專利名稱：一種帶無線抄表模塊的單相靜止式電能表的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電力儀表，尤其指一種帶無線抄表模塊的單相靜止式電能表。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有普通單相電能表一般只具備計(jì)量電能和分時(shí)多費(fèi)率的功能，低溫能夠正常顯 示，一般采用LED數(shù)碼管的方式，但顯示內(nèi)容少、功耗大。目前使用的普通單相電能表大部分采用機(jī)械式電能表，該機(jī)械式電能表是利用機(jī) 械旋轉(zhuǎn)計(jì)量，因此電能表的安裝有嚴(yán)格的要求，若懸掛水平相差大，將造成電能表的安裝位 置與垂直的角度不一，甚至明顯傾斜，使電能計(jì)量失衡，造成計(jì)量不準(zhǔn)，即會(huì)產(chǎn)生慢走、停走 甚至不走的結(jié)果。因此也有采用電子式電能表，電子式電能表是一種靜止式電能表，是靜止 的電子計(jì)量方式，不存在機(jī)械旋轉(zhuǎn)部分，所以其安裝的方式，對(duì)電能計(jì)量的誤差影響較小。 但現(xiàn)有的靜止式電能表及現(xiàn)有普通單相電能表一般不具備遠(yuǎn)程抄表功能，即使具備遠(yuǎn)程抄 表功能的電能表也是采用有線傳輸、布線比較麻煩，并且一般不具備需量(規(guī)定時(shí)間內(nèi)的 平均功率)計(jì)量、事件記錄、負(fù)荷曲線、測量電壓、電流、有功功率、視在功率、頻率等；也不 具備檢測欠壓、過壓、失流、過流等功能。由于現(xiàn)有普通單相電能表存在上述缺陷，它不適應(yīng)更高層面的客戶使用需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種功能更全、更適應(yīng)于多 層面客戶使用需求并具有遠(yuǎn)程抄表功能的一種帶無線抄表模塊的單相靜止式電能表。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種帶無線抄表模塊的單相靜止式電能表，包括電能信號(hào)采樣模塊，包含電流采樣模塊及電壓采樣模塊；計(jì)量模塊，與所述電能信號(hào)采樣模塊連接，取得電流、電壓的采樣信號(hào)，對(duì)單相三 線的電壓、電流、功率、電能進(jìn)行計(jì)量；記錄模塊，與所述計(jì)量模塊連接，用于記錄計(jì)量模塊計(jì)量的數(shù)據(jù)；微控制器，與所述計(jì)量模塊連接，從所述計(jì)量模塊讀取計(jì)量數(shù)據(jù)并進(jìn)行以下處理 根據(jù)計(jì)量模塊計(jì)量的數(shù)據(jù)分別計(jì)算有功功率、無功功率、視在功率、電壓有效值和電流有 效值數(shù)據(jù)；根據(jù)有功功率計(jì)算出負(fù)荷數(shù)據(jù)；對(duì)負(fù)荷數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄、顯示和通訊處理；自檢處 理，自檢分時(shí)設(shè)置錯(cuò)誤、非易失存儲(chǔ)器錯(cuò)誤、時(shí)鐘錯(cuò)誤、計(jì)量錯(cuò)誤、電池欠壓錯(cuò)誤；電源，分別與所述計(jì)量模塊及微控制器連接，提供所述電能表工作電源；無線通訊模塊，與所述微控制器連接，用于在自動(dòng)組網(wǎng)的無線通訊，采用具有無線 抄表模塊的無線通訊模塊，該無線通訊模塊經(jīng)無線通訊信道與遠(yuǎn)程抄表裝置鏈接；校表脈沖輸出模塊，與所述微控制器連接，用于校表及采集電能量；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，與所述微控制器連接，存儲(chǔ)所述微控制器計(jì)算出的負(fù)荷數(shù)據(jù)；顯示模塊，與所述微控制器連接，顯示微控制器處理的數(shù)據(jù)；
時(shí)鐘、電池模塊，與所述微控制器連接，用于滿足ANSI標(biāo)準(zhǔn)的多費(fèi)率分時(shí)計(jì)量及 發(fā)生停電時(shí)時(shí)鐘自動(dòng)切換到電池；分時(shí)模塊，與所述微控制器連接，用于滿足ANSI標(biāo)準(zhǔn)的多費(fèi)率分時(shí)。所述電流采樣模塊采用電流互感器隔離結(jié)構(gòu)，對(duì)兩條火線電流采用同一個(gè)電流互 感器求和方式對(duì)電流取樣；所述電壓采樣模塊采用分壓電阻對(duì)連接電壓進(jìn)行電壓取樣。所述計(jì)量模塊計(jì)量的數(shù)據(jù)包括記錄電能、最大需量、需量發(fā)生時(shí)間，記錄電能與負(fù) 荷曲線，以及記錄編程、校時(shí)、需量清零、時(shí)區(qū)切換事件。 所述無線通信模塊采用RobuNet無線自組網(wǎng)模塊，使用SS900MHz個(gè)人免授權(quán)頻帶 實(shí)現(xiàn)自動(dòng)抄表應(yīng)用。所述脈沖輸出模塊為無源光電隔離型輸出端口，脈沖寬度80ms士20ms。所述電能表還包括光通訊口模塊，與所述微控制器連接，支持紅外光口通訊，支持 本地通訊。所述電能表還包括監(jiān)測模塊，與所述微控制器連接，是功能模塊，用于檢測電網(wǎng)電 壓、電流、有功功率、視在功率、頻率，以及檢測是否欠壓、過壓、失流、過流。由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明靜止式電能表具有下列效果1)在低溫-40°C時(shí)能進(jìn)行正常的液晶顯示；2)自動(dòng)組網(wǎng)的無線通訊可用于遠(yuǎn)程抄表；3)符合ANSI規(guī)約的光口通訊；4)在普通單相表的基礎(chǔ)上增加了分時(shí)多費(fèi)率、需量計(jì)量、事件記錄、負(fù)荷曲線記 錄，測量電壓、電流、有功功率、視在功率、頻率等負(fù)荷數(shù)據(jù)，并具有檢測欠壓、過壓、失流、過 流等功能，功能較全、能夠適應(yīng)于多層面客戶使用需求。為進(jìn)一步說明本發(fā)明的上述目的、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和效果，以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn) 行詳細(xì)說明。


圖1是本發(fā)明單相靜止式電能表的結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例的附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行詳細(xì)說明。圖1是本發(fā)明單相靜止式電能表的功能框圖，如圖1所示，本發(fā)明的單相靜止式電 能表包括以下部件。電能信號(hào)采樣模塊20，包含電流采樣模塊21及電壓采樣模塊22，所述電流采樣模 塊21采用電流互感器隔離結(jié)構(gòu)，對(duì)兩條火線電流采用同一個(gè)電流互感器求和方式對(duì)電流 取樣；電壓采樣模塊22采用分壓電阻對(duì)連接電壓進(jìn)行電壓取樣。計(jì)量模塊11，與所述電能信號(hào)采樣模塊20連接，取得電流、電壓的采樣信號(hào)，對(duì)單 相三線的電壓、電流、功率、電能等進(jìn)行計(jì)量。計(jì)量模塊11包含濾波器、放大器、A/D轉(zhuǎn)換器， 分別對(duì)電流、電壓的采樣信號(hào)進(jìn)行濾波、放大、A/D轉(zhuǎn)換并計(jì)算出電壓、電流、功率、電能等計(jì) 量數(shù)據(jù)(計(jì)量模塊11芯片內(nèi)部使用Σ 型AD轉(zhuǎn)換器對(duì)電壓、電流進(jìn)行測量)，本實(shí)施例 可采用意法半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的STPMOl型號(hào)的芯片。
記錄模塊12，與所述計(jì)量模塊11連接，用于記錄計(jì)量模塊11計(jì)量的數(shù)據(jù)，計(jì)量模 塊計(jì)量的數(shù)據(jù)包括記錄電能、最大需量、需量發(fā)生時(shí)間，記錄電能與負(fù)荷曲線，以及記錄編 程、校時(shí)、需量清零、時(shí)區(qū)切換事件。記錄模塊12可采用ATMEL公司生產(chǎn)的AT24C10M型號(hào) 的芯片或RAMTR0N公司生產(chǎn)的FMMC64型號(hào)的芯片。微控制器14，與所述計(jì)量模塊11連接，采用NEC公司生產(chǎn)的UPD78F0338芯片，從 計(jì)量模塊11讀取計(jì)量數(shù)據(jù)并進(jìn)行以下處理根據(jù)計(jì)量數(shù)據(jù)分別計(jì)算有功功率、無功功率、 視在功率、電壓有效值和電流有效值等數(shù)據(jù)；根據(jù)有功功率計(jì)算出負(fù)荷數(shù)據(jù)；對(duì)負(fù)荷數(shù)據(jù) 進(jìn)行記錄、顯示和通訊處理；自檢處理，自檢分時(shí)設(shè)置錯(cuò)誤、非易失存儲(chǔ)器錯(cuò)誤、時(shí)鐘錯(cuò)誤、 計(jì)量錯(cuò)誤、電池欠壓錯(cuò)誤。電源14，分別與所述計(jì)量模塊11及微控制器14連接，提供電能表工作電源。無線通訊模塊112，與所述微控制器14連接，用于在自動(dòng)組網(wǎng)的無線通訊，采用具 有無線抄表模塊的無線通訊模塊，本實(shí)施例采用RobuNet無線自組網(wǎng)模塊，使用SS900MHZ 個(gè)人免授權(quán)頻帶實(shí)現(xiàn)自動(dòng)抄表應(yīng)用。即，無線通訊模塊112給遠(yuǎn)程抄表裝置提供一種通訊 信道，該無線通訊模塊112經(jīng)無線通訊信道與遠(yuǎn)程抄表裝置鏈接，實(shí)現(xiàn)無線遠(yuǎn)程抄表。校表脈沖輸出模塊17，與所述微控制器14連接，用于校表及采集電能量，為無源 光電隔離型輸出端口，脈沖寬度80ms士20ms。光通訊口模塊18，與所述微控制器14連接，光通訊口模塊是本地抄表和工廠調(diào)試 用的端口，通訊規(guī)約符合ANSI C12. 18X12. 19的要求；通訊波特率默認(rèn)9600bps ；支持本地 通訊，可通過廠商提供的配有光電頭的掌上抄表器來通訊。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊19，與所述微控制器14連接，存儲(chǔ)所述微控制器14計(jì)算出的負(fù)荷數(shù) 據(jù)。本實(shí)施例采用鐵電存貯器，為RAMTR0N公司生產(chǎn)的FMMC64型號(hào)的芯片。監(jiān)測模塊111，與所述微控制器14連接，是功能模塊，用于檢測電網(wǎng)電壓、電流、有 功功率、視在功率、頻率，以及檢測是否欠壓、過壓、失流、過流。顯示模塊15，與所述微控制器14連接，用于能夠在低溫-40°C時(shí)正常地進(jìn)行液晶 顯示，顯示微控制器14處理的數(shù)據(jù)，最多可循環(huán)顯示32項(xiàng)數(shù)據(jù)，項(xiàng)目顯示順序和顯示時(shí)間 用戶可編程，電能表所有參數(shù)數(shù)據(jù)均可通過IXD顯示。時(shí)鐘、電池模塊16，與所述微控制器14連接，具有時(shí)鐘及后備電池的模塊，時(shí)鐘 (RTC)采用愛普生公司生產(chǎn)的RX8025型號(hào)的芯片，用于滿足ANSI標(biāo)準(zhǔn)的多費(fèi)率分時(shí)計(jì)量， 該時(shí)鐘電路，內(nèi)置2000-2099百年歷，時(shí)間日期可設(shè)。當(dāng)發(fā)生停電時(shí)時(shí)鐘(RTC)自動(dòng)切換 到電池，停電后可維持5年。分時(shí)模塊110，與所述微控制器14連接，用于滿足ANSI標(biāo)準(zhǔn)的多費(fèi)率分時(shí)。分時(shí) 模塊110可采用愛普生公司生產(chǎn)的RX8025型號(hào)的芯片。下面就本發(fā)明帶無線抄表模塊的單相靜止式電能表的具體功能應(yīng)用描述如下。一、電能計(jì)量本發(fā)明電能表有復(fù)費(fèi)率計(jì)量功能支持4個(gè)費(fèi)率，有方向指示，反向正計(jì)功能；每 個(gè)費(fèi)率有單獨(dú)的計(jì)度器記錄電量，電量最小刻度單位0. OlkWh。電能計(jì)量內(nèi)容一般為
權(quán)利要求
1.一種帶無線抄表模塊的單相靜止式電能表，其特征在于包括 電能信號(hào)采樣模塊，包含電流采樣模塊及電壓采樣模塊；計(jì)量模塊，與所述電能信號(hào)采樣模塊連接，取得電流、電壓的采樣信號(hào)，對(duì)單相三線的 電壓、電流、功率、電能進(jìn)行計(jì)量；記錄模塊，與所述計(jì)量模塊連接，用于記錄計(jì)量模塊計(jì)量的數(shù)據(jù)； 微控制器，與所述計(jì)量模塊連接，從所述計(jì)量模塊讀取計(jì)量數(shù)據(jù)并進(jìn)行以下處理根據(jù) 計(jì)量模塊計(jì)量的數(shù)據(jù)分別計(jì)算有功功率、無功功率、視在功率、電壓有效值和電流有效值數(shù) 據(jù)；根據(jù)有功功率計(jì)算出負(fù)荷數(shù)據(jù)；對(duì)負(fù)荷數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄、顯示和通訊處理；自檢處理，自 檢分時(shí)設(shè)置錯(cuò)誤、非易失存儲(chǔ)器錯(cuò)誤、時(shí)鐘錯(cuò)誤、計(jì)量錯(cuò)誤、電池欠壓錯(cuò)誤； 電源，分別與所述計(jì)量模塊及微控制器連接，提供所述電能表工作電源； 無線通訊模塊，與所述微控制器連接，用于在自動(dòng)組網(wǎng)的無線通訊，采用具有無線抄表 模塊的無線通訊模塊，該無線通訊模塊經(jīng)無線通訊信道與遠(yuǎn)程抄表裝置鏈接； 校表脈沖輸出模塊，與所述微控制器連接，用于校表及采集電能量； 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，與所述微控制器連接，存儲(chǔ)所述微控制器計(jì)算出的負(fù)荷數(shù)據(jù)； 顯示模塊，與所述微控制器連接，顯示微控制器處理的數(shù)據(jù)；時(shí)鐘、電池模塊，與所述微控制器連接，用于滿足ANSI標(biāo)準(zhǔn)的多費(fèi)率分時(shí)計(jì)量及發(fā)生 停電時(shí)時(shí)鐘自動(dòng)切換到電池；分時(shí)模塊，與所述微控制器連接，用于滿足ANSI標(biāo)準(zhǔn)的多費(fèi)率分時(shí)。
2.如權(quán)利要求1所述的帶無線抄表模塊的單相靜止式電能表，其特征在于所述電流采樣模塊采用電流互感器隔離結(jié)構(gòu)，對(duì)兩條火線電流采用同一個(gè)電流互感器 求和方式對(duì)電流取樣；所述電壓采樣模塊采用分壓電阻對(duì)連接電壓進(jìn)行電壓取樣。
3.如權(quán)利要求1所述的帶無線抄表模塊的單相靜止式電能表，其特征在于所述計(jì)量模塊計(jì)量的數(shù)據(jù)包括記錄電能、最大需量、需量發(fā)生時(shí)間，記錄電能與負(fù)荷曲 線，以及記錄編程、校時(shí)、需量清零、時(shí)區(qū)切換事件。
4.如權(quán)利要求1所述的帶無線抄表模塊的單相靜止式電能表，其特征在于所述無線通信模塊采用RobuNet無線自組網(wǎng)模塊，使用SS900MHZ個(gè)人免授權(quán)頻帶實(shí)現(xiàn) 自動(dòng)抄表應(yīng)用。
5.如權(quán)利要求1所述的帶無線抄表模塊的單相靜止式電能表，其特征在于 所述脈沖輸出模塊為無源光電隔離型輸出端口，脈沖寬度80ms士20ms。
6.如權(quán)利要求1所述的帶無線抄表模塊的單相靜止式電能表，其特征在于所述電能表還包括光通訊口模塊，與所述微控制器連接，支持紅外光口通訊，支持本地 通訊。
7.如權(quán)利要求1所述的帶無線抄表模塊的單相靜止式電能表，其特征在于所述電能表還包括監(jiān)測模塊，與所述微控制器連接，是功能模塊，用于檢測電網(wǎng)電壓、 電流、有功功率、視在功率、頻率，以及檢測是否欠壓、過壓、失流、過流。
全文摘要
一種帶無線抄表模塊的單相靜止式電能表，解決現(xiàn)有電能表因功能不全而不能適應(yīng)于多層面客戶使用需求以及不能遠(yuǎn)程抄表的問題，本發(fā)明的電能表包含依次連接的電能信號(hào)采樣模塊，計(jì)量模塊，微控制器；還包含分別與微控制器連接的電源，校表脈沖輸出模塊，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，顯示模塊，時(shí)鐘、電池模塊，分時(shí)模塊以及無線通訊模塊，該無線通訊模塊經(jīng)無線通訊信道與遠(yuǎn)程抄表裝置鏈接，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程抄表。本發(fā)明的電能表具有以下功能自動(dòng)組網(wǎng)的無線通訊可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程抄表，具有分時(shí)多費(fèi)率、需量計(jì)量、事件記錄、負(fù)荷曲線記錄，測量電壓、電流、有功功率、視在功率、頻率等負(fù)荷數(shù)據(jù)，檢測欠壓、過壓、失流、過流等功能，功能較全、能夠適應(yīng)于多層面客戶使用需求。
文檔編號(hào)G01R22/06GK102062811SQ200910225510
公開日2011年5月18日 申請(qǐng)日期2009年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月18日
發(fā)明者張華 , 張振華, 徐繼宏, 林華諮, 汪一華 申請(qǐng)人:W&E國際(加拿大)公司, 上海久隆電力(集團(tuán))有限公司, 上海金陵智能電表有限公司