CN101315394A - 一种单相静止式电能表及其电路控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种单相静止式电能表及其电路控制方法，其中电能表包括：计量单元，为单相三线，计量最大需量，并具有大电流、宽计量范围；记录单元，用于记录电能、最大需量、需量发生时间，记录负荷曲线，以及记录编程、校时、需量清零、时区切换等事件；通讯单元，用于在自动组网的电力线上载波通讯，并提供符合ANSI规约的光口通讯；监测单元，用于检测电网电压、电流、有功功率、视在功率、频率，以及检测欠压、过压、失流、过流；自检单元，用于检查分时设置错误、计量错误等；显示单元，用于能够在低温－40℃时正常地进行液晶显示；分时单元，用于满足ANSI标准的多费率分时。本发明提供了一种功能更全、更适应于多层面客户使用需求的单相静止式电能表。

Description

一种单相静止式电能表及其电路控制方法

技术领域

本发明涉及一种电力仪表，尤其指一种单相静止式电能表及其电路控制方法。

背景技术

现有普通单相电能表一般只具备计量电能和分时多费率的功能，并且低温能够正常显示，一般采用LED数码管的方式、显示内容少、功耗大。另外，现有普通单相电能表一般不具备远程抄表功能，即使具备远程抄表功能的电能表也是采用有线传输、布线比较麻烦，并且一般不具备需量计量、事件记录、负荷曲线、测量电压、电流、有功功率、视在功率、频率等，检测欠压、过压、失流、过流等功能。

由于现有普通单相电能表存在上述缺陷，它不适应更高层面的客户使用需求。

发明内容

为克服上述缺陷，本发明的目的在于提供一种功能更全、更适应于多层面客户使用需求的单相静止式电能表及其电路控制方法。

本发明所提供的一种单相静止式电能表，包括电能表本体，其特征在于：它还包括在所述的电能表本体上分别连接通讯单元、监测单元、自检单元、显示单元和分时单元，以及与所述监测单元相连的记录单元和与所述记录单元相连的计量单元，其中：计量单元，为单相三线，其上单个互感器检测两路电流，用于最大需量计量，并具有大电流、宽计量范围；记录单元，用于记录电能、最大需量、需量发生时间，记录电能与负荷曲线，以及记录编程、校时、需量清零、时区切换事件；通讯单元，用于在自动组网的电力线上载波通讯，并提供符合ANSI规约的光口通讯；监测单元，用于检测电网电压、电流、有功功率、视在功率、频率，以及检测是否欠压、过压、失流、过流；自检单元，用于自检是否发生分时设置错误、非易失存储器错误、时钟错误、计量错误、电池欠压错误；显示单元，用于能够在低温-40℃时正常地进行液晶显示；分时单元，用于满足ANSI标准的多费率分时。

在上述的单相静止式电能表中，通讯单元的通讯光口采用光头的形状。

在上述的单相静止式电能表中，当该单相静止式电能表运行时，其显示单元以轮显方式循环显示数据。

本发明还提供了一种单相静止式电能表的电路控制方法，包括下列步骤：首先，将电网电压进行分压取样，并将两条火线上的电流通过一个互感器求和取样；然后，取样结果送计量芯片产生电量的计量和电网电压、电流、频率参数的测量；最后，由MCU(中央处理器)采集计量数据，并产生分时电量、分时最大需量；同时由MCU管理显示、数据存储、通讯和各种事件记录、错误自检。

由于采用了上述的技术解决方案，本发明静止式电能表具有下列功能：

1)在低温-40℃时能进行正常的液晶显示；

2)单个互感器检测两路电流可用于电能表；

3)单相三线；

4)自动组网的电力线载波通讯可用于远程抄表；

5)符合ANSI规约的光口通讯；

6)在普通单相表的基础上增加了分时多费率、需量计量、事件记录、负荷曲线记录，测量电压、电流、有功功率、视在功率、频率等，并具有检测欠压、过压、失流、过流等功能。

附图说明

图1是本发明单相静止式电能表的功能框图；

图2是本发明单相静止式电能表的工作原理图。

具体实施方式

如图1所示，本发明所提供的一种单相静止式电能表，包括电能表本体1，其特点是：它还包括在该电能表本体1上分别连接通讯单元11、监测单元12、自检单元13、显示单元14和分时单元15，以及与所述监测单元12相连的记录单元16和与所述记录单元16相连的计量单元17。

计量单元17，为单相三线，其上单个互感器检测两路电流，用于最大需量计量，并具有大电流、宽计量范围。可采用意法半导体公司生产的STPM01型号的芯片。

记录单元16，用于记录电能、最大需量、需量发生时间，记录电能与负荷曲线，以及记录编程、校时、需量清零、时区切换事件。可采用ATMEL公司生产的AT24C1024型号的芯片和RAMTRON公司生产的FM24C64型号的芯片。

通讯单元11，用于在自动组网的电力线上载波通讯，并提供符合ANSI规约的光口通讯。可采用Echelon公司生产的PL3150型号的芯片。

监测单元12，用于检测电网电压、电流、有功功率、视在功率、频率，以及检测是否欠压、过压、失流、过流。

自检单元13，用于自检分时设置错误、非易失存储器错误、时钟错误、计量错误、电池欠压错误。可采用NEC公司生产的uPD78F0338型号的芯片。

显示单元14，用于能够在低温-40℃时正常地进行液晶显示。当该单相静止式电能表运行时，其显示单元以轮显方式循环显示数据。可采用NEC公司生产的uPD78F0338型号的芯片。

分时单元15，用于满足ANSI标准的多费率分时。可采用爱普生公司生产的RX8025型号的芯片。

参见图2，本发明还提供了一种单相静止式电能表的电路控制方法，包括下列步骤：首先，将电网电压进行分压取样，并将两条火线上的电流通过一个互感器求和取样；然后，取样结果送计量芯片产生电量的计量和电网电压、电流、频率参数的测量；最后，由MCU(中央处理器)采集计量数据，并产生分时电量、分时最大需量；同时由MCU管理显示、数据存储、通讯和各种事件记录、错误自检等。

下面就本发明单相静止式电能表的具体功能应用描述如下。

一、电能计量

本发明电能表有复费率计量功能：支持4个费率，有方向指示，反向正计功能；每个费率有单独的计度器记录电量，电量最小刻度单位：0.01kWh。

电能计量内容一般为：

总有功电量	当前、最近10周、需量清零时、时区切换时、12个月电量、最近72小时整点电量
		费率1电量	当前、最近10周、需量清零时、时区切换时、12个月电量
费率2电量	当前、最近10周、需量清零时、时区切换时、12个月电量
		费率3电量	当前、最近10周、需量清零时、时区切换时、12个月电量
费率4电量	当前、最近10周、需量清零时、时区切换时、12个月电量

电能表每周日0时0分0秒产生一次电量、需量的冻结，同时自动需量清零；电能表可以保存最近10周的电量。

二、最大需量

最大需量：在指定的时间区间内，需量周期中测得平均功率的最大值。

需量周期：测量平均功率的连续相等的时间间隔；等于滑差时间的整数倍；需量周期可在5、10、15、30、60分钟中选择。

滑差时间：依次递推来测量需量的小于需量周期的时间间隔，该时间与需量周期时间必须保持整数倍关系。

需量复位最小时间间隔：0-99分钟，在这段时间内，电能表不接受第二次需量复位操作。

电能表可按4个费率分时计量最大需量，并设定超限报警阈值，如果需量超过这个阈值，电能表给出告警指示。需量的计算采取滑差方式，并且通过命令可以进行需量清零。

最大需量记录内容如下：

总有功最大需量	当前、最近10周、需量清零时、时区切换时
		总有功最大需量发生时间	当前、最近10周、需量清零时、时区切换时
费率1有功最大需量	当前、最近10周、需量清零时、时区切换时
		费率1有功最大需量时间	当前、最近10周、需量清零时、时区切换时
费率2有功最大需量	当前、最近10周、需量清零时、时区切换时
		费率2有功最大需量时间	当前、最近10周、需量清零时、时区切换时
费率3有功最大需量	当前、最近10周、需量清零时、时区切换时
		费率3有功最大需量时间	当前、最近10周、需量清零时、时区切换时
费率4有功最大需量	当前、最近10周、需量清零时、时区切换时
		费率4有功最大需量时间	当前、最近10周、需量清零时、时区切换时

三、复费率

复费率方案可按日类型和季节类型的组合来进行设置。电能表支持4个时区(季节类型)，10个日表(日类型)，每个日表最多支持8个时段，支持周休日、工作日、公共假日时段的设置。

费率：编程时用来表示电能表运行在何种费率，用1、2、3、4表示，LCD上用T1、T2、T3、T4表示不同的费率，如编为0，则电能表认为无效，但在第一个时段出现时，电能表默认费率1。

时区：电能表最多支持4个时区，最少默认1个时区(时区号＝0)，时区号定义：0-3。用户只能按月划分时区，电能表允许一年分为若干时区，每个时区实施不同的分时计划(或方案)。编程时须设置每个时区内周六、周日、工作日、特殊日1、特殊日2的日表号。

时段：电能表至少能运行10套日表，每套日表里最多可定义8个时段，总计80个时段的设置。时段的设置遵循闭环原则，时间先后连接，且同一日表中后一时段开始时间应大于前一时段开始时间。

四、失压记录

可以设置失压判断模式、失压阈值、过压阈值，当电压低于失压阈值时电能表产生记录；在失压检测中，电能表采用了平滑滤波处理，大约6秒可以确定一次有效的失压事件；通过设定失压判别模式，电能表也可以检测过电压。对于此项记录，电能表按时间顺序形成日志，并且通过LCD可显示最近9次失压记录。电能表在失压、过压状态停电时，电能表保持此状态并做停电记录，直到来电后失压、过压状态恢复为止；在突然断电的情况下，电能表只记录停电信息。

五、失流记录

电能表可以设置失流判断模式、失流阈值、过流阈值。当电流低于失流阈值时电能表产生记录；在失流检测中，电能表采用了平滑滤波处理，大约6秒可以确定一次有效的失流；通过设定失流工作模式，电能表也可以检测过电流。对于此项记录，电能表按时间顺序形成日志，并且通过LCD可显示最近9次失流记录。电能表在失流、过流状态停电时，电能表保持此状态并做停电记录，直到来电后失流状态恢复为止；在突然断电的情况下，电能表只记录停电信息。

六、月结算电量

每月运行到月结时间时，电能表结算一次用电量，该电量是从上月结算时间到本月结算时间期间的用电量，电能表同时存储结算日期以便查验；电能表可以记录12个月的用电量，包括总电量和分时电量。

七、负荷记录曲线

电能表支持容量为128KB的负荷数据的存储，用户可选择记录的数据包括：电量、需量、有功功率、电压、电流；记录的时间间隔可在1-99分钟之间任意设置，每个负荷记录点均有时间戳(年、月、日、时、分)。

八、实时参数的测量

电能表除计量电量外，还提供电网参数的测量，800-806项数据分别是：电压、电流、有功功率、视在功率、当前需量、电网频率、电池电压。其中主要数据可以保存在负荷记录曲线中，因此连同失压、失流、停电等记录，电能表可以实现供电质量监测的功能。

九、通讯

1)电能表支持红外光口通讯，通讯规约符合ANSI C12.18、C12.19的要求；通讯波特率默认9600bps；支持本地通讯，可通过厂商提供的配有光电头的掌上抄表器来通讯。

2)电能表还支持电力载波通讯，当加载载波模块后，电能表可以通过电力线载波进行通讯，组成网络后可以实现远程抄表管理。

3)通讯建立后，电能表LCD上通讯符号“COM”显示；电能表各类数据均可抄读或设置。

综上所述，本发明静止式电能表是单相三线载波复费率电子式电能表，除具有计量电量外，还具有分时计量、计量需量、事件记录等功能，并能通过电力载波和红外通讯接口通讯。

需要说明的是：以上仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.一种单相静止式电能表，包括电能表本体，其特征在于：它还包括在所述的电能表本体上分别连接通讯单元、监测单元、自检单元、显示单元和分时单元，以及与所述监测单元相连的记录单元和与所述记录单元相连的计量单元，其中：

计量单元，为单相三线，其上设置的单个互感器可以同时检测两路电流，用于最大需量计量，并具有大电流、宽计量范围；

记录单元，用于记录电能、最大需量、需量发生时间，记录负荷曲线，以及记录编程、校时、需量清零、时区切换事件；

通讯单元，用于在自动组网的电力线上载波通讯，并提供符合ANSI规约的光口通讯；

监测单元，用于检测电网电压、电流、有功功率、视在功率、频率，以及检测欠压、过压、失流、过流；

自检单元，用于自检是否发生分时设置错误、非易失存储器错误、时钟错误、计量错误、电池欠压错误；

显示单元，用于能够在低温-40℃时正常地进行液晶显示；

分时单元，用于满足ANSI标准的多费率分时。

2.根据权利要求1所述的单相静止式电能表，其特征在于：所述的通讯单元的通讯光口采用光头的形状。

3.根据权利要求1或2所述的单相静止式电能表，其特征在于：当该单相静止式电能表运行时，其显示单元以轮显方式循环显示数据。

4.一种如权利要求1所述单相静止式电能表的电路控制方法，包括下列步骤：

首先，将电网电压进行分压取样，并将两条火线上的电流通过一个互感器求和取样；

然后，取样结果送计量芯片产生电量的计量和电网电压、电流、频率参数的测量；

最后，由MCU采集计量数据，并产生分时电量、分时最大需量；同时由MCU管理显示、数据存储、通讯和各种事件记录、错误自检。

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