多功能智能式電度表的製作方法
2023-05-20 05:58:36 4
專利名稱：多功能智能式電度表的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種測量交流電能的智能式數字電度表，根據需要，還可用作單相電度表、三相三線、四線電度表、無功電度表，最大需量表，多費率電度表，損耗電度表。
公用的電度表，主要是感應式電度表，它利用電磁線圈產生移進磁場，在閉合迴路的轉盤中產生感應電流而獲得轉動力矩。這種結構主要由電磁元件、轉盤、制動元件及計度器組成。由於存在轉動部分，啟動、停止都慢，對負荷變化的響應速度慢，易於受摩擦力的影響，此外還易受電流波形的影響，特別是電力系統的高次諧波，溫度變化、安裝精度、電壓。頻率變化都對測量精度造成誤差。
針對機械式感應電度表精度低、誤差大、使用範圍窄、調整複雜等問題，本發明的目的是提出一種智能式數字電度表，它用超大規模集成電路替代機械部分，使測量精度只受現有電流和電壓的影響，從而大幅度提高測量精度;且能做到一機多用，將分別使用的各種電度表功能集中至一個電度表上。
本發明是這樣實現的一種多功能智能式電度表，以微處理機4配以接口晶片組成的單元微處理系統，結合電流、電壓信號處理系統1、2，數據採集器3，電源5組成整機。負載的三相電流通過電阻R1A、R1B、R1C形成壓降，捉取電流信號，三相電壓通過分壓電阻RVA、RVB、RVC捉取電壓信號，以及功率角測量電路11輸送給微處理機4，該功率角測量電路11由運算放大器ICVA、ICVB、ICVC及RS觸發器組成。從電路中捉取到電流信號1、電壓信號2、經多路模擬開關6送給數據採集器3，它在微處理機4的控制下進行雙極性模數轉換，將交流電流信號1與交流電壓信號2直接變換為數位訊號交給微處理機4，微處理機4根據使用要求用接口晶片分別連接串行、並行通訊接口7，脈衝輸出口8，控制信號輸出接口9，計度器接口10。電阻R1A、R1B、R1C的電阻阻值為0.02-0.05Ω。電流信號1與電壓太信號2分別由兩個數據採集器3同時進行轉換。採用AD670。它將電壓、電流、相位信號收集並處理後，形成數字量，送給微處理機4。微處理機4根據外部編程器編制的程序或設定的程序輸出信號，對設備進行定時，定量控制，並同遠方的計算機進行數據交換，發送需要的各種參數。
本發明具有下述特點(1)直接從電路捉取電流、電壓信號，省略了互感器產生的附加相位移或數值誤差，受溫度影響小。調整簡單。
(2)數據採集器AD670的交換速度為600萬次/秒，使電度表的動態反應速度得到了極大的提高，且提高了小負載的靈敏度。
(3)採用了兩個雙極性模數變換器，得到電流、電壓同時轉換結果，從而提高了儀表的測量精度。
(4)具有多種功能，可作為測量顯示電度表;三相二線、三相四線電度表;可以測量電流、電壓、功率因素，無功電度表;可進行雙向測量;可以對用戶進行編程控制;可用作多費率電度表、損耗電度表;在計算機4上加MODCM板可以與遠方微機通訊，參加計算機網絡，實現電力系統的遙測遙控。
圖1本發明的一個實施例。
現結合附圖詳述本發明的測試原理。
本發明由以下兩部分組成1、信號捉取、處理、模數變換部分通過電阻R1A、R1B、R1C實現電流捉取，使用的材料為康銅或錳銅，採用電阻值為0.02-0.05Ω是為了減少損耗，也降低溫度，省去使用互感器產生的附加相位移或數值誤差，它直接反應測試電流的大小和相位，電阻參數20K。這種電路結構不受溫度變化的影響。隨著溫度變化，其信號的變化量為10-6/℃倍。其損耗的功率小，不致因發熱而損壞儀表。
Pmax＝I2R＝52×0.05＝1.25W (1)式中R-三相線路每根導線的等值電阻I-額定一次電流電壓信號的捉取採用分壓方式，目的是使當兩個電阻的材料一致時，溫度係數一樣，電阻阻值分別為12K，1K，兩者串聯連接。當溫度變化時，設電阻的溫度係數為K。
R大＝KRo(2)R大-溫度為t℃時的電阻。
Ro-標準溫度電阻。
根據串聯電路的特性， (V1)/(V2) = (Rt1)/(Rt2) = (KR1)/(KR2) = (R1)/(R2) 電壓與溫度因素無關，從而保證電壓信號不隨溫度漂移，保證了測量精度。串聯電阻R1＝12K，R2＝1K。
鑑於傳統的數據轉換，在將捉取到的交流信號變換為直流信號過程中容易產生誤差，而採取數據採集器AD670可使捉取到的模擬交流信號不經變換直流就可直接變成數字碼，其變化速度達到600萬次/秒，使得電度表的動態反應速度大幅度提高。又因為AD670是雙極性轉換器，可使小信號轉換成為可能，提高了對小負載的靈敏度。
在轉換過程中，電流、電壓分別由兩個AD670數據採集器轉換，可使電流、電壓同時進行變換，以保證電流、電壓轉換結果為同一瞬間值，確保計算的正確性。
在功率角測量電路11中，運算放大器IC1A、IC1B、IC1C和ICVA、ICVB、ICVC，採用LF358，RS觸發器採用74LS279，匯集的三相功率角QA、QB、QC輸送至單片微機4。
同時，經過濾波，降壓處理的三相電流信號AI、BI、CI和經過濾波，分壓處理的三相電壓信號通過兩組多路模擬開關6輸出接數據採集器3，本實用新型採用的多路模擬開關為AD7502。
二、單片微處理機系統，本實用新型的核心部件採用16位單片微機8096或8098，配以特定的軟體，可以按照規定的程序將輸入並經過處理的電流、電壓、相位角信號以脈衝輸出方式8，或計度器10輸出方式輸出，也可以在控制信號輸出口9對用戶進行編程控制，或在串行通信口上接多費率電度表、損耗電度表，參加計算機網絡，與遠方微機通訊。
權利要求
1.一種多功能智能式電度表，以微處理機4配以接口晶片組成的單元微處理機系統，結合電流、電壓信號處理系統1、2，數據採集器3，電源5組成整機，其特徵是負載的三相電流通過電阻R1A、R1B、R1C形成壓降，捉取電流信號，三相電壓通過分壓電阻RVA、RVB、RVC捉取電壓信號。以及功率角測量電路11輸送給微處理機4，前述捉取到的電流信號1、電壓信號2、經多路模擬開關6送給數據採集器3，它在微處理機4的控制下進行雙極性模數變換，將交流電流信號1與交流電壓信號2直接變換為數位訊號交給微處理機4，微處理機4根據使用要求用接口晶片分別連接串行，並行通信接口7，脈衝輸出口8，控制信號輸出接口9，計度器接口10。
2.根據權利要求1所述的多功能智能式電度表，其特徵是功率角測量電路11由運算放大器ICVA、ICVB、ICVC和RS觸發器組成。
3.根據權利要求1所述的多功能智能式電度表，其特徵是電阻R1A、R1B、R1C的阻值為0.02-0.05Ω。
4.根據權利要求1所述的多功能智能式電度表，其特徵是電流信號1與電壓信號2分別由兩個數據採集器3同時進行轉換，採用AD670，它將電壓、電流、相位信號收集並處理後，形成電度量，送給微處理機4。
5.根據權利要求1所述的多功能智能式電度表，其特徵是微處理機4根據外部編程器編制的程序或設定的程序輸出信號，對設備進行定時、定量控制，並同遠方計算機進行數據交換，發送需要的各種參數。
全文摘要
一種多功能智能式電度表，以單片微處理機配以接口晶片組成的單元微處理機系統，結合電流、電壓信號處理系統和雙極性轉換器，將電訊號直接轉換為數字碼輸入由計算機編程的計度器。省略機械轉動部分和互感器，大幅度提高測量精度。結構簡單。具有多種功能，可作為測量顯示電度表、三相三線、三相四線電度表、無功電度表，可進行雙向測量，對用戶進行編程控制，用作多費率電度表，損耗電度表，分時計量，定時定量控制等。
文檔編號G01R21/06GK1052736SQ8910933
公開日1991年7月3日 申請日期1989年12月22日 優先權日1989年12月22日
發明者孟越峰, 安英太, 郭林曉, 範駿麟, 李春愛, 孟繁榮, 朱毅琴 申請人:孟越峰, 範駿麟, 李春愛