CN202421330U - 单相宽量程费控智能电能表 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种单相宽量程费控智能电能表，包括控制模块（1）、计量模块（2）和用于控制外部负载电源的控制开关（3），所述控制模块（1）分别与计量模块（2）和控制开关（3）电连接，所述计量模块（2）包括计量芯片、用于采样N线电流的电流互感器和用于采样L线电流的锰铜分流器，所述计量芯片包括数字处理模块和可编程增益放大器（PGA）和功率失调补偿电路。本实用新型具有以下技术效果：能满足非线性整流类用电设备车载交流充电机的电量计量要求，在直流和耦次谐波、奇次谐波、次谐波作用下的计量准确度高，在充电开始时大谐波电流冲击和充电后期的小电流浮充的宽范围情况下计量准确度高；对谐波电压、电流的耐受冲击能力强。
Description
技术领域 本实用新型涉及电能计量技术，特别是涉及单相宽量程的智能电能表。
背景技术 电动汽车最好的充电方式是用交流充电桩，通过充电电缆直接与充电桩连接即可实现充电，能为电动汽车随时随地进行电能量补给。同时，以交流电的形式供给电能，对电池没有伤害，提高电池寿命。目前国家电网公司智能电能表技术规范要求的单相智能表标准的参比电流为1.5(6)A、20(80)A、5(60)A等几种规格(见<<Q／GDW 355-2009《单相智能电能表型式规范》>>)。由于交流充电桩对电动汽车电池充电时，电流变化范围大，且车载交流充电机作为非线性整流类用电设备，其在整流过程中由于使用大功率电子开关进行移相触发，使电流波形发生畸变，谐波电流流经电网的网络阻抗形成谐波电压降叠加在电网的基波电压上，使电压发生畸变，对电网电能质量造成较大谐波干扰；同时，交流充电桩为换相整流工作，需吸收大量无功，使充电桩功率因数偏低，功率变化会使充电桩内电压产生波动。因此，按照目前国家电网公司智能电能表技术规范生产的电能表计量交流充电桩无法满足汽车充电桩充电的高精度计量要求。
因此设计一用于交流充电桩的，能够准确计量充电电量的电能表，在电力系统单位和生产厂家中推广应用，对于保证电能交易的公平公正、维护用户与企业双方利益有着极大的意义。
实用新型内容 本实用新型要解决的技术问题在于提供一种能满足高精度计量交流充电桩要求的单相宽量程费控智能电能表。
本实用新型解决所述技术问题可以通过采用以下技术方案来实现：
设计、制作一种单相宽量程费控智能电能表，包括控制模块、计量模块和用于控制外部负载电源的控制开关，所述控制模块分别与计量模块和控制开关电连接，所述计量模块包括计量芯片、用于采样N线电流的电流互感器和用于采样L线电流的锰铜分流器，所述计量芯片包括数字处理模块、可编程增益放大器PGA和功率失调补偿电路。
进一步地，所述单相宽量程费控智能电能表还包括与控制模块电连接的嵌入式安全控制模块（ESAM）。
进一步地，所述控制开关包括磁保持功率继电器。
进一步地，所述控制模块还包括RS485通信接口。
进一步地，所述控制模块还包括红外通信接口。
进一步地，所述单相宽量程费控智能电能表还包括与控制模块电连接的按键输入电路。
进一步地，所述单相宽量程费控智能电能表还包括与控制模块电连接的LED指示灯。
进一步地，所述单相宽量程费控智能电能表还包括与控制模块电连接的LCD显示器。
进一步地，所述单相宽量程费控智能电能表还包括与控制模块电连接的背光显示器。
进一步地，所述单相宽量程费控智能电能表还包括与控制模块电连接的存储器。
与现有技术相比较，本实用新型具有以下技术效果：
能满足非线性整流类用电设备车载交流充电机的电量计量要求，在直流和耦次谐波、奇次谐波、次谐波作用下的计量准确度高，在充电开始时大谐波电流冲击和充电后期的小电流浮充的宽范围情况下计量准确度高；对谐波电压、电流的耐受冲击能力强。
附图说明
图1是本实用新型单相宽量程费控智能电能表的模块方框示意图；
图2是所述单相宽量程费控智能电能表的控制模块电路原理图。
具体实施方式 以下结合附图所示之最佳实施例作进一步详述。
如图1所示，单相宽量程费控智能电能表包括控制模块1、计量模块2和用于控制外部负载电源的控制开关3，所述控制模块1分别与计量模块2和控制开关3电连接。所述计量模块2包括计量芯片，L线电流采样采用锰铜分流器，N线（零线）电流采样采用电流互感器。如图2所示，所述计量芯片包括数字处理模块、可编程增益放大器PGA和功率失调补偿电路（图中未示，该电路包含在数字处理模块中）。如图1所示，所述单相宽量程费控智能电能表还包括与控制模块1电连接的嵌入式安全控制模块ESAM、按键输入电路、LED指示灯、LCD显示器、背光显示器和存储器。所述控制模块1还包括RS485通信接口和红外通信接口。所述控制开关3包括磁保持功率继电器。ESAM （Embedded Secure Access Module）嵌入式安全控制模块在电能表中做为钱包使用，存储充值及消费金额以及其他一些重要的参数，同时具有身份识别功能，与外部卡片进行双向身份认证。还可以实现数据的安全存储、数据的加解密、终端身份的识别与认证等功能。
所述控制模块1的单片机采用上海复旦微的FM3308。计量模块2的计量芯片则采用美国IDT公司研制的90E23新型计量芯片，该芯片具有5000:1的宽动态范围，温度系数优于±150ppm/℃的计量性能，误差小，芯片一致性好。电压采样采用电阻网络分压的方式；L线电流的采样采用锰铜分流器，考虑到大电流时锰铜的自热影响，90E23芯片内部集成了增益倍数可选（最大增益为24）、和具有低噪声特性的可编程增益放大器PGA，以减小选用的锰铜电阻阻值；又由于L线电流采样电路信号较小，为了对外部干扰信号，90E23芯片提供了功率失调的补偿。考虑到隔离，N线电流的采样采用定制的5(60)A的电流互感器。
采样参数的确定下表所列。
| 采样量 | 采样方式与采样参数 | 增益倍数 | A/D动态范围 | 实际A/D输入值 |
| 电压 | 电阻网络分压：1kΩ:840kΩ | 1 | 120μV~600mV | 261.6mV220V |
| L线电流 | 锰铜分流器：150μΩ | 24 | 5μV~25mV | 15mV100A |
| N线电流 | 电流互感器：1000:1 5Ω | 1 | 120μV~600mV | 500mV100A |
控制开关3中继电器采用HFE20-3（厦门宏发电力电器有限公司生产）小型磁保持功率继电器，HFE20-3具有16A触点切换能力，最大切换电压250VAC。本实施例电能表采用外置负荷开关，开关节点容量为交流250V、10A，为增加强弱电间隔距离，跳闸端子与脉冲端子间的辅助端子内不安装金属端子及相应螺丝；电能表正常工作时，跳闸信号输出交流220V电压至外置负荷开关,允许用户用电；当满足控制条件时，跳闸信号应在0.5s内输出0V，控制外置负荷开关动作，中断用电；电能表上电时，电能表跳闸信号在0.5s内输出220V，确保外置负荷开关不动作。
本实施例电能表可计量有功，并具有电压、电流、功率、功率因数、相角、频率的测量功能，LCD显示模块8可显示上述参数，也可通过红外通信接口和RS485通信接口读取上述参数。RS485通信接口采用光藕隔离。电能表同时具有L线和N线电流采样，亦可应用于防窃电场合。本实施例电能表的基本参数为：
A 参比电压：AC 220V
B. 电流规格：1(50) A
C. 参比频率：50Hz
D 仪表常数：3200imp/kWh,
E 准确度等级：有功2级
F. 起动电流：0.4%Ib (4mA)
G. 潜动电流：0mA
[0024] 单相宽量程费控智能电能表，采用IDT90E23动态范围为5000:1电能表专用集成电路、8bit增强型微处理器、60k永久保存信息的不挥发性存贮器、宽温液晶显示等技术和SMT工艺设计、制造。宽电流范围的计量完全可以替代过去小量程电表的频繁更换，实现了正、反向有功电能计量以及远传实时电压、电流、零线电流、功率、功率因数的智能化，并可通过远程售电系统实现用户“先买后用”的预付费功能；又可灵活预置冻结电量、故障报警、自动断电、开盖记录和自动抄表等多种功能。以PC机和掌上电脑为媒介实现用户与供电部门计算机的信息传输。本表还具有红外和RS485接口，方便电力部门实现计算机网络管理。并采用多种软件、硬件抗干扰措施，保证电表可靠运行，从而适应了电力部门对用户有效及时地现代化科学管理需求。
Claims (10)
1.一种单相宽量程费控智能电能表，包括控制模块（1）、计量模块（2）和用于控制外部负载电源的控制开关（3），所述控制模块（1）分别与计量模块（2）和控制开关（3）电连接，其特征在于：所述计量模块（2）包括计量芯片、用于采样N线电流的电流互感器和用于采样L线电流的锰铜分流器，所述计量芯片包括数字处理模块和可编程增益放大器（PGA）和功率失调补偿电路。
2.如权利要求1所述的单相宽量程费控智能电能表，其特征在于：还包括与控制模块（1）电连接的嵌入式安全控制模块（ESAM）。
3.如权利要求1所述的单相宽量程费控智能电能表，其特征在于：所述控制开关（3）包括磁保持功率继电器。
4.如权利要求1所述的单相宽量程费控智能电能表，其特征在于：所述控制模块（1）还包括RS485通信接口。
5.如权利要求1所述的单相宽量程费控智能电能表，其特征在于：所述控制模块（1）还包括红外通信接口。
6.如权利要求1所述的单相宽量程费控智能电能表，其特征在于：还包括与控制模块（1）电连接的按键输入电路。
7.如权利要求1所述的单相宽量程费控智能电能表，其特征在于：还包括与控制模块（1）电连接的LED指示灯。
8.如权利要求1所述的单相宽量程费控智能电能表，其特征在于：还包括与控制模块（1）电连接的LCD显示器。
9.如权利要求1所述的单相宽量程费控智能电能表，其特征在于：还包括与控制模块（1）电连接的背光显示器。
10.如权利要求1所述的单相宽量程费控智能电能表，其特征在于：还包括与控制模块（1）电连接的存储器。
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| CN107425723A (zh) * | 2017-06-23 | 2017-12-01 | 华中科技大学 | 一种基于微控制器的宽范围连续可调的高压直流电源 |
| CN107589323A (zh) * | 2017-08-30 | 2018-01-16 | 安徽千里眼信息科技有限公司 | 一种充电桩电能质量监测及充电管控系统 |
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