應用電力載波技術的單相電錶的製作方法
2023-07-06 18:02:01
專利名稱：應用電力載波技術的單相電錶的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及電能計量技術領域，具體是指一種應用了現代電力載 波技術的電子式、單相電能計量表。
背景技術：
供電部門通過電能表計量各用戶用電量。最早使用的機械式電錶，需 人工上門抄表，電力部門的人員及管理成本都很大。隨著技術的發展，現 在已經可以利用電力線載波等技術實現遠程抄表或者預付費電錶來解決 這個問題。實際上，以往功能簡單的電錶早已不能滿足現代社會人們的高 端消費需求，無論是電力管理部門或消費者對電錶的功能多樣化、工作穩 定性及可操作性、精度等都提出了更高的要求。
實用新型內容
本實用新型所要解決的問題是提供一種應用於單相供電線路，採用現 代通訊技術、工作性能穩定、可靠的電能計量表。
根據以上需解決的問題，本實用新型所採取的技術方案是 一種應用 電力載波技術的單相電錶，包括單片機電路及與單片機電路連接的計量模 塊、負荷控制模塊、按鍵輸入模塊、顯示模塊、存儲模塊、通訊接口模塊， 還包括與單片機電路連接用於精度測試的精度信號輸出模塊；所述存儲模
塊至少包括兩個獨立的用於存儲相同數據可互相核實數據的存儲器。 所述計量模塊包括與供電線路連接的電壓及電流採樣電路，所述電壓
及電流採樣電路將採樣信號傳送給計量專用集成晶片ADE7755，進而傳送 給單片機電路。
所述通訊接口模塊包括RS485通訊接口、紅外通訊接口和電力載波通 訊電路；其中，RS485通訊接口採用工業級RS485晶片並配有保護電路。
所述應用電力載波技術的單相電錶還至少還包括兩個精度等級的時 鐘模塊，所述時鐘模塊與單片機電路連接。
應用電力載波技術的單相電錶還包括與單相供電線路直接連接的電 源轉換模塊，該模塊與備用電池模塊均與用於協調二者工作為其它功能電 路模塊直接提供工作電源的電源管理模塊連接。
與現有技術相比，本實用新型的有益效果在於
1)本實用新型高度集成，計量、時鐘等測量值的初始誤差均採用軟體調整，整表元件少且無可調器件，減少了元器件的失效概率，提高了電 表的平均無故障工作時間；
2) 採用了多重數據備份技術，數據被存放在不同的存儲器中，相互 核實，從而保證了數據的絕對安全；
3) 帶有多種通訊接口電路，支持遠程抄表，數據採集方便，操作靈
活；
4) 對RS485通訊接口設置保護電路，並採用軟體配合，使該模塊對 高壓、靜電具有超強的耐受力，保證通訊性能穩定可靠。
5) 帶有兩級時鐘以上運作，當高精度時鐘失效時，自動切換至低精 度時鐘，確保時間的有效性；
6) 高可靠、寬工作範圍的電源設計，保證電錶在惡劣環境下能夠正 常工作。
圖1是本實用新型原理組成示意框圖；圖2是RS485通訊接口保護電 路原理示意圖；圖3為所述計量模塊實施例電路原理示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型做進一步的詳細說明
如圖1，本實用新型包括單片機電路及與單片機電路連接的計量模塊、 負荷控制模塊、按鍵輸入模塊、顯示模塊、存儲模塊、通訊模塊、用於精 度測試的精度信號輸出模塊。其中，通訊模塊中設有紅外通訊接口、電力
載波通訊接口及RS485通訊接口，紅外通訊接口主要用於工作人員現場數 據採集，電力載波通訊接口用於遠程抄表，RS485通訊接口即可用於現場 數據採集也可支持遠程集抄系統。電能表參數也可以通過紅外接口或 RS485接口進行設置，正確設置參數後所述電錶就會按用戶設置的需求對 用戶用電情況進行測試和監控。
實施時，計量模塊通過電壓互感器和電流互感器分別採集單相電壓和 電流，並傳送給計量專用集成晶片，並由該計量晶片處理後傳送給單片機 對採集到的數據進行整理、計算並存儲。如圖3所示，為所述計量模塊實 施例電路原理示意圖，圖中採樣具有高精度的計量晶片，型號為ADE7755。
所述存儲模塊至少採用兩個獨立存儲器，本實用新型的技術方案中對 數據採用了多重備份技術，相同數據被存放在不同的存儲器中，用於相互 核實，避免數據錯誤或流失，保證數據安全。所述存儲器可採用存儲速度
4塊、電擦除型可編程只讀FLASH存儲器，該存儲器在不加電的情況下能長 期保持存儲的信息。
所述RS485通訊接口採用工業級RS485晶片並配有專門的保護電路。 如圖2，所述保護電路包括分別連接於RS485通訊接口發送(A)和接收(B) 端的熱敏電阻PT1、 PT2，熱敏電阻PT1、 PT2另一端之間並聯有壓敏電阻 R43、瞬態抑制二極體M1，抑噪磁珠R41、 R42分別連接於壓敏電阻R43兩 端，抑噪磁珠R41、 R42另一端作為信號輸出端。
當外部有高能過電壓幹擾信號加於A、 B兩端時，壓敏電阻R43迅速 反應，產生一個瞬時大電流，迴路內電流的迅速增加使熱敏電阻PT1、 PT2 快速動作，即PT1、 PT2自身壓降迅速增加，這樣就可降低降落在壓敏電 阻R43上的高壓，避免通訊接口損壞，起到保護作用。而對於低能量的幹 擾脈衝，在通過壓敏電阻R43第一次削減後，再由瞬態抑制二極體M1、抑 噪磁珠R41、 R42進行消除，這樣就保證通訊接口能夠在3.5KV的耦合幹 擾下仍可以正常通訊。
本實用新型同時具有兩路RS485通訊接口，實施時，採用類似Windows 的多任務通訊機制，使兩個通訊接口能夠互不幹擾地進行通訊。
本實用新型配置兩級或者兩級以上時鐘運作，當高精度時鐘失效時， 自動切換至低精度時鐘，確保時間的有效性，即保證電錶工作的穩定性。
本實用新型幾乎具有目前現有高端計量電錶全部功能，例如電量計 量、線損計量、變損計量、變量數據計量等等；計量並記錄當前以及上幾 個月的總、尖、峰、平、谷以及正反向有功電能和需量；記錄12個月有 功總及分費率結算電能，時區凍結正向有功電能，零點凍結和即時凍結正 反向及分費率有功電能等數據；事件記錄功能主要包括失壓記錄、失流記 錄、電壓合格率等。全電子單相有功電能計量，正，反向電量均累加至當 前電量。
本實用新型進一步包括電壓監測及看門狗電路，該電路與單片機電路 相連，保證程序運行穩定；同時軟體程序通過容錯技術，確保命令正確執 行，避免產生誤動作。
本部分未具體描述的功能模塊，均採用現有技術中的成熟電路模塊， 因此不再贅述。
權利要求1、應用電力載波技術的單相電錶，包括單片機電路及與單片機電路連接的計量模塊、負荷控制模塊、按鍵輸入模塊、顯示模塊、存儲模塊、通訊接口模塊，其特徵在於所述存儲模塊至少包括兩個獨立的用於存儲相同數據可互相核實數據的存儲器。
2、 根據權利要求1所述的應用電力載波技術的單相電錶，其特徵在 於所述計量模塊包括與供電線路連接的電壓及電流採樣電路，所述電壓及電流採樣電路將採樣信號傳送給計量專用集成晶片ADE7755，進而傳送 給單片機電路。
3、 根據權利要求2所述的應用電力載波技術的單相電錶，其特徵在 於所述通訊接口模塊包括RS485通訊接口、紅外通訊接口和電力載波通 訊電路。
4、 根據權利要求3所述的應用電力載波技術的單相電錶，其特徵在 於所述RS485通訊接口採用工業級RS485晶片並配有保護電路。
5、根據權利要求4所述的應用電力載波技術的單相電錶，其特徵在 於所述保護電路包括分別連接於RS485通訊接口發送和接收端的熱敏電 阻PT1、 PT2，熱敏電阻PT1、 PT2另一端之間並聯有壓敏電阻R43、瞬態 抑制二極體M1，抑噪磁珠R41、 R42分別連接於壓敏電阻R43兩端，抑噪 磁珠R41、 R42另一端作為信號輸出端。
6、 根據權利要求5所述的應用電力載波技術的單相電錶，其特徵在 於至少包括兩個精度等級的時鐘模塊，所述時鐘模塊與單片機電路連接。
7、 根據權利要求1 6中任一項所述的應用電力載波技術的單相電錶， 其特徵在於還包括與單相供電線路直接連接的電源轉換模塊，該模塊與 備用電池模塊均與用於協調二者工作為其它功能電路模塊直接提供工作 電源的電源管理模塊連接。
專利摘要本實用新型涉及一種應用電力載波技術的單相電能計量表。所述電能計量表包括單片機電路及與單片機電路連接的計量模塊、負荷控制模塊、按鍵輸入模塊、顯示模塊、存儲模塊、通訊接口模塊；所述存儲模塊至少包括兩個獨立的用於存儲相同數據可互相核實數據的存儲器；所述計量模塊包括與供電線路依次連接的電壓及電流採樣電路及計量專用集成晶片；所述通訊接口模塊包括RS485通訊接口、紅外通訊接口和電力載波通訊電路。本實用新型高度集成，整表元件少且幾乎無可調器件，減少了元器件的失效概率，提高了電錶的平均無故障工作時間；同時採用了多重數據備份技術，數據被存放在不同的存儲器中，相互核實，保證了數據的絕對安全，避免數據流失。
文檔編號G08C23/04GK201429648SQ200920062279
公開日2010年3月24日 申請日期2009年8月11日 優先權日2009年8月11日
發明者晉 劉 申請人:惠州市龍鼎盛電力科技有限公司