專利名稱：具有電力載波通訊的三相多功能電能表的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種測(cè)量器具，尤其是涉及一種具有電力載波通訊的三相多功能電能表。
背景技術(shù)：
隨著社會(huì)發(fā)展電力用戶數(shù)量快速增加，電能儀表數(shù)量也隨之發(fā)展迅猛，中國(guó)目前已成 為世界電能計(jì)量行業(yè)最具有活力的市場(chǎng)。但隨著用戶用電負(fù)荷的增加，供電質(zhì)量的要求也 越來(lái)越高，供電部門需要了解電網(wǎng)質(zhì)量和用戶的各種用電參數(shù)，如功率、電壓、電流、頻 率等，這樣三相電能表的應(yīng)用范圍得到了擴(kuò)大。
因此，電能計(jì)量、電費(fèi)核算及收繳的及時(shí)性和準(zhǔn)確性已成為用電企業(yè)的重要課題。目 前，電能表的抄表接口主要是RS485接口和紅外接口，這兩種方式逐漸不能滿足實(shí)際的需 要。
RS485接口技術(shù)成熟、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在通信信道正常的情況下通信穩(wěn)定可靠，可以實(shí)現(xiàn) 即時(shí)通信；但存在布線量大，通信信道易受人為損壞，損壞后故障排除困難、恢復(fù)慢、信 道后續(xù)維護(hù)量大。而使用紅外接口也需要抄收設(shè)備及高昂的人力成本。

實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型提出一種具有電力載波通訊的三相多功能電能表，通過(guò)電力載波實(shí)現(xiàn)配電 自動(dòng)化和智能超標(biāo)，有助于提高電力系統(tǒng)用電管理水平和管理效率。
本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn) 一種具有電力載波通訊的三相多功能電能表， 其包括外殼和設(shè)置于外殼內(nèi)部的功能電路，該功能電路包括電源系統(tǒng)；接入電網(wǎng)并分別 對(duì)電網(wǎng)相電壓和相電流取樣的電壓取樣電路和電流取樣電路；對(duì)取樣的相電壓和相電流進(jìn) 行電能計(jì)量計(jì)算的電能計(jì)量單元，其連接電壓取樣電路和電流取樣電路；用于測(cè)量參數(shù)進(jìn) 行各種事件的記錄和統(tǒng)計(jì)，并將結(jié)果進(jìn)行存儲(chǔ)的MCU控制器，其連接計(jì)量單元，且接入 LCD顯示器、存儲(chǔ)器、實(shí)時(shí)時(shí)鐘和按鍵；連接MCU控制器的電力載波接口，其通過(guò)電力 線接入電網(wǎng)，用于將MCU控制器中的數(shù)據(jù)以電力載波傳入電網(wǎng)或從電網(wǎng)接收以電力載波下 發(fā)的控制指令。
其中，電源系統(tǒng)包括用于在電網(wǎng)電壓正常時(shí)給電能表提供工作電源的主電源；用于 在電網(wǎng)斷電后由電源管理模塊切換控制，為實(shí)時(shí)時(shí)鐘供電的后備電池；同時(shí)連接主電源和 后備電池的電源管理模塊。
其中，電壓取樣電路為電阻分壓電路；電流取樣電路為電流互感器。
另外，所述三相多功能電能表還包括用于精度測(cè)試或接入其它電力儀表計(jì)量電能的 脈沖輸出電路，其為光電隔離輸出，接入MCU控制器。
另外，所述三相多功能電能表還包括用于遠(yuǎn)程讀取電能表數(shù)據(jù)或設(shè)置電能表參數(shù)的 遠(yuǎn)程通信接口，該遠(yuǎn)程通信接口接入MCU控制器。其中，遠(yuǎn)程通信接口為紅外接口或RS485接口。
其中，外殼上設(shè)置有若干個(gè)指示燈。LCD顯示器設(shè)置于外殼的上部，而外殼的中部設(shè) 置為具有貼條碼部的翻蓋，下部設(shè)置為尾蓋。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有如下有益效果-
本實(shí)用新型通過(guò)計(jì)量單元綜合計(jì)算電壓和電流采樣信號(hào)，得到有功電能、無(wú)功電能、 有功功率、無(wú)功功率、最大需量、功率因數(shù)、負(fù)荷電流等多項(xiàng)用電參數(shù)和電網(wǎng)電壓、頻率 等供電參數(shù)，并由MCU控制器進(jìn)行綜合智能控制，從而可以測(cè)量和記錄多種用電數(shù)據(jù)和電 網(wǎng)參數(shù)，為供電企業(yè)前面了解用戶負(fù)載狀況以及提高供電質(zhì)量提供了技術(shù)手段；且MCU控 制器提供的分時(shí)費(fèi)率功能，可以促使電力用戶改變用電習(xí)慣，從而達(dá)到削峰填谷平抑電網(wǎng) 負(fù)荷的作用；另外，本實(shí)用新型使電力載波接口實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程集中抄表和參數(shù)設(shè)置，不僅實(shí)現(xiàn) 成本低，且維護(hù)和使用方便，便于對(duì)電網(wǎng)狀況實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，提高工作效率。因此，本實(shí)用新 型具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和功能強(qiáng)大的優(yōu)點(diǎn)，集有功電能表、無(wú)功電能表、最大需量表和電力參數(shù) 測(cè)量?jī)x的部分功能于一體，有利于電力用戶改善負(fù)載狀況，降低電能損耗，提高電網(wǎng)效率。


圖1是本實(shí)用新型的外形結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本實(shí)用新型的電氣結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，本實(shí)用新型提出的三相簡(jiǎn)易多功能電能表具有外殼2，該外殼2的上部設(shè) 置LCD顯示器8、中部設(shè)置為具有貼條碼部211的翻蓋2K下部設(shè)置為尾蓋22，且在LCD 顯示器8的附近位置的外殼2上設(shè)置有多個(gè)指示燈16、用于上翻和下翻的按鍵ll，以及紅 外接口 13。而外殼2的內(nèi)部設(shè)置為功能電路。
如圖2所示，該電能表的功能電路包括電源系統(tǒng)，其包括主電源l、數(shù)據(jù)保持電池2、 將主電源1與數(shù)據(jù)保持電池2作切換管理控制的電源管理模塊3;接入三相電網(wǎng)的電壓取樣 電路4和電流取樣電路5;連接電壓取樣電路4和電流取樣電路5，用于根據(jù)電壓取樣電路 4和電流取樣電路5的取樣結(jié)果進(jìn)行電能計(jì)量運(yùn)算的電能計(jì)量單元6;連接電能計(jì)量單元6 的MCU控制器7,該MCU控制器7接入LCD顯示器8、存儲(chǔ)器9、實(shí)時(shí)時(shí)鐘10、按鍵11、 脈沖輸出電路12、紅外接口 13和RS485接口 14;以及連接在電網(wǎng)與MCU控制器7之間 的電力載波接口 15，該電力載波接口 15通過(guò)電力線接入電網(wǎng)，用于將MCU控制器7中的 計(jì)算數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)等以電力載波通過(guò)電力線17傳至接入電網(wǎng)的管理主機(jī)，或者將管理主 機(jī)以電力載波下發(fā)的控制指令通過(guò)電力線接收，由MCU控制器7處理該控制指令。
因此，本實(shí)用新型的電能表采用電力線載波進(jìn)行通信，由于電力線是電力部門完全控 制的通信信道，可實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)自動(dòng)化中遙信、遙測(cè)、遙控的各項(xiàng)功能，不必另外敷設(shè)通信信 道，從而降低成本；且以電力線作為通信信道，幾乎不需要維護(hù)或維護(hù)量極少，同時(shí)具有 組網(wǎng)靈活，擴(kuò)容容易，易于規(guī)劃和使用的優(yōu)點(diǎn)。
所述電壓取樣電路4為電阻分壓電路；所述電流取樣電路5為電流互感器。如果為三 相四線的電能表，其中電壓取樣電路4和電流取樣電路5分別接在三相相線A相線、B相 線和C相線上；而如果為三相三線的電能表，其中電壓取樣電路4和電流取樣電路5分別接在三相相線中的A相線和C相線上。
并且，被測(cè)電壓和電流被電壓取樣電路4和電流取樣電路5分別取樣，取樣信號(hào)送入 所述電能計(jì)量單元6。所述電能計(jì)量單元6對(duì)取樣信號(hào)進(jìn)行濾波、放大，然后進(jìn)行A/D轉(zhuǎn) 換得到數(shù)字量，所述電能計(jì)量單元6對(duì)數(shù)字量計(jì)算處理，得出電壓、電流、頻率、有功功 率、無(wú)功功率、視在功率、功率因數(shù)、有功電能和無(wú)功電能數(shù)據(jù)。
所述MCU控制器7從所述電能計(jì)量單元6讀取測(cè)量數(shù)據(jù)，對(duì)獲得的有功電能和無(wú)功電 能進(jìn)行累計(jì)計(jì)算，累計(jì)電能計(jì)算結(jié)果存儲(chǔ)在與MCU控制器7連接的存儲(chǔ)器9;所述MCU 控制器7對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)做進(jìn)一步處理，計(jì)算出最大需量，并存儲(chǔ)于所述存儲(chǔ)器9;對(duì)獲取的電 壓和電流進(jìn)行比較判斷，以確定是否有失壓或斷相事件發(fā)生，如檢測(cè)到發(fā)生失壓或斷相事 件，則將相關(guān)信息記錄于所述存儲(chǔ)器9中。
另外，所述MCU控制器7還可以設(shè)置分吋費(fèi)率，支持4個(gè)費(fèi)率、4個(gè)時(shí)區(qū)、12個(gè)假日、 5套費(fèi)率時(shí)段表和每日可分10個(gè)時(shí)段的分時(shí)費(fèi)率運(yùn)行。所述實(shí)時(shí)時(shí)鐘10為時(shí)段切換提供時(shí) 基和日歷，閏年自動(dòng)調(diào)整。
所述紅外接口 13用于與手持抄表器或紅外遙控器通信，通過(guò)所述紅外接口 13對(duì)電能 表參數(shù)和數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)置和抄讀，紅外信號(hào)為38kHz調(diào)制信號(hào)，抗干擾能力強(qiáng)，通信距離遠(yuǎn)。
所述RS485接口 14一般設(shè)置有2個(gè)，均用于與主站遠(yuǎn)程通信，遠(yuǎn)程抄讀電能表數(shù)據(jù)和 設(shè)置電能表參數(shù)。比如，所述RS485接口 14可以PC機(jī)、掌上電腦進(jìn)行通訊，通訊通道彼 此獨(dú)立，互不干擾；通訊速率可調(diào)；且該所述RS485接口 14與該電能表內(nèi)部的其它電路之 間進(jìn)行了光電隔離，所述RS485接口 14的損壞不會(huì)影響其它電路的功能。
所述LCD顯示器8配合所述按鍵11,可以顯示測(cè)量數(shù)據(jù)和配置參數(shù)，所述LCD顯示 器帶有背光，方便在光線不足時(shí)査看顯示。所述脈沖輸出電路12為光電隔離輸出，用于精 度測(cè)試，也可以接入其它電力儀表計(jì)量電能。
在電網(wǎng)電壓正常時(shí)，工作電源由所述主電源l提供；電網(wǎng)斷電后，所述電源管理模塊3 將工作電源切換到所述數(shù)據(jù)保持電池2，同時(shí)電能表進(jìn)入休眠狀態(tài)，所述數(shù)據(jù)保持電池2維 持所述實(shí)時(shí)時(shí)鐘10運(yùn)行；經(jīng)所述按鍵11或紅外喚醒后，所述LCD顯示器8可以顯示數(shù)據(jù)， 此時(shí)通過(guò)所述紅外接口 13可以抄讀數(shù)據(jù)。操作完成后，所述LCD顯示器8關(guān)閉，重新進(jìn) 入休眠狀態(tài)。所述MCU控制器7可以對(duì)所述數(shù)據(jù)保持電池2的容量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，在所述數(shù)據(jù) 保持電池2容量不足時(shí)給出報(bào)警信息，以便用戶及時(shí)更換。
為了減少各個(gè)電路部分相互之間的串?dāng)_，該電能表的功能電路合理劃分弱信號(hào)電路和 強(qiáng)信號(hào)電路，以及合理劃分?jǐn)?shù)字電路部分和模擬電路部分；對(duì)于模擬信號(hào)輸出和輸入口均 采用磁路耦合方式進(jìn)行隔離，同時(shí)對(duì)于輸入信號(hào)使用具有高的帶外衰減系數(shù)的無(wú)源帶通濾 波器；對(duì)于外部數(shù)字信號(hào)接口電路部分使用具有良好電磁兼容性能的集成電路在各輸入 和輸出端口添加相應(yīng)的保護(hù)器件；另外，該電能表的功能電路還使用具有高穩(wěn)定性、高抗
干擾性的電源系統(tǒng)，進(jìn)一步提高整體的抗干擾能力。
并且，該電能表在MCU控制器7內(nèi)置自檢程序，方便檢測(cè)硬件故障，使用內(nèi)置式看門 狗，使之能夠有效地監(jiān)測(cè)運(yùn)行故障，在合理的較短時(shí)間內(nèi)從故障中恢復(fù)；在MCU控制器7 中使用分布式程序陷阱，以監(jiān)測(cè)程序運(yùn)行并從故障中恢復(fù)；且對(duì)各個(gè)通信接口采樣時(shí)，使 用重復(fù)采樣判別技術(shù)，防止慢上升速率信號(hào)中疊加的噪聲對(duì)采樣精度的影響。
權(quán)利要求1、一種具有電力載波通訊的三相多功能電能表，其包括外殼(2)和設(shè)置于外殼(2)內(nèi)部的功能電路，其特征在于，該功能電路包括電源系統(tǒng)；接入電網(wǎng)并分別對(duì)電網(wǎng)相電壓和相電流取樣的電壓取樣電路(4)和電流取樣電路(5)；對(duì)取樣的相電壓和相電流進(jìn)行電能計(jì)量計(jì)算的電能計(jì)量單元(6)，其連接電壓取樣電路(4)和電流取樣電路(5)；用于測(cè)量參數(shù)進(jìn)行各種事件的記錄和統(tǒng)計(jì)，并將結(jié)果進(jìn)行存儲(chǔ)的MCU控制器(7)，其連接計(jì)量單元(6)，且接入LCD顯示器(8)、存儲(chǔ)器(9)、實(shí)時(shí)時(shí)鐘(10)和按鍵(11)；連接MCU控制器(7)的電力載波接口(15)，其通過(guò)電力線(17)接入電網(wǎng)，用于將MCU控制器(7)中的數(shù)據(jù)以電力載波傳入電網(wǎng)或從電網(wǎng)接收以電力載波下發(fā)的控制指令。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述具有電力載波通訊的三相多功能電能表，其特征在于，電源系 統(tǒng)包括用于在電網(wǎng)電壓正常時(shí)給電能表提供工作電源的主電源(1);用于在電網(wǎng)斷電后由電源管理模塊(3)切換控制，為實(shí)時(shí)時(shí)鐘(10)供電的數(shù)據(jù)保持電池(2);同時(shí)連接主電源(1)和數(shù)據(jù)保持電池(2)的電源管理模塊(3)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述具有電力載波通訊的三相多功能電能表，其特征在于，電壓取 樣電路(4)為電阻分壓電路。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述具有電力載波通訊的三相多功能電能表，其特征在于，電流取 樣電路(5)為電流互感器。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述具有電力載波通訊的三相多功能電能表，其特征在于，還包括 用于精度測(cè)試或接入其它電力儀表計(jì)量電能的脈沖輸出電路(12)，其為光電隔離輸出，接 入MCU控制器(8)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述具有電力載波通訊的三相多功能電能表，其特征在于，還包括 用于遠(yuǎn)程讀取電能表數(shù)據(jù)或設(shè)置電能表參數(shù)的遠(yuǎn)程通信接口 ，該遠(yuǎn)程通信接口接入MCU控 制器(8)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述具有電力載波通訊的三相多功能電能表，其特征在于，遠(yuǎn)程通 信接口為接入MCU控制器(8)的紅外接口 (13)。
8、 根據(jù)權(quán)利要求6所述具有電力載波通訊的三相多功能電能表，其特征在于，遠(yuǎn)程通 信接口為接入MCU控制器(8)的RS485接口 (14)。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述具有電力載波通訊的三相多功能電能表，其特征在于，外殼(2) 上設(shè)置有若千個(gè)指示燈(16)。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1至9任何一項(xiàng)所述具有電力載波通訊的三相多功能電能表，其特征 在于，LCD顯示器(8)設(shè)置于外殼(2)的上部，而外殼(2)的中部設(shè)置為具有貼條碼部(211)的翻蓋(21)，下部設(shè)置為尾蓋(22)。
專利摘要一種具有電力載波通訊的三相多功能電能表，其包括外殼和設(shè)置于外殼內(nèi)部的功能電路，該功能電路包括電源系統(tǒng)；接入電網(wǎng)并分別對(duì)電網(wǎng)相電壓和相電流取樣的電壓取樣電路和電流取樣電路；對(duì)取樣的相電壓和相電流進(jìn)行電能計(jì)量計(jì)算的電能計(jì)量單元，其連接電壓取樣電路和電流取樣電路；用于測(cè)量參數(shù)進(jìn)行各種事件的記錄和統(tǒng)計(jì)，并將結(jié)果進(jìn)行存儲(chǔ)的MCU控制器；連接MCU控制器的電力載波接口，其通過(guò)電力線接入電網(wǎng)，用于將MCU控制器中的數(shù)據(jù)以電力載波傳入電網(wǎng)或從電網(wǎng)接收以電力載波下發(fā)的控制指令。本實(shí)用新型使電力載波接口實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程集中抄表和參數(shù)設(shè)置，不僅實(shí)現(xiàn)成本低，且維護(hù)和使用方便，便于對(duì)電網(wǎng)狀況實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，提高工作效率。
文檔編號(hào)G01R22/06GK201352233SQ200920131908
公開(kāi)日2009年11月25日 申請(qǐng)日期2009年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月18日
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