CN105911344A - 一种支持漏电保护的智能电能表 - Google Patents

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高松平
邹连明
谢虎
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Abstract

本发明公开了一种支持漏电保护的智能电能表，通过电压采样模块、电流采样模块和剩余电流采样模块进行电压、电流的采样在由计量芯片计量转换到微控制器进行分析处理；不仅可以采集电量、实现用户电量的采集还能对剩余电流进行采集，并能在出现漏电后通过内置继电器切断电源输入。

Description

一种支持漏电保护的智能电能表
技术领域
本发明涉及电能表领域，具体涉及一种支持漏电保护的智能电能表。
背景技术
随着我国经济建设的进一步发展，工农业、交通、市政公共事业和生活用电量的迅速增长，因触电造成的人身伤亡和漏电引起的火灾也有所增加；为了保障用电安全，防止触电伤亡，满足社会各部门对低压电器的需求，国电电网要求在用户安装家用漏电保护器即为剩余电流断路器来实现对用户侧的安全防护。
而且传统的剩余电流断路器并不具备供电企业的监管功能，供电企业也难以实现人工控制漏电保护器切断电源，以及难以提高剩余电流断路器的安全性；只有在电气回路出现漏电流时，剩余电流断路器才能够自动断开电源，保证用电人员的人身安全的作用；而且如今的居民用户为了实现电能的计量即用电的安全防护，往往需要安装智能电能表及剩余电流断路器两个设备仪器来实现用户用电保护；而且原有的电能表虽然具备能量、电压、电流等数据的采集，也具备内置或外置开关，但是只能被动的接受系统主站下发的跳闸命令进行动作，并不能进行主动的用电安全防护。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种不仅可以实现对用户用电的计量也可以实现对用户用电安全的防护，将智能电能表及剩余电流断路器于一体的支持漏电保护的智能电能表。
本发明通过以下技术方案实现：一种支持漏电保护的智能电能表，包括微控制器、存储器、LCD显示模块、计量芯片、电压采样模块、电流采样模块、剩余电流采样模块、驱动电路、内置继电器，所述微控制器分别连接用于显示的LCD显示模块和用于存储数据的存储器，所述微控制器还连接计量芯片，所述计量芯片分别连接电压采样模块、电流采样模块和剩余电流采样模块；所述微控制器还通过驱动电路连接到内置继电器，用于满足控制条件时候，微控制器驱动内置继电器动作，切断电源的输入；还包括红外接口模块和485接口模块，所述微控制器分别连接红外接口模块和485接口模块，用于进行通讯传输；还包括按键接入模块，所述微控制器连接到按键接入模块，用于在LCD显示模块上翻页查看信息；还包括远动输出模块，所述微控制器连接到远动输出模块，用于外置的负荷开关的开关操作，当智能电能表内的剩余金额为零或低于双方约定的透支门限金额时，就发出断电信号，控制负荷开关自动切断；还包括开盖信号模块，所述微控制器连接到开盖信号模块，用于记录开表盖总次数和开表盖事件的发生、结束时刻，进行事件记录并上报；所述计量芯片为单相多功能电子电能计量芯片，型号为BL6523A。
本发明通过电压采样模块、电流采样模块和剩余电流采样模块进行电压、电流的采样在由计量芯片计量转换到微控制器进行分析处理；不仅可以采集电量、实现用户电量的采集还能对剩余电流进行采集，并能在出现漏电后通过内置继电器切断电源输入。
本发明的有益之处在于：1）能采集线路中的剩余电流并通过内置继电器在漏电时进行主动跳闸，实现主动保护用户的用电安全；2）能采集用户电量并通过微控制器分析处理，对用户状况进行监控，防止窃电现象的发生；3）可以根据用户使用的负荷电能的历史存储数据来得到参考数据值，方便设置剩余电流跳闸档位和设置的阈值，实现智能调控，减少误跳次数。
附图说明
图1为本发明的示意图。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式，对本发明作进一步描述。
见图1，一种支持漏电保护的智能电能表，包括微控制器、存储器、LCD显示模块、计量芯片、电压采样模块、电流采样模块、剩余电流采样模块、驱动电路、内置继电器、相线端口、零线端口，所述微控制器分别连接用于显示的LCD显示模块和用于存储数据的存储器，所述微控制器还连接计量芯片，所述计量芯片分别连接电压采样模块、电流采样模块和剩余电流采样模块；所述微控制器还通过驱动电路连接到内置继电器，用于在漏电时微控制器驱动内置继电器切断电源的输入；还包括红外接口模块和485接口模块，所述微控制器分别连接红外接口模块和485接口模块，用于进行通讯传输；还包括按键接入模块，所述微控制器连接到按键接入模块，用于在LCD显示模块上翻页查看信息；还包括远动输出模块，所述微控制器连接到远动输出模块，用于外置的负荷开关的开关操作，当智能电能表内的剩余金额为零或低于双方约定的透支门限金额时，就发出断电信号，控制负荷开关自动切断；还包括开盖信号模块，所述微控制器连接到开盖信号模块，用于记录开表盖总次数和开表盖事件的发生、结束时刻，进行事件记录并上报；所述计量芯片为单相多功能电子电能计量芯片，型号为BL6523A。
本实施方式中，通过将剩余电流断路器与智能电能表集于一体，可广泛替代现有居民用户使用的家用漏电保护器及智能电能表，由于其具备电能量采集外，还可以采集用户侧的剩余电流，且设有内置继电器，一旦检测到外部供电中剩余电流过大，即可立即跳闸，因此不仅可以实现对居民用户用电的计量，也可以实现对用户用电安全的防护，对用户的用电安全，家用电器起到了保护作用，而且可以根据远程设置手动调节漏电流跳闸档位，防止误跳；也可以根据天气温度、湿度情况，自动调节漏电流跳闸档位，实现智能调控，减少误跳次数。
本实施方式中，智能电能表工作时，电压、电流经压采样模块、电流采样模块和剩余电流采样模块分别采样后，送至放大电路缓冲放大，再由计量芯片转换为数字信号，微控制器负责对数据进行分析处理；采样时，计量芯片分别采样火线电流和剩余电流，微控制器通过判断剩余电流跳闸档位和设置的阈值等参数，当判断出剩余电流超过设定的阈值时，表明有窃电行为或错误接线或者漏电现象，微控制器控制内置继电器动作，切断电源输入，并在液晶屏显示出指示信号；由于智能电能表具备数据统计分析和数据存储的功能，并能以组合的方式对一定时段内的负荷进行分析，统计负荷的最大值及发生时间、最小值及发生时间，负荷曲线趋势等功能；剩余电流跳闸档位和设置的阈值，可以根据用户使用的负荷电能的历史存储数据来得到参考数据值；而且由于采用高精度的计量芯片，计量芯片自行完成前端高速采样，计量算法稳定，微控制器仅需要管理和控制计量芯片的工作状态。
本实施方式中，图1中的微控制器还用于处理各种输入输出数据，并根据预先设定的时段完成分时有、无功电能计量和最大需量计量功能，根据需要显示各项数据、通过红外或485接口进行通讯传输，并完成运行参数的监测，记录存储各种数据。
本实施方式中，所述计量芯片为BL6523A，是一款单相多功能电子电能计量芯片，适用于简单单相多功能或单相电力线载波电能表应用；BL6523A集成了3 路高精度Sigma-Delta ADC， 参考电压，电源管理等模拟电路模块，以及处理有功功率、视在功率、电流电压有效值等电参数的数字信号处理电路；且BL6523A 具有两个电流采样端，分别采样火线电流和剩余电流，当剩余电流超过设定的阈值时，发出指示信号，表明有窃电行为或漏电现象；而且BL6523A 能够测量单相有功能量、视在能量、功率因子、电流电压有效值、线频率等参数；具有失压及过压监测功能；电流电压峰值检测；过零检测，能够充分满足简单单相多功能电能表的需要。
本发明的保护范围包括但不限于以上实施方式，本发明的保护范围以权利要求书为准，任何对本技术做出的本领域的技术人员容易想到的替换、变形、改进均落入本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种支持漏电保护的智能电能表，其特征在于：包括微控制器、存储器、LCD显示模块、计量芯片、电压采样模块、电流采样模块、剩余电流采样模块、驱动电路、内置继电器，所述微控制器分别连接用于显示的LCD显示模块和用于存储数据的存储器，所述微控制器还连接计量芯片，所述计量芯片分别连接电压采样模块、电流采样模块和剩余电流采样模块；所述微控制器还通过驱动电路连接到内置继电器，用于在漏电时微控制器驱动内置继电器切断电源的输入。
2.根据权利要求1所述的一种支持漏电保护的智能电能表，其特征在于：还包括红外接口模块和485接口模块，所述微控制器分别连接红外接口模块和485接口模块，用于进行通讯传输。
3.根据权利要求1所述的一种支持漏电保护的智能电能表，其特征在于：还包括按键接入模块，所述微控制器连接到按键接入模块，用于在LCD显示模块上翻页查看信息。
4.根据权利要求1所述的一种支持漏电保护的智能电能表，其特征在于：远动输出模块，所述微控制器连接到远动输出模块，用于外置的负荷开关的开关操作，当智能电能表内的剩余金额为零或低于双方约定的透支门限金额时，就发出断电信号，控制负荷开关自动切断。
5.根据权利要求1所述的一种支持漏电保护的智能电能表，其特征在于：还包括开盖信号模块，所述微控制器连接到开盖信号模块，用于记录开表盖总次数和开表盖事件的发生、结束时刻，进行事件记录并上报。
6.根据权利要求1所述的一种支持漏电保护的智能电能表，其特征在于：所述计量芯片为单相多功能电子电能计量芯片，型号为BL6523A。
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