CN202494722U - 远程费控三相智能电能表 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种远程费控三相智能电能表，它包括计量模块、显示模块和通讯模块，其中计量模块包括取样转换器、供电单元、处理器、时钟单元、存储单元和安全控制单元。电网电力线分别接入取样转换器和供电单元，供电单元分别连接至取样转换器和处理器并为之提供工作电压，取样转换器分别对电网电力线的三相电流和电压进行信号取样及模数转换，并将转换后得出的数字信息传输给处理器，所述处理器对这些数字信息进行计算和数据处理，并将处理得出的数据分别传输给显示模块和通讯模块，所述时钟单元、存储单元和安全控制单元分别通信连接至处理器。本实用新型能够对电网用户用电量进行精确计量和传输的远程费控三相智能电能表。
Description
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和传输的远程费控三相智能电能表。
背景技术
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，提出一种能够对电网用户用电量进行精确计量和传输的远程费控三相智能电能表。
为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案，远程费控三相智能电能表，它包括计量模块、显示模块和通讯模块，其中计量模块包括取样转换器、供电单元、处理器、时钟单元、存储单元和安全控制单元。电网电力线分别接入取样转换器和供电单元，供电单元分别连接至取样转换器和处理器并为之提供工作电压，取样转换器分别对电网电力线的三相电流和电压进行信号取样及模数转换，并将转换后得出的数字信息传输给处理器，所述处理器对这些数字信息进行计算和数据处理，并将处理得出的数据分别传输给显示模块和通讯模块，所述时钟单元、存储单元和安全控制单元分别通信连接至处理器。
作为优选，本实用新型远程费控三相智能电能表进一步包括按键输入端和检测输入端。按键输入端和检测输入端分别通信连接至处理器。
作为优选，检测输入端包括开表盖检测端和开端钮检测端。
作为优选，取样转换器与处理器间是通过SPI总线通信方式加以连接。
作为优选，时钟单元和存储单元是通过IIC总线方式连接至处理器。
作为优选，通讯模块包括远红外通讯口、485通讯口、校表脉冲接口、多功能输出接口、拉合闸控制电路和GPRS通讯口。
作为优选，电网电力线的进线端与取样转换器之间进一步设有高精度电流互感器和高精度电阻。
作为优选，处理器包括相互耦合连接的ADE7858计量芯片和ST32位MCU。
作为优选，安全控制单元包括继电器报警电路和电源切换控制电路。
本实用新型的有益效果是显而易见的：采用比较成熟的ST32位MCU和ADE7858计量芯片的组合平台进行设计，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。
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三相智能电能表的结构原理图。
具体实施方式
参照图1，本实用新型远程费控三相智能电能表包括计量模块10、显示模块20和通讯模块50，其中计量模块10包括取样转换器13、供电单元14、处理器15、时钟单元16、存储单元17和安全控制单元18，电网电力线分别接入取样转换器13和供电单元14。供电单元14分别连接至取样转换器13和处理器15并为之提供工作电压，取样转换器13分别对电网电力线的三相电流和电压进行信号取样及模数转换，并将转换后得出的数字信息传输给处理器15。处理器15对这些数字信息进行计算和数据处理，并将处理得出的数据分别传输给显示模块20和通讯模块50。时钟单元16、存储单元17和安全控制单元18分别通信连接至处理器15。
作为优选，电网电力线的进线端与取样转换器13之间进一步设有高精度电流互感器(CT)11和高精度电阻(PR)12。通过高精度CT 11和PR 12来分别感应出电网电力线的电流和电压模拟量，高精度CT 11和PR 12是设置于取样转换器12中，取样转换器12进一步包括若刚A/D转换电路，用于将电流和电压模拟量转换为数字量UX和IX，然后通过总线协议传输给处理器15。
作为优选，取样转换器13与处理器15之间是通过SPI总线通信方式加以连接。
处理器15包括相互耦合连接的ADE7858计量芯片和ST32位MCU(图中未具体绘示出)。在本实用新型优选实施例中，MCU可选用ST32位处理器STM32F100VCT6，计量芯片可选用ADI公司的ADE7858，能够在1000∶1动态范围内误差能达到0.1％，并具有谐波测量功能，并能方便扩展。计量芯片连接A/D转换电路以接收数字信号UX和IX，从而利用其计算出电网用户电功率：
P＝∑UX·IX
其中X＝{A，B，C...}，随后计量芯片将计算量传输给MCU。MCU的主要功能是控制计量芯片，从计量芯片读取电功率以及电量等相应计量参数，并据计算正反向有无功及最大需量。
对于多相远程费控智能电能表，考虑到显示内容较多，显示模块20采用1/8duty，1/3bias的驱动方式。显示器驱动电源来自MCU的I/O口，显示器的显示控制完全受控于MCU。
如图1所示，本实用新型远程费控三相智能电能表进一步包括一个按键输入端30和检测输入端40，按键输入端30和检测输入端40分别通信连接至处理器15。
作为优选，检测输入端40包括开表盖检测端41和开端钮检测端42。
作为优选，时钟单元16和存储单元17是通过IIC总线方式连接至处理器15。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、高精度的时钟芯片DS3231SN。
作为优选，通讯模块50包括远红外通讯口51、485通讯口52、校表脉冲接口53、多功能输出接口54、拉合闸控制电路55和GPRS通讯口56。在本实用新型的优选实施例中，485通信接口电路的电源(V485+、V485-)来自于取样转换器13内互感器的另外一个绕组或辅助电源(例如高能电池组)的另一路输出，以保证相关技术条件要求以及与其他电路的4000V隔离要求，它与MCU的信号链接采用光电耦合器隔离。
作为优选，安全控制单元18包括继电器报警电路和电源切换控制电路。安全控制单元18受控于处理器15，尤其是受控于MCU，根据用电计量的瞬时参数判断事件是否发生，如果发生则进行相应的报警和显示，并将信号反馈给MCU以进行事件记录。
作为优选，由于费率控制和电能表计量事件记录较多，部分事件刷新频率较高，且在电网掉电时要快速保存小能量数据，综合成本考虑，可采用一片FM24CL16、两片EEPROM进行电量及事件数据存储芯片的数字信号接口均串联一个小电阻以增强芯片的抗干扰能力，WP写保护引脚用下拉电阻连接到地使得芯片永远处于“可写操作”状态。另外，EEPROM芯片的静态工作电流极低，所以其电源及上拉电阻均直接连接在VCC网络。
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 (9)
1.远程费控三相智能电能表，它包括计量模块(10)、显示模块(20)和通讯模块(50)，其特征在于：所述计量模块(10)包括取样转换器(13)、供电单元(14)、处理器(15)、时钟单元(16)、存储单元(17)和安全控制单元(18)，电网电力线分别接入取样转换器(13)和供电单元(14)，所述供电单元(14)分别连接至取样转换器(13)和处理器(15)并为之提供工作电压，所述取样转换器(13)分别对电网电力线的三相电流和电压进行信号取样及模数转换，并将转换后得出的数字信息传输给处理器(15)，所述处理器(15)对这些数字信息进行计算和数据处理，并将处理得出的数据分别传输给显示模块(20)和通讯模块(50)，所述时钟单元(16)、存储单元(17)和安全控制单元(18)分别通信连接至处理器(15)。
2.如权利要求1所述的远程费控三相智能电能表，其特征在于：进一步包括按键输入端(30)和检测输入端(40)，所述按键输入端(30)和检测输入端(40)分别通信连接至处理器(15)。
3.如权利要求2所述的远程费控三相智能电能表，其特征在于：所述检测输入端(40)包括开表盖检测端(41)和开端钮检测端(42)。
4.如权利要求1所述的远程费控三相智能电能表，其特征在于：所述取样转换器(13)与处理器(15)间是通过SPI总线通信方式加以连接。
5.如权利要求1所述的远程费控三相智能电能表，其特征在于：所述时钟单元(16)和存储单元(17)是通过IIC总线方式连接至处理器(15)。
6.如权利要求1所述的远程费控三相智能电能表，其特征在于：所述通讯模块(50)包括远红外通讯口(51)、485通讯口(52)、校表脉冲接口(53)、多功能输出接口(54)、拉合闸控制电路(55)和GPRS通讯口(56)。
7.如权利要求1所述的远程费控三相智能电能表，其特征在于：所述电网电力线的进线端与取样转换器(13)之间进一步设有高精度电流互感器(11)和高精度电阻(12)。
8.如权利要求1所述的远程费控三相智能电能表，其特征在于：所述处理器(15)包括相互耦合连接的ADE7858计量芯片和ST32位MCU。
9.如权利要求1所述的远程费控三相智能电能表，其特征在于：所述安全控制单元(18)包括继电器报警电路和电源切换控制电路。
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Cited By (3)
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|---|---|---|---|---|
| CN102901852A (zh) * | 2012-10-31 | 2013-01-30 | 中国民航大学 | 基于民用机场中频电源的多功能复费率的电能计量系统 |
| CN103869115A (zh) * | 2014-04-04 | 2014-06-18 | 杭州乾程弘泰电力科技有限公司 | 一种三相高精度多功能电能表 |
| CN109884360A (zh) * | 2019-02-20 | 2019-06-14 | 武汉阿迪克电子股份有限公司 | 一种单相gprs/4g远程费控智能电能表 |
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