CN205786846U - 一种具有高精度检测电能功能的计量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种具有高精度检测电能功能的计量装置，包括：壳体、柜门；电压传感器用于获取所需的电压信号，电流传感器用于获取所需电流信号，变送器用于将电压信号和电流信号变送得到交流电压信号，并将该交流电压信号由A/D转换电路转变成离散的数字信号，该数字信号经过电平转换电路转换，转换后送入计量控制模块；计量控制模块计算输入信号的电压、电流和频率电参数；将计量功能模块集成到一块计量芯片内，可以简化整个电能计量装置的电路，降低制造及维护成本，缩短开发周期；可以方便用户的安装调试及使用；计量装置能够代替智能电能传感器进行谐波测量，测量精度较高，而且成本得到下降。

Description

一种具有高精度检测电能功能的计量装置

技术领域

本实用新型涉及电能计量领域，尤其涉及一种具有高精度检测电能功能的计量装置。

背景技术

随着工业技术的快速发展，诸多非线性负荷，如直流电机、直流电源、变频调速器、整流设备、电镀电解设备、中高频感应加热设备、电池充电机、晶闸管温控加热设备、电力机车、通讯设备、音像设备、变频器、计算机等接入电网，电网谐波含量逐年升高。电网谐波导致的各种危害日益突出，如增加电力设施负荷，降低系统功率因数，降低发电、输电及用电设备的有效容量和效率；产生脉动转矩致使电动机振动，影响产品质量和电机寿命；由于涡流和集肤效应，使电机、变压器、输电线路等产生附加功率损耗而过热；引起无功补偿电容器谐振和谐波放大，导致电容器因过电流或过电压而损坏或无法投入运行等。这些危害使我们认识到电力谐波进行治理刻不容缓。

发明内容

为了克服上述现有技术中的不足，本实用新型的目的在于，提供一种具有高精度检测电能功能的计量装置，包括：壳体以及设置在壳体上的柜门；所述壳体内部包括：计量控制模块、电源模块、电压传感器、电流传感器、变送器、A/D转换电路、电平转换电路、复位电路以及设置在柜门上，并与计量控制模块电连接的防盗报警电路；

所述电源模块为计量控制模块供电；电压传感器用于获取所需的电压信号，电流传感器用于获取所需电流信号，变送器用于将电压信号和电流信号变送得到交流电压信号，并将该交流电压信号由A/D转换电路转变成离散的数字信号，该数字信号经过电平转换电路转换，转换后送入计量控制模块；计量控制模块计算输入信号的电压、电流和频率电参数；

所述复位电路包括：电阻R1、R2、R3，电解电容CE1，电容C1，二极管VD1、三级管Q1 ；所述电阻R1的一端、电解电容CE1的正极均与供电电源的正极连接；所述电解电容CE1的负极与电阻R2的一端、二极管VD1的阴极连接；所述电阻R2的另一端与电阻R3的一端、三级管Q1的b极连接；所述三级管Q1的c极与电容C1的一端连接；所述电阻R1的另一端、二极管VD1的阳极、电阻R3的另一端、三级管Q1的e 极、电容C1的另一端均与供电电源的负极连接。

优选地，还包括：与计量控制模块电连接的防过电压模块；

防过电压模块包括：输入分压电阻、电压比较器、正半周幅值设定单元、负半周幅值设定单元、光电耦合输出单元、晶闸管电子开关和释放电阻；其中输入分压电阻、电压比较器、光电耦合输出单元、晶闸管电子开关和释放电阻依次串联，接入计量回路中，电压比较器分别与正半周幅值设定单元和负半周幅值设定单元连接，晶闸管电子开关接地。

优选地，防盗报警电路包括：集成电路IC1、电源、开关、电阻R11、电阻R12、三极管VT1、三极管VT2、发光二极管VD 和扬声器YD，所述集成电路IC1 上设置有七个引脚，分别为引脚一、引脚二、引脚三、引脚四、引脚五、引脚六、引脚七，所述电源的正端连接开关的一端，所述开关的另一端分别连接电阻R11的一端、三极管VT1的集电极、集成电路IC1的引脚三以及扬声器YD的一端，所述扬声器YD的另一端连接所述三极管VT2的集电极，所述电阻R11的另一端连接发光二极管VD的阴极和所述三极管VT1的基极，所述发光二极管VD的阳极连接电源的负端，所述三极管VT1的发射极连接所述集成电路IC1的引脚二，所述电阻R12的两端分别连接所述集成电路IC1的引脚四和引脚五，所述集成电路IC1的引脚七连接所述三极管VT2的基极，所述三极管VT2的发射极分别连接所述集成电路IC1的引脚一、引脚六以及电源的负端。

优选地，所述壳体上设有显示屏；

所述显示屏与计量控制模块连接。

优选地，所述壳体内部还包括：存储器；

存储器与计量控制模块连接，存储器用于储存计量装置获取的数据信息。

优选地，电平转换电路采用串行通信接口与计量控制模块连接。

从以上技术方案可以看出，本实用新型具有以下优点：

计量装置将计量功能模块集成到一块计量芯片内，可以简化整个电能计量装置的电路，降低制造及维护成本，缩短开发周期；可以方便用户的安装调试及使用；计量装置能够代替智能电能传感器进行谐波测量，测量精度较高，而且成本得到下降。

采用了电平转换电路，保证了工作电压不同的器件之间的正常合作。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为计量装置的整体示意图；

图2为复位电路的电路图；

图3为防过电压模块的电路图；

图4为防盗报警电路的电路图。

具体实施方式

为使得本实用新型的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本具体实施例中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而非全部的实施例。基于本专利中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利保护的范围。

本实用新型提供了一种具有高精度检测电能功能的计量装置，如图1和图2所示，包括：壳体以及设置在壳体上的柜门；所述壳体内部包括：计量控制模块6、电源模块9、电压传感器1、电流传感器2、变送器3、A/D转换电路4、电平转换电路5、复位电路12以及设置在柜门上，并与计量控制模块6电连接的防盗报警电路8；

所述电源模块9为计量控制模块6供电；电压传感器1用于获取所需的电压信号，电流传感器2用于获取所需电流信号，变送器3用于将电压信号和电流信号变送得到交流电压信号，并将该交流电压信号由A/D转换电路4转变成离散的数字信号，该数字信号经过电平转换电路5转换，转换后送入计量控制模块6；计量控制模块6计算输入信号的电压、电流和频率电参数；

所述复位电路12包括：电阻R1、R2、R3，电解电容CE1，电容C1，二极管VD1、三级管Q1 ；所述电阻R1的一端、电解电容CE1的正极均与供电电源的正极连接；所述电解电容CE1的负极与电阻R2的一端、二极管VD1的阴极连接；所述电阻R2的另一端与电阻R3的一端、三级管Q1的b极连接；所述三级管Q1的c极与电容C1的一端连接；所述电阻R1的另一端、二极管VD1的阳极、电阻R3的另一端、三级管Q1的e 极、电容C1的另一端均与供电电源的负极连接。

复位电路12采用电解电容CE1作复位延时，也加上了二极管VD1 与电解电容CE1 构成回路，加快电容C 的电荷释放，从而保证了能够在极短的时间能进行下一次复位，进而使得该复位电路的工作可靠性较高。

当电源上电时，VDD+5V 就会给电容CE1充电，在给电容CE1充电的过程中，电路中的电流是可以通过电容CE1，三极管Q1的b极是有瞬间电压，而且这个电压大于0.7V，从而三极管Q1 瞬间导通，与计量控制模块6连接的复位端电位也瞬间被拉低，当MCU检测到复位端电位被拉成低电平的状态时，会做出一个复位响应。当电容CE1充满电之后，电容CE1相当于一个开路，这时候三极管Q1被截止，复位过程结束。

本实施例中，还包括：与计量控制模块6电连接的防过电压模块7，如图3所示；防过电压模块7包括：输入分压电阻21、电压比较器22、正半周幅值设定单元24、负半周幅值设定单元25、光电耦合输出单元23、晶闸管电子开关26和释放电阻27；其中输入分压电阻21、电压比较器22、光电耦合输出单元23、晶闸管电子开关26和释放电阻27依次串联，接入计量回路中，电压比较器22分别与正半周幅值设定单元24和负半周幅值设定单元25连接，晶闸管电子开关26接地。

防过电压模块7采用电压比较器22检测三相交流电压正反两个方向的幅值，将检测到的幅值与预先设置的电压数值进行比较，一旦有任何一个信号的幅值超过了预先的设定值，就开启由晶闸管电子开关控制的泄放闸门，将过电压幅值的能量泄放掉，而一旦过电压的幅值恢复到设定值以下时，晶闸管闸门关闭，被测信号正常进入计量仪表进行计量。

防过电压模块7对于被检测电压的任何过电压幅值，都可以非常方便的进行设定。对于处理供电网络中大量存在的过电压瞬变干扰特别有效。

本实施例中，如图4所示，防盗报警电路8包括：集成电路IC1、电源、开关、电阻R11、电阻R12、三极管VT1、三极管VT2、发光二极管VD 和扬声器YD，所述集成电路IC1 上设置有七个引脚，分别为引脚一、引脚二、引脚三、引脚四、引脚五、引脚六、引脚七，所述电源的正端连接开关的一端，所述开关的另一端分别连接电阻R11的一端、三极管VT1的集电极、集成电路IC1的引脚三以及扬声器YD的一端，所述扬声器YD的另一端连接所述三极管VT2的集电极，所述电阻R11的另一端连接发光二极管VD的阴极和所述三极管VT1的基极，所述发光二极管VD的阳极连接电源的负端，所述三极管VT1的发射极连接所述集成电路IC1的引脚二，所述电阻R12的两端分别连接所述集成电路IC1的引脚四和引脚五，所述集成电路IC1的引脚七连接所述三极管VT2的基极，所述三极管VT2的发射极分别连接所述集成电路IC1的引脚一、引脚六以及电源的负端。

发光二极管VD、三极管VT1 和电阻R1 组成光控开关，集成电路IC1、三极管VT2和扬声器YD组成报警电路，平时开关受柜门作用而断开，整个报警电路不工作，在白天打开柜门时，尽管开关被接通，但因发光二极管VD受光照，它的阻值变小，三极管VT1处于截止状态，报警电路不工作，扬声器不发声，当夜晚打开柜门时，发光二极管没有较强光线照射，阻值变大，三极管VT1获得合适的偏流而导通，集成电路IC1 得到工作电压，报警电路即工作，其输出模拟警车电笛的音频信号，并经三极管VT2放大后，推动扬声器YD 发出响亮的警笛声。

防盗报警电路8精度高、反应快、可靠性强。

本实施例中，所述壳体上设有显示屏10；所述显示屏10与计量控制模块6连接。所述壳体内部还包括：存储器11；存储器11与计量控制模块6连接，存储器11用于储存计量装置6获取的数据信息。电平转换电路5采用串行通信接口与计量控制模块6连接。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种具有高精度检测电能功能的计量装置，其特征在于，包括：壳体以及设置在壳体上的柜门；所述壳体内部包括：计量控制模块、电源模块、电压传感器、电流传感器、变送器、A/D转换电路、电平转换电路、复位电路以及设置在柜门上，并与计量控制模块电连接的防盗报警电路；

所述电源模块为计量控制模块供电；电压传感器用于获取所需的电压信号，电流传感器用于获取所需电流信号，变送器用于将电压信号和电流信号变送得到交流电压信号，并将该交流电压信号由A/D转换电路转变成离散的数字信号，该数字信号经过电平转换电路转换，转换后送入计量控制模块；计量控制模块计算输入信号的电压、电流和频率电参数；

所述复位电路包括：电阻R1、R2、R3，电解电容CE1，电容C1，二极管VD1、三级管Q1 ；所述电阻R1的一端、电解电容CE1的正极均与供电电源的正极连接；所述电解电容CE1的负极与电阻R2的一端、二极管VD1的阴极连接；所述电阻R2的另一端与电阻R3的一端、三级管Q1的b极连接；所述三级管Q1的c极与电容C1的一端连接；所述电阻R1的另一端、二极管VD1的阳极、电阻R3的另一端、三级管Q1的e 极、电容C1的另一端均与供电电源的负极连接。

2.根据权利要求1所述的具有高精度检测电能功能的计量装置，其特征在于，

还包括：与计量控制模块电连接的防过电压模块；

防过电压模块包括：输入分压电阻、电压比较器、正半周幅值设定单元、负半周幅值设定单元、光电耦合输出单元、晶闸管电子开关和释放电阻；其中输入分压电阻、电压比较器、光电耦合输出单元、晶闸管电子开关和释放电阻依次串联，接入计量回路中，电压比较器分别与正半周幅值设定单元和负半周幅值设定单元连接，晶闸管电子开关接地。

3.根据权利要求1所述的具有高精度检测电能功能的计量装置，其特征在于，

防盗报警电路包括：集成电路IC1、电源、开关、电阻R11、电阻R12、三极管VT1、三极管VT2、发光二极管VD 和扬声器YD，所述集成电路IC1 上设置有七个引脚，分别为引脚一、引脚二、引脚三、引脚四、引脚五、引脚六、引脚七，所述电源的正端连接开关的一端，所述开关的另一端分别连接电阻R11的一端、三极管VT1的集电极、集成电路IC1的引脚三以及扬声器YD的一端，所述扬声器YD的另一端连接所述三极管VT2的集电极，所述电阻R11的另一端连接发光二极管VD的阴极和所述三极管VT1的基极，所述发光二极管VD的阳极连接电源的负端，所述三极管VT1的发射极连接所述集成电路IC1的引脚二，所述电阻R12的两端分别连接所述集成电路IC1的引脚四和引脚五，所述集成电路IC1的引脚七连接所述三极管VT2的基极，所述三极管VT2的发射极分别连接所述集成电路IC1的引脚一、引脚六以及电源的负端。

4.根据权利要求1所述的具有高精度检测电能功能的计量装置，其特征在于，

所述壳体上设有显示屏；

所述显示屏与计量控制模块连接。

5.根据权利要求1所述的具有高精度检测电能功能的计量装置，其特征在于，

所述壳体内部还包括：存储器；

存储器与计量控制模块连接，存储器用于储存计量装置获取的数据信息。

6.根据权利要求1所述的具有高精度检测电能功能的计量装置，其特征在于，

电平转换电路采用串行通信接口与计量控制模块连接。