CN202494721U - 远程多相费控电能表 - Google Patents

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姚徐旭
张荣升
肖伍生
顾晓峰
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Chongqing Huahong Instrument Co., Ltd.
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Holley Technology Co Ltd
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Abstract

本实用新型公开了一种远程多相费控电能表,包括电源配置和电能表功能单元,其特征在于:所述电能表功能单元包括处理器、RTC芯片和ESAM,电源配置连接至处理器和ESAM并为之提供工作电源,RTC芯片和ESAM分别通信连接至处理器。本实用新型具有低功耗、高速度、可靠性高,生产方便等特点。

Description

远程多相费控电能表
技术领域
本实用新型涉及电能计量仪表仪器领域,更特定言之,本实用新型涉及一种对电网用户用电量进行精确计量的远程费控多相智能电能表及其新颖低耗电源配置。 
背景技术
符合以下技术要求: 
GB/T17215.301-2007多功能电能表 特殊要求 
GB/T17215.211-2006交流电测量设备通用要求 试验和试验条件——第11部分:测量设备 
当前,智能电能表越来越广泛地应用于工业和生活用电现场计量。但是针对用电类型日益复杂的情况,目前使用的费控电能表多数功能简单,而增加功能和稳定性则势必造成电能表成本增加,对产品使用造成一定限制。另外,在用电计量、通讯传输和数据处理方面,仍没有一种低成本、高效率的费控智能电能表能够得以推广。 
实用新型内容
本实用新型旨在解决现有技术中存在的缺陷,提出一种远程多相费控电能表,具有低功耗、高速度、可靠性高,生产方便等特点。 
为了解决上述技术问题,本实用新型采用如下技术方案,一种远程多相费控电能表,包括电源配置和电能表功能单元,其特征在于:所述电能表功能单元包括处理器、RTC芯片和ESAM,电源配置连接至处理器和ESAM并为之提供工作电源,RTC芯片和ESAM分别通信连接至处理器。 
作为优选,电源配置包括第一级供电电源、第二级供电电源、第三级供电电源和第四级供电电源。第一级供电电源通过电压监测电路连接至处理器的APWRCH端,第二级供电电源依次通过电压监测电路和DC/DC电路连接至处理器的VCC端,第三级供电电源依次通过假负载电路和MOSFET管连接至处理器的VCC端,第四级供电电源连接至处理器的RTCBATCHK端。 
作为优选,电压监测电路进一步连接至处理器的PWR_CH端,并通过MOSFET管连接至处理器的VCC端。 
作为优选,第四级供电电源进一步通过MOSFET管连接至处理器的VCC端。 
作为优选,处理器VCC端的运行电流介于20mA至80mA之间。 
作为优选,第三级供电电源进一步通过假负载电路连接至处理器的BT1TST端。 
作为优选,在第一级供电电源与第二级供电电源间进一步连接有线性整流电路。 
作为优选,处理器中设有计量模块和停电模块,所述ESAM中设有事件处理模块。 
作为优选,RTC芯片以IIC总线方式通信连接至处理器。 
本实用新型的有益效果是显而易见的:采用比较成熟的处理器和多级电源组合平台进行设计,具有低功耗、高速度等特点;用大容量存储器实现电量需量、事件记录及负荷曲线功能,可靠性高,生产方便。 
附图说明
以下将参照附图来进一步详尽描述本实用新型电能表的优选实施方式,图中的相同或相似标记指代相同元件或功能模块,其中: 
图1为本实用新型远程费控多相智能电能表的结构原理图。 
图2为本实用新型电源配置对处理器的供电工作模式的控制过程示意图。 
图3为本实用新型停电模块的电路原理图。 
具体实施方式
参照图1,本实用新型远程多相费控电能表的优选实施例包括电源配置1和电能表功能单元2,其中电能表功能单元2包括处理器50、RTC芯片60和ESAM70。电源配置1连接至处理器50和ESAM 70并为之提供工作电源,RTC芯片60和ESAM 70分别通信连接至处理器50。由于有时区时段及费率要求,对时钟要求较高,故采用低功耗、高精度的RTC芯片DS3231SN, 
作为优选,电源配置1包括第一级供电电源10、第二级供电电源20、第三级供电电源30和第四级供电电源40。第一级供电电源10通过电压监测电路15连接至处理器50的APWRCH端,第二级供电电源20依次通过电压监测电路25和DC/DC电路26连接至处理器50的VCC端,第三级供电电源30依次通过假负载电路35和MOSFET管36连接至处理器50的VCC端,第四级供电电源40连接至处理器50的RTCBATCHK端。 
作为优选,电压监测电路25进一步连接至处理器50的PWR_CH端,并通过MOSFET管45连接至处理器50的VCC端。 
作为优选,第四级供电电源40进一步通过MOSFET管45连接至处理器50的VCC端。 
作为优选,第三级供电电源30进一步通过假负载电路35连接至处理器50的BT1TST端。 
作为优选,在第一级供电电源10与第二级供电电源20间进一步连接有线性整流电路12。 
作为优选,RTC芯片60以IIC总线方式通信连接至处理器50。 
根据本实用新型的优选实施例,本实用新型电能表内部主系统电源供电具有下列次序: 
①第一级供电电源10作为辅助电源,其实现方法是辅助电源的输出电压明显比线性电源整流获得的电压要高,从而电源功率主要从辅助电源输出,即处理器50的VCC端作为主系统电源,而第一级供电电源10与第二级供电电源20之间串接有一个线性整流电路,并优选地包括一个双通电路,当辅助电源输出电压高于第二级供电电源20时,直接由辅助电源进行供电。 
当另外辅助电源供电时,提供给处理器50辅助电源供电的逻辑信号APWRCH,即辅助电源供电情况下此APWRCH信号为高电平,否则为低电平。 
②第二级供电电源20作为系统进线的线路电源,即主系统电源,在辅助电源停电情况下,电源将自动切换至此系统电源加以供电。该功能由电压监测电路25来实现。 
当辅助电源或者系统电源供电时,均会提供给处理器50一个非电池供电的信号PWR_CH,在辅助电源或者系统电源任一电源供电情况下,PWR_CH为高电平,而两者均不供电情况下PWR_CH为低电平。 
在PWR_CH为高电平情况下,处理器50可以工作在全速模式下,正常接受并处理一切事件。 
③第三级供电电源30作为外接可更换的6V一次性电池(或称之为停抄电池),即在辅助电源、系统电源均停止供电情况下,电源将自动切换到此电源30加以供电,按照前述,此时PWR_CH为低电平。 
提供给处理器50此停抄电池是否有电的状态信号RTCBATCHK,RTCBATCHK为高电平时说明停抄电池电压高于4.6V,否则可以视为无停抄电池信号输入。 
在PWR_CH为低电平情况下,处理器50系统立即处理相关接口配置并进入一个低功耗模式。 
④第四级供电电源40作为处理器50的备用电池(或称之为时钟电池)。在所述辅助电源10、系统电源20、停抄电池30均停止供电的情况下,电源配置1将自动切换至时钟电池供电,主要是用来确保处理器50的内置时钟系统可靠运行。 
图2绘示出电源配置1对处理器50的供电工作模式的控制过程示意图。 
1)系统上电:辅助电源或系统电源供电导致PWR_CH呈高电平状态,均视为系统上电状态,此时处理器(50)工作在全速模式。 
2)系统上电与线路掉电(包括A、B、C三相电):由于辅助电源10和硬件电路的原因,PWR_CH呈高电平状态也可能出现线路掉电,即PWR_CH为高电平时不一定表示线路就未掉电。所以针对线路掉电情况的判断(包括断相、失压、全失压等),固件需要采取单独的处理机制,硬件并没有提供相关信号。 
3)处理器50的低功耗模式:PWR_CH为低电平时,处理器50工作在低功耗模式。 
A、停抄电池有电情况:停抄电池有电允许停电激活。处理器50每隔一定的时间进线按键扫描及红外信号检测,当捕获到有效的激活条件时,开始激活操作。 
如果被停电激活,过程中需要进行停抄电池的电压分析:1.激活后,BT1TST为低电平,表现为停抄电池欠压,应立即终止激活相关操作;2.激活后,BT1TST 为高电平,则启动停抄电池的假负载电路35,继续判断BT1TST的电平,如果仍为高则继续激活操作,否则立即终止激活相关操作。 
作为优选,停抄电池40的假负载为模拟的激活后操作的最大负载。 
B、停抄电池无电情况:BT1TST为低电平,此时处理器50由时钟电池供电。停抄电池无电禁止停电激活。 
按照前述,本实用新型电能表的全速运行电流为20mA至80mA,处理器50的VCC端电流优选为27mA。低功耗模式下,停抄电池电流约为14.3μA至20μA。 
按照图2所示,处理器50的停电激活电流为7.4mA至9.8mA。 
作为优选,在本实用新型的优选实施例中,处理器50中设有计量模块51和停电模块52,ESAM 70中设有事件处理模块71。事件处理模块71优选为一个数字信号处理器(DSP),其根据处理器50的瞬时参数判断事件(例如预付费的费率发生、线路掉电)是否发生,如果发生则通过控制电能表继电器、声光报警器等进行相应的报警和显示。计量模块51主要选用低功耗计量芯片,例如ADI公司的ADE7858,在1000∶1动态范围内误差能达到0.1%,并具有谐波测量功能。 
停电模块51优选为一个电源切换控制电路,如图3所示。当辅助电源10或系统电源20有电时,处理器50通过4V电压经二极管D3后供电。在停电后4V变成0V,此后如果需要进行全失压操作,则通过处理器50控制ADE_PC信号输出高电平驱动Q12、Q10导通,让停抄电池40给处理器50供电。ADE_PC信号可在正常时设置为输入状态,只有需要时才设置为输出状态控制电能表电路工作。 
以上仅为本实用新型的优选实施例,并非是对本实用新型技术方案的限制, 本实用新型所主张系统模块的组件数量可为多个不同组合。应当了解,一切基于本实用新型技术原理的修改和变化均应涵盖于本实用新型所主张的技术精神中。 

Claims (10)

1.远程多相费控电能表,包括电源配置(1)和电能表功能单元(2),其特征在于:所述电能表功能单元(2)包括处理器(50)、RTC芯片(60)和ESAM(70),所述电源配置(1)连接至处理器(50)和ESAM(70)并为之提供工作电源,所述RTC芯片(60)和ESAM(70)分别通信连接至处理器(50)。
2.如权利要求1所述的远程多相费控电能表,其特征在于:所述电源配置(1)包括第一级供电电源(10)、第二级供电电源(20)、第三级供电电源(30)和第四级供电电源(40),所述第一级供电电源(10)通过电压监测电路(15)连接至处理器(50)的APWRCH端,所述第二级供电电源(20)依次通过电压监测电路(25)和DC/DC电路(26)连接至处理器(50)的VCC端,所述第三级供电电源(30)依次通过假负载电路(35)和MOSFET管(36)连接至处理器(50)的VCC端,所述第四级供电电源(40)连接至处理器(50)的RTCBATCHK端。
3.如权利要求1或2所述的远程多相费控电能表,其特征在于:所述电压监测电路(25)进一步连接至处理器(50)的PWR_CH端,并通过MOSFET管(45)连接至处理器(50)的VCC端。
4.如前述权利要求1或2所述的远程多相费控电能表,其特征在于:所述第四级供电电源(40)进一步通过MOSFET管(45)连接至处理器(50)的VCC端。
5.如前述权利要求3所述的远程多相费控电能表,其特征在于:所述第四级供电电源(40)进一步通过MOSFET管(45)连接至处理器(50)的VCC端。
6.如前述权利要求1或2所述的远程多相费控电能表,其特征在于:所述处理器(50)的VCC端的运行电流介于20mA至80mA之间。
7.如权利要求1或2所述的远程多相费控电能表,其特征在于:所述第三级供电电源(30)进一步通过假负载电路(35)连接至处理器(50)的BT1TST端。
8.如权利要求1或2所述的远程多相费控电能表,其特征在于:在所述第一级供电电源(10)与第二级供电电源(20)间进一步连接有线性整流电路(12)。
9.如权利要求1所述的远程多相费控电能表,其特征在于:所述处理器(50)中设有计量模块(51)和停电模块(52),所述ESAM(70)中设有事件处理模块(71)。
10.如权利要求1所述的远程多相费控电能表,其特征在于:所述RTC芯片(60)以IIC总线方式通信连接至处理器(50)。
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