本發(fā)明涉及電力負(fù)荷管理終端。

背景技術(shù)：

電力負(fù)荷管理終端已廣泛應(yīng)用于電力自動(dòng)化領(lǐng)域，其主要的功能之一是對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的三相交流電進(jìn)行測(cè)量?，F(xiàn)場(chǎng)的三相交流電模式一般有220V三相四線(xiàn)、100V三相三線(xiàn)及57.7V三相四線(xiàn)三種類(lèi)型。為了測(cè)量這三種不同類(lèi)型的三相交流電，現(xiàn)有的電力負(fù)荷管理終端也分成了220V三相四線(xiàn)、100V三相三線(xiàn)及57.7V三相四線(xiàn)三種類(lèi)型，并分別使用三種不同的方法進(jìn)行測(cè)量。

圖1示出了現(xiàn)有的三相四線(xiàn)220V類(lèi)型的電力負(fù)荷管理終端的原理框圖。如圖所示，該電力負(fù)荷管理終端主要包括CPU91、接口模塊92、顯示模塊93、通信模塊94和交流采集模塊95。其中，電力負(fù)荷管理終端主要通過(guò)交流采集模塊95來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)三相交流電的測(cè)量功能。交流采集模塊95包括計(jì)量芯片951、交采板952和交采接口端子排953。三相交流電的電壓電流線(xiàn)接入終端的交采接口端子排953，再通過(guò)交采接口端子排953與交采板952間的連接線(xiàn)進(jìn)入交采板952。交采板952對(duì)電壓電流處理，將其轉(zhuǎn)換為能被測(cè)量的模擬量信號(hào)，模擬量信號(hào)被送至計(jì)量芯片951，同時(shí)，交采板952向計(jì)量芯片951提供自身所測(cè)量的交流電類(lèi)型信息。交采板952包括分別測(cè)量A、B、C三相母線(xiàn)電壓的三個(gè)電壓采集電路9521、分別測(cè)量A、B、C三相母線(xiàn)電流的電流采集電路9522以及交流電類(lèi)型判斷電路9523。計(jì)量芯片951讀取交采板發(fā)送的模擬量信號(hào)，根據(jù)芯片內(nèi)的相應(yīng)程序計(jì)算出三相交流電的各相電壓、電流、有功功率、無(wú)功功率、電量及相位角等數(shù)據(jù)，計(jì)量芯片951會(huì)讀取交采板952提供的三相交流電類(lèi)型信息，選擇相應(yīng)的計(jì)算方式。

對(duì)于100V三相三線(xiàn)以及57.7V三相四線(xiàn)的電力負(fù)荷管理終端而言，其基本組成也與圖1大致相同，但是所采用的交采接口端子排、交采板以及計(jì)量芯片的內(nèi)部程序是有所不同的，其區(qū)別主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1、交采板的電壓線(xiàn)接線(xiàn)方式不同。對(duì)于測(cè)量57.7V三相四線(xiàn)以及220V三相四線(xiàn)的電力負(fù)荷管理終端而言，交采接口端子排的電壓接線(xiàn)端子與交采板的電壓接線(xiàn)端子之間是一一對(duì)應(yīng)的連接關(guān)系，即交采接口端子排的A相電壓接線(xiàn)端子、B相電壓接線(xiàn)端子、C相電壓接線(xiàn)端子和N相電壓接線(xiàn)端子分別通過(guò)A相連接線(xiàn)、B相連接線(xiàn)、C相連接線(xiàn)和N相連接線(xiàn)一一對(duì)應(yīng)地與交采板的A相電壓接線(xiàn)端子、B相電壓接線(xiàn)端子、C相電壓接線(xiàn)端子和N相電壓接線(xiàn)端子固定連接（通常是焊接連接）。而在測(cè)量100V三相三線(xiàn)的電力負(fù)荷管理終端中，交采端子接口排沒(méi)有設(shè)置N相電壓接線(xiàn)端子，交采接口端子排的B相電壓接線(xiàn)端子通過(guò)B相連接線(xiàn)被固定連接（通常是焊接連接）到交采板的N相電壓接線(xiàn)端子上。

2、交采板中的電壓采集電路的取樣電阻的阻值不同。交采板中設(shè)有用于分別測(cè)量A、B、C三相母線(xiàn)電壓的三個(gè)電壓采集電路，該三個(gè)電壓采集電路的結(jié)構(gòu)相同。對(duì)于三種不同類(lèi)型的電力負(fù)荷管理終端而言，雖然它們之間的電壓采集電路的結(jié)構(gòu)也是相同的，但是電壓采集電路中的取樣電阻的阻值是不同的。圖2示出了三種不同類(lèi)型的電力負(fù)荷管理終端的電壓采集電路的電路原理圖。該電壓采集電路包括電壓互感器T1、取樣電阻R以及保護(hù)電路955。取樣電阻R的一端與交采板上相對(duì)應(yīng)的電壓接線(xiàn)端子連接，取樣電阻R的另一端與電壓互感器T1的一次繞組的一端連接。電壓互感器T1的一次繞組的另一端與交采板上的N相（公共）電壓接線(xiàn)端子連接。電壓互感器T1的二次繞組與保護(hù)電路955的輸入端相連。保護(hù)電路955由反相并聯(lián)的兩個(gè)二極管V1、V2組成，保護(hù)電路955的輸出端連接到計(jì)量芯片。

常見(jiàn)的三相四線(xiàn)220V、三相三線(xiàn)100V及三相四線(xiàn)57.7V的交采板的取樣電阻R的取值分別為220K、100K和57.7K。若現(xiàn)場(chǎng)220V、100V和57.7V三種類(lèi)型的三相交流電電壓均為100%量程，則電壓值最大時(shí)經(jīng)過(guò)取樣電阻R后的電流值為： 。在三種不同類(lèi)型的電力負(fù)荷管理終端中，當(dāng)計(jì)量芯片讀取到1.414mA時(shí)，分別采取不同的計(jì)算公式，計(jì)算得出220V、100V和57.7V的瞬時(shí)電壓值。

3、交采板上的交流電類(lèi)型判斷電路有所不同。如圖3所示，在原先的三種類(lèi)型的電力負(fù)荷管理終端中，測(cè)量100V三相三線(xiàn)的交采板上安裝有電阻R102，沒(méi)有安裝R103，圖3僅僅是為了簡(jiǎn)化起見(jiàn)而同時(shí)示出了電阻R102和電阻R103。測(cè)量57.7V三相四線(xiàn)的交采板上安裝有電阻R103，沒(méi)有安裝電阻R102，測(cè)量220V三相四線(xiàn)的交采板上既沒(méi)有安裝電阻R103，也沒(méi)有安裝電阻R102。當(dāng)裝上電阻R102或R103時(shí)，對(duì)應(yīng)信號(hào)接地，值為“0”；不裝電阻R102或R103時(shí)，對(duì)應(yīng)信號(hào)通過(guò)計(jì)量芯片外圍電路拉高，值為“1”。計(jì)量芯片通過(guò)讀取到的“MODE0”和“MODE1”的值來(lái)判斷交采板及其所測(cè)量的三相交流電的類(lèi)型，將判斷結(jié)果通知電力負(fù)荷管理終端的CPU。

由上述內(nèi)容可以看出，現(xiàn)有的某一種類(lèi)型的電力負(fù)荷管理終端只能測(cè)量相同類(lèi)型的三相交流電，而無(wú)法測(cè)量其它類(lèi)型的三相交流電。因此現(xiàn)有的電力負(fù)荷管理終端不具有通用性，無(wú)法滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)日益復(fù)雜的需求。同時(shí)，在產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中，只有明確了電力公司的具體配置要求后才能確定電力負(fù)荷管理終端的類(lèi)型，因此無(wú)法提前進(jìn)行生產(chǎn)備貨，延長(zhǎng)了生產(chǎn)周期，無(wú)形中也增加了生產(chǎn)成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種通用性好的電力負(fù)荷管理終端，其能夠適用于220V三相四線(xiàn)、100V三相三線(xiàn)、57.7V三相四線(xiàn)的三相交流電測(cè)量。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：

通用型電力負(fù)荷管理終端，包括交流采集模塊，該交流采集模塊包括計(jì)量芯片、交采板和交采接口端子排；交采板包括分別測(cè)量三相母線(xiàn)電壓的三個(gè)電壓采集電路，各電壓采集電路包括電壓互感器和取樣電阻，取樣電阻的一端與交采板上相對(duì)應(yīng)的電壓接線(xiàn)端子連接，取樣電阻的另一端與電壓互感器的一次繞組的一端連接，電壓互感器的一次繞組的另一端與交采板上的N相電壓接線(xiàn)端子連接；其特點(diǎn)在于，交采板和交采接口端子排均具有A相電壓接線(xiàn)端子、B相電壓接線(xiàn)端子、C相電壓接線(xiàn)端子和N相電壓接線(xiàn)端子；交流采集模塊包括A相連接線(xiàn)、B相連接線(xiàn)、C相連接線(xiàn)和N相連接線(xiàn)；A相連接線(xiàn)的兩端分別與交采板和交采接口端子排的A相電壓接線(xiàn)端子連接，C相連接線(xiàn)的兩端分別與交采板和交采接口端子排的C相電壓接線(xiàn)端子連接，B相連接線(xiàn)的一端與交采接口端子排的B相電壓接線(xiàn)端子連接，B相連接線(xiàn)的另一端能夠與交采板的B相電壓接線(xiàn)端子或N相電壓接線(xiàn)端子可拆卸地連接，N相連接線(xiàn)的一端與交采接口端子排的N相電壓接線(xiàn)端子連接，N相連接線(xiàn)的另一端能夠與交采板的N相電壓接線(xiàn)端子可拆卸地連接；三個(gè)電壓采樣電路的取樣電阻的阻值相等；計(jì)量芯片用于根據(jù)三個(gè)電壓采樣電路的輸出分別計(jì)算三相母線(xiàn)電壓值，并根據(jù)計(jì)算出的任意一相母線(xiàn)電壓值來(lái)判斷被測(cè)量的三相母線(xiàn)的交流電類(lèi)型。

由于發(fā)明采用了以上的技術(shù)方案，其能夠適用于220V三相四線(xiàn)、100V三相三線(xiàn)、57.7V三相四線(xiàn)這三種類(lèi)型的三相交流電測(cè)量，從而方便了測(cè)量人員的操作，并能夠降低生產(chǎn)的成本。

附圖說(shuō)明

圖1是現(xiàn)有的測(cè)量220V三相四線(xiàn)交流電的電力負(fù)荷管理終端的原理框圖。

圖2示出了三種不同類(lèi)型的電力負(fù)荷管理終端的電壓采集電路的電路原理圖。

圖3示出了三種不同類(lèi)型的電力負(fù)荷管理終端的交采板的交流電類(lèi)型判斷電路的示意圖。

圖4示出了根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的電力負(fù)荷管理終端的原理框圖。

圖5示出了根據(jù)發(fā)明一實(shí)施例的交采板在測(cè)量57.7V三相四線(xiàn)以及220V三相四線(xiàn)交流電時(shí)的接線(xiàn)圖。

圖6示出了根據(jù)發(fā)明一實(shí)施例的交采板在測(cè)量100V三相三線(xiàn)交流電時(shí)的接線(xiàn)圖。

圖7示出了根據(jù)發(fā)明一實(shí)施例的電力負(fù)荷管理終端的電壓采集電路的電路原理圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

圖4示出了根據(jù)發(fā)明一實(shí)施例的通用型電力負(fù)荷管理終端的原理框圖。該通用型電力負(fù)荷管理終端包括CPU1、接口模塊2、顯示模塊3、通信模塊4和交流采集模塊5。其中，交流采集模塊5包括計(jì)量芯片51、交采板52和交采接口端子排53。三相交流電的電壓電流線(xiàn)接入終端的交采接口端子排53，再通過(guò)交采接口端子排53與交采板52間的連接線(xiàn)進(jìn)入交采板52。請(qǐng)結(jié)合圖5所示。在本實(shí)施例中，交采板52和交采接口端子排53均具有A相電壓接線(xiàn)端子、B相電壓接線(xiàn)端子、C相電壓接線(xiàn)端子和N相電壓接線(xiàn)端子；交流采集模塊包括A相連接線(xiàn)61、B相連接線(xiàn)62、C相連接線(xiàn)63和N相連接線(xiàn)64。A相連接線(xiàn)61的兩端分別與交采板和交采接口端子排的A相電壓接線(xiàn)端子連接， C相連接線(xiàn)63的兩端分別與交采板和交采接口端子排的C相電壓接線(xiàn)端子連接，B相連接線(xiàn)62的一端與交采接口端子排的B相電壓接線(xiàn)端子連接，B相連接線(xiàn)的另一端能夠與交采板的B相電壓接線(xiàn)端子57或N相電壓接線(xiàn)端子58可拆卸地連接，N相連接線(xiàn)64的一端與交采接口端子排的N相電壓接線(xiàn)端子連接，N相連接線(xiàn)64的另一端能夠與交采板的N相電壓接線(xiàn)端子58可拆卸地連接。上述的可拆卸連接的方式包括但不限于螺栓接線(xiàn)等方式。在圖5中示出的是發(fā)明的交采板在測(cè)量57.7V三相四線(xiàn)以及220V三相四線(xiàn)交流電時(shí)的接線(xiàn)圖，其中，B相連接線(xiàn)62和N相連接線(xiàn)64的另一端分別與交采板的B相電壓接線(xiàn)端子57和N相電壓接線(xiàn)端子58相連。當(dāng)該交采板在測(cè)量100V三相三線(xiàn)交流電時(shí)，只需將N相連接線(xiàn)64拿掉，將B相連接線(xiàn)62的另一端與交采板的N相電壓接線(xiàn)端子58連接，如圖6所示。

根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的交采板52包括分別測(cè)量A、B、C三相母線(xiàn)電壓的三個(gè)電壓采集電路521和分別測(cè)量A、B、C三相電流的三個(gè)電流采集電路522（為簡(jiǎn)便起見(jiàn)，圖中僅示出了一個(gè)電壓采集電路521和一個(gè)電流采集電路522）。電壓采集電路521的結(jié)構(gòu)如圖7所示，包括電壓互感器T1和取樣電阻R’，取樣電阻R’的一端與交采板上相對(duì)應(yīng)的電壓接線(xiàn)端子連接，取樣電阻R’的另一端與電壓互感器T1的一次繞組的一端連接，電壓互感器T1的一次繞組的另一端與交采板上的N相電壓接線(xiàn)端子連接。電壓互感器T1的二次繞組與保護(hù)電路55的輸入端相連。保護(hù)電路55由反相并聯(lián)的兩個(gè)二極管V1、V2組成，保護(hù)電路55的輸出端連接到計(jì)量芯片。

在本實(shí)施例中，為了實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的通用性，三個(gè)電壓采樣電路521的取樣電阻R’的阻值相等，且大于等于220K?？紤]到精度等因素，取樣電阻R’的阻值優(yōu)選為220K。計(jì)量芯片51用于根據(jù)三個(gè)電壓采樣電路的輸出分別計(jì)算三相母線(xiàn)電壓值。無(wú)論計(jì)算的是哪一類(lèi)型的交流電電參數(shù)，計(jì)量芯片51均采用的是一致的電參數(shù)計(jì)算公式。上述的電參數(shù)包括相電壓、相電流、相位角、有功功率、無(wú)功功率、電量等。

當(dāng)將三個(gè)電壓采樣電路521的取樣電阻R’的阻值均設(shè)為220K時(shí)，若設(shè)現(xiàn)場(chǎng)220V，100V和57.7V三種類(lèi)型的三相交流電電壓都為100%量程，電壓值最大時(shí)經(jīng)過(guò)取樣電阻后的電流值分別為：

可知該轉(zhuǎn)化后的電流值與交流電電壓的比值恒定，與現(xiàn)有的電力負(fù)荷終端中測(cè)量三相四線(xiàn)220V交流電時(shí)的比值一樣，因此本實(shí)施例中的電參數(shù)計(jì)算公式即為現(xiàn)有的測(cè)量三相四線(xiàn)220V類(lèi)型的電力負(fù)荷管理終端所采用的電參數(shù)計(jì)算公式。另一方面，在本實(shí)施例的電力負(fù)荷管理終端測(cè)量100V三相三線(xiàn)和57.7V三相四線(xiàn)的交流電時(shí)，峰值電壓經(jīng)過(guò)取樣電阻后的電流值分別為0.643mA和0.371mA，電流值過(guò)小，不能充分利用計(jì)量芯片的量程，可能會(huì)帶來(lái)測(cè)量誤差。為降低電壓采樣時(shí)的誤差，取樣電阻R’優(yōu)選采用0.1%精度、15ppm溫漂的高精度電阻。

以型號(hào)為71M6513的計(jì)量芯片為例，當(dāng)取樣電阻R’的阻值為220K時(shí)，無(wú)論電力負(fù)荷管理終端測(cè)量的是哪一種類(lèi)型的交流電，計(jì)量芯片所使用的相電壓計(jì)算公式均為：

Ux=（VxSQSUM*LSB*3600*Fs/Nacc）^1/2

其中VxSQSUM為計(jì)量芯片在上一個(gè)累計(jì)周期內(nèi)各相電壓采樣的平方和，為計(jì)量芯片自動(dòng)采集計(jì)算；Fs=2520.62Hz，是計(jì)量芯片的采樣頻率；Nacc為一個(gè)累計(jì)周期的采樣點(diǎn)數(shù)，實(shí)際值由人為事先設(shè)定；LSB= 9.4045*10^-13*VMAX² （單位為：V²h ）。VMAX是當(dāng)計(jì)量芯片采集到電壓輸入端的電壓為250mVp-p時(shí)對(duì)應(yīng)的外部三相交流電施加的電壓有效值。上述公式也是現(xiàn)有測(cè)量220V三相四線(xiàn)交流電的電力負(fù)荷管理終端中的型號(hào)為71M6513的計(jì)量芯片的相電壓計(jì)算公式。相應(yīng)地，計(jì)量芯片51計(jì)算其它電參數(shù)的計(jì)算公式使用的也是現(xiàn)有測(cè)量220V三相四線(xiàn)交流電的電力負(fù)荷管理終端中的型號(hào)為71M6513的計(jì)量芯片的電參數(shù)計(jì)算公式。

此外，為了實(shí)現(xiàn)交采板的通用性，交采板52取消了之前的交流電類(lèi)型判斷電路，不再向計(jì)量芯片51提供所測(cè)三相交流電的類(lèi)型信息，改由計(jì)量芯片51判斷三相交流電類(lèi)型信息。在一更詳細(xì)的實(shí)施方式中，計(jì)量芯片51用于在前述計(jì)算出的任意一相母線(xiàn)電壓值大于0V且小于等于75V時(shí)，判斷被測(cè)量的三相母線(xiàn)的交流電類(lèi)型為57.7V三相四線(xiàn)，在計(jì)算出的任意一相母線(xiàn)電壓值大于75V且小于等于150V時(shí)，判斷被測(cè)量的三相母線(xiàn)的交流電類(lèi)型為100V三相三線(xiàn)，在計(jì)算出的任意一相母線(xiàn)電壓值大于150V且小于等于300V時(shí)，判斷被測(cè)量的三相母線(xiàn)的交流電類(lèi)型為220V三相四線(xiàn)。

以上描述是結(jié)合具體實(shí)施方式和附圖對(duì)本發(fā)明所做的進(jìn)一步說(shuō)明。但是，本發(fā)明顯然能夠以多種不同于此描述的其它方法來(lái)實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)容的情況下根據(jù)實(shí)際使用情況進(jìn)行推廣、演繹，因此，上述具體實(shí)施例的內(nèi)容不應(yīng)限制本發(fā)明確定的保護(hù)范圍。