單相多功能電能計量儀表的製作方法

2023-10-11 00:39:34 1

專利名稱：單相多功能電能計量儀表的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電路測量儀器，特別是一種單相多功能電能計量儀表。
背景技術：
多功能電能計量儀表是當今微電子技術與電工測量技術結合的產物，它使用微處 理器多通道快速採樣實時計算的方式，或者使用微處理器與專用電能計量晶片的通訊的方 式，可以實現電壓、電流、有功、無功、功率因數、頻率、電能等多項測量功能和一些實時控制 功能。近年來多功能電能計量儀表在國內外得到迅速發展。多功能電能計量儀表適用於 參比頻率為50Hz或60Hz的電路，能檢測電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數、頻率、 電能等參數，也可附帶開關量輸入和開關量輸出，通過開關量輸出實現某種保護或控制功 能，並可作為監控模塊與低壓電器配合使用，使不帶智能控制的低壓電器具有智能控制和 網絡控制功能。目前我國大多數終端用戶沒有電力質量監測和專門技術，這是電網安全運行的一 個非常薄弱的環節，其重要程度日益受到重視，因此多功能電能計量儀表的需求量迅速增 長。由此，國際、國內電力企業紛紛看好商機，抓緊新技術開發，不斷推出低壓電器電量監控 的新產品，以滿足電量監控市場的應用需求。多功能電能計量儀表的測量原理、工作方法與原有的電壓、電流表、電能表都有相 當大的不同。傳統的多功能電能計量儀表使用微處理器多通道快速採樣實時計算的方式， 由於使用分離元件實現對電流電壓的採樣，因此普遍存在精度和穩定性不高的問題。
發明內容為解決上述問題，本實用新型提供一種能夠高精度、高可靠地對電壓、電流、有功 功率等電參數進行測量的單相多功能電能計量儀表。本實用新型為解決其問題所採用的技術方案是單相多功能電能計量儀表，包括一中央處理模塊；一用於顯示系統相關選項的 顯示模塊，所述顯示模塊與中央處理模塊連接；一操作模塊，所述操作模塊與中央處理模塊 連接；一用於測量電參數的電能採集處理模塊，所述電能採集處理模塊內部設置有電能計 量晶片，所述電能採集處理模塊與中央處理模塊通訊連接。該計量儀表還包括通訊模塊，所述中央處理模塊通過通訊模塊與設置於外部的監 控中心通訊連接。所述通訊模塊為RS485通訊模塊或C-MBUS通訊模塊或兩者的組合。 所述顯示模塊為IXD顯示屏。 本實用新型的電能採集處理模塊內部設置有電能計量晶片，基於此電能計量晶片 電能採集處理模塊可以利用所採集得到的電壓和電流模擬量計算得到相應的電壓、電流、 頻率、有功功率、無功功率、功率因數等實時電參數量，所得的電參數量傳輸到中央處理模2/3頁
塊，中央處理模塊對上述電參數量進行處理並驅動顯示模塊進行顯示。這種利用電能採集 處理模塊直接處理計算電參數量然後送中央處理模塊的方法與採集數據後遠程輸送再通 過中央處理模塊計算電參數量的方法相比，減少了分離電路，提高了系統的抗幹擾性能，能 夠保證所得電參數量的精度，實現高精度和高可靠性測量；中央處理模塊可以減少電能計 量的運算部分，一方面可以使得其自身的運算過程更加高效和簡化，另一方面也可以降低 系統配置的難度，使得模塊之間的構建更加簡單，電能計量儀表的維護和升級更加易於實 現。另外，當計量儀表進一步設置有通訊模塊時，本實用新型產生的數據還可以進一 步通過通訊模塊送到監控中心中，工作人員可以通過監控中心快捷實時地了解整個監控系 統中各個計量儀表的運行狀態，進而了解各位置處的實時電能情況。
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明

圖1為本實用新型一種實施例的組成框圖；圖2為基於本實用新型所組成的監控系統一種實施例的組成框圖。
具體實施方式
參照圖1，本實用新型的單相多功能電能計量儀表，包括一中央處理模塊1，該中央處理模塊1可以根據需要利用各種MCU實現，如單片機、 DSP、ARM等等，在某些優選實施例中，計量儀表採用內置顯示模塊(如LCD顯示屏)驅動的中 央處理模塊，從而實現對顯示模塊更好的支持；一用於顯示系統相關選項的顯示模塊2，所述顯示模塊2與中央處理模塊1連接， 該顯示模塊2作為用戶查詢數據和設置的主要界面，其上面可以分別顯示有電壓、電流、頻 率、有功功率、無功功率等各種實時數據，用戶根據這些數據即可判斷出所計量處的工作狀 態，在某些優選的實施例中，該顯示模塊2為LCD顯示屏；一操作模塊3，所述操作模塊3與中央處理模塊1連接，該操作模塊3用於完成 用戶對系統的查詢和相關設置，相關的查詢和設置命令送入中央處理模塊1進行處理和相 應，操作模塊3可以通過一般的按鍵輸入模塊實現，當然，作為一種優選的實施方式，此操 作模塊3與顯示模塊2可以通過一觸摸式顯示屏實現，在這種情況下，用戶可以通過觸摸式 顯示屏查看相關數據，也可以通過觸摸點擊的方式來進行輸入操作，使用這種觸摸式顯示 屏的計量儀表可以具有更好的人機互動效果，使用更加方便；一用於測量電參數的電能採集處理模塊4，該電能採集處理模塊4可對某相電路 進行參數的檢測，得到單相電參數數據，所述電能採集處理模塊4內部設置有電能計量芯 片，所述電能採集處理模塊4與中央處理模塊1通訊連接，此電能採集模塊4實時對電壓信 號和電流信號進行採集，電能計量晶片可以基於檢測得到的結果完成電壓、電流、頻率、有 功功率、無功功率等的電參數的計算測量，由於這些電能計量晶片都是專用的電能計量芯 片，因此其所得的相關數據都能具有極高的精度和可靠性，一般地其能達到在1000 1的動 態範圍內線性誤差小於0. 1%，上述數據通過通訊的方式傳送到中央處理模塊1進行後續的 計算和處理，電能採集處理模塊4與中央處理模塊1之間一般採用SPI通訊方式進行聯接，SPI是一種高速的全雙工同步通信總線，其可以很好地滿足電能採集處理模塊4和中央處 理模塊1之間的數據交換要求。基於上述模塊所組成的計量儀表可以實現良好的電能數據現場實時測量功能，但 為了實現更好的監控效果，並能夠滿足遠程監控的需求，本計量儀表優選包括通訊模塊5， 所述中央處理模塊1通過通訊模塊5與設置於外部的監控中心通訊連接，利用此通訊模塊 本計量儀表可以將其所測量的數據上傳到監控中心，方便用戶快捷、實時地了解此計量儀 表的工作狀態，實現遠程查詢工作。當然，本計量儀表也可以接收來自監控中心的呼叫命 令，從而實現遠程控制工作。上述通訊模塊5可以為RS485通訊模塊或C-MBUS通訊模塊或兩者的組合，即在某 些實施例中，計量儀表可以採用單獨的RS485通訊模塊或者單獨的C-MBUS通訊模塊，而在 某些實施例中，計量儀表可以同時設置RS485通訊模塊和C-MBUS通訊模塊，以滿足更廣泛 的通訊需求。其中，RS485通訊模塊一般採用M0DBUS-RTU通訊協議進行通訊，而C-MBUS通 訊模塊則採用C-MBUS總線通信技術進行通訊。該C-MBUS通訊模塊一般採用專用的集成電 路實現，以達到減少分離電路的目的。C-MBUS是一種低成本、一點對多點的總線通訊系統， 具有通訊設備容量大(400點)，通訊速率高(9600bps)，成本低，設計簡單，布線簡單(無極 性可任意分支、普通雙絞線)，抗幹擾能力強，總線可提供高達500mA電源的特點，具有自動 登錄功能，可完成設備的自動登錄、結點中斷報警等雙向可中斷的先進通訊功能，其總線隔 離設備具有總線故障隔離性能，保證部分總線故障時其他部分正常通訊。實際應用時，監控中心可以連接數量不限的計量儀表，從而組成一規模更加龐大 的監控系統，用戶可以基於各監控點所採集的不同數據對系統的工作情況進行更加全面的 了解。當利用本實用新型與監控中心配合組成監控系統時，用戶可以採用每個計量儀表與 監控中心分別連接的方式，也可以採用如圖2的組合方式。圖2中的A、B、N都為本實用新 型的計量儀表，P為監控中心的主機，在本實施例中，A、B、N依次通訊連接後再通過其中一 個計量儀表與監控中心連接，這種組成方式可以使得系統的連接更加簡單，大大減小系統 連接的複雜程度。本實用新型根據需要還可以進一步附帶開關量輸入和開關量輸出，通過開關量輸 出實現某種保護或控制功能。本實用新型的實施方式並不受上述實施例的限制，只要其以 基本相同的手段達到本實用新型的技術效果，都應屬於本實用新型的保護範圍。
權利要求1.單相多功能電能計量儀表，其特徵在於包括 一中央處理模塊(1);一用於顯示系統相關選項的顯示模塊(2)，所述顯示模塊(2)與中央處理模塊(1)連接；一操作模塊(3 )，所述操作模塊(3 )與中央處理模塊(1)連接； 一用於測量電參數的電能採集處理模塊(4)，所述電能採集處理模塊(4)內部設置有 電能計量晶片，所述電能採集處理模塊(4 )與中央處理模塊(1)通訊連接。
2.根據權利要求1所述的單相多功能電能計量儀表，其特徵在於該計量儀表還包括通 訊模塊(5)，所述中央處理模塊(1)通過通訊模塊(5)與設置於外部的監控中心通訊連接。
3.根據權利要求2所述的單相多功能電能計量儀表，其特徵在於所述通訊模塊(5)為 RS485通訊模塊或C-MBUS通訊模塊或兩者的組合。
4.根據權利要求1所述的單相多功能電能計量儀表，其特徵在於所述顯示模塊(2)為 IXD顯示屏。
專利摘要本實用新型公開了單相多功能電能計量儀表，包括一中央處理模塊；一顯示模塊，所述顯示模塊與中央處理模塊連接；一操作模塊，所述操作模塊與中央處理模塊連接；一電能採集處理模塊，所述電能採集處理模塊內部設置有電能計量晶片，所述電能採集處理模塊與中央處理模塊通訊連接。本實用新型減少了分離電路，提高了系統的抗幹擾性能，能夠保證所得電參數量的精度，實現高精度和高可靠性測量；中央處理模塊可以減少電能計量的運算部分，一方面可以使得其自身的運算過程更加高效和簡化，另一方面也可以降低系統配置的難度，使得模塊之間的構建更加簡單，電能計量儀表的維護和升級更加易於實現。
文檔編號G01R22/06GK201845050SQ201020600268
公開日2011年5月25日 申請日期2010年11月10日 優先權日2010年11月10日
發明者姚少軍, 黃沛明 申請人:珠海派諾電子有限公司