CN201060236Y - 组合式电力负荷精确计量装置电路结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种组合式电力负荷精确计量装置电路结构，其互感器采用户外式电压互感器、户外式双变比电流互感器；计量组件采用电负荷计量芯片、单片机芯片、电压回路衰减滤波阻容网络、高、低变比电流衰减滤波阻容网络、微型单钮双位轻触按键、译码器芯片、可擦去程序只读存储芯片、数据锁存器芯片及液晶显示器等组合而成的数据采集、比较、切换、处理、分析、计算和保存、显示、执行系统。本实用新型能适应当前电网运行的情况，满足用户的要求，实现了供电的安全、可靠、电能实时分段计量的精确、无误；无油化、免维护、真正防窃电，减少了故障检修时间，可以通过有线或无线传送方式实现运行情况的电脑监控。

Description

组合式电力负荷精确计量装置电路结构

技术领域

本实用新型涉及一种组合式电力负荷精确计量装置电路结构，具体地说是用于10kV～35kV电网的户外组合式用电负荷量计量设备。

背景技术

目前，用户市场上户外计量装置都是采用单变比、油浸式、大体积互感器直接驱动普通或分段显示电度表的计量方式。但是，即便是所谓的分段计量，也仅仅是按时间分段，并未实现本质上的用电负荷量峰、谷分段计量，即在检测端就产生了误差，因而使得分段及各段计量不准确，达不到高精度要求；同时，其整体性能差，维护难，防窃电功能低下。因此，用户迫切需求一种能够按照实际的峰、谷负荷量实时分段，进行精确计量的户外装置来代替。

发明内容

本实用新型的目的在于克服上述不足之处，从而提供一种组合式电力负荷精确计量装置电路结构，其既能实现供电的安全、可靠、精确计量，又能防窃电、免维护。

本实用新型的主要解决方案是这样实现的：

本实用新型组合式电力负荷精确计量装置电路主要采用户外式电压互感器PT的二次端连接电压回路衰减滤波阻容网络N_VA&F输入端，电压回路衰减滤波阻容网络N_VA&F的输出端连接用电负荷计量芯片LMP的电压信号输入端；户外式双变比电流互感器CT的二次端分别连接高变比电流衰减滤波阻容网络N_1A&F输入端及低变比电流衰减滤波阻容网络N_2A&F输入端，高变比电流衰减滤波阻容网络N_1A&F的输出端分别与三组二掷模拟开关SS的信号输入端及用电负荷计量芯片LMP的电流信号输入端连接，低变比电流衰减滤波阻容网络N_2A&F的输出端与三组二掷模拟开关SS的信号输入端及用电负荷计量芯片LMP的电流信号输入端连接；三组二掷模拟开关SS的信号输出端与用电负荷计量芯片LMP的电流信号输入端连接；单片机芯片MCU分别与三组二掷模拟开关SS的控制输入端及用电负荷计量芯片LMP的电流信号输入端连接；微型单钮双位轻触按键K₁、K₂、K₃分别与单片机芯片MCU的P1.1、P1.2、P1.3端连接；单片机芯片MCU的P2.5、P2.6、P2.7端与译码器芯片ECD的A、B、C端连接；译码器芯片ECD的Y₀输出端与用电负荷计量芯片LMP的CS端连接；译码器芯片ECD的Y₂、Y₃输出端分别与可擦去程序只读存储芯片EEPROM的CE端、数据缓存芯片RAM连接的CE1端连接；译码器芯片ECD的三个控制端A、B、C分别接于单片机芯片MCU的端口P2.5、P2.6、P2.7连接；单片机芯片MCU的数据端子同时连接数据锁存器芯片FLL的数据端子、可擦去程序只读存储芯片EEPROM的输入/输出数据端子、数据缓存芯片RAM的输入/输出数据端子、液晶显示器LCD的数据端子连接。

所述的户外式双变比电流互感器CT以双电流变比检测用电负荷电流，以不同比例将实际用电负荷电流量转换为小电压信号。

所述的户外式电压互感器PT检测用电负荷电压，将实际用电负荷电压量转换为小电压信号。

所述的电压回路衰减滤波阻容网络N_VA&F、高变比电流衰减滤波阻容网络N_1A&F及低变比电流衰减滤波阻容网络N_2A&F将输入信号进行衰减处理和低通滤波处理，以适应后续芯片的电平要求和干扰抑制。

所述的三组二掷模拟开关SS经控制电平选通，将多路输入信号的一路信号送出。

所述的用电负荷计量芯片LMP将送入的各相电流、电压负荷信号经信号放大器放大和模数转换器转换，成为电流数字信号和电压数字信号。

所述的单片机芯片MCU用于对用电负荷计量芯片LMP的有功负荷计量输出数据进行处理，得到相应于瞬时有功功率信号的数字量。

所述的可擦去程序只读存储芯片EEPROM用于扩展存储各应用程序及固定数据。

所述的数据缓存芯片RAM用于存储峰、谷用电负荷量数据。

所述的译码器芯片ECD用于产生外接芯片的片选信号。

所述的数据锁存器芯片FLL用于构成地址锁存单元，用来锁存低八位地址信息，产生低八位地址锁存输出。

所述的液晶显示器LCD用于显示峰、谷用电负荷量数据。

所述的微型单钮双位轻触按键K₁配合单片机芯片MCU控制显示转换，选通瞬时数据。

所述的微型单钮双位轻触按键K₂配合单片机芯片MCU控制中断，存储数据。

所述的微型单钮双位轻触按键K₃配合单片机芯片MCU控制中断，选通并显示数据。

本实用新型与已有技术相比具有以下优点：

本实用新型能适应当前电网运行的情况，满足用户的要求，实现了供电的安全、可靠、电能实时分段计量的精确、无误；无油化、免维护、真正防窃电，减少了故障检修时间，可以通过有线或无线传送方式实现运行情况的电脑监控；采用的双变比电流互感器能使电能计量始终运行在其最佳运行区间，从而降低了由于其超负荷或低负荷运行时造成的计量误差及计量线损，在0.2％额定电流时，也能保证0.2S级计量精度，最大限度降低了低负荷时造成的计量误差；同时，相对类似产品，具有结构简单、易于标准化和批量生产的特点。

附图说明

图1为本实用新型电路方框原理图。

图2为本实用新型电路接线图。

具体实施方式

下面本实用新型将结合附图中的实施例作进一步描述：

如图1、图2所示：本实用新型主要由组合互感器和计量组件组成。其中组合互感器采用户外式电压互感器PT、户外式双变比电流互感器CT；计量组件采用ADE7758型电负荷计量芯片LMP、AT89S52型单片机芯片MCU、电压回路衰减滤波阻容网络N_VA&F、高变比电流衰减滤波阻容网络N_1A&F、低变比电流衰减滤波阻容网络N_2A&F、微型单钮双位轻触按键K₁、K₂、K₃、76LS138型3-8译码器芯片ECD、26864A型可擦去程序只读存储芯片EEPROM、74LS373型数据锁存器芯片FLL及HC16202型液晶显示器LCD等一系列软、硬件组合而成的数据采集、比较、切换、处理、分析、计算和保存、显示、执行系统。

本实用新型电路结构组成及其连接关系如下：

户外式电压互感器PT检测用电负荷电压，将实际用电负荷电压量转换为小电压信号；户外式双变比电流互感器CT以双电流变比检测用电负荷电流，以不同比例将实际用电负荷电流量转换为小电压信号。户外式电压互感器PT的二次端连接电压回路衰减滤波阻容网络N_VA&F输入端，电压回路衰减滤波阻容网络N_VA&F的输出端连接用电负荷计量芯片LMP的电压信号输入端VAP-VN(VBP-VN、VCP-VN)；户外式双变比电流互感器CT的二次端分别连接高变比电流衰减滤波阻容网络N_1A&F输入端及低变比电流衰减滤波阻容网络N_2A&F输入端，高变比电流衰减滤波阻容网络N_1A&F的输出端分别与三组二掷模拟开关SS的信号输入端ax(bx、cx)及用电负荷计量芯片LMP的电流信号输入端IAN(IBIN、ICN)连接，低变比电流衰减滤波阻容网络N_2A&F的输出端与三组二掷模拟开关SS的信号输入端ay(by、cy)及用电负荷计量芯片LMP的电流信号输入端IAN(IBN、ICN)连接；电压回路衰减滤波阻容网络N_VA&F、高变比电流衰减滤波阻容网络N_1A&F及低变比电流衰减滤波阻容网络N_2A&F将输入信号进行衰减处理和低通滤波处理，以适应后续芯片的电平要求和干扰抑制。用电负荷计量芯片LMP将送入的各相电流、电压负荷信号经信号放大器放大和模数转换器转换，成为电流数字信号和电压数字信号；然后，电流信号经电流通道的高通滤波器滤除直流分量并数字积分后，与经相位校正的电压信号相乘，产生瞬时功率信号；该信号经低通滤波器滤波后，产生瞬时有功功率信号；最后，各相功率相加得到总的三相瞬时有功功率，再经数字积分后得到当前有功用电负荷量，最后通过引脚输出。当前无功用电负荷量与此类似。三组二掷模拟开关SS的信号输出端a(b、c)与用电负荷计量芯片LMP的电流信号输入端IAP(IBP、ICP)连接；所述的三组二掷模拟开关SS经控制电平选通，将多路输入信号的一路信号送出；单片机芯片MCU的P1.0端与三组二掷模拟开关SS的控制输入端A、B、C连接；其P1.4、P3.4/T0、P3.5/T1端分别与用电负荷计量芯片LMP的SCLK、DIN、DOUT端连接；微型单钮双位轻触按键K₁、K₂、K₃分别与单片机芯片MCU的P1.1、P1.2、P1.3端连接；单片机芯片MCU的P2.5、P2.6、P2.7端与译码器芯片ECD的A、B、C端连接；所述的译码器芯片ECD用于产生外接芯片的片选信号，其三个控制端A、B、C分别接于单片机端口P2.5、P2.6、P2.7；译码器芯片ECD的Y₀端与用电负荷计量芯片LMP的CS端连接；译码器芯片ECD的Y₂、Y₃端分别与可擦去程序只读存储芯片EEPROM的CE端、数据缓存芯片RAM连接的CE1端连接；单片机芯片MCU的P0.0～P0.7端同时连接数据锁存器芯片FLL的D0～D7端、可擦去程序只读存储芯片EEPROM的I/00～I/07端、数据缓存芯片RAM的I/00～I/07端、液晶显示器LCD的DB0～DB7端；单片机芯片MCU的P2.0～P2.4端同时连接可擦去程序只读存储芯片EEPROM的A8～A12端、随机程序、数据缓存芯片RAM的A8～A12端；数据锁存器芯片FLL的Q0～Q7端同时与可擦去程序只读存储芯片EEPROM的A0～A7端、随机程序、数据缓存芯片RAM的A0～A7端连接。

所述的用电负荷计量芯片LMP将送入的各相电流、电压负荷信号经号信放大器放大和模数转换器转换，成为电流数字信号和电压数字信号；然后，电流信号经电流通道的高通滤波器滤除直流分量并数字积分后，与经相位校正的电压信号相乘，产生瞬时功率信号；该信号经低通滤波器滤波后，产生瞬时有功功率信号；最后，各相功率相加得到总的三相瞬时有功功率，再经数字引脚输出。视在功率和复功率与此类似。

所述的单片机芯片MCU用于对用电负荷计量芯片LMP的有功负荷计量输出数据进行处理，得到相应于瞬时有功功率信号的数字量；该数字量再经功率比较处理，与相应于额定功率20％的给定量进行比较，送出切换控制信号，通过P1.0端子送入模拟开关SS的A、B、C控制端。当瞬时有功负荷功率不低于额定有功功率的20％时，P1.0输出为低电平；当负荷功率低于额定功率的20％时，P1.0输出高控制电平。同时，执行相应的选通、控制、读、写、计算等操作，以按峰、谷两段，将用电负荷计量芯片LMP数字引脚输出的三相有、无功负荷计量数据，准确地送入随机程序、数据缓存芯片RAM的相应地址和液晶显示器LCD计算瞬时有、无功功率、功率因数，随机程序、数据缓存芯片RAM以两区分别保存峰、谷两段有、无功用电负荷量；通过接于P1.1端的按键K₁，控制显示转换，随意选通瞬时数据，用两秒钟显示任意时刻有、无功功率、功率因数及其时间；通过接于P1.2端的按键K₂，控制中断，存储当前(本月)数据；通过接于P1.3端的按键K₃，控制转换、选通并显示上次(上月)数据。

所述的可擦去程序只读存储芯片EEPROM用于扩展存储各应用程序及固定数据。所述的数据锁存器芯片FLL用于构成地址锁存单元，用来锁存低八位地址信息，产生低八位地址锁存输出。

单片机芯片MCU与3-8译码器芯片ECD、数据锁存器芯片FLL一起构成外展的三总线结构。

所述的微型单钮双位轻触按键K₁配合单片机芯片MCU控制显示转换，随意选通瞬时数据，用两秒钟显示任意时刻有、无功功率、功率因数及其时间；所述的微型单钮双位轻触按键K₂配合单片机芯片MCU控制中断，存储当前(本月)数据；所述的微型单钮双位轻触按键K₃配合单片机芯片MCU控制中断，选通并显示上次(上月)数据。

本实用新型的工作原理及工作过程：

三相电用电负荷量经户外式电压互感器PT和户外式双变比电流互感器CT检测、转换，以相应的电压信号模拟量从其二次端引入计量组件的相应端子。其中，相应于额定电流和20％额定电流检测，户外式双变比电流互感器CT的二次绕组制成低变比绕组和高变比绕组，分别通过两组接线端子引出。低变比接线端子用来输出高峰段负荷电流计量信号，高变比端子用来输出低谷段负荷电流信号。

相应于电流的低变比模拟量和高变比模拟量，低变比电流计量信号和高变比变比电流计量信号分别送入峰段信号衰减处理通道和谷段信号衰减处理通道；然后，经受控模拟开关切换，选通其一路送入专用用电负荷计量芯片LMP的电流输入端。相应于电压的模拟量通过电压计量信号衰减处理通道，直接送入用电负荷计量芯片LMP的电压输入端。这些信号通过用电负荷计量芯片LMP，经高分辨率模数转换、计算与滤波和数字信号处理DSP，将送入的相应模拟量转换成为峰、谷用电负荷计量数字信号，分别通过单片机芯片MCU等模块处理，输出到峰、谷用电负荷量显示、存储模块、报警器、计算机等数字终端执行器件。

利用单片机芯片MCU对用电负荷计量芯片LMP的有功负荷计量输出数据的处理，得到相应于瞬时有功功率信号的数字量，该数字量再经单片机芯片MCU的功率比较处理，与相应于额定功率20％的给定量进行比较，送出切换控制信号，通过单片机芯片MCU送入模拟开关的控制端。当瞬时有功负荷功率不低于额定有功功率的20％时，单片机芯片MCU控制模拟开关使低变比电流信号通道为接通，高变比电流信号通道为阻断，电路将低变比电流信号送入用电负荷计量芯片LMP的电流输入端；当负荷功率低于额定功率的20％时，控制电平使模拟开关转换，低变比电流信号通道阻断，高变比电流信号通道接通，将高变比电流信号送入用电负荷计量芯片LMP的电流输入端。同时，比较输出的切换控制电平使单片机芯片MCU执行相应的选通、控制、读、写、计算等操作，以按峰、谷两段，将用电负荷计量芯片LMP数字引脚输出的三相有、无功负荷计量数据，准确地送入的相应地址和液晶显示器，计算瞬时有、无功功率、功率因数，控制随机存储器以两区分别保存峰、谷两段有、无功用电负荷量，控制液晶显示器以三秒为周期交替显示峰、谷两段有、无功用电负荷量，控制485总线将数据上传数据中心。通过不同按键及其配合，控制显示转换，随意选通瞬时数据，用两秒钟显示任意时刻有、无功功率、功率因数及其时间；控制中断，存储当前(本月)数据；控制转换、选通并显示上次(上月)数据。

Claims (1)

1.一种组合式电力负荷精确计量装置电路结构，其特征是采用户外式电压互感器(PT)的二次端连接电压回路衰减滤波阻容网络(N_VA&F)输入端，电压回路衰减滤波阻容网络(N_VA&F)的输出端连接用电负荷计量芯片(LMP)的电压信号输入端；户外式双变比电流互感器(CT)的二次端分别连接高变比电流衰减滤波阻容网络(N_1A&F)输入端及低变比电流衰减滤波阻容网络(N_2A&F)输入端，高变比电流衰减滤波阻容网络(N_1A&F)的输出端分别与三组二掷模拟开关(SS)的信号输入端及用电负荷计量芯片(LMP)的电流信号输入端连接，低变比电流衰减滤波阻容网络(N_2A&F)的输出端与三组二掷模拟开关(SS)的信号输入端及用电负荷计量芯片(LMP)的电流信号输入端连接；三组二掷模拟开关(SS)的信号输出端与用电负荷计量芯片(LMP)的电流信号输入端连接；单片机芯片(MCU)分别与三组二掷模拟开关(SS)的控制输入端及用电负荷计量芯片(LMP)的电流信号输入端连接；微型单钮双位轻触按键(K₁、K₂、K₃)分别与单片机芯片(MCU)的(P1.1、P1.2、P1.3)端连接；单片机芯片(MCU)的(P2.5、P2.6、P2.7)端与译码器芯片(ECD)的(A、B、C)端连接；译码器芯片(ECD)的(Y₀)输出端与用电负荷计量芯片(LMP)的(CS)端连接；译码器芯片(ECD)的(Y₂、Y₃)输出端分别与可擦去程序只读存储芯片(EEPROM)的(CE)端、数据缓存芯片(RAM)连接的(CE1)端连接；译码器芯片(ECD)的三个控制端(A、B、C)分别接于单片机芯片(MCU)的端口(P2.5、P2.6、P2.7)连接；单片机芯片(MCU)的数据端子同时连接数据锁存器芯片(FLL)的数据端子、可擦去程序只读存储芯片(EEPROM)的输入/输出数据端子、数据缓存芯片(RAM)的输入/输出数据端子、液晶显示器(LCD)的数据端子连接；

所述的户外式双变比电流互感器(CT)以双电流变比检测用电负荷电流，以不同比例将实际用电负荷电流量转换为小电压信号；

所述的户外式电压互感器(PT)检测用电负荷电压，将实际用电负荷电压量转换为小电压信号；

所述的电压回路衰减滤波阻容网络(N_VA&F)、高变比电流衰减滤波阻容网络(N_1A&F)及低变比电流衰减滤波阻容网络(N_2A&F)将输入信号进行衰减处理和低通滤波处理，以适应后续芯片的电平要求和干扰抑制；

所述的三组二掷模拟开关(SS)经控制电平选通，将多路输入信号的一路信号送出；

所述的用电负荷计量芯片(LMP)将送入的各相电流、电压负荷信号经信号放大器放大和模数转换器转换，成为电流数字信号和电压数字信号；

所述的单片机芯片(MCU)用于对用电负荷计量芯片(LMP)的有功负荷计量输出数据进行处理，得到相应于瞬时有功功率信号的数字量；

所述的可擦去程序只读存储芯片(EEPROM)用于扩展存储各应用程序及固定数据；

所述的数据缓存芯片(RAM)用于存储峰、谷用电负荷量数据；

所述的译码器芯片(ECD)用于产生外接芯片的片选信号；

所述的数据锁存器芯片(FLL)用于构成地址锁存单元，用来锁存低八位地址信息，产生低八位地址锁存输出；

所述的液晶显示器(LCD)用于显示峰、谷用电负荷量数据；

所述的微型单钮双位轻触按键(K₁)配合单片机芯片(MCU)控制显示转换，选通瞬时数据；

所述的微型单钮双位轻触按键(K₂)配合单片机芯片(MCU)控制中断，存储数据；

所述的微型单钮双位轻触按键(K₃)配合单片机芯片(MCU)控制中断，选通并显示数据。

Images