CN2137364Y - 载波智能电量表 - Google Patents

Abstract

一种载波智能电量表，具有通讯及信息交互的功 能，它包括有测量电路(5)，载波收发电路(6)和单片 计算机系统(7)及电路(8)；其中载波收发电路由振荡 放大电路(1)，前置放大电路(2)，鉴频电路(3)和光电 隔离电路(4)构成；而测量电路由电压测量电路、电流 测量电路以及相位鉴别电路构成。

Description

一般地说，本实用新型涉及一种新型电气测量仪表装置。具体地说涉及一种用于对电压、电流、功率等电参数进行测量的仪表装置，尤其是涉及一种可用于电网的，可用作智能终端式的智能电表。

众所周知，现存有用于电力测量用的各类电量表，用于测量电路及电网中电压、电流、功率、功率系数、周波数以及电能累耗诸多项电参数。一般地从构成原理上说可以分作为：电磁式、磁电式、感应式、电动式及静电式等等。

近些年，还相继有一些直接显示的数字式显示仪表。例如数字万用表，数字电压表等。这类电表的关键在于将测出的模拟量进行数模转换后再经模一数转换（或再需放大／衰减）送逻辑译码器而驱动显示板（例如LCD）而使用户直接读出数字化的测量值。

尤其是在近年才出现的多功能测量仪表和智能电表。这些电表除去有测量显示功能的外，不具备有进行逻辑分析及判别功能。在“电力自动化”杂志的1992年的各期中，对于这类智能电表有详细的介绍。

但在所有的上述各种电表中，都仍存在有不同程度的不足。其共同一点在于，目前这类电表均属于独立测量电表、单独显示。因此，这些电表均不能与其它装置进行信息交互，也不能将所测数据按产业技术的需要而远距传送。也就是说，它们都不具有通信功能。

本实用新型的目的在于提供一种新型电量表，除去能够具有仪表的通常功能外，它还能作为一个智能交互式终端并具备信息传输功能。更为具体的说，本实用新型进一步的目的还在于提供一种新的电量表，该电表可在现行电力网的输电线上除去能够在完成电参数测量的同时利用载波传送及接收二进制指令和数据，并利用微机技术对传输的数据进行处理及存贮，接受遥控指令、输出控制信号。

本实用新型尤其有助于实现这样的目的，即在电网电参量的遥测中能够实现中心控制站对于用户的直接控制，并省去现行的专用通讯线路而直接用现行输电线路来实现通讯及控制的目的。

在本申请的附图中包括：

图1是构成本实用载波智能电量表的功能结构图；

图2是在图1所示的结构图中的载波收发电路（6）的电路原理图；

图3是本实用新型的测量电路（5）的原理图；

图4是图2中（10）的内部详细电路图。

如图1所示，从功能上说，本实用新型的电量表包括有测量电路（5），载波收发电路（6）和单片计算机系统（7）和电源（8）。其中，测量电路（5）将输电线路电参数测出，然后经光电卫离电路后送入单片计算机的输入接口，接口部分的A／D转换电路将被测量参数变换成二进制数码，然后再送入单片机。针对不同的多种电参数，总共可选用8路输入数据的转换电路。其中的单片机（7）是一般的单片机系统，主要包括有显示部件、A／D变换电路、EPROM存贮器以及外中断输入按钮电路等。它的作用主要在于对有关参量进行计算、存贮数据，通讯联络和显示量值并根据要求输出相应的控制信号。

载波收发电路（6）将从单片机（7）串行接口来的二进制数字信号变为调频载波信号，输出到输电线路上，将从输电线路上接收的载波信号解调后输入到（7）的串行输入接口。载波收发电路（6）与单片机（7）之间的信息交换是经光电隔离电路进行的。图中的电源（8）是为本新型智能电量表提供电源，分别有5伏和12伏两个输出。在本实施例中，为了避免相互干扰从而提高整个电量表的抗干扰能力，单片机系统（7），测量电路（5）以及载波收发电路是彼此隔离而不共地的。

在图2中具体地给出了本实用新型的智能电量表中的载波收发电路（6）的构成详图。其中，（1）是振荡放大电路，（2）是前置放大电路，（3）是鉴频电路，（4）是光电隔离电路，C1－C2为电容（其中C8为高压电容，耐压要大于输电线路电压的3倍），L1－L5为电感线圈、R1－R5是电阻。图中的接点A与单片机的串行输出端连接，接点B与单片机（7）的串行输入端连接，接点E和D与输电线路连接。T1是光电耦合器。（10）是触发器及其辅助线路构成的调制线路，详见图4。

由（1）构成的振荡器产生出具有一定输出功率的正弦波。它的正弦波频率由负反馈平衡电路所决定。C1、C2、R1、R5与T1的光敏三极管构成频率可变式的平衡电桥网络。通过选取不同的网络元件的参数而获得所需的振荡频率。在本实施例中，其振荡频率选为52KHz左右。光敏三极管T1相当于一个可变电阻，从而使桥路的频率可改变。使用载波频率在200KHz以下。输出载波电压在所接输电线路电压的1％以下。

接点A与单片机的串行输出端相接。当无输出时，此处为高电位＋5V，而有输出时，则在0V和5V之间跳变。其低电位代表二进制的码“0”而高电位代表“1”。经（10）后由T1中发光二极管的电流的变化而引起光电三极管的阻值的改变，从而改变了振荡器（1）的输出频率，实现了调制。

在图2中，元件L、L2、C5、和L5、C7构成了双调谐紧耦合式变换电路，作为载波的输出电路。其中C8是一个I频隔离电容而E与D端点接于输电线路。

图2中的L3是一个输入回路的电感线圈，其作用是将载波经号送入前置放大级（2），由 前置放大级放大的信号送入鉴频器中进行鉴频，从而分离出“1”信号和“0”信号，然后再经光电隔离电路（4）送入单片机的串行接口。

在图3所示的测量电路（5）的原理图已在图1示出，R10～R21是电阻器，C10～C12是电容器，L和L10为电感，D3和D4是二极管，T11和T10是晶体管，而（9）是鉴相器。

输电线路的电压值由H和I点测取。经R10和R11分压后并经R12限流而送到整流器Z1。T10中的发光二极管承受着分压后的有效值，根据该分压后的有效值的不同，该发光二极管发出不同强度的光，从而使光敏三极管的电流发生变化，该变化的电流使R14的电压降发生相应的变化，并且由F端点送入A／D转换器的输入端，由此A／D转换器输出的二进制数值再馈入单片机。

在使用本实用新型的载波智能电表对电流值进行读取时，是采用由L10及附属电路构成的电流互感器来实现的。其中，R16和R17分别为D3和D4的正偏压电阻。L10为中间抽头的线圈，与D3和D4一起构成全波整流器，并引起T11中二极管电流值的变化，从而使 光敏三极管产生相应的输出并在波形上与整流波的波形完全相同。G点输出直流电压到A／D芯片的输入端，由单片机接收经该A／D转换器产生二进制数。

电压与电流波形间的相位差是由鉴相器（9）测出的，由J点进入A／D转换器的输入端，由该A／D转换器变换成二进制数后再送入单片机。

图4是图2中的（10）的内部详细线路。

FF是触发器，S、R端点分别是触发器的置位信号点和复位信号点低电位有效。S点接往图2的C点，R点接往图2的d点，d接往单片机输出信号端。Q、 Q分别是FF的两个状态输出端。D1和D2是二极管。R6和R7是电阻。分别接往a点和b点。

FF被置位时，由电路图可见，载波收发电路（6）将输出“0”信号载频；此时C点变为高电位的话，将输出“1”信号的载频。

当C点处于高电位时，d点降为低位时，FF被复位， Q为高电位。复位时，（6）为复位频率（复位频率：应较“1”信号载频高或较“0”信号载频低。本图例为前者）。

Q经e点接往振荡放大器（1）。在复位状态时， Q当高电位，用以控制放大器（1），（2）的放大增益。目的使不发信时，无输出。

综合上面谈到的本实用新型的特征，本载波智能电量表的先进性可以总结为以下三方面。

首先，实现了本实用新型发明的基本目的，即实现了智能电量表具有通讯或信息按需远距传送的功能。由于是利用的输电线路本身进行载波信号来实现信息交互，从而既实现了远程传输信息并实现控制，又省去了专用通讯线路。中心站管理人员可以统一对输电线路上的所有的电量表进行监控，全面掌握输电网供电的情况，并可发出指令直接分别地控制每一只电量表。

其次，由于采用本实用新型的电量表，使该仪表耗电比感应式电度表要降低80％。举例来说，如果对目前的电度表进行计量校验时，要经5－10小时实际通电的校验，而采用本实用新型的电量表，则无需此项校验。这主要是由于该表采用了电子器件来构成，计量校验时无需实际通电，只要保证器件完好，即可保证表的准确可信。

再之，本实用新型的电量表的采用，使 现行电网控制的方式发生了重大变化，即由目前的对供电支路控制变成以用户为单位受中心变电站直接控制。这种按用户控制的方式可以在同一支路上方便灵活地调整不同类型的供电用户，而不影响其它用户。采用本实用新型的载波智能终端式的电量表而形成的控制和管理输电网技术新方案已经另一申请同时向专利局申报了发明专利。

Claims (4)

1、一种载波智能电量表，其特征在于，它包括测量电路(5)，载波收发电路(6)和单片计算机系统(7)和电源(8)。

2、如权利要求1所述的电量表，其特征在于，其中所说的载波收发电路是由振荡放大电路（1），前置放大电路（2），触发器及其辅助电路（10），鉴频电路（3）和光电隔离电路（4）构成。

3、如权利要求1所述的电量表，其特征在于，其中所说的测量电路包括有用于对电压进行测量的部分，对电流进行测量的部分以及进行相位鉴别的部分。

4、如权利要求1所述的电量表，其特征在于涉及的载波频率在200KHz以下，输出载波电压在所接输电线路电压的1％以下。

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