CN201015049Y - 三相电子式预付费多费率电能表 - Google Patents

Abstract

三相电子式预付费多费率电能表，在供电企业的用户群中，用电量比较大，应付的电费额也比较大，及时回收其电费是供电企业经营中的重点与难点。本产品组成包括：外壳，所述的外壳中装有电源电路，其特征是：所述的外壳中还装有通过电路相连接的拉闸电路、专用计量芯片、微控制器、IC卡电路、数据显示器。本产品用于替代原有的预付费电能表和普通电能表。

Description

三相电子式预付费多费率电能表

技术领域：

本实用新型涉及一种三相电路使用的电子式预付费的多费率计算电能表。

背景技术：

在供电企业的用户群中，用电量比较大，应付的电费额也比较大，及时回收其电费是供电企业经营中的重点与难点。目前很多供电企业都面临着某些大用户电费回收难的问题，造成这一问题的根本原因是现行的电力营销模式，现行电力营销模式的主要特点是：供电企业先履行责任，用户后履行债务，也就是通常所说的“客户先用电、后付费”，由于某些用户信用度较差、经营风险较大、经济效益较差的情况是客观存在的，“客户先用电、后付费”的电力营销模式，使电费回收难具有了一定的必然性。为了保障电力事业的健康发展，就需要有一种先付费后用电的经营模式，其目的用于督促用户及时交费。这种经营理念满足社会需求，符合社会的发展规律。

自从2000年以后，中国电器的使用急剧增加，用电量成倍增长，大量用户在同一时间同时用电，电网负荷严重超重，造成了很多严重的后果。为了分流用电时间，供电局也采取了相应的政策，不同的时间用不同的电价，驱使用户避免在用电高峰时用电，使整个电网的负荷趋于平稳。根据以上的情况，我们制定了预付费多费率方案。

发明内容：

本实用新型的目的是提供一种成熟的设计思路、整体结构合理、工艺先进，不但具有三相电子式电能表的各项功能，而且增加了预付费多费率功能的三相电子式预付费多费率电能表。

本实用新型的目的是这样实现的：

三相电子式预付费多费率电能表，其组成包括：外壳，所述的外壳中装有电源电路，所述的外壳中还装有通过电路相连接的拉闸电路、专用计量芯片、微控制器、IC卡电路、数据显示器。

所述的三相电子式预付费多费率电能表，所述的电能计量芯片为美国ADI公司的电能芯片，所述的电源为双电源。

所述的三相电子式预付费多费率电能表，所述的存储芯片采用的是93C46。

所述的三相电子式预付费多费率电能表，所述的IC卡电路选择SLE4442逻辑加密卡。

这个技术方案有以下有益效果：

1.三相电子式预付费多费率电能表是一种新型的IC卡式预付费仪表，其电能计量部分采用本公司成熟的设计思路、整体结构合理、工艺先进。不但具有三相电子式电能表的各项功能，而且增加了预付费多费率功能。该表在设计过程中，充分考虑到在线仪表的特点，在可靠性和抗干扰能力方面采取了一系列安全措施，完全符合电磁兼容标准中的要求。

2.本产品具有很多优秀的功能：A.一表一卡：一块电能表只能针对一个用户，具有良好的可靠性和安全性。B.宽过载能力强：宽过载能力，可达6倍过载。C.电能表回写数据功能：能向IC卡中回写数据，主要数据包括多时段的累计用电量、剩余电量等。D.报警拉闸断电功能：设置报警拉闸数据，电表自动拉闸断电。E.IC插座自保护功能：当金属片等导体物质插入IC插座时，读卡部分自动保护但不影响正常计费和其它功能，确保电表数据不会损坏。F.IC介质的选择：在IC卡的选择上使用的是SLE4442逻辑加密卡。SLE4442逻辑加密卡主要由硅片来存储信息的，先进的硅片工艺完全可以保证卡的抗磁、抗静电及抵防各种射线的能力。G.节能创新：使用了程序控制数码电路自动节电功能。H.多费率：按照不同时段设计不同电价。

3.三相电子式预付费多费率电能表的供电装置设计十分优秀，采用的是3项供电，只要表任何一项有电，电表就能继续工作，保证数据不丢失。外部电流、电压进入电表首先进行变压，其主要目的给电表供电，然后电流、电压经过电能计量单元，计量芯片进行采样、计算，通过光电耦合器传给单片机。单片机进行计算，减少购电金额数值。单片机是整个电表核心部分。单片机把计算后的数据在通过程序代码在显示电路中的数码管中显示出来。当然单片机也要通过IC卡电路来读取数据。IC卡电路主要以电脉冲的形式来传送数据，单片机中只有有了数据之后才能采取相应的措施，进行计算，直到剩余电量等余设置的拉闸数据之后，电表拉闸，用户停电，当然也包括拉闸电路的设计。

4.和传统产品的比较：

近几年来，我国的电站建设十分迅速，但是还是不能满足社会发展的需要，因此为了避免用户在同一时间用电，减少电网同一时间的负荷，不得不使用了多费率的功能。多费率的功能，主要减小了电网的负荷，从而减轻了电业局的负担。我们把三相电子式预付费多费率电能表、预付费电能表、普通电能表做如下对照：

对比条件	本产品	其它厂家产品	三相预付费电表	普通电表
					自己交费	能	能	能	抄表员上门收费
分时段计算用户电量	能	能	不能	不能
					电量用完电表断电	能	能	能	不能
键盘调节表日期	能	不能	不能	不能

5.本产品便于调校，传统产品调表一般都在2分钟左右才能调整完一块表，本产品电路的设计加快了调表工作，使调表工作达到了最优化的程度，可以在1分钟调完一块表。

6.传统产品没有存贮功能，数据存储电路设计电表的数据有可能没有时间能写到芯片中。造成数据丢失，这样的情况很普遍。本产品由于数据存储电路设计，电表的放电时间达到了2毫秒，所有的数据完全有时间写到芯片中。

7.本产品能够解决电力系统结款难的问题，改变了以往电力系统的运营模式，从而加快了电力系统的资金回流。

8.本产品在精度方面完全满足国家标准，可以跟国内外同类电表相媲美。使用了数码管与机械计度器并行的计度方式，使电表计量更加准确，较少电量的流失，从而为电力系统提供更准确的数据。

9.本产品在显示上从节省能源方面考虑，数码晶体管采用了自动休眠模式(IC卡插入电表中之后显示一段时间，然后自动熄灭)。三相电子式预费付付费率节能方面采用的原理是由于任何电能表在使用过程中都消耗电量，特别是在晶体管上。我们在使用晶体管时只要在一段时间内没有IC卡的插入，电表就会自动节能。并有贴片电阻限流，控制晶体管发光强度。使电表的功率消耗最低。经过大量的测试与验证可以看出此款电能表比同期产品节能0.009％。由此可见在国家大力提倡节省能源的条件下，用此产品可以大大提高能源的使用率。

10.本产品的投产，扩大劳动就业。经反复试验本产品已经是一种成熟的产品，由于产品已经实现了模块化，生产十分简单，维护也十分方便。由于产品模块化后，企业成本见小，从而使厂家利润增加，能使国家的税收剧增。

11.中国电器的使用急剧增加，用电量成倍增长，大量用户在同一时间同时用电，电网负荷严重超重，造成了很多严重的后果。为了分流用电时间，供电局也采取了相应的政策，不同的时间用不同的电价，驱使用户避免在用电高峰时用电，使整个电网的负荷趋于平稳。

附图说明：

附图1是本产品的电能计量单元的电原理图。

附图2是本产品的电源电路部分的电原理图。

附图3是本产品的控制部分的电原理图。

附图4是本产品的微电路原理图。

附图5是本产品的一种外观结构示意图。

具体实施方式：

实施例1：

三相电子式预付费多费率电能表，其组成包括：外壳，所述的外壳中装有电源电路，所述的外壳中还装有通过电路相连接的拉闸电路、专用计量芯片、微控制器、IC卡电路、数据显示器，连接关系见附图所示。带有相同标号的电路之间具有连接关系。

所述的三相电子式预付费多费率电能表，所述的电能计量芯片可以采用美国ADI公司的电能芯片，所述的电源可以采用双电源。

所述的三相电子式预付费多费率电能表，所述的存储芯片可以采用是93C46。

所述的三相电子式预付费多费率电能表，所述的IC卡电路选择SLE4442逻辑加密卡。

实施例2：

三相电子式预付费多费率电能表在设计上采用的是软件工程上的高内聚低耦合的思想，把电能计量、数据显示等各个方面都进行了模块化。这样将来我们在研发其他的预付费电能表例如有功无功三项预付费，很多模块不用更改即可拿来使用。

三相电子式预付费多费率电能表总体分为电能计量、电量数据显示、电量数据存储、电量数据计算、IC卡读写、电源模块几大部分。下面对几个部分做详细的阐述。

电能计量方面：

在电能计量芯片的选择上为了能灵活选用不同大小的锰铜采样电阻，能更好的为将来其他产品做准备，我们选型电能计量芯片为美国ADI公司的电能芯片。原因是其产品有着如下的功能1、在50/60Hz输入信号时都能满足IEC687/1036标准规定的测试精度要求，在1000∶1的输入动态范围内，测试误差小于0.1％。2、具有负功率或错线指示功能。3、能直接驱动步进电机。4、电流通道具有1/2/8/16四种增益选择，以便灵活选用不同大小的锰铜采样电阻。5、低阀值启动，启动电流小于0.2％Ib。6、片内带有抗混叠滤波器。7、1Vpeak-peak的最大模拟信号输入范围。8、灵活的模拟信号输入电路，既可单端输入也可全差分输入，并且输入共模电压可在0V和2V之间选择，由管脚SCOM控制。9、带有电源电压检测功能，当电源电压降低到80％VDD时芯片自动复位。10、2.5V片内高精度参考电压源，绝对偏差小于4％，温漂小于20ppm/℃。11、5V单电源工作，正常工作时芯片功耗30mW。12、工作温度范围-40～85℃。13、SSOP 24管脚封装。严格的质量和测试标准，保证电能表产品的低失效率和每个器件之间的性能一致。这样可以充分满足了我们的设计电路。因此我们在设计电路上也进行了优化改良。

电量数据存储电路设计

存储芯片采用的是93C46。容量为1K(Bit)的EEPROM，可以设置成128×8位或64×16位来使用，采用SPI通信模式，通信时钟最快可到2MHz，重复擦写的次数至少可达到一百万次，数据保存时间百年以上。因为电表是电的计量工具，因此当断电时有可能数据会存储不到芯片中。我们在电路设计时使用了电解电容放电原理，可以在停电的瞬间把数据写回到芯片中。

电源单元的设计：

为了保证计量的准确性，避免电网的不稳定因素对电表的伤害，我们在电源部分使用了双电源，即计量芯片供电部分、单片机供电部分。确保如果有一部分损坏，其他部分可以进行数据分析，避免损失。

在IC卡的选择上使用的是SLE4442逻辑加密卡

并且在三相电子式预付费多费率电能表在显示上节省能源：

本产品中的数码晶体管采用了自动休眠模式(IC卡插入电表中之后显示一段时间，然后自动熄灭)。三相电子式预付费多费率节能方面采用的原理是由于任何电能表在使用过程中都消耗电量，特别是在晶体管上。我们在使用晶体管时只要在一段时间内没有IC卡的插入，电表就会自动节能。并有贴片电阻限流，控制晶体管发光强度。使电表的功率消耗最低。经过大量的测试与验证可以看出此款电能表比同期产品节能0.009％。由此可见在国家大力提倡节省能源的条件下，用此产品可以大大提高能源的使用率。

本产品还可以通过键盘设置时段：为了方便电表的出厂设置，我们使用小键盘进行时段调整。并且小键盘的使用也方便供电局用户的时段设置。电业局用户可以自带小键盘在任何地点来调整时间。这样方便电业局用户调整费率，从而达到简洁易用的目的。

Claims (4)

1.一种三相电子式预付费多费率电能表，其组成包括：外壳，所述的外壳中装有电源电路，其特征是：所述的外壳中还装有通过电路相连接的拉闸电路、专用计量芯片、微控制器、IC卡电路、数据显示器。

2.根据权利要求1所述的三相电子式预付费多费率电能表，其特征是：所述的电能计量芯片为美国ADI公司的电能芯片，所述的电源为双电源。

3.根据权利要求1或2所述的三相电子式预付费多费率电能表，其特征是：所述的存储芯片采用的是93C46。

4.根据权利要求1或2所述的三相电子式预付费多费率电能表，其特征是：所述的IC卡电路选择SLE4442逻辑加密卡。

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