)解决电能表中一些模块产生峰值电流时容易出现误保护的问题。
12.为此，本发明的具体的技术方案如下：
13.一种模组可升级的智能电能表，包括分别设置在电能表底板上的功能模组，所述功能模组包括电源模组、计量模组、管理模组、上行模组和扩展模组；其中，所述电源模组为独立可插拔电源模组，所述独立可插拔电源模组包括电源模组壳体、安装在所述电源模组壳体上的电源模块、设置在所述电源模块上的插接件。
14.优选的，所述电源模块通过螺钉固定在所述电源模组壳体上。
15.优选的，所述电能表的壳体上设置有用于安装所述电源模组的槽体，电源模组安
装在所述槽体中。
16.优选的，所述槽体上分别设置有导向槽和卡槽，所述电源模组壳体上设置有锁扣以及平行于所述独立可插拔电源模组的插拔方向的导向筋，所述导向筋定位于所述导向槽中，所述锁扣锁紧在所述卡槽中。
17.作为本发明的进一步改进，所述电源模块为内置有mcu芯片的电源模块，各所述功能模组内置握手协议，各所述功能模组之间通过所述握手协议实现身份确认和数据交互；所述握手协议的内容包括模组名、功耗属性；所述电源模组的握手协议为握手主协议，所述握手主协议的内容包括模组列表及功耗属性、电源模组带载能力属性；其中，所述功耗属性包括最小工作电流、峰值电流和平均电流；所述电源模组带载能力属性包括总输出电流、总输出峰值电流、剩余输出电流和剩余输出峰值电流；各模组的功耗属性小于等于电源模组的带载能力属性。
18.优选的，所述功能模组还包括备用电源。
19.本发明中，所述扩展模组包括扩展模组一、扩展模组二，所述电源模块设置有分别用于供给所述计量模组、管理模组、上行模组、扩展模组一、扩展模组二电能的五路电源输出。
20.为了避免电能表中一些模块产生峰值电流时容易出现误保护的问题，进一步的改进方案是：所述电源模组通过握手协议动态分配各模组所需供电电流。
21.本发明中，所述计量模组、管理模组、上行模组和扩展模组均分别内置有处理芯片。具体的，所述计量模组中设置有计量芯片，所述管理模组中设置有管理芯片，所述上行模组中设置有上行通讯芯片，所述扩展模组中设置有扩展处理芯片。
22.一种模组可升级的智能电能表的模组升级方法，其特征在于，包括如下步骤：
23.s1、插入电源模组，电源模组自检是否正常；
24.s2、插入管理模组，电源模组检测到管理模组插入，按照总输出电流和总输出峰值电流分配给管理模组，电源模组和管理模组进行握手交互，获取模组名、最小工作电流a1、峰值电流b1、平均电流c1；
25.s3、电源模组把该管理模组注册上，同时电源模组进行剩余输出电流和剩余输出峰值电流的计算，剩余输出电流＝总输出电
‑
平均电流c1，剩余输出峰值电流＝总输出峰值电流
‑
峰值电流b1；
26.s4、插入上行模组，电源模组检测到上行模组插入，电源模组关闭其他模组的供电，按照总输出电流和总输出峰值电流分配给上行模组，电源模组和上行模组进行握手交互，获取模组名、最小工作电流a2、峰值电流b2、平均电流c2；
27.s5、电源模组带载能力计算：剩余输出电流＝总输出电流
‑
平均电流c1
‑
平均电流c2，剩余输出峰值电流＝总输出峰值电流
‑
峰值电流b1
‑
峰值电流b2，如果剩余输出电流大于等于0，剩余输出峰值电流大于等于0，上行模组注册成功，反之注册不成功；
28.s6、依次插入并注册其他模组，插入其他模组时同样进行电源模组带载能力计算，如果插入其他模组后因为电源模组输出功率低而带载不动，则将电源模组更换成带载能力更强的电源模组。
29.优选的，所述电源模组通过自检发现电源异常时启用后备电源，并向主站主动上报电源模组故障信息，通知维护人员进行电源模组更换。
30.本发明的有益效果是：
31.第一，本发明的一种模组可升级的智能电能表及模组升级方法，通过将电源模组设置为独立可插拔电源模组，解决了现有电能表的电源模组集成在计量芯上不能单独升级的问题。
32.第二，本发明的一种模组可升级的智能电能表及模组升级方法，各功能模组通过所述握手协议实现身份确认和数据交互，模组升级时能够根据电源模组的带载能力属性、其它各功能模组的功耗属性自动判断升级是否可行，从而解决了电能表的其它模块在升级更换时可能导致电源模组带载能力不足问题。
33.第三，本发明的一种模组可升级的智能电能表及模组升级方法，电源模组通过握手协议动态分配各模组所需供电电流，从而可以解决传统电能表中因一些模块产生峰值电流而容易出现误保护的问题。
34.第四，本发明的一种模组可升级的智能电能表及模组升级方法，设置有备用电源，而电源模组独立可插拔，当电源模组发生异常时能够及时启用后备电源，并向主站主动上报电源模组故障信息，通知维护人员进行电源模组更换。由此解决了传统电能表的电源模组一旦报废将导致整个电能表报废拆回维修的问题。
附图说明
35.图1是本发明的一种模组可升级的智能电能表的结构示意图；
36.图2是图1中涉及管理模组部分的结构示意图；
37.图3是图1中涉及计量模组部分的结构示意图；
38.图4是图1中涉及电源模组组部分的结构示意图；
39.图5是模组升级流程示意图。
40.图中：1、电能表底板，2、电源模组，3、计量模组，4、管理模组，5、上行模组，6、扩展模组，7、电源模组壳体，8、电源模块，9、插接件，10、螺钉，11、电能表的壳体，12、槽体，13、导向槽，14、卡槽，15、锁扣，16、导向筋。
具体实施方式
41.下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
42.实施例1：
43.如图1至5所示为本发明的一种模组可升级的智能电能表的实施例，包括分别设置在电能表底板1上的功能模组，所述功能模组包括电源模组2、计量模组3、管理模组4、上行模组5和扩展模组6；其中，所述电源模组2为独立可插拔电源模组6，所述独立可插拔电源模组6包括电源模组壳体7、安装在所述电源模组壳体7上的电源模块8、设置在所述电源模块8上的插接件9。
44.优选的，所述电源模块8通过螺钉10固定在所述电源模组壳体7上。
45.优选的，所述电能表的壳体11上设置有用于安装所述电源模组2的槽体12，电源模组2安装在所述槽体12中。
46.优选的，所述槽体12上分别设置有导向槽13和卡槽14，所述电源模组壳体7上设置
有锁扣15以及平行于所述独立可插拔电源模组2的插拔方向的导向筋16，所述导向筋16定位于所述导向槽13中，所述锁扣15锁紧在所述卡槽14中。
47.作为本实施例的进一步改进，所述电源模块8为内置有mcu芯片的电源模块8，各所述功能模组2、3、4、5、6内置握手协议，各所述功能模组2、3、4、5、6之间通过所述握手协议实现身份确认和数据交互；所述握手协议的内容包括模组名、功耗属性；所述电源模组2的握手协议为握手主协议，所述握手主协议的内容包括模组列表及功耗属性、电源模组带载能力属性；其中，所述功耗属性包括最小工作电流、峰值电流和平均电流；所述电源模组带载能力属性包括总输出电流、总输出峰值电流、剩余输出电流和剩余输出峰值电流；各模组的功耗属性小于等于电源模组的带载能力属性。
48.优选的，所述功能模组还包括备用电源。
49.本实施例中，所述扩展模组6包括扩展模组一、扩展模组二，所述电源模块2设置有分别用于供给所述计量模组3、管理模组4、上行模组5、扩展模组一、扩展模组二电能的五路电源输出。
50.为了避免电能表中一些模块产生峰值电流时容易出现误保护的问题，进一步的改进方案是：所述电源模组2通过握手协议动态分配各模组所需供电电流。
51.本实施例中，所述计量模组3、管理模组4、上行模组5和扩展模组6均分别内置有处理芯片。具体的，所述计量模组3中设置有计量芯片，所述管理模组4中设置有管理芯片，所述上行模组5中设置有上行通讯芯片，所述扩展模组6中设置有扩展处理芯片。
52.实施例2：
53.一种采用实施例1的电源可更换的智能电能表的模组升级方法，包括如下步骤：
54.s1、插入电源模组2，电源模组2自检是否正常；
55.s2、插入管理模组4，电源模组2检测到管理模组4插入，按照总输出电流和总输出峰值电流分配给管理模组4，电源模组2和管理模组4进行握手交互，获取模组名、最小工作电流a1、峰值电流b1、平均电流c1；
56.s3、电源模组2把该管理模组4注册上，同时电源模组2进行剩余输出电流和剩余输出峰值电流的计算，剩余输出电流＝总输出电
‑
平均电流c1，剩余输出峰值电流＝总输出峰值电流
‑
峰值电流b1；
57.s4、插入上行模组5，电源模组2检测到上行模组5插入，电源模组2关闭其他模组的供电，按照总输出电流和总输出峰值电流分配给上行模组5，电源模组2和上行模组5进行握手交互，获取模组名、最小工作电流a2、峰值电流b2、平均电流c2；
58.s5、电源模组2带载能力计算：剩余输出电流＝总输出电流
‑
平均电流c1
‑
平均电流c2，剩余输出峰值电流＝总输出峰值电流
‑
峰值电流b1
‑
峰值电流b2，如果剩余输出电流大于等于0，剩余输出峰值电流大于等于0，上行模组5注册成功，反之注册不成功；
59.s6、依次插入并注册其他模组，插入其他模组时同样进行电源模组带载能力计算，如果插入其他模组后因为电源模组2输出功率低而带载不动，则将电源模组2更换成带载能力更强的电源模组2。
60.优选的，所述电源模组2通过自检发现电源异常时启用后备电源，并向主站主动上报电源模组2故障信息，通知维护人员进行电源模组2更换。
61.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人
员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。