CN2176548Y - 多功能卡式电能表 - Google Patents

Abstract

一种多功能卡式电能表。主要由电能测量记录 装置、自动开关、智能IC卡自动计费系统和空载电 压线圈不耗电开关电路组成。所述电能测量记录装 置由现有普遍使用的86系列感应式电能表的电能 测量记录装置和安装在该装置计度器上的磁接近开 关KR组成。本实用新型主要适用于电力商业化管 理中测量单相、三相电力线路中的有功电能，控制和 管理电力用户的用电。具有计量准确、自动计费保密 性强、工作可靠、节电显著等优点。

Description

本实用新型属于电子技术在电能测量方面的应用。适用于电力商业化管理（电力象普通商品一样，先交钱购买，然后才能使用）中，测量单相、三相电力线路中的有功电能，控制和管理电力用户的用电。

众所周知，目前所使用的86系列感应式电能表只能测量和记录电能。电表在安装后，电网便一直向用户供电，电费的收取则由电管部门派抄表员逐月登门抄表通知用户缴纳电费。这种运作方式十分繁杂，不但需大批人员去抄表，而且拖欠电费的现象也很普遍，以致电力资金不能及时回笼。近来出现的一些所谓自动计费的电能表均存在一些不足之处。如中国专利申请号93218502.9的装置就有如下弱点：1、电路开关通断能力小，触点极易烧蚀，沾结，造成该装置自动计费失灵。2、计量不准确，该装置的干簧管处于闭合区间出现电网停电现象时，其自动计费的装置就多减去用户一个量的电，使用户蒙受损失。

本实用新型旨在提供一种能改变现有用电管理运作方式，集电力计量、自动计费与电路控制为一体，具有过电流、过电压、漏电保护功能，计量准确，动作灵敏可靠，寿命长，节电效果显著的自动计量控制装置。

本实用新型主要由电能测量记录装置，自动开关，智能IC卡自动计费系统和空载电压线圈不耗电的开关电路构成。

所述电能测量记录装置由现有普遍使用的86系列感应式电能表的电能测量记录装置和安装在该装置计度器上的磁接近开关KR组成。

下面结合附图说明对本实用新型详述如下：

图1为磁接近开关结构示意图；

图2为本实用新型的电路原理图。

如图1所示，在86系列感应式电能表的计度器的支架（6）与铭牌（5）之间加装一支承件（3），在支承件（3）上装2只干簧管（2），在小数位或个位（本说明以小数位为代表）数码轮（1）上安装一块小磁钢（4）。这样计度器与干簧管就组成了一只具有2对动合触点KR1、KR2的磁接近开关KR。每当用电1kwh，磁接近开关KR作一次吸合与释放的工作。

如图2所示，③是自动开关。它主要由继电器K1、K2和双向可控硅SCR5组成的主开关；整流桥Z5，电容C7、电阻R10组成的开关电源；单相可控硅SCR4、电容C5、二极管V4组成的电子开关；速饱和电流互感器TA2、TA3，分流电阻RS，整流桥Z4、Z6，电压开关二极管V5，按钮开关SB1、SB2，电容C4、C7，电阻R9、R10组成的触发电路构成。其中触发电路分为：1、由TA2、Z4、C4组成的漏电保护触发电路。2、由C7、R9、R10、V5与漏电保护触发电路共同组成的过电压保护触发电路。3、C7、R9、R10、SB1、SB2与漏电保护触发电路组成的手动触发电路。4、由TA3、RS、Z4、与C4组成的过电流保护触发电路。

自动开关的工作原理按功能分述如下：1、漏电保护动作。当电路有漏电流，TA2输出交流电压，经Z4整流，C4滤波后变换成直流电压，加在SCR4的控制极上，SCR4导通，主开关的继电器K1、K2线圈得电，K1、K2的动断触点断开，电路被切断。这样就实现了漏电保护的自动断路。2、过电压保护动作。R9与V5串联后并联在Z5的交流输入端，当电路发生过电压现象，V5导通，使穿过TA2的线路电流失去平衡，漏电保护触发电路触发SCR4，使主开关吸合动作，而达到断开电路。3、过电流保护动作。当电路流过的电流超过最大允许电流时，TA3将从RS上获得的电流信号转换为电压信号，经Z6整流，C4滤波后触发SCR4，从而达到自动开关吸合动作，断开电路。4、手动触发断开电路的实现是由并联在V5两端的SB2来工作的。按下SB2，便象过电压保护动作一样将电路断开。从图中可以看出，自动开关利用了漏电保护动作原理对自身进行自锁。当电路因过电流（包括短路）、过电压、漏电等原因使自动开关动作后，立即自锁而不自动复位。要使自动开关释放，必须将按钮开关SB1揿下，使SCR4的控制对极地短路。

自动开关的主开关由继电器K1、K2与双向可控硅SCR5组成，K1的作用是将电路接通与断开，而K2与SCR5是用来消除K1的触点在负载条件下（包括短路）断开与接通电路时产生电弧的，K2是SCR5的触发电路。这种由电磁式继电器或接触器与无触点开关结合使用，就使开关具过载能力强，极限通断能力大，即使在负载短路情况下，自动开关将电路断开时也不会产生触点烧蚀现象。利用SCR5消除电弧是使K1吸合动作超前K2吸合动作一个时间t（断开电路）和K1释放滞后K2释放一个时间t（接通电路）来实现的。

由于触发电路不需工作电源，所以自动开关在电路处于正常工作时不耗电。

如图2所示，②为智能IC卡自动计费系统。它由磁接近开关KR，双向可控硅SCR2、压敏电阻RV，电阻R3、R4，二只稳压二极管与二只整流二极管组成的整流桥Z3，电容C2、C3，原电池G，单相可控硅SCR3组成的电源电路；NCU；EEPRON与电阻R5、R6、R8，三极管V2、V3，发光二极管LED1、LED2，蜂鸣器B组成的告警电路构成。NCU可采用Ntorola公司生产的NC68HC05将程序固化于其内。EEPRON可采用Ntorola公司生产的NCN2814，它具有掉电仍保持数据的优点，用来作电管部们写入用户购电量的智能IC卡，这种IC卡比磁卡保密性强。自动计费是NCU根据IC卡中所写入的用户购电量（以1kwh为一个量的电能数量，电量数为10进制整数）对用户用电进行控制。

自动计费的工作原理：当磁接近开关KR的磁钢靠近干簧管，使KR的触点KR1、KR2闭合，SCR2导通，电源向NCU输出工作电压Vcc，NCU启动程序，先查IC卡，若无IC卡或IC卡错或IC卡内无电量，NCU输出高电平触发自动开关的SCR4，自动开关将电路断开，不向用户供电，同时NCU输出高电平推动三极管V3，V3驱动LED2告警。此时用户应将正确且有电量的IC卡插入本实用新型。当NCU查到IC卡正确又有电量，立即向IC卡减去一个数，允许用户使用1kwh电。NCU向IC卡减数后，其工作电压Vcc已不需要。由于用户用电，计度器工作，KR1、KR2断开，SCR2截止，自动计费系统不耗电。当用户用完1kwh电时，KR1、KR2又闭合，NCU又一次得电，重复上述工作。当NCU向IC卡减数至IC卡中电量为零时，即用户只剩1个量的电，NCU输出高电平推动V2，V2驱动LED1、B发出声光报警，提醒用户电已不足，应去购电。此时用户可随时将IC卡取出购电都不影响用电。

电源部分中的源电池G与单向可控硅SCR3是用于KR1、KR2处于闭合区间，电网停电又恢复供电时，不出现NCU向IC卡重复减数的。源电池G的电压低于整流桥Z3整流滤波后的输出电压，所以在KR1、KR2闭合时间内，电网有电时，SVR3承受反向电压，处于截止状态，G不向外输出电流。只有在KR1、KR2闭合，而电网又停电时SCR3承受正向电压时，G才向NCU输电流，维持NCU工作，直到电网恢复供电。这样NCU不会在其将IC卡减去1个数后，而用户还未使用或使用不多，由于失去电源又重新获得电源，产生一次重复减数，保证了计量的准确性。

自动计费系统本身工作的时间为用电时间的1／10，而工作时间耗用只有2－3mA，其耗电极少。

图2中，①是空载时电压线圈不耗电的开关电路。它由速饱和电流互感器TA1，整流桥Z1，电容C1、电阻R1、R2构成的负载传感电路和由电压开关二极管V1，单相可控硅SCR1，整流桥Z2组成的交流无触点开关构成。当电路有负载电流，TA1感应出交流电压，经Z1整流，C4滤波供SCR1控制极，SCR1导通，串联在Z2交流输入端的电能测量记录装置中的电压线圈L2的回路被接通，线路电压全部加到电压线圈L2的两端，电能测量记录装置进入正常计量状态。只要电路中有电流SCR1就能处于全导通的工作状态。

当负载断开，SCR1失去触发信号而截止，L2两端没有电压，而不耗电，同时涡流盘没有半点潜动现象。

电路中R1为限流电阻、R2分流电阻、V1为Z2与SCR1的过电压保护元件。

本实用新型不但能测量记录电能，而且便于实行微机管理用电。由于具有过电流，短路、过电压、漏电保护以及自动、手动控制兼备，在单相用户的电路控制中就省去了熔断器、刀开关、漏电保护开关，而起到了一个电表箱的作用，但比电表箱体积小，接线更为简便。它有如下几个优点：1、计量准确；2、自动计费、保密性强；3、工作可靠，动作灵敏；4、极限通断能力大，电寿命与机械寿命相等；5、节电效果显著；6、电路简单、成本低；7、实用性强。

Claims (7)

1、一种多功能卡式电能表，其特征在于它由电能测量记录装置、自动开关、智能IC卡自动计费系统和空载电压线圈不耗电开关电路组成，所述电能测量记录装置由现有普通使用的86系列感应式电能表的电能测量记录装置和安装在该装置计度器上的接近开关KR组成。

2、根据权利要求1所述的多功能卡式电能表，其特征在于所述磁接近开关KR是在86系列感应式电能表的计度器的支架（6）与铭牌（5）之间加装支承件（3），在支承件（3）上装2只干簧管（2），在计度器的小数位或个位数码轮（1）上安装有小磁钢（4），构成具有2对动合触点KR1、KR2的磁接近开关KR。

3、根据权利要求1、2所述的多功能卡式电能表，其特征在于所述自动开关主要由继电器K1、K2和双向硅SCR5组成的主开关；整流桥Z5，电容C7、电阻R10组成的开关电源，单相可控硅SCR4、电容C5、二极管V4组成的电子开关；速饱和电流互感器TA2、TA3，分流电阻RS，整流桥Z4、Z6，电压开关二极管V5，按钮开关SB1、SB2，电容C4、C7，电阻R9、R10组成的触发电路构成，其中：TA2、Z4、C4组成为漏电保护触发电路，C7、R9、R10、V5与前述漏电保护触发电路共同组成的过电压保护触发电路，C7、R9、R10、SB1、SB2与前述漏电保护触发电路组成的手动触发电路，TA3、RS、Z4、与C4组成的过电流触发电路。

4、根据权利要求1所述的多功能卡式电能表，其特征在于所述的智能IC卡自动计费系统由磁接近开关KR、双向可控硅SCR2、压敏电阻RV、电阻R3、R4、二只稳压二极管与二只整流二极管组成的整流桥Z3，电容C2、C3、源电池G、单相可控硅SCR3组成的电源电路，NCU、EEPRON与电阻R5、R6、R8、三极管V2、V3、发光二极管LED1、LED2、蜂鸣器B组成的告警电路构成。

5、根据权利要求3所述的多功能卡式电能表，其特征在于所述的智能IC卡自动计费系统由磁接近开关KR、双向可控硅SCR2、压敏电阻RV、电阻R3、R4、二只稳定二极管与二只整流二极管组成的整流桥Z3，电容C2、C3、原电池G、单相可控硅SCR3组成的电源电路，NCU、EEPRON与电阻R5、R6、R8、三极管V2、V3、发光二极管LED1、LED2、蜂鸣器B组成的告警电路构成。

6、根据权利要求1所述的多功能电能表，其特征在于所述的空载时电压线圈不耗电开关电路由速饱和电流互感器TA1、整流桥Z1、电容C1、电阻R1、R2构成的负载传感电路，由电压开关二极管V1、单相可控硅SCR1、整流器Z2组成的交流电元触点开关构成。

7、根据权利要求5所述的多功能电能表，其特征在于所述的空载时电压线圈不耗电开关电路由速饱和电流互感器TA1、整流桥Z1、电容C1、电阻R1、R2构成的负载传感电路，由电压开关二极管V1、单相可控硅SCR1、整流器Z2组成的交流无触点开关构成。

Images