CN2689236Y

CN2689236Y - 三相四线电子式有无功组合电能表

Info

Publication number: CN2689236Y
Application number: CN 200420031144
Authority: CN
Inventors: 吴沛峰
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-04-12
Filing date: 2004-04-12
Publication date: 2005-03-30
Anticipated expiration: 2014-04-12

Abstract

本实用新型涉及一种三相四线电子式有无功组合电能表。三相的电压、电流信号经接线端子进入表内。电压信号通过电阻网络的分压、变为计量芯片接受的小信号，经电容进入计量芯片。电流信号通过电流互感器，经取样电阻，进入计量芯片，微处理器通过SPI接口对三个计量芯片的数据进行读取，并将有功、无功数据保存在EEPROM中。用户可通过仪表上的按钮，在液晶屏上切换显示A、B、C每相的有功电能、三相无功总电能。

Description

三相四线电子式有无功组合电能表

技术领域：

本实用新型涉及一种三相四线制供电线路电能计量仪表。

背景技术：

目前，在三相四线制供电线路电能计量仪表中，有三相有功电能表、三相无功电能表、三相有功和无功电能表。而在三相四线制供电线路有的用户要求计量A、B、C分相的有功电能和三相总无功电能。这时用户在市场上就找不到适合他们所用的电能表，不得不采用三个单相电能表或其他方式来达到他们的要求，给用户的安装和经济方面都带来很多麻烦。

发明内容：

本实用新型的目的是提供一种三相四线电子式有无功组合电能表，它能够分别计量和显示有功及合相无功于一体的电能表，满足用户的要求，避免用户安装多块单相电能表的弊端。

本实用新型是这样实现的：

一种三相四线电子有无功组合电能表，它是由壳体、A、B、C三相电能采集电路、三片单相计量芯片、微处理器、液晶显示器和电源供电部分组成，A、B、C三相电源的电压、电流经降压、整流、滤波后分别接入三片单相计量芯片上，微处理器通过计量芯片接口相联，再通过液晶显示器显示。三相四线的电压、电流信号经接线端子进入表内。三相电压信号通过压敏电阻保护，防止电网的各种过电压进入表内，通过铁氧体磁珠、瓷片电容滤波，对电网的高次谐波进行过滤，消除高频噪声对电路的干扰。经过上述措施处理过的电压信号，通过电阻网络的分压，电阻网络由三个固定电阻、九个二进制的可短接的电阻、一个采样电阻(并联一个电容用来补偿电压信号相位的变化)。通过三个电阻网络，电压降为三个采样电阻上的几十毫伏的电压信号，进入电能各自的计量芯片。三相电网电流信号通过三个专用的电能表电流互感器，在电流互感器的二次侧串接二个电阻，在二个电阻连接点接电路的模拟地。两个电阻取得电压再经过电阻，电容对信号滤波，每路电流采样信号进入各自计量芯片。

A、B、C相对应的计量芯片ADE7753分别获取了电压、电流采样信号。ADE7753对电网消耗的有功及无功电能进行计量，同时将计量数据存储在本身的寄存器中，等待微处理器读取。ADE7753带SPT接口和校准脉冲输出，微处理器通过ADE7753的SPT接口将有功、无功电能读出并存储在自身的EEPROM中，对电量数据保存。A、B、C每相的有功电能、三相无功总电能通过液晶显示器每间隔一段时间轮显，用户也可通过仪表面板上的按钮，在液切换显示A、B、C每相的有功电能、三相无功总电能。

电源供电部分，通过三个变压器将各相电源分别整流滤波后接在一起，稳压输出供线路使用。这样可以保证任一相有电时，线路都能正常工作。有两路直流电源：数字电源和模拟电源。线路将数字电源和模拟电源分开工作，防止数字信号和模拟信号互相干扰。另外备有电源，采用电池供电，电网的三相电压全部不供电时，备用电源工作，可从液晶显示器上读取各种数据，因为此时电网不消耗电能，故电池只给数字电源供电，以便延长电池的寿命。

主要元器件、电子器件说明：

1、计量芯片ADE7753

电能计量芯片，采用AnalogDevices公司专用电能计量芯片ADE7753，高精度，支持IEC687/1036标准的精度要求，在1000∶1的动态范围内误差小于0.1％，带SPI接口和脉冲输出高精度有功和视在能量计量的集成电路。本实用新型利用此芯片的有功、无功计量功能，采用三片ADE7753。一个芯片对应计量一相有功和无功电能。并将电能存储在内部寄存器中。

2、微处理器PIC18F252

采用美国Microchip公司的高速、低功耗的高档的8位微处理器PIC18F252。

3、液晶驱动芯片DF3566

DF3566是一种能与任意具有低复用速率LCD接口液晶驱动芯片，对任意静态或复合态的LCD，都能产生高达4背极和24段的驱动信号。DF3566能与大多数的微处理器兼容，并通过两线双向的二向一串行通讯总线协议。通过带自动地址增量的显示RAM使得通讯开销减少到更小，通过硬件地址和显示存储器切换。

4、电解电容

本实用新型所有的电解电容均采用日本红宝石YXF系列。具有长寿命、高可靠性的优点。

5、晶振

计量芯片的晶振采用军品级的10MHz。

6、LCD显示器

液晶显示器选用大连东显电子有限公司的DEC5185DTC1P30型号。显示模式为正显、驱动电压5V、操作温度-40-+85度，使用寿命不低于100,000小时。

7、电源变压器

电源变压器满足如下技术要求：

正常工作电压范围：220V±20％，频率50Hz。

极限工作电压范围：175V-418V(交流)，418V工作四小时温升不应超过40度。

绝缘要求：交流2000V。

效率大于70％。

8、电流互感器

采用哈尔滨三达德电度表专用电流互感器，0.1级的精密电能表专用电流互感器。

本实用新型的有益效果是：

用户需要计量三相四线分相有功、合相无功电能时，使用本实用新型便可满足用户的要求，避免用户安装多块单相电能表的弊端。

附图说明：

图1是三相四线电子式有无功组合电能表框图；

图2是电能采集电流信号采样线路图；

图3是计量芯片ADE7753接线图；

图4是电能采集电阻网络分压线路图；

图5是电源部分降压滤波整流线路图；

图6是电源部分高频滤波线路图；

图7是三相四线电子式有无功组合电能表结构示意图。

具体实施方式：

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明：

图1三相四线电子式有无功组合电能表框图，A、B、C三相电能采集电流电压信号分别进入各自的电能计量单元，本实用新型利用三片ADE7753，对三相四线制电网的分相有功及无功电能计量；高可靠低功耗PIC18F252单片机对三相有功电能进行存储，无功电能进行累加存储；电源部分提供两套相互独立的电源，严格区分线路中的模拟和数字电源；微处理器PIC18F252对电能数据处理和保护，并通过LCD液晶显示器显示出有功和无功，显示直观方便，同时使线路成为高可靠低功耗。

图2～图4电能采集单元，三相四线(A相、B相、C相、N相，3×220/380)的电压、电流信号经接线端子进入表内，三相电压信号(对N相电压为AC220V)通过压敏电阻(14K681)保护，防止电网的各种过电压进入表内，通过铁氧体磁珠、瓷片电容(103/3KV)滤波，对电网的高次谐波进行过滤，消除高频噪声对电路的干扰。经过上述措施处理过的电压信号，通过电阻网络的分压，电阻网络由三个固定电阻(470K、470K、200K)、九个二进制的可短接电阻(220K、100K、51K、27K、13K、6.2K、3.3K、1.6K、0.82K)、一个采样电阻(1K)、采样电阻并联一个电容(33nF，用来补偿电压信号相位的变化)。通过三个电阻网络，三相电网电压(Ua、Ub、Uc)降为三个1k采样电阻上的几十毫伏的电压信号，进入电能各自的计量芯片。

三相电网电流信号通过三个专用的电能表电流互感器(精度0.1)，在电流互感器的二次侧串接二个4.3Ω电阻，在二个电阻连接点接电路的模拟地。两个4.3Ω电阻取得电压再经过1K电阻，33nF电容对信号滤波，每路电流采样信号进入各自计量芯片。

图5三相四线(A相、B相、C相、N相，3×220/380)的电压、电流信号经接线端子进入表内。三相电压信号(对N相电压为AC220V)通过压敏电阻保护，防止电网的各种过电压进入表内，通过铁氧体磁珠、瓷片电容(103/3KV)滤波，对电网的高次谐波进行过滤，消除高频噪声对电路的干扰。通过三个变压器将各相电源分别经过整流桥后接在一起，得到两路直流电压。

图6直流电压分别经电容高频滤波，再经过电感磁环、电容滤波，过稳压输出供线路用。这样可以保证任一相有电时，线路都能正常工作。线路将数字电源和模拟电源独立分开工作，防止数字信号和模拟信号互相干扰。另外线路有备用电源，采用电池供电，电网的三相电压全部不供电时，备用电源工作，可从液晶显示器上读取各种数据，因为此时电网不消耗电能，故电池只给数字电源供电，以便延长电池的寿命。

图7三相四线电子式有无功组合电能表结构示意图：1、三相四线电子式无功组合电能表壳体；2、备用电池；3、电源板；4、主板；5、液晶显示器；6、计量芯片；7、微处理器；8、按钮；9、电流互感器；10、校表脉冲端子；11、接线端子。本实用新型实现了分别计量和显示有功及合相无功一体的电能表，满足了用户的要求，给用户的安装和使用带来了极大的方便。

Claims

1、三相四线电子式有无功组合电能表，它是由壳体，A、B、C三相电能采集电路、三片单相计量芯片、一片微处理器、液晶显示器和电源供电部分组成，其特征在于A、B、C三相电源的电压、电流经降压、整流、滤波后分别接入三片单相计量芯片上，微处理器通过计量芯片接口相联，再通过液晶显示器显示。

2、按照权利要求1所述的三相四线电子式有无功组合电能表，其特征在于三相电能采集电路的电压信号，是通过三个电阻网络的分压，再经过电容的相位补偿接入计量芯片；电流信号是通过三个电流互感器，在电流互感器的二次侧串接二个电阻，两个电阻取得电压再经过电阻、电容对信号滤波，每路电流信号接入各自计量芯片。

3、按照权利要求1所述的三相四线电子式有无功组合电能表，其特征在于电源供电部分是通过三个变压器后，将各相电源分别整流、滤波后接在一起，稳压输出供线路用，线路还具有备用电源，采用电池供电。

4、按照权利要求1所述的三相四线电子式有无功组合电能表，其特征在于单相计量芯片是采用AD7753芯片。

5、按照权利要求1所述的三相四线电子式有无功组合电能表，其特征在于所述的微处理器是采用PTC18F252型微处理器。

6、按照权利要求1所述的三相四线电子式有无功组合电能表，其特征在于液晶显示器是采用LCD式显示器。