CN201289504Y - 宽量限电能计量装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种宽量限电能计量装置，包括信号采样电路和处理器，所述信号采样电路包括电压采样电路和电流采样电路，所述的电压采样电路包括电压传感器和电压模数转换器，所述的电流采样电路包括电流传感器和电流模数转换器，所述的电流采样电路包括具有不同测量范围的第一电流采样电路和第二电流采样电路，第一电流采样电路和第二电流采样电路分别连接处理器。本实用新型可在保证测量精度不变的条件下，扩大负载电流的测量范围，实现宽量限计量。
Description
(一)技术领域
本实用新型涉及一种电能计量装置。
(二)背景技术
图1是常规电能计量装置的原理方框图，由电压传感器1、电压模数转换器3、电流传感器2、电流模数转换器4和处理器5组成。输入电压与电压传感器1的输入端相连接，电压传感器1的输出端与电压模数转换器3的输入端相连接，电压模数转换器3的输出端与处理器5相连接。输入电流与电流传感器2的输入端相连接，电流传感器2的输出端与电流模数转换器4的输入端相连接，电流模数转换器4的输出端与处理器5相连接。处理器5对数据进行处理，计算出电压有效值，电流有效值，电能量。该装置只能在较窄量程内进行测量，当负荷超出量程后只能整体更换。
负载范围是电能计量装置性能好坏的一项重要指标，负载范围越大，则电能计量装置的测量量程越宽。模数转换器的精度越高，动态范围越大，则电能计量装置的测量量程越宽，但是，在相同采样速率的情况下，模数转换器的精度越高，则制造工艺越复杂，制造成本越高。
随着国民经济的发展，工农业用电和居民生活用电量大幅上升，若原先所安装的电能计量装置的测量量程不能满足要求，则需要更换电能计量装置。宽量限电能计量装置可以在更大负载范围内满足电能计量的要求，在用电户的用电量增加后，只要在负载范围内，可以不更换电能计量装置。
中国专利CN2589997Y公开了一个智能宽限电能计量装置，其由两组变比相同的电流互感器、一组电压互感器、两只9033模块、中央处理器等组成，当负载电流小于等于额定电流的30％时，选取9033模块1计算的电能量进行计量，当负载电流大于额定电流的30％时，选取9033模块2计算的电能量进行计量，扩大了计量装置的测量量程，其不足之处是需要两组变比相同的电流互感器、两只9033模块，增加了装置成本。
(三)实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种结构简单，对电流进行分段式采样的宽量限电能计量装置。
所述的宽量限电能计量装置，包括信号采样电路和处理器，所述信号采样电路包括电压采样电路和电流采样电路，
所述的电压采样电路包括：电压传感器，用于接收输入电压并转换为模拟电压信号；电压模数转换器，用于将模拟电压信号转换为数字电压信号；所述的电流采样电路包括：电流传感器，用于接收输入电流并转换为模拟电流信号；电流模数转换器，用于将模拟电流信号转换为数字电流信号；所述处理器用于接受上述数字电压信号和数字电流信号并计算出电压有效值、电流有效值和电能量；
所述的电流采样电路包括具有不同测量范围的第一电流采样电路和第二电流采样电路，第一电流采样电路和第二电流采样电路分别连接处理器。
本实用新型中，当输入电流处于较小测量范围时，处理器选择具有较小测量范围的电流采样电路的电流模数转换器输出的数字电流信号进行电能量计算，当输入电流超出较小测量范围时，处理器选择具有较大测量范围的电流采样电路的电流模数转换器输出的数字电流信号进行电能量计算。
进一步，所述第一电流采样电路由电流传感器和第一电流模数转换器组成，第二电流采样电路由电流传感器和第二电流模数转换器组成，第一电流模数转换器和第二电流模数转换器的输入端分别连接电流传感器的输出端，第一电流模数转换器和第二电流模数转换器的输出端分别连接处理器；所述第一电流模数转换器和第二电流模数转换器具有不同测量范围，当输入电流处于较小测量范围时，处理器选择具有较小测量范围的电流模数转换器输出的数字电流信号进行电能量计算，当输入电流超出较小测量范围时，处理器选择具有较大测量范围的电流模数转换器输出的数字电流信号进行电能量计算。
再进一步，所述的信号采集电路包括A相信号采集电路和C相信号采集电路，A相信号采集电路和C相信号采集电路分别连接处理器。
再进一步，所述的信号采集电路还包括B相信号采集电路，B相信号采集电路连接处理器。
进一步，所述第一电流采样电路由第一电流传感器和第一电流模数转换器组成，第二电流采样电路由第二电流传感器和第二电流模数转换器组成，第一电流传感器的输出端连接第一电流模数转换器的输入端，第二电流传感器的输出端连接第二电流模数转换器的输入端，第一电流模数转换器和第二电流模数转换器的输出端分别连接处理器；所述第一电流传感器和第二电流传感器具有不同测量范围，当输入电流处于较小测量范围时，处理器选择与具有较小测量范围的电流传感器连接的电流模数转换器输出的数字电流信号进行电能量计算，当输入电流超出较小测量范围时，处理器选择与具有较大测量范围的电流传感器连接的电流模数转换器输出的数字电流信号进行电能量计算。
再进一步，所述的信号采集电路包括A相信号采集电路和C相信号采集电路，A相信号采集电路和C相信号采集电路分别连接处理器。
再进一步，所述的信号采集电路还包括B相信号采集电路，B相信号采集电路连接处理器。
进一步，所述第一电流采样电路由电流传感器和第一电流模数转换器组成，第一电流模数转换器的输入端连接电流传感器的输出端，第二电流采样电路包括电流传感器和第二电流模数转换器，电流传感器的输出端与第二电流模数转换器的输入端之间设有用于对模拟电流信号进行衰减或放大的信号调理器，第一电流模数转换器和第二电流模数转换器的输出端分别连接处理器；处理器根据输入电流的大小，选择第一电流模数转换器或第二电流模数转换器输出的数字电流信号进行电能量计算。
再进一步，所述的信号采集电路包括A相信号采集电路和C相信号采集电路，A相信号采集电路和C相信号采集电路分别连接处理器。
再进一步，所述的信号采集电路还包括B相信号采集电路，B相信号采集电路连接处理器。
本实用新型的电压传感器、电压模数转换器、电流传感器(第一电流传感器、第二电流传感器)、信号调理器、电流模数转换器(第一电流模数转换器、第二电流模数转换器)、处理器应理解为具有特定功能的功能模块。按本专利的理论指引，本领域技术人员可以在此基础上自由地将二种或二种以上功能模块进行物理集成为一个或一个以上新功能模块以实现本实用新型的发明目的，这同样将被视为本实用新型的保护范围。
本实用新型所提供的宽量限电能计量装置既可以在一路电流采样电路的基础上增加一路电流模数转换器，或增加一路信号调理器和电流模数转换器以构成另一路电流采样电路以实现对电流进行分段测量；也可以直接另外增加一路由电流传感器和电流模数转换器组成的电流采样电路以实现对电流进行分段测量；本实用新型可以在保证测量精度不变的条件下，扩大负载电流的测量范围，实现宽量限计量。
(四)附图说明
图1是现有技术中电能计量装置的原理方框图；
图2是本实用新型实施例1的原理方框图；
图3是本实用新型实施例2的原理方框图；
图4是本实用新型实施例3的原理方框图；
图5是本实用新型实施例4的原理方框图；
图6是本实用新型实施例5的原理方框图；
图7是本实用新型实施例6的原理方框图；
图8是本实用新型实施例7的原理方框图；
图9是本实用新型实施例8的原理方框图；
图10是本实用新型实施例9的原理方框图。
(五)具体实施方式
下面结合实施例对本实用新型作进一步说明，但本实用新型的保护范围并不限于此。
实施例1
参照图2，一种宽量限电能计量装置，包括信号采样电路和处理器5，所述信号采样电路包括电压采样电路和电流采样电路，
所述的电压采样电路包括：电压传感器1，用于接收输入电压并转换为模拟电压信号；电压模数转换器3，用于将模拟电压信号转换为数字电压信号；所述的电流采样电路包括：电流传感器2，用于接收输入电流并转换为模拟电流信号；电流模数转换器，用于将模拟电流信号转换为数字电流信号；所述处理器5用于接受上述数字电压信号和数字电流信号并计算出电压有效值、电流有效值和电能量；
所述的电流采样电路包括具有不同测量范围的第一电流采样电路和第二电流采样电路，第一电流采样电路和第二电流采样电路分别连接处理器5。
所述第一电流采样电路由电流传感器2和第一电流模数转换器6组成，第二电流采样电路由电流传感器2和第二电流模数转换器7组成，第一电流模数转换器6和第二电流模数转换器7的输入端分别连接电流传感器2的输出端，第一电流模数转换器6和第二电流模数转换器7的输出端分别连接处理器5；所述第一电流模数转换器6和第二电流模数转换器7具有不同测量范围，当输入电流处于较小测量范围时，处理器选择具有较小测量范围的电流模数转换器输出的数字电流信号进行电能量计算，当输入电流超出较小测量范围时，处理器选择具有较大测量范围的电流模数转换器输出的数字电流信号进行电能量计算。
比如当第一电流模数转换器6较第二电流模数转换器7具有较大测量范围时，若输入电流处于较小测量范围时，处理器会选择电流模数转换器7输出的数字电流信号进行电能量计算；若输入电流超出较小测量范围时，处理器会选择电流模数转换器6输出的数字电流信号进行电能量计算。反之亦然。
本实施例可在保证测量精度不变的条件下，扩大负载电流的测量范围，实现宽量限计量。
实施例2
参照图3，本实施例的信号采集电路包括A相信号采集电路和C相信号采集电路，A相信号采集电路和C相信号采集电路分别连接处理器。A相信号采集电路和C相信号采集电路的电路原理与实施例1的信号采集电路相同。
本实施例可在保证测量精度不变的条件下，扩大负载电流的测量范围，实现宽量限计量。
实施例3
参照图4，本实施例的信号采集电路包括A相信号采集电路、B相信号采集电路和C相信号采集电路，A相信号采集电路、B相信号采集电路和C相信号采集电路分别连接处理器。
A相信号采集电路、B相信号采集电路和C相信号采集电路的电路原理与实施例1的信号采集电路相同。
本实施例可在保证测量精度不变的条件下，扩大负载电流的测量范围，实现宽量限计量。
实施例4
参照图5，与实施例1不同的是，本实施例的第一电流采样电路由第一电流传感器8和第一电流模数转换器6组成，第二电流采样电路由第二电流传感器9和第二电流模数转换器7组成，第一电流传感器8的输出端连接第一电流模数转换器6的输入端，第二电流传感器9的输出端连接第二电流模数转换器7的输入端，第一电流模数转换器6和第二电流模数转换器7的输出端分别连接处理器5；所述第一电流传感器8和第二电流传感器9具有不同测量范围，当输入电流处于较小测量范围时，处理器5选择与具有较小测量范围的电流传感器连接的电流模数转换器输出的数字电流信号进行电能量计算，当输入电流超出较小测量范围时，处理器5选择与具有较大测量范围的电流传感器连接的电流模数转换器输出的数字电流信号进行电能量计算。其它与实施例1相同。
比如当第一电流传感器8较第二电流传感器9具有较大测量范围时，若输入电流处于较小测量范围时，处理器5会选择与第二电流传感器9连接的第二电流模数转换器7输出的数字电流信号进行电能量计算；若输入电流超出较小测量范围时，处理器5会选择与第一电流传感器8连接的第一电流模数转换器6输出的数字电流信号进行电能量计算。反之亦然。
本实施例可在保证测量精度不变的条件下，扩大负载电流的测量范围，实现宽量限计量。
实施例5
参照图6，本实施例的信号采集电路包括A相信号采集电路和C相信号采集电路，A相信号采集电路和C相信号采集电路分别连接处理器。A相信号采集电路和C相信号采集电路的电路原理与实施例4的信号采集电路相同。
本实施例可在保证测量精度不变的条件下，扩大负载电流的测量范围，实现宽量限计量。
实施例6
参照图7，本实施例的信号采集电路包括A相信号采集电路、B相信号采集电路和C相信号采集电路，A相信号采集电路、B相信号采集电路和C相信号采集电路分别连接处理器。
A相信号采集电路、B相信号采集电路和C相信号采集电路的电路原理与实施例4的信号采集电路相同。
本实施例可在保证测量精度不变的条件下，扩大负载电流的测量范围，实现宽量限计量。
实施例7
参照图8，与实施例1不同的是，本实施例的第二电流采样电路包括电流传感器2和第二电流模数转换器7，电流传感器2的输出端与第二电流模数转换器7的输入端之间设有用于对模拟电流信号进行衰减或放大的信号调理器10，第二电流模数转换器7的输出端连接处理器5；处理器5根据输入电流的大小，选择第一电流模数转换器6或第二电流模数转换器7输出的数字电流信号进行电能量计算。其它与实施例1相同。
比如当信号调理器10对模拟电流信号进行放大10倍，第一电流模数转换器6和第二电流模数转换器7具有相同测量范围时，则由电流传感器2、信号调理器10、第二电流模数转换器7所组成的电流采样电路测量范围是由电流传感器2和第一电流模数转换器6所组成的电流采样电路测量范围的十分之一。当输入电流小于测量范围的十分之一时，处理器5选择第二电流模数转换器7输出的数字电流信号进行电能量计算；当输入电流大于或等于测量范围的十分之一时，处理器5选择第一电流模数转换器6输出的数字电流信号进行电能量计算。
本实施例可在保证测量精度不变的条件下，扩大负载电流的测量范围，实现宽量限计量。
实施例8
参照图9，本实施例的信号采集电路包括A相信号采集电路和C相信号采集电路，A相信号采集电路和C相信号采集电路分别连接处理器。A相信号采集电路和C相信号采集电路的电路原理与实施例7的信号采集电路相同。
本实施例可在保证测量精度不变的条件下，扩大负载电流的测量范围，实现宽量限计量。
实施例9
参照图10，本实施例的信号采集电路包括A相信号采集电路、B相信号采集电路和C相信号采集电路，A相信号采集电路、B相信号采集电路和C相信号采集电路分别连接处理器。
A相信号采集电路、B相信号采集电路和C相信号采集电路的电路原理与实施例7的信号采集电路相同。
本实施例可在保证测量精度不变的条件下，扩大负载电流的测量范围，实现宽量限计量。
应该明白，虽然本实用新型通过多种实施方案和可选特征进行了披露，本领域技术人员可在本专利披露的构思下进行改进或变化，该些改进和变化被认为处于本专利权利要求所定义的保护范围内。
Claims (10)
1、一种宽量限电能计量装置，包括信号采样电路和处理器，所述信号采样电路包括电压采样电路和电流采样电路，
所述的电压采样电路包括：电压传感器，用于接收输入电压并转换为模拟电压信号；电压模数转换器，用于将模拟电压信号转换为数字电压信号；所述的电流采样电路包括：电流传感器，用于接收输入电流并转换为模拟电流信号；电流模数转换器，用于将模拟电流信号转换为数字电流信号；所述处理器用于接受上述数字电压信号和数字电流信号并计算出电压有效值、电流有效值和电能量；
其特征在于：所述的电流采样电路包括具有不同测量范围的第一电流采样电路和第二电流采样电路，第一电流采样电路和第二电流采样电路分别连接处理器。
2、根据权利要求1的宽量限电能计量装置，其特征在于：所述第一电流采样电路由电流传感器和第一电流模数转换器组成，第二电流采样电路由电流传感器和第二电流模数转换器组成，第一电流模数转换器和第二电流模数转换器的输入端分别连接电流传感器的输出端，第一电流模数转换器和第二电流模数转换器的输出端分别连接处理器；所述第一电流模数转换器和第二电流模数转换器具有不同测量范围，当输入电流处于较小测量范围时，处理器选择具有较小测量范围的电流模数转换器输出的数字电流信号进行电能量计算，当输入电流超出较小测量范围时，处理器选择具有较大测量范围的电流模数转换器输出的数字电流信号进行电能量计算。
3、根据权利要求2的宽量限电能计量装置，其特征在于：所述的信号采样电路包括A相信号采样电路和C相信号采样电路，A相信号采样电路和C相信号采样电路分别连接处理器。
4、根据权利要求3的宽量限电能计量装置，其特征在于：所述的信号采样电路还包括B相信号采样电路，B相信号采样电路连接处理器。
5、根据权利要求1的宽量限电能计量装置，其特征在于：所述第一电流采样电路由第一电流传感器和第一电流模数转换器组成，第二电流采样电路由第二电流传感器和第二电流模数转换器组成，第一电流传感器的输出端连接第一电流模数转换器的输入端，第二电流传感器的输出端连接第二电流模数转换器的输入端，第一电流模数转换器和第二电流模数转换器的输出端分别连接处理器；所述第一电流传感器和第二电流传感器具有不同测量范围，当输入电流处于较小测量范围时，处理器选择与具有较小测量范围的电流传感器连接的电流模数转换器输出的数字电流信号进行电能量计算，当输入电流超出较小测量范围时，处理器选择与具有较大测量范围的电流传感器连接的电流模数转换器输出的数字电流信号进行电能量计算。
6、根据权利要求5的宽量限电能计量装置，其特征在于：所述的信号采样电路包括A相信号采样电路和C相信号采样电路，A相信号采样电路和C相信号采样电路分别连接处理器。
7、根据权利要求6的宽量限电能计量装置，其特征在于：所述的信号采样电路还包括B相信号采样电路，B相信号采样电路连接处理器。
8、根据权利要求1的宽量限电能计量装置，其特征在于：所述第一电流采样电路由电流传感器和第一电流模数转换器组成，第一电流模数转换器的输入端连接电流传感器的输出端，第二电流采样电路包括电流传感器和第二电流模数转换器，电流传感器的输出端与第二电流模数转换器的输入端之间设有用于对模拟电流信号进行衰减或放大的信号调理器，第一电流模数转换器和第二电流模数转换器的输出端分别连接处理器；处理器根据输入电流的大小，选择第一电流模数转换器或第二电流模数转换器输出的数字电流信号进行电能量计算。
9、根据权利要求8的宽量限电能计量装置，其特征在于：所述的信号采样电路包括A相信号采样电路和C相信号采样电路，A相信号采样电路和C相信号采样电路分别连接处理器。
10、根据权利要求9的宽量限电能计量装置，其特征在于：所述的信号采样电路还包括B相信号采样电路，B相信号采样电路连接处理器。
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20090812 Termination date: 20120918 |