CN201773151U - 三相高精度宽量程电能表 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及三相电子式电能表，尤其是三相高精度宽量程电能表，包括微控制器，其特点是，所述微控制器与一宽量程计量芯片连接。本实用新型的电能表与现有技术相比，一是具有更高的准确度等级，能够实现高于0.2S级的电能计量，二是具有较宽的电流测量范围：0.01A～200A，能够满足不同时期，不同用户的需求；三是为电网的智能化管理带来极大的方便；四是能够最大化的节省人力和物力，不会因频繁的更换电能表而带来的人力和物力的浪费。

Description

三相高精度宽量程电能表

技术领域

本实用新型涉及三相电子式电能表，尤其是三相高精度宽量程电能表。

背景技术

目前对于三相电能的计量可以分为三种方式：一是采用单个或者三个通用计量芯片加MCU的方式，如ADI、Cirrus等公司的计量器件；二是采用4/6路同步采样12位或16位ADC与RISC技术的MCU或DSP配套的软件实时处理计量技术。如采用AD73360AR等模数转换器件与PIC17/18或AVR系列RISC指令单片机等组成的测量系统，这在多功能表部分的应用比较普及，而更复杂的基于DSP数字信号处理器(如TI的TMS320系列与ADI的ADSP219x等)的电能表主要应用于高精度关口计量；三是采用电能表生产商独立开发的ASIC专用计量芯片。

采用通用计量芯片的三相电能表由于对于电能计量方面技术成熟，运行稳定，二次开发容易等特点而得到了广泛的应用，但是这些通用的计量器件的量程一般为4～8倍的过载，属于专用计量的范畴。随着人们生活水平的不断提高，用电量不断增加，需要根据用户的需求更换电能表，给电网的智能化管理和维护带来很大的麻烦，同时易造成人力和物力的浪费。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种具有更高准确度等级和较宽电流测量范围的三相高精度宽量程电能表。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种三相高精度宽量程电能表，包括微控制器，其特别之处在于，所述微控制器与一宽量程计量芯片连接。

其中宽量程计量芯片为采用具有霍尔效应电能计量方法的集成电路。

其中宽量程计量芯片为瑞士兰吉尔公司的计量芯片LGG-MESA。

其中还包括LCD显示器模块，该LCD显示器模块由LCD显示屏与LCD控制器组成，该LCD控制器通过接口电路与微控制器电连接。

其中微控制器为16位或32位微控制器。

本实用新型的电能表与现有技术相比，一是具有更高的准确度等级，能够实现高于0.2S级的电能计量，二是具有较宽的电流测量范围：0.01A～200A，能够满足不同时期，不同用户的需求；三是为电网的智能化管理带来极大的方便；四是能够最大化的节省人力和物力，不会因频繁的更换电能表而带来的人力和物力的浪费。

附图说明

附图1为本实用新型中宽量程计量芯片的霍尔效应原理图；

附图2为本实用新型电能表的逻辑原理框图。

具体实施方式

下面结合附图来对本实用新型作进一步详细的说明：

本实用新型公开了一种全密封式设计的电子式三相高精度宽量程电能表，如图2所示，该电能表主要包括基于霍尔效应的高精度宽量程电能计量芯片、16位微控制器、系统时钟、电源管理、红外通信接口、RS485通信接口、LCD显示器、FLASH大容量存储器、继电器等几部分电路。在实现宽量程电能计量部分的测量前端采用紫铜直通端子，实现宽量程电能的计量。宽量程计量芯片为瑞士兰吉尔(Landis+Gyr)公司的计量芯片LGG-MESA，还包括LCD显示器模块，该LCD显示器模块由LCD显示屏与LCD控制器组成，该LCD控制器通过接口电路与微控制器电连接，微控制器为16位或32位微控制器。

本实用新型的工作原理如下：

一是宽量程电能的计量采用霍尔效应原理，如图1所示，霍尔电势差的大小和电流I及磁感强度B成正比，而与板的厚度d成反比。霍尔电势差可U_H定量地表示为：

U_H＝R_H IB/d

式中：R_H称为材料性质有关的霍尔系数，其值为。这里n、q分别为载流子数密度和载流子的电荷量。

根据霍尔效应原理，让恒流源I通过均匀厚度的半导体PN结，将待测量的电信号i(如相电流信号Ia、Ib、/Ic)转化为磁场强度信号B，通过测量U_H的电位值，可以建立起下列线性关系：

U_H＝k_H·i

其中：k_H为材料性质有关的系数，i为被测量的电参数信号(如相电流信号Ia、Ib、Ic)。与采用电流互感器(CT)的常规测量相比，霍尔效应电流传感器具有：测量电流范围大，动态范围宽，且大电流不会使传感器饱和；输出线性度高，精度高，带宽高(DC～5MHz)，可測直流分量；高测量增益，使器件误差对产品性能影响很小；输入阻抗大，电流回路损耗低；输入输出信号之间的角差小等特点。

二是采用具有霍尔效应原理的三相宽量程高精度计量芯片，该芯片内部集成了霍尔传感器、信号调理器、∑-Δ原理的16位ADC、三阶SINC滤波器、偏置补偿电路、基准电压源、可编程电流/电压延迟电路、直流分流消除电路等功能，能够实现高精度电能的计量。

三是在三相宽量程测量前端对要测量的三相电流通过专用宽量程信号采集端子，端子部分特别设计了一个磁性扣件与宽量程计量芯片的霍尔传感器形成磁接触。电压信号以分压方式将信号变换到宽量程计量芯片需要的范围，从而实现了宽量程电能的计量。

四是宽量程计量芯片采集电网实时数据，微控制器通过SPI接口将将计量芯片采集的数据进行分析、运算处理，并将分析处理后的数据保存在RAM区域，存储器和大容量FLASH内。

五是微控制器把相应的数据通过LCD显示，红外，RS485通信等方式传输给管理端，此部分的数据传输满足相应的行业技术协议。

本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (5)

1.一种三相高精度宽量程电能表，包括微控制器，其特征在于：所述微控制器与一宽量程计量芯片连接。

2.如权利要求1所述的三相高精度宽量程电能表，其特征在于：其中宽量程计量芯片为采用具有霍尔效应电能计量方法的集成电路。

3.如权利要求1或2所述的三相高精度宽量程电能表，其特征在于：其中宽量程计量芯片为瑞士兰吉尔公司的计量芯片LGG-MESA。

4.如权利要求1或2所述的三相高精度宽量程电能表，其特征在于：其中还包括LCD显示器模块，该LCD显示器模块由LCD显示屏与LCD控制器组成，该LCD控制器通过接口电路与微控制器电连接。

5.如权利要求1或2所述的三相高精度宽量程电能表，其特征在于：其中微控制器为16位或32位微控制器。

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