基於光通訊技術的電能表及電路控制方法
2023-08-06 07:07:01
基於光通訊技術的電能表及電路控制方法
【專利摘要】本發明涉及計量電錶【技術領域】，尤其是基於光通訊技術的電能表及電路控制方法，本發明電能表包括計量單元，為單相三線，計量最大需量，並具有大電流、寬計量範圍；記錄單元用於記錄電能、最大需量、需量發生時間，記錄負荷曲線，以及記錄編程、校時、需量清零、時區切換等事件；通訊單元用於在自動組網的電力線上載波通訊，並提供符合ANSI規約的光口通訊；監測單元用於檢測電網電壓、電流、有功功率、視在功率、頻率，自檢單元用於檢查分時設置錯誤、計量錯誤等；顯示單元，用於能夠在低溫-40℃時正常地進行液晶顯示；分時單元，用於滿足ANSI標準的多費率分時。本發明提供了一種功能更全、更適應於多層面客戶使用需求的單相靜止式電能表。
【專利說明】基於光通訊技術的電能表及電路控制方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及計量電錶【技術領域】，尤其是基於光通訊技術的電能表及電路控制方法。
【背景技術】
[0002]現有普通單相電能表一般只具備計量電能和分時多費率的功能，並且低溫能夠正常顯示，一般採用LED數碼管的方式、顯示內容少、功耗大。另外，現有普通單相電能表一般不具備遠程抄表功能，即使具備遠程抄表功能的電能表也是採用有線傳輸、布線比較麻煩，並且一般不具備需量計量、事件記錄、負荷曲線、測量電壓、電流、有功功率、視在功率、頻率等，檢測欠壓、過壓、失流、過流等功能。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是為了克服上述技術缺點提供基於光通訊技術的電能表及電路控制方法。
[0004]本發明解決技術問題採用的技術方案為:基於光通訊技術的電能表及電路控制方法，包括電能表本體，它還包括在所述的電能表本體上分別連接通訊單元、監測單元、自檢單元、顯示單元和分時單元，以及與所述監測單元相連的記錄單元和與所述記錄單元相連的計量單元，其中:計量單元，為單相三線，其上單個互感器檢測兩路電流，用於最大需量計量，並具有大電流、寬計量範圍；記錄單元，用於記錄電能、最大需量、需量發生時間，記錄電能與負荷曲線，以及記錄編程、校時、需量清零、時區切換事件；通訊單元，用於在自動組網的電力線上載波通訊，並提供符合ANSI規約的光口通訊；監測單元，用於檢測電網電壓、電流、有功功率、視在功率、頻率，以及檢測是否欠壓、過壓、失流、過流；自檢單元，用於自檢是否發生分時設置錯誤、非易失存儲器錯誤、時鐘錯誤、計量錯誤、電池欠壓錯誤；顯示單元，用於能夠在低溫一 40°C時正常地進行液晶顯示；分時單元，用於滿足ANSI標準的多費率分時。
[0005]在上述的單相靜止式電能表中，通訊單元的通訊光口採用光頭的形狀。
[0006]在上述的單相靜止式電能表中，當該單相靜止式電能表運行時，其顯示單元以輪顯方式循環顯示數據。
[0007]本發明還提供了一種單相靜止式電能表的電路控制方法，包括下列步驟:首先，將電網電壓進行分壓取樣，並將兩條火線上的電流通過一個互感器求和取樣；然後，取樣結果送計量晶片產生電量的計量和電網電壓、電流、頻率參數的測量；最後，由MCU(中央處理器)採集計量數據，並產生分時電量、分時最大需量；同時由MCU管理顯示、數據存儲、通訊和各種事件記錄、錯誤自檢。
[0008]本發明所具有的有益效果是:由於採用了上述的技術解決方案，本發明靜止式電能表具有下列功能:
[0009]1、在低溫一 40°C時能進行正常的液晶顯示；
[0010]2、單個互感器檢測兩路電流可用於電能表；
[0011]3、單相三線；
[0012]4、自動組網的電力線載波通訊可用於遠程抄表；
[0013]5、符合ANSI規約的光口通訊；
[0014]6、在普通單相表的基礎上增加了分時多費率、需量計量、事件記錄、負荷曲線記錄，測量電壓、電流、有功功率、視在功率、頻率等，並具有檢測欠壓、過壓、失流、過流等功倉泛。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]附圖1為本發明的結構示意圖。
[0016]附圖2為本發明的工作原理圖。
【具體實施方式】
[0017]下面結合附圖1、附圖2對本發明做以下詳細說明。
[0018]如圖1所示,本發明包括電能表本體I,其特點是:它還包括在該電能表本體I上分別連接通訊單元U、監測單元12、自檢單元13、顯示單元14和分時單元15,以及與所述監測單元12相連的記錄單元16和與所述記錄單元16相連的計量單元17。
[0019]計量單元17，為單相三線，其上單個互感器檢測兩路電流，用於最大需量計量，並具有大電流、寬計量範圍。可釆用意法半導體公司生產的STPMOl型號的晶片。
[0020]記錄單元16,用於記錄電能、最大需量、需量發生時間，記錄電能與負荷曲線，以及記錄編程、校時、需量清零、時區切換事件。可採用ATMEL公司生產的AT24C1024型號的晶片和RAMTR0N公司生產的FM24C64型號的晶片。
[0021]通訊單元11，用於在自動組網的電力線上載波通訊，並提供符合ANSI規約的光口通訊，可採用Echelon公司生產的PL3150型號的晶片。
[0022]監測單元12，用於檢測電網電壓、電流、有功功率、視在功率、頻率，以及檢測是否欠壓、過壓、失流、過流。
[0023]自檢單元13，用於自檢分時設置錯誤、非易失存儲器錯誤、時鐘錯誤、計量錯誤、電池欠壓錯誤。可釆用NEC公司生產的UPD78F0338型號的晶片。
[0024]顯示單元14，用於能夠在低溫一 40°C時正常地進行液晶顯示。當該單相靜止式電能表運行時，其顯示單元以輪顯方式循環顯示數據。可採用NEC公司生產的UPD78F0338型號的晶片。
[0025]分時單元15，用於滿足ANSI標準的多費率分時。可採用愛普生公司生產的RX8025型號的晶片。
[0026]如圖2所示，本發明的電路控制方法，包括下列步驟:首先，將電網電壓進行分壓取樣，並將兩條火線上的電流通過一個互感器求和取樣；然後，取樣結果送計量晶片產生電量的計量和電網電壓、電流、頻率參數的測量；最後，由MCU(中央處理器)採集計量數據，並產生分時電量、分時最大需量；同時由MCU管理顯示、數據存儲、通訊和各種事件記錄、錯誤自檢等。
[0027]下面就本發明單相靜止式電能表的具體功能應用描述如下。
[0028]一、電能計量
[0029]本發明電能表有復費率計量功能:支持4個費率,有方向指示,反向正計功能；每個費率有單獨的計度器記錄電量，電量最小刻度單位:0.0lkWh。
[0030]二、最大需量
[0031]最大需量:在指定的時間區間內，需量周期中測得平均功率的最大值。
[0032]需量周期:測量平均功率的連續相等的時間間隔；等於滑差時間的整數倍；需量周期可在5、10、15、30、60分鐘中選擇。
[0033]滑差時間:依次遞推來測量需量的小於需量周期的時間間隔，該時間與需量周期時間必須保持整數倍關係。
[0034]需量復位最小時間間隔:0—99分鐘,在這段時間內，電能表不接受第二次需量復位操作。
[0035]電能表可按4個費率分時計量最大需量，並設定超限報警閾值，如果需量超過這個閾值，電能表給出告警指示。需量的計算採取滑差方式，並且通過命令可以進行需量清零。
[0036]三、復費率
[0037]復費率方案可按日類型和季節類型的組合來進行設置。電能表支持4個時區(季節類型)，10個日表(日類型)，每個日表最多支持8個時段，支持周休日、工作日、公共假日時段的設置。
[0038]費率:編程時用來表示電能表運行在何種費率，用1、2、3、4表示，IXD上用T1、T2、Τ3、Τ4表示不同的費率，如編為0，則電能表認為無效，但在第一個時段出現時，電能表默認費率I。
[0039]時區:電能表最多支持4個時區，最少默認I個時區(時區號=0)，時區號定義:0—
3。用戶只能按月劃分時區，電能表允許一年分為若干時區，每個時區實施不同的分時計劃(或方案)。編程時須設置每個時區內周六、周日、工作日、特殊日1、特殊日2的日表號。
[0040]時段:電能表至少能運行10套日表，每套日表裡最多可定義8個時段，總計80個時段的設置。時段的設置遵循閉環原則，時間先後連接，且同一日表中後一時段幵始時間應大於前一時段開始時間。
[0041]四、失壓記錄
[0042]可以設置失壓判斷模式、失壓閾值、過壓閾值，當電壓低於失壓閾值時電能表產生記錄；在失壓檢測中，電能表採用了平滑濾波處理，大約6秒可以確定一次有效的失壓事件；通過設定失壓判別模式，電能表也可以檢測過電壓。對於此項記錄，電能表按時間順序形成日誌，並且通過LCD可顯示最近9次失壓記錄。電能表在失壓、過壓狀態停電時，電能表保持此狀態並做停電記錄，直到來電後失壓、過壓狀態恢復為止；在突然斷電的情況下，電能表只記錄停電彳目息。
[0043]五、失流記錄
[0044]電能表可以設置失流判斷模式、失流閾值、過流閾值。當電流低於失流閾值時電能表產生記錄；在失流檢測中，電能表採用了平滑濾波處理，大約6秒可以確定一次有效的失流；通過設定失流工作模式，電能表也可以檢測過電流。對於此項記錄，電能表按時間順序形成日誌，並且通過LCD可顯示最近9次失流記錄。電能表在失流、過流狀態停電時，電能表保持此狀態並做停電記錄，直到來電後失流狀態恢復為止；在突然斷電的情況下，電能表只記錄停電彳目息。
[0045]六、月結算電量
[0046]每月運行到月結時間時，電能表結算一次用電量，該電量是從上月結算時間到本月結算時間期間的用電量，電能表同時存儲結算日期以便查驗；電能表可以記錄12個月的用電量，包括總電量和分時電量。
[0047]七、負荷記錄曲線
[0048]電能表支持容量為128KB的負荷數據的存儲，用戶可選擇記錄的數據包括:電量、需量、有功功率、電壓、電流；記錄的時間間隔可在1-99分鐘之間任意設置,每個負荷記錄點均有時間戳(年、月、日、時、分)。
[0049]八、實時參數的測量
[0050]電能表除計量電量外，還提供電網參數的測量，800— 806項數據分別是:電壓、電流、有功功率、視在功率、當前需量、電網頻率、電池電壓。其中主要數據可以保存在負荷記錄曲線中，因此連同失壓、失流、停電等記錄，電能表可以實現供電質量監測的功能。
[0051]九、通訊
[0052]電能表支持紅外光口通訊，通訊規約符合ANSIC12.18、C12.19的要求；通訊波特率默認9600bps;支持本地通訊，可通過廠商提供的配有光電頭的掌上抄表器來通訊。
[0053]電能表還支持電力載波通訊，當加載載波模塊後，電能表可以通過電力線載波進行通訊，組成網絡後可以實現遠程抄表管理。
[0054]通訊建立後，電能表IXD上通訊符號「COM」顯示；電能表各類數據均可抄讀或設置。
[0055]綜上所述，本發明靜止式電能表是單相三線載波復費率電子式電能表，除具有計量電量外，還具有分時計量、計量需量、事件記錄等功能，並能通過電力載波和紅外通訊接口通訊。
【權利要求】
1.基於光通訊技術的電能表及電路控制方法，包括電能表本體，其特徵在於:它還包括在所述的電能表本體上分別連接通訊單元、監測單元、自檢單元、顯示單元和分時單元，以及與所述監測單元相連的記錄單元和與所述記錄單元相連的計量單元，其中: 計量單元，為單相三線，其上設置的單個互感器可以同時檢測兩路電流，用於最大需量計量，並具有大電流、寬計量範圍； 記錄單元，用於記錄電能、最大需量、需量發生時間，記錄負荷曲線，以及記錄編程、校時、需量清零、時區切換事件； 通訊單元，用於在自動組網的電力線上載波通訊，並提供符合ANSI規約的光口通訊； 監測單元，用於檢測電網電壓、電流、有功功率、視在功率、頻率，以及檢測欠壓、過壓、失流、過流； 自檢單元，用於自檢是否發生分時設置錯誤、非易失存儲器錯誤、時鐘錯誤、計量錯誤、電池欠壓錯誤； 顯示單元，用於能夠在低溫一 40°C時正常地進行液晶顯示；分時單元，用於滿足ANSI標準的多費率分時。
2.根據權利要求1所述的基於光通訊技術的電能表及電路控制方法，其特徵在於:所述的通訊單元的通訊光口採用光頭的形狀。
3.根據權利要求1所述的基於光通訊技術的電能表及電路控制方法，其特徵在於:所述當該單相靜止式電能表運行時，其顯示單元以輪顯方式循環顯示數據。
4.根據權利要求1所述的基於光通訊技術的電能表及電路控制方法，其特徵在於:所述電路控制方法，包括下列步驟: 首先，將電網電壓進行分壓取樣，並將兩條火線上的電流通過一個互感器求和取樣； 然後，取樣結果送計量晶片產生電量的計量和電網電壓、電流、頻率參數的測量； 最後，由MCU米集計量數據，並產生分時電量、分時最大需量；同時由MCU管理顯示、數據存儲、通訊和各種事件記錄、錯誤自檢。
【文檔編號】G01R22/06GK104459304SQ201310415094
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2013年9月12日 優先權日:2013年9月12日
【發明者】吳登國 申請人:鄭州朗鑫智能電子科技有限公司