专利名称：单相多功能电能计量仪表的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电路测量仪器，特别是一种单相多功能电能计量仪表。
背景技术：
多功能电能计量仪表是当今微电子技术与电工测量技术结合的产物，它使用微处 理器多通道快速采样实时计算的方式，或者使用微处理器与专用电能计量芯片的通讯的方 式，可以实现电压、电流、有功、无功、功率因数、频率、电能等多项测量功能和一些实时控制 功能。近年来多功能电能计量仪表在国内外得到迅速发展。多功能电能计量仪表适用于 参比频率为50Hz或60Hz的电路，能检测电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、频率、 电能等参数，也可附带开关量输入和开关量输出，通过开关量输出实现某种保护或控制功 能，并可作为监控模块与低压电器配合使用，使不带智能控制的低压电器具有智能控制和 网络控制功能。目前我国大多数终端用户没有电力质量监测和专门技术，这是电网安全运行的一 个非常薄弱的环节，其重要程度日益受到重视，因此多功能电能计量仪表的需求量迅速增 长。由此，国际、国内电力企业纷纷看好商机，抓紧新技术开发，不断推出低压电器电量监控 的新产品，以满足电量监控市场的应用需求。多功能电能计量仪表的测量原理、工作方法与原有的电压、电流表、电能表都有相 当大的不同。传统的多功能电能计量仪表使用微处理器多通道快速采样实时计算的方式， 由于使用分离元件实现对电流电压的采样，因此普遍存在精度和稳定性不高的问题。
发明内容为解决上述问题，本实用新型提供一种能够高精度、高可靠地对电压、电流、有功 功率等电参数进行测量的单相多功能电能计量仪表。本实用新型为解决其问题所采用的技术方案是单相多功能电能计量仪表，包括一中央处理模块；一用于显示系统相关选项的 显示模块，所述显示模块与中央处理模块连接；一操作模块，所述操作模块与中央处理模块 连接；一用于测量电参数的电能采集处理模块，所述电能采集处理模块内部设置有电能计 量芯片，所述电能采集处理模块与中央处理模块通讯连接。该计量仪表还包括通讯模块，所述中央处理模块通过通讯模块与设置于外部的监 控中心通讯连接。所述通讯模块为RS485通讯模块或C-MBUS通讯模块或两者的组合。 所述显示模块为IXD显示屏。 本实用新型的电能采集处理模块内部设置有电能计量芯片，基于此电能计量芯片 电能采集处理模块可以利用所采集得到的电压和电流模拟量计算得到相应的电压、电流、 频率、有功功率、无功功率、功率因数等实时电参数量，所得的电参数量传输到中央处理模2/3页
块，中央处理模块对上述电参数量进行处理并驱动显示模块进行显示。这种利用电能采集 处理模块直接处理计算电参数量然后送中央处理模块的方法与采集数据后远程输送再通 过中央处理模块计算电参数量的方法相比，减少了分离电路，提高了系统的抗干扰性能，能 够保证所得电参数量的精度，实现高精度和高可靠性测量；中央处理模块可以减少电能计 量的运算部分，一方面可以使得其自身的运算过程更加高效和简化，另一方面也可以降低 系统配置的难度，使得模块之间的构建更加简单，电能计量仪表的维护和升级更加易于实 现。另外，当计量仪表进一步设置有通讯模块时，本实用新型产生的数据还可以进一 步通过通讯模块送到监控中心中，工作人员可以通过监控中心快捷实时地了解整个监控系 统中各个计量仪表的运行状态，进而了解各位置处的实时电能情况。
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明
图1为本实用新型一种实施例的组成框图；图2为基于本实用新型所组成的监控系统一种实施例的组成框图。
具体实施方式
参照图1，本实用新型的单相多功能电能计量仪表，包括一中央处理模块1，该中央处理模块1可以根据需要利用各种MCU实现，如单片机、 DSP、ARM等等，在某些优选实施例中，计量仪表采用内置显示模块(如LCD显示屏)驱动的中 央处理模块，从而实现对显示模块更好的支持；一用于显示系统相关选项的显示模块2，所述显示模块2与中央处理模块1连接， 该显示模块2作为用户查询数据和设置的主要界面，其上面可以分别显示有电压、电流、频 率、有功功率、无功功率等各种实时数据，用户根据这些数据即可判断出所计量处的工作状 态，在某些优选的实施例中，该显示模块2为LCD显示屏；一操作模块3，所述操作模块3与中央处理模块1连接，该操作模块3用于完成 用户对系统的查询和相关设置，相关的查询和设置命令送入中央处理模块1进行处理和相 应，操作模块3可以通过一般的按键输入模块实现，当然，作为一种优选的实施方式，此操 作模块3与显示模块2可以通过一触摸式显示屏实现，在这种情况下，用户可以通过触摸式 显示屏查看相关数据，也可以通过触摸点击的方式来进行输入操作，使用这种触摸式显示 屏的计量仪表可以具有更好的人机交互效果，使用更加方便；一用于测量电参数的电能采集处理模块4，该电能采集处理模块4可对某相电路 进行参数的检测，得到单相电参数数据，所述电能采集处理模块4内部设置有电能计量芯 片，所述电能采集处理模块4与中央处理模块1通讯连接，此电能采集模块4实时对电压信 号和电流信号进行采集，电能计量芯片可以基于检测得到的结果完成电压、电流、频率、有 功功率、无功功率等的电参数的计算测量，由于这些电能计量芯片都是专用的电能计量芯 片，因此其所得的相关数据都能具有极高的精度和可靠性，一般地其能达到在1000 1的动 态范围内线性误差小于0. 1%，上述数据通过通讯的方式传送到中央处理模块1进行后续的 计算和处理，电能采集处理模块4与中央处理模块1之间一般采用SPI通讯方式进行联接，SPI是一种高速的全双工同步通信总线，其可以很好地满足电能采集处理模块4和中央处 理模块1之间的数据交换要求。基于上述模块所组成的计量仪表可以实现良好的电能数据现场实时测量功能，但 为了实现更好的监控效果，并能够满足远程监控的需求，本计量仪表优选包括通讯模块5， 所述中央处理模块1通过通讯模块5与设置于外部的监控中心通讯连接，利用此通讯模块 本计量仪表可以将其所测量的数据上传到监控中心，方便用户快捷、实时地了解此计量仪 表的工作状态，实现远程查询工作。当然，本计量仪表也可以接收来自监控中心的呼叫命 令，从而实现远程控制工作。上述通讯模块5可以为RS485通讯模块或C-MBUS通讯模块或两者的组合，即在某 些实施例中，计量仪表可以采用单独的RS485通讯模块或者单独的C-MBUS通讯模块，而在 某些实施例中，计量仪表可以同时设置RS485通讯模块和C-MBUS通讯模块，以满足更广泛 的通讯需求。其中，RS485通讯模块一般采用M0DBUS-RTU通讯协议进行通讯，而C-MBUS通 讯模块则采用C-MBUS总线通信技术进行通讯。该C-MBUS通讯模块一般采用专用的集成电 路实现，以达到减少分离电路的目的。C-MBUS是一种低成本、一点对多点的总线通讯系统， 具有通讯设备容量大(400点)，通讯速率高(9600bps)，成本低，设计简单，布线简单(无极 性可任意分支、普通双绞线)，抗干扰能力强，总线可提供高达500mA电源的特点，具有自动 登录功能，可完成设备的自动登录、结点中断报警等双向可中断的先进通讯功能，其总线隔 离设备具有总线故障隔离性能，保证部分总线故障时其他部分正常通讯。实际应用时，监控中心可以连接数量不限的计量仪表，从而组成一规模更加庞大 的监控系统，用户可以基于各监控点所采集的不同数据对系统的工作情况进行更加全面的 了解。当利用本实用新型与监控中心配合组成监控系统时，用户可以采用每个计量仪表与 监控中心分别连接的方式，也可以采用如图2的组合方式。图2中的A、B、N都为本实用新 型的计量仪表，P为监控中心的主机，在本实施例中，A、B、N依次通讯连接后再通过其中一 个计量仪表与监控中心连接，这种组成方式可以使得系统的连接更加简单，大大减小系统 连接的复杂程度。本实用新型根据需要还可以进一步附带开关量输入和开关量输出，通过开关量输 出实现某种保护或控制功能。本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，只要其以 基本相同的手段达到本实用新型的技术效果，都应属于本实用新型的保护范围。
权利要求1.单相多功能电能计量仪表，其特征在于包括 一中央处理模块(1);一用于显示系统相关选项的显示模块(2)，所述显示模块(2)与中央处理模块(1)连接；一操作模块(3 )，所述操作模块(3 )与中央处理模块(1)连接； 一用于测量电参数的电能采集处理模块(4)，所述电能采集处理模块(4)内部设置有 电能计量芯片，所述电能采集处理模块(4 )与中央处理模块(1)通讯连接。
2.根据权利要求1所述的单相多功能电能计量仪表，其特征在于该计量仪表还包括通 讯模块(5)，所述中央处理模块(1)通过通讯模块(5)与设置于外部的监控中心通讯连接。
3.根据权利要求2所述的单相多功能电能计量仪表，其特征在于所述通讯模块(5)为 RS485通讯模块或C-MBUS通讯模块或两者的组合。
4.根据权利要求1所述的单相多功能电能计量仪表，其特征在于所述显示模块(2)为 IXD显示屏。
专利摘要本实用新型公开了单相多功能电能计量仪表，包括一中央处理模块；一显示模块，所述显示模块与中央处理模块连接；一操作模块，所述操作模块与中央处理模块连接；一电能采集处理模块，所述电能采集处理模块内部设置有电能计量芯片，所述电能采集处理模块与中央处理模块通讯连接。本实用新型减少了分离电路，提高了系统的抗干扰性能，能够保证所得电参数量的精度，实现高精度和高可靠性测量；中央处理模块可以减少电能计量的运算部分，一方面可以使得其自身的运算过程更加高效和简化，另一方面也可以降低系统配置的难度，使得模块之间的构建更加简单，电能计量仪表的维护和升级更加易于实现。
文档编号G01R22/06GK201845050SQ201020600268
公开日2011年5月25日 申请日期2010年11月10日 优先权日2010年11月10日
发明者姚少军, 黄沛明 申请人:珠海派诺电子有限公司