CN2296014Y

CN2296014Y - 多功能交流电度表

Info

Publication number: CN2296014Y
Application number: CN 97211474
Authority: CN
Inventors: 张连琴; 许骥
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-02-27
Filing date: 1997-02-27
Publication date: 1998-10-28
Anticipated expiration: 2007-02-27

Abstract

本实用新型公开了一种多功能交流电度表,它由过欠压保护器、触漏电保护器、限电偷电及短路保护器、断相保护器、固态继电器、电度表、电流互感器等部分组成。它采用各种保护功能的电子线路,实现对电能消耗的测量和记录、用户过欠压保护、触漏电保护、限电偷电及短路保护、断相等多种保护功能,并还能对故障自检、自恢复功能的保护。它具有集成化程度高、体积小、结构简单、性能可靠、安装使用方便等特点,具有推广应用价值。

Description

多功能交流电度表

本实用新型涉及一种用于交流电网中的多功能交流电度表，不仅适用于交流电网中的耗电量的测量和记录，还能适用于电网中漏电、触电保护、限电偷电、短路保护，过压、欠压保护，断相等保护功能。

目前在市场上出售的单相或三相交流电度表，通常只具有单一的测量和记录电能的功能，而在电网中由于用户用电不当，常常会造成触电、漏电事故，危及人身安全。同时电路中相线与零线短接或相线与地大电流短接常造成火灾等事故造成经济损失，城镇用电量的急剧增加而电力不足，在无限电时使电网超负荷工作造成频繁的停电，使工作及生活受到一定影响。一些用户利用现有电度表的功能不足进行偷电现象也时有发生，使国家造成一定的经济损失。另外交流电网中的电压不稳，造成过压、欠压而损坏家电或断相烧坏电机等事故，使用户造成一定的经济损失。

本实用新型的目的在于避免上述背景技术中的不足之处而提供一种既具有耗电量的测量和记录、又具有触漏电保护、过欠压保护、限电偷电及短路保护、断相保护等功能的多功能交流电度表，并本实用新型还具有事故自检与自恢复功能，保护性能可靠、结构简单、安装调试简易，集成化程度高等特点，便于推广应用。

本实用新型的目的是这样实现的：它由零序电流互感器T₁、电流互感器T₂、T₃、T₄、电源变压器T₅、过欠压保护器1、触漏电保护器2、限电偷电及短路保护器3、断相保护器4、偷电信号采样器5、四双向模拟开关6、固态继电器7、过欠压信号采样及电源8、电度表9组成，其中外接交流电源零线(0)串接零序电流互感器T₁的L₁线圈后与电度表9的零线入端1脚连接、交流相线(～)串接零序电流互感器T₁的L₂线圈、电流互感器T₂、T₃的初级线圈L₄、L₆后与固态继电器7相线入端2脚连线，固态继电器7相线出端3脚串接电度表9的电流互感器T₄初级线圈L₈后输出，交流电源零线(0)、相线(～)并接电源变压器T₅初级线圈L₁₀两端，零序电流互感器T₁、电流互感器T₂、T₃、T₄、电源变压器T₅的次级线圈L₃、L₅、L₇、L₉、L₁₁分别与触漏电保护器2、限电偷电及短路保护器3、断相保护器4、偷电信号采样器5、过欠压信号采样器8的入端1、2脚连接，过欠压信号采样器8出端3脚串接过欠压保护器1后与四双向模拟开关6的入端1脚连接，触漏电保护器2、限电偷电及短路保护器3、断相保护器4的各出端3脚分别与四双向模拟开关6的入端2、3、4脚连接，偷电信号采样器5出端3脚与限电偷电及短路保护器3入端4脚连接，四双向模拟开关6出端5脚与固态继电器7入端1脚连接，过欠压信号采样及电源8出端4、5脚分别输出+V、-V电压与各部件电源端连接。

本实用新型的目的还可以通过以下措施达到：

本实用新型过欠压保护器1由窗口比较器10、11、或门12、反相器13、检测恢复电路14构成，其中过欠压信号采样及电源8出端3脚分别与电位器R₅、R₆一端并接，电位器R₅、R₆的另一端接地端，电位器R₅、R₆的各中心端分别与窗口比较器10、11的入端1、5脚连接，窗口比较器10入端2脚分别与电阻R₁、R₂一端并接，电阻R₁另一端、窗口比较器10入端4脚分别与电源+V电压端并接，电阻R₂另一端与电阻R₃一端、窗口比较器11入端6脚并接，电阻R₃另一端、窗口比较器11入端8脚分别与地端并接，窗口比较器10、11出端3、7脚分别与或门12入端1、2脚连接，或门12出端3脚串接反相器13后与检测恢复电路14入端1脚连接，反相器13的3、4脚分别与电源+V电压端、地端连接，检测恢复电路14入端5、6脚与电源+V电压端并接、入端7脚串接电容C₂后与地端连接、入端8脚与地端连接，入端2、3脚分别与电阻R₄、电容C₁一端并接、出端4脚与四双向模拟开关6入端1脚连接，电阻R₄另一端与电源+V电压端连接，电容C₁另一端接地端。

本实用新型触漏电保护器2由检波放大器15、比较器16、窗口比较器17、18、或门19、反相器20、检测恢复电路21构成，其中交流电源零线(0)入端串接零序电流互感器T₁的线圈L₁后与地端连接、交流电源相线(～)入端串接线圈L₂后输出，电阻R₁₆一端与零线入端、线圈L₁入端并接、另一端串接开关K后与交流电源相线、线圈L₂出端并接，零序电流互感器T₁的线圈L₃一端串接电阻R₆后与检波放大器15入端1脚、二极管D₁正极、电阻R₈一端并接，线圈L₃另一端与电阻R₇一端、地端并接，电阻R₇另一端与检波放大器15入端2脚连接，检波放大器15入端4脚与电源+V电压端连接、入端5脚接地端，出端3脚与二极管D₁负极、D₂正极并接，二极管D₂负极与电阻R₈另一端、电阻R₉一端、电容C₃一端并接，电阻R₉另一端与比较器16入端1脚连接，电容C₃另一端与电阻R₁₀一端、窗口比较器17、18的1、6脚并接，电阻R₁₀另一端与电阻R₁₄、R₁₃一端、窗口比较器18入端5脚并接，电阻R₁₄另一端和窗口比较器18入端8脚与电源-V电压端并接，电阻R₁₃另一端与电阻R₁₂一端、窗口比较器17入端2脚并接，电阻R₁₂另一端与电阻R₁₁一端、比较器16入端2脚并接，电阻R₁₁另一端、窗口比较器17入端4脚与电源+V电压端并接，比较器16出端3脚、窗口比较器17、18出端3、7脚分别与或门19入端1、2、3脚连接，或门19出端4脚串接反相器20后与检测恢复电路21入端1脚连接，反相器20入端3、4脚分别与电源+V电压端、地端连接，检测恢复电路21出端2脚与四双向模拟开关6入端2脚连接、入端5、6脚与电源+V电压端并接、入端7脚串接电容C₄后与地端连接、入端8脚和电容C₅一端与地端并接、入端3、4脚与电阻R₁₅一端、电容C₅另一端并接，电阻R₁₅另一端与电源+V电压端并接。

本实用新型限电偷电及短路保护器3由检波放大器22、比较器23、检测恢复电路24、27、频率/电压转换器25、反相器26、或门28构成，其中交流电源零线(0)接地端、交流相线(～)入端串接电流互感器T₂的初级线圈L₄后输出，电流互感器T₂次级线圈L₅一端串接电阻R₁₇后与检波放大器22入端1脚、电阻R₁₉一端、二极管D₃正极并接，线圈L₅另一端、电阻R₁₈一端与地端并接，电阻R₁₈另一端与检波放大器22入端2脚连接，检波放大器22出端3脚与二极管D₃负极、D₄正极并接、出端4、5脚分别与电源+V电压端、地端连接，电阻R₁₉另一端与二极管D₄负极、电容C₇一端、比较器23入端1脚、电位器R₂₁一端、反相器26入端1脚并接，电容C₇另一端与电阻R₂₀一端、频率/电压转换器25出端3脚、电容C₈一端、比较器23入端2脚并接，电容C₈另一端、电位器R₂₁另一端及中心端、反相器26入端4脚均与地端并接，频率/电压转换器25入端2、4脚分别与电源+V电压端、地端连接，频率/电压转换器25入端1脚与偷电信号采样器5出端3脚连接，比较器23出端3脚与检测恢复电路24入端1脚连接，检测恢复电路24入端5、6脚、电阻R₂₂一端与电源+V电压端并接、入端3、4脚与电阻R₂₂另一端、电容C₁₁一端并接、入端8脚、电容C₁₁另一端与地端并接、入端7脚串接电容C₁₀后与地端连接、出端2脚与或门28入端1脚连接，反相器26出端2脚与检测恢复电路27入端1脚连接，反相器26出端3脚、检测恢复电路27入端5、6脚、电阻R₂₃一端均与电源+V电压端并接，检测恢复电路27入端3、4脚与电阻R₂₃另一端、电容C₁₂一端并接、入端7脚串接电容C₉后接地端、入端8脚和电容C₁₂另一端与地端并接、出端2脚与或门28入端2脚连接，或门28出端3脚与四双向模拟开关6入端3脚连接。

本实用新型断相保护器4由检波放大器29、比较器30、检测恢复电路31构成，其中交流电源相线(～)串接电流互感器T₃的初级线圈L₆后与固态继电器7入端2脚连接，次级线圈L₇一端与电阻R₂₅一端连接、线圈L₇另一端与电阻R₂₆一端、地端并接，电阻R₂₅另一端与检波放大器29入端1脚、电阻R₂₇一端、二极管D₅正极并接，检波放大器29入端2脚与电阻R₂₆另一端连接、入端3脚与电源+V电压端连接、入端5脚与地端连接、出端4脚与二极管D₅负极、D₆正极并接，二极管D₆负极与电阻R₂₇另一端、比较器30入端1脚并接，电阻R₂₈一端与电源+V电压端连接、另一端串接电位器R₂₉、电阻R₃₀后接地端，电位器R₂₉中心端与比较器30入端2脚连接，比较器30出端3脚与检测恢复电路31入端1脚连接，检测恢复电路31入端5、6脚、电阻R₃₁一端与电源+V电压端并接、入端7脚串接电容C₁₄后接地端、入端8脚和电容C₁₅一端与地端并接、入端3、4脚与电阻R₃₁另一端、电容C₁₅另一端并接、出端2脚与四双向模拟开关6入端4脚连接。

本实用新型偷电信号采样器5由检波放大器32、电压/频率变换器33构成，其中交流电源零线(0)与地端连接、交流相线(～)由固态继电器7出端3脚串接电流互流器T₄的初级线圈L₈后输出，次级线圈L₉一端串接电阻R₃₃后与检波放大器32入端1脚、电阻R₃₅一端、二极管D₇正极并接、线圈L₉另一端和电阻R₃₄一端与地端并接，电阻R₃₄另一端与检波放大器32入端2脚连接，检波放大器32入端4、5脚分别与电源+V电压端、地端连接、出端3脚与二极管D₇负极、D₈正极并接，二极管D₈负极与电阻R₃₅另一端、电压/频率变换器33入端1脚并接，电压/频率变换器33入端2、4脚分别与电源+V电压端、地端连接、出端3脚与限电偷电及短路保护器3入端4脚连接。

本实用新型相比背景技术有如下优点：

1.本实用新型不仅具有现有单相或三相交流电度表耗电量的测量和记录功能，而且还具有触漏电保护、过欠压保护、限电偷电及短路保护、断相保护等多种功能，因此具有多功能，避免危及人身安全、火灾、烧毁电机等事故及偷电现象的发生。

2.本实用新型还具有事故自动检测、处理、判别、延时、恢复功能，达到事故检测操作自动化，因此使用方便。

3.本实用新型采用厚膜混合集成电路制作，因此各种保护功能性能可靠，而且结构简单，安装调试简易，便于推广应用。

以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细描述。

图1是本实用新型原理方框图。

图2是本实用新型过欠压保护器1的电原理图。

图3是本实用新型触漏电保护器2的电原理图。

图4是本实用新型限电偷电及短路保护器3的电原理图。

图5是本实用新型断相保护器4的电原理图。

图6是本实用新型偷电信号采样器5的电原理图。

参照图1至图6，本实用新型由零序电流互感器T₁、电流互感器T₂、T₃、T₄、电源变压器T₅、过欠压保护器1、触漏电保护器2、限电偷电及短路保护器3、断相保护器4、偷电信号采样器5、四双向模拟开关6、固态继电器7、过欠压信号采样及电源8、电度表9组成。其中外接交流电源零线(0)串接零序电流互感器T₁的线圈L₁后与电度表9零线入端1脚连接、交流相线～串接零序电流互感器T₁的L₂线圈、电流互感器T₂、T₃的初级线圈L₄、L₆后与固态继电器7相线入端2脚连接，固态继电器7相线出端3脚串接电度表9的电流互感器T₄初级线圈L₈后输出，交流电源零线(0)、相线(～)与电源变压器T₅初级线圈L₁₀并接，零序电流互感器T₁、电流互感器T₂、T₃、T₄、电源变压器T₅的次级线圈L₃、L₅、L₇、L₉、L₁₁分别与触漏电保护器2、限电偷电及短路保护器3、断相保护器4、偷电信号采样器5、过欠压信号采样器8的入端1、2脚连接。实施例零序电流互感器T₁采用市售的MXO-2000型磁环自制而成，在磁环上用2毫米线径的漆包线绕制L₁、L₂线圈20匝，用0.1毫米线径的漆包线绕制次级线圈L₃线圈700匝，其作用感应检测输出触漏电信号。电流互感器T₂、T₃、T₄均采用MXO-2000型磁环自制而成，在磁环上用2毫米线径的漆包线绕制L₄、L₆、L₈初级线圈各3匝，用0.1毫米线径的漆包线绕制次级线圈L₅、L₇、L₉为350匝，电源变压器T₅采用市售C型铁芯制作，初级线圈用0.1毫米漆包线，绕制1100匝，次级线圈用0.51毫米漆包线绕制60匝制作而成。其作用电流互感器T₂感应检测限电偷电及短路信号、T₃感应检测断相信号、T₄感应检测偷电信号、T₅感应检测过欠压信号并输出低压交流电压。

本实用新型过欠压保护器1由窗口比较器10、11、或门12、反相器13、检测恢复电路14构成。其连接线路如下：其中过欠压信号采样及电源8出端3脚分别与电位器R₅、R₆一端并接，电位器R₅、R₆的另一端接地端，电位器R₅、R₆的各中心端分别与窗口比较器10、11的入端1、5脚连接，窗口比较器10入端2脚分别与电阻R₁、R₂一端并接，电阻R₁另一端、窗口比较器10入端4脚分别与电源+V电压端并接，电阻R₂另一端与电阻R₃一端、窗口比较器11入端6脚并接，电阻R₃另一端、窗口比较器11入端8脚分别与地端并接，窗口比较器10、11出端3、7脚分别与或门12入端1、2脚连，或门12出端3脚串接反相器13后与检测恢复电路14入端1脚连接，反相器13的3、4脚分别与电源+V电压端、地端连接，检测恢复电路14入端5、6脚与电源+V电压端并接、入端7脚串接电容C₂后与地端连接、入端8脚与地端连接，入端2、3脚分别与电阻R₄、电容C₁一端并接、出端4脚与四双向模拟开关6入端1脚连接，电阻R₄另一端与电源+V电压端连接，电容C₁另一端接地端。实施例本实用新型窗口比较器10、11合起来采用市售一块LM358型集成块制作，其作用设定上下限的过压、欠压保护电压，当过欠压信号采样及电源8输入的过欠压采样信号高于或低于设定保护电压时输出的保护信号输入或门12，或门12采用二只市售2CK10二极管制作，其作用使过欠压信号输出为高电平状态。反相器13采用市售通用反相器集成块制作，其作用把或门12输入的高电平转为低电平输出。检测恢复电路14采用市售NE555型集成块制作，其作用首先把输入的低电平转换成高电平输出，驱动四双向模拟开关6，同时对过欠压信号自动延时检测及恢复。因此本实用新型过欠压保护作用原理如下，过欠压的采样信号由过欠压信号采样及电源8输入窗口比较器10、11，窗口比较器10、11与由电位器R₅、R₆预先设定的上下限过压、欠压保护电压进行比较，然后输出过欠压保护的高电平信号输入或门12、反相器13、检测恢复电路14，检测恢复电路14输出由低电平变为高电平，驱动四双向模拟开关6，使固态继电器7断掉交流电源，同时开始定时，定时时间由电阻R₄、电容C₁决定，时间一到，自动检测过欠压状态，如正常自动恢复供电，否则自动进入第二个定时周期，直至过欠压消失自动恢复供电。

四双向模拟开关6作用是产生固态继电器7的控制、驱动信号，实施例采用市售CD4066型集成块制作。固态继电器7作用是控制交流电源220V或380V的通与断，实施例采用市售CSD2410型集成块制作。

本实用新型触漏电保护器2由检波放大器15、比较器16、窗口比较器17、18、或门19、反相器20、检测恢复电路21构成。其触漏电保护功能原理如下：触漏电采样信号由零序电流互感器T₁的二次线圈L₃感应取出后输入检波放大器15进行放大及滤波，然后输入比较器16、窗口比较器17、18鉴别触漏电信号，通过电路中的电阻R₁₀、电容C₃，构成对突变的触电信号有尖脉冲输出，对稳定的或缓慢变化的漏电信号起隔离作用。然后把触电形成的正尖脉冲输入窗口比较器17，使其输出为高电平，把触电形成的负尖脉冲输入窗口比较器18使其输出也为高电平。稳定或缓变的漏电信号输入比较器16与预置的保护值进行比较，大于预置的保护漏电信号输出为高电平。比较器16、窗口比较器17、18的输出高电平信号均输入或门19、反相器20及检测恢复电路21，由检测恢复电路21输出的高电平信号输入四双向模拟开关6、驱动固态继电器7断掉用户电源，达到触漏电保护。与此同时检测恢复电路21的定时电路启动，定时时间由R₁₅、C₅决定，定时时间一到能自动检测触漏电状态，如触漏电事故排除，自动恢复供电，否则一直处于断电保护状态，直至事故排除。实施例触漏电保护器2连接线路如下：其中交流电源零线(0)入端串接零序电流互感器T₁的线圈L₁后与地端连接、交流电源相线(～)入端串接线圈L₂后输出，电阻R₁₆一端与零线入端、线圈L₁入端并接、另一端串接开关K后与交流电源相线、线圈L₂出端并接，零序电流互感器T₁的线圈L₃一端串接电阻R₆后与检波放大器15入端1脚、二极管D₁正极、电阻R₈一端并接，线圈L₃另一端与电阻R₇一端、地端并接，电阻R₇另一端与检波放大器15入端2脚连接，检波放大器15入端4脚与电源+V电压端连接、入端5脚接地端，出端3脚与二极管D₁负极、D₂正极并接，二极管D₂负极与电阻R₈另一端、电阻R₉一端、电容C₃一端并接，电阻R₉另一端与比较器16入端1脚连接，电容C₃另一端与电阻R₁₀一端、窗口比较器17、18的1、6脚并接，电阻R₁₀另一端与电阻R₁₄、R₁₃一端、窗口比较器18入端5脚并接，电阻R₁₄另一端和窗口比较器18入端8脚与电源-V电压端并接，电阻R₁₃另一端与电阻R₁₂一端、窗口比较器17入端2脚并接，电阻R₁₂另一端与电阻R₁₁一端、比较器16入端2脚并接，电阻R₁₁另一端、窗口比较器17入端4脚与电源+V电压端并接，比较器16出端3脚、窗口比较器17、18出端3、7脚分别与或门19入端1、2、3脚连接，或门19出端4脚串接反相器20后与检测恢复电路21入端1脚连接，反相器20入端3、4脚分别与电源+V电压端、地端连接，检测恢复电路21出端2脚与四双向模拟开关6入端2脚连接、入端5、6脚与电源+V电压端并接、入端7脚串接电容C₄后与地端连接、入端8脚和电容C₅一端与地端并接、入端3、4脚与电阻R₁₅一端、电容C₅另一端并接，电阻R₁₅另一端与电源+V电压端并接。实施例检波放大器15、比较器16，采用市售LM358型集成块制作，窗口比较器17、18采用市售一块LM358型集成块制作。或门19采用市售3只2CK10型二极管制作。反相器20采用市售通用反相器集成块制作。检测恢复电路21采用市售NE555型集成块制作。图3电路中电阻R₁₆、开关K用来检验触漏电的灵敏度。

本实用新型限电偷电及短路保护器3由检波放大器22、比较器23、检测恢复电路24、27、频率/电压转换器25、反相器26、或门28构成，其限电、偷电及短路保护功能原理如下：

1.偷电保护功能原理：由电源互感器T₂次级线圈L₅感应输出的用电负载大小的采样信号输入检波放大器22进行低噪线性检波放大并滤波后输入比较器23的入端1脚反相输入端。由电度表9内的电流互感器T₄的次级线圈L₉感应到的用电负载大小的采样信号输入频率/电压转换器25，频率/电压转换器25把感应信号转换成电压信号，输入比较器23正相输入端2脚，在正相输入端2脚由电阻R₂₀预置一个电压，在无偷电情况下，使其输出为高电平输入检测恢复电路24，检测恢复电路24输出低电平信号经或门28输入四双向模拟开关6后输出高电平，使固态继电器7为导通状态，电度表正常供电。反之如果从电度表9输出的信号电压小于比较器23的反相端1脚的电压时，则说明负载电流通过电流互感器T₂的大，通过电流互感器T₄的小，即有一部分或全部电流没有通过电度表，说明有跨接电度表9或其它形式的偷电行为，这时比较器23输出为低电平，则检测恢复电路24输出高电平输入或门28后经四双向模拟开关6输出为低电平，使固态继电器7断开电源，不向用户供电。同时由电阻R₂₂、电容C₁₁设定偷电惩罚断电时间，时间一到，检测恢复电路24自动检测偷电行为是否停止，如停止自动恢复供电，否则进入下一个定时周期，直至偷电行为停止。

2.限电保护功能原理：由电流互感器T₂次级线圈L₅感应的采样信号输入检波放大器22，经放大后输入反相器26，限电量的大小由电位器R₂₁调节，如用电量不超过限电量，则反相器26输出高电平，检测恢复电路27输出为低电平至或门28，或门28不导通输出低电平经四双向模拟开关6输出为高电平，使固态继电器7向用户供电。否则反相器26输出低电平，输入四双向模拟开关6输出低电平，从而控制固态继电器7断掉用户电源，同时延时、检测、自恢复功能启动，延时时间长短由电阻R₂₃、电容C₁₂决定，直至超限用电停止，恢复正常供电。

3.防短路功能原理：如果电源负载瞬间出现短路故障，电流互感器T₂次级线圈L₅感应采样信号很大。这有两种情况，一种是对地短路，这时电路具有两种保护状态，首先触漏电保护器会因很大的漏电流在瞬间断掉电源，其次是限电保护器也会因电流超限迅速断掉电源。另一种是线路短路，这时电流互感器T₂次级线圈L₅也会瞬间感应流过很大的电流，所以限电保护器迅速处于保护状态，断掉电源，由于保护电路动作快，短路的瞬间不会产生火花，所以不会有火灾发生。

实施例本实用新型限电偷电及短路保护器3中的检波放大器22，比较器23均采用市售LM358型集成块制作。检测恢复电路24、27采用市售两块NE555型集成块制作。频率/电压转换器25采用市售LM331型集成块制作，反相器26采用市售通用反相器制作，或门28采用市售2CK10型二极管制作。其实施例连接线路如下：交流电源零线(0)接地端、相线(～)入端串接电流互感器T₂的初级线圈L₄后输出，电流互感器T₂次级线圈L₅一端串接电阻R₁₇后与检波放大器22入端1脚、电阻R₁₉一端、二极管D₃正极并接，线圈L₅另一端、电阻R₁₈一端与地端并接，电阻R₁₈另一端与检波放大器22入端2脚连接，检波放大器22出端3脚与二极管D₃负极、D₄正极并接、出端4、5脚分别与电源+V电压端、地端连接，电阻R₁₉另一端与二极管D₄负极、电容C₇一端、比较器23入端1脚、电位器R₂₁一端、反相器26入端1脚并接，电容C₇另一端与电阻R₂₀一端、频率/电压转换器25出端3脚、电容C₈一端、比较器23入端2脚并接，电容C₈另一端、电位器R₂₁另一端及中心端、反相器26入端4脚均与地端并接，频率/电压转换器25入端2、4脚分别与电源+V电压端、地端连接，频率/电压转换器(25)入端1脚与偷电信号采样器5出端3脚连接，比较器23出端3脚与检测恢复电路24入端1脚连接，检测恢复电路24入端5、6脚、电阻R₂₂一端与电源+V电压端并接、入端3、4脚与电阻R₂₂另一端、电容C₁₁一端并接、入端8脚、电容C₁₁另一端与地端并接、入端7脚串接电容C₁₀后与地端连接、出端2脚与或门28入端1脚连接，反相器26出端2脚与检测恢复电路27入端1脚连接，反相器26出端3脚、检测恢复电路27入端5、6脚、电阻R₂₃一端均与电源+V电压端并接，检测恢复电路27入端3、4脚与电阻R₂₃另一端、电容C₁₂一端并接、入端7脚串接电容C₉后接地端、入端8脚和电容C₁₂另一端与地端并接、出端2脚与或门28入端2脚连接，或门28出端3脚与四双向模拟开关6入端3脚连接。

本实用新型断相保护器4由检波放大器29、比较器30、检测恢复电路31构成，其断相保护作用原理如下：电流互感器T₃次级线圈L₇感应输出的断相取样信号输入检波放大器29进行放大滤波后输入比较器30负相端1脚与预置的正相端2脚电压进行比较，当电机正常运行时，调节电位器R₂₉使比较器30输出高电平，当电机的某相电压断相时，没有断相的某相电流升高至原电流的1.73倍，从而使比较器的负相端1脚电压高于正相端2脚电压使输出为低电平，输入检测恢复电路31。检测恢复电路31的高电平输出驱动四双向模拟开关6后使固态继电器7断掉用户电源，达到断相保护。同时由电阻R₃₁、电容C₁₅设定定时时间，一旦定时时间到它自动检测断相故障排除与否，故障排除自动恢复供电，否则进入第二个定时周期，直至故障排除为至。实施例连接线路如下：其中交流电源相线(～)串接电流互感器T₃的初级线圈L₆后与固态继电器7入端2脚连接，次级线圈L₇一端与电阻R₂₅一端连接、线圈L₇另一端与电阻R₂₆一端、地端并接，电阻R₂₅另一端与检波放大器29入端1脚、电阻R₂₇一端、二极管D₅正极并接，检波放大器29入端2脚与电阻R₂₆另一端连接、入端3脚与电源+V电压端连接、入端5脚与地端连接、出端4脚与二极管D₅负极、D₆正极并接，二极管D₆负极与电阻R₂₇另一端、比较器30入端1脚并接，电阻R₂₈一端与电源+V电压端连接、另一端串接电位器R₂₉、电阻R₃₀后接地端，电位器R₂₉中心端与比较器30入端2脚连接，比较器30出端3脚与检测恢复电路31入端1脚连接，检测恢复电路31入端5、6脚、电阻R₃₁一端与电源+V电压端并接、入端7脚串接电容C₁₄后接地端、入端8脚和电容C₁₅一端与地端并接、出端2脚与四双向模拟开关6入端4脚连接、入端3、4脚与电阻R₃₁另一端、电容C₁₅另一端并接。实施例检波放大器29、比较器30采用市售LM358型集成块制作，检测恢复电路31采用市售NE555型集成块制作。

本实用新型偷电信号采样器5由检波放大器32、电压/频率变换器33构成，其偷电信号采样作用原理如下：本部分电路为电度表9内偷电信号采样电路。电度表9内的电流互感器T₄次级线圈L₉感应输出的偷电取样信号输入检波放大器32放大、滤波后再输入电压/频率变换器33，电压/频率变换器33把输入的偷电采样信号电压0至6伏电压转换成0至8kHz的频率，然后输入限电偷电及短路保护器3偷电信号采样入端4脚。本实用新型实施例连接线路如下：交流电源零线(0)与地端连接、交流相线(～)由固态继电器7出端3脚串接电感互流器T₄的初级线圈L₈后输出，次级线圈L₉一端串接电阻R₃₃后与检波放大器32入端1脚、电阻R₃₅一端、二极管D₇正极并接、线圈L₉另一端和电阻R₃₄一端与地端并接，电阻R₃₄另一端与检波放大器32入端2脚连接，检波放大器32入端4、5脚分别与电源+V电压端、地端连接、出端3脚与二极管D₇负极、D₈正极并接，二极管D₈负极与电阻R₃₅另一端、电压/频率变换器33入端1脚并接，电压/频率变换器33入端2、4脚分别与电源+V电压端、地端连接、出端3脚与限电偷电及短路保护器3入端4脚连接。实施例检波放大器32采用市售LM358型集成块制作，电压/频率变换器33采用市售LM331型集成块制作。

本实用新型过欠压信号采样及电源8采用通用电源桥式整流器线路自制而成，其作用从桥式整流器不经稳压的正电压端输出过欠压采样信号，输入过欠压保护器1入端1脚。同时桥式整流器整流输出的正、负电压经稳压电路后输出电源±V电压，实施例其输出的正、负电压均为9V，提供各级电源。

本实用新型电度表9采用通用电度表的电原理结构自制而成，实施例可制作成机械式或也可制作成全电子式结构电度表，可以用来测量和记录用户消耗的电能。同时在电度表9内绕制电流互感器T₄，它用MXO-2000型磁环，其初级L₈采用1毫米线径漆包线绕8匝，次级L₉采用0.1毫米线径漆包线绕制450匝，从线圈L₉感应取出的偷电信号输入偷电信号采样器5的入端1、2脚。

实施例本实用新型所有的电阻、电容器件均采用市售通用器件制作。本实用新型根据用户需要可制作成三相或单相多功能电度表。

本实用新型安装结构如下：它的安装结构由电度表部分和控制部分两部分构成。电度表部分安装电度表9、偷电信号采样器5、电流互感器T₄。其中偷电信号采样器5的所有电路元器件安装在一块长27毫米、宽17毫米厚膜混合集成电路内，然后把电度表9、厚膜混合集成电路及电流互感器T₄安装在长×宽×高为120×100×100毫米的外壳内，外壳实施例采用塑料注塑而成，在外壳面板上有显示用电的测量和记录表，后面板安装有交流零线(0)、电流互感器T₄相线(～)输入、输出及偷电信号采样器5的偷电信号采样输出接线柱。控制部分内安装过欠压保护器1、触漏电保护器2、限电偷电及短路保护器3、断相保护器4、四双向模拟开关6、过欠压采样及电源8，这六部分所有电路元器件安装在一块长25毫米、宽22毫米的厚膜混合集成电路内，在控制部分内还安装固态继电器7、零序电流互感器T₁、电流互感器T₂、T₃、电源变压器T₅，然后把控制部分的厚膜混合集成电路、固态继电器7、零序电流互感器T₁、电流互感器T₂、T₃、电源变压器T₅安装在长×宽×高为85×60×46毫米的外壳内，外壳实施例采用金属板冲压而成。在外壳的面板上安装有触漏电灵敏度检验开关K和工作指示灯，在后面板上安装有零序电流互感器T₁一次线圈L₁的交流零线(0)输入输出接线柱。交流相线(～)，一次线圈L₂的输入接线柱、固态继电器7交流相线输出接线柱、限电偷电及短路保护器3的偷电采样信号输出接线柱及电源变压器T₅初级线圈交流电源输入接线柱。电度表部分与控制部分的交流零线、相线、电源+V电压及偷电信号采样输入、输出的连接线，通过外接导线连接，其余连接线路均按图1至图6连接，组装成本实用新型。一般电度表部分安装在用电户内、控制部分安装在用户外的适当地方。

Claims

1.一种由零序电流互感器T₁、电流互感器T₂、T₃、T₄、电源变压器T₅、四双向模拟开关(6)、固态继电器(7)、过欠压信号采样及电源(8)、电度表(9)组成的多功能交流电度表，其特征在于还有过欠压保护器(1)、触漏电保护器(2)、限电偷电及短路保护器(3)、断相保护器(4)、偷电信号采样器(5)组成，其中外接交流电源零线(0)串接零序电流互感器T₁的L₁线圈后与电度表(9)的零线入端1脚连接、交流相线(～)串接零序电流互感器T₁的L₂线圈、电流互感器T₂、T₃的初级线圈L₄、L₆后与固态继电器(7)相线入端2脚连接，固态继电器(7)相线出端3脚串接电度表(9)的电流互感器T₄初级线圈L₈后输出，交流电源零线(0)、相线(～)并接电源变压器T₅初级线圈L₁₀两端，零序电流互感器T₁、电流互感器T₂、T₃、T₄、电源变压器T₅的次级线圈L₃、L₅、L₇、L₉、L₁₁分别与触漏电保护器(2)、限电偷电及短路保护器(3)、断相保护器(4)、偷电信号采样器(5)、过欠压信号采样器(8)的入端1、2脚连接，过欠压信号采样器(8)出端3脚串接过欠压保护器(1)后与四双向模拟开关6)的入端1脚连接，触漏电保护器(2)、限电偷电及短路保护器(3)、断相保护器(4)的各出端3脚分别与四双向模拟开关(6)的入端2、3、4脚连接，偷电信号采样器(5)出端3脚与限电、偷电及短路保护器(3)入端4脚连接。四双向模拟开关(6)出端5脚与固态继电器(7)入端1脚连接，过欠压信号采样及电源(8)出端4、5脚分别输出+V、-V电压与各部件电源端连接。

2.根据权利要求1所述的多功能交流电度表，其特征在于过欠压保护器(1)由窗口比较器(10)、(11)、或门(12)、反相器(13)、检测恢复电路(14)构成，其中过欠压信号采样及电源(8)出端3脚分别与电位器R₅、R₆一端并接，电位器R₅、R₆的另一端接地端，电位器R₅、R₆的各中心端分别与窗口比较器(10)、(11)的入端1、5脚连接，窗口比较器(10)入端2脚分别与电阻R₁、R₂一端并接，电阻R₁另一端、窗口比较器(10)入端4脚分别与电源+V电压端并接，电阻R₂另一端与电阻R₃一端、窗口比较器(11)入端6脚并接，电阻R₃另一端、窗口比较器(11)入端8脚分别与地端并接，窗口比较器(10)、(11)出端3、7脚分别与或门(12)入端1、2脚连接，或门(12)出端3脚串接反相器(13)后与检测恢复电路(14)入端1脚连接，反相器(13)的3、4脚分别与电源+V电压端、地端连接，检测恢复电路(14)入端5、6脚与电源+V电压端并接、入端7脚串接电容C₂后与地端连接、入端8脚与地端连接，入端2、3脚分别与电阻R₄、电容C₁一端并接、出端4脚与四双向模拟开关(6)入端1脚连接，电阻R₄另一端与电源+V电压端连接，电容C₁另一端接地端。

3.根据权利要求1或2所述的多功能交流电度表，其特征在于触漏电保护器(2)由检波放大器(15)、比较器(16)、窗口比较器(17)、(18)、或门(19)、反相器(20)、检测恢复电路(21)构成，其中交流电源零线(0)入端串接零序电流互感器T₁的线圈L₁后与地端连接、交流电源相线(～)入端串接线圈L₂后输出，电阻R₁₆一端与零线入端、线圈L₁入端并接、另一端串接开关K后与交流电源相线、线圈L₂出端并接，零序电流互感器T₁的线圈L₃一端串接电阻R₆后与检波放大器(15)入端1脚、二极管D₁正极、电阻R₈一端并接，线圈L₃另一端与电阻R₇一端、地端并接，电阻R₇另一端与检波放大器(15)入端2脚连接，检波放大器(15)入端4脚与电源+V电压端连接、入端5脚接地端，出端3脚与二极管D₁负极、D₂正极并接，二极管D₂负极与电阻R₈另一端、电阻R₉一端、电容C₃一端并接，电阻R₉另一端与比较器(16)入端1脚连接，电容C₃另一端与电阻R₁₀一端、窗口比较器(17)、(18)的1、6脚并接，电阻R₁₀另一端与电阻R₁₄、R₁₃一端、窗口比较器(18)入端5脚并接，电阻R₁₄另一端和窗口比较器(18)入端8脚与电源-V电压端并接，电阻R₁₃另一端与电阻R₁₂一端、窗口比较器(17)入端2脚并接，电阻R₁₂另一端与电阻R₁₁一端、比较器(16)入端2脚并接，电阻R₁₁另一端、窗口比较器(17)入端4脚与电源+V电压端并接，比较器(16)出端3脚、窗口比较器(17)、(18)出端3、7脚分别与或门(19)入端1、2、3脚连接，或门(19)出端4脚串接反相器(20)后与检测恢复电路(21)入端1脚连接，反相器(20)入端3、4脚分别与电源+V电压端、地端连接，检测恢复电路(21)出端2脚与四双向模拟开关(6)入端2脚连接、入端5、6脚与电源+V电压端并接、入端7脚串接电容C₄后与地端连接、入端8脚和电容C₅一端与地端并接、入端3、4脚与电阻R₁₅一端、电容C₅另一端并接，电阻R₁₅另一端与电源+V电压端并接。

4.根据权利要求3所述的多功能交流电度表，其特征在于限电偷电及短路保护器(3)由检波放大器(22)、比较器(23)、检测恢复电路(24)、(27)、频率/电压转换器(25)、反相器(26)、或门(28)构成，其中交流电源零线(0)接地端、交流相线(～)入端串接电流互感器T₂的初级线圈L₄后输出，电流互感器T₂次级线圈L₅一端串接电阻R₁₇后与检波放大器(22)入端1脚、电阻R₁₉一端、二极管D₃正极并接，线圈L₅另一端、电阻R₁₈一端与地端并接，电阻R₁₈另一端与检波放大器(22)入端2脚连接，检波放大器(22)出端3脚与二极管D₃负极、D₄正极并接、出端4、5脚分别与电源+V电压端、地端连接，电阻R₁₉另一端与二极管D₄负极、电容C₇一端、比较器(23)入端1脚、电位器R₂₁一端、反相器(26)入端1脚并接，电容C₇另一端与电阻R₂₀一端、频率/电压转换器(25)出端3脚、电容C₈一端、比较器(23)入端2脚并接，电容C₈另一端、电位器R₂₁另一端及中心端、反相器(26)入端4脚均与地端并接，频率/电压转换器(25)入端2、4脚分别与电源+V电压端、地端连接，频率/电压转换器(25)入端1脚与偷电信号采样器(5)出端3脚连接，比较器(23)出端3脚与检测恢复电路(24)入端1脚连接，检测恢复电路(24)入端5、6脚、电阻R₂₂一端与电源+V电压端并接、入端3、4脚与电阻R₂₂另一端、电容C₁₁一端并接、入端8脚、电容C₁₁另一端与地端并接、入端7脚串接电容C₁₀后与地端连接、出端2脚与或门(28)入端1脚连接，反相器(26)出端2脚与检测恢复电路(27)入端1脚连接，反相器(26)出端3脚、检测恢复电路(27)入端5、6脚、电阻R₂₃一端均与电源+V电压端并接，检测恢复电路(27)入端3、4脚与电阻R₂₃另一端、电容C₁₂一端并接、入端7脚串接电容C₉后接地端、入端8脚和电容C₁₂另一端与地端并接、出端2脚与或门(28)入端2脚连接，或门(28)出端3脚与四双向模拟开关(6)入端3脚连接。

5.根据权利要求4所述的多功能交流电度表，其特征在于断相保护器(4)由检波放大器(29)、比较器(30)、检测恢复电路(31)构成，其中交流电源相线(～)串接电流互感器T₃的初级线圈L₆后与固态继电器(7)入端2脚连接，次级线圈L₇一端与电阻R₂₅一端连接、线圈L₇另一端与电阻R₂₆一端、地端并接，电阻R₂₅另一端与检波放大器(29)入端1脚、电阻R₂₇一端、二极管D₅正极并接，检波放大器(29)入端2脚与电阻R₂₆另一端连接、入端3脚与电源+V电压端连接、入端5脚与地端连接、出端4脚与二极管D₅负极、D₆正极并接，二极管D₆负极与电阻R₂₇另一端、比较器(30)入端1脚并接，电阻R₂₈一端与电源+V电压端连接、另一端串接电位器R₂₉、电阻R₃₀后接地端，电位器R₂₉中心端与比较器(30)入端2脚连接，比较器(30)出端3脚与检测恢复电路(31)入端1脚连接，检测恢复电路(31)入端5、6脚、电阻R₃₁一端与电源+V电压端并接、入端7脚串接电容C₁₄后接地端、入端8脚和电容C₁₅一端与地端并接、入端3、4脚与电阻R₃₁另一端、电容C₁₅另一端并接、出端2脚与四双向模拟开关(6)入端4脚连接。

6.根据权利要求5所述的多功能交流电度表，其特征在于偷电信号采样器(5)由检波放大器(32)、电压/频率变换器(33)构成，其中交流电源零线(0)与地端连接、交流相线(～)由固态继电器7出端3脚串接电感互流器T₄的初级线圈L₈后输出，次级线圈L₉一端串接电阻R₃₃后与检波放大器(32)入端1脚、电阻R₃₅一端、二极管D₇正极并接、线圈L₉另一端和电阻R₃₄一端与地端并接，电阻R₃₄另一端与检波放大器(32)入端2脚连接，检波放大器(32)入端4、5脚分别与电源+V电压端、地端连接、出端3脚与二极管D₇负极、D₈正极并接，二极管D₈负极与电阻R₃₅另一端、电压/频率变换器(33)入端1脚并接，电压/频率变换器(33)入端2、4脚分别与电源+V电压端、地端连接、出端3脚与限电偷电及短路保护器(3)入端4脚连接。