CN203786168U - 一种三相高精度多功能电能表 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于三相电能表技术领域，涉及一种三相高精度多功能电能表，主控制器通过常规接口方式分别与通讯电路、存储电路、时钟电路、按键电路、计量模块和显示驱动电路电信息连通，实现主控制器对各电路单元的控制，计量模块输入端分别与电压采样电路、电流采样电路和网卡电信息连通，网卡输入端接有以太网接口，显示驱动电路输出端接有显示器；通讯电路为带RS485通信接口的电路单元，存储电路中的存储器集成电路选用FM24CL64，主控制器选用型号为STM32F207ZE系列单片机，计量模块中的电能计量芯片为ADE7880；其结构简单，成本低，体积小，功耗小，可靠性高，通用性好，抗干扰能力强，兼容性好，防静电能力强，升级换代简易。

Description

一种三相高精度多功能电能表

技术领域：

本实用新型属于三相电能表技术领域，涉及一种三相高精度多功能电能表，既能适用于传统旧式电网系统，又可用于过程层具有电子式互感器的新型电网系统，最大程度适应市场需求。

背景技术：

关口电能表是指安装在发电企业上网、跨区联络线、省网联络线及省内下网等关口电能计量装置中的电能表，其采集数据用于贸易结算和内部经济指标的考核，在整个电网的电能计量中起着重要作用，并为电网的调度、国家能源战略、社会经济发展、能源调配等提供关键详尽的能源数据支撑，适用于关口的电能表一般选用进口或国产符合规程要求的多功能电能表，要求具备双向计量，计量有功、无功电能、峰、平、谷尖峰电能、最大需量和数据传输等功能。目前，安装运行在发电企业上网、跨区联络线、省网联络线及省内下网等关口电能计量装置中的高端关口表，大多为进口的0.2S级、0.5S级或0.5级多功能电能表，常见运行在国内的高精度等级电能表主要有兰吉尔公司的U/Q/D，EDMI公司的MK3，ION公司的ION8000等系列，价格较为昂贵；而国内的智能电能表由于受到国网和南网统一招标的限制，没有得到很好的发展，性能和质量都处于中低端水平，大都匹配性不好，数据通信不够快速可靠，精度一般，EMC方面有诸多缺陷等，尤其是快速瞬变脉冲群兼容性不高。另一方面，传统的关口表计量原理为电流经过互感器，高电压高电流变为低电压低电流，进入电能表经过表内的互感器转换后进入计量模块，得到相关的数据，从而实现测量，由于需要经过专用的互感器才能进入电能表，所以每只电能表处理的对象有限，不能满足大型智能电网系统的需求；例如有中国专利200720039181.4公开了一种三相多功能电能表，采用A/D转换和DSP芯片代替传统专用电能芯片来实现谐波分析功能，增加的USB接口模块实现大量数据传输；中国专利201320376970.2公开的一种抗强磁场、抗直流饱和三相多功能电能表，能够防止外界磁场的影响和杜绝窃电问题发生；上述专利均存在性能不佳，精度不高，通信速度慢等缺点，因此本实用新型设计一种兼容性好、精度高、具有谐波分析功能的适用于各种规模用电网络的三相多功能电能表。

发明内容：

本实用新型的目的在于克服现有技术存在的缺点，寻求设计提供一种三相高精度多功能电能表，用于各类电网系统的电能计量，最大程度适应工业用电的现场环境。

为了实现上述目的，本实用新型涉及的高精度多功能电能表的主体器件包括通讯电路、存储电路、电压采样电路、显示器、显示驱动电路、主控制器、计量模块、网卡、以太网接口、时钟电路、按键电路和电流采样电路，各电路单元按照电学原理电信息连通构成三相高精度多功能电能表的主体，主控制器通过常规接口方式分别与通讯电路、存储电路、时钟电路、按键电路、计量模块和显示驱动电路电信息连通，实现主控制器对各电路单元的控制，计量模块输入端分别与电压采样电路、电流采样电路和网卡电信息连通，网卡输入端接有以太网接口，显示驱动电路输出端接有显示器；显示器选用3.5寸1600万色液晶显示屏；通讯电路为带RS485通信接口的电路单元，通讯电路中的RS485通讯接口采用独立于主电路的电源进行供电，以保证电能表整体工作的稳定可靠；存储电路中的存储器集成电路选用FM24CL64，电压采样电路中的电压采样电阻选用0.5%薄膜高精度精密贴片电阻，主控制器选用型号为STM32F207ZE系列单片机，计量模块中的电能计量芯片为ADE7880，时钟电路选用自带晶振的时钟芯片ISL12022M作为时钟核心，时钟电路采用CR2032纽扣电池作为备用电源，使得时钟芯片在断电时仍能正常工作以保证计时的准确性；电流采样电路中的电流采样电阻和电流互感器分别选用0.5%薄膜高精度精密贴片电阻和0.2级10A/5Ma的互感器。

本实用新型与现有技术相比，增设了网卡与以太网接口，使得该电能表既能通过电压电流采样进行电能和其他相关参数的测量与计算，也能通过以太网接口利用实时的采样信息，进行电能和其他相关参数的测量与计算；测量精度较高，其中电能计量精度达到0.2S，电压和电流的测量误差≤±0.1%，频率测量误差≤±0.1%，谐波测量精度达A级；其结构简单，成本低，体积小，功耗小，可靠性高，通用性好，抗干扰能力强，兼容性好，防静电能力强，升级换代简易。

附图说明：

图1为本实用新型的设计框架主体结构原理示意图。

具体实施方式：

下面结合附图并通过实施例对本实用新型作出进一步详细说明。

实施例：

本实施例包括通讯电路1、存储电路2、电压采样电路3、显示器4、显示驱动电路5、主控制器6、计量模块7、网卡8、以太网接口9、时钟电路10、按键电路11和电流采样电路12，各电路单元按照电学原理电信息连通构成三相高精度多功能电能表的主体，主控制器6通过常规接口方式分别与通讯电路1、存储电路2、时钟电路3、按键电路4、计量模块7和显示驱动电路5电信息连通，实现主控制器6对各电路单元的控制，计量模块7输入端分别与电压采样电路3、电流采样电路12和网卡8电信息连通，网卡8输入端接有以太网接口9，显示驱动电路5输出端接有显示器4；通讯电路1为带RS485通信接口的电路单元，存储电路2中的存储器集成电路选用FM24CL64，电压采样电路3中的电压采用电阻选用0.5%薄膜高精度精密贴片电阻，主控制器6选用型号为STM32F207ZE系列单片机，计量模块7中的电能计量芯片为ADE7880，时钟电路10中的时钟芯片选用ISL12022M，电流采样电路12中的电流采样电阻和电流互感器分别选用0.5%薄膜高精度精密贴片电阻和0.2级10A/5Ma的互感器。

本实施例中所述通讯电路1中的RS485通讯接口采用独立于主电路的电源进行供电，以保证电能表整体工作的稳定可靠；所述显示器4选用3.5寸1600万色液晶显示屏，能够多方面、全方位实时显示包括电压有效值、电压峰值、电流有效值、电流峰值、有功功率、无功功率和视在功率等信息；所述时钟电路10采用自带晶振的高精度时钟芯片ISL12022M作为时钟核心，时钟电路10采用CR2032纽扣电池作为备用电源，使得时钟芯片在断电时仍能正常工作以保证计时的准确性。

本实施例涉及的三相多功能电能表一方面能够适用于传统旧式电网中，通过电压采样电路3和电流采样电路12进行电压和电流的采样，信号经采样处理完毕后送入计能模块7中的电能计量芯片ADE7880进行转化和计算；主控制器6接到计量模块7传送的数据后进行处理，利用存储电路2、显示器4和显示驱动电路5进行数据的存储和显示，最后输出的通讯信号经通讯电路1中的RS485通讯接口进行协议转换后输送给外部端子；另一方面也能适用于新型电网系统中，通过以太网接口9直接从全站共享的采样值数据传输报中获取模拟量的实时值，传输给计量模块7进行分析计算，同时还能够完成与主站的信息交换服务。

Claims (1)

1.一种三相高精度多功能电能表，其特征在于主体器件包括通讯电路、存储电路、电压采样电路、显示器、显示驱动电路、主控制器、计量模块、网卡、以太网接口、时钟电路、按键电路和电流采样电路，各电路单元按照电学原理电信息连通构成三相高精度多功能电能表的主体，主控制器通过常规接口方式分别与通讯电路、存储电路、时钟电路、按键电路、计量模块和显示驱动电路电信息连通，计量模块输入端分别与电压采样电路、电流采样电路和网卡电信息连通，网卡输入端接有以太网接口，显示驱动电路输出端接有显示器；显示器选用3.5寸1600万色液晶显示屏；通讯电路为带RS485通信接口的电路单元，通讯电路中的RS485通讯接口采用独立于主电路的电源进行供电；存储电路中的存储器集成电路选用FM24CL64，电压采样电路中的电压采样电阻选用0.5%薄膜高精度精密贴片电阻，主控制器选用型号为STM32F207ZE系列单片机，计量模块中的电能计量芯片为ADE7880，时钟电路选用自带晶振的时钟芯片ISL12022M作为时钟核心，时钟电路采用CR2032纽扣电池作为备用电源；电流采样电路中的电流采样电阻和电流互感器分别选用0.5%薄膜高精度精密贴片电阻和0.2级10A/5Ma的互感器。