CN217689159U - 一种单相电能表 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供的一种单相电能表，包括：零序电流检测电路、控制器及继电器电路，其中，零序电流检测电路的输入端与外部单相电源连接，零序电流检测电路的输出端与控制器的第一输入端连接，零序电流检测电路用于检测漏电电流，并将漏电电流检测结果发送至控制器；控制器的第一输出端与继电器电路的输入端连接，控制器用于根据漏电电流检测结果生成第一控制信号，将第一控制信号发送至继电器电路，控制继电器电路动作切断外部单相电源回路。通过采用零序电流检测电路设计，实时检测漏电电流，在检测到漏电电流时，通过继电器电路及时切断外部单相电源线路，防止因漏电伤害到用户的人身安全。

Description

一种单相电能表

技术领域

本实用新型涉及电能计量技术领域，具体涉及一种单相电能表。

背景技术

随着经济技术的发展和人们生活水平的提高，电能已经成为了人们生产和生活中必不可少的二次能源，给人们的生产和生活带来了无尽的便利。智能电能表是电力系统中的核心计量部件，其承担着计量用户电能的重要任务。因此，电能表的性能好坏直接影响到电能计量的准确性和电力系统的稳定运行。

但现有智能电能表不具备漏电保护功能，当负载发生漏电时，容易伤害用户的人身安全。

实用新型内容

因此，本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术中智能电能表不具备漏电保护功能的缺陷，从而提供一种单相电能表。

为达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

本实用新型实施例提供一种单相电能表，包括：零序电流检测电路、控制器及继电器电路，其中，所述零序电流检测电路的输入端与外部单相电源连接，所述零序电流检测电路的输出端与所述控制器的第一输入端连接，所述零序电流检测电路用于检测漏电电流，并将漏电电流检测结果发送至所述控制器；所述控制器的第一输出端与所述继电器电路的输入端连接，所述控制器用于根据漏电电流检测结果生成第一控制信号，将所述第一控制信号发送至所述继电器电路，控制所述继电器电路动作切断外部单相电源回路。

可选地，所述继电器电路包括：双向继电器驱动集成芯片、继电器线圈、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻及第五电阻，其中，所述双向继电器驱动集成芯片的第一端与所述继电器线圈的正端连接，所述双向继电器驱动集成芯片的第二端与所述第一电阻的第二端连接并接地，所述双向继电器驱动集成芯片的第三端与所述第二电阻的第二端连接，所述双向继电器驱动集成芯片的第四端与所述继电器线圈的负端连接，所述双向继电器驱动集成芯片的第五端与所述第三电阻的第二端连接，所述双向继电器驱动集成芯片的第六端与所述第四电阻的第二端连接；所述第一电阻的第一端分别与所述第二电阻的第一端及所述控制器的第一输出端连接；所述第三电阻的第一端与外部直流电源连接；所述第四电阻的第一端分别与所述第五电阻的第一端及所述控制器的第一输出端连接，所述第五电阻的第二端接地。

可选地，单相电能表，还包括：单相电源输入电路，所述单相电源输入电路的输入端与外部单相电源连接，所述单相电源输入电路的第一输出端与所述零序电流检测电路的输入端连接，用于为所述零序电流检测电路提供待检测单相电源，所述单相电源输入电路的第二输出端与所述控制器的第二输入端连接，用于为所述控制器供电。

可选地，单相电能表，还包括：稳压滤波电路，所述稳压滤波电路的输入端与所述单相电源输入电路的第二输出端连接，所述稳压滤波电路的输出端与所述控制器的第二输入端连接。

可选地，单相电能表，还包括：单相电压电流采样电路，所述单相电压电流采样电路的输入端与所述单相电源输入电路的第一输出端连接，所述单相电压电流采样电路的第一输出端与所述控制器的第三输入端连接，用于采集外部单相电源的电压信号、电流信号，将所述电压信号及所述电流信号发送至所述控制器进行电能计量，得到电量数据，所述单相电压电流采样电路的第二输出端与所述零序电流检测电路的输入端连接。

可选地，单相电能表，还包括：通信电路，所述控制器通过所述通信电路与上位机通信连接。

可选地，单相电能表，还包括：停电数据保存电池，所述停电数据保存电池的输出端与所述控制器的第四输入端连接，用于为所述控制器提供备用电源。

可选地，单相电能表，还包括：显示电路，所述显示电路与所述控制器连接，用于显示所述电量数据。

可选地，单相电能表，还包括：存储器，所述存储器与所述控制器连接，用于存储所述电量数据。

本实用新型技术方案，具有如下优点：

本实用新型提供的一种单相电能表，包括：零序电流检测电路、控制器及继电器电路，其中，零序电流检测电路的输入端与外部单相电源连接，零序电流检测电路的输出端与控制器的第一输入端连接，零序电流检测电路用于检测漏电电流，并将漏电电流检测结果发送至控制器；控制器的第一输出端与继电器电路的输入端连接，控制器用于根据漏电电流检测结果生成第一控制信号，将第一控制信号发送至继电器电路，控制继电器电路动作切断外部单相电源回路。通过采用零序电流检测电路设计，实时检测漏电电流，在检测到漏电电流时，通过继电器电路及时切断外部单相电源线路，防止因漏电伤害到用户的人身安全。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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为本实用新型实施例中单相电能表的一个具体示例的原理框图；

图2为本实用新型实施例中一个具体示例的继电器电路图；

图3为本实用新型实施例中单相电能表的另一个具体示例的原理框图；

图4为本实用新型实施例中一个具体示例的电压采样电路图；

图5为本实用新型实施例中一个具体示例的电流采样电路图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

本实用新型实施例提供一种单相电能表，应用于用户电能计量及用电负载保护场景。如图1所示，上述单相电能表，包括：零序电流检测电路1、控制器2及继电器电路3，其中，零序电流检测电路1的输入端与外部单相电源连接，零序电流检测电路1的输出端与控制器2的第一输入端连接，零序电流检测电路1用于检测漏电电流，并将漏电电流检测结果发送至控制器2；控制器2的第一输出端与继电器电路3的输入端连接，控制器2用于根据漏电电流检测结果生成第一控制信号，将第一控制信号发送至继电器电路3，控制继电器电路3动作切断外部单相电源回路。

在一具体实施例中，零序电流检测电路1包括零序电流互感器。零序电流互感器的工作原理是基于基尔霍夫电流定律：流入电路中任一节点的复电流的代数和等于零。在线路与电气设备正常的情况下,各相电流的矢量和等于零。因此，零序电流互感器的二次侧绕组无信号输出，控制器2无第一控制信号输出，继电器电路3不动作。当发生接地故障时的各相电流的矢量和不为零，故障电流使零序电流互感器的环形铁芯中产生磁通，零序电流互感器的二次侧产生感应电流。零序电流互感器将上述感应电流发送至控制器2。控制器2生成第一控制信号，将第一控制信号发送至继电器电路3，控制继电器电路3动作，并带动脱扣装置,切换供电网络,达到接地故障保护的目的。在本实用新型实施例中，控制器2采用单相SOC芯片RN8211B设计。

本实用新型提供的一种单相电能表，包括：零序电流检测电路、控制器及继电器电路，其中，零序电流检测电路的输入端与外部单相电源连接，零序电流检测电路的输出端与控制器的第一输入端连接，零序电流检测电路用于检测漏电电流，并将漏电电流检测结果发送至控制器；控制器的第一输出端与继电器电路的输入端连接，控制器用于根据漏电电流检测结果生成第一控制信号，将第一控制信号发送至继电器电路，控制继电器电路动作切断外部单相电源回路。通过采用零序电流检测电路设计，实时检测漏电电流，在检测到漏电电流时，通过继电器电路及时切断外部单相电源线路，防止因漏电伤害到用户的人身安全。

在一实施例中，如图2所示，继电器电路3包括：双向继电器驱动集成芯片U1、继电器线圈J1、第一电阻R45、第二电阻R46、第三电阻R37、第四电阻R33及第五电阻R32。

其中，双向继电器驱动集成芯片U1的第一端与继电器线圈J1的正端连接，双向继电器驱动集成芯片U1的第二端与第一电阻R45的第二端连接并接地，双向继电器驱动集成芯片U1的第三端与第二电阻R46的第二端连接，双向继电器驱动集成芯片U1的第四端与继电器线圈J1的负端连接，双向继电器驱动集成芯片U1的第五端与第三电阻R37的第二端连接，双向继电器驱动集成芯片U1的第六端与第四电阻R33的第二端连接；第一电阻R45的第一端分别与第二电阻R46的第一端及控制器2的第一输出端连接；第三电阻R37的第一端与外部直流电源连接；第四电阻R33的第一端分别与第五电阻R32的第一端及控制器2的第一输出端连接，第五电阻R32的第二端接地。

在一具体实施例中，双向继电器驱动集成芯片U1的第三端KB及双向继电器驱动集成芯片U1的第六端KA为输入端。第三端KB、第六端KA均与控制器2的输出端连接，用于接收控制器2发送的第一控制信号。双向继电器驱动集成芯片U1的第一端QB及双向继电器驱动集成芯片U1的第四端QA为输出端。第一端QB与继电器线圈J1的正端连接，第四端QA与继电器线圈J1的负端连接，用于控制继电器线圈J1得失电状态。

具体地，信号R0、信号RIN为制器2发送的第一控制信号。信号R0经由下拉电阻R45、限流电阻R46流入双向继电器驱动集成芯片U1的第三端KB。信号RIN经由下拉电阻R32、限流电阻R33流入双向继电器驱动集成芯片U1的第三端KB。当信号R0为高电平信号时，第一端QB输出高电平信号，继电器线圈J1带电，单相电源线路正常工作。当信号RIN为高电平信号时，第四端QA输出高电平信号，继电器线圈J1失电，脱扣装置动作，切换单相电源线路,达到接地故障保护的目的。

在一实施例中，如图3所示，单相电能表，还包括：单相电源输入电路4，单相电源输入电路4的输入端与外部单相电源连接，单相电源输入电路4的第一输出端与零序电流检测电路1的输入端连接，用于为零序电流检测电路1提供待检测单相电源，单相电源输入电路4的第二输出端与控制器2的第二输入端连接，用于为控制器2供电。

在一具体实施例中，如图3所示，单相电能表，还包括：稳压滤波电路5，稳压滤波电路5的输入端与单相电源输入电路4的第二输出端连接，稳压滤波电路5的输出端与控制器2的第二输入端连接。

在本实用新型实施例中，单相电源输入电路4的输入端分别与外部单相电源L相N相进线口连接。单相电源输入电路4的第一输出端与零序电流检测电路1的输入端连接，用于为零序电流检测电路1提供待检测单相电源。

单相电源输入电路4的第二输出端与稳压滤波电路5输入端连接，单相电源输入电路4将获取的电能发送至稳压滤波电路5进行稳压滤波处理，获得优质的电源，进而为控制器2供电。在本实用新型实施例中，单相电源输入电路4采用变压器构成的电源输入电路。

在一实施例中，如图3所示，单相电能表，还包括：单相电压电流采样电路6，单相电压电流采样电路6的输入端与单相电源输入电路4的第一输出端连接，单相电压电流采样电路6的第一输出端与控制器2的第三输入端连接，用于采集外部单相电源的电压信号、电流信号，将电压信号及电流信号发送至控制器2进行电能计量，得到电量数据，单相电压电流采样电路6的第二输出端与零序电流检测电路1的输入端连接。

在一具体实施例中，单相电压电流采样电路6包括如图4所示的电压采样电路及如图5所示电流采样电路。如图4所示，VSS接至单相电源的火线，N接至单相电源的零线，电压采样电路在采集外部单相电源的电压信号后，将采集的电压信号进行电阻分压处理，并将电压信号V1+、V1-发送至控制器2。如图5所示，MT为分流器，电流经分流器MT分流后，进行滤波、限流处理，之后将处理后的电流信号发送至控制器2。控制器2基于电压信号及电流信号进行计算，得到电量数据。需要说明的是，本实用新型实施例的控制器2中所涉及的计算方法均为现有技术成熟的计算方法，以实现基于电压信号及电流信号进行计算后得到不限于电能、功率等电气数据信息，在此不再赘述。

在一实施例中，如图3所示，单相电能表，还包括：通信电路7，控制器2通过通信电路7与上位机通信连接。

在一具体实施例中，通信电路7包括RS485通信电路及红外通信电路。其中，单相电能表本体上设有用于通信连接的RS485通信接口，RS485通信电路通过RS485通信接口与单相电能表实现连接。RS485通信电路通过设置于电能表本体上RS485通信接口实现区域内电能表互联，便于区域内单相电能表的集中控制。红外通信电路连接于控制器2与上位机之间，用于实现控制器2与上位机之间的通信。

在一实施例中，如图3所示，单相电能表，还包括：停电数据保存电池8，停电数据保存电池8的输出端与控制器2的第四输入端连接，用于为控制器2提供备用电源。

在一具体实施例中，停电数据保存电池8为备用电源。当外部单相电源出现故障，无法为控制器2供电时，停电数据保存电池8开始启动。为保障控制器2在外部单相电源故障后不断电，停电数据保存电池8优先为电能表存储资料保存等功能提供电源。

在一实施例中，如图3所示，单相电能表，还包括：显示电路9，显示电路9与控制器2连接，用于显示电量数据。

在一具体实施例中，显示电路9包括LCD液晶。显示模块为液晶显示，其包含液晶屏LCD、液晶驱动芯片IC6，型号为TM1621，控制器2通过SPI方式向液晶驱动芯片写入显示参数和数据，驱动液晶屏显示相应的电能、电压、电流等参数。

在一实施例中，如图3所示，单相电能表，还包括：存储器10，存储器10与控制器2连接，用于存储电量数据。

在一具体实施例中，单相电能表，还包括：脉冲指示电路11，其与控制器2连接，用于基于断开信号或闭合信号，显示电能表负荷的状态。在本实用新型实施例中，脉冲指示电路采用发光二极管。用户可以根据发光二极管的状态可一目了然的观测到电能表负荷的状态。

在本实用新型实施例中，如图3所示，单相电能表，还包括：费率输入电路12，费率输入电路12的输入端与输入按键连接，费率输入电路12的输出端与控制器2连接。在本实用新型实施例中，费率为人为设定值，当确定费率后，通过按键方式将费率输入控制器2。在本实用新型实施例中，费率输入电路12采用现有数据输入电路。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种单相电能表，其特征在于，包括：零序电流检测电路、控制器及继电器电路，其中，

所述零序电流检测电路的输入端与外部单相电源连接，所述零序电流检测电路的输出端与所述控制器的第一输入端连接，所述零序电流检测电路用于检测漏电电流，并将漏电电流检测结果发送至所述控制器；

所述控制器的第一输出端与所述继电器电路的输入端连接，所述控制器用于根据漏电电流检测结果生成第一控制信号，将所述第一控制信号发送至所述继电器电路，控制所述继电器电路动作切断外部单相电源回路。

2.根据权利要求1所述的单相电能表，其特征在于，所述继电器电路包括：双向继电器驱动集成芯片、继电器线圈、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻及第五电阻，其中，

所述双向继电器驱动集成芯片的第一端与所述继电器线圈的正端连接，所述双向继电器驱动集成芯片的第二端与所述第一电阻的第二端连接并接地，所述双向继电器驱动集成芯片的第三端与所述第二电阻的第二端连接，所述双向继电器驱动集成芯片的第四端与所述继电器线圈的负端连接，所述双向继电器驱动集成芯片的第五端与所述第三电阻的第二端连接，所述双向继电器驱动集成芯片的第六端与所述第四电阻的第二端连接；

所述第一电阻的第一端分别与所述第二电阻的第一端及所述控制器的第一输出端连接；

所述第三电阻的第一端与外部直流电源连接；

所述第四电阻的第一端分别与所述第五电阻的第一端及所述控制器的第一输出端连接，所述第五电阻的第二端接地。

3.根据权利要求1所述的单相电能表，其特征在于，还包括：单相电源输入电路，所述单相电源输入电路的输入端与外部单相电源连接，所述单相电源输入电路的第一输出端与所述零序电流检测电路的输入端连接，用于为所述零序电流检测电路提供待检测单相电源，所述单相电源输入电路的第二输出端与所述控制器的第二输入端连接，用于为所述控制器供电。

4.根据权利要求3所述的单相电能表，其特征在于，还包括：稳压滤波电路，所述稳压滤波电路的输入端与所述单相电源输入电路的第二输出端连接，所述稳压滤波电路的输出端与所述控制器的第二输入端连接。

5.根据权利要求3所述的单相电能表，其特征在于，还包括：单相电压电流采样电路，所述单相电压电流采样电路的输入端与所述单相电源输入电路的第一输出端连接，所述单相电压电流采样电路的第一输出端与所述控制器的第三输入端连接，用于采集外部单相电源的电压信号、电流信号，将所述电压信号及所述电流信号发送至所述控制器进行电能计量，得到电量数据，所述单相电压电流采样电路的第二输出端与所述零序电流检测电路的输入端连接。

6.根据权利要求1所述的单相电能表，其特征在于，还包括：通信电路，所述控制器通过所述通信电路与上位机通信连接。

7.根据权利要求1所述的单相电能表，其特征在于，还包括：停电数据保存电池，所述停电数据保存电池的输出端与所述控制器的第四输入端连接，用于为所述控制器提供备用电源。

8.根据权利要求5所述的单相电能表，其特征在于，还包括：显示电路，所述显示电路与所述控制器连接，用于显示所述电量数据。

9.根据权利要求5所述的单相电能表，其特征在于，还包括：存储器，所述存储器与所述控制器连接，用于存储所述电量数据。

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