CN2399734Y

CN2399734Y - 组合式多用户全电子电能表

Info

Publication number: CN2399734Y
Application number: CN 99253712
Authority: CN
Inventors: 马学东; 王涛
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-11-12
Filing date: 1999-11-12
Publication date: 2000-10-04
Anticipated expiration: 2009-11-12

Abstract

本实用新型属于电器仪表技术领域,包括在一个机箱内安装有一个总表和多个分表,在该机箱内还装有总表和分表共用的一套计数控制单元及与之相连的通讯接口、直流电源、显示器电路与键盘,总表和分表分别与所说的计数控制单元的各接口相连。本实用新型具有降低成本、增加灵活性、提高可靠性;同时还可以防止窃电行为发生;可以随时对各个用户的电量使用情况进行测量、统计等优点。

Description

组合式多用户全电子电能表

本实用新型属于电器仪表技术领域，特别涉及对全电子电能表结构的新设计。

现有的全电子电能产品主要是将多块相同的电子式电能表安装在一个表箱中构成一组多用户电能表，其中每一个电表都同时具有各自的测量、计数控制、显示、通讯、电源等单元。这样的结构必然使得成本高、体积大、功率消耗大、可靠性差。

申请号为93242188的集中式电子电度表公开了一种由总表和多个分表组成的多用户电能表，该电能表的分表与总表间传递信息的形式是将电压和电流的模拟量传送到总表去，由总表进行模数转换并进行乘积和累加，从而求出电能。这种方式的不足是传递模拟信号而使抗干扰能力变差；多路模拟信号通过切换开关共用A/D转换器使误差增加，对A/D转换器的速度要求高而使成本增加，调试困难；每一用户的功率数值需要实时计算而使控制器的负担加重，要求采用高速型微处理器，使成本增加。本实用新型的各个分表已将功率信号变成了时间信号，传递过程中不会造成附加的误差，同时还使得各个分表可以各自独立校验，有利于批量生产和使用过程中的校验和维护。

本发明的目的是为克服已有技术的不足之处，设计出一种组合式多用户全电子电能表，可使多个测量单元共用一套计数控制、通讯、直流电源、显示与键盘，并且配备有一个总表以便随时检测比较各分表之间的测量值的误差。具有降低成本、增加灵活性、提高可靠性；同时还可以防止窃电行为发生；可以随时对各个用户的电量使用情况进行测量、统计等优点。

本发明提出一种组合式多用户全电子电能表，包括在一个机箱内安装有一个总表和多个分表，其特征在于，在该机箱内还装有总表和分表共用的一套计数控制单元及与之相连的通讯接口、直流电源、显示器与键盘，所说的总表和分表分别与所说的计数控制单元的各接口相连。

本发明所说的计数控制单元可采用INTEL8xC196系列单片机；所说的通讯接口采用RS-232或RS-485接口；所说的显示器电路，采用了74系列的74LS164串行移位计数器；所说的总表和分表为1～32块全电子电能表。所说的机箱内安装有用于防止窃电的开门感知传感器。

本发明的工作过程为：交流电源经过进线开关进入电表箱后，经过总开关后首先经过总表进行计量，然后由内部母线分配给各个分表(一个表箱内可以安装1～32块分表)。总表和各个分表内的电压、电流采样元件(分压电阻和电流互感器)将220V电压和线路电流变换成弱电信号，由变换器(可选用AD公司的AD7750芯片)对电压电流进行乘积运算，产生与功率大小相应的周期可变的方波脉冲。该脉冲进入计数与控制单元(可选用INTEL8xC196系列单片机)后，经过对脉冲进行整形和计数，可以得到各个分表的瞬时功率，对瞬时功率进行累计后就得到各个分表的电度值。如果电业局经过通讯通道进行遥测，则计数与控制单元就会将已经累计的总表和各个分表的电度数值经过通讯单元送回电业局的主机上。通讯方式可以有不同的选择，例如电力线载波、有线电话MODEM、扩频通讯、光纤通道等，本电表都可以很方便地与之连接。计数与控制单元还有其他一些功能，例如限制每个用户的最大瞬时功率、防止偷电、防止用户擅自改动箱内的设备等。分表的输出经过各自的出线开关后由端子引出箱外供用户接线使用。显示单元可以实时交替显示总表和各个分表的电度数值，如果需要，也可以固定显示某一参数。通过键盘可以修改和设定所有表的参数和一些极限值，从而增加电表的功能和灵活性，但是所有操作都是有密码限制的，而密码只有电力部门的工作人员掌握。

计数控制单元的其他功能还有：如果发现有故障发生或用户非法打开表箱时，计数控制单元将可以通过通讯通道向电业局控制室报警。计数控制单元还进行各个分表的电量累加工作，并与总表的电量进行比较，误差超过一定范围后将报警。可以利用遥控通道设定各个用户的功率极限和最大用电量，如果某一用户越限后可以向电业局报警或直接切断向该用户的供电。

本发明主要特征：

1)每个分表是模块式结构，可以根据需要随意组装成多表结构；

2)每个分表具有各自的测量和变换单元；

3)所有分表和总表共用一个专用表箱，根据分表数目的多少表箱可以有不同的规格；

4)所有分表共用一套计数和控制单元；

5)所有分表共用一套通讯单元，并且通讯方式可以从电源线载波、RS-232、RS-485等接口方式中灵活选择；

6)所有分表共用一套显示和键盘；

7)所有分表共用一套直流电源；

8)各个分表间采用母线式结构连接于交流电源输入端，但使用各自的出线开关；

9)各个分表的输出端采用各自的出线端子；

10)在表箱的门上安装有开门感知传感器用于防止窃电。

本发明使多个测量单元(分表)共用一套计数控制、通讯、直流电源、显示与键盘，并且配备有一个总表以便随时检测比较各分表之间的测量值的误差。本发明的各个分表是可以拆卸组合的，可以根据需要在一个表箱内安装适当数量的分表模块，从而构成多块分表的组合式电表。

与现有的电子式电能表相比，本发明可以降低成本、增加灵活性、提高可靠性，同时还可以防止窃电行为发生。通过与集中抄表器的通讯，可以随时对各个用户的电量使用情况进行测量、统计。

附图简要说明：

图1为本发明的总体结构示意图。

图2为本发明实施例的计数与控制单元的电路图。

图3为本发明实施例的串行接口的电路图。

图4为本发明实施例的各个分表传感器部分的电路图。

图5为本发明实施例的LED显示电路图。

图6为本发明实施例的键盘单元电路图。

本发明的一种组合式多用户全电子电能表实施例结合各附图详细介绍如下：

本实施例构成32用户的组合式电子电能表。该组合式全电子电能表由五个主要部分组成：计数与控制单元、1～32个分表单元、显示与键盘单元、通讯单元和直流电源，另外还有交流母线、空气开关和配线端子、机箱和开门传感器等部件，其原理框图如图1所示。各单元的功能分别说明如下：

电压电流采样单元：完成电压电流的采样和模拟乘积运算，产生一个与输入功率成正比的电压，经过V/F变换后得到一个振荡周期与输入功率成正比的脉冲信号提供给计数与控制单元。

计数与控制单元：对由各个分表采样电路输入的电能脉冲进行累计、运算、存储、输出显示处理以及远传处理。

显示器与键盘单元：显示各种实时信息和对各种功能进行设置。

通讯单元：该部分是可以根据需要灵活配置的，一般选用内置的电力线载波器，另外还可以选用RS-232或RS-485接口以便与标准的有线或无线通道连接，实现远方抄表。

直流电源：提供所有部件的直流电源供应工作，要求可靠性极高，并且可以考虑配置备用电源以便在主电源故障时为电表供电。

母线、空气开关和配线端子：交流电源接入表箱后首先经过总开关，然后以母线的形式分配给各个分表，各个分表都有各自的出线开关等元件。

机箱和开门传感器：本发明设计了专用表箱，为了防止非法用户私自改动表箱内的接线和功能设置，专门设置了开门传感器，可以对每次开门动作进行记录以便随时查询。

选用本发明的电能表结构，可以在一个表箱内安装1～32块全电子电能表，而体积比现有的多用户电能表大幅度减小，同时还有成本降低、可靠性提高等的优点。

图2是本实施例的计数与控制单元的电路图，其中单片机选用了Intel公司的89c196系列内含EEPROM的型号。时钟频率选用了16M，由各个分表来的计数脉冲信号分别进入单片机的P1～P4接口的32根输入线IN1～IN32，从而对32个分表的电能进行计数和累积。同时利用单片机的TXD和RXD接口线连接了串行通讯接口芯片MAX202。由高速口线HSI.0和HSI.1向串行LED显示器提供接口信号。由高速口线HSI.2、HSI.3、HSO.0和HSO.1对键盘进行扫描，读取操作者输入的控制指令。由高速口线HSO.2和HSO.3对门控接点进行检测，可以将所有的开门动作的发生时间记录下来，由供电部门通过通讯接口进行监视。

图3是本实施例的串行接口部分的电路图，是由MAXIM公司的202接口芯片构成的标准RS-232接口，它可以实现外部通讯线路与电表间的电气隔离，该芯片只需要的单一的+5V电源，所需外围器件也很少。

图4是本实施例的各个分表部分的电路，它的内部由测量芯片AD公司的AD7750构成，另外还有电压电流采样电路及其相应的电阻、电容器件。电压采样电路由电阻R1、R2和VR1将交流电压分压后进入测量芯片，电流信号经由电流互感器CT1采样后进入测量芯片。电压和电流采样信号进入测量芯片AD7750后，进行乘积运算和积分运算并产生与电能数值对应的计数脉冲，该计数脉冲经过FOUT信号线传递到计数与控制单元后进行累积和存储、显示。

图5是本实施例的LED显示电路，采用了74系列的74LS164串行移位计数器，好处是接口电路简单，除电源线外只需要2根信号线CLKIN、DATAIN与计数与控制单元进行连接，节约了单片机的接口线。8位LED数码管能够满足显示电能数值和参数设置时的显示需要。

图6是本实施例的键盘单元，它能够利用中断方式对8个输入键进行扫描。该电路的核心是74系列的74LS148编码器，它能够实现8-3的优先编码功能，并且可以提供中断申请信号。每当有任一键被按下后，EO线将发出中断申请信号，同时A、B、C三根信号线将被按下键的二进制编码送往计数与控制单元。8个键分别定义为轮流/固定显示、用电量上限设定、增加、减少、通讯试验、校表试验、用户选择、确认键。

Claims

1.一种组合式多用户全电子电能表，包括在一个机箱内安装有一个总表和多个分表，其特征在于，在该机箱内还装有总表和分表共用的一套计数控制单元及与之相连的通讯接口、直流电源、显示器电路与键盘，所说的总表和分表分别与所说的计数控制单元的各接口相连。

2.如权利要求本1所述的发明所说的组合式多用户全电子电能表，其特征在于所说的计数控制单元采用INTEL8xC196系列单片机；所说的通讯接口采用RS-232或RS-485接口；所说的显示器电路，采用了74系列的74LS164串行移位计数器；所说的总表和分表为1～32块全电子电能表。

3.如权利要求1或2所述的发明所说的组合式多用户全电子电能表，其特征在于所说的机箱内安装有用于防止窃电的开门感知传感器。