CN201359615Y

CN201359615Y - 隔离型整点冻结单相载波电能表

Info

Publication number: CN201359615Y
Application number: CNU2008202289800U
Authority: CN
Inventors: 张龙
Original assignee: KUNMING DRAGONS LATITUDE OF ELECTRONIC SCIENCE AND TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: KUNMING DRAGONS LATITUDE OF ELECTRONIC SCIENCE AND TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2008-12-30
Filing date: 2008-12-30
Publication date: 2009-12-09
Anticipated expiration: 2018-12-30

Abstract

本实用新型是一种隔离型整点冻结单相载波电能表，其组成包括表壳、连接外电路的端子，安装在所述表壳中的电源电路模块，所述的电源电路模块与继电器、电能计量处理单元、电力线载波通信单元相连接，电能表使用直接连接的锰铜分流器进行分流检测电流，使用电压互感器进行隔离的电压检测，使用变压器进行电源的隔离，电能计量和载波通信单元使用专用的SOC芯片PL3201，整点小时数据保存使用的是美国的铁电存储器FM24C64。本实用新型解决了电能表使用锰铜合金电流分流片作为电流测量时电压和电流不能理想分离的问题，使电能表具有整点电能数据冻结存储功能、7级的载波中继通信能力、有功和无功能电能计量和电压电流等的检测能力。

Description

隔离型整点冻结单相载波电能表

技术领域

本实用新型是一种隔离型整点冻结单相载波电能表。

背景技术

电子式电能表应用已很普及，其结构几乎都使用锰铜合金电流分流片作为电流测量传感器，电阻分压作为电压测量信号；但这种结构的电能表接入互感器使用时电流电压不能分开，接线不方便也不安全。

为实现电流电压隔离的目的，传统的做法是使用电流互感器进行隔离。然而电流互感器有两个缺点：小信号时激励不足出现失真，大信号时出现铁心饱和而失真，作为电能测量，要求电流的变化范围达2000倍，如1.5A量程的电能表，要求3mA-6000mA的范围内保持足够的精度，这对电流互感器提出苛刻的要求，铁心要用超导磁材料，穿芯绕线高达上千匝，往往造成成本高居不下，性能还不能保证。

申请号为CN200720115687.9的实用新型专利公开了一种电脑控制抄表断送电的电能表，但该专利存在以下不足：

电能计量芯片使用ADE7755，该芯片只能计量有功电能，不能计量无功电量，对于电压、电流、功率等参数的测量更是无能为力；

载波处理电路复杂，成本高，不利于规模生产；

没有实时日历时钟，不能保存正点电能量数据，无法提供同一时间点的电能数据，因而无法实现小时电量的分析功能；

电压电流回路不能分开，对于使用互感器的大负荷用电户接线不方便。

发明内容

本实用新型的目的就是要提出一种具有整点小时数据保存功能、载波通信功能、远程送电远程断电功能和电压电流回路相互隔离的单相电能表，即隔离型整点冻结单相载波电能表，以克服现有技术的不足。

本实用新型提出的这种隔离型整点冻结单相载波电能表，其组成包括表壳、连接外电路的端子，安装在所述表壳中的电源电路模块，其特征是：所述的电源电路模块与继电器、电能计量处理单元和电力线载波通信单元相连接。

电能表使用直接连接的锰铜分流器进行分流检测电流，使用电压互感器进行隔离的电压检测，使用变压器进行电源的隔离。

所述的电能计量和载波通信单元使用专用的SOC芯片PL3201。

所述整点小时数据保存使用的是美国的铁电存储器FM24C64。

整点电能数据冻结存储功能，具有创新的电压电流隔离技术，具有多达7级的载波中继通信能力，具有有功电能、无功能电能计量和电压电流等多项参数的检测能力。

本实用新型很好的解决了电能表使用锰铜合金电流分流片作为电流测量时，电压和电流不能理想地分离的问题，同时使电能表具有整点电能数据冻结存储功能，具有多达7级的载波中继通信能力，具有有功电能、无功能电能计量和电压电流等多项参数的检测能力。

附图说明

图1是载波表电原理图。

图2是电能表原理简图。

图3是电能计量SOC芯片电路图。

图4是电源电路及掉电监测电路图。

图5是载波收发及耦合电路图。

图6是有线通信隔离接口电路图。

图7是多功能液晶显示屏电路图。

图8是串行铁电存储器电路图。

图9是液晶屏显示内容。

图10是载波表外形尺寸图。

图11是载波表安装尺寸图。

图12是电能表端子定义图。

图13是标准接线图。配电源互感器。

图14是直接接入应用图。

图15是与本地抄表装置连接应用图。

图16是与远方抄表装置连接组网通信示意图。

具体实施方式

如图1所示，电能计量、实时时钟、LCD驱动、载波通信、有线通信等功能都由SOC芯片PL3201完成，芯片内含有8052微处理器内核，通过下载自有产权的控制软件，完成数据的处理、保存和通信功能。

如图2所示，电流测量通过端子A1、A2输入，MT350为350微欧的锰铜电流片，产生1-3150微伏的信号供SOC芯片U1放大检测。电压测量通过A3、A4输入，经过电压互感器PT转换成2伏的信号供SOC芯片U1的电压检测端UN，UP。载波信号通过高压电容器C24和高频变压器T2耦合到220V电源端A3、A4。载波功放和接收滤波电路为SOC芯片，其与载波耦合电路的关联部分已在图中注明。

如图4所示，双绕组电源变压器T1，提供17V交流经DB整流后形成+24V直流电源供载波放大器，经U10稳压后形成5V电源VCC，提供所述SOC芯片U1及外围电路工作电源；9V交流经DS整流后形成14V直流电源，经US1稳压后形成+5V辅助电源为数据接口提供隔离的电源。交流电源经D10整流后经小电容E1平滑滤波后再经R1、R2分压形成PWD信号，该信号能快速跟随交流电源变化，以便为所述SOC芯片提供电源掉电信号，在主电源消失之前保存重要数据。

如图7所示，通过所述SOC芯片内装载的程序，可以驱动LCD液晶显示屏进行电能量等相关数据的显示。LCD驱动电路包含在SOC芯片内，简化电路结构并有效降低成本。所能显示的信息如图9。

通过光电隔离器输出秒校准、有功校准、无功校准3路校准脉冲，用于对电能表进行校准。

如图8所示，所述存储器U2用于保存电能表的出厂序列号、通信地址等永久性参数以及测量到的电参数、电能数据和最近256组冻结电能数据，即十天多的整点电能数据，在通信不好时数据不致缺损。

如图6所示，所属有线接口电路由US2为接口芯片，通过JK7A、JK8B与外电路连接，所述光电隔离电路由U4、U5和U6构成，用于隔离收发转换、数据接收和数据发送。

所述SOC芯片内含实时时钟，须有电池维持，配置的电池可以保证时钟运行2年，所述载波电能表在运行时，电池将得到充电。

如图3所示，所述SOC芯片支持在板编程，有利于硬件生产装配后再下载程序或以后需要时程序的升级。

如图5所示，所述载波信号使用高压电容C24和高频变压器T2实现偶合和高压隔离，后级信号接收使用两级LC谐振回路C23、L1和C21、L2，起到很好的选频特性，同时使用二极管D5、D6双向限幅，限制强信号进入系统，N5、C19、C20、R16、R17和R18组成的宽频带限幅放大器，提高装置接收载波信号的性能。

所述载波电能表有三个安装孔，底部两个5×8mm的腰子孔，上部有一个7mm+12mm的孔，可以挂装。如图10和图11。

如图12所示，所述载波电能表有4个电源端子和8个辅助端子，11、12为秒校准接线端子；13、14为有功电能校准端子；15、16为功电能校准端子；17、18为RS485通信端子；

1、2为电流端子，1端输入，2端输出；3、4为电压端子；3端接相线，4端接零线。

如图13所示，所述载波电能表的结构为电压电流分离设计，特别适合与互感器配合应用。

如图14所示。按普通表使用时，接线稍有不同。直接接入应用时1、3端子应相连接作为电表电源接入端，2端接负载，4端公共端。

本地抄表装置连接如图15。

所述电能表除了通过载波通信进行远方抄表的功能外，还可以在本地进行有线连接抄表。

远方抄表装置与电能表的通信示意图16。

所述电能表与远方抄表装置的通信不需要额外布置通信线路，其优点在于通信线路与供电电源线复用，节省架设通信线路的费用、免除对通信线路的后期维护成本。

Claims

1、一种隔离型整点冻结单相载波电能表，其组成包括表壳、连接外电路的端子，安装在所述表壳中的电源电路模块，其特征是：所述的电源电路模块与继电器、电能计量处理单元和电力线载波通信单元相连接。

2、根据权利要求1所述隔离型整点冻结单相载波电能表，其特征在于电能表使用直接连接的锰铜分流器进行分流检测电流，使用电压互感器进行隔离的电压检测，使用变压器进行电源的隔离。

3、根据权利要求1所述的隔离型整点冻结单相载波电能表，其特征在于所述的电能计量和载波通信单元使用专用的SOC芯片PL3201。

4、根据权利要求1所述的隔离型整点冻结单相载波电能表，其特征在于所述整点小时数据保存使用的是美国的铁电存储器特点FM24C64。

5、根据权利要求1-4之一所述的隔离型整点冻结单相载波电能表，其特征在于其中继通信级数为1-7级。