CN201804376U - 带恶性负载识别的单相预付费电能表 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电能计量领域，特别涉及一种带恶性负载识别的单相预付费电能表，一种带恶性负载识别的单相预付费电能表，含有MCU微控制器(PIC16F723)、继电器控制电路、LED显示模块、读卡电路、电能计量模块(AD7755)、存储模块(2401)、恶性负载识别模块以及给整个内部功能电路供电的电源模块。用户持IC卡去管理部门交费购电，用户在用电过程中，微控制器采集计量模块的电能脉冲并根据单价核减金额，并将卡号、本次购电量、已用电量、剩余电量、先、限容功率显示出来。当表中电量少于设定值时，显示屏常亮，提醒用户购电。若负载超出电能表计量范围，则微控制器驱动继电器拉闸断电，从而避免了对电能表的损坏。

Description

带恶性负载识别的单相预付费电能表 

(一)、技术领域

本实用新型涉及计量领域，特别涉及一种带恶性负载识别的单相预付费电能表。 

(二)、背景技术

与生产生活密切相关的电能表，由于涉及贸易公平，被政府计量监督的重点计量器具之一，电能表的技术、质量水平主要体现在长寿命、高精度、高稳定性、宽负载、低损耗等方面，是传统产业与现代技术相结合的新兴行业，随着高新技术尤其是电子信息技术的飞速发展，智能电表在一定程度上将会逐步取代机械式电表，所谓智能电表，就是应用计算机、通讯技术，形成以智能芯片(如CPU、ROM)为核心，具有电功率计量、计时、计费、与上位机通讯、负荷控制、用电管理等功能的新一代电表。目前，智能电表在我国各地电力公司都有了初步的推广运用，智能电表的类型也由过去单一的预付费电能表发展到复费率、分时、在线检测、在线管理等多种类型，在全社会走向信息化、网络化，电力工业大步迈进现代化的今天，智能电能表的质量、电磁兼容性将进一步加强，产量将进一步提高，电子式电能表系列产品产品正向多元化方向发展，电力负荷分析管理仪等各种电能计量管理表计，集电量监测、分析、控制、 保护等功能于一体，自带通信接口，并具有常规仪表的电力监控、变送器、测量、RTU、事故记录和报警、谐波分析、故障录波和电能质量标准分析等功能，由于智能电能表具有数字通信接口，促使电能计量及用电管理自动化系统得到大力使用(负荷控制系统、远程抄表系统)，各类抄表系统的可靠性、实用性有了较大提高，近年电力需求紧张，使负荷控制得到一定的发展，即使将来电力充足，从节能环保角度，负荷控制产品仍然具有实际意义。为此，我公司特集中研发力量研发出一种带恶性负载识别的单相预付费电能表满足市场需要。 

(三)、实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有的电能表在计量过程中，负载突然增大或者超出电能表的计量范围而损坏电能表的技术缺陷，提供一种带恶性负载识别的单相预付费电能表。 

本实用新型的技术方案： 

带恶性负载识别的单相预付费电能表，含有MCU微控制器(PIC16F723)、继电器控制电路、LED显示模块、读卡电路、电能计量模块(AD7755)、存储模块(2401)、恶性负载识别模块以及给整个内部功能电路供电的电源模块。 

用户持非接触式IC卡到管理部门交费购电，管理部门将所购金额写入非接触式IC卡中，用户即可使用该卡。带恶性负载识别的单相预付费电能表内部控制部分原理如下： 

系统正常工作时首先外部变压器经过整流桥(DB102S)、稳压芯 片(L7805)整流稳压后，向系统提供5V的稳定工作电压，当有卡操作时(即将卡放在感应区)，由读卡模块读取卡中数据，并送微控制器(PIC16F723)进行数据处理，显示模块显示可用金额，被测单相电压、电流经过互感器和信号调理电路后送入电能计量模块(AD7755)，计量模块经内部功能模块处理互感器传输的电流电压信号并将其转化为脉冲信号，MCU微处理器处理采集计量模块的电能脉冲并将其存储于存储模块(2401)，微控制器根据单价核减用电金额，用户的刷卡记录，包括卡号、本次用电金额、剩余金额存储于存储模块(2401)，由LED显示电路显示用户所用的本次用电金额、本次用电时间、剩余金额，为了检测负载突然增大或超出电能表计量范围而损坏电能表，本实用新型特别增加了恶性负载识别模块，其工作原理如下所述： 

恶性负载识别模块由电压采样电路、电流采样电路、电压电流比较电路组成，首先电流经过电流互感器后经过R76送入U4D的同相输入端，经运算放大器放大后经U4D的14管脚输出，然后经过R74送入反相比较器U4C的反相输入引脚，电压采样通道采集到经过半波整流后的电压脉冲。电压采样通道采集到经过半波整流后的电压脉冲为低电平时(2ms)，三极管(Q1)的基极为低电平，三极管不导通，电流信号经放大后的电压给电容(E5)充电(2ms)；若Q1的基极为高电平，则三极管(Q1)开关导通，电流的电压经三极管将电流释放到地。如此循环，当电容(E5正端电压)即U4C的反相输入引脚的电平大于同相输入端的电平时反相比较器U4C 的8脚输出低电平经D13送入光电耦合器U11中，由于光电耦合器输入的是低电平所以U11经R72输出低电平单片机采集到低电平后判断为过载并驱动继电器拉闸断电，从而避免了因为负载过大而导致损坏电能表。 

本实用新型的有益效果： 

(1)本实用新型所采用的单片机为MICROCHIP公司所生产的PIC单片机，其突出的特点是体积小、功耗低、抗干扰性好等优点，从而降低了整个系统的功耗。 

(2)本实用新型在使用过程中，若出现恶性负载或超出了电能表的计量范围，微控制器会驱动继电器拉闸断电，从而有效的避免了对电能表的损坏。 

(3)本使用新型采用了先付费后用电的模式，有效的避免了用户与供电部门的经济纠纷。 

 （四）附图说明

附图1为本实用新型带恶性负载识别的单相预付费电能表控制部分系统结构框图  

（五）具体实施方式

带恶性负载识别的单相预付费电能表，含有MCU微控制器(PIC16F723)、继电器控制电路、LED显示模块、读卡电路、电能计量模块(AD7755)、存储模块(2401)、恶性负载识别模块以及给整个内部功能电路供电的电源模块。 

带恶性负载识别的单相预付费电能表，其恶性负载识别部分 由一个同相电压比例运算放大器、一个同相电压比较器、两个反相电压比较器构成，系统采集到的瞬时电流信号经R76送入同相比例运算放大器U4D，信号经放大后经R59与电压相位采集电路的Q1相连接并经过R74与反相电压比较器U4C的反相输入端相连接，同时反向电压比较器的反响输入端连接有延时积分电容E5；反相电压比较器U4C的输出信号经8脚通过D13与光电耦合器U11连接并通过光电耦合器的3脚经分压电阻R73分压后向微控制器的端口RC6提供负载情况电平；负载识别电路的电压相位识别电路的具体实施方式是电压信号经R41、R63分压，并把R63的分压信号分别通过R55、R57送入U4B的同相端和U4A反相断；并且U4B的同相端由E7、R69、D9在E7的负极形成了一个负压电平；经过比较后的电平分别经过D11、D10送入Q1的基极，通过Q1的饱和导通时间来控制E5充电时间。 

本实用新型中未作详细描述的内容属于本行业领域专业技术人员公知的现有技术。 

Claims (2)

1.带恶性负载识别的单相预付费电能表，含有MCU微控制器、继电器控制电路、LED显示模块、读卡电路、电能计量模块、存储模块、恶性负载识别模块以及给整个内部功能电路供电的电源模块，其特征是：恶性负载识别模块由电压采样电路、电流采样电路、电压电流比较电路组成，采样电流经过电流互感器后经过R76送入U4D的同相输入端，经运算放大器放大后经U4D的14管脚输出，然后经过R74送入反相比较器U4C的反相输入引脚；电压采样通道采集到经过半波整流后的电压脉冲。

2.根据权利要求1所述的带恶性负载识别的单相预付费电能表，其特征是：恶性负载识别模块的电压相位识别电路的电压信号经R41、R63分压，并把R63的分压信号分别通过R55、R57送入U4B的同相端和U4A反相端；并且U4B的同相端由E7、R69、D9在E7的负极形成了一个负压电平；经过比较后的电平分别经过D11、D10送入Q1的基极，通过Q1的饱和导通时间来控制E5充电时间。 

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