CN101446604B - 电表 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种电表，该电表能够在涉及不适当高压的雷电或者电涌的情况下使得数据破坏的风险降至最低。该电表包括测量部分，运算部分，和绝缘部分。测量部分包括用于检测目标系统的电力消耗的检测单元和用于无线地发射表示检测到的电力消耗的数据的发射单元。运算部分包括用于接收所述被无线地发射的数据的接收单元和用于将接收到的数据处理为表示所述目标系统消耗的电能的数据的运算单元。绝缘部分将测量部分和运算部分彼此电气绝缘。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于测量用户的电气系统的电功率消耗的时间积分的电表。
背景技术
用于测量家庭、办公室和工厂的电功率消耗的时间积分的电表被广泛地使用。日本未审查专利申请公开号No.2004-226094(第10页，图2)中公开了电表的一个例子。该公开的电表包括用来检测目标系统的电力消耗的检测单元(例如电流检测器和电压检测器)，用于根据检测到的电力消耗编辑电力消耗数据的控制单元，和用于显示编辑的数据的显示单元。
根据该相关技术，检测单元不与控制单元和显示单元电气绝缘。如果由于例如雷电导致的高压被施加到检测单元，该高压将从检测单元被传送到控制单元和显示单元，从而损坏后者并破坏控制单元中所积累的数据。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够在涉及高压的雷电或者电涌的情况下使得数据破坏的风险降至最低的电表。
为实现该目的，本发明的一个方面提供一种电表，包括测量部分、运算部分、和绝缘部分。测量部分包括用于检测目标系统的电力消耗的检测单元和用于无线地发射表示检测到的电力消耗的数据的发射单元。运算部分包括用于接收所述被无线地发射的数据的接收单元和用于将接收到的数据处理为表示所述目标系统消耗的电能的数据的运算单元。绝缘部分将测量部分和运算部分彼此电气绝缘。
根据本发明该方面的电表能够在涉及高压的雷电或者电涌的情况下使得数据破坏的风险降至最低。
附图说明
图1是根据本发明的实施例1的电表的示意性框图；
图2是根据本发明的实施例2的电表的示意性框图；以及
图3是根据本发明的实施例3的电表的示意性框图。
具体实施方式
下面将说明根据本发明的各个实施例的电表。
[实施例1]
图1是根据本发明的实施例1的电表的示意性框图。该电表是单相三线电表。
在图1中，电表100具有端子部分101，设置在一个印刷板上的电流/电压测量部分102，和设置在与电流/电压测量部分102所在的印刷板电气绝缘的另一个印刷板上的运算部分116。
在端子部分101中，每个端子包括由例如黄铜和铜的导电金属制成的导体触点，和由例如苯酚树脂和PBT树脂的绝缘塑料制成、用来固定导体触点的固定部分。端子部分101用来将外部配电线连接到电表100。端子部分101的端子1S、2S和3S连接到源配电线以便从供电公司接收电力，而端子部分101的端子1L、2L和3L连接到负载配电线以便将接收到的电力提供到用户的电气系统。
电流/电压测量部分102是用于测量用户的电气系统消耗的电流和电压并输出测量的数据的部分。电流/电压测量部分102包括电流检测器103和104、电压检测器105和106、编码器107-110、定时电路111、和发射器112-115。
每个电流检测器103和104例如包括变流器、霍尔元件、或分路电阻。电流检测器103检测端子1S和1L之间的电流A1，并提供与检测的电流成比例的低电平电压信号。电流检测器104检测端子3S 和3L之间的电流A3，并提供与检测的电流成比例的低电平电压信号。
每个电压检测器105和106例如包括变压器、和分压电阻如衰减器。电压检测器105检测端子1S和2S之间的电压V1，并提供与检测的电压成比例的低电平电压信号。电压检测器106检测端子3S和2S之间的电压V3，并提供与检测的电压成比例的低电平电压信号。
每个编码器107和108例如包括模拟-数字转换器。编码器107将表示电流检测器103检测的电流A1的信号转换为例如16位的数字数据。编码器108将表示电流检测器104检测的电流A3的信号转换为例如16位的数字数据。
每个编码器109和110例如包括模拟-数字转换器。编码器109将表示电压检测器105检测的电压V1的信号转换为例如16位的数字数据。编码器110将表示电压检测器106检测的电压V3的信号转换为例如16位的数字数据。
定时电路111例如包括计数器并以例如一毫秒的间隔将脉冲信号输出到编码器107、108、109、110。脉冲信号表示模拟-数字转换定时。
每个发射器112和113例如包括微功率发射器、或光发射器如红外发射器。发射器112发射表示由编码器107提供的数字数据(对应于电流A1)的微功率无线电信号或光信号(例如红外信号)。发射器113发射表示由编码器108提供的数字数据(对应于电流A3)的微功率无线电信号或光信号(例如红外信号)。
每个发射器114和115例如包括微功率发射器、或光发射器如红外发射器。发射器114发射表示由编码器109提供的数字数据(对应于电压V1)的微功率无线电信号或光信号(例如红外信号)。发射器115发射表示由编码器110提供的数字数据(对应于电压V3)的微功率无线电信号或光信号(例如红外信号)。
运算部分116是用于运算和显示用户的电功率消耗的时间积分的部分。运算部分116包括接收器117-120、电力运算单元121、控制单元122、通信单元123、存储单元124、和显示单元125。
电流/电压测量部分102上的发射器112-115和运算部分116上的接收器117-120被设置为彼此相对应。接收器117被定位成仅接收从发射器112发射的微功率信号而不接收从其他发射器113、114和115发射的微功率信号。接收器118被定位成仅接收从发射器113发射的微功率信号而不接收从其他发射器112、114和115发射的微功率信号。接收器119被定位成仅接收从发射器114发射的微功率信号而不接收从其他发射器112、113和115发射的微功率信号。接收器120被定位成仅接收从发射器115发射的微功率信号而不接收从其他发射器112、113和114发射的微功率信号。
每个接收器117和118包括微功率接收器、IC标签、或光接收器如红外接收器。接收器117接收从发射器112发射的信号(表示电流A1的数字数据)，而接收器118接收从发射器113发射的信号(表示电流A3的数字数据)。
每个接收器119和120包括微功率接收器、IC标签、或光接收器如红外接收器。接收器119接收从发射器114发射的信号(表示电压V1的数字信号)，而接收器120接收从发射器115发射的信号(表示电压V3的数字信号)。
电力运算单元121例如包括数字乘法器和DSP(数字信号处理器)。电力运算单元121将接收器117接收的电流A1的数字数据乘以接收器119接收的电压V1的数字数据，将接收器118接收的电流A3的数字数据乘以接收器120接收的电压V3的数字数据，将乘积彼此相加，并将和转换为与用户消耗的电能成比例的数字数据“A1*V1+A3*V3”。
控制单元例如包括微计算机。控制单元122根据电力运算单元121提供的数字数据“A1*V1+A3*V3”准备电力消耗数据，并控制电力消耗数据的存储、显示和发送。电力消耗数据是与用户消耗的电力相关的数据，例如用户的积分功率消耗和用户每小时的功率消耗。
通信单元123例如包括无线电发射器/接收器和例如电流环的接口。通信单元123被控制单元122控制，以便与外部设备进行通信。
存储单元124例如包括半导体存储器，如RAM。存储单元124存储电力消耗数据，电表100的制造号码和管理号码，等等。制造号码在装运时通过通信从外部设备发送，而管理号码在在用户处安装时通过通信从外部设备发送。控制单元122从通信单元123接收制造号码和管理号码，并将其存储在存储单元124中。
显示单元125例如包括液晶显示器。在控制单元122的控制下，显示单元125显示电力消耗数据、电表100的制造号码和管理号码、等等。
下面参照图1说明根据实施例1的电表100的操作。
将电流/电压测量部分102设置在一个印刷板上，并将运算部分116设置在另一个印刷板上。电流/电压测量部分102和运算部分116彼此之间的分隔距离足以耐受由于例如雷电或电涌导致的高压。
电流检测器103检测端子部分101的端子1S和1L之间的电流A1，并提供与检测的电流成比例的低电平电压信号。电流检测器103总是向编码器107提供与检测的电流成比例的低电平电压信号。
电压检测器105检测端子1S和2S之间的电压V1，并提供与检测的电压成比例的低电平电压信号。电压检测器105总是向编码器109提供与检测的电压成比例的低电平电压信号。
编码器107将表示电流检测器103检测的电流A1的信号转换为例如16位的数字数据。按照定时电路111规定的定时，例如按照一毫秒的间隔，执行模拟-数字转换。编码器107的模拟-数字转换按照与编码器109的模拟-数字转换基本上相同的定时执行。
编码器109将表示电压检测器105检测的电压V1的信号转换为例如16位的数字数据。按照定时电路111规定的定时，例如按照一毫秒的间隔，执行模拟-数字转换。编码器109的模拟-数字转换按照与编码器107的模拟-数字转换基本上相同的定时执行。
发射器112向接收器117发射表示由编码器107提供的数字数据(对应于电流A1)的微功率无线电信号。发射器114向接收器119发射表示由编码器109提供的数字数据(对应于电压V1)的微功率 无线电信号。
接收器117接收从发射器112发射的信号(表示电流A1的数字数据)，并将其传送到电力运算单元121。接收器119接收从发射器114发射的信号(表示电压V1的数字数据)，并将其传送到电力运算单元121。
电流检测器104检测端子部分101的端子3S和3L之间的电流A3，并向编码器108提供与检测的电流成比例的低电平电压信号。
电压检测器106检测端子3S和2S之间的电压V3，并向编码器110提供与检测的电压成比例的低电平电压信号。
编码器108将表示电流检测器104检测的电流A3的信号转换为例如16位的数字数据。按照定时电路111规定的定时，例如按照一毫秒的间隔，执行模拟-数字转换。编码器108的模拟-数字转换按照与编码器110的模拟-数字转换基本上相同的定时执行。
编码器110将表示电压检测器106检测的电压V3的信号转换为例如16位的数字数据。按照定时电路111规定的定时，例如按照一毫秒的间隔，执行模拟-数字转换。编码器110的模拟-数字转换按照与编码器108的模拟-数字转换基本上相同的定时执行。
发射器113向接收器118发射表示由编码器108提供的数字数据(对应于电流A3)的微功率无线电信号。发射器115向接收器120发射表示由编码器110提供的数字数据(对应于电压V3)的微功率无线电信号。
接收器118接收从发射器113发射的信号(表示电流A3的数字数据)，并将其传送到电力运算单元121。接收器120接收从发射器115发射的信号(表示电压V3的数字数据)，并将其传送到电力运算单元121。
电力运算单元121将接收器117接收的电流A1的数字数据乘以接收器119接收的电压V1的数字数据，将接收器118接收的电流A3的数字数据乘以接收器120接收的电压V3的数字数据，将乘积彼此相加，并将和转换为与用户消耗的电能成比例的数字数据“A1*V1+ A3*V3”，并向控制单元122提供转换的数字数据。
控制单元122从电力运算单元121接收与用户消耗的电能成比例的数字数据“A1*V1+A3*V3”，并根据数字数据“A1*V1+A3*V3”计算电力消耗数据。控制单元122控制存储单元124存储计算的电力消耗数据并控制显示单元125对其进行显示。
控制单元122一直监视接收器117、118、119和120是否在接收数据。如果在预定的一段时间里没有接收到任何数据，控制单元122假定电流/电压测量部分102发生了故障，并将发生接收异常的日期和时间作为异常数据存储在存储单元124中。如果存在来自外部设备的、通过通信发出的请求，或者如果电表100上的开关(未示出)被操纵，控制单元122在显示单元125上显示该异常数据，并将其通过通信单元123进行发送。
另外，控制单元122在存储单元124中存储与从外部设备发送的电表100的制造号码和管理号码相关的数据。如果存在来自外部设备的、通过通信发出的请求，或者如果电表100上的开关(未示出)被操纵，控制单元122在显示单元125上显示该存储的数据，并将其通过通信单元123进行发送。
通信单元123被控制单元122控制，以便与外部设备进行通信。响应于外部设备通过通信发出的请求，通信单元发送电力消耗数据、异常数据、和与电表100的制造号码和管理号码相关的数据。通信单元123从外部设备接收电表的制造号码和管理号码。
存储单元124在控制单元122的控制下存储电力消耗数据、异常数据、和与电表100的制造号码和管理号码相关的数据。
显示单元125在控制单元122的控制下显示电力消耗数据、异常数据、和与电表100的制造号码和管理号码相关的数据。
根据实施例1，电流/电压测量部分102和运算部分116安装在它们各自的印刷板上，所述印刷板按照足以耐受由于例如雷电或电涌导致的高压的空间距离彼此分隔开。即，电流/电压测量部分102和运算部分116通过空气彼此电气绝缘，使得即使由于雷电或电涌导致的不 适当的高压被施加到电流/电压测量部分102，运算部分116中的元件也很难被损坏。这使得运算部分116中存储的数据被破坏的风险降至最低。取代将电流/电压测量部分102和运算部分116设置在独立的印刷板上，可以将它们设置在同一个印刷板上。在这种情况下，在电流/电压测量部分102和运算部分116之间必须确保足够的爬电距离，或者必须在印刷板中在电流/电压测量部分102和运算部分116之间提供足够的间隙。
[实施例2]
图2是根据本发明的实施例2的电表的示意性框图。在下面对实施例2的说明中，与图1的实施例1相同的部分将用相同的标记表示。
根据上述的实施例1，电流/电压测量部分102和运算部分116被安装在独立的印刷板上，所述印刷板通过空气被相互分隔开以便使部分102和116彼此电气绝缘。与此不同，实施例2将电流/电压测量部分102和运算部分116设置在单个印刷板201上，并用绝缘板202将电流/电压测量部分102和运算部分116彼此电气绝缘。
绝缘板202由树脂例如聚酰亚胺树脂和环氧树脂制成，以便将发射器112、113、114和115与接收器117、118、119和120电气绝缘。
尽管绝缘板202将发射器112至115与接收器117至120电气绝缘，它传递无线电波，使得从发射器112、113、114和115发射的数据分别被接收器117、118、119和120接收。
根据实施例2，电流/电压测量部分102和运算部分116用绝缘板202彼此绝缘。即使由于雷电或电涌导致的不适当的高压被施加到电流/电压测量部分102，绝缘板202也能保护运算部分116中的元件免受高压损害，从而降低运算部分116中数据破坏的风险。
通过将电流/电压测量部分102和运算部分116安装在同一个印刷板上，实施例2减小了电表100的尺寸。
[实施例3]
图3是根据本发明的实施例3的电表的示意性框图。在下面对实施例3的说明中，与图1的实施例1相同的部分将用相同的标记表示。
根据上述的实施例1，从发射器112、113、114和115发射的数据分别被接收器117、118、119和120接收。与此不同，实施例3由收发器301接收从发射器112、113、114和115发射的数据。根据实施例1，通信单元123与外部设备进行通信。与此不同，实施例3通过收发器301与外部设备进行通信。
在图3中，收发器301例如包括微功率收发器、或者光收发器如红外收发器，以便接收从发射器112、113、114和115发射的数据。从发射器112、113、114和115发射的数据分别被提供有识别码，使得收发器301可以相互区分从发射器112发射的关于端子1S和1L之间的电流A1的数字数据、从发射器114发射的关于端子1S和2S之间的电压V1的数字数据、从发射器113发射的关于端子3S和3L之间的电流A3的数字数据、以及从发射器115发射的关于端子3S和2S之间的电压V3的数字数据。
电力运算单元121处理收发器301接收的数字数据。即，电力运算单元121将电流A1的数字数据乘以电压V1的数字数据，将电流A3的数字数据乘以电压V3的数字数据，将乘积彼此相加，将和转换为与用户消耗的电能成比例的数字数据“A1*V1+A3*V3”，并将转换的数字数据提供给控制单元122。
在控制单元122的控制下，收发器301与外部设备进行通信。响应于外部设备通过通信发出的请求，收发器301发送电力消耗数据、异常数据、和与电表100的制造号码和管理号码相关的数据。收发器301从外部设备接收电表100的制造号码和管理号码。
根据实施例3，电流/电压测量部分102和运算部分116被安装在独立的印刷板上，所述印刷板按照足以耐受由于雷电或电涌导致的高压的距离彼此分隔。即，其上分别设置了电流/电压测量部分102和运算部分116的印刷板通过空气彼此电气绝缘，使得即使由于雷电或电涌导致的不适当的高压被施加到电流/电压测量部分102，运算部分 116中的元件也很难被损坏。这使得运算部分116中的数据破坏的风险降至最低。
根据实施例3，收发器301用作实施例1的接收器117、118、119和120以及通信单元123。该结构减少了部件的数量，使得电表100的尺寸最小化，并且降低了成本。
Claims (12)
1.一种电表，包括：
电流/电压测量部分，包括检测单元和发射单元，所述检测单元被配置用来检测目标系统的电流和电压，所述发射单元被配置用来无线地发射表示检测到的电流和电压的数据；
运算部分，包括接收单元和运算单元，所述接收单元被配置用来接收所述被无线地发射的数据，所述运算单元被配置用来将接收到的数据处理为表示所述目标系统消耗的电能的数据；和
绝缘部分，被配置用来将所述电流/电压测量部分和所述运算部分彼此电气绝缘，
其中所述电流/电压测量部分和所述运算部分被安装在单个印刷板上，并且
所述绝缘部分被设置在所述电流/电压测量部分和所述运算部分之间，以便在其间绝缘。
2.根据权利要求1的电表，其中所述运算部分还包括：
监视单元，被配置用来监视所述接收单元是否在预定的一段时间里没有接收到任何数据；和
通知单元，被配置用来在所述监视单元确定所述接收单元在所述预定的一段时间里没有接收到任何数据的情况下通知异常。
3.根据权利要求1的电表，其中：
从所述电流/电压测量部分的所述发射单元发射的数据为无线电信号的形式。
4.根据权利要求1的电表，其中：
从所述电流/电压测量部分的所述发射单元发射的数据为光信号的形式。
5.根据权利要求1的电表，其中：
所述绝缘部分由空气形成。
6.根据权利要求1的电表，其中：
所述绝缘部分由绝缘树脂形成。
7.一种电表，包括：
电流/电压测量部分，包括检测单元、编码单元和发射单元，所述检测单元被配置用来检测目标系统的电流和电压，所述编码单元被配置用来将表示检测到的电流和电压的模拟数据转换为数字数据，所述发射单元被配置用来无线地发射所述转换的数字数据；
运算部分，包括接收单元和运算单元，所述接收单元被配置用来接收所述被无线地发射的数据，所述运算单元被配置用来将接收到的数据处理为表示所述目标系统消耗的电能的数据；和
绝缘部分，被配置用来将所述电流/电压测量部分和所述运算部分彼此电气绝缘，
其中所述电流/电压测量部分和所述运算部分被安装在单个印刷板上，并且
所述绝缘部分被设置在所述电流/电压测量部分和所述运算部分之间，以便在其间绝缘。
8.根据权利要求7的电表，其中所述运算部分还包括：
监视单元，被配置用来监视所述接收单元是否在预定的一段时间里没有接收到任何数据；和
通知单元，被配置用来在所述监视单元确定所述接收单元在所述预定的一段时间里没有接收到任何数据的情况下通知异常。
9.根据权利要求7的电表，其中：
从所述电流/电压测量部分的所述发射单元发射的数据为无线电信号的形式。
10.根据权利要求7的电表，其中：
从所述电流/电压测量部分的所述发射单元发射的数据为光信号的形式。
11.根据权利要求7的电表，其中：
所述绝缘部分由空气形成。
12.根据权利要求7的电表，其中：
所述绝缘部分由绝缘树脂形成。
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