CN104049117B - 一种两相三线双电压交流有功电能表 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种两相三线双电压交流有功电能表，分别对负载一、二计量电能，所述电能表设有相线L1、L2及中线N，负载一连接于相线L1、L2之间，负载二连接于相线L1与中线N之间，电能表包括计量芯片一、二，分别对负载一、二进行电压和电流采样，将采样信号转换为电能脉冲信号产生脉冲一、二；对于电流采样，包括对应接于相线L1、L2上的电流互感器CT1、CT2，所述电流互感器CT1的一次电流线反向穿过电流互感器CT2，且该两电流互感器CT1、CT2次级并联采样电阻；MCU，用于接收脉冲二及通过光耦隔离获取脉冲一并分别累加输出；显示装置，轮显MCU累加后的脉冲值；电源装置，提供直流电源给计量芯片一、二、MCU和显示装置。该发明实现了分别计量两个不同电压负载设备所消耗的电能量。
Description
技术领域
本发明涉及电能表技术领域，具体涉及一种两相三线双电压交流有功电能表，具体来说涉及一种对两相三线双电压回路交流有功电能实现分别计量的电能表，适用于为星形绕组变压器引出的两相三线系统，该系统中的两相线的电流相位差为120°。
背景技术
随着社会用电负荷的不断增长，新增配电变压器客户数量也越来越多，电业部门装表接电的业务不断增加，电能计量装置是电业部门的一杆秤，其正确性和准确性直接关系到供用电双方的经济效益，电能计量中心做为电能计量装置的管理和执行单位，在日常工作中对用户进行现场检测至关重要。
目前两相三线电能表的直接接入式接线方式如图1所示，电能表的相线输入L1、L2连接至电能表的1、3接线端子，电能表的相线输出L1’、L2’连接至电能表的2、4接线端子，中线的输入N、输出N’连接至电能表的5、6接线端子。负载R1连通相线输出L1’、L2’之间，表示额定电压为线电压U1(L1-L2之间)的负载设备；负载R2连通相线输出L1’与中线输出N’之间，表示额定电压为相电压U2(L1-N之间)的负载设备。然而现有的电能表不能分别计量R1、R2两个不同电压负载设备所消耗的电能量，需设计复杂的电能表安装现场接线，否则需使用两只单相电能表合在一起来分别计量R1、R2两个不同电压负载设备所消耗的电能量。
发明内容
针对上述现有技术中的不足之处，本发明旨在提供一种两相三线双电压交流有功电能表，实现分别计量R1和R2两个不同电压负载设备所消耗的电能量，简化了电能表安装现场的接线，实现了正常情况下需要使用两只单相电能表合在一起的功能。
为了实现上述目的，本发明的技术方案：一种两相三线双电压交流有功电能表，分别对负载一、负载二计量电能，所述电能表设有相线L1、L2及中线N，负载一连接于相线L1、L2之间，负载二连接于相线L1与中线N之间，其包括有：
计量芯片一、二，分别对负载一、负载二进行电压和电流采样，并将采样信号转换为电能脉冲信号，分别产生脉冲一、脉冲二；其中，计量芯片一、二对负载一、负载二进行电流采样的电路，包括电流互感器CT1、CT2，其对应连接于电能表内部的相线L1、L2上，所述电流互感器CT1的一次电流线反向穿过电流互感器CT2，且该两电流互感器CT1、CT2次级并联采样电阻；
MCU，用于接收脉冲二及通过光耦隔离获取脉冲一，再对脉冲一、脉冲二分别进行累加并输出；
显示装置，用于轮显MCU输出的累加后的脉冲值；
电源装置，采用阻容降压方式提供直流电源给计量芯片一、二、MCU和显示装置。
进一步的，还包括电压采样电路，用于对负载一、负载二进行电压采样，其中，所述计量芯片一以L2为采样基准，计量芯片二以N为采样基准，L1作为计量芯片一、二的电压采样输入的公共端；计量芯片一采样L1-L2之间的线电压U1，计量芯片二采样L1-N之间的相电压U2。
进一步的，所述计量芯片一、二均为芯片BL6503。
进一步的，将L2-N之间的交流电压通过阻容降压提供两组相互隔离的直流电源分别供给计量芯片一和计量芯片二；将L1-N之间的交流电压通过阻容降压提供的直流电源仅供给计量芯片二。
进一步的，在所述MCU上分别连接有用于显示控制隔离脉冲信号、脉冲信号所代表负载功率强弱的发光二极管。
本发明的有益效果：通过计量芯片一、二分别对各回路上的电压、电流进行A/D采样，并由MCU累加各回路的电能脉冲，最终由显示装置轮显出两个电压回路的电能脉冲值，从而实现了分别计量负载一、负载二两个不同电压负载设备所消耗的电能量，简化了电能表安装现场的接线，实现了正常情况下需要使用两只单相电能表合在一起的功能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是现有两相三线电能表的接线图；
图2是本发明中电流采样接线的示意图；
图3是本发明的原理设计框图。
具体实施方式
下面结合具体实施例及附图来进一步详细说明本发明。
本实施例以R1作为相线L1、L2之间的线电压U1的负载设备；以R2作为相线L1与中线N之间的相电压U2的负载设备进行描述说明。
一种如图2、3所示的两相三线双电压交流有功电能表，分别对负载一R1、负载二R2计量电能，所述电能表设有相线L1、L2及中线N，负载一R1连接于相线L1、L2之间，负载二R2连接于相线L1与中线N之间，其包括有：
计量芯片一、二，分别对负载一R1、负载二R2进行电压和电流采样，并将采样信号转换为电能脉冲信号，分别产生脉冲一、脉冲二；其中，计量芯片一、二对负载一R1、负载二R2进行电流采样的电路，包括电流互感器CT1、CT2，其对应连接于电能表内部的相线L1、L2上，所述电流互感器CT1的一次电流线反向穿过电流互感器CT2，且该两电流互感器CT1、CT2次级并联采样电阻；
MCU，用于接收脉冲二及通过光耦隔离获取脉冲一，再对脉冲一、脉冲二分别进行累加并输出；
显示装置，用于轮显MCU输出的累加后的脉冲值；
电源装置，采用阻容降压方式提供直流电源给计量芯片一、二、MCU和显示装置。
本发明根据电能计量原理P＝UIcosΦ，设计的关键点在于对各自回路中的电压、电流进行A/D采样。具体通过计量芯片一、二如芯片BL6503分别对负载一R1、负载二R2的电压和电流进行采样，并将采样信号转换为电能脉冲信号，分别生成脉冲一、脉冲二；由MCU接收由计量芯片二生成的脉冲二，通过光耦隔离获取由计量芯片一生成的脉冲一，并对脉冲一、脉冲二分别进行累加并输出；由液晶分屏轮显MCU累加后的脉冲值。
其中，对于电流采样，如图2所示，通过电流互感器CT1、CT2采用特殊的内部接线方式，即电流互感器CT1的一次电流线反向穿过电流互感器CT2，两个电流互感器CT1、CT2次级并联采样电阻，电流互感器CT1用于由线电压U1(L1、L2之间的电压)的负载一所产生的电流取样I2，电流互感器CT2用于由相电压U2(相线L1与中线N之间的电压)的负载二所产生的电流取样I3＝I1-I2，从而实现对两个不同电压的负载一R1、负载二R2进行电流采样。
而电压采样，采用电阻分压方式，所述计量芯片一以L2为采样基准，计量芯片二以N为采样基准，L1作为计量芯片一、二的电压采样输入的公共端，其中，计量芯片一采样L1-L2之间的线电压U1，计量芯片二采样L1-N之间的相电压U2，从而实现了两个不同的电压采样。
本发明中的主要电气模块，如图3所示：
计量部分：将交流电压、电流采样信号转换为电能脉冲信号，其中计量芯片一产生的脉冲一需要由MCU通过光耦隔离获取，计量芯片二产生的脉冲二由MCU直接获取，该脉冲一和脉冲二由MCU进行累加；
MCU：分别累加脉冲一、脉冲二，并控制显示输出和脉冲输出；
显示部分：采用液晶分屏显示两个电压U1、U2回路的电能值，小数位可设置为0、1、2；
电源部分：采用阻容降压方式提供直流电源给计量芯片、MCU和其他电路。将L2-N之间的交流电压通过阻容降压提供两组相互隔离的直流电源分别供给计量芯片一和计量芯片二；将L1-N之间的交流电压通过阻容降压提供的直流电源仅供给计量芯片二，保证了两相中任意一相有电时电能表即可正常计量。
脉冲输出部分：在所述MCU上分别连接有用于显示控制隔离脉冲信号、脉冲信号所代表负载功率强弱的发光二极管，通过MCU控制脉冲输出1和脉冲输出2的发光二极管闪烁，闪烁越快代表负载功率越大。
以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (3)
1.一种两相三线双电压交流有功电能表，分别对负载一、负载二计量电能，所述电能表设有相线L1、L2及中线N，负载一连接于相线L1、L2之间，负载二连接于相线L1与中线N之间，其特征在于：包括有：
计量芯片一、二，分别对负载一、负载二进行电压和电流采样，并将采样信号转换为电能脉冲信号，分别产生脉冲一、脉冲二；其中，计量芯片一、二对负载一、负载二进行电流采样的电路，包括电流互感器CT1、CT2，其对应连接于电能表内部的相线L1、L2上，所述电流互感器CT1的一次电流线反向穿过电流互感器CT2，且该两电流互感器CT1、CT2次级并联采样电阻；
MCU，用于接收脉冲二及通过光耦隔离获取脉冲一，再对脉冲一、脉冲二分别进行累加并输出；
显示装置，用于轮显MCU输出的累加后的脉冲值；
电源装置，采用阻容降压方式提供直流电源给计量芯片一、二、MCU和显示装置；
还包括电压采样电路，用于对负载一、负载二进行电压采样，其中，所述计量芯片一以相线L2为电压采样基准，计量芯片二以中线N为电压采样基准，L1作为计量芯片一、二的电压采样输入的公共端；计量芯片一采样相线L1与L2之间的线电压U1，计量芯片二采样相线L1中线N之间的相电压U2；
将L2-N之间的交流电压通过阻容降压提供两组相互隔离的直流电源分别供给计量芯片一和计量芯片二；将L1-N之间的交流电压通过阻容降压提供的直流电源仅供给计量芯片二。
2.根据权利要求1所述的两相三线双电压交流有功电能表，其特征在于：所述计量芯片一、二均为芯片BL6503。
3.根据权利要求1所述的两相三线双电压交流有功电能表，其特征在于：在所述MCU上分别连接有用于显示控制隔离脉冲信号、脉冲一、脉冲二所代表负载功率强弱的发光二极管。
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